專(zhuān)題遺傳的分子基礎(chǔ)課件

1、專(zhuān)題10遺傳的分子基礎(chǔ)生物（浙江選考專(zhuān)用）第1頁(yè)，共50頁(yè)。考點(diǎn)1人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程基礎(chǔ)知識(shí)一、染色體的組成和功能染色體考點(diǎn)清單第2頁(yè)，共50頁(yè)。 S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落光滑粗糙菌體有多糖類(lèi)的膠狀莢膜無(wú)多糖類(lèi)莢膜毒性有毒性,使小鼠患敗血癥死亡無(wú)毒二、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)材料:S型和R型肺炎雙球菌、小鼠。第3頁(yè)，共50頁(yè)。2.活體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)第4頁(yè)，共50頁(yè)。3.離體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)材料:S型和R型細(xì)菌、培養(yǎng)基。(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究S型細(xì)菌中的“轉(zhuǎn)化因子”是DNA還是蛋白質(zhì)或多糖?(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果:第5頁(yè)，共50頁(yè)。(4)結(jié)論:S型細(xì)菌的DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變異的

2、物質(zhì),即DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)材料:噬菌體和大腸桿菌等。(1)噬菌體的結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，共50頁(yè)。(2)噬菌體的復(fù)制式增殖增殖需要的條件內(nèi)容模板噬菌體的DNA合成噬菌體DNA的原料大腸桿菌提供的四種脫氧核苷酸合成噬菌體蛋白質(zhì)原料大腸桿菌的氨基酸場(chǎng)所大腸桿菌的核糖體2.實(shí)驗(yàn)方法:放射性同位素標(biāo)記法。第7頁(yè)，共50頁(yè)。3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果(1)標(biāo)記噬菌體第8頁(yè)，共50頁(yè)。(2)噬菌體侵染細(xì)菌:第9頁(yè)，共50頁(yè)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中,而蛋白質(zhì)外殼留在外面。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過(guò)親代DNA來(lái)遺傳的。5.結(jié)論:DN

3、A是遺傳物質(zhì)。第10頁(yè)，共50頁(yè)。四、RNA是某些病毒的遺傳物質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)1.煙草花葉病毒對(duì)煙草葉片細(xì)胞的感染實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象:(2)結(jié)論:RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。第11頁(yè)，共50頁(yè)。2.病毒重建及其對(duì)煙草葉片細(xì)胞的感染(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果:第12頁(yè)，共50頁(yè)。(2)結(jié)果分析與結(jié)論:重組病毒所繁殖的病毒類(lèi)型取決于提供RNA的病毒類(lèi)型。3.人類(lèi)的探索結(jié)論:DNA是主要的遺傳物質(zhì),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,只有少部分生物的遺傳物質(zhì)是RNA。第13頁(yè)，共50頁(yè)。重點(diǎn)難點(diǎn)一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)與體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)比較 體內(nèi)

4、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)場(chǎng)所在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)結(jié)果加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)巧妙構(gòu)思用加熱殺死的S型細(xì)菌及其與R型活菌混合后,分別注入小鼠體內(nèi)將物質(zhì)提純分離后,直接地、單獨(dú)地觀察某種物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中所起的作用聯(lián)系(1)所用材料相同,都是R型和S型兩種肺炎雙球菌(2)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的延伸(3)兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則第14頁(yè)，共50頁(yè)。2.對(duì)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的分析(1)加熱殺死S型細(xì)菌的過(guò)程中,其蛋白質(zhì)變性失活,但是其內(nèi)

5、部的DNA熱穩(wěn)定性較高,加熱只使氫鍵斷裂,雙螺旋結(jié)構(gòu)被解旋,若慢慢冷卻,分離的單鏈又可以恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu),即在一定的溫度范圍內(nèi),加熱不會(huì)導(dǎo)致DNA變性。(2)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌的DNA實(shí)現(xiàn)重組,使R型菌表現(xiàn)出S型細(xì)菌的性狀,此變異屬于廣義上的基因重組。(3)轉(zhuǎn)化后形成的S型細(xì)菌的性狀可以遺傳下去,說(shuō)明S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)。第15頁(yè)，共50頁(yè)。(4)轉(zhuǎn)化的只是少部分R型細(xì)菌。由于轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素的影響,所以并不是所有的R型細(xì)菌都能轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。二、肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)比較 肺炎雙球菌體

6、外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開(kāi),單獨(dú)地直接研究它們各自不同的遺傳功能處理方法直接分離:分離S型菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等,分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)同位素標(biāo)記法:分別用同位素35S、32P標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA結(jié)論DNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)第16頁(yè)，共50頁(yè)。(1)用35S標(biāo)記T2噬菌體,懸浮液中放射性很高的原因:蛋白質(zhì)外殼沒(méi)有進(jìn)入大腸桿菌,離心后存在于懸浮液中。(2)用35S標(biāo)記T2噬菌體,沉淀中有放射性的原因:由于攪拌不充分,有少量含35S的T2噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面,隨細(xì)菌離心到沉淀中。(3)用32P標(biāo)記T2噬菌體,沉淀中放射

7、性很高的原因:DNA進(jìn)入大腸桿菌,離心后存在于沉淀中。第17頁(yè)，共50頁(yè)。(4)用32P標(biāo)記的T2噬菌體,懸浮液中含放射性的原因:保溫時(shí)間過(guò)短,有一部分T2噬菌體還沒(méi)有侵入到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于懸浮液中,懸浮液中出現(xiàn)放射性。保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),T2噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于懸浮液,也會(huì)使懸浮液中出現(xiàn)放射性。第18頁(yè)，共50頁(yè)。考點(diǎn)2DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制基礎(chǔ)知識(shí)一、DNA分子的結(jié)構(gòu)1.基本單位第19頁(yè)，共50頁(yè)。磷酸;脫氧核糖;堿基(包括A、T、C、G四種);脫氧核苷酸(有4種)2.空間結(jié)構(gòu):雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(1)由兩條脫氧核苷酸鏈組成,以反向平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

8、(2)外側(cè):脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架。內(nèi)側(cè):由氫鍵相連的堿基對(duì)組成。(3)堿基配對(duì)規(guī)律:AT;(堿基互補(bǔ)配對(duì)原則)。第20頁(yè)，共50頁(yè)。3.DNA分子的特點(diǎn)(1)多樣性,n個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的DNA具有4n種堿基對(duì)排列順序。(2)特異性,如每個(gè)DNA分子都有特定的堿基對(duì)排列順序。(3)穩(wěn)定性,如兩條主鏈磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變,堿基對(duì)構(gòu)成方式不變等。第21頁(yè)，共50頁(yè)。二、DNA復(fù)制第22頁(yè)，共50頁(yè)。重點(diǎn)難點(diǎn)一、DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1.DNA分子的組成第23頁(yè)，共50頁(yè)。2.DNA分子的結(jié)構(gòu)分類(lèi)主鏈堿基構(gòu)成方式磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成,兩條主鏈呈反向平行,有規(guī)則地盤(pán)旋成雙螺旋

9、主鏈上對(duì)應(yīng)堿基以氫鍵連接成對(duì),堿基配對(duì)有一定規(guī)律(AT,GC),堿基平面之間平行排列位置雙螺旋結(jié)構(gòu)外側(cè)雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)動(dòng)態(tài)變化相對(duì)穩(wěn)定堿基比率和堿基序列可變模型圖解第24頁(yè)，共50頁(yè)。3.DNA分子的結(jié)構(gòu)模式圖解讀第25頁(yè)，共50頁(yè)。(1)氫鍵:連接互補(bǔ)鏈中能配對(duì)的相鄰堿基間的化學(xué)鍵。可用解旋酶斷裂,也可用高溫?cái)嗔?。AT堿基對(duì)間有2個(gè)氫鍵,GC堿基對(duì)間有3個(gè)氫鍵。(2)磷酸二酯鍵:連接單鏈中相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸的化學(xué)鍵?？捎孟拗菩院怂醿?nèi)切酶切斷,也可用DNA連接酶或DNA聚合酶連接。(3)每個(gè)DNA分子片段中,游離的磷酸基團(tuán)有2個(gè)。(4)在整個(gè)DNA分子中磷酸、脫氧核糖和含氮堿基三者的數(shù)目相等。第

10、26頁(yè)，共50頁(yè)。二、DNA分子的復(fù)制1.DNA復(fù)制的有關(guān)知識(shí)整合第27頁(yè)，共50頁(yè)。2.DNA復(fù)制的特點(diǎn)、準(zhǔn)確性及外界影響因素(1)復(fù)制方式:半保留復(fù)制。新合成的每個(gè)DNA分子中,都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈(模板鏈)。(2)過(guò)程特點(diǎn):邊解旋邊復(fù)制。過(guò)程圖示第28頁(yè)，共50頁(yè)。(3)影響DNA復(fù)制的外界因素(4)DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性一般情況下,DNA分子能準(zhǔn)確地進(jìn)行復(fù)制。原因:DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),能為復(fù)制提供精確的模板;通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì),保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。在特殊情況下,即在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下,DNA復(fù)制可以造成堿基配對(duì)發(fā)生差錯(cuò),引發(fā)基因突變。第29頁(yè)，共50頁(yè)。

11、3.DNA單鏈、DNA分子、染色體與染色單體在分裂過(guò)程中的關(guān)系圖解在解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí),從小到大畫(huà)出結(jié)構(gòu)模型,先畫(huà)DNA,再補(bǔ)全染色體,染色體中只要有一條脫氧核苷酸單鏈被標(biāo)記,則認(rèn)為該染色體含有放射性標(biāo)記。第30頁(yè)，共50頁(yè)。例1用 32P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈,再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含 32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng),在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期,一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被 32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是()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第31頁(yè)，共50頁(yè)。解題思路解析依據(jù)題目

12、信息,第一次DNA復(fù)制的結(jié)果是一條脫氧核苷酸鏈被標(biāo)記,另一條鏈未被標(biāo)記,第二次分裂的中期,每條染色體中有兩條染色單體,即兩個(gè)DNA分子,4條脫氧核苷酸單鏈,其中有3條未標(biāo)記,1條被標(biāo)記,故中期的染色體全被標(biāo)記,為20條;后期著絲粒分裂,染色單體分離形成染色體,染色體數(shù)目加倍,故含40條染色體,20條被標(biāo)記,20條未被標(biāo)記,選A。答案A第32頁(yè)，共50頁(yè)?？键c(diǎn)3遺傳信息的表達(dá)基礎(chǔ)知識(shí)一、RNA的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)第33頁(yè)，共50頁(yè)。二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯第34頁(yè)，共50頁(yè)。三、遺傳密碼與中心法則1.遺傳密碼:信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基。2.中心法則的內(nèi)容圖解:3.基因:本質(zhì)上講是一段包含

13、一個(gè)完整的遺傳信息單位的有功能的核酸分子片段在大多數(shù)生物中是一段DNA,在RNA病毒中則是一段RNA。第35頁(yè)，共50頁(yè)。重點(diǎn)難點(diǎn)一、遺傳信息、密碼子與反密碼子的比較項(xiàng)目位置作用數(shù)量遺傳信息在DNA上(RNA病毒除外)間接決定著蛋白質(zhì)中的氨基酸的排列順序,決定性狀不同基因遺傳信息不同密碼子在mRNA上密碼子則直接控制蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序64種(3種終止密碼子、61種決定氨基酸的密碼子)反密碼子在tRNA上識(shí)別密碼子序列,運(yùn)輸相應(yīng)氨基酸理論上61種第36頁(yè)，共50頁(yè)。二、中心法則各類(lèi)生物遺傳信息的傳遞過(guò)程生物種類(lèi)遺傳信息的傳遞過(guò)程真核生物原核生物DNA病毒RNA病毒(1)(2)逆轉(zhuǎn)錄病毒第3

14、7頁(yè)，共50頁(yè)。知能拓展(1)基因控制性狀的途徑直接途徑a.機(jī)理:基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物體性狀。b.實(shí)例:鐮刀形細(xì)胞貧血癥、囊性纖維病的病因。間接途徑a.機(jī)理:基因酶的合成細(xì)胞代謝生物性狀。b.實(shí)例:白化病、豌豆粒形的形成原因。第38頁(yè)，共50頁(yè)。(2)基因與性狀的關(guān)系一般而言,一個(gè)基因決定一種性狀。生物體的一種性狀有時(shí)受多個(gè)基因的影響,如玉米葉綠素的形成至少與50個(gè)不同基因有關(guān)。有些基因可影響多種性狀,如ABC,基因1可影響B(tài)和C性狀。生物的性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果?；蛐拖嗤?表現(xiàn)型可能不同;基因型不同,表現(xiàn)型可能相同。第39頁(yè)，共50頁(yè)。 DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間有絲分裂間期;減前的間期

15、生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中場(chǎng)所真核細(xì)胞主要在細(xì)胞核,線粒體和葉綠體中也可發(fā)生;原核細(xì)胞主要在擬核真核細(xì)胞主要在細(xì)胞核,在線粒體和葉綠體中也發(fā)生;原核細(xì)胞主要在擬核細(xì)胞質(zhì)原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸二十種氨基酸模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈mRNA其他條件解旋酶、DNA聚合酶、能量RNA聚合酶、能量酶、tRNA、核糖體、能量過(guò)程DNA邊解旋邊以兩條鏈為模板,按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,合成兩條子鏈,子鏈與對(duì)應(yīng)母鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA解旋,以其中一條鏈為模板,按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成mRNA(單鏈),mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的多肽鏈模板去向分別進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中

16、恢復(fù)原樣,與非模板鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個(gè)核苷酸三、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較第40頁(yè)，共50頁(yè)。續(xù)表四、中心法則體現(xiàn)了生物界中遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程 DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制;半保留復(fù)制;多起點(diǎn)雙向復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,DNA雙鏈全保留一條mRNA上可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈DNA分子一條單鏈mRNA多肽鏈意義復(fù)制遺傳信息,使遺傳信息從親代傳遞到子代表達(dá)遺傳信息,使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀第41頁(yè)，共50頁(yè)。1.中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能過(guò)程體現(xiàn)了遺傳信息的傳遞功能,它是通過(guò)DNA復(fù)制完成的,發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過(guò)程或細(xì)胞增殖過(guò)程中。、過(guò)程共同體

17、現(xiàn)了遺傳信息的表達(dá)功能,它是通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的,發(fā)生在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中。過(guò)程體現(xiàn)了部分以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物親代與子代之間遺傳信息的傳遞功能。過(guò)程表示部分以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物,遺傳信息表達(dá)的首要步驟。此類(lèi)生物專(zhuān)營(yíng)寄生生活,必須在宿主細(xì)胞中完成其遺傳信息的表達(dá),其先通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程,形成DNA,整合在宿主DNA中,再進(jìn)行、過(guò)程。第42頁(yè)，共50頁(yè)。2.中心法則中幾個(gè)生理過(guò)程準(zhǔn)確進(jìn)行的原因精確的模板和嚴(yán)格有序的堿基互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系保證了遺傳信息的正常傳遞和表達(dá),進(jìn)而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性。第43頁(yè)，共50頁(yè)。方法DNA分子復(fù)制的有關(guān)計(jì)算規(guī)律DNA分子復(fù)制為半保留復(fù)制,若將一個(gè)全部N原子被15N

18、標(biāo)記的DNA轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)若干代,其結(jié)果分析如下:突破方法第44頁(yè)，共50頁(yè)。1.子代DNA分子數(shù):2n個(gè)(1)無(wú)論復(fù)制多少次,子代中含15N的DNA分子始終是2個(gè)。(2)含14N的DNA分子有2n 個(gè),只含14N的有(2n-2)個(gè),做題時(shí)應(yīng)看準(zhǔn)是“含 ”還是“只含”。2.子代DNA分子脫氧核苷酸的總鏈數(shù):2n2=2n+1條(1)無(wú)論復(fù)制多少次,含15N的鏈?zhǔn)冀K是2條。做題時(shí)應(yīng)看準(zhǔn)是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”。(2)含14N的鏈數(shù)是(2n+1-2)條。第45頁(yè)，共50頁(yè)。3.消耗的脫氧核苷酸數(shù)(1)若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè),則經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m(2n-1)個(gè)。(2)若進(jìn)行第n次復(fù)制,則需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m2n-1個(gè)。第46頁(yè)，共50頁(yè)。例2(2019浙江杭州二中開(kāi)學(xué)檢測(cè),28)含有500個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段,內(nèi)含200個(gè)胸腺嘧啶,如果連續(xù)復(fù)制3次,則需游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸()A.600個(gè) B.1 400個(gè)C.1 800個(gè)D.2 1