二轮专题遗传的分子基础-PPT.pptx

二轮专题遗传的分子基础二轮专题遗传的分子基础格里菲思得肺炎双球菌体内格里菲思得肺炎双球菌体内转化化实验艾弗里得肺炎双球菌体外艾弗里得肺炎双球菌体外转化化实验联联系系转化得实质转化得实质(变异类型变异类型):S型菌得型菌得DNA与与R型菌得型菌得DNA发生了发生了DNA重组重组,此变异为基因重组。此变异为基因重组。(1)所用材料相同所用材料相同,都就是肺炎双球菌都就是肺炎双球菌(R型与型与S型型);(2)体内转化实验就是基础体内转化实验就是基础,仅说明仅说明S型细菌体内含有型细菌体内含有“转化转化因子因子”,体外转化实验进一步证明体外转化实验进一步证明转化因子就是转化因子就是DNA;(3)两个转化实验都遵循两个转化实验都遵循对照对照原则、原则、单一变量单一变量原则。原则。2、噬菌体侵染细菌实验、噬菌体侵染细菌实验步步骤标记细菌菌细菌含菌含35S得培养基得培养基含含35S得得细菌菌细菌含菌含 得培养基得培养基含含32P得得细菌菌标记噬菌体噬菌体噬菌体含噬菌体含35S得得 含含35S得噬菌体得噬菌体噬菌体含噬菌体含32P得得细菌菌含含32P得噬菌体得噬菌体噬菌噬菌体侵染体侵染细菌菌含含35S得噬菌体得噬菌体细菌菌 放射性很高放射性很高,放射性很低放射性很低,新形成得噬菌体中没有新形成得噬菌体中没有检测到到35S含含32P得噬菌体得噬菌体细菌菌 放射性很低放射性很低,放射性很高放射性很高,新形成得噬菌体中新形成得噬菌体中检测到到32P结论 就就是噬菌体得就就是噬菌体得遗传物物质32P细菌菌上清液上清液沉淀沉淀物物上清液上清液DNA沉淀沉淀物物如何标记噬菌体如何标记噬菌体(二)噬菌体侵染细菌实验1、噬菌体2、实验思路3、实验方法4、侵染特点及过程(1)实验材料:噬菌体就是一种噬菌体就是一种专门侵染与在侵染与在细菌体菌体内寄生并增殖得病毒内寄生并增殖得病毒,由内外两部分由内外两部分组成成,外外部部蛋白蛋白质外壳外壳,内部内部DNA分子。分子。用不同放射性同位素分用不同放射性同位素分别标记DNA与蛋白与蛋白质,直接直接单独地独地观察它察它们得得作用。作用。放射性同位素放射性同位素标记法法(示踪法示踪法)T2噬菌体与大噬菌体与大肠杆菌杆菌(3)实验结果分析实验结果分析:35S标记得蛋白质外壳未进入宿主细胞内标记得蛋白质外壳未进入宿主细胞内,而就是留在外面。而就是留在外面。32P标记得标记得DNA进入到了宿主细胞内。进入到了宿主细胞内。说明(1)(1)理理论上上清液中含有未侵染得上上清液中含有未侵染得T2噬菌体与侵染后噬菌体与侵染后T2噬菌噬菌体蛋白体蛋白质外壳外壳,沉淀物中含被感染得沉淀物中含被感染得细菌菌(内部含有内部含有亲代噬菌体代噬菌体得得DNA与子代噬菌体与子代噬菌体);(2)(2)32P标记得噬菌体侵染大肠杆菌标记得噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性原因上清液中含放射性原因:保温时间过短保温时间过短,有一部分有一部分(亲代亲代)噬菌体还没有侵染到大肠噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中经离心后分布于上清液中,上清液中出现放射性上清液中出现放射性;噬菌体与大肠杆菌混合培养到用离心机分离噬菌体与大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温这一段保温时间过长时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布经离心后分布于上清液于上清液,也会使上清液中出现放射性。也会使上清液中出现放射性。(3)用用35S标记得噬菌体侵染大肠杆菌标记得噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性得沉淀物中有放射性得原因原因:由于搅拌不充分由于搅拌不充分,有少量含有少量含35S得得(亲代亲代)噬菌体吸附在细菌噬菌体吸附在细菌表面表面,随细菌离心到沉淀物中。随细菌离心到沉淀物中。4)实验结论:直接直接证明明:DNA就是就是遗传物物质间接接证明明:DNA能自我复制能自我复制,使前后代保持一定得使前后代保持一定得连续性性;DNA能控制蛋白能控制蛋白质得生物合成。得生物合成。注意注意 噬菌体侵染噬菌体侵染细菌得菌得实验,只只证明了明了DNA就是就是遗传物物质,不能不能证明明DNA就是主要就是主要遗传物物质,实验中遵循得中遵循得对照原照原则就是相就是相互互对照。照。注意标记对象就是噬菌体还就是细菌注意标记对象就是噬菌体还就是细菌,标记对象不同对应结标记对象不同对应结果不同。果不同。、肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌得实验、肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌得实验肺炎双球菌体外肺炎双球菌体外转化化实验噬菌体侵染噬菌体侵染细菌得菌得实验相相同同点点实验思路思路 设法将法将DNADNA与其她物与其她物质分开分开,直接直接单独研究它独研究它们各各自得作用自得作用实验原原则 都遵循都遵循对照得原照得原则实验结论 两两实验都能都能证明明DNADNA就就是就就是遗传物物质不不同同点点处理处理方式方式直接分离直接分离:分离分离S S型肺炎双型肺炎双球菌得球菌得DNADNA、多糖、蛋白、多糖、蛋白质等等,分分别与与R R型肺炎双球菌混型肺炎双球菌混合培养合培养同位素同位素标记:根据根据DNADNA与蛋白与蛋白质所含得特殊元所含得特殊元素素,分分别用用3232P P、3535S S进行行标记实验实验结论结论DNADNA就是就是遗传物物质蛋白蛋白质等不就是等不就是遗传物物质DNADNA就是就是遗传物物质,在在亲子代之子代之间保持保持连续性性3、烟草花叶病毒感染与重建实验RNA就是遗传物质,蛋白质不就是。作为遗传物质必备得条件作为遗传物质必备得条件(1)能复制能复制,使前后代具有连续性。使前后代具有连续性。(2)能控制性状与代谢过程。能控制性状与代谢过程。(3)具有储存大量遗传信息得潜能。具有储存大量遗传信息得潜能。(4)结构稳定结构稳定,但又能发生突变。但又能发生突变。不同生物得遗传物质不同生物得遗传物质因为绝大多数生物得遗传物质就是因为绝大多数生物得遗传物质就是DNADNA,所以说所以说DNADNA就是主要得遗传物质就是主要得遗传物质。AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC(1 1)DNADNA分子就是由两条反向平分子就是由两条反向平行得脱氧核苷酸长链盘旋成双行得脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。螺旋结构。(2 2)DNADNA分子中得脱氧核糖与磷分子中得脱氧核糖与磷酸交替连接酸交替连接,排列在外侧排列在外侧,构成构成基本骨架基本骨架;碱基在内侧碱基在内侧,有氢键有氢键连接。连接。(3 3)两条链上得碱基通过氢键连两条链上得碱基通过氢键连结起来结起来,形成碱基对形成碱基对,且遵循碱且遵循碱基互补配对原则。基互补配对原则。考点考点2 DNA2 DNA分子得结构与基因得概念分子得结构与基因得概念1、DNA得结构特点得结构特点DNA分子结构与基因得概念分子结构与基因得概念大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静继续保持安静继续保持安静2 2、DNADNA分子得特性分子得特性(1)(1)稳定性稳定性:一就是一就是DNA分子得分子得基本骨架基本骨架(外侧得磷酸与脱氧外侧得磷酸与脱氧核糖相间排列核糖相间排列)比较稳定比较稳定;二就是内侧得碱基对通过氢键连接二就是内侧得碱基对通过氢键连接;(2)(2)多样性多样性:DNADNA分子得多样性就是由碱基对得排列顺序得多分子得多样性就是由碱基对得排列顺序得多样性决定得样性决定得;n n个碱基对可以构成个碱基对可以构成 4 4n n 种种DNADNA分子。分子。DNADNA得多样性得多样性 遗传信息得多样性遗传信息得多样性 生物多样性生物多样性(3)特异性特异性:DNA分子得特异性就是指每一个特定得分子得特异性就是指每一个特定得DNA分子都有自己特分子都有自己特定得碱基对排列顺序定得碱基对排列顺序,控制特定性状得控制特定性状得DNA分子中碱基排列顺序分子中碱基排列顺序就是稳定不变得。就是稳定不变得。说明说明 (1)从碱基对比例得角度瞧从碱基对比例得角度瞧,决定决定DNA分子特异性得就是分子特异性得就是AT/GC。(2)AT间有两个氢键间有两个氢键,GC间有三个氢键间有三个氢键,所以所以GC得得比例越高比例越高,DNA分子越稳定。分子越稳定。、染色体、DNA、基因三者得关系:细胞核染色体蛋白质DNA基因a基因B基因a基因B基因、基因、DNA、染色体、蛋白质及性状得关系、染色体、蛋白质及性状得关系、基因得功能、基因得功能(1)(1)通过复制传递遗传信息。通过复制传递遗传信息。(2)(2)通过转录、翻译表达遗传信息。通过转录、翻译表达遗传信息。(3)(3)其碱基对得排列顺序代表遗传信息其碱基对得排列顺序代表遗传信息,从而使基因有贮存从而使基因有贮存遗传信息得作用。遗传信息得作用。(4)(4)可发生基因突变、基因重组可发生基因突变、基因重组,从而产生可遗传得变异。从而产生可遗传得变异。2、中心法则、中心法则图中图中表示表示DNA复制复制,表示表示 ,表示翻译表示翻译,表示表示 ,表示表示 。RNA自我复制自我复制转录转录逆转录逆转录(2)(2)各类生物遗传信息得传递过程各类生物遗传信息得传递过程:生物种生物种类遗传信息得信息得传递过程程DNADNA病毒病毒,如噬菌体如噬菌体复制型复制型RNARNA病毒病毒,如烟草花叶病毒如烟草花叶病毒逆逆转录病毒病毒,如艾滋病病毒如艾滋病病毒细胞生物胞生物遗传信息得传递遗传信息得传递1 1、DNADNA得复制证据得复制证据(1)(1)推测推测:沃森与克里克提出了遗传物质自我复制沃森与克里克提出了遗传物质自我复制得假说得假说,即遗传物质得复制为半保留复制。即遗传物质得复制为半保留复制。核核心心考考整整合合一、对一、对DNADNA分子复制得推测分子复制得推测全保留复制全保留复制半保留复制半保留复制弥散型复制弥散型复制大肠杆菌大肠杆菌在在1515N N的的培养液中培养液中培养若干培养若干代代提取提取DNADNA离离心心转移到转移到1414N N的培的培养液中养液中提取提取DNADNA离心离心提取提取DNADNA离离心心细胞分裂一次细胞分裂一次第第二二代代第第一一代代一条带一条带,重带重带一条带一条带,中带中带两条带两条带,中带与轻带中带与轻带细胞分裂两次细胞分裂两次1515N/N/1515N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNA N-DNA 1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1515N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA1414N N第一代第一代第二代第二代大肠杆菌大肠杆菌该实验证明了该实验证明了:DNADNA得半保留复制得半保留复制A AT TC CG GA AT TA AG GC CT TA AT TC CG GA AT TA AG GC CT TT TA AG GC CT TA AT TC CG GA A6 6、DNADNA复制得结果复制得结果:1 1个个DNADNA分子分子 2 2个完全相同的个完全相同的DNADNA分子分子(碱基排列顺序相同碱基排列顺序相同)DNADNA准确复制得原因准确复制得原因?DNADNA具有独特得双螺旋结构具有独特得双螺旋结构,能为复制提供精确得模板。能为复制提供精确得模板。碱基具有互补配对得能力碱基具有互补配对得能力,能够使复制准确无误。能够使复制准确无误。解旋酶催化解旋酶催化解旋解旋:模板模板 (在在DNA聚合酶得催化下聚合酶得催化下,利利用用游离得脱氧核苷酸进行碱基互补游离得脱氧核苷酸进行碱基互补配对配对)复制复制:以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链母链(旧链旧链)子链子链(新链新链)复制后得复制后得DNA:同时进行同时进行组成组成复制过程复制过程ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTTGAACTGCTACTTGACGA复制复制染色体数目不变染色体数目不变 DNADNA数目加倍数目加倍DNADNA复制与染色体复制得关系复制与染色体复制得关系:1、辨析、辨析DNA复制、转录与翻译过程复制、转录与翻译过程比比较项目目遗传信息信息传递(DNA复制复制)遗传信息表达信息表达转录翻翻译场所所主要在主要在细胞核中胞核中主要在主要在细胞核中胞核中细胞胞质中得核中得核糖体糖体模板模板DNA得两条得两条单链DNA得一条得一条链mRNA原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸条件条件ATP、酶酶(DNA解解旋旋酶酶、DNA聚合聚合酶酶等等)酶酶(DNA解旋解旋酶酶、RNA聚合聚合酶酶等等)、ATP酶酶、ATP、tRNA比比较项目目遗传信息信息传递(DNA复制复制)遗传信息表达信息表达转录翻翻译产物物2个双个双链DNA一个一个单链RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多多肽链特点特点半保留复制半保留复制;边解旋解旋边复复制制;多起点复多起点复制制边解旋解旋边转录,DNA双双链全保全保留留通通过tRNA与与mRNA碱碱基互基互补配配对决定氨基酸决定氨基酸排列排列顺序序;一个一个mRNA上可上可结合多个核糖体合多个核糖体,顺次合成多条次合成多条肽链信息信息传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白蛋白质 基因控制性状得两种方式基因控制性状得两种方式 直接途径直接途径 基因基因控制控制蛋白质的结构蛋白质的结构控制控制细胞结构细胞结构控制控制生物性状生物性状 如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病得病因。如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病得病因。间接途径间接途径 基因基因控制控制酶或激素酶或激素控制控制 细胞代谢细胞代谢控制控制 生物性状生物性状 如白化病、豌豆的粒形。如白化病、豌豆的粒形。基因控制蛋白质的合成T G C AT G C AT G C AA C G T A C G T A C G TU GCA C G U A C G UA C G UA UG C AU G C A苏酪精缬转录翻译基因（编码区）mRNAtRNA蛋白质（多肽）转录基因中基因中碱基数碱基数mRNAmRNA中碱基中碱基数数氨基酸氨基酸数数631631。遗传信信息息密密码子子反反密密码子子3、DNA、mRNA得碱基数与合成得蛋白得碱基数与合成得蛋白质中氨基酸得数量关系中氨基酸得数量关系RNA聚合酶结合位点非编码区编码区非编码区外显子外显子内含子内含子外显子ABCDE真核生物基因的结构转录ABCDEACE加工翻译初级RNAmRNA蛋白质（多肽）基因控制蛋白质的合成4、遗传信息、密信息、密码子、反密子、反密码子得区子得区别与与联系系比比较项目目存在位存在位置置数量数量相互关系相互关系遗传信息信息DNA不同基因中数量不同基因中数量不同不同DNA两条两条链上得碱上得碱基互基互补密密码子子mRNA64种种(3种种终止密止密码子、子、61种决定氨种决定氨基酸得密基酸得密码子子)与与DNA模板模板链上得上得碱基互碱基互补(T被被U取代取代)反密反密码子子tRNA理理论上上61种种(实际不不详)与与mRNA得碱基互得碱基互补4、与碱基互补配对或、与碱基互补配对或DNA复制相关得计算复制相关得计算 (1)据据T或或U可判断核酸种类可判断核酸种类,DNA中含中含 T,RNA中含中含 U ,双链双链DNA分子中嘌呤之与分子中嘌呤之与 嘧啶之与嘧啶之与,即即 AGTC。(2)在双链在双链DNA分子中分子中,已知某碱基得百分含量已知某碱基得百分含量,求其她碱基求其她碱基得百分含量得百分含量,可用可用AT,GC,AGTC50%求解。求解。(3)在双链在双链DNA中中,一条单链得一条单链得(AG)/(CT)m,则另一条则另一条互补链得互补链得(AG)/(CT)1/m。(4)在双链在双链DNA中中,互补配对得碱基之与得比值互补配对得碱基之与得比值(AT)/(GC)与每一条单链中这一比值与每一条单链中这一比值相等相等。(5)不同生物得不同生物得DNA分子中分子中,(AT)/(GC)不同不同,代表了每代表了每种生物种生物DNA分子得分子得 特异特异 性。性。(6)若一个若一个DNA分子经过分子经过n次复制次复制,可得可得 2n 个个DNA分子分子,若若某个含某个含15N得得DNA分子分子,放在含放在含14N得培养基中复制得培养基中复制n次次次次,则含则含15N得得DNA分子占其总数得分子占其总数得 2/2n,含含15N得得DNA单链与单链与14N得单链得单链之比为之比为 1/(2n1)。(7)双链双链DNA分子中分子中,如含某种碱基如含某种碱基x个个,复制复制n次次,则需加入则需加入得含该碱基得脱氧核苷酸数为得含该碱基得脱氧核苷酸数为 (2n1)x 。(8)双链双链DNA分子中分子中,如含某种碱基如含某种碱基x个个,第第n次复制次复制,则需加则需加入得含该碱基得脱氧核苷酸数为入得含该碱基得脱氧核苷酸数为 x。2n1 。高中教材对高中教材对示踪元素示踪元素得解释得解释n同位素用于追踪物质运行与变化过程时同位素用于追踪物质运行与变化过程时,叫做叫做示踪元素示踪元素。用示踪元素标记得化合物。用示踪元素标记得化合物,化学化学性质不变。人们可以根据这种化合物得性质不变。人们可以根据这种化合物得放射性放射性,对有关得一系列化学反应进行追踪。这种科对有关得一系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做学研究方法叫做同位素标记法同位素标记法。(必修、第一必修、第一册册P、53)同位素标记法同位素标记法 光合作用光合作用研究研究蛋白质合成研究蛋白质合成研究噬菌体侵染细噬菌体侵染细菌得研究菌得研究DNADNA复制得研究复制得研究生长素极性生长素极性运输的研究运输的研究细胞呼吸的细胞呼吸的研究研究遗传信息信息密密码子子反密反密码子子例例1 1、如图为某动物细胞结构示意图。如果让该细胞吸收含放射性同位素如图为某动物细胞结构示意图。如果让该细胞吸收含放射性同位素1515N N标记的氨标记的氨基酸，同位素示踪可以发现，这种氨基酸首先出现在图中哪一序号所示的细胞器中（基酸，同位素示踪可以发现，这种氨基酸首先出现在图中哪一序号所示的细胞器中（）A A1 1、探究蛋白质合成得场所、探究蛋白质合成得场所一一 蛋白质合成得研究蛋白质合成得研究2 2、探究分泌蛋白得合成、加工与运、探究分泌蛋白得合成、加工与运输过程输过程豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解例例2 2、下图表示用、下图表示用3 3H-H-亮氨酸标记细胞内得分泌蛋白亮氨酸标记细胞内得分泌蛋白,追踪不同时间具有放射性得分泌蛋白追踪不同时间具有放射性得分泌蛋白颗粒在细胞内分布情况与运输过程。其中正确得就是颗粒在细胞内分布情况与运输过程。其中正确得就是 ()()C C二二 、光合作用实验研究、光合作用实验研究 用于探究光合作用产生得用于探究光合作用产生得O O2 2来自于水来自于水 经典实验回顾经典实验回顾 (美美)鲁宾鲁宾-卡门实验卡门实验 1 1、标记、标记H H2 21818O O 短时间内短时间内 例例3 3、下图就是利用小球藻进行光合作、下图就是利用小球藻进行光合作用实验得示意图。图中用实验得示意图。图中A A物质与物质与B B物质得物质得相对分子质量得比就是相对分子质量得比就是 ()()、1:2 1:2 、8:9 8:9 、2:1 2:1 、9:8 9:8 B BA AB B2 2、标记、标记探究光合作用中碳原子得转移途径探究光合作用中碳原子得转移途径经典实验回顾经典实验回顾 (美美)卡尔文实验卡尔文实验 二、光合作用实验研究二、光合作用实验研究 141414141414例例4 4、科学家用含、科学家用含1414COCO2 2 来追踪光合作来追踪光合作用中得碳原子用中得碳原子,这种碳原子得转移途这种碳原子得转移途径就是径就是 ()()、1414COCO2 2 叶绿素叶绿素 ADPADP、1414COCO2 2 叶绿体叶绿体 ADPADP 、1414COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 、1414COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类 D D动物吸入动物吸入1818O O2 2先后出现放射性得化合物就是先后出现放射性得化合物就是H H2 21818O O与与 C C1818O O2 2。_三、细胞呼吸实验研究三、细胞呼吸实验研究 原因原因:有氧呼吸有氧呼吸例例5 5、让一只实验鼠吸入、让一只实验鼠吸入1818O O2 2,该鼠体内该鼠体内产生得物质不可能出现放射性得就是产生得物质不可能出现放射性得就是()丙酮酸丙酮酸 二氧化碳二氧化碳 水水 葡萄糖葡萄糖 A A四、噬菌体侵染细菌四、噬菌体侵染细菌吸附吸附注入注入复制合成复制合成 组装组装 释放释放经典实验回顾经典实验回顾 赫尔希赫尔希-蔡斯实验蔡斯实验 3535S S 3535S S 四、噬菌体侵染细菌四、噬菌体侵染细菌