《遗传的分子基础》PPT课件

生物的遗传蛋白质性状翻译转录DNARNA传递遗传信息表达遗传信息途径基因与染色体基因的表达遗传定律基因的本质杂交实验实验假设实验验证得出结论减数分裂过程精子和卵细胞的形成受精作用减数分裂和受精作用伴性遗传类型特点DNA是主要的遗传物质DNA的结构DNA的复制经典实验规则的双螺旋结构边解旋边复制半保留复制自由组合定律分离定律基础第一节核酸是遗传物质的证据一、DNA是遗传物质的直接证据1.实验材料——噬菌体（1）生活方式：专门寄生在_________，不能独立生活。（2）结构：头部和尾部的外壳是由________构成的，在头部内含有一个________。2.实验方法：____________细菌体内蛋白质DNA分子同位素标记法放射性同位素标记对象被标记物放射性的出现位置____噬菌体蛋白质_____________噬菌体_____________35S悬浮液中32PDNA沉淀中4.实验结论：________________由于噬菌体营寄生生活，标记噬菌体时不能用含标记物的培养基直接培养噬菌体，需先标记细菌，然后用不含标记物的噬菌体去侵染被标记的细菌。DNA是遗传物质二、肺炎双球菌转化实验1.活体细菌转化实验（1）写出下列实验现象：注射a.R型活菌小鼠_______；注射b.S型活菌小鼠______；注射c.加热杀死的S型菌小鼠_________；d.R型活菌+加热注射分离杀死的S型菌小鼠_____________________。不死亡死亡不死亡死亡S型活菌+R型活菌（2）分析实验现象：①根据a、b步骤说明：_________________________。②根据c步骤说明：____________________。③根据d步骤说明：_________________________________________。（3）得出实验结论：___________________________。R型活菌无毒，S型活菌有毒加热杀死的S型菌无毒某些无毒性的R型活菌转化为有毒性的S型活菌加热杀死的S型菌中有转化因子2.离体细菌转化实验（1）设计思路：把______________________分开，分别观察各成分的作用。（2）实验过程：DNA、蛋白质、荚膜物质分别与R型活菌混合培养R型R型R+S型R型荚膜物质蛋白质DNADNA+DNA酶S型菌（3）结论：______是遗传物质，______等物质不是遗传物质。活体细菌转化实验只是提出“S型菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是遗传物质。最终证明DNA是遗传物质的是离体细菌转化实验。DNA蛋白质三、烟草花叶病毒的感染和重建实验1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验（1）实验过程及现象：（2）结论：_____是烟草花叶病毒的遗传物质，______不是遗传物质。RNA蛋白质烟草花叶病毒提取蛋白质RNARNA+RNA酶感染烟草感染烟草感染烟草烟草叶不出现病斑烟草叶出现病斑烟草叶不出现病斑2.病毒重建及其对烟草叶细胞的感染（1）实验过程及现象：出现病斑出现病斑B型A型（2）结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于_________的病毒类型。噬菌体侵染细菌和肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质，而烟草花叶病毒的感染和重建实验证明RNA是遗传物质。故通过上述实验，有力地证明了核酸是遗传物质。提供RNA噬菌体侵染细菌的实验1.实验思路及方法S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独地观察它们的作用。2.侵染特点及过程（1）过程：噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。（2）特点：进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质留在外面不起作用。3.结果及分析分组结果结果分析对比实验(相互对照)含32P噬菌体+细菌悬浮液中无32P，32P主要分布在宿主细胞内，在子代噬菌体中检测到32P32P-DNA进入了宿主细胞内含35S噬菌体+细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在悬浮液中35S-蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面4.结论DNA是遗传物质。1.噬菌体侵染细菌实验中必须分两组分别标记，不能同时对噬菌体既用35S标记又用32P标记。2.该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素。【解题指南】1.解题关键：解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌,二者对应子代噬菌体的放射性结果不同。2.解题思路：子代噬菌体中组成蛋白质的元素均来自细菌，子代噬菌体中组成DNA的元素部分来自亲代噬菌体，部分来自细菌。肺炎双球菌转化实验1.肺炎双球菌活体和离体转化实验的比较活体转化实验离体转化实验培养细菌实验结论联系用小鼠(体内)用培养基(体外)S型菌体内有“转化因子”S型菌的DNA是遗传物质(1)所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌;(2)两实验都遵循对照原则、单一变量原则活体转化实验注射R型菌和加热杀死的S型菌后，小鼠体内分离出的细菌和“离体S型菌DNA+R型活菌”培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。第二、三节DNA的分子结构和特点·遗传信息的传递一、DNA的分子结构和特点1.基本单位写出图中各部分结构的名称①______；②_________；③______________;④_________________。磷酸脱氧核糖碱基（腺嘌呤）腺嘌呤脱氧核苷酸2.平面结构（1）基本骨架：____、________交替连接而成的反而平行长链。（2）内侧：遵循______________原则。（3）碱基对的种类：____________________________。3.空间结构：规则的________结构【点拨】DNA分子结构的记忆方法可用“五、四、三、二、一”记忆，即五种元素，四种碱基对应四种脱氧核苷酸，三种物质，两条长链，一种螺旋。磷酸脱氧核糖碱基互补配对A=T（或T=A）、G≡C（或C≡G）双螺旋二、DNA的复制1.概念：以________________为模板，合成另一条具有________________的过程2.时间：有丝分裂间期和________________________3.模板：______________条件原料：细胞核中___________________能量：ATP酶：解旋酶、___________等______酶________酶4.过程：DNA两条母链形成子链→新DNA分子亲代的一条DNA链互补碱基的新链减数第一次分裂前的间期解旋后两条母链游离的4种脱氧核苷酸DNA聚合酶解旋DNA聚合5.方式：___________半保留复制6.特点：______________7.意义：使遗传信息从______传给_____，保持了__________________【点拨】半保留复制的特点（1）新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条母链（和新合成的一条子链）。（2）所有子代DNA分子所携带的信息完全相同（变异除外）。（3）复制的准确性并不意味着复制时绝对毫无差错，复制过程中生物的遗传物质也可能发生改变，产生变异。边解旋边复制亲代子代遗传信息的连续性【思维判断】1．一段DNA无论有多长，游离的磷酸基团只有2个。（）【分析】DNA的两条单链各有一个游离的磷酸基团，但两者所处的位置正好相反。2．正常情况下，一个DNA分子复制形成的一个子代DNA分子中模板链与另一个子代DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。（）【分析】正常情况下，在DNA复制后，一个子代DNA分子中模板链与另一个子代DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。√√3．DNA复制时需将两条单链完全打开后才可进行。（）【分析】DNA分子复制的过程是边解旋边复制，而不是将两条单链完全打开后才可进行。4．DNA分子复制只有在细胞核内才能进行。（）【分析】在真核生物中，DNA分子复制的场所主要是细胞核内，线粒体、叶绿体中也可进行DNA的复制。原核细胞中DNA分子复制可发生在细胞质和拟核中。在体外如果提供一定的条件也可进行DNA的复制，如PCR技术。××DNA的分子结构和特性1．DNA分子结构模式图信息解读（1）基本结构——脱氧核苷酸：①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为1∶1∶1。②磷酸：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。（2）水解产物：DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。（3）DNA分子中存在的化学键：①氢键：碱基对之间的化学键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。②磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。2．DNA分子的特性（1）稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。（2）多样性：碱基对多种多样的排列次序。（若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数）。（3）特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。卡伽夫法则及相关计算1.卡伽夫法则在DNA分子中，A（腺嘌呤）和T（胸腺嘧啶）的分子数相等，G（鸟嘌呤）和C（胞嘧啶）的分子数相等，但A+T的量不一定等于G+C的量。2.计算规律解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律（1）规律一：因A=T，C=G，故在双链DNA分子中，任意非互补碱基之和两两相等，占碱基总数的50%，即A+G=C+T=A+C=G+T=50%。（2）规律二：在双链DNA分子中，一条链中任意两个不互补的碱基之和的比值为K，则在其互补链中该种碱基之和的比值为其倒数，在整个DNA分子中该比值等于1。即：（A1+G1）/（C1+T1）=K，则（A2+G2）/（C2+T2）=1/K，（A+G）/（C+T）=1。（3）规律三：在双链DNA分子中，一条链中任意两个互补的碱基之和的比值为q，其互补链和整个DNA分子中该种比值也为q。即（A1+T1）/（C1+G1）=q，则（A2+T2）/（C2+G2）=q，（A+T）/（C+G）=q。（4）规律四：在双链DNA分子中，一条链中任意两个互补的碱基之和占该链的比例为n%，则其互补链和整个DNA分子中该种比例也为n%。即A1+T1=n%，则A2+T2=A+T=n%。（或C1+G1=C2+G2=C+G=m%）。1.不同生物的DNA分子中（A+T）/（C+G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。2.单链DNA和RNA中A与T，G与C的数量不一定相等。DNA的复制及相关计算1.研究DNA复制的常用方法同位素示踪法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。2.DNA复制的过程提供模板母链合成互补子链母子双链盘旋解旋氢键断裂碱基配对螺旋化3.如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图由图可知DNA分子复制的特点是：（1）多个复制起点不同时开始复制；（2）双向复制；（3）边解旋边复制；（4）半不连续复制，形成单链片段需DNA连接酶拼接；（5）半保留复制。4.DNA复制的有关计算（1）DNA分子复制n次后DNA分子数：①子代DNA分子数=2n个。②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个。③不含亲代DNA链的子代DNA分子数=（2n-2）个。（2）脱氧核苷酸链数：①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条。②亲代脱氧核苷酸链数=2条。③新合成的脱氧核苷酸链数=（2n+1-2）条。（3）消耗的脱氧核苷酸数，若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n-1)个。【高考警示钟】DNA分子的复制（1）DNA复制过程中“第n次”复制不同于复制“n次”。一个DNA分子复制n次产生2n个DNA分子，而一个DNA分子第n次复制产生2n-1个DNA分子。（2）DNA分子是“就地复制”，即存在于哪里，就在哪里复制，所以在原核细胞中，拟核、细胞溶胶是DNA复制的场所；在真核细胞中除细胞核外，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。