专题6 遗传的分子基础.docx

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专题6遗传的分子基础

必修模块2遗传与进化

专题6遗传的分子基础——

第2章第2节基因在染色体上：

萨顿的假说和基因位于染色体上的实验证据

第3章基因的本质

第4章基因的表达

一、总结人类对遗传物质的探索过程

1、肺炎双球菌转化实验

（1）材料：

肺炎双球菌

R型菌：

8无荚膜，无毒性，感染小鼠不死

S型菌：

8有荚膜，有毒性，感染小鼠致死

（2）实验过程

结论：

被杀死的S型细菌中，必然有某种促成这种转化的转化因子。

结论：

肺炎双球菌的转化实验证明了：

DNA是遗传物质。

2、

噬菌体侵染细菌的实验

（1）材料：

噬菌体

内部DNA（CHONP）

【1】结构简单

外壳蛋白质（CHONS）

【2】噬菌体侵染大肠杆菌过程（繁殖过程）：

DNA的复制

吸附注入和装配释放

蛋白质的合成

过程的重点描述：

在噬菌体自身遗传物质的作用下，

利用大肠杆菌体内的物质来合成噬菌体自身的组成成分，进行大量繁殖。

（脱氧核苷酸DNA）

（氨基酸蛋白质）

过程的特点：

快；DNA和蛋白质分开

（2）技术：

放射性同位素标记技术：

PS（标记区别元素）

（3）实验过程：

【1】在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中

培养大肠杆菌，

再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，

得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体。

【2】用32P或35S标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，

经多次复制（经过短时间的保温）后：

DNA的复制

吸附注入和装配（未释放）

蛋白质的合成

【注：

噬菌体的DNA进入到细菌体内，噬菌体的蛋白质没有进入到细菌体内。

】

上清液，含亲代噬菌体的蛋白质外壳

（和少量释放的子代噬菌体）

【3】搅拌，离心

下沉淀，含大肠杆菌（大肠杆菌细胞内含子代噬菌体的DNA）

（和少量仍吸附于大肠杆菌表面的亲代噬菌体）

【4】结果——放射性物质含量

上清液——高上清液——低

35S组32P组

下沉淀——低下沉淀——高（少量）（在新形成的噬菌体中检测到32P）

（4）结论：

噬菌体的遗传物质是DNA

3、DNA分子双螺旋结构的建立过程：

沃森和克里克，

标志生物学的发展进入到分子生物学阶段。

二、概述DNA分子结构的主要特点

1、DNA分子的结构层次

5种元素：

CHONP

4种基本组成单位：

4种脱氧（核糖）核苷酸

3种化学物质：

磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

2条长链：

脱氧核苷酸长链

1个原则：

碱基互补配对原则

图中

1表示　　　　　，磷酸

2表示　　　　　　　，脱氧核糖

3表示　　　　　　　，（含氮）碱基

1、2、3结合在一起的结构叫　　　　　　　。

脱氧（核糖）核苷酸

2、

DNA分子双螺旋结构的基本要点：

（1）DNA分子是由两条链组成的，

这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

（2）DNA分子中的

脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；

碱基排列在内侧。

（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，

并且碱基配对有一定的规律——碱基互补配对原则：

A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；

G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。

3、DNA分子结构的稳定性、特异性和多样性

【注：

DNA分子结构具有多样性的主要原因是：

碱基对序列千变万化】

三、说明基因和遗传信息的关系

1、基因的概念：

基因是有遗传效应的DNA片段。

2、基因、DNA、染色体与遗传信息的关系

下列物质的层次关系由大到小的是：

染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸

3、基因与染色体之间行为的平行关系（参见书P27-28萨顿的假说）

四、

概述DNA分子的复制

1、DNA分子的复制时间、条件

（1）对象：

分裂的细胞

（2）时间：

有丝分裂和减数第一次分裂的间期

（3）场所：

主要在细胞核（还可以在线粒体、叶绿体）

（4）条件：

【1】能量

【2】酶：

解旋酶、DNA聚合酶、连接酶

【3】模板：

亲代DNA分子的2条链

【4】原料：

（游离的）脱氧（核糖）核苷酸（4种）

2、DNA分子的复制过程——半保留复制

解旋合成子链子链与模板链双螺旋

【1】解旋：

在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开

【2】以母链为模板进行碱基配对：

以解开的每一段母链为模板，

在DNA聚合酶等酶的作用下，

利用细胞中游离的4种脱氧（核糖）核苷酸为原料，

按照碱基互补配对原则（A—T，T—A，C—G，G—C），

各自合成与母链互补的一段子链。

（子链与两条母链之一相同）

随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断地延伸。

【3】形成两条新的DNA分子：

每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。

一个DNA分子就形成了两个完全相同的子代DNA分子。

（碱基对的排列顺序相同）

3、DNA分子的复制特点：

边解旋边复制

4、DNA分子的复制意义：

保持了遗传信息的连续性

【注：

实验证据】

【1】实验材料：

大肠杆菌

【2】技术：

同位素示踪

【3】过程：

1以含有15N标记的NH4CL培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代

2将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中

3在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA

4将提取的DNA进行密度梯度离心

5记录离心后试管中DNA的位置。

【4】结果：

离心后出现3条DNA带：

一条带是15N标记的亲代双链DNA

用15N/15N表示，其密度最大，最靠近试管底部；

一条带是只有一条DNA链被15N标记的子代双链DNA

用15N/14N表示，其密度居中，位置也居中；

一条带是两条DNA链都未被15N标记的子代双链DNA

用14N/14N表示，其密度最小，离试管底部最远。

【5】结论：

DNA的复制是以半保留的方式进行的。

a个被放射性元素标记了双链DNA的噬菌体，侵染细菌后，细菌破裂释放出b个子噬菌体，其中具有放射性的噬菌体的比例为：

2a/b

五、概述遗传信息的转录和翻译——基因指导蛋白质的合成（基因的表达）

1、遗传信息的转录：

在细胞核中，

编码这个蛋白质的一段DNA双链将解开，双链的碱基得以暴露。

细胞中游离的（4种）核糖核苷酸与供转录的DNA的一条链上的碱基互补配对，

在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。

书P63以DNA为模板转录RNA的图解

2、遗传信息的翻译

mRNA合成以后，就通过核孔进入细胞质中的核糖体上，与核糖体结合起来。

mRNA上的3个相邻的碱基决定一个氨基酸。

每3个这样的碱基又称做1个密码子。

【注：

书P65表4-1：

20种氨基酸的密码子表】

（每种）tRNA（只能）识别并转运（一种）氨基酸。

（tRNA的一端是携带氨基酸的部位，

另一端有3个碱基。

每个的这3个碱基可以

与mRNA上的密码子互补配对，

tRNA

因而叫反密码子。

）

游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。

书P66蛋白质合成示意图（遗传信息的翻译）：

【注：

详解见书P66-67】

转录翻译

基因mRNA蛋白质

遗传信息遗传密码

DNA上的碱基对序列mRNA上的碱基序列氨基酸序列

基因控制蛋白质合成的示意图：

3、DNA与RNA在遗传信息表达过程中的作用

4、基因对性状的控制

（1）中心法则：

遗传信息的传递法则

转录翻译

DNARNA蛋白质

逆转录

（2）遗传物质的2个基本功能：

携带（或传递）

对遗传信息的

表达

（3）基因、蛋白质与性状的关系

控制控制控制

【1】基因酶代谢性状

控制控制

【2】基因蛋白质性状

【注：

表现型=基因型+环境条件】

【注：

遗传的基本规律是指：

基因的传递规律】