遗传的分子基础

1、第三章遗传的分子基础探索遗传物质的过程一、1928年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验：L格里菲思体内转化实验d R型活细菌!注射Is型活细菌J注射注射+不死亡亠死亡分离出S型活细菌十不死亡混合I +加热后杀死的S激细睛 注射死仁分离出师热杀死的S缄细菌中住有“ 将无毒的R規活细繭转化为-(1) 加热灭活的S型细菌,其 蛋白质结构被破坏。DNA在 加热过程中，双螺旋解开、氢 键被打断,但缓慢冷却时，其 结构可以得到恢复。(2) 转化的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重 组,使受体细胞获得了新的 遗传信息。因此，转化作用可 以看成广义上的基因重组。(3) 转化效率与DNA纯度有 关，纯度越高转

2、化效率越高。二、1944年艾弗里的实验：实验思路：将组成混合培养，单独观察各种物质的作用。 1实验过程：的各种物质分离提纯，并使其分别与S型活菌多糖1DNA蛋白质DNA+ DNA 酶nnnn1分别与R型活细菌混合培养1R八rAQ匸RR2、实验证明:DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质 。三、1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验1.噬菌体增殖过程：吸附7注入7合成7组装7释放 7再侵染。2.实验方法：放射性同位素标记法。寄生DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质3.噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的方法比较 标记法，噬菌体只将DNA注入大肠杆菌；后者则采用直接分离法。:

3、前者采用放射性同位素含3中的培养基77含吟的大肠才锢培养7普通大肠杆菌7用普通的噬苗体侵染后搅拌、离心、取上清液含竺的噬菌体2. 上清液和沉淀物放射性分析（1）,噬菌体在大肠杆菌内增殖 后释放子代,经离心后分 布于上清液，也会使上清液中 出现放射性。（2）搅拌不充分，有少量含 35S的噬菌体吸附在细菌表面 随细菌离心到沉淀物中。侵梁搅拌目的DNA普通大肠杆菌短时间保温后搅拌、 离心、检测诙射性 上淸液放射性离. 沉淀物放射性邕77是遗传离心目的:DNA 实验结论：子代噬菌体的各种 性状是通过亲代的 DNA遗传上淸液放射性低, 沉淀物放射性壷.的。（即:DNA是遗传物质）大肠杆裂解后1,检测新噬

4、菌体存在珂没有当RNA是遗传物质。细胞生物 （真核、原核）非细胞生物（病毒）核酸DNA 和 RNADNARNA遗传物质DNADNARNADNA是DNA的遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以四、1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明：在只有RNA的病毒中,五、小结：判断对错1 .控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的2. 格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了3. 将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的 活的S型菌说明DNA是主要遗传物质。DNA 上。（2015 全国 I 卷,1D） DNADNA是遗传物质。DNAS型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内，小鼠体内出现DNA4. T2噬菌体的核酸

5、由脱氧核糖核苷酸组成。5. 赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和 DNA,证明了 DNA的半保留复 制。DNA（2015 全国 I 卷,1C） DNA&用35S标记的噬菌体侵染细菌后，上清液中放射性很高7.噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统。，沉淀物中放射性很低。DNADNA&噬菌体能以宿主 DNA为模板合成子代噬菌体的核酸。DNA9.噬菌体侵染细菌实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。DNA10. 32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。DNA1、DNA的结构DNA的组成元素:DNA的结构和 DN

6、A的复制:C、 H、 0、 N、 P2、3、DNA的基本单位:DNA的结构：脱氧核糖核苷酸（4种）5T咖畴咙4 !i I口Ia!外M：磷酸、 脱氧核稱交 S连接T 由两条、反向平行的脱氧核苷酸 链盘旋成双螺旋结构。 外侧：脱氧核糖 和磷酸交替连接构成基本骨架。互反行便间结构内: 基对基配对原则：与T之间有2 个氢塾G与C之W有3个a犍）内侧：由氢键相连的碱基对组 成。碱基配对有一定规律：A =T; G三Co （碱基互补配对原则） A T对间有两个氢键,G C对间 有三个氢键。4、DNA的特性：多样性：碱基对的排列顺序是千变万化的。排列种数：4n（n为碱基 对对数）特异性：每个特定 DNA分子的

7、碱基排列顺序是 特定的。（DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础）5、 DNA的功能：携带遗传信息（DNA分子中碱基对的 排列顺序 代表遗传信息）。6、与DNA有关的计算：A+G1 .在两条互补链中T +C的比例互为倒数关系。2 .在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和 =嘧啶碱基之和。A+T1、3 .整个DNA分子中，G+C与分子内每一条链上的该比例 、DNA相同。概念:的复制以亲代DNA分子两条链为模板，合成子代 DNA 有丝分裂间期和减I前的间期（1）真核生物： 细胞核 （主要场所）、叶绿体的过程时间：场所：原核生物:拟核、细胞质（如质粒中DNA的复制）。 （3）DNA病毒

8、：宿主细胞内。4、过程：（看书）解旋 合成子链 子、母链盘绕形成子代 DNA分子5、特点：2、3、线粒体 。半保留复制，半保留复制6、原则:7、条件模板：碱基互补配对原则引物亲代DNA分子的两条链原料：4种游离的脱氧核糖核苷酸ATP 酶：解旋酶、DNA聚合酶等能量：8、DNA能精确复制的原因:独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板 ;碱基互配对 原则保证复制能够准确进行。9、意义：DNA分子复制，使遗传信息从 亲代传递给子代，从而确保了遗传信息的连续性。10、DNA分子复制中相关计算的规律方法 DNA分子复制为半保留复制 制）若干代,其结果分析如下：%，若将一个被15N标记的DNA转移到含14

9、N的培养基中培养（复亲代代14叫N1*1 11 P1 1 *1175A 1A 11 1T 115 nHUEI L- r T c1 1 11 11r A T A1114 力 h-frdA1 1 11 111 ET111ri11 11 1riE0 L14特亲4即血几密度梯度离心：DNA所含N的种类不同，离心后会呈现不同条带 为出现 条带，子n代离心结果应出现 ，若为半保留复制，子I带离心后结果 条带，分别为和，整个实验中会出现三条带。若为全保留复制，整个实验中会出现两条带。（1）复制出DNA数=22 （n为复制次数）含亲代链的DNA 数=2不含母链的DNA分子数： 含新链DNA分子数：（3）消耗的

10、脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸 m个，则经过n次复制需要消耗mx个该种脱氧核苷酸。 若进行第n次复制，则需消耗 m x个该种脱氧核苷酸。11、基因的实质：具有 遗传效应 的 DNA 片 段。基因在染色体上呈线性 排列。染色体为DNA载体，两者存在平行关系IlDN腹制与细JE分裂的联系J 婆r-n-0CHA31例题：在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用a、P和丫 表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A PaPpPy或 dAPaPpPy）。回答下列问题： 某种 酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到 DNA 末端上，同时生产ADP。若要

11、用该酶把32P标 记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应 在ATP的（填 a “”或T”位上。（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的EWAMSStATP)原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，贝U 带有32P的磷酸基团应在dATP的（填a “”或T”位上。（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是一、RNA的结构:r 质基因控制蛋白质的合成1、组成元素：C、2、基本单位： 核糖核苷酸（4H、

12、O、N、PAJKW C鸟I厲聆 (1 we种）3、结构:般为单链两* K二、基因:是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上DMA 特杆RNAWf三、基因控制蛋白质合成：1转录：（1 ）概念：在 细胞核中，以DNA的二条链为模板， 按照碱基互补配对 原则，合成RNA的过程。（注：叶n2ahb绿体、线粒体也有转录）过程（看书） 条件：模板:原料:DNA的二条链（模板链）4种核糖核苷酸原则:能量:ATP酶：解旋酶、RNA聚合酶等碱基互补配对原则（A U、T A、GC、C G）（5）2、翻译：（1、概念：游离在 细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA为模板，合成 具有一定氨基酸顺序 的 蛋白质的过程。（

13、注：叶绿体、线粒体也有翻译）（2）密码子、密码子种类氨基酸种类产物:信使 RNA （ mRNA ）、核糖体 RNA（ rRNA ）、转运 RNA(tRNA )密码子卩1种）%tRNA和氨基酸之间的对应关系、tRNA种类 密码子： 定氨基酸的密码子有 反密码子：位于 tRNA 上的与mRNA上的密码子 互补配对的3个碱基。mRNA 上3个相邻碱基，共64种,其中决61 种。密码子的简并性: 密码子的专一性:（2）过程：（看书）（3）条件：模板：mRNA原料:能量:氨基酸（20种）ATP酶：多种酶搬运工具：tRNA装配机器：核糖体IIItt Y（4）原则：碱基互补配对原则（5）产物：多肽链（6）翻

14、译进程中核糖体沿着 mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。 3、与基因表达有关的计算基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数=6 : 3 : 1四、基因对性状的控制1中心法则（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递薔（A转录.RNA翻毎蛋白质以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递（在病毒内发现gA-蛋白质蛋白质）那理1RNAUaiRHA龈RUA业蛋白质（1）需要tRNA和核糖体同时参与的过程是期。幌录J，后者所携带的分子是_（2）a过程发生在真核细胞分裂的 （3）在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是（4）能特异性识别信使 RNA上密码子的分子是_ 2、基因控制性状的

15、方式（1 ）通过控制 酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；例如（2）通过控制 蛋白质结构 直接控制生物的性状。例如 关系性状除受基因控制下，还受 环境影响。基因和性状并不是 五、细胞质基因的性状和中的基因都称为细胞质基因（也能进行复制， 受精过程中，受精卵的细胞质主要是接受自母亲的卵细胞 细胞质遗传 （遵循，不遵循）孟德尔的遗传规律，后代只表现出例题：某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核 宿主的基因组中。物质丫与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么丫抑制该病毒增殖的机制是A.抑制该病毒RNA的转录过程B.抑制该病毒蛋白质的翻

16、译过程C.抑制该RNA病毒的反转录过程D.抑制该病毒RNA的自我复制过程:卜色休1:的苗40旷7问5遗传的分子基础转化因子 S型细菌S型细菌R型细菌DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质DNA蛋白质等同位素标记法DNADNA是遗传物质RNADNARNADNA主要错错错对错对对错对错DNA的结构和 DNA的复制C、H、0、N、P脱氧核糖反向平行脱氧核糖磷酸骨架氢键碱基对千变万化特定遗传信息排列顺序倒数相同有丝分裂间期和减I前的间期细胞核半保留复制碱基互补配对4种游离的脱氧核糖核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶双螺旋碱基互补配对亲代2n -2 2nC、H、0、N、P核糖单具有遗传效应的 DNA片段

17、染色体细胞核碱基互补配对RNA叶绿体、线粒体4种核糖核苷酸ATP解旋酶、RNA聚合酶碱基互补配对原则信使 RNA ( mRNA )核糖体RNA (rRNA )转运 RNA (tRNA )细胞质mRNA具有一定氨基酸顺序mRNA氨基酸（20种）ATP 多种酶 tRNA核糖体碱基互补配对蛋白质结构E. 1-3.工-Wj- D Ln *T41 n UD.A卩已-1 口IDn环境叶绿体、线粒体不 母方i 乂 .） 牛 窗;?岳*杀箱S TT 令诗1科P/V A宇护如 启滋./b【答案】（1）Y （2） a（3）一个含有 32P 标记的双链 DNA 分子经半保留复制后，标记 的两条单链只能分配到两个噬菌

18、体的双链 DNA 分子，因此在得到的 n个噬菌体中只有两个带有标记。【解析】（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到 DNA末端上，同 时产生ADP。ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生 ADP和Pi,释放 的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：若要用该酶把 32P标记到 DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在 ATP的Y位上。（2）dAPaPbPy（d表示脱氧）脱去Pb和Py这两个磷酸基团后，余下的 结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是 DNA 的基本组成单位之一。因此，若用带有 32P 标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上， 则带有32P的磷酸基团应在dATP的a位上。（3）每个噬菌体只含有 1 个 DNA 分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的 DNA 进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌 体的 DNA 的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已 知某种噬菌体DNA分子的两条链都用32P进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆 菌细胞中不含有32P。综上