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1、第2节 DNA贮存遗传信息,1.总结“DNA是主要遗传物质”的探索过程。 2.分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路。 3.探讨实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。 4.概述DNA、RNA分子结构的主要特点。 5.制作DNA分子双螺旋结构模型。 6.知道DNA分子的粗提取方法。 7.说明基因与遗传信息的关系。,一,二,三,四,五,六,七,八,一、遗传信息大分子核酸的发现 1869年,瑞士化学家米歇尔发现了一种含磷丰富的酸性物质,由于这种物质存在于细胞核中,他称之为“核素”,由于其呈酸性,故又改称为“核酸”。,一,二,三,四,五,六,七,八,二、DNA是主要遗传物质的探索 1.肺炎双球菌转化
2、现象 S型肺炎双球菌有荚膜,菌落大而光滑,致病能力强;R型肺炎双球菌无荚膜,菌落小而粗糙,没有致病能力。 (1)过程。 将活的S型细菌注射到小鼠体内小鼠死亡。 将活的R型细菌注射到小鼠体内小鼠正常。 将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内小鼠正常。 将S型死细菌和R型活细菌混合后注射到小鼠体内小鼠死亡,且从小鼠血液中检测到S型活细菌。 (2)结论 S型细菌中含有“转化因子”,能使R型活细菌转化为S型活细菌,使小鼠死亡。,一,二,三,四,五,六,七,八,一,二,三,四,五,六,七,八,3.噬菌体侵染细菌的实验 (1)原理 T2噬菌体侵染细菌后,在自身遗传物质的控制下,利用细菌体内的物质合成T2噬菌体
3、自身的组成成分,从而进行大量繁殖。 (2)过程 将噬菌体的外壳蛋白质和DNA分别用35S和32P进行标记。 用被标记的噬菌体侵染细菌。 培养一段时间之后,在新产生的噬菌体内发现了含32P的DNA,而35S标记的蛋白质几乎都留在了细菌外面。,一,二,三,四,五,六,七,八,(3)结论 传递遗传信息的物质是DNA,而不是蛋白质。,一,二,三,四,五,六,七,八,三、RNA也是遗传物质 1.烟草花叶病毒的重建 (1)烟草花叶病毒感染烟草的过程,一,二,三,四,五,六,七,八,(2)烟草花叶病毒重建的过程,一,二,三,四,五,六,七,八,(3)结论 在RNA病毒中,RNA是遗传物质。 2.遗传物质的特
4、点 (1)分子结构具有相对的稳定性。 (2)能够自我复制,保持亲子代遗传信息的连续性。 (3)决定生物体的性状,控制生命的新陈代谢过程。 (4)能够产生可遗传的变异。,一,二,三,四,五,六,七,八,四、DNA的提取 1.DNA的粗提取原理 洗涤液中含有十二烷基硫酸钠和碱,它们可使细胞膜破裂,蛋白质变性,使DNA与蛋白质分离开来。DNA能溶于氯化钠溶液中,但不溶于酒精,加入酒精可使DNA从溶液中析出。 2.DNA的鉴定原理 利用DNA遇二苯胺变蓝的特性对DNA进行鉴定。,一,二,三,四,五,六,七,八,五、DNA分子的结构 1.基本组成单位 DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸,共有4种,即腺
5、嘌呤脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸。 2.DNA双螺旋结构的主要特点 (1)一个DNA分子含有两条多核苷酸链,多核苷酸链由很多个核苷酸聚合而成。 (2)两条多核苷酸链按反向平行方式向右盘绕成螺旋结构,每一轮螺旋包含10个碱基对。 (3)外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接,形成DNA分子多核苷酸链的骨架。 (4)内侧:两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对。,一,二,三,四,五,六,七,八,(5)碱基互补配对:A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)通过两个氢键连接配对;G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)通过三个氢键连接配对。 DNA分子结构示意图,一,二,三,四,五,六
6、,七,八,六、RNA分子的结构 1.基本单位:四种核糖核苷酸。 2.碱基组成:A、G、C、U。配对方式是AU,GC。 3.结构:通常是单链,有些区域也会形成双链结构。 4.核酶:有的RNA具有酶的催化作用,能够对RNA自身的特定序列进行自我剪接,被称为核酶。,一,二,三,四,五,六,七,八,5.DNA与RNA的比较,一,二,三,四,五,六,七,八,七、DNA分子的遗传信息多样性 1.遗传信息:DNA上的核苷酸的排列顺序。 2.DNA分子的特异性:每一个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。 3.DNA遗传信息的多样性:不同的DNA分子具有不同的碱基排列顺序。,一,二,三,四,五,六,七,八,八、基
7、因和遗传信息的关系 1.基因:DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列。 2.DNA分子、基因以及遗传信息的关系:一个DNA分子上有很多基因,不同基因所蕴藏的遗传信息不同,因此控制着不同性状的表达。,一,二,三,四,一、肺炎双球菌转化实验分析 1.实验材料:两种不同类型的肺炎双球菌,一,二,三,四,2.肺炎双球菌的体内转化实验,一,二,三,四,一,二,三,四,3.转化因子的探究实验,一,二,三,四,二、DNA分子的结构特点及特性 1.DNA分子的特性 (1)多样性:碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化,构成了,一,二,三,四,2.DNA分子结构信息解读 (1)每个DNA片段中,游离的磷酸
8、基团有2个。 (2)磷酸、脱氧核糖、碱基之间的数量关系为111。 (3)DNA一条链中相邻的两个脱氧核糖核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键。 (4)碱基对之间的化学键为氢键,A与T之间是2个氢键,G与C之间是3个氢键,DNA分子中GC碱基对越多,结构越稳定。 (5)每个脱氧核糖连接着2个磷酸,分别在3号、5号碳原子上相连接。 (6)若碱基对为n,则氢键数为2n3n,若已知A有m个,则氢键数为3n-m。,一,二,三,四,一,二,三,四,三、DNA分子中各种碱基的数量关系 1.最根本的原则:碱基互补配对原则。 2.在双链DNA分子中,存在以下数量关系:A=T;G=C;A+G=T+C或A+C=T+G;(
9、A+G)/(T+C)=1。 3.在双链DNA分子中,一条链中的A、T之和与另一条链中的A、T之和相等,一条链中的G、C之和与另一条链中的G、C之和相等。 4.如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a,那么另一条链中其比例也是a;如果一条链中(A+G)/(T+C)=b,那么在另一条链中其比例是1/b。,一,二,三,四,5.根据碱基互补配对原则可知,两个非互补配对的碱基之和占双链DNA分子碱基总数的50%,因为A+C=T+G=A+G=T+C。 6.在双链DNA分子的一条链中,A、T之和占该链碱基的比例等于另一条链中的A、T之和占该链碱基的比例,还等于双链DNA分子中A、T之和占整个DNA分子碱基的
10、比例。即(A1+T1)%=(A2+T2)%=总(A+T)%,同理(G1+C1)%=(G2+C2)%=总(G+C)%。,一,二,三,四,四、基因的本质 1.基因与生物性状的关系:基因是控制生物性状的遗传物质的结构、功能单位。 2.基因与DNA的关系:基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子含有多个基因。 3.基因的位置:基因存在于染色体(核基因)以及线粒体、叶绿体内(质基因)。 4.基因与染色体的关系:染色体为基因的主要载体,且基因在染色体上呈线性排列。 5.基因与脱氧核糖核苷酸的关系:每个基因含有成百上千个脱氧核糖核苷酸。脱氧核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息,脱氧核糖核苷酸排列顺序的特异
11、性和多样性决定了基因的特异性和多样性。,题型一,题型二,题型三,题型四,【例1】艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。从表可知( ),A.不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子 B.说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性 C.和说明S型细菌的DNA是转化因子 D.说明DNA是主要的遗传物质,题型一,题型二,题型三,题型四,解析:第组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关,但不能说明荚膜多糖具有酶活性,A、B两项错误。第组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。第组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌,组成对照实验可证明S型细菌的DNA是转化因子,C
12、项正确。只能说明DNA是遗传物质,而不能说明DNA是主要的遗传物质,D项错误。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型四,【例2】 下列能正确表示DNA片段示意图的是( ),题型一,题型二,题型三,题型四,解析:DNA分子的两条长链是反向平行的,而B项中是同向的(依据两条链中脱氧核糖的方向分析);DNA中存在T,不存在U,可排除A项;A与T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键,因此可排除C项。 答案:D,题型一,题型二,题型三,题型四,【例3】 细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A,则该片段中( ) A.G的含量为30% B.U的含量为30% C.嘌呤含量为50% D.嘧啶含量为40%
13、 解析:在双链DNA中,A=T=30%,G=C=20%。A+G=T+C=50%。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型四,【例4】 下图是果蝇染色体上的白眼基因示意图,下列叙述正确的是( ) A.白眼基因片段中,含有成百上千个核糖核苷酸 B.S基因是有遗传效应的DNA片段 C.白眼基因不在DNA分子上 D.基因片段中有5种碱基,8种核苷酸 解析:S基因控制果蝇的白眼,所以是有遗传效应的DNA片段。白眼基因位于DNA分子上,含有成百上千个脱氧核糖核苷酸,有4种碱基,4种脱氧核糖核苷酸。 答案:B,探究方法,能力展示,遗传物质的研究方法:肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都遵循了单一
14、变量原则和对照原则。如肺炎双球菌的体外转化实验,设法把DNA、蛋白质、多糖等分开,各组培养基中分别只加入其中一种,形成相互对照,以增强结果的科学性和可信度。这为我们在今后的学习中进行实验的设计和分析等提供了方法和思路。,探究方法,能力展示,请利用DNA酶作为试剂,选择适当的材料、用具设计实验方案,验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”,并预测实验结果,得出实验结论。 设计方案。 第一步,从S型细菌中提取DNA; 第二步, ,然后分别处理; 第三步, ; 第四步, 。 预测实验结果并得出结论: 。 通过你设计的实验,还能得出什么新的结论? 。,探究方法,能力展示,解析:根据对照原则,要
15、验证促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA,根据提供的试剂可设计三组实验。即加入S型细菌的DNA的一组为实验组,不加任何物质及加入S型细菌的DNA和DNA酶的两组为对照组,然后将R型细菌分别接种到三组培养基上培养,观察结果并进行比较分析得出结论。,探究方法,能力展示,答案:配制符合要求的培养基 将R型细菌分别接种到三组培养基上 将接种后的培养基放置在相同且适宜的条件下培养一段时间,观察菌落的生长情况 A、C组未长出S型细菌的菌落,只有B组培养基中出现S型细菌的菌落,说明S型细菌的DNA可促使R型细菌转化成S型细菌 S型细菌的DNA的结构要保持完整,才能使R型细菌转化成S型细菌(或DNA的水解
16、产物不能使R型细菌转化成S型细菌),1 2 3 4 5 6 7 8,1下列关于遗传信息的说法,不准确的是( ) A.基因的脱氧核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息 B.遗传信息的传递主要是通过染色体上的基因进行的 C.生物体内的遗传信息主要储存在DNA分子上 D.遗传信息即生物表现出来的性状 解析:生物的遗传信息是指DNA分子上的脱氧核糖核苷酸的排列顺序,它控制着生物性状的表达。 答案:D,1 2 3 4 5 6 7 8,2甲、乙两生物的体细胞中,DNA分子数、碱基的总量与种类均分别相同。下列与之相关的判断正确的是( ) A.甲、乙的遗传信息完全相同 B.甲、乙是同一生物的后代 C.甲、乙细胞中的
17、基因数相同 D.不足以得出上述任何一种结论 解析:甲、乙两生物体细胞中DNA分子数、碱基的总量与种类均分别相同,但碱基对的排列顺序不一定相同,故无法得出A、B、C中的结论。 答案:D,1 2 3 4 5 6 7 8,3赫尔希和蔡思所做的噬菌体侵染细菌实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( ) A.侵染细菌后会裂解宿主细胞 B.只将其DNA注入细菌细胞中 C.DNA可用15N放射性同位素标记 D.蛋白质可用32P放射性同位素标记 解析:噬菌体侵染细菌过程,只有DNA进入细菌细胞内,而蛋白质没有进入,这保证了实验的单一变量;如果噬菌体的DNA和蛋白质都进入了细菌,则
18、无法得到DNA是遗传物质的结论。 答案:B,1 2 3 4 5 6 7 8,4噬菌体侵染细菌的实验中,控制合成子代噬菌体蛋白质需要的遗传物质和原料分别是( ) A.噬菌体的DNA,噬菌体内的氨基酸 B.细菌的DNA,细菌体内的氨基酸 C.噬菌体的DNA,细菌体内的氨基酸 D.细菌的DNA,噬菌体内的氨基酸 解析:噬菌体侵染细菌时,只将其DNA注入细菌细胞内,其蛋白质外壳留在细菌体外,在子代噬菌体蛋白质合成的过程中不起作用。在细菌细胞内,噬菌体只提供遗传物质DNA,细菌为噬菌体繁殖提供所需的原料,如脱氧核苷酸、氨基酸等。 答案:C,1 2 3 4 5 6 7 8,5在DNA分子的一条链中,连接两
19、个相邻碱基A和T的化学结构是( ) A.脱氧核糖磷酸脱氧核糖 B.核糖磷酸核糖 C.磷酸脱氧核糖磷酸 D.氢键 答案:A,1 2 3 4 5 6 7 8,6决定DNA遗传特异性的是( ) A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列顺序 B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值 C.碱基互补配对原则 D.碱基排列顺序 解析:组成DNA的碱基虽然只有4种,但碱基的排列顺序却千变万化,因此,碱基的排列顺序就代表了遗传信息。碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性,而碱基的特定的排列顺序又决定了每一个DNA分子的特异性。 答案:D,1 2 3 4 5 6 7 8,7在“制作DNA分子双螺旋结构模型”实验中,如果
20、用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型 ( ) A.粗细相同,因为嘌呤环必定与嘧啶环互补 B.粗细相同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似 C.粗细不同,因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补 D.粗细不同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同 解析:A和G都是嘌呤碱基,C和T都是嘧啶碱基,在DNA分子中,总是A与T配对,G与C配对,依题意,用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,则DNA的粗细相同。 答案:A,1 2 3 4 5 6 7 8,8在DNA分子中,碱基A与T通过2个氢键形成碱基对,G与C通过3个氢键形成碱基对,有一个DNA分子含有1 000个脱氧核苷酸,共1 200个氢键,则该DNA中胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( ) A.150 B.200 C.300 D.无法确定 解析:设A=T=x个,G=C=y个,据题意列出方程:2x+3y=1 200,2x+2y=1 000,求出y=200,那么胞嘧啶脱氧核苷酸就有200个。 答案:B,