專(zhuān)題十遺傳的分子基礎(chǔ)

專(zhuān)題十遺傳的分子基礎(chǔ)一、遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的特征（1）儲(chǔ)存遺傳信息（2）傳遞遺傳信息（3）表達(dá)遺傳信息（4）分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定(

遺傳信息)思考1：進(jìn)化過(guò)程中為何選擇DNA作為主要的遺傳物質(zhì)？誰(shuí)是最早的遺傳物質(zhì)？轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化遺傳物質(zhì)+

推測(cè)：加熱殺死的S型細(xì)菌中含轉(zhuǎn)化因子?；?一)格里菲思（F.Griffith,1877-1941)肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)

分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)R①DNA多糖S型細(xì)菌蛋白質(zhì)脂質(zhì)RNAR⑤④③②RRRSRSRDNA+DNA酶⑥結(jié)論：DNA是導(dǎo)致細(xì)菌性狀轉(zhuǎn)化的物質(zhì)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì),感染后放射標(biāo)記不進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞32P標(biāo)記DNA,感染后放射標(biāo)記進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀，是通過(guò)親代的DNA遺傳的。DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。思考：1.要研究的問(wèn)題是什么？2.選用噬菌作為實(shí)驗(yàn)材料有什么優(yōu)勢(shì)？3.對(duì)蛋白質(zhì)和核酸進(jìn)行標(biāo)記時(shí)，分別標(biāo)記什么元素？為什么？4.對(duì)噬菌體蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行同位素35S、32P的標(biāo)記，技術(shù)方法是怎樣的？5．為什么不用同時(shí)標(biāo)記了35S和32P的噬菌體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？6．分別用被35S和32P標(biāo)記的噬菌體去感染未被標(biāo)記的細(xì)菌，為什么要短時(shí)間保溫？7．混合培養(yǎng)后為何要攪拌，離心上清夜和沉淀中分別有什么？8．如用35S標(biāo)記噬菌體，放射性強(qiáng)的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測(cè)到放射性？說(shuō)明什么問(wèn)題？9．如用32Ｐ標(biāo)記噬菌體，放射性強(qiáng)的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測(cè)到放射性？比例是多少？說(shuō)明什么問(wèn)題。10.本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果說(shuō)明什么問(wèn)題?要研究的問(wèn)題是什么？原理？

2.選用噬菌作為實(shí)驗(yàn)材料有什么優(yōu)勢(shì)？

3.對(duì)蛋白質(zhì)和核酸進(jìn)行標(biāo)記時(shí)，分別標(biāo)記什么元素？為什么？

4.對(duì)噬菌體蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行同位素35S、32P的標(biāo)記，技術(shù)方法是怎樣的？

DNA和蛋白質(zhì)哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。

利用同位素示綜技術(shù)，觀察誰(shuí)在親子代傳遞了艾弗里實(shí)驗(yàn)中提取的ＤＮＡ，純度最高時(shí)也還含有0.02%的蛋白質(zhì)，不能完全排除蛋白質(zhì)作為遺傳物質(zhì)的可能性；噬菌體的化學(xué)組成單一，同時(shí)能夠把DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)研究。從ＤＮＡ和蛋白質(zhì)的元素組成上，S元素為蛋白質(zhì)所特有，而Ｐ為ＤＮＡ所特有，這樣分別標(biāo)記噬菌體的Ｓ和Ｐ元素，就能通過(guò)放射自顯影技術(shù)追蹤噬菌體的蛋白質(zhì)和核酸的變化。首先，分別在含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)菌；然后用噬菌體分別侵染細(xì)菌，從而制備出DNA中含32P或蛋白質(zhì)中含35S的噬菌體．5．為什么不用同時(shí)標(biāo)記了35S和32P的噬菌體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？

6．分別用被35S和32P標(biāo)記的噬菌體去感染未被標(biāo)記的細(xì)菌，為什么要短時(shí)間保溫？

7．混合培養(yǎng)后攪拌離心，上清夜和沉淀中分別有什么？

放射性同位素的檢測(cè)方法都是用放射自顯影技術(shù)，這樣，當(dāng)我們檢測(cè)到放射性時(shí)，不能區(qū)分到底是蛋白質(zhì)還是ＤＮＡ，就不能追蹤和區(qū)分噬菌體的ＤＮＡ和蛋白質(zhì)的變化，就不能研究出決定親子代噬菌體相似的遺傳物質(zhì)到底是什么？這本身是細(xì)菌和噬菌體的培養(yǎng)過(guò)程，微生物的生長(zhǎng)和繁殖需要適宜的溫度，短時(shí)間是使子代噬菌體從宿主細(xì)胞未釋放出來(lái)。混合培養(yǎng)一段時(shí)間后，進(jìn)行攪拌離心，目的是把被感染的細(xì)菌和未進(jìn)入細(xì)菌的噬菌體顆粒分離開(kāi)．上清液中存在的重量較清的噬菌體顆粒；沉淀物中含有的是被感染的細(xì)菌。8．如用35S標(biāo)記噬菌體，放射性強(qiáng)的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測(cè)到放射性？說(shuō)明什么問(wèn)題？9．如用32Ｐ標(biāo)記噬菌體，放射性強(qiáng)的是哪部分？新形成的噬菌體是否檢測(cè)到放射性？比例是多少？說(shuō)明什么問(wèn)題。10.本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果說(shuō)明什么問(wèn)題?如用35S標(biāo)記噬菌體，放射性強(qiáng)的是上清液，新噬菌體中不能檢測(cè)到放射性，說(shuō)明噬菌體蛋白質(zhì)外殼沒(méi)有進(jìn)入到細(xì)菌體內(nèi)，新噬菌體的蛋白質(zhì)是利用細(xì)菌的氨基酸重新合成的。

如用32Ｐ標(biāo)記噬菌體，放射性強(qiáng)的是沉淀物，新形成的噬菌體能夠檢測(cè)到放射性，但是比例低。說(shuō)明DNA進(jìn)入到細(xì)菌體內(nèi)，并以它們?yōu)槟０?，以?xì)菌的脫氧核甘酸為原料進(jìn)行復(fù)制．

ＤＮＡ能通過(guò)復(fù)制保持親代和子代之間的連續(xù)性；ＤＮＡ能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，控制生物的性狀。概括起來(lái)說(shuō)，即DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。煙草花葉病毒（TMV）用石碳酸處理這種病毒，把蛋白質(zhì)去掉，只留下RNA，再將RNA接種到正常煙草上，結(jié)果發(fā)生了花葉病；如果用蛋白質(zhì)部分侵染正常煙草，則不發(fā)生花葉病。1957年，格勒(Girer)和歇萊姆(Schramm)結(jié)論：RNA起著遺傳物質(zhì)的作用。以后有人將車(chē)前草病毒(HRV)的RNA與煙草花葉病毒(TMV)的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成一個(gè)類(lèi)似“雜種”的新品系。用它進(jìn)行侵染實(shí)驗(yàn)，結(jié)果，發(fā)生的病癥以及繁殖的病毒類(lèi)型，都依RNA的特異性為轉(zhuǎn)移，即依車(chē)前草病毒的RNA為轉(zhuǎn)移。這更進(jìn)一步證實(shí)了RNA在遺傳上的作用。aDNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成bDNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連結(jié)，形成骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)c兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連結(jié),形成堿基對(duì)。即堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A=T，C=G）.（三）、DNA

3′5′5′

3′核苷酸HOOHHO

含N堿基HO―P―O－CH2C

HH∣‖

CHH（三）、RNA（四）、基因定義1、基因是蘊(yùn)含遺傳信息的特定DNA（RNA）片段

1）、基因在染色體上呈線(xiàn)性排列2）、基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段

即基因控制生物性狀

葡萄糖淀粉分支酶淀粉淀粉吸水膨脹無(wú)效淀粉分支酶基因突變

蔗糖不能吸水膨脹資料1資料2：蛋白質(zhì)苯丙氨酸酪氨酸……黑色素酪氨酸酶苯丙氨酸羥化酶苯丙酮酸①②基因突變X正常型紅細(xì)胞與鐮刀型紅細(xì)胞(黑色人種發(fā)病率高)基因突變血紅蛋白結(jié)構(gòu)變化資料3：直接控制作用間接控制作用調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)控基因結(jié)構(gòu)蛋白

細(xì)胞結(jié)構(gòu)酶或激素細(xì)胞代謝性狀基因控制性狀DNA的復(fù)制從Waston和Crick建立DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型開(kāi)始，關(guān)于DNA復(fù)制原理的輪廓就已經(jīng)誕生，正如他們二人給《Nature》雜志的第一封信中所寫(xiě)：“我們并沒(méi)有忽視，從我們所架設(shè)的特異的配對(duì)方式可以提出一個(gè)關(guān)于遺傳物質(zhì)可能的復(fù)制機(jī)制的建議來(lái)”。Watson和Crick最早提出

DNA的半保留復(fù)制機(jī)理：DNA分子復(fù)制時(shí)，DNA分子的雙螺旋解開(kāi)，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂，解開(kāi)的兩條單鏈作為復(fù)制的模版，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過(guò)形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。新合成的每一個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈。這一假說(shuō)于1957年得到MatthewMmlson和FranklinStahl所設(shè)計(jì)的精巧的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。“DNA半保留復(fù)制”演繹與推理

步驟一：作出假設(shè)步驟二：分析推演問(wèn)題1：從理論上作出推演，如果是半保留復(fù)制，親代的DNA分子復(fù)制后得到的第一代DNA和第二代DNA的組成是怎么樣的？

問(wèn)題2：你如何識(shí)別DNA中的哪一條鏈?zhǔn)悄告溎囊粭l是子鏈呢？

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄緿NA的復(fù)制過(guò)程

實(shí)驗(yàn)方法：同位素示蹤實(shí)驗(yàn)原理：密度梯度離心

首先在15NH4Cl培養(yǎng)基中培養(yǎng)然后轉(zhuǎn)到14NH4Cl培養(yǎng)基中培養(yǎng)只在15NH4Cl中培養(yǎng)只在14NH4Cl中培養(yǎng)大腸桿菌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)步驟2914N對(duì)照系統(tǒng)15N對(duì)照系統(tǒng)子一代子二代提取DNA，進(jìn)行密度梯度離心實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制新合成的雙鏈DNA分子中，有一條鏈?zhǔn)莵?lái)自親代的DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻摹Ｗ渔溎告溎告淒NA復(fù)制資料2：1958年，Meselson和Stahl實(shí)驗(yàn)重帶?輕?中中帶3/4輕1/4中7/8輕1/8重結(jié)論：DNA復(fù)制方式半保留復(fù)制1、傳遞遺傳信息－復(fù)制1）、條件

⑴以親代DNA為模板⑵以四種脫氧核苷三磷酸為原料⑶在一系列酶作用下進(jìn)行（解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等）資料：子宮瘤細(xì)胞DNA長(zhǎng)36mm，DNA復(fù)制以0.9um／min的速度復(fù)制，理論上需要多少時(shí)間？4萬(wàn)分鐘（約27.7天）實(shí)際上只需要20分鐘!!!!

2）特點(diǎn)⑴半保留復(fù)制⑵邊解旋邊復(fù)制⑶多起點(diǎn)雙向復(fù)制3）意義⑴親子之間傳遞遺傳信息⑵復(fù)制一旦出現(xiàn)差錯(cuò)將引起變異組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代操作提取DNA并離心離心結(jié)果僅為輕帶（14N/14N）僅為重帶（15N/15N）僅為中帶（15N/14N）1/2輕帶（14N/14N）1/2中帶（15N/14N）（2010北京）30．（16分）科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見(jiàn)下表。請(qǐng)分析并回答：2、表達(dá)遺傳信息－轉(zhuǎn)錄和翻譯1）轉(zhuǎn)錄2）翻譯思考1如何提高翻譯的效率？思考2密碼子為何是3個(gè)堿基？思考3一個(gè)氨基酸對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子的意義？思考1如何提高翻譯的效率？思考2密碼子為何是3個(gè)堿基？思考3一個(gè)氨基酸對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子的意義？資料：1954年，物理學(xué)家GeorgeGamov根據(jù)在DNA中存在四種核苷酸，在蛋白質(zhì)中存在二十種氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，做出如果三個(gè)核苷酸為一個(gè)氨基酸編碼的，可編64種氨基酸(43=64);64是能滿(mǎn)足于20種氨基酸編碼的最小數(shù)。而44=256以上。雖能保證20種氨基酸編碼，但不