【串讲课件】专题07 遗传的分子基础（期末复习课件）高一生物下学期沪科版

专题七 遗传的分子基础 7.1 DNA是主要的遗传物质 作为遗传物质，必须具备什么条件？ 2）能精确地自我复制，并遗传给后代 （使前后代保持一定的连续性） 3）化学性质比较稳定 1）贮存遗传信息 实验材料： R型、S型肺炎双球菌和小白鼠 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 有无毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 Rough 有 无 多糖 荚膜 1.肺炎链球菌的转化实验 S型肺炎链球菌有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑。R型肺炎链球菌缺乏多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙。 R型细菌感染人或动物时，容易被吞噬细胞吞噬并杀死，因此R型细菌不具有致病性。S型细菌的荚膜可以抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主细胞内生活并繁殖，因此具有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发白血症死亡。 5 格里菲斯体内转化实验 说明R型菌无毒性 说明S型菌有毒性 说明加热杀死的S型菌失去毒性 格里菲斯体内转化实验 结论：加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。 R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 艾佛里体外转化实验 体内转化实验和体外转化实验的区别   体内转化实验 体外转化实验 培养场所 巧妙构思 实验结论 小鼠体内 培养基 将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化 将物质分离提纯后， 直接、单独的观察各物质的作用 存在某种转化因子让R→S DNA才是使R型菌 产生稳定遗传变化的物质 1.肺炎链球菌的转化实验 DNA 蛋白质 （用32P标记） （用35S标记） CHONP CHON（S） 噬菌体 同位素标记技术 2.T2噬菌体侵染细菌的实验 培养 离心 检测 放射性 离心的目的：把 和 分开。 细菌 沉淀物（细菌内） 有放射性 32P标记DNA（蓝色） 培养 检测 放射性 衣壳 上清液 无放射性 （上清液中） （沉淀物中） ①32P标记亲代噬菌体的DNA， 32P主要存在于 中，细菌内 放射性32P ，说明 。 DNA进入细菌 有 沉淀物 2.T2噬菌体侵染细菌的实验 35S标记蛋白质（红色） 沉淀物（细菌内） 无放射性 放射性35S 在上清液中 ② 35S标记亲代噬菌体蛋白质，35S主要存在于 中，细菌内 放射性35S，说明 。 蛋白质不进入细菌 无 上清液 2.T2噬菌体侵染细菌的实验 合成 组装 释放 吸附 注入 2.T2噬菌体侵染细菌的实验 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 上清液 沉淀物 子代噬菌体 结论 放射性高 无放射性 无放射性 放射性高 无放射性 放射性高 ◇蛋白质没有进入细菌细胞 ◇DNA进入到细菌的细胞中 ◇DNA才是噬菌体的遗传物质 2.T2噬菌体侵染细菌的实验 3 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 结论: RNA是RNA病毒的遗传物质. 格里菲斯的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是TMV的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 更多实验证据 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据 DNA是主要的遗传物质 大多数生物的遗传物质是DNA RNA病毒的遗传物质是RNA 核酸是一切生物的遗传物质,DNA是主要的遗传物质； so 核酸 全称： （4种） 单体： 全称： DNA RNA （4种） 脱氧核苷酸 脱氧核糖核酸 核糖核酸 核糖核苷酸 （A、T、C、G） （A、U、C、G） P CHO N 磷酸 脱氧核糖 碱基 核糖 碱基 单体: DNA分子的双螺旋结构 DNA中文全称： DNA单体： 单体结构： 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 脱氧核糖核酸 脱氧核糖核苷酸 单体种类： 4种 A TCG 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶 多核苷酸链 双螺旋结构 DNA分子的双螺旋结构 DNA单体如何形成这种双螺旋结构的？ 需要几条多核苷酸链？ 多核苷酸链 多核苷酸链 C A G T G G A C T C 氢键 DNA分子的双螺旋结构 A=T C=G 碱基互补配对 两条多核酸链 多核苷酸链 多核苷酸链 C A G T G G A C T C 氢键 双链结构 螺旋化 DNA分子的双螺旋结构 两条多核酸链 脱氧核苷酸之间通过磷酸和脱氧核糖连接成多核苷酸链 一个DNA分子一般由两条多核苷酸链构成: 外侧：磷酸和脱氧核糖交替排列 内侧：通过碱基配对相连接,碱基对之间通过氢键连接 脱氧核苷酸 氢键 碱基对 DNA分子的双螺旋结构 特点： 多样性: DNA分子的多样性从分子水平上决定了生物的多样性和个体之间的差异. 体现在碱基对的排列顺序和脱氧核苷酸数目多种多样，如一个含100个碱基对的DNA分子可能有4100种 体现在磷酸和脱氧核糖的交互排列及其碱基对的互补配对，使双链DNA分子稳定性较高。 稳定性: DNA分子的双螺旋结构 7.2 遗传信息通过复制和表达进行传递 25 密度梯度离心 14N-14N （轻带） 15N-14N （中带） 15N-15N （重带） 研究方法：提取大肠杆菌中的DNA 1.DNA的半保留复制 1958年，梅塞尔森和斯塔尔设计了DNA合成的同位素示踪实验的结果： 得出结论：DNA的复制方式是半保留复制 1.DNA的半保留复制 半保留复制： 以亲代的一条DNA链为模板，按照碱基互补配对原则，合成另一条具有互补碱基的新链，复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同 1.DNA的半保留复制 解旋 合成子链 重新螺旋 1.DNA的半保留复制 场所 条件 模板 原料 酶 遵循的原则 特点 产物 真核：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 原核：拟核 DNA的两条链即模板链/母链 4种游离的脱氧核苷三磷酸（dATP/dTTP/dGTP/dCTP） 解旋酶（断开氢键）、DNA聚合酶（形成磷酸二酯键） 碱基互补配对原则 边解旋边复制、半保留复制 完全相同的DNA DNA母链 A G C T DNA子链 T C G A 1.DNA的半保留复制 亲代DNA分子 复制1次 复制2次 复制3次 无论DNA复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两条 1.DNA的半保留复制 31 RNA是信使物质 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 （1）信使RNA（messenger RNA）——mRNA； （2）转运RNA（transfer RNA）——tRNA； （3）核糖体RNA（ribosomal RNA）——rRNA； 转录 mRNA rRNA tRNA 转录 起始 延伸 终止 场所 条件 模板 原料 酶 遵循的原则 步骤 产物 真核：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 原核：拟核 DNA的单链即模板链（另一条称为编码链） 4种核糖核苷三磷酸（ATP、UTP、GTP、CTP） 碱基互补配对原则 起始→延伸→终止 mRNA、tRNA、rRNA DNA模板链 A G C T RNA链 U C G A RNA聚合酶（解旋、形成磷酸二酯键） 转录 (1) 都遵循碱基互补配对原则 (2) 都是从5'→3'方向合成产物 (3) 都边解旋边合成 转录与DNA的复制过程相比较，有哪些共同点? 有利于遗传信息的准确传递 有利于转录的高效进行 翻译 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 :把RNA序列转化为氨基酸序列 密码子: mRNA 中每三个相邻的核苷酸对应于一个氨基酸(或翻译的终止信息) 通用密码子表 一种氨基酸对应一种或多种密码子 ——简并性 一种密码子对应一种氨基酸(或翻译终止信号) tRNA ① ② ③ ④ ⑤ 真核与原核细胞翻译的比较 先转录后翻译 边转录边翻译 真核细胞 原核细胞 基因的表达过程总结 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 中心法则 复制 中心法则 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 复制 逆转录 在 DNA 上能转录出 RNA 的特定功能片段称为基因; 一些 RNA 病毒遗传物质 RNA 分子上的功能片段也称为基因 生物种类 遗传信息的传递与表达过程 DNA病毒 RNA病毒 大多数RNA病毒 逆转录病毒 原核、真核生物 ① ② ③ ⑤ ④ DNA RNA 蛋白质 ①②③ ④③ ⑤①②③ ①②③ 思考：生物不同生物遗传信息传递和表达的过程都一样吗？（用序号表示） 46 46 7.3 基因选择性表达导致细胞的差异化 基因表达与细胞分化 真核生物基因表达调控方式 转录水平调控 转录后水平调控 翻译水平调控 翻译后水平调控 经典遗传学告诉我们，生物的性状的表现和遗传是由DNA（基因）控制的。 那我们设想下，如果父母有某种生活经历或不良嗜好，是否会对子女产生影响？ 例如如果父母中有的是吸毒人员，那子女长大后也可能会步入后尘。 父母因故情绪受到重创，子女有可能被多愁善感缠绕一生，缺乏愉悦的能力和体验。 在碱基序列没有改变的情况下，基因表达的过程也会受影响，从而使细胞或生物个体的表型发生可遗传的改变，称为表观遗传 2.表观遗传机制调控基因表达 DNA甲基化 组蛋白修饰 RNA干扰 蜂王和工蜂 ① DNA甲基化 ——转录水平调控 ② 组蛋白修饰 ——转录水平调控 ③ RNA干扰 ——翻译水平调控 2.表观遗传机制调控基因表达 原理 作用 调控方式 DNA甲基化 DNA中胞嘧啶甲基化 阻碍转录的发生，使甲基化部位不能表达 转录水平调控 组蛋白修饰 组蛋白乙酰化、 甲基化等 使组蛋白与DNA结合的紧密程度改变，促进或关闭相关基因表达 转录水平调控 RNA干扰 siRNA与mRNA结合，使mRNA被切割 阻断翻译过程，抑制特定基因的表达 翻译水平调控 2.表观遗传机制调控基因表达 (2)若需要特异性抑制某个基因的表达，则设计的siRNA序列应具有的特点是______(填写编号)。 ①与该基因的模板链互补 ②与该基因的编码链互补 ③与该基因产生的mRNA互补 ④与细胞中所有mRNA互补 ⑤与识别该基因mRNA的tRNA互补 RNA干扰是一种用RNA来抑制基因表达的技术，它可以使特定基因“沉默”，其原理如图1-7所示: 将人工合成的一种双链RNA片段(siRNA大约21~25bp)导入细胞后， siRNA可与一些蛋白质组装成RNA诱导沉默复合物(RISC)。RISC中的siRNA一条链被降解后，另一条链可与细胞中mRNA的特定部位结合，并在结合部位切割mRNA (1)结合图示,解释为什么RNA干扰可以用来抑制特定基因的表达。 ②③ 人工合成的siRNA中的一条链可以与目的基因的mRNA互补结合,使RISC切割目的基因 的mRNA,使其无法继续表达 $$