第九章 遗传物质的分子基础
《遗传学》教学大纲
《遗传学》教学大纲一、教学目的目前生命科学发展迅猛，遗传学逐步从个体向细胞、细胞核、染色体和基因层次发展，而且已向生物学各个分支学科渗透，形成了许多分支学科和交叉学科。
国际上将在生物信息学、功能基因组和功能蛋白质组等研究领域继续展开激烈竞争，培养具有遗传学基本知识和创新能力的研究人才已迫在眉睫。
《遗传学》课程的主要目的是通过本课程的教学，使学生了解生物遗传和变异的规律及其物质基础，掌握遗传学的基本理论、基本知识和基本技能，提高创新意识和分析、解决遗传学问题的能力，为学习后续课程以及今后从事科研、教学和生产工作建立比较牢固的遗传学基础。
二、教学要求遗传学是研究生物遗传和变异的科学。
它是生物科学中一门重要的基础理论科学，也是高等院校农学类专业教学计划中的一门专业基础课程。
其主要任务是为学生学习作物育种学和有关课程以及今后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较牢固的遗传学基础。
通过本课程的学习，学生可以掌握有关遗传学的基本理论、基本知识和基本技能以及相关的实验技术，初步具备分析和解决有关遗传学问题的能力。
在本课程讲授过程中，首先需要说明学习遗传学的目的和任务，使学生明确遗传学课程的重要性和学习的必要性。
其次，需要注意保持遗传学学科的系统性，有分析地讲述生物遗传和变异的规律及其物质基础，力求反映近代遗传学的发展，使学生认识到遗传理论在促进生物科学发展中的普遍意义。
第三，需要注意联系生产实际，着重指出遗传理论应用于育种工作的成就和途径，以及应用于医学和人民保健方面的进展。
第四，需要加强实验课和习题课，使学生进一步加深理解和巩固课堂教学内容，掌握从事遗传研究的基本方法和操作技术以及提高分析遗传学问题的能力。
三、课程主要内容、学时分配和要求：（一）课程体系结构：根据学校教学计划，上课时间安排为48学时、实验时间为32学时，一般在第五学期完成。
第一部分（14学时）：包括第一至第四章，是遗传学的基础内容，并与高中生物课知识相连接。
高中生物_遗传的分子基础教学设计学情分析教材分析课后反思
《遗传的分子基础》教学设计一、教学目标1．知识目标（1）证实DNA为主要遗传物质的过程；（2）理解DNA分子双螺旋结构的特点。
（3）掌握运用碱基互补配对原则分析问题的方法。
（4）能概述DNA分子半保留复制的过程及意义。
（5）掌握DNA指导蛋白质合成的过程及其中的数量关系2．能力目标通过对科学家研究、实验过程的回忆，使学生进一步领会科学研究思路、遵循实验的设计原则和采用一些科学方法；通过对知识点的归类、分析，培养学生勤于思考、自觉对所学知识进行总结、归纳的习惯和能力。
3.情感目标培养学生积极科学的思维方法，严谨的学习态度，勤于思考，善于对所学知识进行及时、准确的归纳、应用的能力。
三、教学的重点和难点1.教学重点（1）验证DNA是主要遗传物质的几个主要实验；（2）DNA指导蛋白质的合成过程2.教学难点（1）几种与遗传有关的物质之间的相互关系；（2）在DNA 指导蛋白质合成过程中RNA 所处的位置；（3）在DNA 指导蛋白质合成过程中出现的计算问题。
四、教学流程教学流程（见图1）图1教学过程（一）导入 通过学生课前的准备，给出本内容的考点和相应知识点，学生思考讨论回答相应的问题 逐一分析讨论各考点对应的知识点和由学生分析回答相应的练习巩固提出问题：在本章所学的内容中提及的与遗传有关的物质是哪些？它们之间的关系又是怎样的？学生活动：结合所学的知识，进行讨论，并回答所学遗传相关物质的种类，作出它们之间的关系图。
（二）复习对基因的本质和基因的表达内容进行简要的重温目的：让学生在填表、看图的过程中，对大纲要求的识记、理解的内容作进一步的回忆。
复习内容：（1）证明DNA是主要遗传物质的两个经典实验过程；（2）DNA、RNA的分子结构；（3）DNA的复制、转录和翻译过程。
学生活动：根据投影内容，填写图表并回答。
（1）肺炎双球菌转化实验实验过程和结果结论(根据实验现象填写) (a) R型肺炎双球菌感染，小鼠不死亡R型菌无毒性(b) S型肺炎双球菌感染，小鼠死亡S型菌有毒性(c) 灭活S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠不死亡灭活的S型菌无毒性(d) R型活细菌＋灭活S型细菌感染小鼠，小鼠死亡灭活的S型菌含有“转化因子”，使R型活细菌转化成S型菌(e) R型活细菌＋S型细菌DNA→有S 型细菌DNA是使R型菌产生稳定性遗传变化的物质，所以DNA是遗传物质(f) R型活细菌＋S型细菌蛋白质→只有R型细菌(g) R型活细菌＋S型细菌荚膜多糖→只有R型细菌菌噬菌体侵染细菌实验（看图填空）（3）DNA的复制过程和转录、翻译过程之间的比较（填写表格）（三）练习巩固对本章节出现的常见题型分类、整理。
高中生物人教版《遗传的分子基础》教案
高中生物人教版《遗传的分子基础》教案遗传的分子基础教案一、教学目标1.了解遗传的基本概念和研究内容；2.理解DNA和RNA在遗传中的作用；3.掌握DNA的结构和复制过程；4.分辨常见的遗传模式。
二、教学准备1.教材：高中生物人教版《遗传的分子基础》2.教具：投影仪、幻灯片、实验器材、模型三、教学过程第一节：遗传的基本概念和研究内容遗传是生物学的一门重要分支，研究了性状在后代中的传递方式和规律。
通过对遗传物质的研究，可以揭示生物的遗传规律和进化规律。
1. 遗传的基本概念遗传是指性状在后代中的传递和变异。
遗传的基本单位是基因，基因位于染色体上，决定了生物的遗传性状。
2. 遗传的研究内容（1）遗传物质的结构和功能：DNA和RNA是生物体内的遗传物质，它们在遗传中起着重要作用。
（2）遗传性状的表现和传递方式：遗传性状可以通过基因的不同组合方式来表现和传递。
第二节：DNA和RNA在遗传中的作用DNA和RNA是生物体内的遗传物质，它们在遗传中起着重要作用。
DNA负责存储并传递遗传信息，而RNA则参与基因的表达和蛋白质的合成。
1. DNA的结构（1）DNA由核苷酸组成，每个核苷酸由糖、碱基和磷酸组成。
（2）DNA的双螺旋结构：DNA由两条互补的链缠绕而成，形成双螺旋结构。
2. DNA的复制过程（1）半保留复制：DNA的复制过程是通过DNA聚合酶在酶的辅助下进行的，每条模板链作为新合成的DNA的模板，使得新合成的DNA分子保留了原有DNA分子的一部分序列信息。
（2）复制的特点：复制是半保留的、半连续的、半保守的。
3. RNA的类型和功能（1）mRNA：负责将DNA的信息传递到细胞质中，参与蛋白质的合成。
（2）tRNA：将氨基酸与mRNA上的密码子匹配，参与蛋白质的合成。
（3）rRNA：组成核糖体，参与蛋白质的合成。
第三节：常见的遗传模式遗传模式是指某个性状在后代中的传递方式和规律。
常见的遗传模式包括显性遗传、隐性遗传、多基因遗传、基因突变等。
遗传物质的分子基础余洁
烟草花叶病毒的感染和繁殖
二、DNA的分子结构
1953，Watson和Crick根据： 碱基互补配对的规律 对DNA分子的X射线衍射成果 提出了著名的DNA双螺旋结构模 型。这个模型已为以后拍摄的 电镜直观形象所证实。
DNA分子模型最主要特点：
碱基的配对使得双 螺旋DNA分子在复制时 以半保留的形式进行。
三. DNA复制的一般特点
1、复制方式：半保留复制 2、复制起点：大多数细菌及病毒只有一 个复制起点 ，一个复制子 ；真核生物是 多起点的，多个复制子 3、复制方向：一般为双向复制
四. 转录和翻译
1、mRNA （三联体密码子） 2、tRNA：最小的RNA 3、rRNA：核糖体的主要成分
中心法则及其发展
1928, Griffith：首次将蓝色R → 红色S，实现
了细菌遗传性状的定向转化 。被加热杀死的III S 型肺炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性 物质
1944 ，Avery等用生物化学方法 证明这种活性物质是DNA
噬菌体的侵染与繁殖
Hershey等用同位素32P和35S分别标记 T2噬菌体的DNA与蛋白质
遗传物质的分子基础
福州一中 生物组
余洁
导言
（1）DNA是遗传物质的证据 肺炎双球菌的转化实验（体内，体外） 噬菌体侵染实验 （2）DNA双螺旋结构的建立 DNA的复制 （3）RNA的结构 遗传信息的转录 遗传信息的翻译 （4）中心法则 （5）基因对性状的控制
重难点阐析
• 重点：总结人类探索遗传物质的验和噬菌体侵 染细菌实验的分析， DNA 半保留复制过 程，遗传信息的转录和翻译过程。
遗传物质的分子基础
福州一中 生物组
余洁
一.人类探索遗传物质的过程
遗传学基础知识点
遗传学基础知识点遗传学是生物学中的一个重要分支，研究个体间遗传信息的传递、表现和变异。
在遗传学的学习过程中，有一些基础知识点是必须要掌握的。
本文将围绕这些基础知识点展开讨论。
1. 遗传物质的本质遗传物质是指携带遗传信息的生物分子，主要包括DNA和RNA。
DNA是双螺旋结构，由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶）组成，形成基因和染色体。
RNA则在蛋白质合成中起着重要作用。
2. 孟德尔遗传定律孟德尔是遗传学的奠基人，他根据豌豆杂交实验提出了一系列遗传定律，包括隔离定律、自由组合定律和性联和定律。
这些定律揭示了遗传物质的传递规律。
3. 遗传的分子基础遗传信息的传递和表达是通过DNA分子进行的。
DNA分子在细胞分裂时复制，通过核糖体和tRNA、mRNA参与蛋白质合成，从而实现基因的表达。
4. 遗传性状的表现遗传性状是由基因决定的，在有性繁殖中通过配子随机组合形成。
一对等位基因可以表现为显性和隐性，而性状的表现受到基因型和环境的影响。
5. 遗传变异基因在不同个体间可以发生变异，包括基因突变、基因互作和基因重组等。
这种变异是进化的基础，可以导致个体的遗传多样性。
6. 遗传病与遗传咨询遗传病是由基因突变引起的遗传性疾病，如地中海贫血、囊性纤维化等。
遗传咨询是通过遗传学知识对个体的遗传信息进行评估和风险预测，提供个性化的健康建议。
通过对上述基础知识点的了解，可以更好地理解遗传学的基本原理和应用。
遗传学作为一门重要的生物学学科，为人类健康和生物多样性的研究提供了理论基础和实践指导。
希望本文能够对您的遗传学学习有所帮助。
2012高考生物冲刺：“遗传的分子基础”考点分析
2012高考生物冲刺：“遗传的分子基础”考点分析遗传的分子基础内容说明(1)DNA是主要的遗传物质(2)DNA的结构和复制(3)基因是有遗传效应的DNA片断(4)基因指导蛋白质的合成(5)基因对性状的控制 (1) (2) (3) (4 )是授课的重点和难点.一、考点解读1. 考点盘点2、考点解读本部分内容市近几年高考考查的重点,有关DNA的问题是社会关注的热点,基因工程、基因污染、基因产物等都是高考考察的着手点。
从近几年的高考来看，本部分内容的考查题型主要以选择题的形式出现的比较多，主要的是考查考生的能力。
同时也包括阅读信息获取信息的能力，并能够运用所学的知识解答相关的问题。
在复习过程中，严禁采取死记硬背的方式，要在理解的基础上进行升华。
K|S|5U二、知识网络三、本单元分课时复习方案第一节 DNA是主要的遗传物质肺炎双球菌的转化实验1、体内转化实验研究人1928•英•格里菲思过程结果无毒R型活菌→→小鼠→→不死亡有毒S型活菌→→小鼠→→死亡有毒S型活菌→→有毒S型死菌→→小鼠→→不死亡无毒R活菌+加热杀死的S菌→→小鼠→→死亡(从体内分离出S型活细菌)分析 a组结果说明：R型细菌无毒性b组结果说明：S型细菌有毒性c组结果说明：加热杀死的S型细菌已失活d组结果证明：有R型无毒细菌已转化为S型有毒细菌，说明S 型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质结论d组实验中，已加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌(主要通过d组证明)2、体外转化实验研究人1944•美•艾弗里过程结果 S型活细菌↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓多糖脂质蛋白质 RNA DNA DNA水解物↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓所得活菌：R R R R S+R R分析 S型细菌的DNA使R型细菌发生转化S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化结论S型细菌体内只有DNA才是"转化因子"，即DNA是遗传物质噬菌体侵染细菌的实验实验材料 T2噬菌体、大肠杆菌过程、结果①标记细菌细菌+含35S的培养基→→含35S的细菌细菌+含32P的培养基→→含32P的细菌②标记噬菌体噬菌体+含35S的细菌→→含35S的噬菌体噬菌体+含32P的细菌→→含32P的噬菌体④噬茵体侵染细菌含35S的噬菌体+细菌→→宿主细胞内没有35S，35S分布在宿主细胞外含32P的噬菌体+细菌→→宿主细胞外几乎没有32P，32P主要分布在宿主细胞内实验分析过程3表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，噬菌体的DNA进入了细菌的内部实验结论 DNA是遗传物质烟草花叶病毒感染烟草的实验1、实验过程(1) 完整的烟草花叶病毒————→烟草叶出现病斑→蛋白质————→烟草叶不出现病斑(2)→RNA————→烟草叶出现病斑2.实验结果分析与结论：烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。
遗传物质的分子基础9课件
DNA 核苷酸
RNA 核苷酸
五碳糖：脱氧核糖 碱基：A、T、C、G
五碳糖：核糖 碱基：A、U、C、G
遗传物质的分子基础(9)课件
DNA四种脱氧核苷酸
DNA分子
遗传物质的分子基础(9)课件
2．分布：
高等植物：DNA存在于染色体，叶绿体、线粒体 中；RNA在核（核仁、染色体）、细胞质中。 细菌：DNA和RNA。 噬菌体：多数只有DNA。 植物病毒：多数只有RNA。 动物病毒：有些含RNA、有些含DNA。
3-1 核酸的分子组成及结构
一、核酸的分子组成及结构
(一) 两种核酸及其分布： 1.核酸： 以核苷酸为单元构成的多聚体，是一种高分子化
合物。
五碳糖：脱氧核糖、核糖
核苷酸 磷酸
鸟嘌呤G、腺嘌呤A
环状的含氮碱基
胞嘧啶C、胸腺嘧啶T
遗传物质的分子基础(9)课件
或尿嘧啶U
核酸有两种：脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸
遗传物质的分子基础(9)课件
(四) DNA的复制
1. DNA复制的一般特点： (1) 半保留复制： ① 瓦特森(Watson J. D.)等提出
的DNA半保留复制方式。 其方法为： a. 一端沿氢键逐渐断开； b. 以单链为模板，碱基互补； c. 氢键结合，聚合酶等连接； d. 形成新的互补链； e. 形成了两个新DNA分子。
遗传物质的分子基础(9)课件
㈡ 遗传密码字典 每一个三联体密码所翻译的氨基酸是什么呢?
从1961年开始，在大量试验的基础上，分 别利用64个已知三联体密码，找到了相对应的 氨基酸。
1966~1967年，完成了全部遗传密码表， 如UGG为色氨酸。
遗传物质的分子基础(9)课件
遗 传 密 码 字 典
初中生物十八章知识点归纳总结
初中生物十八章知识点归纳总结生物学是一门研究生命的科学，它涉及到从微观的细胞结构到宏观的生态系统的各个方面。
作为初中生物的学习者，我们需要对生物的各个知识点进行全面的了解和掌握，以便更好地理解和应用生物学的原理。
以下是初中生物十八章的知识点归纳总结。
第一章：细胞的基本结构和功能细胞是生物体的基本单位，它具有以下基本结构和功能：1.细胞膜：由脂质双层构成，控制物质的进出。
2.细胞核：包含遗传物质DNA，控制细胞的生命活动。
3.细胞质：包含细胞器，参与细胞的代谢过程。
第二章：遗传的基本规律遗传是生物进化和变异的基础，遵循以下基本规律：1.孟德尔遗传规律：包括显性和隐性等基因的遗传方式。
2.染色体遗传：特定基因通过染色体传递给后代。
3.基因突变：基因序列的突变可能导致遗传多样性。
第三章：细胞的有丝分裂有丝分裂是细胞的一种重要的生殖方式，包括以下步骤：1.前期：染色体复制和准备分裂。
2.中期：染色体排列和纺锤体形成。
3.后期：染色体分离和细胞分裂。
第四章：细胞的无丝分裂无丝分裂是原核生物细胞的一种特殊分裂方式，主要包括以下步骤：1.染色体复制和准备分裂。
2.染色体分离和细胞分裂。
无丝分裂与有丝分裂的区别在于核分裂时是否伴有纺锤体的参与。
第五章：遗传的分子基础遗传的分子基础是DNA的结构和功能，包括以下方面的内容：1. DNA的结构：由核苷酸组成的双螺旋结构。
2. DNA的复制：通过DNA聚合酶进行，保证遗传信息的传递。
3. DNA的转录和翻译：转录产生mRNA，翻译产生蛋白质。
第六章：变异与进化变异与进化是生物多样性的基础，涉及以下内容：1.突变：导致个体间基因差异的变化。
2.自然选择：适应环境的个体更有生存优势。
3.进化：适应环境的种群逐渐改变。
第七章：植物的组织与结构植物的组织结构决定了植物的形态和功能，包括以下方面的内容：1.细胞壁：由纤维素构成的植物细胞的外层。
2.细胞质器官：包括叶绿体、细胞核等。
《遗传的分子基础》的教学思考
[键入文字]《遗传的分子基础》的教学思考《遗传的分子基础》揭示了DNA 是主要的遗传物质,以及遗传物质对遗传信息的储存、传递和表达。
《遗传的细胞学基础》是从细胞水平阐述遗传的原理,本单元则从分子水平揭示遗传的本质,这两个单元共同构成了遗传学的理论基础。
1 教学内容与要求课标规定的本单元的内容包括:总结人类对遗传物质的探索过程;概述DNA 分子结构的主要特点;说明基因和遗传信息的关系;概述DNA 分子的复制;概述遗传信息的转录和翻译。
活动建议有两项:搜集DNA 分子结构模型建立过程的资料,并进行讨论和交流;制作DNA 分子双螺旋结构模型。
1)知识目标“总结人类对遗传物质的探索过程”属于应用性的内容。
这部分内容的教学不是要求学生记住对遗传物质探索过程的史实,而是通过对科学过程的分析领悟科学实验的思想、方法、过程与价值。
具体选择哪些科学史实?肺炎双球菌的转化实验以及噬菌体侵染细菌的实验是两个经典实验,应该进行具体的分析。
烟草花叶病毒感染烟叶的实验主要用于说明RNA 也可以作为遗传物质,在实验设计的思想与方法上与DNA 是遗传物质的实验是类似的,因此可以从简些。
具体目标包括:①分析肺炎双球菌转化实验及噬菌体侵染细菌的实验,证明DNA 是遗传物质;②分析烟草花叶病毒侵染烟草的实验,证明RNA 也是遗传物质;③总结遗传物质的共同特征;④评价人类探索遗传物质的实验设计思想与方法。
“概述DNA 分子结构的主要特点”属于理解水平。
只有明确DNA 的结构特点,才能理解DNA 对遗传信息的贮存、传递与表达等基本功能。
要明确DNA 的结构特点,首先应掌握DNA 的结构及化学组成,具体目标包括:①概述DNA 的元素组成、基本组成物质、结构单位、一级结构,以及沃森-克里克提出的双螺旋结构模型的基本论点;②说明1。
高中生物教案：遗传的分子基础
高中生物教案：遗传的分子基础一、遗传的分子基础简介遗传是生物界广泛存在的一种现象，它决定了个体的性状、特征以及种群的遗传变异。
而遗传的分子基础主要在于基因和DNA分子的作用。
基因是生物体内负责遗传物质的单位，而DNA分子则是基因的主要组成部分，同时也是遗传信息的携带者。
了解遗传的分子基础，对于学习生物学、了解生物进化以及预测后代的遗传特征等方面都具有重要的意义。
二、 DNA的结构与功能DNA（脱氧核糖核酸）是生物体内负责储存遗传信息的重要分子。
它由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成的链状结构，并以双螺旋的形式存在。
DNA双链以氢键相互连接，两个链呈对称互补的关系，碱基之间的配对关系为腺嘌呤-胸腺嘧啶和鸟嘌呤-胞嘧啶。
这种碱基的配对规则保证了DNA复制时的准确性。
DNA具有两个重要的功能，一是储存遗传信息，即决定生物体的遗传特征。
遗传信息以特定的顺序编码在DNA分子中，通过基因转录和翻译过程将遗传信息转化为蛋白质，从而决定了生物体的形态和功能。
二是通过复制实现遗传信息的传递。
DNA分子能够通过复制过程自我复制，并将遗传信息传递给下一代细胞。
三、基因的表达与控制基因表达是指遗传信息从DNA转化为蛋白质的过程。
这一过程主要包括基因转录和翻译两个阶段。
在基因转录阶段，DNA双链的一条链作为模板，通过RNA 聚合酶的作用，合成mRNA（信使RNA）。
mRNA然后通过RNA剪接修饰并离开细胞核，进入细胞质，为下一步的翻译过程做好准备。
在基因翻译过程中，mRNA与核糖体结合，并依照密码子的配对规则，将氨基酸顺序逐步连接起来，形成蛋白质。
这一过程决定了蛋白质的氨基酸序列，进而决定了蛋白质的结构和功能。
基因的表达受到多种因素的调控。
其中主要的调控因子包括转录因子和启动子区域的结合情况。
转录因子是一类能够与DNA结合并影响基因转录过程的蛋白质。
通过结合到启动子区域，转录因子能够控制基因的转录速率，从而调节基因表达。
遗传的分子基础
(3)无义突变（nonsense
mutation）
指点突变使原来某一编码氨基酸的密码子变为 终止密码，导致多肽链合成提前终止，肽链缩 短，成为无活性的多肽片段。 (4)终止密码突变(termination codon mutation) 指点突变发生在基因的终止密码上，使终止密 码变为编码某一氨基酸的密码子，导致多肽链 合成直至下一个终止密码出现才停止。
习惯上将基因分为以下几类：
结构基因、调控基因、管家基因、奢侈基因及
假基因等。
假基因: 指具有部分基因结构，但在进化过程由于突变而 不能表达活性产生蛋白产物或产生无功能的蛋白 产物，这类基因称为假基因。
如：ψζ、ψα、ψβ
第二节
人类基因组
一、基因组（genome）：
一个生物体含有全部/完整遗传信息的DNA序列。
指一种嘧啶被另一种嘌呤或一种嘌呤被另一种嘧 啶取代。
2.点突变的效应：
(1)同义突变（synonymous mutation） 指基因突变后的密码子所编码的氨基酸 与原来密码子编码的氨基酸相同。
(2)错义突变（missense mutation）
指基因突变导致编码一种氨基酸的密 码子变为编码另一种氨基酸的密码子，从 而使所合成的蛋白质分子改变。
二、人类基因组：
指人的所有遗传信息的总和，包括两个相对独立 而相互关联的基因组（genome）：核基因组和线 粒体基因组。
如果不特别注明，通常所说的人类基因组是指 核基因组。
三、核基因组：
指人类体细胞中24条不同染色体（22对常染色体、 X和Y染色体）上的全部遗传信息， 即：24个DNA分子上 3.2×109个核苷酸的遗传信息总和。
遗传的分子基础
第一节
基因的概念
DNA是遗传物质的分子基础
DNA是遗传物质的分子基础DNA，即脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid），是构成生物体遗传信息的分子基础。
它作为遗传物质，承载着个体遗传信息的传递和稳定。
DNA分子的发现和解析是现代生物学研究的重要里程碑，对于我们理解生物的遗传特征和进化过程具有至关重要的意义。
DNA分子的组成是由若干个称为核苷酸的单元组成的。
核苷酸由糖分子、磷酸基团和一种进化和遗传的英特核碱基组成。
DNA的四种碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（C），它们通过氢键相互配对形成DNA双螺旋结构。
A和T之间有两个氢键连接，而G和C之间则有三个氢键连接。
这种配对方式使得DNA在遗传信息的复制和传递过程中具有高度的稳定性。
DNA作为生物体内的遗传物质，承担着多个重要功能。
首先，它是基因的载体。
基因是DNA上的特定序列，它编码了生物体合成蛋白质所需的信息。
蛋白质是构成生物体的基本组成部分，也是重要的调节分子。
通过DNA的复制和遗传过程，基因的信息能够被准确地传递给下一代，实现物种的遗传稳定。
其次，DNA还参与了生物体的表达调控。
基因表达是指基因内的信息通过转录和翻译等过程转化为蛋白质的过程。
这一过程中，DNA通过一系列的转录和翻译过程，控制蛋白质的合成和表达水平。
通过基因表达的调控，生物体能够对内外环境的变化进行相应的适应和响应。
此外，DNA还具有遗传变异和进化的潜力。
由于DNA分子在复制过程中会发生突变，这些突变可以导致DNA序列的改变。
这种遗传变异是生物体进化和适应环境变化的基础。
通过突变和自然选择的作用，具有有利特征的生物体能够适应环境的压力，并在进化过程中不断演化和改变。
此外，最近的研究还发现，DNA还可以通过表观遗传机制调控基因表达。
表观遗传是指不改变DNA序列但影响基因表达的遗传信息传递方式。
这些表观遗传信息可以通过化学修饰DNA分子或与DNA分子相互作用的蛋白质传递给后代。
这一发现进一步丰富了我们对于DNA作为遗传物质的理解，并对遗传学研究提供了新的研究方向。
遗传的分子基础
遗传的分子基础遗传是生物学中的一个重要概念，它涉及到生物个体特征的传递和变化。
遗传现象在自然界中无处不在，它影响着我们生命的每一个方面。
要理解遗传的原理，就需要了解遗传的分子基础。
本文将探讨遗传的分子基础，帮助读者更好地理解这一现象。
DNA：遗传的基础遗传的分子基础主要是DNA（脱氧核糖核酸）。
DNA是一种大分子，在细胞质内形成双螺旋结构。
它由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶）组成，通过不同碱基的排列组合，构成了基因。
基因是控制遗传信息的单位，它携带着决定生物形态、结构和功能的遗传信息。
遗传物质的传递遗传物质的传递通过两种方式实现，分别是有性生殖和无性生殖。
有性生殖是指通过两个个体的性细胞结合来完成遗传物质的交流，这个过程中，从父母亲身上获取到的基因会进行重组，形成一个独特的个体。
而无性生殖是指通过个体自身的分裂、生殖器官的增殖等方式繁殖后代，这个过程中，遗传物质传递的方式与父母亲的遗传物质完全一样。
基因的表达基因的表达是指基因所携带的遗传信息在生物体内得到实际展现的过程。
基因表达的实质是基因信息转录成RNA（核糖核酸）分子的过程，然后进一步转化成蛋白质分子。
这些蛋白质分子构成了生物体内各种各样的结构和功能。
遗传变异遗传变异指的是基因在传递过程中发生的改变，它是遗传的重要特征之一。
遗传变异可以分为两类：基因突变和基因重组。
基因突变是指基因内部发生某种突发性改变，由于基因突变导致的遗传变异通常是不可逆转的。
而基因重组则是指基因之间发生某种形式的交换，这种遗传变异通常是可逆转的。
遗传的调控遗传的调控是指生物体内遗传信息的表达和控制过程。
遗传调控通过一系列复杂的分子机制实现，包括DNA的甲基化、转录因子的结合与活化、信号传导通路的调节等。
这些调控机制决定了基因的表达水平和时机，进而影响到生物体的发育、生长和适应环境的能力。
遗传疾病遗传疾病是由于个体遗传物质的突变或缺陷引起的一类疾病。
遗传疾病可以是单基因遗传的，也可以是多基因遗传的。
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第九章遗传物质的分子基础 [关闭窗口]本章习题 1.解释下列名词：半保留复制、冈崎片段、转录、翻译、小核RNA、不均一核RNA、遗传密码简并、多聚核糖体、中心法则。
2．如何证明DNA是生物的主要遗传物质？ 3．简述DNA双螺旋结构及其特点？ 4．比较A-DNA、B-DNA、Z-DNA的主要异同？ 5．染色质的基本结构是什么？现有的假说是怎样解释染色质螺旋化为染色体的？ 6．原核生物DNA聚合酶有哪几种？各有何特点？ 7．真核生物与原核生物DNA合成过程有何不同？ 8．简述原核生物RNA的转录过程。
9．真核生物与原核生物相比，其转录过程有何特点？ 10．简述原核生物蛋白质合成的过程。
参考答案 [关闭窗口]第九章遗传物质的分子基础 [关闭窗口]参考答案 1.解释下列名词：半保留复制、冈崎片段、转录、翻译、小核RNA、不均一核RNA、遗传密码简并、多聚核糖体、中心法则。
半保留复制：DNA分子的复制，首先是从它的一端氢键逐渐断开，当双螺旋的一端已拆开为两条单链时，各自可以作为模板，进行氢键的结合，在复制酶系统下，逐步连接起来，各自形成一条新的互补链，与原来的模板单链互相盘旋在一起，两条分开的单链恢复成DNA双分子链结构。
这样，随着DNA分子双螺旋的完全拆开，就逐渐形成了两个新的DNA分子，与原来的完全一样。
这种复制方式成为半保留复制。
冈崎片段：在DNA复制叉中，后随链上合成的DNA不连续小片段称为冈崎片段。
转录：由DNA为模板合成RNA的过程。
RNA的转录有三步： ①. RNA链的起始； ②. RNA链的延长； ③. RNA链的终止及新链的释放。
翻译：以RNA为模版合成蛋白质的过程即称为遗传信息的翻译过程。
小核RNA：是真核生物转录后加工过程中RNA的剪接体的主要成分，属于一种小分子RNA，可与蛋白质结合构成核酸剪接体。
不均一核RNA：在真核生物中，转录形成的RNA中，含有大量非编码序列，大约只有25%RNA经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。
因为这种未经加工的前体mRNA在分子大小上差别很大，所以称为不均一核RNA。
遗传密码：是核酸中核苷酸序列指定蛋白质中氨基酸序列的一种方式，是由三个核苷酸组成的三联体密码。
密码子不能重复利用，无逗号间隔，存在简并现象，具有有序性和通用性，还包含起始密码子和终止密码子。
简并：一个氨基酸由一个以上的三联体密码所决定的现象。
多聚合糖体：一条mRNA分子可以同时结合多个核糖体，形成一串核糖体，成为多聚核糖体。
中心法则：蛋白质合成过程，也就是遗传信息从DNA-mRNA-蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA到DNA的复制过程，这就是生物学的中心法则。
2．如何证明DNA是生物的主要遗传物质？ 答：DNA作为生物的主要遗传物质的间接证据： ⑴. 每个物种不论其大小功能如何，其DNA含量是恒定的。
⑵. DNA在代谢上比较稳定。
⑶. 基因突变是与DNA分子的变异密切相关的。
DNA作为生物的主要遗传物质的直接证据： ⑴. 细菌的转化已使几十种细菌和放线菌成功的获得了遗传性状的定向转化，证明起转化作用的是DNA； ⑵. 噬菌体的侵染与繁殖主要是由于DNA进入细胞才产生完整的噬菌体，所以DNA是具有连续性的遗传物质。
⑶. 烟草花叶病毒的感染和繁殖说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质。
3．简述DNA双螺旋结构及其特点？ 答：根据碱基互补配对的规律，以及对DNA分子的X射线衍射研究的成果，提出了DNA双螺旋结构。
特点：⑴. 两条多核苷酸链以右手螺旋的形式，彼此以一定的空间距离，平行的环绕于同一轴上，很像一个扭曲起来的梯子。
⑵. 两条核苷酸链走向为反向平行。
⑶. 每条长链的内侧是扁平的盘状碱基。
⑷. 每个螺旋为3.4nm长，刚好有10个碱基对，其直径为2nm。
⑸. 在双螺旋分子的表面有大沟和小沟交替出现。
4．比较A-DNA、B-DNA、Z-DNA的主要异同？ 答：A-DNA是DNA的脱水构型，也是右手螺旋，但每螺旋含有11个核苷酸对。
比较短和密，其平均直径是2.3nm。
大沟深而窄，小沟宽而浅。
在活体内DNA并不以A构型存在，但细胞内DNA-RNA或RNA-RNA双螺旋结构，却与A-DNA非常相似。
B-DNA是DNA在生理状态下的构型。
生活细胞中极大多数DNA以B-DNA形式存在。
但当外界环境条件发生变化时，DNA的构型也会发生变化。
Z-DNA是某些DNA序列可以以左手螺旋的形式存在。
当某些DNA 序列富含G-C，并且在嘌呤和嘧啶交替出现时，可形成Z-DNA。
其每螺旋含有12个核苷酸对，平均直径是1.8nm，并只有一个深沟。
现在还不清楚Z-DNA在体内是否存在。
5．染色质的基本结构是什么？现有的假说是怎样解释染色质螺旋化为染色体的？ 答：染色质是染色体在细胞分裂的间期所表现的形态，呈纤细的丝状结构，故也称染色质线。
其基本结构单位是核小体、连接体和一个分子的组蛋白H1。
每个核小体的核心是由H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白各以两个分子组成的八聚体，其形状近似于扁球状。
DNA双螺旋就盘绕在这八个组蛋白分子的表面。
连接丝把两个核小体串联起来，是两个核小体之间的DNA双链。
细胞分裂过程中染色线卷缩成染色体：现在认为至少存在三个层次的卷缩：第一个层次是DNA分子超螺旋转化形成核小体，产生直径为10nm的间期染色线，在此过程中组蛋白H2A、H2B、H3和H4参与作用。
第二个层次是核小体的长链进一步螺旋化形成直径为30nm的超微螺旋，称为螺线管，在此过程中组蛋白H1起作用。
最后是染色体螺旋管进一步卷缩，并附着于由非组蛋白形成的骨架或者称中心上面成为一定形态的染色体。
6．原核生物DNA聚合酶有哪几种？各有何特点？ 答：原核生物DNA聚合酶有DNA聚合酶I、DNA聚合酶II和DNA聚合酶III。
DNA聚合酶I ：具有5'-3'聚合酶功能外，还具有3'-5'核酸外切酶和5'-3'核酸外切酶的功能。
DNA聚合酶II ：是一种起修复作用的DNA聚合酶，除具有5'-3'聚合酶功能外，还具有3' -5'核酸外切酶，但无5'-3'外切酶的功能。
DNA聚合酶III：除具有5'-3'聚合酶功能外，也有3'-5'核酸外切酶，但无3'-5'外切酶的功能。
7．真核生物与原核生物DNA合成过程有何不同？ 答：⑴.真核生物DNA合成只是发生在细胞周期中的S期，原核生物DNA合成过程在整个细胞生长期中均可进行。
⑵.真核生物染色体复制则为多起点的，而原核生物DNA复制是单起点的。
⑶.真核生物DNA合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物的要短。
⑷. 在真核生物中，有α、β、γ、δ和ε5种DNA聚合酶，δ是DNA合成的主要酶，由DNA聚合酶α控制后随链的合成，而由DNA聚合酶δ控制前导链的合成。
既在真核生物中，有两种不同的DNA聚合酶分别控制前导链和后随链的合成。
在原核生物DNA合成过程中，有DNA聚合酶I，DNA聚合酶II和DNA聚合酶III，并由DNA聚合酶III同时控制两条链的合成。
⑸.真核生物的染色体为线状，有染色体端体的复制，而原核生物的染色体大多数为环状。
8．简述原核生物RNA的转录过程。
答：RNA的转录有三步： ⑴. RNA链的起始：首先是RNA聚合酶在δ因子的作用下结合于DNA的启动子部位，并在RNA聚合酶的作用下，使DNA双链解开，形成转录泡，为RNA合成提供单链模板，并按照碱基配对的原则，结合核苷酸，然后，在核苷酸之间形成磷酸二脂键，使其相连，形成RNA新链。
δ因子在RNA链伸长到8－9个核苷酸后被释放，然后由核心酶催化RNA链的延长。
⑵. RNA链的延长：RNA链的延长是在δ因子释放以后，在RNA聚合酶四聚体核心酶催化下进行。
因RNA聚合酶同时具有解开DNA双链，并使其重新闭合的功能。
随着RNA链的延长，RNA聚合酶使DNA 双链不断解开和闭合。
RNA转录泡也不断前移，合成新的RNA链。
⑶. RNA链的终止及新链的释放：当RNA链延伸到终止信号时，RNA转录复合体就发生解体，而使新合成的RNA链得以释放。
9．真核生物与原核生物相比，其转录过程有何特点？ 答：真核生物转录的特点： ⑴. 在细胞核内进行。
⑵. mRNA分子一般只编码一个基因。
⑶. RNA聚合酶较多。
⑷. RNA聚合酶不能独立转录RNA。
原核生物转录的特点： ⑴. 原核生物中只有一种RNA聚合酶完成所有RNA转录。
⑵. 一个mRNA分子中通常含有多个基因。
10．简述原核生物蛋白质合成的过程。
答：蛋白质的合成分为链的起始、延伸和终止阶段： 链的起始：不同种类的蛋白质合成主要决定于mRNA的差异。
在原核生物中，蛋白质合成的起始密码子为AUG。
编码甲酰化甲硫氨酸。
蛋白质合成开始时，首先是决定蛋白质起始的甲酰化甲硫氨酰tRNA与起始因子IF2结合形成第一个复合体。
同时，核糖体小亚基与起始因子IF3和mRNA结合形成第二个复合体。
接着两个复合体在始因子IF1和一分子GDP的作用下，形成一个完整的30S起始复合体。
此时，甲酰化甲硫氨酰tRNA通过tRNA的反密码子识别起始密码AUG，而直接进入核糖体的P位（peptidyl，P）并释放出IF3。
最后与50S大亚基结合，形成完整的70核糖体，此过程需要水解一分子GDP以提供能量，同时释放出IF1和IF2，完成肽链的起始。
链的延伸：根据反密码子与密码子配对的原则，第二个氨基酰tRNA进入A位。
随后在转肽酶的催化下，在A位的氨基酰tRNA上的氨基酸残基与在P位上的氨基酸的碳末端间形成多肽键。
此过程水解与EF-Tu结合的GTP而提供能量。
最后是核糖体向前移一个三联体密码，原来在A位的多肽tRNA转入P位，而原在P的tRNA离开核糖体。
此过程需要延伸因子G（EF-G）和水解GTP提供能量。
这样空出的A位就可以接合另一个氨基酰tRNA，从而开始第二轮的肽链延伸。
链的终止：当多肽链的延伸遇到UAA UAG UGA等终止密码子进入核糖体的A位时，多肽链的延伸就不再进行。
对终止密码子的识别，需要多肽释放因子的参与。
在大肠杆菌中有两类释放因子RF1和RF2，RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA。
在真核生物中只有释放因子eRF，可以识别所有三种终止密码子。
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