專題09基因的本質(zhì)

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

一、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)【肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)】

I.1928年格里菲思的肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn):

?.1flirts.?WII

,C<I9MK?f*M<

9i

格里菲思

肺炎雙球菌有兩種類型類型：

S型細(xì)菌：菌落光滑,菌體直夾膜，直毒性

R型細(xì)菌：菌落粗糙,菌體無(wú)夾膜，無(wú)毒性

s型菌R型菌

(1)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果：

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在S型細(xì)菌中存在轉(zhuǎn)化因子可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以

遺傳的。

2.1944年艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

艾弗里

⑴實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果：

(2)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA才是R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。

（即：典L是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)）

1.轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而非基因突變

肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是指S型細(xì)菌的DNA片段整合到R型細(xì)菌的DNA中，使受體細(xì)胞獲得了新的遺

傳信息，即發(fā)生了基因重組。

2.加熱并沒有使DNA完全失去活性

加熱殺死S型細(xì)菌的過程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的恢復(fù)乂逐

漸恢復(fù)活性。

經(jīng)典實(shí)驗(yàn)【噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)】

1.T2噬菌體的結(jié)構(gòu)和元素組成：

2.實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果

分別在含35S、32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，之后再分別接種T?噬菌體，連續(xù)多代培養(yǎng)從而獲得只含

35S、32P的噬菌體。

②用35s標(biāo)記噬菌體一侵染大腸桿菌—>放射性集中在上清液中

①用32P標(biāo)記噬菌體一侵染大腸桿菌—放射性主要在沉淀物中

結(jié)論：必A_是遺傳物質(zhì)。

此實(shí)驗(yàn)還證明DNA能夠自我復(fù)制，能夠控制蛋白質(zhì)的合成。

不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。

以上兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的共同思路：設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)分開，單獨(dú)地直接地觀察它們各自的

作用。

I.完善噬菌體增殖的相關(guān)條件

(1)模板：噬菌體DNA。

(2)合成DNA的原料：大腸桿菌提供的四種脫氧核大酸。

f原料：大腸桿菌的氨基酸

(3)合成蛋白質(zhì)口由丁一紅拈二

［場(chǎng)所：大腸桿困核糖體

2.上清液和沉淀物放射性分析

(1)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中含放射性的原因：

①保溫時(shí)間過短，有?部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，上清液

中出現(xiàn)放射性。

②噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機(jī)分離，這一段保溫時(shí)間過長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋

放子代，經(jīng)離心后分布于上清液，也會(huì)使上清液中出現(xiàn)放射性。

(2)用35s標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量含35s的噬

菌體外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。

經(jīng)典實(shí)驗(yàn)三證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)

1.根據(jù)煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論

①煙草花葉病毒生生正常煙草強(qiáng)型產(chǎn)生花葉病(對(duì)照組)

實(shí)驗(yàn)過程

感染被感染

②煙草花葉病毒的RNA山二正常煙草空空今產(chǎn)生花葉病(實(shí)驗(yàn)組)

與實(shí)驗(yàn)結(jié)

感染不被感染

果③煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)上工正常煙草'3個(gè)不產(chǎn)生花葉病(實(shí)驗(yàn)

組)

RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是煙草花葉病毒的遺傳物

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

質(zhì)

五、遺傳物物質(zhì)小結(jié):

脫氧核甘酸的種類

腺嚅吟脫氧核香酸鳥嗥吟脫氧核昔酸

胞喀噫脫氧核昔酸胸腺喀噫脫氧核苔酸

①由兩條、反向平行的脫氧核行酸鈣盤旋成雙螺旋結(jié)成。

②外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架。

內(nèi)側(cè)：由氫鍵相連的堿基對(duì)組成。

②基按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則配對(duì)；A=T；G三C

.Peter.H.Raven.Peter.H.Raven&George.B.Johnson

3、DNA的功能：儲(chǔ)存、傳遞和表達(dá)遺傳信息（DNA分子中堿基對(duì)的接現(xiàn)酶代表遺傳信息）

4、DNA的特性:

①穩(wěn)定性：是指DNA分子雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。

②多樣性：堿基對(duì)的排列順序是壬變互化的。排列種類數(shù)：處n為堿基對(duì)號(hào)藜)

③特異性：每個(gè)特定DNA分子的堿基排列順序是特定的。

5.雙鏈DNA分子中堿基的計(jì)算規(guī)律

(1)嚓吟總數(shù)與嘴咤總數(shù)相等，即A+G=T+Co

(2)在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。

簡(jiǎn)記為“配對(duì)的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等

⑶雙鏈DNA分子中，非互補(bǔ)堿基之和所占比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)。

設(shè)雙健DNA分子中'一條鏈上：篝六一〃，

Ai+GiT2+C2A2+G2__1_

==ZM，互補(bǔ)鏈上T+C=W°

:TI+CIA2+G222

簡(jiǎn)記為：“DNA兩互補(bǔ)鏈中，不配對(duì)兩堿基之和的比值乘積為1。”

小編總結(jié)

(1)使堿基對(duì)中氫鍵打開的方法有：用解旋酶斷裂，加熱斷裂。

(2)每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)有復(fù)個(gè)。

(3)在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T通過”—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—，，相連接。

(4)DNA初步水解產(chǎn)物是脫氧核四酸,徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。

第3節(jié)DNA分子的復(fù)制

二、DNA的復(fù)制

1、概念：以親代DNA分子兩條鏈為模板，合成子代DNA的過程

2、時(shí)間：有絲分裂間期和減I前的間期

3、場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核。另外在擬核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(如質(zhì)粒)中也可進(jìn)行DNA復(fù)制。

4、過程：①解旋

②合成子鏈(兩條鏈均按53，方向進(jìn)行復(fù)制)

③子、母鏈盤繞形成子代DNA分子

5、結(jié)果：1個(gè)DNA分子--->2個(gè)子代DNA分子

6、特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制

7、條件：

①模板：親代DNA分子的兩條鏈

②原料：4種游離的脫氧核糖核量酸

③能量：ATP

④酶：解旋酶、DNA聚合酶等

8、DNA能精確復(fù)制的原因：

①獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板

②堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確進(jìn)行。

特殊情況下，在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下，可能造成堿基配對(duì)發(fā)生差錯(cuò)，引起基因突變。

9、意義：

DNA分子復(fù)制，使遺傳信息從包傳遞給壬代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。

與DNA復(fù)制有關(guān)的計(jì)算：

復(fù)制出DNA數(shù)=22（n為復(fù)制次數(shù)）

含親代鏈的DNA數(shù)=2

不含親代鏈的DNA分子數(shù)為2n—2個(gè)

圖解如下:

消耗的脫氧核昔酸數(shù)

①若一親代DNA分子含有某種脫氧核甘酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核甘酸數(shù)為m3)個(gè)。

②第n次復(fù)制所需該脫氧核甘酸數(shù)為m砂個(gè)。

(2)影響DNA復(fù)制的外界條件：在DNA復(fù)制的過程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影響酶活性

的因素和影響細(xì)胞呼吸的因素，都會(huì)影響DNA的更制。

DNA復(fù)制方式的探究

探究DNA復(fù)制是半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制，可用同位素標(biāo)記技術(shù)和離心處理技術(shù)，根據(jù)復(fù)制后DNA

分子在試管中的位置即可確定復(fù)制方式。

I.實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌。

2.實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。

3.實(shí)驗(yàn)假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。

4.實(shí)驗(yàn)過程：(見圖)

(I)大腸桿菌在含l5N標(biāo)記的NH4cl培養(yǎng)基中繁殖幾代，使DNA雙鏈充分標(biāo)記l5N?

(2)將含,5N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到"N標(biāo)記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。

(3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA(間隔的時(shí)間為大腸桿菌繁殖一代所需時(shí)間)。

(4)將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA位置。

xxxxxxx

5.實(shí)驗(yàn)預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。（見圖）

（1）重帶（密度最大）：,5N標(biāo)記的親代雙鏈DNA（15N/,5N）.

（2）中帶（密度居中）：一條鏈為"N,另一條鏈為"N標(biāo)記的子代雙鏈DNALN/HN）。

⑶輕帶（密度最?。簝蓷l鏈都為l4N標(biāo)記的子代雙鏈DNA（,4N/,4N）O

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：與預(yù)期的相符。

總結(jié)提升

DNA復(fù)制的相關(guān)問題整合分析

第4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

1.基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

基因與基因之間片段叫基因間區(qū)，無(wú)遺傳效應(yīng)。

有遺傳效應(yīng)的片段