内容正文:
必修2遗传与变异
第1章 遗传的分子基础
第1节 DNA是主要的遗传物质
1.实验研究发现遗传物质DNA或RNA
1.肺炎链球菌的类型
项目
有无多糖类荚膜
菌落特征
有无毒性
S型细菌
有
表面光滑
R型细菌
表面粗糙
无
2.格里菲思的体内转化实验
(1)实验①②对比说明R型细菌无毒,S型细菌有毒。
(2)实验②③对比说明加热致死的S型细菌无毒。
(3)实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分R型细菌转化为S型细菌。
(4)结论:格里菲斯认为,有某种化学物质从加热灭活的S菌进入了活的R菌中,从而使R菌具有了S菌“使小鼠致死”的性状。他将这种物质称为“转化因子”。
2.艾弗里的体外转化实验
1944年,美国科学家艾弗里等为了进一步探究格里菲斯提出的“转化因子”
的化学本质,进行了肺炎链球菌体外转化实验。他们将S菌裂解,提取出较为纯净的蛋白质、RNA、DNA等物质,分别与R菌混合,观察哪种物质能使R菌转化成S菌。
(1)实验结果表明:①几种物质中,只有DNA能够导致转化现象发生,且DNA的纯度越高,转化的效率越高;②用DNA酶对DNA提取物进行处理,则不能使R菌发生转化。R菌转化为S菌之后,经细胞分裂产生的子代仍为S菌。
(2)结论:格里菲斯所说的“转化因子”不是蛋白质,而是DNA。
3. 赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为材料,利用放射性同位素标记技术,证明DNA是遗传物质。
(1)实验材料:T2噬菌体(化学成分:蛋白质和DNA)
(2)生活方式:寄生在大肠杆菌体内。
(3)噬菌体的侵染过程:
增殖需要的条件
内容
模板
噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA原料
大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸
合成T2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
(4)标记噬菌体的方法演示:
赫尔希等用放射性同位素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA后,分别侵染不含放射性同位素的大肠杆菌。然后进行搅拌,再通过离心使混合物分离成上清液和沉淀物两部分。上清液中主要是较轻的噬菌体外壳,沉淀物主要是较重的、被侵染的大肠杆菌细胞。分别测定这两部分的放射性。
(5)检测结果表明:当使用35S标记时,大肠杆菌中几乎无放射性;当使用32P标记时,放射性则主要集中在大肠杆菌细胞内。这说明噬菌体在侵染时,其 DNA进入细菌,而蛋白质留在细菌外。
(6)结论:T2噬菌体的遗传物质是 DNA。
4.烟草花叶病毒侵染烟草的实验
(1)烟草花叶病毒的组成:只含有蛋白质和RNA。
(2)侵染实验:
1955年,美国科学家弗伦克尔–康拉特和威廉姆斯从A、B两种类型 TMV中分离出蛋白质和RNA,并重新组合成两种有活性的重组TMV。用重组TMV去感染烟草,并从病斑处收集子代TMV,鉴定其类型。
(3)实验结论:决定子代 TMV类型的物质是 RNA,而不是蛋白质。这说明 TMV 的遗传物质是RNA,而不是蛋白质。
格里菲斯、艾弗里、赫尔希、蔡斯、弗伦克尔–康拉特和威廉姆斯等用科学实验探究了“遗传物质的化学本质”。之后,科学家经过不断研究,明确了绝大多数生物的遗传物质是DNA,RNA病毒的遗传物质是RNA。
2.绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中
1.DNA(主要遗传物质)分子的组成和结构
(1)元素组成:C、H、O、N、P
(2)基本结构单位:脱氧核糖核苷酸
脱氧核糖核苷酸:含有磷酸基团、脱氧核糖和碱基
碱基:含有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 和胸腺嘧啶(T)
2.DNA的结构特点
项目
特点
基本骨架
脱氧核糖上有5个碳原子、依次编号为1'-5'。相邻的脱氧核糖通过5'碳和3'碳之间形成的磷酸二酯键相连,组成"磷酸--脱氧核糖--磷酸脱氧核糖……"的结构,成为DNA单链的基本骨架。
方向
碱基连接在脱氧核糖的 1' 碳上。DNA 单链的这种连接方式决定了其方向性:单链的一个末端的脱氧核糖5'碳上的羟基没有参与形成磷酸二酯键,这一末端称为5'端;另一个末端的脱氧核糖3'碳上的羟基没有参与形成磷酸二酯键,这一末端称为3'端。按照国际惯例,书写DNA单链的碱基顺序时,常以左端表示5'端, 如 ACGCGGT表示5'端为A、3'端为T的DNA单链。
双螺旋结构
DNA 分子中的两条单链虽然是平行的,但其走向并不是直线,而是由两条单链盘绕,形成双螺旋结构。这种结构像一座“旋梯”:两条单链之间的碱基对处于螺旋的内部,层层相叠,形成了旋梯的踏板:磷酸基团和脱氧核糖组成的骨架形成旋梯踏板的支架。
碱基配对方式
碱基连接在脱氧核糖的1'碳上。遵循互补配对原则:A与T配对,形成两个氢键;G与C配对,形成三个氢键。
DNA 双链中的任意一端,既含一条单链的 5