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1、第15讲 DNA是主要的遗传物质 和DNA分子结构,一、DNA是主要的遗传物质 1DNA是遗传物质的间接证据：从生殖角度看，亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性；从染色体组成看，DNA在染色体上含量稳定，性质稳定，以染色体为其主要载体。 2DNA是遗传物质的直接证据：肺炎双球菌的体内转化实验、肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。 (1)肺炎双球菌的体内转化实验(格里菲思) 肺炎双球菌的类型：,过程：,结论：加热杀死的_细菌中存在“转化因子”，将无毒_转化成有毒_。,R型,S型,S型,(2)肺炎双球菌的体外转化实验(艾弗里) 结论：“转化因子”是_，也就是说 _是遗传物质，而_不是
2、遗传物质。,蛋白质,DNA,DNA,(3)噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体： T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌内的一种病毒。它由蛋白质外壳和内部的DNA组成。 实验原理： 噬菌体侵染细菌后，在自身_的作用下，利用细菌体内的物质来合成_，从而大量增殖。 实验方法：同位素标记法(同位素示踪法) 实验过程,遗传物质,自身所需的物质,a用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA(方法：用分别含35S和32P的培养基培养细菌，再分别用上述细菌培养噬菌体)； b用标记的噬菌体分别侵染未标记的细菌； c离心分离后，分别测定不同情况下放射性位置。 .35S标记的蛋白质噬菌体侵染细菌细菌内无放射性表明噬菌体蛋
3、白质未进入到细菌内部。 .32P标记的DNA噬菌体侵染细菌细菌内有放射性表明噬菌体DNA进入到细菌内部。 结论：在噬菌体中，亲子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质，噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的，因而_。,DNA是遗传物质,注：以上实验证实的是DNA是遗传物质，而不是证明DNA是主要遗传物质。 噬菌体侵染细菌实验还证明了DNA能自我复制，并能指导蛋白质的合成。 噬菌体DNA复制和噬菌体蛋白质合成所需的酶、原料、能量、场所等条件均由细菌提供。 病毒的繁殖方式为增殖，不同于无性生殖和有性生殖。,3少数生物的遗传物质是RNA 烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是RNA。 4D
4、NA是主要的遗传物质 绝大多数生物以_作为遗传物质，包括具有细胞结构(包括原核生物和真核生物)的生物和DNA病毒；少数_以RNA作为遗传物质，如烟草花叶病毒、流感病毒、致癌病毒等。,DNA,RNA病毒,二、DNA分子的结构 1化学组成 (1)组成元素：C、H、O、N、P。 (2)基本单位：_脱氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸)。 (3)化学结构：4种脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链。 (4)空间结构：两条脱氧核苷酸链按_方式盘旋成双螺旋结构；_和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基之间通过氢键按照_原则构成碱基对，排列在内侧。,4种,反向
5、平行,脱氧核糖,碱基互补配对,2结构特性 (1)稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变。 (2)多样性：一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，可能的排列方式有44000种，排列顺序千变万化。 (3)特异性：每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性。,一、肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较,特别提醒： 本实验不能标记C、H、N等元素，因为C、H、N元素在蛋白质和DNA中都含有，无法起到区分蛋白质和DNA的作用。,二、肺炎双球菌转化实验中的几个问题 1为什么有荚膜的S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症，而无荚膜的R型细菌不
6、能够引起上述症状呢？ 因为当有荚膜的S型细菌被吞噬细胞吞噬后，由于受荚膜的保护，其能抵抗吞噬和消化作用，从而迅速繁殖、扩散，引起机体发生疾病，严重时引起死亡，这才是S型细菌有毒性的真正原因。,2为什么加热杀死的S型细菌里的DNA还有生物活性？ 加热到一定温度，蛋白质的分子结构会被破坏而变性(丧失生物活性)，导致S型细菌死亡。 实验证明，把DNA溶液加热到沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但如将其缓慢冷却，分离的单链又可部分重聚，恢复双螺旋结构。因此，在一定温度范围内加热不会导致DNA变性。,3为什么S型细菌的DNA水解后的产物就不能转化成R型活细菌？ 如果用DNA酶处理从S型细菌中提取的DNA
7、，使DNA分解为游离的脱氧核苷酸，因为不存在控制荚膜形成的基因，所以不能使R型细菌发生转化。,知识点1：肺炎双球菌的转化实验 【例1】某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验： S型菌的DNADNA酶加入R型菌注射入小鼠 R型菌的DNADNA酶加入S型菌注射入小鼠 R型菌DNA酶高温加热后冷却加入S型菌的DNA注射入小鼠 S型菌DNA酶高温加热后冷却加入R型菌的DNA注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是( ) A存活，存活，存活，死亡 B存活，死亡，存活，死亡 C死亡，死亡，存活，存活 D存活，死亡，存活，存活,D,【思路点拨】 中DNA酶能够将DNA水解成脱氧核苷酸，而
8、脱氧核苷酸不是遗传物质，不能够将R型细菌转化为S型细菌，因此小鼠能够存活；中加入有毒的S型细菌，因此小鼠死亡；由于高温加热，可导致R型菌死亡和DNA酶变性失活，注入小鼠体内的只是S型细菌的DNA，因此小鼠存活；由于高温加热导致S型菌死亡和DNA酶变性失活，注入小鼠体内的只是R型菌的DNA，因此小鼠存活。 【规律方法】小鼠的死亡与S型菌的多糖类荚膜有关，若只给小鼠注射S型细菌的DNA，只有DNA，S型细菌不能繁殖，对小鼠没有毒性，小鼠不能致死。,【举一反三】肺炎双球菌中的S型菌具有多糖类荚膜，R型菌则不具有，下列叙述错误的是( ) A培养R型活细菌时，加入S型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜的
9、细菌 B培养R型活细菌时，加入S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具荚膜的细菌 C培养R型活细菌时，加入S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌 D培养R型活细菌时，加入S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌,A,【思路点拨】35S型细菌的多糖类物质不是遗传物质，所以不能使R型活细菌转化，不能产生具荚膜的细菌。,知识点2：噬菌体侵染细菌实验 【例2】 (2010黑龙江月考)用35S标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，最可能的结果是( ) A所有的子代噬菌体都既含有35S又含有32P B所有的子代噬菌体都含32P不含35S C大部分子代噬菌体都只含35S不含32P D大部分子代噬菌体含32P，
10、但是不含35S 【思路点拨】35S标记的噬菌体，35S存在于噬菌体的蛋白质外壳，在侵染细菌时蛋白质外壳留在外面。由于合成子代噬菌体时利用大肠杆菌的原料，所以子代噬菌体都有32P，即所有的子代噬菌体都含32P不含35S。,B,【举一反三】噬菌体侵染细菌”的实验中，操作及结果正确的是( ) A噬菌体侵染细菌后，含35S的放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中 B噬菌体侵染细菌后，含32P的放射性同位素主要分布在离心管的上清液中 C用含35S的培养基直接培养含35S的噬菌体 D用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体 【思路点拨】噬菌体必须在活菌细胞中培养，不能在培养基中培养，噬菌体侵染细菌
11、经离心分离后，含35S的放射性同位素主要分布在离心管的上部，经离心后含32P的放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中。,D,知识点3：DNA是主要的遗传物质 【例3】所有病毒的遗传物质( ) A都是DNA B都是RNA C是DNA和RNA D是DNA或RNA 【思路点拨】大多数病毒的遗传物质是DNA，只有少量病毒遗传物质是RNA。例如，艾滋病病毒、烟草花叶病毒等,D,【举一反三】在下列生物中，既以DNA作为遗传物质又具有相同代谢类型的一组生物是( ) A人和蛔虫 B硝化细菌和大肠杆菌 C细菌病毒和烟草花叶病毒 D乳酸菌和蛔虫 【思路点拨】有细胞结构(包括原核生物和真核生物)的生物既含有DNA又
12、含有RNA，但都以DNA作为遗传物质；病毒只含有一种核酸(DNA或RNA)，含哪种核酸就以哪种核酸作为遗传物质。,D,知识点4：DNA分子结构 【例4】关于DNA分子结构的叙述不正确的是( ) A每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸 B一个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的 C每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基 D双链DNA分子中的一段，如果有40个腺嘌呤，就同时含有40个胸腺嘧啶,C,【举一反三】下列关于DNA结构的描述错误的是( ) A每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构 B外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基 CDNA两条链上的
13、碱基间以氢键相连，且A与T配对、G与C配对 DDNA的两条链等长，但是反向平行,A,【思路点拨】DNA双螺旋结构具有如下特点：一个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构，两条链等长且是反向平行的。DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架；碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循一定规律：A与T配对，G与C配对。,知识点5：关于碱基互补配对规律的计算 【例5】 (2010揭阳市摸底)从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对
14、应的另一条链中腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的( ) A26%,22% B24%,28% C14%,11% D11%,14%,A,【思路点拨】本题考查DNA分子中有关碱基比率的计算。由DNA分子中G与C之和占全部碱基的46%，可知DNA中A与T之和占全部碱基的54%，则在DNA分子双链中AT27%，GC23%，则与H链相对应的另一条链中A占227%28%26%，C占223%24%22%。,【举一反三】某DNA分子中，G与C之和占全部碱基的35.8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( ) A32.9%和17.l% B31.3%和18.7% C18.7%和31.3% D17.l%和32.9% 【思路点拨】由于DNA分子中G与C之和在整体中的比例与两链及单链DNA中该比例均相等，已知链中GC35.8%，又因T与C各占32.9%与17.1%，可求出该链中的A为1(GCT)1(35.8%32.9%)31.3%，G35.8%17.1%18.7%。其互补链中T和C应与该链中A与G含量相等。,B,