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复习知识梳理连载2 遗传的分子基础
文摘
2024-09-16 12:26
新西兰
第四章
遗传的分子基础
第一节
探索遗传物质的过程
一、人类对遗传物资的探索过程:
(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:
l
S
型细菌:菌落
光滑
,菌体
有
夹膜,
有
毒性
l
R
型细菌:菌落
粗糙
,菌体
无
夹膜,
无
毒性
2
、实验过程:
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
”
。这种
转化因子
将无毒性的
R
型活细菌
转化为有毒性的
S
型活细菌
。
【特别提示】
①加热杀死
S
型细菌的过程中,其
蛋白质
变性失活,但是其内部的
DNA
在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。
②
R
型细菌转化
S
型细菌的原因是
S
型菌的
DNA
进入
R
型细菌内,与
R
型菌
DNA
实现重组,表现出
S
型菌的性状,此变异属于
基因重组
。
(二)
1944
年艾弗里的实验:
1
、实验设计思路:对
S
型细菌中的物质进行提取、分离,分别单独观察各种物质的作用,体现了实验设计中的对照原则。
2
、实验过程:如右图
3
、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。)
(三)
1952
年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
1
、实验设计思路:把
DNA
和
蛋白质
区分开来,直接地、单独地去观察
DNA
和蛋白质的作用。
2
、实验材料:
T2
噬菌体
(
1
)结构:没有细胞结构,只有
DNA
和蛋白质外壳。
如右图所示
(
2
)生活习性:专门
寄生在大肠杆菌体内
。
2
、实验过程:(对比实验)
(
1
)用
35
S
标记噬菌体:让标记的噬菌体侵染大肠杆菌后搅拌并离心。结果:①上清液中
含
35
S
,即
亲代噬菌体蛋白质外壳
;
②沉淀中
无
35
S
,即
子代噬菌体
。
(
2
)用
32
P
标记噬菌体:让标记的噬菌体侵染大肠杆菌后搅拌并离心。结果:①上清液中
无
32
P
,即
亲代噬菌体蛋白质外壳
;
②沉淀中
有
32
P
,即
子代噬菌体
。
3
、实验结论:在噬菌体中,亲代与子代之间具有连续性的物质是
DNA
,而不是
蛋白质
,即:
DNA
是遗传物质
。
注意:该实验不能证明蛋白质不是遗传物质,因蛋白质没有进入细胞内。
【特别提示】
①噬菌体侵染细菌包括:
吸附
、
注入
、
合成
、
组装
、
释放
5
个步骤。
②噬菌体侵染细菌后,合成子代噬菌体蛋白质外壳所需的原料——氨基酸全部来自
细菌
,场所
——核糖体来自
细菌
。而组成子代噬菌体的
DNA
既有来自侵入细菌的
亲代噬菌体
的,也有利用
细菌
体内的原料
——脱氧核苷酸新合成的。
(四)
1956
年烟草花叶病毒感染烟草实验
1
、实验过程:
提取烟草花叶病毒的
RNA
和蛋白质,分别感染烟草,用从烟草花叶病毒中提取的
蛋白质
不能使烟草感染花叶病,但从烟草花叶病毒中提取的
RNA
却能使烟草感染花叶病。
2
、实验证明:
在只有
RNA
的病毒中,
RNA
是遗传物质。
二、生物的遗传物质
1
、作为遗传物质必需具备的
4
个条件
(
1
)在生长和繁殖的过程中,能够精确地复制自己,使前后代具有一定的连续性。
(
2
)能够指导蛋白质的合成,从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。
(
3
)具有贮存大量遗传信息的潜在能力。
(
4
)结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变后还能继续复制,并能遗传给后代。
2
、生物体内遗传物质的判别
【特别提示】
(
1
)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。
(
2
)蛋白质一般不作为遗传物质的原因:
①不能自我复制,而且它在染色体中的含量往往不固定。
②分子结构也不稳定(易变性)。
③不能遗传给后代。
(
3
)特例:阮病毒只含蛋白质成分,不含核酸,故认为阮病毒的遗传物质是蛋白质。
第二节
DNA
的结构
和
DNA
的复制:
一、
DNA
分子结构的主要特点:
(一)
DNA
分子的结构:
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:
沃森
和
克里克
提出
“
DNA双螺旋结构
模型
”内容是:
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)
【特别提示】
①单链上的磷酸二酯键,可以被
限制性内切
酶切断,也可以用
DNA
连接
酶和
DNA
聚合
酶复原。
②碱基对之间的氢键,可用
解旋
酶断开,也可
升温
断裂,适宜条件下可自动复原。
(二)
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:
4
n
,
n
为碱基对
对数
)。从而构成了
DNA
分子的多样性,也决定了遗传信息的多样性。
2
、特异性:
每个特定
DNA
分子的碱基排列顺序是
特定
的。所以每个特定的
DNA
分子中都储存着特定的遗传信息,这就构成了
DNA
分子的特异性。
3
、稳定性:
指
DNA
分子双螺旋结构空间结构的相对稳定性。原因有:
a
.
DNA
分子基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接而成,从头至尾没有变化。
b
.碱基配对方式始终不变,即
A
=
T
;
G
≡
C
(三)
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)。
(四)与
DNA
有关的计算:
1
、在双链
DNA
分子中:
①
A=T
、
G=C
②任意两个非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
2
、在
DNA
的两条单链之间:
①百分比关系
:
Ø
若一条链中互补碱基的和占该链比率为
a%
,则
:
另一条链中该比率也为
a%
双链中该比率也为
a%
Ø
一条链中非互补碱基的和占该链比率为
b%
,
则另一条链中该比率为
1
-
b%
②比值关系
:
Ø
若一条链中两组互补碱基和的比值
a
,则:
另一条链中该比值也为
a
双链中该比值也为
a
Ø
一条链中两组非互补碱基和的比值为
b
,
则另一条链中该比值为
1/b
(
3
)在一个双链
DNA
分子中,某碱基占碱基总量的百分数等于其在每条链中百分数和的一半。例:
A
双
%=
(
A
1
%+A
2
%
)
/2
(五)设计和制作
DNA
分子双螺旋结构模型
1
、制作磷酸、脱氧核糖、碱基模型
(注意:
磷酸
=
脱氧核糖
=
碱基
(碱基中:
A=T
、
G=C
))
2
、制作脱氧核糖核苷酸模型(注意:连接位置(
1
、
3
位置))
3
、制作
DNA
分子平面模型
①
制作第一条链
注意:
①连接位置
4-P
②用一半脱氧核苷酸。
②
制作第二条链
注意:
①碱基顺序(互补); ②脱氧核苷酸方向(相反)。
③
连接两条链
注意:
A
=
T
(订
2
针);
G
≡
C
(订
3
针)
4
、制作
DNA
分子立体模型(两端反向扭转)
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
(子代
DNA=
母链
+
子链)
附:半保留复制的实验证据:(看书
P62
积极思维)
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
、结果:
形成了两个
完全一样
的
DNA
分子。
9
、
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。
10
、意义:
(
1
)遗传:
DNA
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
)变异
:复制时出现差错
——
基因突变
。
11
、与
DNA
复制有关的计算:
复制出
DNA
数
=
2
n
(
n
为复制次数);含亲代链的
DNA
数
=
2
第三节
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)
3
、结构:
一般为
单
链(如右图)
二、基因:
1
、基因与
DNA
的关系:
(
1
)基因是
具有遗传效应的
DNA
片段
。(
DNA
分子中存在不是基因的片段)
(
2
)每个
DNA
分子含有
多
个基因。
(
3
)基因主要是细胞核中在
染色体
上。(细胞核中
DNA
上的基因称
核基因
,细胞质中
DNA
上的基因称
质基因
。)
2
、
DNA
片段中的遗传信息
(
1
)
DNA
分子能够储存足够量的
遗传信息
。
(
2
)遗传信息蕴藏在
4
种碱基的
排列顺序
之中。
(
3
)
DNA
分子的多样性源于
碱基排列顺序
的多样性。
(
4
)
DNA
分子的特异性源于每个
DNA
分子的碱基的
特定的排列
顺序。
3
、基因与性状的关系:
基因是控制生物性状的
结构
单位和
功能
单位。
4
、生物多样性和特异性的物质基础:
DNA
分子的多样性和特异性。
三、基因控制蛋白质合成:
1、转录:
(
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
种游离的核糖核苷酸
能量:
ATP
酶:
解旋酶
、
RNA
聚合酶
等
(
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
)
2、翻译:
(
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。
附:密码子:
(
1
)概念:
遗传学上把
mRNA
上决定一个氨基酸的
3
个相邻的碱基
,叫做一个
“
遗传密码子
”
。
(
2
)实验:
遗传密码是怎么破译的?(看书
P68
)
例:看书
P69
表
4-1
,回答下列问题
1
、密码子共有
____
个。起始密码子有
___
个。是否决定氨基酸
____
。终止密码子有
___
个。是否决定氨基酸
___
,所以决定氨基酸的密码子有
____
种。
2
、一个密码子只能决定
____
种氨基酸。一种氨基酸是否只有一种密码子?
______
3
、当某
DNA
碱基发生改变,是否一定会导致生物性状发生改变?
_______
答案:
1
、
64 1
是
3
不决定
61 2
、
1
不是
3
、不一定
(
2
)过程:
(看书)
(
3
)条件:
模板:
mRNA
原料:
氨基酸
(约
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
例:转运
RNA
上与
mRNA
上密码子配对的
3
个碱基称为反密码子,共
61
个,若一条肽链共有
21
个氨基酸组成,则合成该肽链时需要的转运
RNA
可能有
61
种,实际最多
21
种。
3
、与基因表达有关的计算
(
1
)
DNA
中模板链与
mRNA
之间:满足
DNA
中两条链之间的
百分比
关系和
比值
关系
(
2
)基因中碱基数:
mRNA
分子中碱基数:氨基酸数
=
6:3:1
四、基因对性状的控制
1
、中心法则:
克里克
提出:遗传信息可以从
DNA
流向
DNA
,即完成
DNA
的自我
复制
过程,也可以从
DNA
流向
RNA
,进而流向蛋白质,即完成遗传信息的
转录
和
翻译
过程。
后来有科学家在
RNA
肿瘤病毒发现了
逆转录酶
,它是以
RNA
为模板,合成
DNA
的酶,这说明遗传信息也可以从
RNA
流向
DNA
,
RNA
自我复制过程的发现说明遗传信息也可以从
RNA
流向
RNA
,从而补充和发展了
“中心法则”。
【特别提示】
上述遗传信息的流动都要遵循
碱基互补配对
原则。
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。
五、
人类基因组计划及其意义
计划:
完成人体
24
条染色体上的全部基因的
遗传作图
、
物理作图
、和
全部碱基的序列测定
。
意义:
可以清楚的认识人类基因的组成、结构、功能极其相互关系,对于人类疾病的诊治和预防具有重要的意义
海夫子生物
微信号
:
swwk9999
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDIyMjE2Nw==&mid=2649130309&idx=1&sn=5d3b9d7c5dd0c1849d319d80dff0bd44
海夫子生物
高中生物课内外知识,紧扣高考,紧抓基础。 内容涵盖高一高二高三各年级,学生及教师可备课,学习,练习。 设有判断、选择、基础知识点、视频、实验专题、课外趣味、心理健康等。
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