專題遺傳的分子基礎(chǔ)

·人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探究過程(要求:Ⅱ)·DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(要求:Ⅱ)··DAN分子的復(fù)制(要求:Ⅱ)··人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探究過程(43-46頁）①1928年，格里菲斯試驗(yàn)②1944年，艾弗里等試驗(yàn)③1952年，郝爾希和蔡斯試驗(yàn)方法——同位素標(biāo)記法染色體的結(jié)構(gòu)思索：染色體是由什么物質(zhì)組成？蛋白質(zhì)DNA與蛋白質(zhì)原委哪種是遺傳物質(zhì)？空口無憑，試驗(yàn)見分曉①將R型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后小鼠正常1、格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化試驗(yàn)注射R型細(xì)菌→對(duì)動(dòng)物無害→動(dòng)物體內(nèi)出現(xiàn)R型細(xì)菌——說明R型肺炎雙球菌無毒性②將S型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后小鼠死亡1、格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化試驗(yàn)注射S型細(xì)菌→使動(dòng)物死亡→動(dòng)物體內(nèi)出現(xiàn)S型細(xì)菌——說明S型肺炎雙球菌有毒性③將殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后小鼠正常1、格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化試驗(yàn)注射殺死的S型細(xì)菌→對(duì)動(dòng)物無害→動(dòng)物體內(nèi)不出現(xiàn)S型細(xì)菌——說明加熱后S型肺炎雙球菌毒性消逝④將R型活菌與殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。小鼠死亡1、格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化試驗(yàn)為什么第四組試驗(yàn)：將R型活細(xì)菌和加熱殺死后的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，導(dǎo)致小鼠死亡？格里菲思試驗(yàn)的推論是什么?因?yàn)镽型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌,使小鼠患敗血癥而死亡.已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，必定含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子[質(zhì)粒]？選用肺炎雙球菌為了弄清轉(zhuǎn)化因子原委是什么？將S型細(xì)菌中的多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA等提取出來，、DNA酶＋DNA,分別與R型細(xì)菌進(jìn)行混合培育。1、實(shí)驗(yàn)材料：

2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

3、實(shí)驗(yàn)操作：2、艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化試驗(yàn))1944年O.Abery艾弗里設(shè)計(jì)思路：設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，探討各自的效應(yīng)

多糖脂類蛋白質(zhì)RNADNADNA水解物RRRRRSRS型活細(xì)菌

分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)

RS

多數(shù)

少數(shù)DNA的純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變更的物質(zhì)，DNA是轉(zhuǎn)化因子。以上轉(zhuǎn)化試驗(yàn)表明：DNA是遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。艾弗里的試驗(yàn)結(jié)論：對(duì)艾弗里試驗(yàn)的質(zhì)疑：提取DNA的純度最高時(shí)還有0.02%的蛋白質(zhì)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)過程中是否能說明DNA是唯一的轉(zhuǎn)化因子？③1952年，郝爾希和蔡斯（A.HersheyM.Chase）的試驗(yàn)方法——同位素標(biāo)記法③1952年，郝爾希和蔡斯（A.HersheyM.Chase）的噬菌體侵染細(xì)菌試驗(yàn)試驗(yàn)方法——同位素標(biāo)記法郝爾希和蔡斯設(shè)計(jì)思路：設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，探討各自的效應(yīng)噬菌體侵染細(xì)菌的動(dòng)態(tài)過程：吸附侵入合成組裝釋放侵入別的細(xì)菌（1）T2噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖結(jié)構(gòu)化學(xué)成分DNA占40%[P幾乎都存在與DNA中]蛋白質(zhì)占60%[S只存在于蛋白質(zhì)]試驗(yàn)指標(biāo)怎樣使噬菌體外殼帶上35S標(biāo)記？怎樣使噬菌體DNA帶上32P標(biāo)記？要使噬菌體帶有放射性標(biāo)記，必需使噬菌體的生活環(huán)境中帶有放射性，而噬菌體又是寄生生活（寄生在細(xì)菌體內(nèi)），所以應(yīng)先使細(xì)菌帶有放射性，要使細(xì)菌帶有放射性，必需使細(xì)菌的生活環(huán)境中帶有射性，即將細(xì)菌分別放在帶有35S和32P培育液中培育一段時(shí)間，使細(xì)菌分別帶上35S和32P標(biāo)記，再用噬菌體分別去感染這兩種細(xì)菌，就能使噬菌體分別帶上這兩種放射性。獲得了含有放射性標(biāo)記的噬菌體，就可以在噬菌體侵染細(xì)菌的過程中檢測(cè)到DNA或蛋白質(zhì)，但照舊有一個(gè)問題沒有解決：如何推斷檢測(cè)到的DNA是在細(xì)菌內(nèi)還是在細(xì)菌外呢？因?yàn)槲⑿〉募?xì)菌也不是我們能夠干脆視察到了的。科學(xué)家用的是離心分別的方法，由于細(xì)菌較重，將會(huì)通過離心被沉淀下來，而細(xì)菌外的成分包括噬菌體以及其它較輕的成分就存在于上清液中。假如侵染細(xì)菌的噬菌體含32P，則侵染細(xì)菌后32P隨DNA進(jìn)入細(xì)菌，通過離心分別后就會(huì)出現(xiàn)在沉淀中。但在試驗(yàn)的過程中有些噬菌體可能并沒有侵入細(xì)菌，這部分噬菌體將會(huì)存在于上清液中，上清液中也就可以檢測(cè)到少量放射性同位素；假如噬菌體侵染細(xì)菌的時(shí)間過長(zhǎng)，那么由于細(xì)菌的裂開，會(huì)使大量的噬菌體從細(xì)菌中釋放出來，這樣上清液中放射性32P含量上升。親代噬菌體35S標(biāo)記蛋白質(zhì)寄主細(xì)胞內(nèi)無35S標(biāo)記蛋白質(zhì)子代噬菌體外殼蛋白質(zhì)沒有35S被感染的大腸桿菌試驗(yàn)過程：親代噬菌體寄主細(xì)胞內(nèi)子代噬菌體32P標(biāo)記DNA無32P標(biāo)記DNADNA有32P標(biāo)記結(jié)論:

噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在外面。因此DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。35S標(biāo)記蛋白質(zhì)子代噬菌體外殼蛋白質(zhì)沒有35S32P標(biāo)記DNA子代噬菌體DNA有32P標(biāo)記噬菌體侵染細(xì)菌試驗(yàn)（同位素示蹤法）DNA是真正的遺傳物質(zhì)。DNA中有32P標(biāo)記DNA中有32P標(biāo)記外殼蛋白無35S標(biāo)記外殼蛋白無35S標(biāo)記TMVATMVB降解降解蛋白A蛋白BRNAARNAB重組病毒重組病毒感染煙草感染煙草A型病毒B型病毒煙草花葉病毒的重建試驗(yàn)結(jié)論：新病毒類型取決于所供應(yīng)的RNA。試驗(yàn)：DNA是遺傳物質(zhì)的證明DNA是遺傳物質(zhì)格里菲斯肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有某種促成R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子

艾弗里肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的試驗(yàn)▲煙草花葉病毒的重建試驗(yàn)說明DNA不是唯一遺傳物質(zhì)以上三個(gè)試驗(yàn)可以得出的結(jié)論：1、DNA是遺傳物質(zhì)2、RNA也是遺傳物質(zhì)（在沒有DNA狀況下，只有少數(shù)病毒）3、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)總之：核酸是遺傳物質(zhì),DNA是主要的遺傳物質(zhì)理論上:DNA作為遺傳物質(zhì)的特征1、在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過程中，能夠精確地復(fù)制自己。2、能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而限制生物的性狀和新陳代謝。3、具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在實(shí)力。4、結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊狀況下，又能發(fā)生突變，而且突變后，還能接著復(fù)制，并能遺傳給后代。RNA病毒易變異的緣由RNA病毒的遺傳物質(zhì)是單鏈RNA，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，故變異速度可能很快。例如流感病毒例1：（09廣東卷）9．艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌試驗(yàn)都證明白DNA是遺傳物質(zhì)。這兩個(gè)試驗(yàn)在設(shè)計(jì)思路上的共同點(diǎn)是A．重組DNA片段，探討其表型效應(yīng)B．誘發(fā)DNA突變，探討其表型效應(yīng)C．設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，探討各自的效應(yīng)D．應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)，探討DNA在親代與子代之間的傳遞答案：C解析：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)沒有用到同位素示蹤技術(shù)，兩試驗(yàn)都沒有突變和重組。例2：（09江蘇卷）5．下列有關(guān)生物體遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是A．豌豆的遺傳物質(zhì)主要是DNAB．酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上C．T2噬菌體的遺傳物質(zhì)含有硫元素D．HIV的遺傳物質(zhì)水解產(chǎn)生4種脫氧核苷酸答案：B解析：A豌豆的遺傳物質(zhì)只有DNA；B中酵母菌的遺傳物質(zhì)DNA主要分布在染色體上，細(xì)胞質(zhì)中也有C中T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，不含S元素；D中HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，水解后產(chǎn)生4種核糖核苷酸例3（2008高考江蘇生物）某探討人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)試驗(yàn)：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠③R型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注射入小鼠

以上4個(gè)試驗(yàn)中小鼠存活的狀況依次是 （）A．存活、存活、存活、死亡B．存活、死亡、存活、死亡C．死亡、死亡、存活、存活D．存活、死亡、存活、存活DNA酶分解S型菌的DNA故小鼠存活；S型菌是致死型的，故小鼠死亡；R型菌高溫加熱被殺死，再加入S型菌的DNA，不能發(fā)生轉(zhuǎn)化，故小鼠存活；S型菌高溫加熱被殺死，加入R型菌的DNA，小鼠也存活。參考答案D（09江蘇卷）13．科學(xué)家從煙草花葉病毒（TMV）中分別出a、b兩個(gè)不同品系，它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組試驗(yàn)（見下表）中，不行能出現(xiàn)的結(jié)果是A．試驗(yàn)①B．試驗(yàn)②C．試驗(yàn)③ D．試驗(yàn)④OOPOHO堿基OOHOOPOHOOH堿基5’3’3’5’多脫氧核苷酸鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一個(gè)核苷酸上的磷酸基團(tuán)上的“－OH”和另一個(gè)核苷酸分子的第三位碳原子上的羥基之間失去一分子水，形成磷酸二脂鍵通常將DNA的羥基“－OH”末端稱為3’端，而磷酸基團(tuán)的末端稱為5’端二、DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制（一）DNA的結(jié)構(gòu)2.兩條反向平行的多脫氧核苷酸鏈AGCTAGCT線堿基對(duì)/互補(bǔ)配對(duì)脫氧核苷酸單鏈胸腺嘧啶脫氧核苷酸5’=P3’=N3’=N5’=P3、規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)規(guī)則的表現(xiàn)上下堿基對(duì)之間的距離=3.4nm10個(gè)堿基對(duì)為一個(gè)螺旋兩條單鏈之間的距離為2.0nm2.0nm右旋脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條鏈上的堿基依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則通過氫鍵形成堿基對(duì)。雙鏈的DNA分子中堿基的數(shù)量關(guān)系：A=TC=GA+T+C+G=100%DNA解旋酶DNA聚合酶酶模板原料酶+能量④特點(diǎn)：②過程：a.解旋：b.形成子鏈:

c.螺旋化：③條件：

模板、原料、能量、酶

①時(shí)間：間期

半保留式復(fù)制雙向同時(shí)多起點(diǎn)

結(jié)論：復(fù)制n次，產(chǎn)生子代DNA分子中含親本DNA鏈的子代DNA占總數(shù)的()22n真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖：1．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的2．真核生物DNA分子復(fù)制過程須要解旋酶3．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率半保留復(fù)制的證明15NH4Cl15N-15NDNA14NH4Cl15N-14N14NH4Cl15N-14N14N-14N2221、在氮源為14N的培育基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA（比照）；在氮源為15N的培育基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為15N—DNA（親代）。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培育基上，再連續(xù)繁殖兩代（Ⅰ和Ⅱ），用某種離心方法分別得到的結(jié)果如右圖所示。請(qǐng)分析：（1）由試驗(yàn)結(jié)果可以推想第一代（Ⅰ）細(xì)菌DNA分子是。對(duì)照親代III

14N-15N（2）將第一代（Ⅰ）細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含15N的培育基上繁殖一代，將所得到的細(xì)菌的DNA用同樣的方法分別。請(qǐng)參照上圖，將DNA分子可能出現(xiàn)在試管中的位置在右圖中標(biāo)出。對(duì)照親代III

14N-DNA15N-DNA

2.用15N標(biāo)記細(xì)菌中的DNA,然后又將14N來供應(yīng)這種細(xì)菌,于是該細(xì)菌便用14N來合成DNA,假設(shè)細(xì)菌在含14N的培育基上連續(xù)分裂兩次產(chǎn)生了4個(gè)新個(gè)體,它們DNA中的含14N鏈與15N鏈的比例是()A.3:1B.2:1C.1:1D.7:1A思索：含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例又是多少？n次復(fù)制又會(huì)如何？2/42/2n3.具有100個(gè)堿基對(duì)的1個(gè)DNA分子區(qū)段,內(nèi)含40個(gè)T,假如連續(xù)復(fù)制兩次,則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸()A.60個(gè)B.80個(gè)C.120個(gè)D.180個(gè)

D思索：假如復(fù)制N次，則需游離C脫氧核苷酸又是多少呢？（100-40）╳2n-1（二）DNA的復(fù)制----遺傳信息傳遞的保證1.時(shí)間：2.場(chǎng)所：3.概念：4.條件：5.過程：6.特點(diǎn)：