遗传分子基础.ppt

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1、必修必修2 遗传与进化遗传与进化一单元一单元 遗传的分子基础遗传的分子基础肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验S型菌型菌R型菌型菌有多糖荚膜有多糖荚膜菌落表面光滑菌落表面光滑无多糖荚膜无多糖荚膜菌落表面粗糙菌落表面粗糙肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验研究者研究者格里菲斯格里菲斯1928艾弗里艾弗里1944实验实验活体细菌转化实验活体细菌转化实验离体细菌转化实验离体细菌转化实验实验过程实验过程及结果及结果活活S型菌型菌小鼠死小鼠死活活R型菌型菌小鼠活小鼠活加热杀死的加热杀死的S型菌型菌小鼠活小鼠活加热杀死的加热杀死的S型菌型菌+活活R型菌型菌小鼠死，死鼠体内分离出小鼠死，死鼠体内分离

2、出活活S型菌，其后代还是型菌，其后代还是S型菌型菌分离活分离活S型菌成分，型菌成分，分别与活分别与活R型菌混合培型菌混合培养，养，只有加入只有加入S型菌型菌DNA的的培养基中，有培养基中，有R型菌转型菌转化成化成S型菌型菌DNA降解后失去转化作降解后失去转化作用用实验结论实验结论S型菌中有型菌中有“转化因子转化因子”，引，引起起R型菌遗传改变型菌遗传改变DNA引起生物的遗传改引起生物的遗传改变变推论推论DNA 是遗传物质是遗传物质噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验是一个有力的证据，是一个有力的证据，证明了证明了DNADNA是遗传物质是遗传物质蛋白质外壳蛋白质外壳DNA分子分子噬菌体是一种

3、专门寄生噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的在细菌体内的病毒病毒噬菌体侵染细菌过程噬菌体侵染细菌过程吸附吸附注入注入DNA 合成噬菌体合成噬菌体DNA 和蛋白质和蛋白质组装组装 释放释放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（32323232P P P P标记标记标记标记）（35353535S S S S标记标记标记标记）标记噬菌体方法：标记噬菌体方法：v在分别含有放射性同位素在分别含有放射性同位素3232P P 和和3535S S的培养基中培养细菌的培养基中培养细菌v分别用上述细菌培养分别用上述细菌培养

4、T T2 2噬菌体，制噬菌体，制备含备含3232P P的噬菌体和含的噬菌体和含3535S S的噬菌体的噬菌体噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验实验过程及结果：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 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无质无35SDNA有有32P标记标记实验实验结论结论DNA在在繁殖中有繁殖中有连续性连续性DNA是是遗传物质遗传物质核酸包括脱氧核糖核酸（核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（和核糖核酸（

5、RNA）。具有细胞结构的生物具有细胞结构的生物以以DNA作为遗传物质作为遗传物质，部分病毒以部分病毒以DNA作为遗传物质，作为遗传物质，某些病某些病毒以毒以RNA作为遗传物质。作为遗传物质。DNA是主要遗传物质是主要遗传物质。核酸是一切生物的遗传物质核酸是一切生物的遗传物质。作为遗传物质的条件作为遗传物质的条件2 2）能够自我复制，使前后代保持）能够自我复制，使前后代保持一定的一定的连续性连续性3 3）能够指导蛋白质的合成）能够指导蛋白质的合成 ，从而，从而控制新陈代谢过程和性状控制新陈代谢过程和性状1 1）分子结构具有相对的）分子结构具有相对的稳定性稳定性4 4）能够）能够产生可遗传的变异产

6、生可遗传的变异化学元素化学元素基本单位基本单位化学结构化学结构 空间结构空间结构 C H O N PC H O N P脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链双螺旋结构双螺旋结构DNA分子结构分子结构DNA 分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构l两条脱氧核苷酸长链反向平行，两条脱氧核苷酸长链反向平行，盘旋成双螺旋结构。盘旋成双螺旋结构。l脱氧核苷酸上的脱氧核糖、磷酸脱氧核苷酸上的脱氧核糖、磷酸交替连接，形成主链，排列在双交替连接，形成主链，排列在双螺旋外侧，碱基排列在内侧。螺旋外侧，碱基排列在内侧。l两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过氢键氢键连接，连接，按按碱基互补配对原则碱基互补配对原则配

7、对：配对：AT（2个氢键连接）个氢键连接）GC（3个氢键连接）个氢键连接）DNA结构特点结构特点l DNA分子的稳定性：分子的稳定性：DNA 分子独特的双螺旋结构使其具分子独特的双螺旋结构使其具有较高的稳定性有较高的稳定性l DNA分子多样性：分子多样性：组成组成DNA 的脱氧核苷酸（的脱氧核苷酸（碱基对）碱基对）数量，排列顺序不同。数量，排列顺序不同。一个含有一个含有n对碱基的对碱基的DNA中，碱基对中，碱基对的排列方式有的排列方式有4n种。种。l DNA分子特异性：分子特异性：每个每个DNA 分子有其特定的碱基对排分子有其特定的碱基对排列顺序。列顺序。设设DNA一条链为一条链为 链，互补链

8、为链，互补链为 链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：可知：A =T A=T A=T G =C G =C G=CG=C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，且各占且各占DNA碱基总数的一半碱基总数的一半 A+G=T+C=50%即即A+G/T+C=1双链双链DNA分子中互补碱基和的比值分子中互补碱基和的比值 与其中任何一条链上与其中任何一条链上互补碱基和的互补碱基和的 比值比值相等。相等。A T T A G C C G A+TG+CA +T G +C A +T G +C =碱基互补配对原则的推导和应用碱基互补配对原则的推导和应用互补链上的

9、互补链上的互补互补碱基数相等碱基数相等DNA 双链上互补的碱基数相等双链上互补的碱基数相等1、某双链、某双链DNA分子中，分子中，G占占23%，求，求A占多少？占多少？2、在、在DNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其上述比例在其互补链和整个互补链和整个DNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？若若DNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补上述比例在其互补链和整个链和整个DNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？3、某、某DNA分子中分子中A+T占整个占整个DNA分子碱基总数的分子碱基总数的34%，其中一条链上的其中一条链上的C占该

10、链碱基总数的占该链碱基总数的28%，那么，对应的，那么，对应的另一条互补链上的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？占该链碱基总数的比例是多少？解旋：亲代解旋：亲代DNA氢键氢键断开，形成两条模板链断开，形成两条模板链吸引互补脱氧核苷酸吸引互补脱氧核苷酸形成氢键形成氢键模板链和子链形成模板链和子链形成双螺旋双螺旋DNA半保留复制半保留复制脱脱氧核苷酸通过磷酸氧核苷酸通过磷酸二酯键连成子链二酯键连成子链复制出的两个子代复制出的两个子代DNA分子分子与亲代与亲代DNA分子完全相同分子完全相同 DNADNA分子的功能分子的功能通过复制，传递遗传信息通过复制，传递遗传信息时间时间场所场所模板模

11、板模板去向模板去向原料原料能量能量酶酶产物产物特点特点有丝分裂间期或减数分裂间期有丝分裂间期或减数分裂间期主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中DNADNA分子两条链（称为母链）分子两条链（称为母链）分别进入两个分别进入两个DNADNA分子中分子中四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸ATPATPDNADNA聚合酶等多种酶聚合酶等多种酶2 2个子代个子代DNADNA分子分子(与亲代一模一样与亲代一模一样)边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则与复制有关的计算与复制有关的计算一个一个DN

12、A连续复制连续复制n次后，共有多少个次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？母链多少条？子链多少条？DNA分子数分子数=2n脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数=2n+1母链数母链数=子链数子链数=22n+1 2 解析：所用知识为解析：所用知识为“半保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”，并图示，并图示分析。分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：解：答：答：一个一个DN

13、A连续复制连续复制n次后，共有次后，共有2n个个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链条脱氧核苷酸链，母链2条，条，子链子链2n+1 2条条DNA复制与复制与细胞周期细胞周期第一次有丝分裂第一次有丝分裂第二次有丝分裂第二次有丝分裂第三次有丝分裂第三次有丝分裂为什么为什么DNA分子能够担负遗传功能？分子能够担负遗传功能？lDNA分子结构的分子结构的稳定性、多样性、特异性稳定性、多样性、特异性决定它能够决定它能够稳定地储存大量遗传信息稳定地储存大量遗传信息lDNA的的双螺旋结构及碱基互补配对原则双螺旋结构及碱基互补配对原则使使它能够它能够精确地复制精确地复制，从而实现，从而实现遗传信息的遗传信息的传

14、递传递亲代亲代遗传物质遗传物质复制复制子代性状子代性状子代子代遗传物质遗传物质表达表达遗传信息遗传信息的传递的传递遗传信息遗传信息的表达的表达生物的遗传生物的遗传基因基因有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段决定生物性状的基本单位决定生物性状的基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因DNADNA染色体染色体每个基因中有很多脱氧核苷酸每个基因中有很多脱氧核苷酸基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段一个一个DNA上间断地排列着多个基因上间断地排列着多个基因每条染色体上有一个每条染色体上有一个DNA分子分子染色体是染

15、色体是DNA的主要载体的主要载体基因在染基因在染色体上呈色体上呈直线排列直线排列染色体染色体DNA基因基因遗传信息遗传信息DNADNARNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译遗传信息遗传信息性状性状遗传信息的表达遗传信息的表达基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成转录转录场所场所模板模板原料原料产物产物四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸mRNAmRNA主要在细胞核中主要在细胞核中基因基因的一条链的一条链转录时也要解旋，转录时也要解旋，但只有部分片段解旋。但只有部分片段解旋。并按照碱基互补配对原则，并按照碱基互补配对原则，合成合成mRNA称为模板链称为模板链翻译翻译场所场所模板模板原料原料工具工具产

16、物产物细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNAmRNA氨基酸氨基酸多肽、蛋白质多肽、蛋白质tRNAtRNAmRNA从核孔出来从核孔出来分泌蛋白还需要内分泌蛋白还需要内质网质网,高尔基体的作用高尔基体的作用复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较场所场所模板模板原料原料产物产物遗传信息传递遗传信息传递方向方向复制复制转录转录翻译翻译游离的脱游离的脱氧核苷酸氧核苷酸DNADNADNADNADNADNA亲代亲代DNADNA的的 两条链两条链主要主要细胞核细胞核游离的核游离的核糖核苷酸糖核苷酸mRNAmRNADNAmRNADNAmRNADNADNA的一条链的一条链（模板链）（模板链）主要主要细胞核

17、细胞核游离的游离的 氨氨基酸基酸多肽多肽mRNAmRNA细胞质细胞质核糖体核糖体mRNAmRNA蛋白质蛋白质DNA、RNA、肽链的关系、肽链的关系DNAmRNA多肽多肽A T C GT A G CA U C G氨基酸氨基酸密码子密码子转录转录翻译翻译tRNA(反密码子反密码子)1个氨基酸个氨基酸3个核糖核苷酸个核糖核苷酸6个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸模板链模板链RNAA+U/G+C=YDNAA+T/G+C=Y中心法则DNADNARNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译逆转录逆转录基因基因酶合成酶合成代谢代谢性状性状基因基因蛋白质结构蛋白质结构性状性状基因对性状的控制基因对性状的控制附注：只有在极少

18、数的病毒中，才有逆转录的过程附注：只有在极少数的病毒中，才有逆转录的过程中心法则的中心法则的5个过程全都运用了碱基互补配对原则个过程全都运用了碱基互补配对原则DNARNA基本单位基本单位脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖碱基碱基A G C TA G C U无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸结构结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构分类分类分分mRNA、tRNA、rRNA三类三类存在场所存在场所主要在细胞核中主要在细胞核中主要在细胞质中主要在细胞质中功能功能主要遗传物质，主要遗传物质，储存、传递、表达遗储存、传递、表达遗传信息

19、传信息参与蛋白质合成，参与蛋白质合成，某些病毒的遗传物质某些病毒的遗传物质DNA与与RNA的比较的比较l噬菌体、烟草、烟草花叶病毒中，含有核苷酸噬菌体、烟草、烟草花叶病毒中，含有核苷酸的种类依次为：的种类依次为：4种、种、8种、种、4种种AGCTU甲60406040乙30191930丙41234428习题：甲、乙、丙三种生物的核酸中，碱基之比习题：甲、乙、丙三种生物的核酸中，碱基之比如下表所示，这三种生物核酸分别是如下表所示，这三种生物核酸分别是A.双链双链DNA、单链单链DNA、RNAB.单链单链DNA、双链双链DNA、RNAC.双链双链DNA、RNA、单链单链DNAD.RNA、单链单链DNA、双链双链DNAl某生物的全部核酸中的碱基组成是：某生物的全部核酸中的碱基组成是：嘌呤碱基占总数的嘌呤碱基占总数的58%，嘧啶碱基占，嘧啶碱基占总数的总数的42%，此生物不可能是：，此生物不可能是：A.噬菌体噬菌体B.烟草花叶病毒烟草花叶病毒C.细菌细菌D.酵母菌酵母菌