1、第三章 基因的本質(zhì)第一節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)一、DNA是主要的遺傳物質(zhì)【遺傳物質(zhì)應(yīng)當(dāng)具備的特點(diǎn)：】1）、能夠精確的自我復(fù)制，2）、能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而控制生物的性狀和新陳代謝，3）、具有儲(chǔ)存遺傳信息的能力，4）、結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定（一）DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)1，肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論 肺炎雙球菌的兩種類型:R型和S型 S型細(xì)菌外面有由多糖類的莢膜，有致病性，其菌落光滑；R型細(xì)菌外面沒(méi)有莢膜， 無(wú)致病性，其菌落粗糙。（1）、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：1928年由英國(guó)科學(xué)家格里菲思等人進(jìn)行。 【無(wú)毒的R型菌轉(zhuǎn)化成有毒的S菌】實(shí)驗(yàn)過(guò)程 推論：在S型細(xì)菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。（2

2、）、體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：1944年由美國(guó)科學(xué)家艾弗里等人進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)過(guò)程 DNA純度越高，轉(zhuǎn)化越有效。如果用DNA酶處理從S菌中分離的DNA，就不能使R菌轉(zhuǎn)化結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)【DNA才是使R菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)】不足：艾弗里提取的DNA最高純度也有的0.02%蛋白質(zhì)雜質(zhì)。所要仍受懷疑。2.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) T2噬菌體，專門寄生在大腸桿菌中的病毒，身體由蛋白質(zhì)外殼和DNA組成1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程標(biāo)記噬菌體含35S的培養(yǎng)基含35S的細(xì)菌35S蛋白質(zhì)外殼含35S的噬菌體含32P的培養(yǎng)基含32P的細(xì)菌內(nèi)部DNA含32P的噬菌體噬菌體侵染細(xì)菌含35S的噬菌體細(xì)菌體內(nèi)沒(méi)有放射性35S含32P的噬菌體細(xì)菌體內(nèi)

3、有放射線32P2,結(jié)論： DNA是遺傳物質(zhì)（二）RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)： （1）、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 （2）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論煙草花葉病毒的RNA能自我復(fù)制，控制生物的遺傳性狀，因此RNA是它的遺傳物質(zhì)?？偨Y(jié)、生物的遺傳物質(zhì)非細(xì)胞結(jié)構(gòu)：DNA或RNA生物 原核生物：DNA細(xì)胞結(jié)構(gòu) 真核生物：DNA最終說(shuō)明：絕大多數(shù)生物（細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒）的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。第二節(jié) DNA 分子的結(jié)構(gòu)1核酸 基本單位是核苷酸 (1)含氮堿基：A、T、G、C、U （決定核苷酸種類） (2)磷酸 (3)五碳糖：核糖、脫氧核糖 判斷核酸種類（1）如有U無(wú)T，則此

4、核酸為RNA；（2）如有T且A=T C=G，則為雙鏈DNA；（3）如有T且A T C G，則為單鏈DNA ；（4）U和T都有，則處于轉(zhuǎn)錄階段。2DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)： DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè) 兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A = T/U G = C 3分子特性穩(wěn)定性：DNA分子中脫氧核糖與磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變多樣性：DNA分子中堿基對(duì)的排列順序多種多樣（主要的）、 堿基的數(shù)目和堿基的比例不同特異性：DNA分子中每個(gè)DNA都有自己

5、特定的堿基對(duì)排列順序4計(jì)算 1在兩條互補(bǔ)鏈中的比例互為倒數(shù)關(guān)系。2在整個(gè)DNA分子中，嘌呤堿基之和=嘧啶堿基之和。3整個(gè)DNA分子中，與分子內(nèi)每一條鏈上的該比例相同。第三節(jié) DNA的復(fù)制（一）復(fù)制1、概念：以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過(guò)程2、復(fù)制時(shí)間：有絲分裂或減數(shù)第一次分裂間期3. 復(fù)制方式：半保留復(fù)制4、復(fù)制條件（1）模板：親代DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈 （2）原料：4種脫氧核苷酸 （3）能量：ATP （4）解旋酶、 DNA聚合酶，連接酶等5、復(fù)制特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制，多個(gè)位點(diǎn)同時(shí)復(fù)制6、復(fù)制場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核中，線粒體和葉綠體也存在。7、復(fù)制意義：DNA通過(guò)復(fù)制，使遺傳信息從_親

6、代傳給子代_，從而保持了遺傳信息的_連續(xù)性。 8，結(jié)構(gòu)與復(fù)制的關(guān)系：DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能準(zhǔn)確地進(jìn)行。（二）與DNA復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算1.一個(gè)DNA連續(xù)復(fù)制n次后，DNA分子總數(shù)為：2n2.第n代的DNA分子中，含原DNA母鏈的有2個(gè)，占1/(2n-1)3.若某DNA分子中含堿基T為a， (1)則連續(xù)復(fù)制n次，所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為：a(2n-1) (2)第n次復(fù)制時(shí)所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為：a·2n-1第四節(jié) 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（一）、基因的定義：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（二）、DNA是遺傳物質(zhì)

7、的條件：a、能自我復(fù)制 b、結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定 c、儲(chǔ)存遺傳信息 d、能夠控制性狀。（三）.基因的相關(guān)關(guān)系1、與DNA的關(guān)系基因的實(shí)質(zhì)是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，無(wú)遺傳效應(yīng)的DNA片段不能稱之為基因（非基因）。每個(gè)DNA分子包含許多個(gè)基因。2、與染色體的關(guān)系基因在染色體上呈線性排列。染色體是基因的主要載體，此外，線粒體和葉綠體中也有基因分布。3、與脫氧核苷酸的關(guān)系 脫氧核苷酸（A、T、C、G）是構(gòu)成基因的單位?；蛑忻撗鹾塑账岬呐帕许樞虼磉z傳信息。4、與性狀的關(guān)系 基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位?；?qū)π誀畹目刂仆ㄟ^(guò)控制蛋白質(zhì)分子的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)。（四）、DNA片段中的遺傳信息遺傳信息蘊(yùn)藏

8、在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基的特異排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。第四章 基因的表達(dá)第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、DNA與RNA的異同點(diǎn) 核酸項(xiàng)目 DNARNA結(jié)構(gòu)通常是雙螺旋結(jié)構(gòu)，極少數(shù)病毒是單鏈結(jié)構(gòu)通常是單鏈結(jié)構(gòu)基本單位脫氧核苷酸（4種）核糖核苷酸（4種）五碳糖脫氧核糖核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U產(chǎn)生途徑DNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制存在部位主要位于細(xì)胞核中染色體上，極少數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體上主要位于細(xì)胞質(zhì)中功能傳遞和表達(dá)遺傳信息mRNA：轉(zhuǎn)錄遺傳信息，翻譯的模板tRNA：運(yùn)輸特定氨基酸r

9、RNA：核糖體的組成成分2、RNA的類型信使RNA（mRNA）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）核糖體RNA（rRNA）3、轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的概念 轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所主要在細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄的模板以DNA的一條鏈為模板 轉(zhuǎn)錄的原料4種核糖核苷酸轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物一條單鏈的mRNA 轉(zhuǎn)錄的原則堿基互補(bǔ)配對(duì)轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的異同（下表：） 階段項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間細(xì)胞有絲分裂的間期或減數(shù)第一次分裂間期生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過(guò)程進(jìn)行場(chǎng)所主要細(xì)胞核主要細(xì)胞核模板以DNA的兩條鏈為模板以DNA的一條鏈為模板原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸條件需要特定的酶和ATP需要特定的酶和ATP過(guò)程在酶的作用下，兩條扭成螺旋的雙鏈解開(kāi)，以解開(kāi)的每段鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（

10、AT、CG、TA、GC）合成與模板互補(bǔ)的子鏈；子鏈與對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)在細(xì)胞核中，以DNA解旋后的一條鏈為模板，按照AU、GC、TA、CG的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，形成mRNA，mRNA從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈的DNA分子一條單鏈的mRNA特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制；半保留式復(fù)制（每個(gè)子代DNA含一條母鏈和一條子鏈）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；DNA雙鏈分子全保留式轉(zhuǎn)錄（轉(zhuǎn)錄后DNA仍保留原來(lái)的雙鏈結(jié)構(gòu)）遺傳信息的傳遞方向遺傳信息從親代DNA傳給子代DNA分子遺傳信息由DNA傳到RNA二、遺傳信息的翻譯1、遺傳信息、密碼子和反密碼子遺傳信息密碼子反密碼子概念基因中脫氧核苷酸的排列順序mRNA中

11、決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基tRNA中與mRNA密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基作用控制生物的遺傳性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸種類基因中脫氧核苷酸種類、數(shù)目和排列順序的不同，決定了遺傳信息的多樣性64種61種：能翻譯出氨基酸3種：終止密碼子，不能翻譯氨基酸61種或tRNA也為61種 聯(lián)系基因中脫氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列mRNA中堿基序列與基因模板鏈中堿基序列互補(bǔ)密碼子與相應(yīng)反密碼子的序列互補(bǔ)配對(duì)遺傳密碼特點(diǎn)：連續(xù)性， 簡(jiǎn)并性，專一性，通用性性，起始密碼和終止密碼2、翻譯定義，以_ mRNA _模板，以細(xì)胞中游離的氨基酸為原料，以轉(zhuǎn)運(yùn)為運(yùn)載工具 合成_具有一定氨

12、基酸順序的蛋白質(zhì)_的過(guò)程。翻譯的場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì)的核糖體上翻譯的模板 mRNA翻譯的原料 20種氨基酸翻譯的產(chǎn)物 多肽鏈（蛋白質(zhì)）翻譯的原則 堿基互補(bǔ)配對(duì)條件：ATP、酶、原料（AA）、模板（mRNA） （8）信息傳遞方向：mRNA到蛋白質(zhì)。 (9)翻譯位點(diǎn)：一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。（一種tRNA 攜帶相應(yīng)的AA進(jìn)入相應(yīng)的位點(diǎn)）翻譯與轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)（下表）： 階段項(xiàng)目轉(zhuǎn)錄翻譯定義在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過(guò)程以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的一條鏈信使RNA信息傳遞的方向DNAmRNAm

13、RNA蛋白質(zhì)原料含A、U、C、G的4種核苷酸合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸產(chǎn)物信使RNA有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄是遺傳信息的表達(dá)第2節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂埔?、中心法則 內(nèi)容中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，既DNA的自我復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄翻譯。但是，遺傳信息不能從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)，也不能從蛋白質(zhì)流向DNA或RNA。近些年還發(fā)現(xiàn)有遺傳信息從RNA到RNA（即RNA的自我復(fù)制）也可以從RNA流向DNA（即逆轉(zhuǎn)錄），也在瘋牛病毒中還發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)本身的大量增加（蛋白質(zhì)的自我控制復(fù)制） DNADNA：DNA的自我復(fù)制；DNARNA：轉(zhuǎn)錄

14、；RNA蛋白質(zhì)：翻譯；RNARNA：RNA的自我復(fù)制；RNADNA：逆轉(zhuǎn)錄。DNADNA RNARNADNARNA 細(xì)胞生物 病毒RNA蛋白質(zhì) RNADNA2、 基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系1,基因與性狀的關(guān)系基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制生物物質(zhì)代謝，進(jìn)而來(lái)控制生物體的性狀?；蜻€能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。 例子：白化病，尿黑酸病，苯丙酮尿癥都是基因通過(guò)控制酶的合成從而控制代謝進(jìn)而控制性狀的結(jié)果，且三種病有聯(lián)系2、基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系，基因的表達(dá)過(guò)程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響。表現(xiàn)形是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果3、生物體性狀的多基因因素：基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用，共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀。細(xì)胞質(zhì)基因：線粒體和葉綠體中的DNA中的基因都稱為細(xì)胞質(zhì)基因。 其主要特點(diǎn)是母 系遺傳。(母病子病，父病子不病)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片斷?；蛟谌旧w上。DNA是主要的遺傳物質(zhì)。染色體是