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第1节DNA是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代,大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。20世纪30年代,人们认识到组成DNA分子的脱氧核苷酸有4种,每一种有一个特定的碱基。这一认识本可以使人们意识到DNA的重要性,但是认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、 DNA是遗传物质的实验证据(肺炎链球菌的转化实验)1、肺炎双球菌的体内转化实验
(1)格里菲思的实验
原理:S型细菌可使小鼠患败血症死亡。
实验材料:两种肺炎双球菌
项目类别
菌落
菌体
毒性
S型细菌
表面
有多糖类的荚膜
有
R型细菌
表面粗糙
无多糖类的荚膜
无
实验过程及现象P43图3-2
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S型活细菌的活性物质——转化因子。文字表述如下:
实验过程
结果分析
结论
注射
①R型活细菌—注f射小鼠不死宀-.
R型细菌无毒性
加热致死的s型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为s型活细菌的活性物质一
—转化因子
匸 注射
②s型活细菌 注f射小鼠死亡
分离
一分一离fS型活细菌
s型细菌有毒性
注射
③加热致死的s型细菌 注f射
小鼠不死亡
加热致死的S型细菌已
失活,毒性消失
④R型活细菌 混合后
加热致死的s型细菌一注一射-
分离
小鼠死亡 fs型活细菌
R型细菌转化为s型细菌,且性状可以遗传
2)艾弗里实验(体外转化实验)P44图3-3实验过程及结果
结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。实验方法:减法原理:在对照实验中,与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验 。例如,
组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出 DNA是遗传物
旧教材实验过程如下:
结论:只有加入DNA,R型细菌才能转化为S型细菌,即DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2、噬菌体侵染细菌的实验实验材料:T2噬菌体
结构
代谢特点
专门寄生在大肠杆菌体内,不能独立进行新陈代谢
增殖特点
在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分
实验者:美国遗传学家赫尔希和蔡斯实验方法:放射性同位素标记法。
实验过程及结果
(1)标记噬菌体:(先标记大肠杆菌):在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌,获得分别含35S和32P的大肠杆菌。(再标记T2噬菌体):用分别含32P和35S的大肠杆菌培养T2噬菌体,得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体。
2)噬菌体侵染大肠杆菌
项目
含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌
含32P的T2噬菌
体侵染大肠杆菌
律林*、匚 上清液
扌见拌、离"心
放射性高
放射性低
沉淀物
放射性低
放射性高
细菌裂解后放出的T2噬菌体
检测不到35S标记的蛋白质
检测到32P标记的DNA
实验分析
T2噬菌体侵染细菌时,DNA进入到细菌的细胞中,而蛋白质外壳留在外面。
子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。实验结论:DNA才是真正的遗传物质。
注意:1、搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
2、 离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
3、 不能用14C和18O标记噬菌体,因为DNA和蛋白质都含C和O;不能用32P和35S同时标记噬菌体,因为若用32P和35S同时标记噬菌体,则上清液和沉淀物中均会具有放射性,无法判断遗传物质的成分。
,发现沉淀物中放射性也较高,可能是搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。
,发现上清液中放射性也较高,可能是
保温时间过短,部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中。
保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代,经离心后分布于上清液中。
三、RNA是遗传物质的实验证据
烟草花叶病毒的RNA控制其性状,即RNA是遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质
遗传物质
DNA
RNA
生物种类
所有细胞生物及部分病毒
部分病毒
结果
绝大多数生物的遗传物质是DNA
少数生物的遗传物质是RNA
结论
DNA是主要的遗传物质
第二节DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
:美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
二、DNA分子的结构
(1)组成元素:C、H、O、N、P五种元素。(2)结构(如图)
强调几点:
平面结构:
一条脱氧核苷酸链:由一分子脱氧核苷酸中脱
氧核糖上的 3'号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸
通过形成化学键(3 5,-磷酸二酯键)相连接。如图所示
两链之间的碱基对:A一定与T配对,两碱基之间形成两个氢键;G一定与C配对,两碱基之间形成三个氢键。如图所示:
立体结构:
(1)DNA有两条链组成,两条链反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且遵循碱基互补配对原则。(A=T,C=G)
(3)DNA的特点
①稳定性
原因:。,构成基本骨架。,碱基之间形成氢键,从而维持双螺旋结构的稳定。
②多样性
原因:DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样。
特异性原因:每种生物的DNA分子都有特定的碱基排列顺序。
关于DNA结构的相关计算举例略
第3节DNA的复制
一、 对DNA分子复制的推测
。
半保留复制方式
(2)假说
①解旋:DNA复制时,DNA双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂。②复制:解开的两条单链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则,通过形成氢键,结合到作为模板的单链上。
特点:新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,这种复制方式被称作半保留复制。
二、 对DNA分子半保留复制的实验证据
关于DNA复制方式的研究,充分体现了假说一演绎法,即在克里克假说的基础上,通过演绎推理,最终通过实验得以验证。
背景知识:14N和15N是N元素的两种稳定同位素,其相对原子质量不同,含15N的DNA比14N的DNA密度大,因此离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA
实验材料
大肠杆菌
实验者
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
实验方法
同位素标记技术和离心技术