专题遗传的分子基础课件.ppt

1、专题10遗传的分子基础生物（浙江选考专用）考点考点1 1人类对遗传物质的探索过程人类对遗传物质的探索过程基础知识基础知识一、染色体的组成和功能一、染色体的组成和功能染色体DNARNA:组成组蛋白蛋白质非组蛋白功能 遗传物质的主要载体考点清单 S型细菌R型细菌菌落光滑粗糙菌体有 多糖类的胶状荚膜无多糖类荚膜毒性有 毒性,使小鼠患败血症死亡无毒二、肺炎双球菌的转化实验二、肺炎双球菌的转化实验1.实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠。2.活体细菌转化实验3.离体细菌转化实验(1)实验材料:S型和R型细菌、培养基。(2)实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖?(3)实验过程及结

2、果:(4)结论:S型细菌的DNA 是使R型细菌产生稳定遗传变异的物质,即DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料:噬菌体和大肠杆菌等。(1)噬菌体的结构(2)噬菌体的复制式增殖增殖需要的条件内容模板噬菌体 的DNA合成噬菌体DNA的原料大肠杆菌 提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料大肠杆菌 的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体2.实验方法:放射性同位素标记 法。3.实验过程及结果(1)标记噬菌体(2)噬菌体侵染细菌:4.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时,DNA 进入细菌细胞中,而蛋白质 外壳留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代D

3、NA 来遗传的。5.结论:DNA 是遗传物质。四、四、RNA是某些病毒的遗传物质的相关实验是某些病毒的遗传物质的相关实验1.烟草花叶病毒对烟草叶片细胞的感染实验(1)实验过程及现象:(2)结论:RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质 不是烟草花叶病毒的遗传物质。2.病毒重建及其对烟草叶片细胞的感染(1)实验过程及结果:(2)结果分析与结论:重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA 的病毒类型。3.人类的探索结论:DNA 是主要的遗传物质,因为实验证明 绝大多数 生物的遗传物质是DNA,只有少部分生物的遗传物质是RNA。重点难点重点难点一、肺炎双球菌的转化实验一、肺炎双球菌的转化实验1.体内转

4、化实验与体外转化实验比较 体内转化实验体外转化实验培养场所在小鼠体内体外培养基实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质巧妙构思用加热杀死的S型细菌及其与R型活菌混合后,分别注入小鼠体内将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用联系(1)所用材料相同,都是R型和S型两种肺炎双球菌(2)体内转化实验是体外转化实验的基础,体外转化实验是体内转化实验的延伸(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则2.对肺炎双球菌转化实验的分析(1)加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活

5、,但是其内部的DNA热稳定性较高,加热只使氢键断裂,双螺旋结构被解旋,若慢慢冷却,分离的单链又可以恢复双螺旋结构,即在一定的温度范围内,加热不会导致DNA变性。(2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌的DNA与R型细菌的DNA实现重组,使R型菌表现出S型细菌的性状,此变异属于广义上的基因重组。(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去,说明S型细菌的DNA是遗传物质。(4)转化的只是少部分R型细菌。由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,所以并不是所有的R型细菌都能转化成S型细菌。二、肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验比较二、肺炎双球菌体外转化实

6、验和噬菌体侵染细菌的实验比较 肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌的实验设计思路设法将DNA与其他物质分开,单独地直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法直接分离:分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型细菌混合培养同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质DNA是遗传物质(1)用35S标记T2噬菌体,悬浮液中放射性很高的原因:蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,离心后存在于悬浮液中。(2)用35S标记T2噬菌体,沉淀中有放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量含35S的T2噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀中。(3)用32P标记

7、T2噬菌体,沉淀中放射性很高的原因:DNA进入大肠杆菌,离心后存在于沉淀中。(4)用32P标记的T2噬菌体,悬浮液中含放射性的原因:保温时间过短,有一部分T2噬菌体还没有侵入到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于悬浮液中,悬浮液中出现放射性。保温时间过长,T2噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于悬浮液,也会使悬浮液中出现放射性。考点考点2 2DNADNA分子的结构与复制分子的结构与复制基础知识基础知识一、一、DNA分子的结构分子的结构1.基本单位磷酸 ;脱氧核糖 ;碱基 (包括A、T、C、G四种);脱氧核苷酸 (有4种)2.空间结构:双螺旋结构模型(1)由两 条脱氧核苷酸链组成,以反向平

8、行 方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧:脱氧核糖 和磷酸 交替连接构成基本骨架。内侧:由氢键相连的碱基对 组成。(3)碱基配对规律:AT ;(碱基互补配对原则)。3.DNA分子的特点(1)多样 性,n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)特异 性,如每个DNA分子都有特定的碱基对排列顺序。(3)稳定 性,如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对构成方式不变等。二、二、DNA复制复制重点难点重点难点一、一、DNA分子的结构及特点分子的结构及特点1.DNA分子的组成2.DNA分子的结构分类主链碱基构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接构成,两条主链呈反向平行,有规则地盘旋成双螺旋主链

9、上对应碱基以氢键连接成对,碱基配对有一定规律(AT,GC),碱基平面之间平行排列位置双螺旋结构外侧双螺旋结构内侧动态变化相对稳定碱基比率和碱基序列可变模型图解3.DNA分子的结构模式图解读(1)氢键:连接互补链中能配对的相邻碱基间的化学键。可用解旋酶断裂,也可用高温断裂。AT碱基对间有2个氢键,GC碱基对间有3个氢键。(2)磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。可用限制性核酸内切酶切断,也可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。(3)每个DNA分子片段中,游离的磷酸基团有2个。(4)在整个DNA分子中磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者的数目相等。二、二、DNA分子的复制分子的复制1.DNA复

10、制的有关知识整合2.DNA复制的特点、准确性及外界影响因素(1)复制方式:半保留复制。新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。(2)过程特点:边解旋边复制。过程图示(3)影响DNA复制的外界因素(4)DNA复制的准确性一般情况下,DNA分子能准确地进行复制。原因:DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板;通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。在特殊情况下,即在外界因素和生物内部因素的作用下,DNA复制可以造成碱基配对发生差错,引发基因突变。3.DNA单链、DNA分子、染色体与染色单体在分裂过程中的关系图解在解决这类问题时,从小到大画出结构模型,先画

11、DNA,再补全染色体,染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记,则认为该染色体含有放射性标记。例例1用 32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含 32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被 32P标记的染色体条数分别是()A.中期20和20、后期40和20B.中期20和10、后期40和20C.中期20和20、后期40和10D.中期20和10、后期40和10解题思路解题思路 解析解析依据题目信息,第一次DNA复制的结果是一条脱氧核苷酸链被标记,另一条链未被标记,第二次分裂的中期,每条染色体中有两条染色单体,即两个DNA分子

12、,4条脱氧核苷酸单链,其中有3条未标记,1条被标记,故中期的染色体全被标记,为20条;后期着丝粒分裂,染色单体分离形成染色体,染色体数目加倍,故含40条染色体,20条被标记,20条未被标记,选A。答案答案 A考点考点3 3遗传信息的表达遗传信息的表达基础知识基础知识一、一、RNA的结构和种类的结构和种类二、遗传信息的转录与翻译二、遗传信息的转录与翻译三、遗传密码与中心法则三、遗传密码与中心法则1.遗传密码:信使RNA 上决定一个氨基酸的三 个相邻碱基。2.中心法则的内容图解:3.基因:本质上讲是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段在大多数生物中是一段DNA ,在RNA病毒中则是

13、一段RNA 。重点难点重点难点一、遗传信息、密码子与反密码子的比较一、遗传信息、密码子与反密码子的比较项目位置作用数量遗传信息在DNA上(RNA病毒除外)间接决定着蛋白质中的氨基酸的排列顺序,决定性状不同基因遗传信息不同密码子在mRNA上密码子则直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序64种(3种终止密码子、61种决定氨基酸的密码子)反密码子在tRNA上识别密码子序列,运输相应氨基酸理论上61种二、中心法则二、中心法则各类生物遗传信息的传递过程生物种类遗传信息的传递过程真核生物原核生物DNA病毒RNA病毒(1)(2)逆转录病毒知能拓展知能拓展(1)基因控制性状的途径直接途径a.机理:基因蛋白质结构生物

14、体性状。b.实例:镰刀形细胞贫血症、囊性纤维病的病因。间接途径a.机理:基因酶的合成细胞代谢生物性状。b.实例:白化病、豌豆粒形的形成原因。(2)基因与性状的关系一般而言,一个基因决定一种性状。生物体的一种性状有时受多个基因的影响,如玉米叶绿素的形成至少与50个不同基因有关。有些基因可影响多种性状,如ABC,基因1可影响B和C性状。生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同,表现型可能不同;基因型不同,表现型可能相同。DNA复制转录翻译时间有丝分裂间期;减前的间期生长发育过程中场所真核细胞主要在细胞核,线粒体和叶绿体中也可发生;原核细胞主要在拟核真核细胞主要在细胞核,在线粒体和叶绿体中也

15、发生;原核细胞主要在拟核细胞质原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸二十种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA其他条件解旋酶、DNA聚合酶、能量RNA聚合酶、能量酶、tRNA、核糖体、能量过程DNA边解旋边以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链形成双螺旋结构DNA解旋,以其中一条链为模板,按碱基互补配对原则形成mRNA(单链),mRNA进入细胞质与核糖体结合以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样,与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸三、复制、转录和翻译的比较三、复制、转录和翻译的比较续表四、中心法则体现

16、了生物界中遗传信息的流动过程四、中心法则体现了生物界中遗传信息的流动过程 DNA复制转录翻译特点边解旋边复制;半保留复制;多起点双向复制边解旋边转录,DNA双链全保留一条mRNA上可相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成产物两个双链DNA分子一条单链mRNA多肽链意义复制遗传信息,使遗传信息从亲代传递到子代表达遗传信息,使生物体表现出各种遗传性状1.中心法则体现了DNA的两大基本功能过程体现了遗传信息的传递功能,它是通过DNA复制完成的,发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。、过程共同体现了遗传信息的表达功能,它是通过转录和翻译完成的,发生在个体发育过程中。过程体现了部分以RNA作

17、为遗传物质的生物亲代与子代之间遗传信息的传递功能。过程表示部分以RNA作为遗传物质的生物,遗传信息表达的首要步骤。此类生物专营寄生生活,必须在宿主细胞中完成其遗传信息的表达,其先通过逆转录过程,形成DNA,整合在宿主DNA中,再进行、过程。2.中心法则中几个生理过程准确进行的原因精确的模板和严格有序的碱基互补配对关系保证了遗传信息的正常传递和表达,进而保证了物种的相对稳定性。方法方法DNA分子复制的有关计算规律分子复制的有关计算规律DNA分子复制为半保留复制,若将一个全部N原子被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:突破方法1.子代DNA分子数:2n个(

18、1)无论复制多少次,子代中含15N的DNA分子始终是2个。(2)含14N的DNA分子有2n 个,只含14N的有(2n-2)个,做题时应看准是“含”还是“只含”。2.子代DNA分子脱氧核苷酸的总链数:2n2=2n+1条(1)无论复制多少次,含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。(2)含14N的链数是(2n+1-2)条。3.消耗的脱氧核苷酸数(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m(2n-1)个。(2)若进行第n次复制,则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m2n-1个。例例2 (2019浙江杭州二中开学检测,28)含有5

19、00个碱基对的一个DNA分子片段,内含200个胸腺嘧啶,如果连续复制3次,则需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸()A.600个 B.1 400个C.1 800个D.2 100个解题思路解题思路 解析解析由题可知,碱基总数为1 000个,A=T=200个,则C=G=300个,DNA连续复制3次,则需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为300(23-1)=2 100(个)。答案答案 D2-1 (2019浙江台州2月模拟,24)将15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图),转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养,每20分钟繁殖一代,收集并提取DNA,进行密度梯度离心,下图为离心结果模拟图。已知大肠杆菌

20、DNA中胞嘧啶个数为X。下列有关叙述正确的是()A.繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数B.乙是转入14N培养基中复制一代的结果C.出现丙结果至少需要40分钟D.出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为4X答案答案 A解析解析大肠杆菌细胞中的DNA分子具有双螺旋结构,在复制过程中遵循碱基互补配对原则,所以繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数,A正确;DNA分子复制是半保留复制,将以15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图),转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养,复制一代的DNA分子都是一条链含15N,一条链含14N,经密度梯度离心后如丙图,B错误;大肠杆菌每20分钟繁殖一代,所以出现丙结果至少需要20分钟,C错误;丁中只含有中带和轻带两种,说明DNA至少已复制2次,所以出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为3X,D错误。