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专题四 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: 1、肺炎双球菌有两种类型类型:

S型细菌:菌落光滑,菌体有夹膜,有毒性 R型细菌:菌落粗糙,菌体无夹膜,无毒性 2、实验过程(看书)

3、实验证明:无毒性的R型活细菌与被加热杀死的有毒性的S型细菌混合后,转化为有

毒性的S型活细菌。这种性状的转化是可以遗传的。

推论(格里菲思):在第四组实验中,已经被加热杀死S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。 二、1944年艾弗里的实验:

1、实验过程:

分析:实验的思路:将S菌的DNA和蛋白质等物质分开,分别单独观察它们的作用

2、实验证明:DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

(即:DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质)

3、从变异的角度看,R菌转化成S菌,属于基因重组(R菌的DNA中插入了可表达的外源DNA)

三、1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验

1、T2噬菌体机构和元素组成:

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2、实验过程(看书)

1) 实验方法:同位素标记法

2) 如何标记噬菌体:用被标记的细菌培养噬菌体(注意不能用培养基直接培养噬菌体) 3) 搅拌的目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离

4) 离心的目的:使上清液析出噬菌体,沉淀物中留下大肠杆菌 5) 对照:两组实验之间是 相互对照

6) 误差分析:35S标记蛋白质,搅拌不充分,会使沉淀物中放射性升高

32P标记DNA,若保温时间太短或过长,会使上清液中放射性升高; 3、实验结论:子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。(即:DNA是遗传物

质)(该实验不能证明蛋白质不是遗传物质) 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,RNA是遗传物质。 五、小结:

核酸 遗传物质 细胞生物 (真核、原核) DNA和RNA DNA 非细胞生物 (病毒) DNA DNA RNA RNA 因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。

【DNA的结构和DNA的复制】

一、DNA的结构

1、DNA的组成元素:C、H、O、N、P 2、DNA的基本单位:脱氧核糖核苷酸(4种) 3、DNA的结构:

①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺 旋结构。

②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。

内侧:由氢键相连的碱基对组成。

③碱基配对有一定规律: A = T;G ≡ C。(碱基互补配对原则)

④两条链之间通过氢键连接,一条链中相邻的碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”连接

4、DNA的特性:

①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) ②特异性:每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。

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(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: 在双链DNA分子中: ① A=T、G=C

②任意两个不互补的碱基之和相等;且等于全部碱基和的一半 例:A+G = A+C = T+G = T+C = 1/2全部碱基

③ 互补碱基之和在一条链、互补链及整个DNA分子中所占比例相同 ④不互补碱基之和所占比例在两条链中互为倒数 二、DNA的复制

1、概念:以亲代DNA分子两条链为模板,合成子代DNA的过程

2、时间:有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期 3、场所:主要在细胞核

4、过程:(看书)①解旋 ②合成子链 ③

子、母链盘绕形成子代DNA分子 5、特点: 半保留复制 6、原则:碱基互补配对原则 7、条件:

①模板:亲代DNA分子的两条链 ②原料:4种游离的脱氧核糖核苷酸 ③能量:ATP

④ 酶:解旋酶、DNA聚合酶等 8、DNA能精确复制的原因:

①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;

②碱基互补配对原则保证复制能够准

确进行。 9、意义:

①DNA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。

②由于复制差错而出现基因突变,为生物进化提供原材料 10、 与DNA复制有关的计算: 复制出DNA数 =2n(n为复制次数) 含亲代链的DNA数 =2,

复制n次,所需某核苷酸数:a*(2n-1) 第n次复制,需a*2n-1(a为所求核

苷酸在模板DNA分子中的数量) 11、证明DNA分子半保留复制的实验的方法:密度梯度离心,利用了同位素标记法

【基因控制蛋白质的合成】

一、RNA的结构:

1、组成元素:C、H、O、N、P

2、基本单位:核糖核苷酸(4种,如图) 3、结构:一般为单链(tRNA有氢键) 4、分类:mRNA、tRNA、rRNA

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二、基因:是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上

三、基因控制蛋白质合成:

1、转录: 2、翻译:

(1)概念:在细胞核中,以DNA的

一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。(注:叶绿体、线粒体也有转录)

(2)过程(看书) (3)条件:

模板:DNA的一条链(模板链) 原料:4种核糖核苷酸 能量:ATP 酶:RNA聚合酶

(4)原则:碱基互补配对原则(A—U、

T—A、G—C、C—G) (5)产物:信使RNA(mRNA)、

核糖体RNA(rRNA) 转运RNA(tRNA)

3、码子:位于mRNA上,共64种,61种决定氨基酸,所以有61种tRNA,3种终止

密码子不决定氨基酸,2种起始密码子能编码氨基酸,一种氨基酸对应多种密码子(简并性),生物界公用一套遗传密码 4、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

(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。(注:叶绿体、线粒体也有翻译)

(2)过程:(看书) (3)条件:模板:mRNA

原料:氨基酸(20种) 能量:ATP 酶:多种酶

搬运工具:tRNA

装配机器:核糖体

(4)原则:碱基互补配对原则 (5)产物:多肽链

1、中心法则

2、基因控制性状的方式:

(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; (2)通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。

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