資源簡介

第八單元 遺傳的分子基礎(chǔ)
1.對遺傳物質(zhì)的早期推測
20世紀(jì)20年代，大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。20世紀(jì)30年代，人們認(rèn)識(shí)到組成DNA分子的脫氧核苷酸有4種，每一種有一個(gè)特定的堿基。這一認(rèn)識(shí)本可以使人們意識(shí)到DNA的重要性，但是認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。
2.肺炎鏈球菌的類型
項(xiàng)目 S型細(xì)菌 R型細(xì)菌
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌體
有無毒性 有 無
3.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)過程 結(jié)果分析 結(jié)論
①R型活細(xì)菌小鼠不死亡 R型細(xì)菌無毒性 加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子
②S型活細(xì)菌小鼠死亡S型活細(xì)菌 S型細(xì)菌有毒性
③加熱致死的S型細(xì)菌小鼠不死亡 加熱致死的S型細(xì)菌已失活，毒性消失
小鼠死亡S型活細(xì)菌 R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，且性狀可以遺傳
4.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
（1）實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果
（2）結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。
（3）減法原理：在對照實(shí)驗(yàn)中，與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如，在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。
5.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)者：赫爾希和蔡斯。
實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體（如圖所示）。
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
場所 大腸桿菌的核糖體
實(shí)驗(yàn)過程
（1）標(biāo)記T2噬菌體
（2）侵染細(xì)菌
結(jié)果分析
（1）T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)胞外。
（2）子代T2噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳的。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。
6.上清液和沉淀物放射性分析
（1）32P噬菌體侵染大腸桿菌
（2）35S噬菌體侵染大腸桿菌
7.煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn)
7.DNA的結(jié)構(gòu)
平面結(jié)構(gòu)
（1）堿基配對方式：A、T配對，G、C配對，A、T之間形成2個(gè)氫鍵，G、C之間形成3個(gè)氫鍵。
（2）相鄰堿基之間的連接方式
①兩條鏈之間：以氫鍵相連。
②一條單鏈上：以“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連。
兩條鏈的方向：相反，可由脫氧核糖的方向進(jìn)行判斷。
空間結(jié)構(gòu)
8.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
（1）制作原理
DNA分子由兩條脫氧核苷酸鏈組成，這兩條鏈按照反向平行的方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA分子中的磷酸與脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)；兩條鏈的堿基之間依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則通過氫鍵連接成堿基對，排列在內(nèi)側(cè)。
（2）材料用具
曲別針、泡沫塑料、紙片、牙簽、橡皮泥等常用物品都可用做模型制作的材料。
（3）模型設(shè)計(jì)制作過程
（4）注意事項(xiàng)
制作模型時(shí)應(yīng)按結(jié)構(gòu)層次從小到大、從簡單到復(fù)雜的順序依次完成。在選擇、修剪各部件時(shí)，應(yīng)注意各部件的大小比例。
制作含氮堿基時(shí)應(yīng)保證腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）的接口吻合，鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）的接口吻合，且四種堿基的形狀應(yīng)具有差異性，同時(shí)兩種配對模型的長度應(yīng)相等，以保證DNA兩條平行鏈之間各處的距離都相等。
兩條互補(bǔ)鏈所包含的脫氧核苷酸個(gè)數(shù)應(yīng)相等且互相對應(yīng)，整體上兩條鏈的走向應(yīng)保證相反。
9.對DNA復(fù)制的推測
（1）提出者：沃森和克里克。
（2）假說：
解旋：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂。
復(fù)制：解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。
（3）特點(diǎn)：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種復(fù)制方式被稱作半保留復(fù)制。
10.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
（1）實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。
（2）實(shí)驗(yàn)原理：
DNA的兩條鏈都用15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子密度最大，離心時(shí)應(yīng)該在試管的底部。
DNA的兩條鏈都沒有被15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子密度最小，離心時(shí)應(yīng)該在試管的上部。
DNA的兩條鏈中只有一條單鏈被15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子離心時(shí)應(yīng)該在試管的中部。
（3）實(shí)驗(yàn)過程
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果
立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。
繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。
繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期的一致，說明DNA的復(fù)制是以半保留的
11.DNA復(fù)制過程
概念：DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程
時(shí)間：主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期
場所：細(xì)胞核（主要）、線粒體和葉綠體以及原核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)
條件
模板：解旋后的兩條單鏈。
原料：四種脫氧核苷酸。
能量：細(xì)胞提供的能量（ATP）。
酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
（5）過程
（6）特點(diǎn)
邊解旋邊復(fù)制：復(fù)制過程中不是兩條母鏈完全解開才開始復(fù)制，而是邊解旋邊復(fù)制。
半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)DNA分子中都保留了原來的DNA分子的一條鏈。
多起點(diǎn)復(fù)制：一個(gè)DNA分子上往往有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，大大提高了復(fù)制的效率。
12.RNA的結(jié)構(gòu)
（1）基本單位及組成
①磷酸；②核糖；③堿基：A、U、G、C；④核糖核苷酸。
（2）空間結(jié)構(gòu)：一般是單鏈，且比DNA短。
RNA與DNA的比較
比較項(xiàng)目 DNA RNA
組成單位 基本組成單位不同 脫氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖不同 脫氧核糖 核糖
堿基不同 特有的是胸腺嘧啶（T） 特有的是尿嘧啶（U）
結(jié)構(gòu)不同 規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 一般為單鏈
RNA的種類及其作用
mRNA tRNA rRNA
分布部位 常與核糖體結(jié)合 細(xì)胞質(zhì)中 與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體
結(jié)構(gòu)
功能 翻譯時(shí)作模板 翻譯時(shí)作搬運(yùn) 氨基酸的工具 參與核糖 體的組成
聯(lián)系 ①組成相同：4種核糖核苷酸； ②來源相同：都由轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生； ③功能協(xié)同：都與翻譯有關(guān)
13.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
（1）概念：RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。
（2）過程
14.遺傳信息的翻譯
（1）場所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體上
（2）模板：mRNA
（3）原料：21種氨基酸
（4）能量：ATP
（5）搬運(yùn)工具：tRNA
（6）產(chǎn)物：具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)
15.tRNA的形態(tài)和功能特點(diǎn)
（1）形態(tài)：RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形。
（2）功能特點(diǎn)：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。
16.密碼子和反密碼子
（1）遺傳信息、密碼子與反密碼子的區(qū)別與聯(lián)系
（2）DNA、密碼子、反密碼子之間的對應(yīng)關(guān)系
17.翻譯過程
18.翻譯能精確進(jìn)行的原因
（1）mRNA為翻譯提供了精確的模板。
（2）通過堿基互補(bǔ)配對，保證了翻譯能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
6. 翻譯能高效進(jìn)行的原因——一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成。
19.中心法則
提出者：克里克。
內(nèi)容
DNA的復(fù)制：遺傳信息從DNA流向DNA。
轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從DNA流向RNA。
翻譯：遺傳信息從RNA流向蛋白質(zhì)。
RNA的復(fù)制：遺傳信息從RNA流向RNA。
20.逆轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從RNA流向DNA。
21.基因控制生物性狀的兩種途徑
（1）間接控制：基因控制酶的合成控制代謝過程進(jìn)而間接控制生物性狀。
（2）直接控制：基因通過控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)控制生物性狀。
22.基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系
（1）基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，一個(gè)性狀可以受多個(gè)基因的影響，一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀。
（2）生物體的性狀不完全是由基因決定的，環(huán)境對性狀也有著重要影響。
23.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化
細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。
基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。
24.表觀遺傳
內(nèi)容：
基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控，如DNA甲基化（基因某特殊區(qū)域被甲基化后不能啟動(dòng)正常轉(zhuǎn)錄）。
基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，如基因組中非編碼RNA可對基因表達(dá)水平進(jìn)行干擾，如RNA干擾可使轉(zhuǎn)錄后的mRNA降解，從而使目的基因無法表達(dá)。
蛋白質(zhì)翻譯后的修飾，如組蛋白修飾（組蛋白是構(gòu)成染色質(zhì)的小分子蛋白質(zhì)，組蛋白修飾是指組蛋白的某些氨基酸被加上或去掉一些化學(xué)基團(tuán)，包括添加或去掉甲基、乙酰基等）和染色質(zhì)構(gòu)象變化等。
特點(diǎn)：
DNA序列不變；
可逆性的基因表達(dá)調(diào)節(jié)；
可遺傳，即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細(xì)胞或個(gè)體世代間遺傳。
表觀遺傳調(diào)控的遺傳機(jī)制不涉及DNA序列的改變，只涉及基因表達(dá)的活性。通過改變基因表達(dá)活性即可達(dá)到和改變基因序列類似的結(jié)果。表觀遺傳效應(yīng)在疾病診斷、治療和藥物開發(fā)等方面都具有較廣闊的應(yīng)用前景。

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