遗传物质

遗传物质及遗传信息的传递一、遗传物质必需具备的特点•1.分子结构相对稳定•2.能精确自我复制并遗传给后代•3.能储存巨大量遗传信息•4.能产生可遗传的变异二、遗传物质的主要功能•1.储存遗传信息；•2.传递遗传信息（通过自我复制）——遗传的实质所在；•3.改变遗传信息；•4.表达遗传信息（控制蛋白质合成）。三、DNA是遗传物质的直接证据•1.噬菌体侵染细菌实验：（赫尔希、蔡斯，美国，1952）•*过程：吸附——注入DNA——DNA复制、蛋白质合成——装配——释放•*复制的模板：亲代噬菌体DNA；•复制的原料：细菌的化学成分（脱氧核苷酸、氨基酸）；•复制的场所：细菌细胞内•实验技术——放射性同位素示踪•32P——标记噬菌体DNA,•35S——标记噬菌体蛋白质•**怎样使噬菌体被标记？•1】用含32P、35S的物质分别培养大肠杆菌，使大肠杆菌的DNA和蛋白质分别被标记•2】让噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，获得标记的噬菌体。•实验结论：•1.DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质•2.DNA控制蛋白质合成2.肺炎双球菌转化实验：•**实验过程：•A.格里菲斯，英国，1928•①S型菌→注射小白鼠→小白鼠患病死亡•②R型菌→注射小白鼠→小白鼠正常•③煮沸灭活的S型菌→注射小白鼠→小白鼠正常•④煮沸灭活的S型菌＋活R型菌→注射小白鼠→小白鼠患病死亡→从死亡小白鼠体内分离出活的S型菌结论：S型菌含有转化因子使R型菌转化为S型菌•B.埃弗里，美国，1944.•⑤煮沸灭活的S型菌成分被分离：•蛋白质＋活R型菌→注射小白鼠→小白鼠正常•脂类＋活R型菌→注射小白鼠→小白鼠正常•糖类＋活R型菌→注射小白鼠→小白鼠正常•DNA＋活R型菌→注射小白鼠→小白鼠患病死亡→从死亡小白鼠内分离出活的S型菌•结论：S型菌的转化因子是DNA•DNA是遗传物质。3.RAN是遗传物质的证据•烟草花叶病毒：TMV、HRV•**实验过程HRV的RNA＋TMV的蛋白质→侵染烟草→HRV的花斑TMV的RNA＋HRV的蛋白质→侵染烟草→TMV的花斑结论：RNA是遗传物质四、DNA的结构•1.结构层次：•化学元素：C、H、O、N、P•化合物：脱氧核糖、磷酸、含氮碱基•基本单位：脱氧核苷酸——4种•平面结构：•两条平行的、方向相反的多核苷酸长链，•外侧——磷酸、脱氧核糖连接的主链，•中间——碱基对：A-TG-C，通过氢键连接•空间结构：规则的双螺旋结构（1953-沃森、克里克）脱氧核糖磷酸基含氮碱基脱氧核苷酸腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T脱氧核苷DNA的平面结构ATGCATGC两条平行的、方向相反的多核苷酸长链外侧：磷酸和脱氧核糖联接成主链中间：碱基对，以氢键相连空间结构规则的双螺旋右螺旋•2.结构特点•多样性：主要原因——碱基序列和碱基数量不同•相对稳定性——主链不变，碱基严格配对•特异性：主要——碱基序列的差异•可变异性：复制中的“差错”•3.基因和遗传信息•A.基因概念：决定生物性状遗传的基本单位，是有遗传效应的DNA片断。•B.遗传信息：基因中的碱基（或者脱氧核苷酸）排列顺序。•C.基因与染色体关系：•染色体是基因的主要载体•基因在染色体上线性排列•4.关于DNA结构计算•设两条链分别为和β链①A+G=T+C=A+C=T+G=碱基总数*50％②若α链A+G/T+C=m，则β链：A+G/T+C=1/m，整个DNA分子中，A+G/T+C=1③若α链A+T/G+C=n，则β链：A+T/G+C=n，整个DNA分子中，A+T/G+C=n④若α链中A+T（或G+C）占该链的m%，则在整个DNA分子中，A+T（或G+C）占m%；而A（或T或C或G）占总碱基数的：m％*1/2。五、RNA的结构•化学元素：C、H、O、N、P•化合物：脱氧核糖、磷酸、含氮碱基•基本单位：核糖核苷酸•结构：RNA一般是单链结构•种类：mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA)、rRNA（核糖体RNA）核糖核苷酸核糖含氮碱基核糖核苷酸磷酸基腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C尿嘧啶U4种核苷六、DNA复制时间：细胞分裂的间期（有丝、减一间期）场所：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体可复制的原因：a.碱基配对原则，b.规则的结构条件：酶（解旋酶、DNA聚合酶）、原料（脱氧核苷酸）、ATP、模板（解旋后的DNA两条链）复制方式：半保留复制复制过程：边解旋边复制意义：保持生物遗传稳定性和连续性，是生物亲子代相似的根本原因。•**关于DNA复制的计算•①若DNA分子中含某种碱基X个，则这个DNA分子复制n次，需要该种碱基数量=X（2n–1）•②若某个DNA分子被15N标记，复制的原料为14N，则该DNA分子复制n次：•子代DNA分子总数＝2n个•子代中含15N（即含母链）的分子占总数的：2/2n=1/（2n-1）•子代中含14N的分子个数＝2n个•子代中只含14N的分子个数＝（2n－2）个•子代中14N链数：15N链数＝（2*2n－2）：2七、基因控制蛋白质合成•1.合成过程DNA（基因）mRNA转录蛋白质（多肽）翻译遗传信息遗传密码氨基酸排列顺序决定决定细胞核内核糖体tRNA为氨基酸的转运工具mRNA的碱基序列基因中的碱基序列•**密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为一个密码子。共有64种，三个终止密码没有对应的氨基酸。•**反密码子：tRNA一端能与密码子配对的三个碱基。•**tRNA转运氨基酸具有专一性，所以tRNA至少有20种。•例：如一种蛋白质由60个氨基酸组成，则合成此蛋白质时最多需要tRNA多少种？•60种•例：人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内，也能控制合成人的胰岛素，这说明生物共用（）。•一套遗传密码子•该事实还说明•1】基因具有（）性；•独立•2】从进化的角度看，生物都有共同的•（）•原始祖先•**生物同一个体的不同体细胞内，核基因相同，但RNA含量不同•原因：•1.不同的体细胞是同一个受精卵有丝分裂形成，所以核基因相同•2.不同的细胞合成的蛋白质种类不同，所以RNA的含量不同（即基因的选择性表达），合成蛋白质多的则RNA含量高。•2.中心法则逆转录酶——遗传信息在细胞内生物大分子间的传递规律DNA（基因）的碱基数：mRNA的碱基数：氨基酸数：密码子数：tRNA数＝6：3：1：1：13.计算场所模板产物原料酶DNA复制转录翻译逆转录Cell核Cell核核糖体宿主cell脱氧核苷酸DNA的一条链mRNA病毒RNADNA的两条链核糖核苷酸氨基酸脱氧核苷酸2个DNA分子mRNADNA蛋白质（多肽）解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、RNA聚合酶逆转录酶蛋白质合成酶•*与DNA有关的酶•1】解旋酶：——使碱基对之间的氢键断裂•2】DNA聚合酶：使单个脱氧核苷酸聚合成链，连接磷酸和脱氧核糖之间的化学键•3】限制酶（限制性核酸内切酶）：在基因工程中，识别特定碱基序列，在特定位点将DNA切割成片段•4】DNA连接酶：使DNA片段连接起来