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第三章第三章 基因的本质基因的本质第一节第一节 DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质基因存在于基因存在于_上。上。染色体由染色体由_和和_组成。组成。DNA和蛋白质谁是遗传物质呢？和蛋白质谁是遗传物质呢？染色体染色体DNA蛋白质蛋白质如何证明某一物质是遗传物质呢？如何证明某一物质是遗传物质呢？20世纪世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质年代：蛋白质是生物的遗传物质 20世纪世纪30年代：年代：DNA有重要作用有重要作用一、肺炎双球菌转化实验一、肺炎双球菌转化实验（1928年英国医生格里菲思年英国医生格里菲思）1、实验原理：、实验原理：S型肺炎双球菌型肺炎双球菌能使人患肺炎或使小白鼠能使人患肺炎或使小白鼠得败血症；得败血症；R型细菌不能。型细菌不能。2 2、肺炎双球菌两种类型的比较、肺炎双球菌两种类型的比较 S 型细菌型细菌 R 型细菌型细菌 光滑光滑 Smooth 粗糙粗糙 rough有多糖类的荚膜有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜无多糖类的荚膜 有毒性，可致死有毒性，可致死 无毒性无毒性 菌落菌落 菌体菌体 毒性毒性 C C、推论、推论加热杀死加热杀死的的S型菌型菌与与R型活菌型活菌+SS小鼠小鼠死亡死亡分离出分离出3、格里菲思的的小鼠体内转化实验、格里菲思的的小鼠体内转化实验A A、方法方法B B、结果结果R型活菌型活菌小鼠小鼠小鼠正常小鼠正常S S型活菌型活菌小鼠小鼠小鼠小鼠死亡死亡杀死的杀死的S型菌型菌小鼠小鼠小鼠正常小鼠正常 S S型死菌中含有一种型死菌中含有一种“转化因子转化因子”，能使能使R R型菌转化为型菌转化为S S型菌使小鼠致死。型菌使小鼠致死。多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA RNA DNA DNA DNA DNA水解物水解物 分别与分别与R R型活细菌混合培养型活细菌混合培养 R R R R R R R R R R S S R R S S型活细菌型活细菌 R R S S 二、艾弗里确定转化因子的实验二、艾弗里确定转化因子的实验 DNADNA是使是使R R型菌产生稳定遗传变化型菌产生稳定遗传变化的物质，转化因子是的物质，转化因子是DNADNA。DNADNA是遗传物质。是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。实验结论：实验结论：三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验1 1、噬菌体的结构模式图、噬菌体的结构模式图2 2、研究方法：、研究方法：同位素标记法同位素标记法蛋白质的组成元素：蛋白质的组成元素：DNADNA的组成元素：的组成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P（标记（标记3232P P）（标记（标记3535S S ）SP3 3、实验过程及结果：、实验过程及结果：第一组第一组 实验实验第二组第二组实验实验亲代亲代噬菌体噬菌体35 S标记标记蛋白质蛋白质32 P标记标记DNA 寄主寄主细胞内细胞内无无35S标标记蛋白质记蛋白质有有32P标标记记DNA子代子代噬菌体噬菌体外壳蛋白外壳蛋白质质无无35SDNA有有32P标记标记实验实验结论结论DNA是遗是遗传物传物质质四、四、烟草花叶病毒感染烟叶的实验烟草花叶病毒感染烟叶的实验RNA 蛋白质蛋白质 感染感染 不感染不感染 烟草花烟草花叶病毒叶病毒烟叶烟叶烟叶烟叶有些病毒（如烟草花叶病毒），有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含有它们不含有DNA,DNA,只含只含有有RNARNA。在这种情况下，在这种情况下，RNARNA就起着遗传物质的作用就起着遗传物质的作用。1注射后能使小白鼠因患败血病注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（而死亡的是（）AR型肺炎双球菌型肺炎双球菌B加热杀死后的加热杀死后的R型肺炎双球菌型肺炎双球菌C加热杀死后的加热杀死后的S型肺炎双球菌型肺炎双球菌D加热杀死后的加热杀死后的S型肺炎双球菌与型肺炎双球菌与R型细菌混合型细菌混合D课堂练习课堂练习2、蛋白质不是遗传物质的原因之一是、蛋白质不是遗传物质的原因之一是()A.它的含量很少它的含量很少 B.它不能自我复制它不能自我复制 C.它与新陈代谢无关它与新陈代谢无关 D.它的种类很多它的种类很多 B 3、肺炎双球菌转化实验中、肺炎双球菌转化实验中,发现无毒发现无毒R型和被加热杀死的有毒型和被加热杀死的有毒S型细菌混型细菌混合后合后,在小鼠体内找到了下列类型的在小鼠体内找到了下列类型的细菌（细菌（）A、无毒无毒R型，有毒型，有毒S型型 B、有毒有毒R型，无毒型，无毒S型型C、有毒有毒R型，有毒型，有毒S型型D、无毒无毒R型，无毒型，无毒S型型A将有荚膜的将有荚膜的S型肺炎双球菌注入到小白鼠体内型肺炎双球菌注入到小白鼠体内会导致小白鼠因会导致小白鼠因_而死亡，而无荚膜而死亡，而无荚膜的的R型细菌注入到小白鼠体内型细菌注入到小白鼠体内_，但，但如果将如果将R型细菌与加热杀死后的型细菌与加热杀死后的S型细菌混合型细菌混合再注入到小白鼠体内则再注入到小白鼠体内则_，此实验说，此实验说明明S型细菌体内存在着能使型细菌体内存在着能使R型细菌转化成型细菌转化成S型细菌的型细菌的_，经实验证明这种物质是，经实验证明这种物质是_。患败血症患败血症小鼠正常小鼠正常小鼠死亡小鼠死亡转化因子转化因子DNA6、填空题填空题7、病毒的遗传物质是（、病毒的遗传物质是（）人的遗传物质是（人的遗传物质是（）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNADA8、噬噬菌菌体体侵侵染染细细菌菌过过程程中中合合成成的的DNA的的原原料料来自来自 A、细菌细菌 B、噬菌体噬菌体 C、细菌或噬菌体细菌或噬菌体 D、细菌和噬菌体细菌和噬菌体A第第2 2节节 DNA分子的结构分子的结构沃森沃森 克里克克里克 一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建DNADNA的结构在的结构在19531953年由沃森和克里克确定年由沃森和克里克确定1、主要组成元素：、主要组成元素：C、H、O、N、P 基本组成单位：基本组成单位：脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸T脱氧核苷酸脱氧核苷酸A C G二、二、DNADNA分子的结构分子的结构AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸平面结构平面结构立体结构立体结构2 2、DNADNA分子的结构分子的结构AGCT氢键氢键氢键氢键ATGCPPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPA AC CT TG G磷酸脱氧核糖反向平行反向平行含氮碱基DNA的平面结构的平面结构碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对碱基对，且且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配对，这种碱基之间的配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键（1）DNA分子是由分子是由两条反向两条反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋成的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，和磷酸交替连接，排列在外侧，构成构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢氢键键连结起来，形成碱基对，且连结起来，形成碱基对，且遵循遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。3 3、DNADNA分子的结构特点分子的结构特点多多样样性：性：一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，可能的排列个碱基对，可能的排列方式就有方式就有_种。种。特异性：特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。顺序肯定不同。稳定性：稳定性：DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）（即结构的稳定性）DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。特定的特定的DNADNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。4 4、DNA分子的特性分子的特性44000三、三、DNADNA分子中各种碱基的数量关系分子中各种碱基的数量关系G=C；A+G=或或 A+C=T+G，T+C所以：所以：（A+G）占）占整条整条DNA链碱基总数的链碱基总数的同理同理:（T+C）也占整条）也占整条DNA链碱基总数的链碱基总数的 50%50%A=T，碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：即（即（A AGG）（）（T TC C）（A AC C）（）（T TGG）111 1、沃森和克里克于、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模型，为合模型，为合理地解释遗传物质的理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。2 2、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 组成）。组成组成）。组成DNADNA的碱基共有的碱基共有 种（符号表示为种（符号表示为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种（名称是种（名称是 、。1953 1953 DNADNA双螺旋双螺旋各种功能各种功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4 4A T G CA T G C4 4胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸课堂练习课堂练习33、DNA的双螺旋结构是由的双螺旋结构是由 平行的平行的 长链长链 而成，而成，排在外侧的排在外侧的 和和 交替连接构成基本骨架，通过交替连接构成基本骨架，通过 连连接起来的接起来的 排列在内侧。碱基对的组成规律是排列在内侧。碱基对的组成规律是 与与 配配对，对，（A）一定与一定与 （T）配对，配对，（G）一定与一定与 （C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫做做 原则。原则。4、DNA的碱基只有的碱基只有 种，碱基对只有种，碱基对只有 种，而分子结构具种，而分子结构具有有 性，这完全是碱基对的性，这完全是碱基对的 千变万化的结果。千变万化的结果。两条两条脱氧核苷酸脱氧核苷酸盘旋盘旋脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸氢键氢键碱基对碱基对嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶碱基互补配对碱基互补配对4两两多样多样排列次序排列次序4 4、下面是、下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名称。的名称。12345678109GTCA1.胞嘧啶胞嘧啶2.腺嘌呤腺嘌呤3.鸟嘌呤鸟嘌呤4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.脱氧核糖脱氧核糖6.磷酸磷酸7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.碱基对碱基对9.氢键氢键10.一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段5 5、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则，则 胸腺嘧啶为胸腺嘧啶为_6 6、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有 100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，胞嘧啶分子中，胞嘧啶 应是应是_20%60个个7 7、（、（20002000上海）由上海）由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同带不同 的遗传信息，其种类数最多可达的遗传信息，其种类数最多可达 （）A A、4 4120 120 B B、1201204 4 C C、4 460 60 D D、60604 4C C第3节 DNA的复制半保留复制半保留复制15N15N_DNA15N14N_DNA15N14N_DNA14N14N_DNA14N培养液培养液14N培养液培养液14N培养液培养液 有丝分裂有丝分裂间期间期 减减分裂分裂间期间期 时间时间:1.概念：概念：过程：过程：三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程。的过程。场所：场所：细胞核细胞核DNA分子片断分子片断DNA的复制过程的复制过程1).解旋解旋2).碱基互补配对碱基互补配对3).形成两个新的形成两个新的DNA分子（分子（和亲代完全一样和亲代完全一样）母链母链子子链链母链母链子链子链 有丝分裂间期有丝分裂间期(体细胞体细胞)减减分裂间期分裂间期(生殖细胞生殖细胞)时间时间:场所：场所：1.概念：概念：过程：过程：结果结果:三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程。的过程。1个个DNA分子形成分子形成2个相同的个相同的DNA分子分子解旋解旋 碱基互补配对碱基互补配对形成两个新的形成两个新的DNA分子分子细胞核细胞核模板：模板：DNA解旋后的解旋后的两条链两条链(母链母链)四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸ATP解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶酶：酶：能量：能量：原料：原料：2、特点特点:3 3、条件、条件:4、准确复制的原因：、准确复制的原因：DNA独特的独特的双螺旋结构双螺旋结构，能为复制提供精确模板；，能为复制提供精确模板；边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制碱基互补配对碱基互补配对的能力，能使复制准确无误。的能力，能使复制准确无误。5.5.意义意义使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。连续性，使本物种保持相对稳定和延续。DNA的复制是在细胞的的复制是在细胞的 分裂和分裂和 第一次分裂第一次分裂前的前的 期进行的。复制是指以期进行的。复制是指以 为模板来为模板来合成合成 的过程。复制特点是的过程。复制特点是 和和 。复制过程必需以。复制过程必需以 为为模板、模板、为原料、为原料、提供能量、提供能量、的的催化等条件，催化等条件，为为DNA的复制提供精的复制提供精确的模板、并有确的模板、并有 能力保证复制能够准确无能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个分子通过复制形成了两个 ，新形成的，新形成的DNA分子都是既含一条分子都是既含一条 链、又含一条链、又含一条 链，因此，称链，因此，称DNA的复制为的复制为“”。有丝有丝减数减数间间亲代亲代DNA分子分子子代子代DNA分子分子边解旋边复制边解旋边复制亲代亲代DNA分子两条链分子两条链脱氧核苷酸脱氧核苷酸ATP酶酶DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对结构完全相同的子代结构完全相同的子代DNA分子分子母母子子半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制基础练习基础练习11 1、下列关于、下列关于DNADNA复制的说法，其中不正确的是（复制的说法，其中不正确的是（）A.DNAA.DNA复制过程中需要酶的催化复制过程中需要酶的催化B.DNAB.DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供复制过程中需要的能量直接由糖类提供C.DNA C.DNA 分子是边解旋复制的分子是边解旋复制的D.DNA D.DNA 复制过程中两条母链均可作模板复制过程中两条母链均可作模板2 2、以、以DNADNA的一条链的一条链“A AT TC C”为模板，经复制后为模板，经复制后的子链是（的子链是（）A.A.“T TA AG G”B.B.“U UA AG G”C.C.“T TA AC C”D.D.“T TU UG G”BA基础练习基础练习2 第第4 4节节 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段1条染色体条染色体1个个DNA1条染色体条染色体2个个DNA染色体染色体=DNA+蛋白质蛋白质,染色体是染色体是DNA的载体的载体,一条染色体上有一条染色体上有1或或2个个DNA分子。分子。DNADNA与染色体有什么关系？与染色体有什么关系？黄身黄身白眼白眼红宝石眼红宝石眼截翅截翅朱红眼朱红眼深红眼深红眼棒眼棒眼短硬毛短硬毛果蝇某一条果蝇某一条染色体上的几染色体上的几个基因个基因基因与染色体有什基因与染色体有什么关系？么关系？基因在染色体上呈线性排列，基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有多个基因。一条染色体上有多个基因。1 1个个DNADNA分子有很多个基因。分子有很多个基因。大肠杆菌细胞的拟核有大肠杆菌细胞的拟核有1 1个个DNADNA分子，长度约为分子，长度约为47000004700000个碱基对，在个碱基对，在DNADNA分子上分布着分子上分布着44004400个基个基因，每个基因的平均长度约为因，每个基因的平均长度约为10001000个碱基对。个碱基对。v每个染色体含有一个每个染色体含有一个DNADNA分子分子v每个每个DNADNA分子有很多基因分子有很多基因v每个基因都是特定的每个基因都是特定的DNADNA片段，有着特定的遗片段，有着特定的遗传效应。传效应。从上述资料分析可知基因与从上述资料分析可知基因与DNA的关系：的关系：遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4 4种碱基的排列顺序中。种碱基的排列顺序中。基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段。片段。(1)图中图中A是是_C是是_G是是_(2)B有有_种，分别是种，分别是_(3)图中图中D和和F的关系是的关系是_(4)图中图中D和和E的关系是的关系是_(5)图中图中E和和F的关系是的关系是_(6)图中图中F和和H的关系是的关系是_ F DNAB 碱基碱基CE 基因基因AH 染色体染色体D 脱氧核苷酸脱氧核苷酸G磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖蛋白质蛋白质四四A、T、C、GD是是F 的基本组成单位的基本组成单位D也是也是E的基本组成单位的基本组成单位E是有遗传效应的是有遗传效应的F片段片段H是是F的主要载体的主要载体课堂练习1下列有关基因的说法正确的是（下列有关基因的说法正确的是（）A基因就是一段基因就是一段DNA分子分子B基因一定位于染色体上基因一定位于染色体上C基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段D不同基因上带有的遗传信息相同不同基因上带有的遗传信息相同C2人类遗传信息的携带者是人类遗传信息的携带者是()A.DNA和和RNA B.DNA或或RNA C.DNA D.RNA 3下列有关下列有关DNA与基因的关系的叙述中，正确与基因的关系的叙述中，正确的是的是()A 基因是碱基对随机排列而成的基因是碱基对随机排列而成的DNA片段片段 B 一个一个DNA分子上有许多个基因分子上有许多个基因 C DNA的碱基排列顺序就代表基因的碱基排列顺序就代表基因 D 组成不同的基因的碱基数量一定不同组成不同的基因的碱基数量一定不同 C B4 4DNADNA分子结构多样性的原因是（分子结构多样性的原因是（）A.A.碱基配对方式的多样性碱基配对方式的多样性 B.B.磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性 C.C.螺旋方向的多样性螺旋方向的多样性 D.D.碱基对排列次序的多样性碱基对排列次序的多样性5 5基因存在于植物细胞的（基因存在于植物细胞的（）染色体染色体核糖体核糖体叶绿体叶绿体 高尔基体高尔基体线粒体线粒体 A.B.C.D.DC