第1节-遗传信息

1、第六章第六章 遗传信息的传递和表达遗传信息的传递和表达第第1节节 遗传信息遗传信息复旦实验中学复旦实验中学 蒋文明蒋文明1 1、核酸的分类、核酸的分类 种类种类简称简称主要存在部位主要存在部位脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸DNADNARNARNA细胞核细胞核细胞质细胞质一、一、DNA是遗传物质是遗传物质2、遗传物质的研究简史：、遗传物质的研究简史：1869年瑞士米歇尔：年瑞士米歇尔： 证实证实核酸存在于细胞核核酸存在于细胞核德国化学家孚尔根：德国化学家孚尔根： 证明证明DNA在细胞核的染色质里在细胞核的染色质里 1928年格里菲思肺炎双球菌的转化实验：年格里菲思肺炎双球菌的转化实验：

2、 证明证明S型细菌中有种物质能使型细菌中有种物质能使R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌型细菌 1944年美国埃弗里的肺炎双球菌的转化实验：年美国埃弗里的肺炎双球菌的转化实验： 证明证明DNA是遗传物质是遗传物质 1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验：年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验： 进一步证明进一步证明DNA是遗传物质是遗传物质 1953年沃森和克里克：年沃森和克里克： 证明证明DNA的双螺旋结构的双螺旋结构3、遗传物质的特点：、遗传物质的特点：储存数量巨大的遗传信息；储存数量巨大的遗传信息； 能够精确地自我复制且传递给后代；能够精确地自我复制且传递给后代； 化学性质比较稳定。化学性

3、质比较稳定。4、噬菌体侵染细菌的实验、噬菌体侵染细菌的实验各种类型的噬菌体各种类型的噬菌体噬菌体：噬菌体： 噬菌体是寄生在细菌噬菌体是寄生在细菌体内的病毒体内的病毒 衣壳衣壳蛋白质组成蛋白质组成 头部头部内含内含DNA分子分子同位素跟踪实验：同位素跟踪实验： 证明噬菌体的遗传物质是证明噬菌体的遗传物质是DNA用放射性同位素用放射性同位素35S标记外壳标记外壳蛋白质蛋白质细菌内无放射性细菌内无放射性用放射性同位素用放射性同位素32P标记内部标记内部DNA细菌内有放射性细菌内有放射性噬菌体蛋白质噬菌体蛋白质没有进入细菌没有进入细菌 35S标记噬标记噬菌体蛋白质菌体蛋白质侵染侵染细菌细菌细胞内没有细

4、胞内没有35S细胞外有细胞外有35S噬菌体噬菌体DNA 进入细菌进入细菌细胞内有细胞内有32P细胞外没有细胞外没有32P结论：结论： DNA是是遗传物质遗传物质侵染侵染细菌细菌32P标记噬标记噬菌体菌体DNA噬菌体侵染细菌的过程：噬菌体侵染细菌的过程： 噬菌噬菌体吸体吸附在附在细菌细菌表面表面噬菌噬菌体将体将细菌细菌的细的细胞壁胞壁溶解溶解出一出一个孔个孔细菌细菌裂解裂解新的新的噬菌噬菌体释体释放放噬菌体噬菌体的的DNA复制复制利用细菌体利用细菌体内的合成内的合成DNA的原料的原料噬菌噬菌体的体的DNA注入注入细菌细菌细胞细胞内内噬菌体噬菌体的的DNA在细菌的在细菌的核糖体上核糖体上指导指导利

5、用细菌体利用细菌体内合成蛋白内合成蛋白质的原料质的原料合成噬菌体合成噬菌体的蛋白质的蛋白质合成合成噬菌噬菌体的体的DNA和蛋和蛋白质白质组装组装成新成新的噬的噬菌体菌体总结：总结： 吸附吸附 注入注入 复制、合成复制、合成 组装组装 释放释放肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌的转化实验：肺炎双球菌的转化实验：R型活细菌型活细菌 注射小鼠体内注射小鼠体内 小鼠成活小鼠成活 S型活细菌型活细菌 注射小鼠体内注射小鼠体内 小鼠死亡小鼠死亡 加热杀死加热杀死S型细菌型细菌 注射小鼠体内注射小鼠体内 小鼠成活小鼠成活小鼠体内分离小鼠体内分离出出S型活细菌型活细菌S型细菌体内型细菌体内的某种物

6、质的某种物质使使R型细菌转型细菌转化为化为S型细菌型细菌结论：结论：R型活细菌型活细菌加热杀死加热杀死S型细菌型细菌+注射小鼠注射小鼠小鼠死亡小鼠死亡结论：结论： DNA是是遗传物质遗传物质 杀死的杀死的S型细菌型细菌分离分离蛋白质蛋白质 + S型活细菌型活细菌DNA + S型活细菌型活细菌多糖多糖 + S型活细菌型活细菌多脂多脂 + S型活细菌型活细菌转化转化从从DNA转转化实验中化实验中分离到分离到S型活细菌型活细菌观察与思考：观察与思考：结论？结论？练习：练习：1、噬菌体侵染细菌实验的过程能说明、噬菌体侵染细菌实验的过程能说明DNA分子的哪些特征分子的哪些特征-( ) 分子结构具有相对的

7、稳定性分子结构具有相对的稳定性 能够自然复制，保持前后代的连续性能够自然复制，保持前后代的连续性 能够指导蛋白质的合成，控制性状能够指导蛋白质的合成，控制性状 能够产生可遗传的变异能够产生可遗传的变异 A B C D2、有关遗传物质特点的表述不正确的、有关遗传物质特点的表述不正确的-（ ） A遗传物质能够精确地自我复制遗传物质能够精确地自我复制 B遗传物质的化学性质必须比较稳定遗传物质的化学性质必须比较稳定 C遗传物质储存数量巨大的遗传信息遗传物质储存数量巨大的遗传信息 D遗传物质发生改变后，不会将变化传递给后代遗传物质发生改变后，不会将变化传递给后代3、噬菌体侵染细菌实验中，在细菌体内合成蛋

8、白质正确的叙述是、噬菌体侵染细菌实验中，在细菌体内合成蛋白质正确的叙述是-（ ） A原料、模板和酶来自细菌原料、模板和酶来自细菌 B模板和酶来自噬菌体，核糖体和氨基酸原料来自细菌模板和酶来自噬菌体，核糖体和氨基酸原料来自细菌 C指导蛋白质合成的指导蛋白质合成的DNA来自细菌，氨基酸原料来自噬菌体来自细菌，氨基酸原料来自噬菌体 D指导蛋白质合成的指导蛋白质合成的DNA来自噬菌体，核糖体、氨基酸原料和酶由细菌来自噬菌体，核糖体、氨基酸原料和酶由细菌提供提供4、为了证明噬菌体侵染细胞时，进入细菌的是噬菌体、为了证明噬菌体侵染细胞时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，可用两种不同的放射性

9、同位素分别标而不是它的蛋白质外壳，可用两种不同的放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体的记噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体的DNA。然后再让这两种不同。然后再让这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而对此做出实验标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而对此做出实验论证。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨酸等多种氨基论证。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨酸等多种氨基酸。现请你完成以下关键性的实验设计。酸。现请你完成以下关键性的实验设计。（1）已制备好分别含）已制备好分别含3H、14C、15N、18O、32P、35S等等6种放种放射性同位素的微生物培养基。你将选择哪些两种培养

10、基分别用射性同位素的微生物培养基。你将选择哪些两种培养基分别用于噬菌体蛋白质外壳和噬菌体于噬菌体蛋白质外壳和噬菌体DNA的标记：的标记： 。（2）这两种培养基怎样去实现对噬菌体的标记？请简要说）这两种培养基怎样去实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法和这样设计的理由。明实验的设计方法和这样设计的理由。设计方法：设计方法： 第一步：第一步： ； 第二步：第二步： 。 理由：理由： 。1、DNA的化学组成的化学组成基本单位：基本单位：脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基元素组成：元素组成：C、H、O、N、P 二、二、DNA分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构脱氧脱氧核糖核

11、糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸组成脱氧核苷酸的碱基碱基：胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（G）因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4种种腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸2 2、DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构构成方式构成方式位置位置双螺旋外侧双螺旋外侧双螺旋内侧双螺旋内侧碱基对碱基对主链主链1）脱氧核糖与）脱氧核糖与磷酸交替排列；磷酸交替排列；2）两条主链呈）两条主链呈反向平行；反向平行；3）盘绕成

12、规则）盘绕成规则的双螺旋。的双螺旋。1）主链上对应碱基）主链上对应碱基以氢键连结成对；以氢键连结成对；2）碱基互补配对）碱基互补配对（AT，GC）；）；(1) DNA分子是由分子是由两条链两条链组成的，这两条链按组成的，这两条链按反向平行方式反向平行方式盘旋成双螺旋结构盘旋成双螺旋结构.(2) DNA分子中的分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接脱氧核糖和磷酸交替连接，排列，排列在外侧在外侧，构成构成基本骨架基本骨架；碱基排列在内侧。；碱基排列在内侧。(3) 两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过氢键氢键连接成碱基对，并且碱基的连接成碱基对，并且碱基的配对有一定的规律：配对有一定的规律： A(腺嘌呤腺嘌

13、呤)一定与一定与T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)配对；配对； G(鸟嘌呤鸟嘌呤)一定与一定与C(胞嘧啶胞嘧啶)配对。配对。DNA双螺旋结构模型3 3、DNADNA分子的结构特性分子的结构特性1）多样性：）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，碱基对的排列顺序的千变万化，构成了构成了DNADNA分子的多样性。分子的多样性。 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNA分子也大约有分子也大约有4000个碱基对，个碱基对，碱基对有：碱基对有：AT、TA、GC、CG。请同学们计算。请同学们计算DNA分子有多少种？分子有多少种？4 种40002）特异性）特异性: 碱基对的特定排列顺序，又构成了每碱基对的特定排列顺

14、序，又构成了每一个一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。3) 稳定性稳定性: 具有规则的双螺旋结构具有规则的双螺旋结构4、有关、有关DNA中的碱基计算中的碱基计算两条链两条链不互补的碱基不互补的碱基之和相等。之和相等。两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于等于50%（1/2）。）。A+GT+C1=A+CT+G1=嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶= 1 A+GA+T+G+C=12一条链中一条链中互补碱基互补碱基的和等于另一条链中互补碱基的和。的和等于另一条链中互补碱基的和。一条链中一条链中不互补碱基不互补碱基的和之比等于另一条链中这种比的和之比等于另一条链中这种比

15、值的倒数。值的倒数。两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。条链的这种比值相等。A1+T1A2+T21=G1+C1G2+C21=A1+G1T1+C1=a则：则：A2+G2T2+C2=1a A+TA+T+G+C=a则：则：a A1+T1A1+T1+G1+C1=有关有关DNA中的碱基计算中的碱基计算1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%23%=27%2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？若DNA的一

16、个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？2.5 1 ; 0.4 0.43、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。解析一：设DNA分子碱基总数为100.已知：A+T=54，则G+C=46所以，G1+C 1 =G 2 +C 2 =23已知：G 1 =10022%=1112所以, C 2=G 1=11则: G 2=2311=12G 2A 2 +T 2 +G 2 +C 2=1212100= 24%解析二:已知A+T总= 54%,则= 46%G+C总所以G1+

17、C 11/2总= 46%.已知1/2总G 1= 22%所以1/2总C 1= 46%22%= 24%因为 G2=C1所以1/2总G 2= 24%24%1 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则，则 胸腺嘧啶为胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有 100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，胞嘧啶分子中，胞嘧啶 应是应是_3 3、 DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个 DNADNA分子

18、中分子中G= _G= _ 20% 60个个29%4 4、（、（20002000上海）由上海）由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同带不同 的遗传信息，其种类数最多可达的遗传信息，其种类数最多可达 （ ） A A、4 4120 120 B B、1201204 4 C C、4 460 60 D D、60604 4C C5.5.已知在已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m(A+G)/(T+C)= m 时时, ,求求: : (1)(1)在另一互补链中这一比例是

19、多少在另一互补链中这一比例是多少? ? 1/m(2) (2) 这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少? ?1(3)(3)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少? ?n(4)(4)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ?n6:6:从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析进行分析, ,其四种碱基数的比例其四种碱基数的比例 是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的的 一条链一条链(H(H链链) )所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺嘌

20、呤是腺嘌呤, ,问与问与H H链相对应链相对应 的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )( )、26%26%、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A当在一单链中当在一单链中, ,如果如果(A+T)/(G+C)= n(A+T)/(G+C)= n 时时, ,求求: :大部分生物的遗传物质是大部分生物的遗传物质是DNA少量的生物的遗传物质是少量的生物的遗传物质是RNA 如：烟草花叶病毒（如：烟草花叶病毒（TMV） 流感病毒流感病毒 霍氏车前病毒（霍氏车前病毒（HRV） 冠状病毒（）冠状病毒（） 艾滋病病毒（艾滋病病毒（HIV） DNA DNA的基本单位的基本单位 RNARNA的基本单位的基本单位 （脱氧核苷酸）（脱氧核苷酸） （核苷酸）（核苷酸）脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基核糖核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基组成组成DNADNA与与RNARNA的核苷酸有什么异同点？的核苷酸有什么异同点？脱氧核苷酸脱氧核苷酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸T脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸A脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸C脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸G腺嘌呤腺嘌呤 A 鸟嘌呤鸟嘌呤 G胸腺嘧啶胸腺嘧啶 T 胞嘧啶胞嘧啶 C含氮碱基：含氮碱基：组成组成D