1、第六章第六章 遺傳信息的傳遞和表達遺傳信息的傳遞和表達第第1節節 遺傳信息遺傳信息復旦實驗中學復旦實驗中學 蔣文明蔣文明1 1、核酸的分類、核酸的分類 種類種類簡稱簡稱主要存在部位主要存在部位脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸DNADNARNARNA細胞核細胞核細胞質細胞質一、一、DNA是遺傳物質是遺傳物質2、遺傳物質的研究簡史：、遺傳物質的研究簡史：1869年瑞士米歇爾：年瑞士米歇爾： 證實證實核酸存在于細胞核核酸存在于細胞核德國化學家孚爾根：德國化學家孚爾根： 證明證明DNA在細胞核的染色質里在細胞核的染色質里 1928年格里菲思肺炎雙球菌的轉化實驗：年格里菲思肺炎雙球菌的轉化實驗：

2、 證明證明S型細菌中有種物質能使型細菌中有種物質能使R型細菌轉化為型細菌轉化為S型細菌型細菌 1944年美國埃弗里的肺炎雙球菌的轉化實驗：年美國埃弗里的肺炎雙球菌的轉化實驗： 證明證明DNA是遺傳物質是遺傳物質 1952年赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗：年赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗： 進一步證明進一步證明DNA是遺傳物質是遺傳物質 1953年沃森和克里克：年沃森和克里克： 證明證明DNA的雙螺旋結構的雙螺旋結構3、遺傳物質的特點：、遺傳物質的特點：儲存數量巨大的遺傳信息；儲存數量巨大的遺傳信息； 能夠精確地自我復制且傳遞給后代；能夠精確地自我復制且傳遞給后代； 化學性質比較穩定。化學性

3、質比較穩定。4、噬菌體侵染細菌的實驗、噬菌體侵染細菌的實驗各種類型的噬菌體各種類型的噬菌體噬菌體：噬菌體： 噬菌體是寄生在細菌噬菌體是寄生在細菌體內的病毒體內的病毒 衣殼衣殼蛋白質組成蛋白質組成 頭部頭部內含內含DNA分子分子同位素跟蹤實驗：同位素跟蹤實驗： 證明噬菌體的遺傳物質是證明噬菌體的遺傳物質是DNA用放射性同位素用放射性同位素35S標記外殼標記外殼蛋白質蛋白質細菌內無放射性細菌內無放射性用放射性同位素用放射性同位素32P標記內部標記內部DNA細菌內有放射性細菌內有放射性噬菌體蛋白質噬菌體蛋白質沒有進入細菌沒有進入細菌 35S標記噬標記噬菌體蛋白質菌體蛋白質侵染侵染細菌細菌細胞內沒有細

4、胞內沒有35S細胞外有細胞外有35S噬菌體噬菌體DNA 進入細菌進入細菌細胞內有細胞內有32P細胞外沒有細胞外沒有32P結論：結論： DNA是是遺傳物質遺傳物質侵染侵染細菌細菌32P標記噬標記噬菌體菌體DNA噬菌體侵染細菌的過程：噬菌體侵染細菌的過程： 噬菌噬菌體吸體吸附在附在細菌細菌表面表面噬菌噬菌體將體將細菌細菌的細的細胞壁胞壁溶解溶解出一出一個孔個孔細菌細菌裂解裂解新的新的噬菌噬菌體釋體釋放放噬菌體噬菌體的的DNA復制復制利用細菌體利用細菌體內的合成內的合成DNA的原料的原料噬菌噬菌體的體的DNA注入注入細菌細菌細胞細胞內內噬菌體噬菌體的的DNA在細菌的在細菌的核糖體上核糖體上指導指導利

5、用細菌體利用細菌體內合成蛋白內合成蛋白質的原料質的原料合成噬菌體合成噬菌體的蛋白質的蛋白質合成合成噬菌噬菌體的體的DNA和蛋和蛋白質白質組裝組裝成新成新的噬的噬菌體菌體總結：總結： 吸附吸附 注入注入 復制、合成復制、合成 組裝組裝 釋放釋放肺炎雙球菌轉化實驗肺炎雙球菌轉化實驗肺炎雙球菌的轉化實驗：肺炎雙球菌的轉化實驗：R型活細菌型活細菌 注射小鼠體內注射小鼠體內 小鼠成活小鼠成活 S型活細菌型活細菌 注射小鼠體內注射小鼠體內 小鼠死亡小鼠死亡 加熱殺死加熱殺死S型細菌型細菌 注射小鼠體內注射小鼠體內 小鼠成活小鼠成活小鼠體內分離小鼠體內分離出出S型活細菌型活細菌S型細菌體內型細菌體內的某種物

6、質的某種物質使使R型細菌轉型細菌轉化為化為S型細菌型細菌結論：結論：R型活細菌型活細菌加熱殺死加熱殺死S型細菌型細菌+注射小鼠注射小鼠小鼠死亡小鼠死亡結論：結論： DNA是是遺傳物質遺傳物質 殺死的殺死的S型細菌型細菌分離分離蛋白質蛋白質 + S型活細菌型活細菌DNA + S型活細菌型活細菌多糖多糖 + S型活細菌型活細菌多脂多脂 + S型活細菌型活細菌轉化轉化從從DNA轉轉化實驗中化實驗中分離到分離到S型活細菌型活細菌觀察與思考：觀察與思考：結論？結論？練習：練習：1、噬菌體侵染細菌實驗的過程能說明、噬菌體侵染細菌實驗的過程能說明DNA分子的哪些特征分子的哪些特征-( ) 分子結構具有相對的

7、穩定性分子結構具有相對的穩定性 能夠自然復制，保持前后代的連續性能夠自然復制，保持前后代的連續性 能夠指導蛋白質的合成，控制性狀能夠指導蛋白質的合成，控制性狀 能夠產生可遺傳的變異能夠產生可遺傳的變異 A B C D2、有關遺傳物質特點的表述不正確的、有關遺傳物質特點的表述不正確的-（ ） A遺傳物質能夠精確地自我復制遺傳物質能夠精確地自我復制 B遺傳物質的化學性質必須比較穩定遺傳物質的化學性質必須比較穩定 C遺傳物質儲存數量巨大的遺傳信息遺傳物質儲存數量巨大的遺傳信息 D遺傳物質發生改變后，不會將變化傳遞給后代遺傳物質發生改變后，不會將變化傳遞給后代3、噬菌體侵染細菌實驗中，在細菌體內合成蛋

8、白質正確的敘述是、噬菌體侵染細菌實驗中，在細菌體內合成蛋白質正確的敘述是-（ ） A原料、模板和酶來自細菌原料、模板和酶來自細菌 B模板和酶來自噬菌體，核糖體和氨基酸原料來自細菌模板和酶來自噬菌體，核糖體和氨基酸原料來自細菌 C指導蛋白質合成的指導蛋白質合成的DNA來自細菌，氨基酸原料來自噬菌體來自細菌，氨基酸原料來自噬菌體 D指導蛋白質合成的指導蛋白質合成的DNA來自噬菌體，核糖體、氨基酸原料和酶由細菌來自噬菌體，核糖體、氨基酸原料和酶由細菌提供提供4、為了證明噬菌體侵染細胞時，進入細菌的是噬菌體、為了證明噬菌體侵染細胞時，進入細菌的是噬菌體DNA，而不是它的蛋白質外殼，可用兩種不同的放射性

9、同位素分別標而不是它的蛋白質外殼，可用兩種不同的放射性同位素分別標記噬菌體的蛋白質外殼和噬菌體的記噬菌體的蛋白質外殼和噬菌體的DNA。然后再讓這兩種不同。然后再讓這兩種不同標記的噬菌體分別去侵染未被標記的細菌，從而對此做出實驗標記的噬菌體分別去侵染未被標記的細菌，從而對此做出實驗論證。據分析，噬菌體的蛋白質外殼含有甲硫氨酸等多種氨基論證。據分析，噬菌體的蛋白質外殼含有甲硫氨酸等多種氨基酸。現請你完成以下關鍵性的實驗設計。酸。現請你完成以下關鍵性的實驗設計。（1）已制備好分別含）已制備好分別含3H、14C、15N、18O、32P、35S等等6種放種放射性同位素的微生物培養基。你將選擇哪些兩種培養

10、基分別用射性同位素的微生物培養基。你將選擇哪些兩種培養基分別用于噬菌體蛋白質外殼和噬菌體于噬菌體蛋白質外殼和噬菌體DNA的標記：的標記： 。（2）這兩種培養基怎樣去實現對噬菌體的標記？請簡要說）這兩種培養基怎樣去實現對噬菌體的標記？請簡要說明實驗的設計方法和這樣設計的理由。明實驗的設計方法和這樣設計的理由。設計方法：設計方法： 第一步：第一步： ； 第二步：第二步： 。 理由：理由： 。1、DNA的化學組成的化學組成基本單位：基本單位：脫氧核苷酸脫氧核苷酸磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基元素組成：元素組成：C、H、O、N、P 二、二、DNA分子的雙螺旋結構分子的雙螺旋結構脫氧脫氧核糖核

11、糖含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸脫氧核苷脫氧核苷脫氧核苷酸脫氧核苷酸組成脫氧核苷酸的堿基堿基：胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鳥嘌呤（）鳥嘌呤（G）因此，脫氧核苷酸也有因此，脫氧核苷酸也有4種種腺膘呤脫氧核苷酸腺膘呤脫氧核苷酸A胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸C鳥瞟呤脫氧核苷酸鳥瞟呤脫氧核苷酸GT胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸2 2、DNADNA的雙螺旋結構的雙螺旋結構構成方式構成方式位置位置雙螺旋外側雙螺旋外側雙螺旋內側雙螺旋內側堿基對堿基對主鏈主鏈1）脫氧核糖與）脫氧核糖與磷酸交替排列；磷酸交替排列；2）兩條主鏈呈）兩條主鏈呈反向平行；反向平行；3）盤繞成

12、規則）盤繞成規則的雙螺旋。的雙螺旋。1）主鏈上對應堿基）主鏈上對應堿基以氫鍵連結成對；以氫鍵連結成對；2）堿基互補配對）堿基互補配對（AT，GC）；）；(1) DNA分子是由分子是由兩條鏈兩條鏈組成的，這兩條鏈按組成的，這兩條鏈按反向平行方式反向平行方式盤旋成雙螺旋結構盤旋成雙螺旋結構.(2) DNA分子中的分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接脫氧核糖和磷酸交替連接，排列，排列在外側在外側，構成構成基本骨架基本骨架；堿基排列在內側。；堿基排列在內側。(3) 兩條鏈上的堿基通過兩條鏈上的堿基通過氫鍵氫鍵連接成堿基對，并且堿基的連接成堿基對，并且堿基的配對有一定的規律：配對有一定的規律： A(腺嘌呤腺嘌

13、呤)一定與一定與T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)配對；配對； G(鳥嘌呤鳥嘌呤)一定與一定與C(胞嘧啶胞嘧啶)配對。配對。DNA雙螺旋結構模型3 3、DNADNA分子的結構特性分子的結構特性1）多樣性：）多樣性：堿基對的排列順序的千變萬化，堿基對的排列順序的千變萬化，構成了構成了DNADNA分子的多樣性。分子的多樣性。 在生物體內，一個最短在生物體內，一個最短DNA分子也大約有分子也大約有4000個堿基對，個堿基對，堿基對有：堿基對有：AT、TA、GC、CG。請同學們計算。請同學們計算DNA分子有多少種？分子有多少種？4 種40002）特異性）特異性: 堿基對的特定排列順序，又構成了每堿基對的特定排列順

14、序，又構成了每一個一個DNADNA分子的特異性。分子的特異性。3) 穩定性穩定性: 具有規則的雙螺旋結構具有規則的雙螺旋結構4、有關、有關DNA中的堿基計算中的堿基計算兩條鏈兩條鏈不互補的堿基不互補的堿基之和相等。之和相等。兩鏈中不互補的堿基和與兩鏈堿基總數之比兩鏈中不互補的堿基和與兩鏈堿基總數之比等于等于50%（1/2）。）。A+GT+C1=A+CT+G1=嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶= 1 A+GA+T+G+C=12一條鏈中一條鏈中互補堿基互補堿基的和等于另一條鏈中互補堿基的和。的和等于另一條鏈中互補堿基的和。一條鏈中一條鏈中不互補堿基不互補堿基的和之比等于另一條鏈中這種比的和之比等于另一條鏈中這種比

15、值的倒數。值的倒數。兩條鏈中互補堿基和與兩條鏈堿基總數之比，與任意一兩條鏈中互補堿基和與兩條鏈堿基總數之比，與任意一條鏈的這種比值相等。條鏈的這種比值相等。A1+T1A2+T21=G1+C1G2+C21=A1+G1T1+C1=a則：則：A2+G2T2+C2=1a A+TA+T+G+C=a則：則：a A1+T1A1+T1+G1+C1=有關有關DNA中的堿基計算中的堿基計算1、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因為DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%23%=27%2、在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？若DNA的一

16、個單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？2.5 1 ; 0.4 0.43、某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個DNA堿基總數的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數的百分含量。解析一：設DNA分子堿基總數為100.已知：A+T=54，則G+C=46所以，G1+C 1 =G 2 +C 2 =23已知：G 1 =10022%=1112所以, C 2=G 1=11則: G 2=2311=12G 2A 2 +T 2 +G 2 +C 2=1212100= 24%解析二:已知A+T總= 54%,則= 46%G+C總所以G1+

17、C 11/2總= 46%.已知1/2總G 1= 22%所以1/2總C 1= 46%22%= 24%因為 G2=C1所以1/2總G 2= 24%24%1 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子的堿基中，鳥嘌呤占分子的堿基中，鳥嘌呤占30%30%，則，則 胸腺嘧啶為胸腺嘧啶為_2 2、一個、一個DNADNA分子的堿基中，腺嘌呤占分子的堿基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有 100100個堿基對的個堿基對的DNADNA分子中，胞嘧啶分子中，胞嘧啶 應是應是_3 3、 DNADNA分子的一條單鏈中，分子的一條單鏈中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整個，求整個 DNADNA分子

18、中分子中G= _G= _ 20% 60個個29%4 4、（、（20002000上海）由上海）由120120個堿基組成的個堿基組成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其堿基對組成和序列的不同而攜可因其堿基對組成和序列的不同而攜 帶不同帶不同 的遺傳信息，其種類數最多可達的遺傳信息，其種類數最多可達 （ ） A A、4 4120 120 B B、1201204 4 C C、4 460 60 D D、60604 4C C5.5.已知在已知在DNADNA分子中的一條單鏈分子中的一條單鏈(A+G)/(T+C)= m(A+G)/(T+C)= m 時時, ,求求: : (1)(1)在另一互補鏈中這一比例是

19、多少在另一互補鏈中這一比例是多少? ? 1/m(2) (2) 這個比例關系在整個分子中又是多少這個比例關系在整個分子中又是多少? ?1(3)(3)在另一互補鏈中這一比例是多少在另一互補鏈中這一比例是多少? ?n(4)(4)這個比例在整個這個比例在整個DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ?n6:6:從某生物組織中提取從某生物組織中提取DNADNA進行分析進行分析, ,其四種堿基數的比例其四種堿基數的比例 是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數的是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數的46% ,46% ,又知又知DNADNA的的 一條鏈一條鏈(H(H鏈鏈) )所含的堿基中所含的堿基中28%28%是腺嘌

20、呤是腺嘌呤, ,問與問與H H鏈相對應鏈相對應 的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的 ( )( )、26%26%、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A當在一單鏈中當在一單鏈中, ,如果如果(A+T)/(G+C)= n(A+T)/(G+C)= n 時時, ,求求: :大部分生物的遺傳物質是大部分生物的遺傳物質是DNA少量的生物的遺傳物質是少量的生物的遺傳物質是RNA 如：煙草花葉病毒（如：煙草花葉病毒（TMV） 流感病毒流感病毒 霍氏車前病毒（霍氏車前病毒（HRV） 冠狀病毒（）冠狀病毒（） 艾滋病病毒（艾滋病病毒（HIV） DNA DNA的基本單位的基本單位 RNARNA的基本單位的基本單位 （脫氧核苷酸）（脫氧核苷酸） （核苷酸）（核苷酸）脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸含氮堿基含氮堿基核糖核糖磷酸磷酸含氮堿基含氮堿基組成組成DNADNA與與RNARNA的核苷酸有什么異同點？的核苷酸有什么異同點？脫氧核苷酸脫氧核苷酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸磷酸磷酸含氮堿基含氮堿基脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基核糖核糖脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸T脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸A脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸C脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸G腺嘌呤腺嘌呤 A 鳥嘌呤鳥嘌呤 G胸腺嘧啶胸腺嘧啶 T 胞嘧啶胞嘧啶 C含氮堿基：含氮堿基：組成組成D