專題十遺傳的分子基礎(chǔ)

專題十遺傳的分子基礎(chǔ)一、遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的特征（1）儲存遺傳信息（2）傳遞遺傳信息（3）表達遺傳信息（4）分子結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定(

遺傳信息)思考1：進化過程中為何選擇DNA作為主要的遺傳物質(zhì)？誰是最早的遺傳物質(zhì)？轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化遺傳物質(zhì)+

推測：加熱殺死的S型細菌中含轉(zhuǎn)化因子?；?一)格里菲思（F.Griffith,1877-1941)肺炎雙球菌實驗

分別與R型細菌混合培養(yǎng)R①DNA多糖S型細菌蛋白質(zhì)脂質(zhì)RNAR⑤④③②RRRSRSRDNA+DNA酶⑥結(jié)論：DNA是導(dǎo)致細菌性狀轉(zhuǎn)化的物質(zhì)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗35S標記外殼蛋白質(zhì),感染后放射標記不進入大腸桿菌細胞32P標記DNA,感染后放射標記進入大腸桿菌細胞赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的。DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。思考：1.要研究的問題是什么？2.選用噬菌作為實驗材料有什么優(yōu)勢？3.對蛋白質(zhì)和核酸進行標記時，分別標記什么元素？為什么？4.對噬菌體蛋白質(zhì)和DNA進行同位素35S、32P的標記，技術(shù)方法是怎樣的？5．為什么不用同時標記了35S和32P的噬菌體進行實驗？6．分別用被35S和32P標記的噬菌體去感染未被標記的細菌，為什么要短時間保溫？7．混合培養(yǎng)后為何要攪拌，離心上清夜和沉淀中分別有什么？8．如用35S標記噬菌體，放射性強的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測到放射性？說明什么問題？9．如用32Ｐ標記噬菌體，放射性強的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測到放射性？比例是多少？說明什么問題。10.本實驗研究結(jié)果說明什么問題?要研究的問題是什么？原理？

2.選用噬菌作為實驗材料有什么優(yōu)勢？

3.對蛋白質(zhì)和核酸進行標記時，分別標記什么元素？為什么？

4.對噬菌體蛋白質(zhì)和DNA進行同位素35S、32P的標記，技術(shù)方法是怎樣的？

DNA和蛋白質(zhì)哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。

利用同位素示綜技術(shù)，觀察誰在親子代傳遞了艾弗里實驗中提取的ＤＮＡ，純度最高時也還含有0.02%的蛋白質(zhì)，不能完全排除蛋白質(zhì)作為遺傳物質(zhì)的可能性；噬菌體的化學(xué)組成單一，同時能夠把DNA和蛋白質(zhì)分開研究。從ＤＮＡ和蛋白質(zhì)的元素組成上，S元素為蛋白質(zhì)所特有，而Ｐ為ＤＮＡ所特有，這樣分別標記噬菌體的Ｓ和Ｐ元素，就能通過放射自顯影技術(shù)追蹤噬菌體的蛋白質(zhì)和核酸的變化。首先，分別在含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細菌；然后用噬菌體分別侵染細菌，從而制備出DNA中含32P或蛋白質(zhì)中含35S的噬菌體．5．為什么不用同時標記了35S和32P的噬菌體進行實驗？

6．分別用被35S和32P標記的噬菌體去感染未被標記的細菌，為什么要短時間保溫？

7．混合培養(yǎng)后攪拌離心，上清夜和沉淀中分別有什么？

放射性同位素的檢測方法都是用放射自顯影技術(shù)，這樣，當我們檢測到放射性時，不能區(qū)分到底是蛋白質(zhì)還是ＤＮＡ，就不能追蹤和區(qū)分噬菌體的ＤＮＡ和蛋白質(zhì)的變化，就不能研究出決定親子代噬菌體相似的遺傳物質(zhì)到底是什么？這本身是細菌和噬菌體的培養(yǎng)過程，微生物的生長和繁殖需要適宜的溫度，短時間是使子代噬菌體從宿主細胞未釋放出來?；旌吓囵B(yǎng)一段時間后，進行攪拌離心，目的是把被感染的細菌和未進入細菌的噬菌體顆粒分離開．上清液中存在的重量較清的噬菌體顆粒；沉淀物中含有的是被感染的細菌。8．如用35S標記噬菌體，放射性強的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測到放射性？說明什么問題？9．如用32Ｐ標記噬菌體，放射性強的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測到放射性？比例是多少？說明什么問題。10.本實驗研究結(jié)果說明什么問題?如用35S標記噬菌體，放射性強的是上清液，新噬菌體中不能檢測到放射性，說明噬菌體蛋白質(zhì)外殼沒有進入到細菌體內(nèi)，新噬菌體的蛋白質(zhì)是利用細菌的氨基酸重新合成的。

如用32Ｐ標記噬菌體，放射性強的是沉淀物，新形成的噬菌體能夠檢測到放射性，但是比例低。說明DNA進入到細菌體內(nèi)，并以它們?yōu)槟０澹约毦拿撗鹾烁仕釣樵线M行復(fù)制．

ＤＮＡ能通過復(fù)制保持親代和子代之間的連續(xù)性；ＤＮＡ能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，控制生物的性狀。概括起來說，即DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。煙草花葉病毒（TMV）用石碳酸處理這種病毒，把蛋白質(zhì)去掉，只留下RNA，再將RNA接種到正常煙草上，結(jié)果發(fā)生了花葉??；如果用蛋白質(zhì)部分侵染正常煙草，則不發(fā)生花葉病。1957年，格勒(Girer)和歇萊姆(Schramm)結(jié)論：RNA起著遺傳物質(zhì)的作用。以后有人將車前草病毒(HRV)的RNA與煙草花葉病毒(TMV)的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成一個類似“雜種”的新品系。用它進行侵染實驗，結(jié)果，發(fā)生的病癥以及繁殖的病毒類型，都依RNA的特異性為轉(zhuǎn)移，即依車前草病毒的RNA為轉(zhuǎn)移。這更進一步證實了RNA在遺傳上的作用。aDNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成bDNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連結(jié)，形成骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)c兩條鏈上的堿基通過氫鍵連結(jié),形成堿基對。即堿基互補配對原則（A=T，C=G）.（三）、DNA

3′5′5′

3′核苷酸HOOHHO

含N堿基HO―P―O－CH2C

HH∣‖

CHH（三）、RNA（四）、基因定義1、基因是蘊含遺傳信息的特定DNA（RNA）片段

1）、基因在染色體上呈線性排列2）、基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段

即基因控制生物性狀

葡萄糖淀粉分支酶淀粉淀粉吸水膨脹無效淀粉分支酶基因突變

蔗糖不能吸水膨脹資料1資料2：蛋白質(zhì)苯丙氨酸酪氨酸……黑色素酪氨酸酶苯丙氨酸羥化酶苯丙酮酸①②基因突變X正常型紅細胞與鐮刀型紅細胞(黑色人種發(fā)病率高)基因突變血紅蛋白結(jié)構(gòu)變化資料3：直接控制作用間接控制作用調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)控基因結(jié)構(gòu)蛋白

細胞結(jié)構(gòu)酶或激素細胞代謝性狀基因控制性狀DNA的復(fù)制從Waston和Crick建立DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型開始，關(guān)于DNA復(fù)制原理的輪廓就已經(jīng)誕生，正如他們二人給《Nature》雜志的第一封信中所寫：“我們并沒有忽視，從我們所架設(shè)的特異的配對方式可以提出一個關(guān)于遺傳物質(zhì)可能的復(fù)制機制的建議來”。Watson和Crick最早提出

DNA的半保留復(fù)制機理：DNA分子復(fù)制時，DNA分子的雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模版，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。新合成的每一個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。這一假說于1957年得到MatthewMmlson和FranklinStahl所設(shè)計的精巧的實驗所證實?！癉NA半保留復(fù)制”演繹與推理

步驟一：作出假設(shè)步驟二：分析推演問題1：從理論上作出推演，如果是半保留復(fù)制，親代的DNA分子復(fù)制后得到的第一代DNA和第二代DNA的組成是怎么樣的？

問題2：你如何識別DNA中的哪一條鏈是母鏈哪一條是子鏈呢？

實驗?zāi)康模禾骄緿NA的復(fù)制過程

實驗方法：同位素示蹤實驗原理：密度梯度離心

首先在15NH4Cl培養(yǎng)基中培養(yǎng)然后轉(zhuǎn)到14NH4Cl培養(yǎng)基中培養(yǎng)只在15NH4Cl中培養(yǎng)只在14NH4Cl中培養(yǎng)大腸桿菌細胞實驗步驟2914N對照系統(tǒng)15N對照系統(tǒng)子一代子二代提取DNA，進行密度梯度離心實驗結(jié)果實驗結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制新合成的雙鏈DNA分子中，有一條鏈是來自親代的DNA，另一條鏈是新合成的。子鏈母鏈母鏈DNA復(fù)制資料2：1958年，Meselson和Stahl實驗重帶?輕?中中帶3/4輕1/4中7/8輕1/8重結(jié)論：DNA復(fù)制方式半保留復(fù)制1、傳遞遺傳信息－復(fù)制1）、條件

⑴以親代DNA為模板⑵以四種脫氧核苷三磷酸為原料⑶在一系列酶作用下進行（解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等）資料：子宮瘤細胞DNA長36mm，DNA復(fù)制以0.9um／min的速度復(fù)制，理論上需要多少時間？4萬分鐘（約27.7天）實際上只需要20分鐘!!!!

2）特點⑴半保留復(fù)制⑵邊解旋邊復(fù)制⑶多起點雙向復(fù)制3）意義⑴親子之間傳遞遺傳信息⑵復(fù)制一旦出現(xiàn)差錯將引起變異組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代操作提取DNA并離心離心結(jié)果僅為輕帶（14N/14N）僅為重帶（15N/15N）僅為中帶（15N/14N）1/2輕帶（14N/14N）1/2中帶（15N/14N）（2010北京）30．（16分）科學(xué)家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進行了DNA復(fù)制方式的探索實驗，實驗內(nèi)容及結(jié)果見下表。請分析并回答：2、表達遺傳信息－轉(zhuǎn)錄和翻譯1）轉(zhuǎn)錄2）翻譯思考1如何提高翻譯的效率？思考2密碼子為何是3個堿基？思考3一個氨基酸對應(yīng)多個密碼子的意義？思考1如何提高翻譯的效率？思考2密碼子為何是3個堿基？思考3一個氨基酸對應(yīng)多個密碼子的意義？資料：1954年，物理學(xué)家GeorgeGamov根據(jù)在DNA中存在四種核苷酸，在蛋白質(zhì)中存在二十種氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，做出如果三個核苷酸為一個氨基酸編碼的，可編64種氨基酸(43=64);64是能滿足于20種氨基酸編碼的最小數(shù)。而44=256以上。雖能保證20種氨基酸編碼，但不