生物DNA是主要的遗传物质新人教必修

1、会计学1生物生物DNA是主要的遗传物质新人教必修是主要的遗传物质新人教必修格里菲斯实验格里菲斯实验步骤步骤方方 法法现现 象象结结 论论1R菌活菌注射菌活菌注射小白鼠正常小白鼠正常R菌无毒性菌无毒性2S菌活菌注射菌活菌注射小白鼠死亡小白鼠死亡S菌能使小白鼠致病菌能使小白鼠致病3S菌高温灭活菌高温灭活小白鼠正常小白鼠正常加热杀死的加热杀死的S菌不使小白鼠致死菌不使小白鼠致死4高温灭活：高温灭活：S菌菌+R菌菌小白鼠死亡小白鼠死亡死亡的死亡的S菌中可能有使菌中可能有使R菌转化因子菌转化因子5提取提取4实验死鼠实验死鼠发现发现S活菌活菌死亡的死亡的S菌能使菌能使R菌转化为菌转化为S菌菌使小鼠患败血症

2、而死亡使小鼠患败血症而死亡.R型细菌型细菌因为因为: 为什么第四组实验将为什么第四组实验将R R型活细型活细菌和加热杀死后的菌和加热杀死后的S S型细菌混合后型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？S型细菌型细菌转化小鼠死亡小鼠死亡S型加热型加热R型活菌型活菌混合混合思考思考细菌发生转化，性状的转化可以遗传。细菌发生转化，性状的转化可以遗传。S型活菌型活菌S型活菌型活菌S型加热型加热R型活菌型活菌混合混合后代后代转化转化 已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中，型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性必然含有某种促成这一转化的活性物质物质转化因子转化因子

3、格里菲思实验的结论是什么格里菲思实验的结论是什么? 实验结论：实验结论：在杀死的在杀死的S S型细菌中含有哪些物质？型细菌中含有哪些物质？多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA DNARNA DNA加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌但究竟哪一个才是转化因子呢？但究竟哪一个才是转化因子呢？ 在证明在证明DNA还是蛋白质或其他物还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？思路是什么？ 必须将蛋白质、其他物质与必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。作用，才能确定究竟

4、谁是遗传物质。提出问题：实验方案：2、然后分别将它们加入已经培养了R型细菌的培养基中。观察结果1、从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖 等物质 DNA蛋白质和其他物质谁是遗传蛋白质和其他物质谁是遗传物质物质?作出假设:实施方案 验证预测结果预测：DNA是遗传物质是遗传物质只有加入只有加入S型菌的型菌的DNA才能使才能使R型菌转变成型菌转变成S型菌型菌R型细菌型细菌 二、二、 艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验R型细菌型细菌只长只长R型菌型菌只长只长R型菌型菌R型细菌型细菌S型菌型菌R型细菌型细菌S型菌的型菌的DNAS型菌的型菌的蛋白质或荚膜多糖蛋白质或荚膜多糖S型菌的型菌的D

5、NA+DNA酶酶 DNADNA是使是使R R型细菌产生稳定遗传变型细菌产生稳定遗传变化的物质，化的物质，DNADNA是转化因子。是转化因子。 以上转化实验表明：以上转化实验表明： 实验结论：（1）噬菌体的结构模式图）噬菌体的结构模式图 三、三、 噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体中噬菌体中60%是蛋白质是蛋白质,40%是是DNA. 在在噬菌体的化学分析中噬菌体的化学分析中, 对蛋对蛋白质和白质和DNA的进一步分析表明的进一步分析表明: 硫仅存在于蛋白质分子中硫仅存在于蛋白质分子中, 99%的磷都存在于的磷都存在于DNA分子中分子中. 用用35S标记部分噬菌体的标记部分噬菌体的蛋白质

6、蛋白质， 用用32P标记部分噬菌体的标记部分噬菌体的DNA。 怎样用同位素分别标记怎样用同位素分别标记DNA和蛋白质和蛋白质?1.用分别放有用分别放有35S 和和32P的培养基的培养基培养细菌培养细菌2.用噬菌体分别侵染上述细菌用噬菌体分别侵染上述细菌3.制备分离只含制备分离只含35S或只含或只含32P的噬菌体的噬菌体（2）实验过程：）实验过程：蛋白质含蛋白质含35S的噬菌体的噬菌体+细菌细菌(未标记未标记)上清液上清液(T2噬菌体颗粒噬菌体颗粒)-含放射性物质含放射性物质35S沉淀沉淀被感染的细菌和被感染的细菌和新形成的噬菌体新形成的噬菌体-未检测到未检测到35S说明蛋白质外壳并没有进入到细

7、菌内说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内离心离心用放射性同位素用放射性同位素35S标记噬菌体外壳蛋白质标记噬菌体外壳蛋白质用放射性同位素用放射性同位素32P标记内部标记内部DNADNA含含32P的噬菌体的噬菌体+细菌细菌(未标记未标记)(T2噬菌体颗粒噬菌体颗粒)-未检测到未检测到32P被感染的细菌和新形成被感染的细菌和新形成的噬菌体中的噬菌体中-检测到检测到32P说明说明DNA进入到细菌内去了进入到细菌内去了离心离心噬菌体侵染细菌的动态过程：噬菌体侵染细菌的动态过程：动画侵入别的细菌侵入别的细菌侵入侵入把把DNA注入到细菌细胞注入到细菌细胞合成合成利用细菌的化学成分和酶利用细菌的化学成分和酶系统

8、合成出噬菌体的系统合成出噬菌体的DNA、蛋白、蛋白质质吸附吸附噬菌体借尾丝吸附在细菌表面噬菌体借尾丝吸附在细菌表面组装组装新合成的新合成的DNA、蛋白质组、蛋白质组装成很多噬菌体装成很多噬菌体释放释放细菌解体，释放出细菌解体，释放出噬菌体噬菌体吸附吸附侵入侵入合成合成组装组装释放释放 在噬菌体中在噬菌体中,亲代和子代之间具有亲代和子代之间具有连续性的物质是连续性的物质是DNA, 也就是说也就是说,子代子代噬菌体的各种性状是通过亲代的噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的遗传给后代的,因此因此DNA才是真正的才是真正的遗传物质。遗传物质。噬菌体侵染细菌的实验表明噬菌体侵染细菌的实验表明:

9、思考与讨论思考与讨论:1.（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（。（2）繁殖快。细菌）繁殖快。细菌2030 min就可繁殖一代就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。，病毒短时间内可大量繁殖。 3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术

10、、同位素标记技术技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等，以及物质的提取和分离技术等 目前，已有充分的科学研究资料目前，已有充分的科学研究资料证明，证明，绝大多数生物绝大多数生物都是以都是以DNA作作为遗传物质的。为遗传物质的。DNA主要的遗传物质主要的遗传物质 DNADNA是唯一的遗传物质吗？是唯一的遗传物质吗？RNA（核糖核酸）（核糖核酸） 有些病毒（如烟草花有些病毒（如烟草花 叶病毒），它叶病毒），它们不含有们不含有DNA, 只含有只含有RNA。 在这种情在这种情况下，况下，RNA就起着遗传物质的作用。就起着遗传物质的作用。 核酸是一切生物的遗传物质，核酸是

11、一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（核酸包括脱氧核糖核酸（DNADNA）和）和核糖核酸（核糖核酸（RNARNA），绝大多数生物），绝大多数生物都是以都是以DNADNA作为遗传物质的。作为遗传物质的。 因此因此DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质。 总结总结1、分子结构具有相对的稳定性；、分子结构具有相对的稳定性；2、能够自我复制，使前后代保持一定、能够自我复制，使前后代保持一定 的连续性；的连续性；3、能够指导蛋白质的合成，从而控制、能够指导蛋白质的合成，从而控制 新陈代谢过程和性状；新陈代谢过程和性状；4、能够产生可遗传的变异。、能够产生可遗传的变异。遗传物质的特点：例：病毒的遗传物

12、质是（例：病毒的遗传物质是（ ） 人的遗传物质是（人的遗传物质是（ ）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNADA1注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ）AR型肺炎双球菌B加热杀死后的R型肺炎双球菌C加热杀死后的S型肺炎双球菌D加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合 D 练习练习:2、蛋白质不是遗传物质的原因之一是 ( ) ：A.它的含量很少 B. 它不能自我复制C. 它与新陈代谢无关 D.它的种类很多 B 小资料小资料:噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量的

13、繁殖.遗传物质的主要载体遗传物质的主要载体染色体染色体噬菌体侵噬菌体侵染细菌染细菌DNA的的结构结构蛋白质的蛋白质的生物合成生物合成染色体、染色体、DNA、基、基因的关系因的关系DNA的的复制复制(1).(1).已知已知DNADNA的一条单链中的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,(A+G)/(T+C)=0.4,上述上述比值在其互补链和整个比值在其互补链和整个DNADNA分子中分别是（）分子中分别是（） A.0.4A.0.4和和0.6 B.2.50.6 B.2.5和和1.01.0 C.0.4 C.0.4和和0.4 D.0.60.4 D.0.6和和1.01.0分析分析: :先绘先绘DNAD

14、NA简图简图, ,并标并标明四中碱基的比例明四中碱基的比例. .设分设分母的值为母的值为1,1,则分子的值为则分子的值为0.4.0.4.根据碱基互补配对原则推根据碱基互补配对原则推出另一条链的比值出另一条链的比值. .BA AT TC CG G0.40.41.01.0G GT TC CA A1.01.00.40.4(2).(2).已知已知DNADNA的一条单链中的一条单链中(A+T)/(G+C)=0.4,(A+T)/(G+C)=0.4,上述上述比值在其互补链和整个比值在其互补链和整个DNADNA分子中分别是（）分子中分别是（） A.0.4A.0.4和和0.6 B.2.50.6 B.2.5和和1

15、.01.0 C.0.4 C.0.4和和0.4 D.0.60.4 D.0.6和和1.01.0分析分析: :先绘先绘DNADNA简图简图, ,并标并标明四中碱基的比例明四中碱基的比例. .设分设分母的值为母的值为1,1,则分子的值为则分子的值为0.4.0.4.根据碱基互补配对原则推根据碱基互补配对原则推出另一条链的比值出另一条链的比值. .CA AG GC CT T0.40.41.01.0G GT TA AC C1.01.00.40.4A AT TC CG G0.40.41.01.0G GT TC CA A1.01.00.40.4A AG GC CT T0.40.41.01.0G GT TA AC

16、 C1.01.00.40.4(3).(3).一条双链一条双链DNADNA分子中，分子中，G G和和C C占全部碱基的占全部碱基的4444，其中一条链的碱基中，其中一条链的碱基中，2626是是A A，2020是是C C，那么其互补链中的，那么其互补链中的A A和和C C分别占该链全部分别占该链全部碱基的百分比是（）碱基的百分比是（） A.28A.28和和2222 B.30B.30和和2424 C.26C.26和和2020 D.24D.24和和3030BA AT TG GT TA AC CG GC C2626Z Z2020Z ZZ Z个个Z Z个个2020Z Z2626Z ZX XZ ZX XZ

17、ZY YZ ZY YZ ZT4噬菌体噬菌体果蝇唾腺染色体果蝇唾腺染色体 mRNA mRNA中有中有4 4种核苷酸，用数学方法推算，如果每一种核苷酸代种核苷酸，用数学方法推算，如果每一种核苷酸代表一种氨基酸，那么只能代表表一种氨基酸，那么只能代表4 4种氨基酸。如果每两个相邻的核苷种氨基酸。如果每两个相邻的核苷酸代表一种氨基酸，可以有酸代表一种氨基酸，可以有4 42 2=16=16种排列方式，显然也不足以代表种排列方式，显然也不足以代表2020种基本氨基酸。如果每三个相邻的核苷酸代表一种氨基酸，可以种基本氨基酸。如果每三个相邻的核苷酸代表一种氨基酸，可以有有4 43 3=64=64种排列方式，这

18、就足以满足为种排列方式，这就足以满足为2020种基本氨基酸编码的需要种基本氨基酸编码的需要。所以这种编码方式的可能性最大。应用生物化学和遗传学研究技。所以这种编码方式的可能性最大。应用生物化学和遗传学研究技术，已经证明是三个相邻的核苷酸编码一种氨基酸，这三个连续的术，已经证明是三个相邻的核苷酸编码一种氨基酸，这三个连续的核苷酸称为三联体密码核苷酸称为三联体密码(triplet code)(triplet code)或密码子或密码子(codon)(codon)。 如何证明密码子和氨基酸之间的对应关系？如何证明密码子和氨基酸之间的对应关系？19611961年，年，NirenbergNirenber

19、g等用大肠杆菌无细胞体系，外加等用大肠杆菌无细胞体系，外加2020种标记氨基酸混合物种标记氨基酸混合物及及polyUpolyU，经保温反应后，发现在酸不溶性部分中（即多肽中）只，经保温反应后，发现在酸不溶性部分中（即多肽中）只有苯丙氨酸的多聚体。所以有苯丙氨酸的多聚体。所以UUUUUU是编码苯丙氨酸的密码。是编码苯丙氨酸的密码。 同样，用同样，用polyApolyA和和polyCpolyC作为作为mRNAmRNA来合成蛋白质，结果分别只得来合成蛋白质，结果分别只得到多聚赖氨酸和多聚脯氨酸，说明到多聚赖氨酸和多聚脯氨酸，说明AAAAAA是赖氨酸的密码，是赖氨酸的密码，CCCCCC是脯氨是脯氨酸的

20、密码。酸的密码。 进一步，进一步，NirenbergNirenberg和和OchoaOchoa等用等用polyUGpolyUG，polyACpolyAC重复上述类似重复上述类似实验，发现标记氨基酸掺入新合成的肽链的频率与按统计学方法推实验，发现标记氨基酸掺入新合成的肽链的频率与按统计学方法推算出的多核苷酸中三联体密码出现的频率相符合。即算出的多核苷酸中三联体密码出现的频率相符合。即 poly( UG): UGU GUG UGU GUG UGU GUG UGU GUGpoly( UG): UGU GUG UGU GUG UGU GUG UGU GUG 翻译成：半胱缬半胱缬半胱缬翻译成：半胱缬半胱

21、缬半胱缬 poly(AC): ACA CAC ACA CAC ACA CAC ACA CAC poly(AC): ACA CAC ACA CAC ACA CAC ACA CAC 翻译成：翻译成： 苏组苏组苏组苏组苏组苏组 应用这种方法，仅用了四年时间，于应用这种方法，仅用了四年时间，于19651965年完全查清了年完全查清了2020种基本种基本氨基酸所对应的全部氨基酸所对应的全部6161个密码子，其余三个密码子为终止密码子，个密码子，其余三个密码子为终止密码子，编出了遗传密码字典编出了遗传密码字典基因的表达基因的表达生物的性状是由蛋白质体现的生物的性状是由蛋白质体现的基因通过控制蛋白质基因通过

22、控制蛋白质的合成从而决定生物的合成从而决定生物的性状的性状（一个（一个DNA分子上有多个基因）分子上有多个基因）基因在染色体基因在染色体(DNA)上呈线性排列。上呈线性排列。1.基因基因有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。遗传物质的遗传物质的两大功能两大功能传递：传递：表达：表达：基因是决定生物性状的单位基因是决定生物性状的单位基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。通过复制，把遗传信息传递给下一代。通过复制，把遗传信息传递给下一代。通过控制蛋白质的合成

23、，表现出一定的性状。通过控制蛋白质的合成，表现出一定的性状。DNA与与RNA成分的比较：成分的比较：脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖C5H10O4C5H10O5TACGH3PO4U脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸构成构成DNA的碱基有几种？的碱基有几种？构成构成DNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？构成构成RNA的碱基有几种？的碱基有几种？构成构成RNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？构成核酸的碱基有哪几种？构成核酸的碱基有哪几种？构成核酸的核苷酸有几种？构成核酸的核苷酸有几种？问题问题：4种：种：A、T、C、G4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种：种：A、U、C、G4种核糖核苷酸种核糖核苷酸5种：

24、种：A、T、C、G 、U8种核苷酸种核苷酸4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸RNA的合成的合成转录转录转录的时间：转录的时间：有丝分裂间期，减数第一次分裂间期。有丝分裂间期，减数第一次分裂间期。模板：模板：以以DNA的一条链（信息链）为模板，按碱基互补的一条链（信息链）为模板，按碱基互补配对原则，以四种核糖核苷酸为原料，合成核糖配对原则，以四种核糖核苷酸为原料，合成核糖核酸（单链）的过程。核酸（单链）的过程。转录的场所：转录的场所：主要在细胞核内主要在细胞核内（其次在线粒体、叶绿体内也可转录）（其次在线粒体、叶绿体内也可转录）转录的条件：转录的条件：原料：原料：酶：酶：能量：

25、能量：DNA的一条链（信息链）的一条链（信息链）四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶ATPDNAmRNA信息链信息链转录转录多肽链多肽链:甲硫甲硫氨酸氨酸丙氨丙氨酸酸丝氨丝氨酸酸丙氨丙氨酸酸甲硫甲硫氨酸氨酸精氨精氨酸酸起始起始密码密码终止终止密码密码一条多肽链一条多肽链另一条多肽链另一条多肽链无对应无对应氨基酸氨基酸翻译翻译蛋白质的蛋白质的合成动画合成动画TAG GGCAC G T CGAC A T A ATAGGGCAC G U CGAC A U A AUAGUAGCCGTG C A GCTG T A T TATCATC遗传密码遗传密码的发现的发现DNA双链双

26、链片段片段a链链b链链C信使信使RNA转运转运RNA密码子密码子氨基酸氨基酸CA色氨酸色氨酸CATUCAG参照课本密码子表，填写下表：参照课本密码子表，填写下表：GTACCAGTCGTGACTGGGCAGUGGACGCACGUACCAGUCGUGCAGGUUCA丙氨酸丙氨酸丝氨酸丝氨酸丙氨酸丙氨酸判断：判断：a链为信息链链为信息链三种三种RNA：mRNA：携带基因的遗传信息，是翻译的直接模板：携带基因的遗传信息，是翻译的直接模板tRNA(转运转运RNA):携带专一的氨基酸，还可识别携带专一的氨基酸，还可识别mRNA上的密码子，即把相应的氨基酸搬运到相应的位置上。上的密码子，即把相应的氨基酸搬运

27、到相应的位置上。rRNA(核糖体核糖体rRNA)：与蛋白质一起构成核糖体：与蛋白质一起构成核糖体翻译：以翻译：以mRNA为模板，以为模板，以tRNA为运载工具，在核糖体为运载工具，在核糖体内把氨基酸按内把氨基酸按mRNA上密码子的排列顺序逐个连接起来上密码子的排列顺序逐个连接起来，合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。，合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个密码子。密码子。实验证明：遗传密码具有相对的通用性！实验证明：遗传密码具有相对的通用性！关于密码子：关于密码子：三个终止密码：三个终止密码：UAA、UA

28、G、UGA二个起始密码：二个起始密码：AUG、GUG大部分氨基酸有多个密码大部分氨基酸有多个密码注意：遗传密码在注意：遗传密码在mRNA上！上！蛋白质的合成蛋白质的合成翻译翻译翻译的时间：翻译的时间：细胞生活过程中细胞生活过程中模板：模板：翻译的场所：翻译的场所：核糖体内核糖体内（在线粒体、叶绿体内也有它们自己的（在线粒体、叶绿体内也有它们自己的核糖体，也能够进行翻译的过程）核糖体，也能够进行翻译的过程）翻译的条件：翻译的条件：原料：原料：酶：酶：“翻译官翻译官”兼兼“搬运工搬运工”：mRNA大约大约20种氨基酸种氨基酸催化氨基酸缩合反应的酶催化氨基酸缩合反应的酶tRNA以以mRNA为模板，以

29、为模板，以tRNA为运载工具，在核糖体内把氨为运载工具，在核糖体内把氨基酸按基酸按mRNA上密码子的排列顺序逐个连接起来，合成上密码子的排列顺序逐个连接起来，合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。能量：能量：ATPDNA复制的模板：复制的模板：转录的模板：转录的模板：翻译的模板：翻译的模板：几种模板：几种模板：（亲代）（亲代）DNA的两条链的两条链DNA中的一条链（信息链）中的一条链（信息链）mRNADNA分子的多样性分子的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性生物的多样性生物的多样性决定决定体现体现 在证明在证明DNA还是蛋白质或其他物还是蛋白质或其他物质是遗传

30、物质的实验中最关键的设计质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？思路是什么？ 必须将蛋白质、其他物质与必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。作用，才能确定究竟谁是遗传物质。例：病毒的遗传物质是（例：病毒的遗传物质是（ ） 人的遗传物质是（人的遗传物质是（ ）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNADA(1).(1).已知已知DNADNA的一条单链中的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,(A+G)/(T+C)=0.4,上述上述比值在其互补链和整个比值在其互补链和整个DNADNA分子中分别是（）分子中分别是（） A.0.4A.0.4和和0.6 B.2.50.6 B.2.5和和1.01.0 C.0.4 C.0.4和和0.4 D.0.60.4 D.0.6和和1.01.0分析分析: :先绘先绘DNADNA简图简图, ,并标并标明四中碱基的比例明四中碱基的比例. .设分设分母的值为母的值为1,1,则分子的值为则分子的值为0.4.0.4.根据碱基互补配对原则推根据碱基互补配对原则推出另一条链的比值出另一条链的比值. .BA