第三章 基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质亲代雄体减数分裂精子雌体减数分裂卵细胞受精作用受精卵有丝分裂子代(2N)(N)(2N)(2N)(2N)(N)染色体在生物遗传中起着重要作用多糖类荚膜1928年，英国的格里菲思用一种细菌——肺炎双球菌感染小鼠实验。R型菌（无毒，无荚膜）S型菌（有毒，有荚膜）DNA是遗传物质的证据(一)格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验S型细胞R型细胞光滑Smooth粗糙rough有多糖类的荚膜无多糖类的荚膜有毒性，可致死无毒性菌落菌体毒性实验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子提出问题实验方案:2、分别与R型细菌混合培养，观察其后代是否有S型细菌出现.1、从活的S型细菌中分离，提取出各种成分，(DNA、蛋白质和多糖等物质)DNA\蛋白质和其他物质谁是遗传物质?作出假设:实施方案验证预测预期效果:DNA是遗传物质只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌分析结论实验材料:两种类型的肺炎双球菌(R型和S型)

实验过程：

多糖脂类蛋白质RNADNADNA水解物

分别与R型活细菌混合培养

RRRRRSRS型活细菌

RS

多数

少数

DNA的纯度越高，转化就越有效。（二）艾弗里确定转化因子的实验

DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。

以上转化实验表明：

DNA是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。实验结论：1．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（

）A．R型肺炎双球菌B．加热杀死后的R型肺炎双球菌C．加热杀死后的S型肺炎双球菌D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合D练习:2.肺炎双球菌转化实验中,发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后,在小鼠体内找到了下列类型的细菌（）A、无毒R型，有毒S型B、有毒R型，无毒S型C、有毒R型，有毒S型D、无毒R型，无毒S型A思考:你认为在证明DNA是遗传物质还是蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？必须将蛋白质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。(三)噬菌体侵染细菌的实验（1）噬菌体的结构模式图（2）研究方法：同位素标记法蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P（标记32P）（标记35S）①标记噬菌体方法：在分别含有放射性同位素32P和35S的培养基中培养细菌分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体离心离心实验过程及结果：第一组实验第二组实验亲代噬菌体35S标记蛋白质32P标记DNA

寄主细胞内无35S标记蛋白质有32P标记DNA子代噬菌体外壳蛋白质无35SDNA有32P标记实验结论DNA分子具有连续性，是遗传物质DNA是唯一的遗传物质吗？噬菌体侵染细菌实验的结论：

DNA是噬菌体的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。DNA是一种连续性的物质。RNA（核糖核酸）有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含有DNA,只含有RNA。在这种情况下，RNA就起着遗传物质的作用。3、DNA是主要遗传物质的证据DNA——主要的遗传物质目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。例：病毒的遗传物质是（）人的遗传物质是（）A、DNAB、RNAC、DNA和RNAD、DNA或RNADA

核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。课堂小结思考:通过这节课的学习,你们能总结出作为遗传物质应具备什么样的特点?①分子结构具有相对的稳定性②能够自我复制，保持前后代的连续性③能通过指导蛋白质合成，控制生物性状④能产生可遗传的变异——课堂练习——1、蛋白质不是遗传物质的原因之一是()：A.它的含量很少B.它不能自我复制C.它与新陈代谢无关D.它的种类很多

一、选择题：

B2．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（

）A．R型肺炎双球菌B．加热杀死后的R型肺炎双球菌C．加热杀死后的S型肺炎双球菌D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合D1.将有荚膜的S型肺炎链球菌注入到小白鼠体内会导致小白鼠因_______而死亡，而无荚膜的R型细菌_________，但如果将R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合再注入到小白鼠体内则________，此实验说明S型细菌体内存在着能使R型细菌转化成S型细菌的________，经实验证明这种物质是______。患败血症小鼠正常小鼠死亡转化因子DNA二.填空题:2.前段时间印度洋爆发的地震和海啸中，对于难以辩认的遇难者的遗体，医务人员采用了什么技术?这一技术的根据是什么?DNA分子的结构组成DNA的基本单位：脱氧核苷酸组成DNA的碱基：胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）因此，脱氧核苷酸也有4种腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸

这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。

1953年，美国生物学家沃森（J．D.Watson，1928—）和英国物理学家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。回眸历史在生命的旋梯上沃森和克里克回眸历史讨论1：１.沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？2.沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？3.沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。DNA的X射线衍射图回眸历史富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图碱基互补配对原则：碱基之间一一对应的关系A与T配对；G与C配对－A－A－C－C－G－G－A－T－－T－T－G－G

－C－C－T－A－A－T之间形成2个氢键C－G之间形成3个氢键DNA碱基互补配对情况图解讨论2：1.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？2.DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？3.DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？DNA的结构模式图从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构放大DNA的空间结构AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基碱基对另一碱基对

嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。DNA分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。DNA分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC你知道右图ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的哪个结构是千变万化的？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。你注意到了吗？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。

DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。

DNA分子的特性：①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。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。③稳定性：2、DNA的立体结构特点磷酸、脱氧核糖交替连接——构成基本骨架；碱基；2条链上的碱基通过氢键形成碱基对3.内侧:2.外侧：1.由2条链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构；答：DNA通过碱基对的排列顺序（即为脱氧核苷酸的排列顺序）储存大量的遗传信息思考题：DNA是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么DNA是通过什么储存大量的遗传信息？DNA分子的结构小结★化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子磷酸★空间结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链碱基对氢键碱基互补配对原则★分子结构的多样性和特异性碱基互补配对原则应用设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，

G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C可引申为：①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C即A+G/T+C=1②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。A+TG+CA1+T1G1+C1A2

+T2G2+C2==A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA双链③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。A1+G1T1+C1T2+C2A2+G2=A

1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。A+TA+T+G+CA1+T1+G1+C1A1+T1==A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1（A+T）12==A2

+T2同理：G+CA+T+G+C==A1

+T1

+G1

+C1G1+C

1A2+T2+G2+C2G2+C2（G+C）12G1+C1G2+C2==1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%–23%=27%2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？2.51;0.40.4有关DNA中的碱基计算3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。24%4、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？38%5、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（)b≤0.5B.b≥0.5C.胞嘧啶为a(1/2b－1)D.胞嘧啶为b(1/2a－1)C6、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？40%1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____2、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____3、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=_____

20%60个29%练习：5.已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m时,求:(1)在另一互补链中这一比例是多少?1/m(2)这个比例关系在整个分子中又是多少?1(3)在另一互补链中这一比例是多少?n(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?n当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n时,求:6:从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()Ａ、26%Ｂ、24%Ｃ、14%Ｄ、11%A基础知识简答1、沃森和克里克于

年提出了著名的

模型，为合理地解释遗传物质的

奠定了基础。2、DNA又称

，组成它的基本单位是

（由一分子

、一分子

、一分子

组成）。组成DNA的碱基共有

种（符号表示为

），脱氧核苷共有

种（名称是①

、②

、③

、④

。1953DNA双螺旋各种功能脱氧核糖核酸脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖含氮碱基4ATGC4胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸1______________3___________4___________5___________6___________7______________8___________9___________2_____________10___________胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶脱氧核糖磷酸脱氧核糖核苷酸碱基对氢键脱氧核苷酸链片段（DNA单链片段）写出图中1-10的名称拓展题：

你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。∵A＝T，G＝C∴A+G＝T+C∴A+GT＋C（）（）

50％也可以写成以下形式：A+GT＋C1（）（）（）（）……规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和

，并为碱基总数的

。A+T+C+GA+T+C+GA+C

T+GA+C

T+G相等50％DNA分子各种碱基的数量关系：①在整个DNA分子中，A=T、G=C；

A+G=T+C，A+C=T+G；(A+G）/（T+C）=1②DNA分子的一条链中的A+T=另一条链的T+A；同理，G+C=C+G④如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a，则另一条链中的(A+T)/(G+C)比例也是a；如果一条链中的(A+G)/(T+C)=b,则另一条链中(A+G)/(T+C)的比例是1/b③两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即

A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%⑤在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。即：(A1+T1)%=(A2+T2)%=总(A+T)%同理：(G1+C1)%=(G2+C2)%=总(G+C)%第三节DNA的复制一.对DNA分子复制的推测沃森和克里克的推测(假说)复制时,DNA的双螺旋解开.互补的碱基间氢键断裂分开的两条链作为模板,以碱基互补配对的原则合成新的一条链二、DNA半保留复制的实验证据要分析DNA的复制究竟是半保留复制的还是全保留的，就需要区分亲代与子代的DNA。1958年,科学家,运用同位素示踪技术，以大肠杆菌为实验材料,设计了一个巧妙的实验。二.DNA半保留复制的实验证据15N/15N—DNA重链DNA14N/14N—DNA轻链DNA15N/14N—DNA中链DNA科学家推测：