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1、孟德尔通过孟德尔通过豌豆实验证豌豆实验证明了生物的明了生物的性状是由性状是由遗遗传因子传因子控制。控制。染色体染色体在在遗传上的遗传上的连续性和连续性和稳定。稳定。摩尔根通过摩尔根通过果蝇实验证果蝇实验证明明基因位于基因位于染色体染色体上。上。科学家发现染色科学家发现染色体主要组成成分：体主要组成成分：DNA和和蛋白质蛋白质回顾所学知识，由已知引入未知第1页/共69页一、一、DNA是是主要的主要的遗传物质遗传物质n DNAn染色体n 蛋白质第2页/共69页DNA 蛋白质RNA（一）染色体的化学组成 染色体 组蛋白非组蛋白 蛋白质含量约为DNA的二倍,RNA含量很少,还不到DNA量的10%蛋白质
2、和DNA，谁是遗传物质?第3页/共69页DNA的分布的分布（二）（二）DNA是遗传物质的间接证据是遗传物质的间接证据主要在细胞核中主要在细胞核中细胞质内细胞质内染染色色体体第4页/共69页总结1、DNA通常只在核中的染色体上找到（但线粒体和叶绿体中也存在）。2、同一物种的每个细胞核的DNA含量基本相同，即质和量都是恒定的。而且精子的DNA含量正好是体细胞的一半。3、各类生物中，能改变DNA结构的化学物质都可引起突变。第5页/共69页（三）（三）DNA是遗传物质的直接证据是遗传物质的直接证据实验设计实验设计 关键思路：关键思路：关键思路：关键思路：方法：同位素标记法同位素标记法把把DNA和蛋白质
3、分开，单和蛋白质分开，单独观察，确定唯一变量。独观察，确定唯一变量。第6页/共69页二：遗传物质确定的过程二：遗传物质确定的过程实验者、材料、过程、原理、操作方法、实验者、材料、过程、原理、操作方法、现象、结论现象、结论共有三个经典的实验：共有三个经典的实验：P43-451、肺炎双球菌转化实验（、肺炎双球菌转化实验（格里菲斯体内转化实验格里菲斯体内转化实验艾艾弗里的体外转化实验）弗里的体外转化实验）2、赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌试验、赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌试验3、烟草花叶病毒侵染烟草的实验。、烟草花叶病毒侵染烟草的实验。每个实验必须把握以下内容：每个实验必须把握以下内容：第7页/共69
4、页19281928年，英国科学家格里菲思，用肺炎双球菌在小鼠年，英国科学家格里菲思，用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验。当时，他用了两种类型的肺炎双身上进行转化实验。当时，他用了两种类型的肺炎双球菌。一种是球菌。一种是R R型，它的菌落粗糙，菌体无多糖的荚膜，型，它的菌落粗糙，菌体无多糖的荚膜，是无毒的球形菌；另一种是是无毒的球形菌；另一种是S S型，它的菌落光滑，菌体型，它的菌落光滑，菌体有多糖类的荚膜，是有毒性的球形菌，可以使人患肺有多糖类的荚膜，是有毒性的球形菌，可以使人患肺炎或小鼠患败血症。炎或小鼠患败血症。R型菌型菌（粗糙、无毒性）（粗糙、无毒性）S型菌型菌（光滑、有毒性）（光滑、有
5、毒性）实验一 肺炎双球菌的转化实验P43R R型菌（无毒，无荚膜）型菌（无毒，无荚膜）S S型菌（有毒，有荚膜）型菌（有毒，有荚膜）第8页/共69页S型菌落型菌落R型菌落型菌落nS型：smooth 菌落表面光滑，不被免疫系统识别，有多糖荚膜，使人患肺炎或小鼠得败血症，有毒性。nR型：rough 菌落表面粗糙，被免疫系统识别，没有荚膜，无毒性。肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验第9页/共69页1.1.将将无毒性的无毒性的R R型活细菌型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。2.2.将将有毒性有毒性S S型活细菌型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。注射到小鼠体内，患败血症死
6、亡。【实验一实验一、肺炎双球菌的转化肺炎双球菌的转化（体内体内）实验实验】3.3.将将加热杀死后的加热杀死后的S S型细菌型细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。4.4.将将无毒性无毒性R R型活细菌与加热杀死后的型活细菌与加热杀死后的S S型细菌混合型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。？格里菲斯：格里菲斯：第10页/共69页实验结论：在加热杀死的实验结论：在加热杀死的S S菌中存在菌中存在“转化因转化因子子”，无毒性的无毒性的R R型活细菌型活细菌在与被在与被加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌混合后使混合后使R R型细菌型细菌
7、转化为转化为有毒性的有毒性的S S型型细菌细菌；并且这种转化的是可以遗传的。；并且这种转化的是可以遗传的。为什么第四组实验会导致小鼠死亡？小鼠死亡小鼠死亡S型加热R型活菌混合第11页/共69页为什么无毒性的R型活细菌能够转化成有毒性的S型活细菌呢？格里菲斯认为：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活物质“转化因子”。但他不知道转化因子是什么物质。1944年美国科学家艾弗里等人通过年美国科学家艾弗里等人通过实验弄清了转化因子是实验弄清了转化因子是DNA。第12页/共69页肺炎双球菌内有肺炎双球菌内有DNADNA、蛋白质、多糖等化学成、蛋白质、多糖等化学成分，到底哪种成分是转化因
8、子呢？分，到底哪种成分是转化因子呢？结论结论2 2新新问题问题可以可以遗传遗传的的R R R R型活菌型活菌型活菌型活菌+加热杀死加热杀死加热杀死加热杀死S S S S型菌型菌型菌型菌S S S S型活菌型活菌型活菌型活菌+R+R+R+R型活菌型活菌型活菌型活菌格里菲斯：格里菲斯：加热杀死的加热杀死的加热杀死的加热杀死的S S S S型菌型菌型菌型菌含有促成转化的活性物质含有促成转化的活性物质含有促成转化的活性物质含有促成转化的活性物质“转化因子转化因子转化因子转化因子”转化的实质是转化的实质是转化的实质是转化的实质是-基因重组基因重组基因重组基因重组 转化因子实际上就是转化因子实际上就是S
9、S菌体内控制荚膜产生的基因！菌体内控制荚膜产生的基因！S S菌被加热杀死，是因为菌被加热杀死，是因为S S菌的蛋白质变性失活；但其中菌的蛋白质变性失活；但其中 DNADNA加热过程中双螺旋解开，氢键被打开，温度降低后，加热过程中双螺旋解开，氢键被打开，温度降低后，其结构恢复。其结构恢复。热稳定性热稳定性DNAProDNAPro 第13页/共69页任务任务3 3想一想：想一想：如何设计实验判断是如何设计实验判断是DNADNA、蛋白质、蛋白质还是多糖是遗传物质？还是多糖是遗传物质？【实实验验一一、肺肺炎炎双双球球菌菌的的转转化化（体体外外）实实验验】必须坚持的设计原则也是该实验的成必须坚持的设计原
10、则也是该实验的成功之处：单因子变量原则功之处：单因子变量原则单因子变量原则：将单因子变量原则：将S S型细菌型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和中的多糖、蛋白质、脂类和DNADNA等分等分离提取出来，分别与离提取出来，分别与R R型活细菌型活细菌进行混合，单独观察它们的作用。进行混合，单独观察它们的作用。实验者：实验者：艾弗里艾弗里在格里菲斯实在格里菲斯实验基础上完成验基础上完成第14页/共69页（1）体内体内转化转化（2）体外体外转化转化肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验是转化因子是转化因子S型活细菌型活细菌多糖多糖脂类脂类蛋白质蛋白质RNADNADNA酶处理酶处理后的后的DNA 分分 别别
11、 与与 R 型型 活活 细细 菌菌 混混 合合 培培 养养RRRRRS无毒性型菌加热杀死后的型菌无毒性型菌加热杀死后的型菌注射注射小白鼠死亡小白鼠死亡结论：结论：DNA才是遗传才是遗传物质物质(转化因子转化因子)。DNA纯度纯度越高，转越高，转化越有效。化越有效。第15页/共69页(3)(3)实验结果是实验结果是 (4)(4)实验结论是实验结论是 只有DNA与R型活细菌进行混合，才能使R型细菌转化为S型细菌(1)(1)该实验的设计思路是该实验的设计思路是(2)(2)实验中的实验组以及对照组是实验中的实验组以及对照组是单因子变量原则：将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等分离提取出来，分别与
12、R型细菌进行混合，单独观察它们的作用。实验组：DNA与R活菌单独培养。其它都是对照组。用DNA酶破坏了DNA的结构，然后去实验，看它是否能完成转化作用也是对照。转化因子是DNA；DNA是遗传物质；蛋白质多糖DNA水解产物等不是遗传物质。转转化化是是指指一一种种生生物物由由于于接接受受了了另另一一种种生生物物的的遗遗传传物物质质（DNADNA或或RNARNA）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。第16页/共69页新问题新问题DNADNADNADNA纯度不够，是否是纯度不够，是否是纯度不够，是否是纯度不够，是否是0.02%0.02%0.
13、02%0.02%的蛋白质在的蛋白质在的蛋白质在的蛋白质在起传作用呢，如何获取单独的起传作用呢，如何获取单独的起传作用呢，如何获取单独的起传作用呢，如何获取单独的DNADNADNADNA或者蛋或者蛋或者蛋或者蛋白质进行实验？白质进行实验？白质进行实验？白质进行实验？赫尔希赫尔希蔡斯蔡斯同位素示踪法同位素示踪法【实验二、实验二、T T2 2噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验】第17页/共69页噬噬菌菌体体的的模模式式图图资料一：资料一：在在T T2 2噬菌体的化学组分噬菌体的化学组分中，中，60%60%是蛋白质，是蛋白质，40%40%是是DNADNA。对蛋白质和。对蛋白质和DNADNA的进一步分
14、析表明：的进一步分析表明：S S仅仅存在于蛋白质分子中，存在于蛋白质分子中，99%99%的的P P都存在于都存在于DNADNA分子分子中。中。同位素示踪法同位素示踪法病毒必须寄生于活细胞病毒必须寄生于活细胞才能生存！才能生存！实验三噬菌体侵染细菌的实验P44第18页/共69页T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验噬菌体侵染大肠杆菌的实验P45第19页/共69页噬菌体噬菌体侵染细菌侵染细菌的示意图的示意图噬菌体只有噬菌体只有DNADNA进入细菌，却能释放出子代噬菌体。所以噬菌体进入细菌，却能释放出子代噬菌体。所以噬菌体的的DNADNA复制以及蛋白质外壳的合成都是在细菌体内利用细菌的场复制以及蛋白质外壳的合
15、成都是在细菌体内利用细菌的场所和原料合成进而组装的。所和原料合成进而组装的。本实验最能说明本实验最能说明DNADNA是遗传物质的是遗传物质的2 2个步骤是：个步骤是：2和和6第20页/共69页（2）研究方法：同位素标记法同位素标记法蛋白质的组成元素：蛋白质的组成元素：DNADNA的组成元素：的组成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P（标记（标记（标记（标记32323232P P P P）（标记（标记（标记（标记35353535S S S S）标记噬菌体方法：标记噬菌体方法：v在分别含有放射性同位素在分别含有放射性同位素3232P P 和和3535S S的培养基中培养细菌的培养基中培养细菌
16、v分别用上述细菌培养分别用上述细菌培养T T2 2噬菌体噬菌体，制，制备含备含3232P P的噬菌体的噬菌体和和含含3535S S的噬菌体的噬菌体第21页/共69页噬菌体的噬菌体的蛋白质蛋白质噬菌体的噬菌体的DNADNA子代中成子代中成分的来源分的来源由谁来由谁来指导合指导合成成所用材料所用材料新合成的新合成的部位及方部位及方式式在子代在子代噬菌体噬菌体中是否中是否保留保留是否进是否进入宿主入宿主细胞细胞元素组元素组成成成分成分噬菌体在细胞内复制自己的噬菌体在细胞内复制自己的DNADNA，模板是自己的，酶，模板是自己的，酶和原材料都是宿主细菌的，噬菌体在细胞内合成自己和原材料都是宿主细菌的，噬
17、菌体在细胞内合成自己的蛋白质外壳，模板是自己的，酶和原材料还是宿主的蛋白质外壳，模板是自己的，酶和原材料还是宿主细菌的。细菌的。宿主细胞中成分噬菌体的DNA转录mRNA宿主细胞内的CHONS宿主细胞的核糖体上进行翻译不保留不进CHONS亲代噬菌体的DNA和宿主细胞中成分噬菌体的DNA宿主细胞内的CHONP宿主细胞内进行DNA的复制保留进CHONP第22页/共69页实验过程及结果：实验过程及结果：第一组第一组 实验实验第二组第二组实验实验亲代亲代噬菌体噬菌体35 S标记蛋白质32 32 P标记DNA 寄主寄主细胞内细胞内无无35S标标记蛋白质记蛋白质有有32P标标记记DNA子代子代噬菌体噬菌体外
18、壳蛋白外壳蛋白质无质无35SDNA有有32P标记标记实验实验结论结论DNA分分子具有子具有连续性，连续性，是遗传是遗传物质物质第23页/共69页首先用含放射性同位素（如首先用含放射性同位素（如3232P P）的培养基培养）的培养基培养 ，然后再用上述细菌培养然后再用上述细菌培养，就可得到含放射性元素，就可得到含放射性元素（如（如DNADNA分子中含分子中含3232P P）的）的T T2 2噬菌体。噬菌体。思考思考1:制备含放射性同位素制备含放射性同位素T2T2噬菌体的方法：噬菌体的方法：细菌细菌噬菌体噬菌体首先用含放射性同位素（如首先用含放射性同位素（如3535S S）的培养基培养）的培养基培
19、养 ，然后再用上述细菌培养然后再用上述细菌培养，就可得到含放射性元素，就可得到含放射性元素（如蛋白质外壳中含（如蛋白质外壳中含3535S S）的）的T T2 2噬菌体。噬菌体。细菌细菌噬菌体噬菌体如何制备如何制备32P标记的标记的噬菌体？噬菌体？如何制备如何制备35S标记的标记的噬菌体噬菌体?32P标记的标记的噬菌体噬菌体DNA位置：位置：35S标记的标记的噬菌体蛋白质噬菌体蛋白质位置：位置：第24页/共69页思考：思考：3535S S和和3232P P分别标记了噬菌体什么物质？为什么分别标记了噬菌体什么物质？为什么？用？用1515NN、1414C C、3 3H H、1818OO是否可以？为什
20、么？是否可以？为什么？能否用能否用3232P P和和3535S S标记同一个噬菌体来进行实验？标记同一个噬菌体来进行实验？分别标记！分别标记！思考思考2：第25页/共69页用用3535S S标记噬菌体后侵染细菌标记噬菌体后侵染细菌3535S S标记标记噬菌体噬菌体+细菌细菌搅拌搅拌离心离心上清液：噬菌上清液：噬菌体外壳，放射体外壳，放射性性高高沉淀物：细菌沉淀物：细菌 放射性低放射性低细菌内无放射性细菌内无放射性32S使细菌与噬菌体外使细菌与噬菌体外壳分开壳分开为什么？为什么？因为被因为被35S标记的标记的噬菌体噬菌体蛋白质外壳不进入细菌内。在上清液。蛋白质外壳不进入细菌内。在上清液。沉淀物中
21、为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？沉淀物中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？搅拌离心不充分。搅拌离心不充分。时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；又要保证子代噬菌体未释放。侵染；又要保证子代噬菌体未释放。第26页/共69页用用32p32p标记噬菌体后侵染细菌标记噬菌体后侵染细菌细菌内有放射性细菌内有放射性3232P P标记标记噬菌体噬菌体+细菌细菌搅拌搅拌离心离心上：噬菌体上：噬菌体 放放射性低射性低沉淀：细菌沉淀：细菌 高高因为被因为被32P标记的标记的噬菌体噬菌体DNA进入细菌内。不在上清液。进入细菌内。不在上清液。上清液中为什么还具
22、有低的放射性？应该没有才是啊？上清液中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？因为被因为被32P标记的标记的噬菌体噬菌体可能还没有完成侵染过程，或者子代噬可能还没有完成侵染过程，或者子代噬菌体已经释放，经离心到了上清液中显示放射性。菌体已经释放，经离心到了上清液中显示放射性。为什么？为什么？时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；又要保证子代噬菌体未释放。侵染；又要保证子代噬菌体未释放。第27页/共69页亲代亲代噬菌体噬菌体寄主寄主细胞内细胞内子代子代噬菌体噬菌体3232P P标记标记DNADNA有有3232P P标记标记DNADNADNADNA有有3
23、232P P标记标记3535S S标记蛋白质标记蛋白质 无无3535S S标记蛋白质标记蛋白质 外壳蛋白质外壳蛋白质无无3535S S结论结论4 4结论：结论：DNADNA分子在亲子代之间具有分子在亲子代之间具有连续性连续性，是是遗传物质。遗传物质。不能证明蛋白质不是遗传物质。不能证明蛋白质不是遗传物质。第28页/共69页DNADNA是唯一的遗传物质吗？是唯一的遗传物质吗？噬菌体侵染细菌实验的结论：噬菌体侵染细菌实验的结论：DNADNA是是噬菌体的遗传物质，蛋白质噬菌体的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。不是遗传物质。DNADNA是一种连续性的物是一种连续性的物质。质。第29页/共69页RNA（核
24、糖核酸）（核糖核酸）有些病毒（如烟有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不草花叶病毒），它们不含有含有DNA,只含有只含有RNA。在这种情况下，在这种情况下，RNA就就起着遗传物质的作用。起着遗传物质的作用。3 3、DNADNA是主要遗传物质的证据是主要遗传物质的证据DNA主要的遗主要的遗传物质传物质 目前，已有充分目前，已有充分的科学研究资料证明，的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质作为遗传物质的。的。例：病毒的遗传物质是（）人的遗传物质是（）A、DNA B、RNA C、DNA和RNA D、DNA或RNAD A第30页/共69页是是烟烟草草花花叶叶病病毒毒 遗
25、遗传传物物质质RNARNA【实验三、烟草花叶病毒感染实验实验三、烟草花叶病毒感染实验】结论结论5 5第31页/共69页烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，如何确定其遗传物质是什么？烟草花叶病毒的遗传物质是RNA思路思路:烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的RNARNA和蛋白质区分和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质作用，从而判断谁才是遗传物质仅仅RNARNA能使烟草产生原样病斑能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑RNARNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑和蛋白质都能使烟草产生原样病斑
26、若出现若出现结果则仅结果则仅RNARNA是遗传物质；是遗传物质；若出现若出现结果则仅蛋白质是遗传物质；结果则仅蛋白质是遗传物质；若出现若出现结果则结果则RNARNA和蛋白质都是遗传物质和蛋白质都是遗传物质预测结果：预测结果：预测结果：预测结果：（现象）（现象）（现象）（现象）提出问题：提出问题：提出问题：提出问题：作出假设：作出假设：作出假设：作出假设：设计实验：设计实验：设计实验：设计实验：课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？得出结论：得出结论：得出结论：得出结论：RNA是遗传物质是遗传物质第32页/共69页.比较核酸与遗传物质比较核酸与遗传物质核
27、酸核酸遗传物质遗传物质原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞噬菌体噬菌体烟草花叶病毒烟草花叶病毒由此可知：由此可知：具有细胞结构的生物，核酸是具有细胞结构的生物，核酸是_ _ _，遗传物质，遗传物质是是_ _ _；不具有细胞结构的生物，核酸是；不具有细胞结构的生物，核酸是_ _ _ _ _，遗传物质是，遗传物质是_ _ _。自然界中绝大多数生物具有细胞结构，自然界中绝大多数生物具有细胞结构，DNADNA是主要遗传物质是主要遗传物质。DNA和和RNA DNADNA和和RNADNADNADNARNARNADNA和和RNADNADNA或或RNADNA或或RNA第33页/共69页 核酸是一切生物的遗传物质，
28、核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（核酸包括脱氧核糖核酸（DNADNA）和核）和核糖核酸（糖核酸（RNARNA），绝大多数生物都是），绝大多数生物都是以以DNADNA作为遗传物质的，因此作为遗传物质的，因此DNADNA是是主要主要的遗传物质的遗传物质。课堂课堂小结小结第34页/共69页知识回顾总结知识回顾总结归纳总结 1.1.列表比较列表比较DNADNA是主要的遗传物质的实验证据是主要的遗传物质的实验证据肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验烟草花叶病毒侵烟草花叶病毒侵染烟草实验染烟草实验实验实验原理原理从从S S型活细菌中提取的型活细菌中提取的D
29、NADNA、蛋白质和多糖，、蛋白质和多糖，分别与分别与R R型活细菌培养型活细菌培养液混合培养液混合培养用同位素用同位素3232P P标记标记DNADNA，3535S S标记蛋白质，来证明只有标记蛋白质，来证明只有噬菌体的噬菌体的DNADNA进入细菌体内，进入细菌体内，完成遗传作用完成遗传作用从烟草花叶病毒从烟草花叶病毒中提取中提取RNARNA和蛋和蛋白质，分别感染白质，分别感染烟草烟草实验实验结果结果只有加入只有加入DNADNA，才能使，才能使R R型活细菌转化为型活细菌转化为S S型活型活细菌，用细菌，用DNADNA酶处理的酶处理的DNADNA失去转化作用失去转化作用带有同位素带有同位素3
30、2P32P的的DNADNA进入进入细菌内完成遗传作用细菌内完成遗传作用只有只有RNARNA才能感才能感染烟草染烟草实验实验结论结论DNADNA是遗传物质是遗传物质,蛋白质蛋白质等物质不是等物质不是 DNADNA是遗传物质是遗传物质RNARNA是遗传物质是遗传物质四个实四个实验的共验的共同点同点设计思路都是设计思路都是:设法把设法把DNA(RNA)DNA(RNA)与蛋白质分开，单独地、直接地去观与蛋白质分开，单独地、直接地去观察察DNA(RNA)DNA(RNA)的作用的作用都遵循了对照原则都遵循了对照原则第35页/共69页总结论总结论DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质只有只有RNARN
31、A病毒是以病毒是以RNARNA为遗传物质为遗传物质实验成功的关键实验成功的关键设法将设法将DNADNA与蛋白质分开，单独地、与蛋白质分开，单独地、直接地去观察它们的作用。直接地去观察它们的作用。细胞结构细胞结构生物生物原核生物原核生物真核生物真核生物遗传物质是遗传物质是DNADNA非细胞结非细胞结构生物构生物（遗传物质是（遗传物质是RNARNA）只含只含DNADNA病毒：病毒：只含只含RNARNA病毒病毒：第36页/共69页第第2 2节节 DNADNA分子的结构分子的结构高中生物学高中生物学(人教版人教版)遗传与进化遗传与进化第第3 3章章 基因的本质基因的本质第37页/共69页1 1、有哪些
32、科学家对、有哪些科学家对DNADNA的双螺旋结构的提出作出了的双螺旋结构的提出作出了贡献？贡献？2 2、DNADNA的基本组成单位是什么？其基本骨架是由哪的基本组成单位是什么？其基本骨架是由哪些物质组成？分别位于些物质组成？分别位于DNADNA的的什么部位？的的什么部位？3 3、DNADNA的碱基是如何配对的？它们位于的碱基是如何配对的？它们位于DNADNA的什么的什么位置？位置？4 4、DNADNA是由几条链构成的？具有怎样的立体结构？是由几条链构成的？具有怎样的立体结构？第38页/共69页1、19世纪50年代科学界认识到DNA 的化学组成。DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建DNA
33、DNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C、H、O、N、PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸 =含氮碱基含氮碱基 +脱氧核糖脱氧核糖 +磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A、T T、G G、C C第39页/共69页2、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据第40页/共69页3、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想。4、1952年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量（A=T），鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量(G=C).5、1953年沃森和克里克发表论
34、文核酸的分子结构模型脱氧核糖核酸的一个结构模型第41页/共69页资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的分子的基本单位是基本单位是 。脱氧核苷酸脱氧核苷酸1分子磷酸分子磷酸1分子脱氧核糖分子脱氧核糖1分子含氮碱基分子含氮碱基一、一、DNADNA模型建构模型建构1分子脱氧核苷酸 =+.代表磷酸代表磷酸 S代表脱氧核糖代表脱氧核糖(含含S的一面向上的一面向上)代表代表4种碱基种碱基 代表连接各组分的化学键代表连接各组分的化学键 【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱 基A G C T磷酸脱氧核糖第42页/共69页一一一一.DNA.DNA的的的
35、的基本单位基本单位基本单位基本单位脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸 1234含碱基脱氧核糖磷酸5A GC T化学元素组成：C H O N P第43页/共69页核苷酸的化学组成：核苷酸的化学组成：五五 碳碳 糖：糖：含氮碱基：磷 酸：脱氧核糖脱氧核糖核 糖H3PO4H3PO4DNARNAA G C TA G C U脱氧核糖磷酸含氮碱基核糖磷酸含氮碱基脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸第44页/共69页4 4、构成、构成DNADNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？问题讨论：问题讨论：1 1、构成、构成 DNADNA的碱基有几种？的碱基有几种？3 3、构成核酸的碱基有几种？、构成核酸的
36、碱基有几种？5 5、构成、构成RNARNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？6 6、构成核酸的核苷酸有几种？、构成核酸的核苷酸有几种？2 2、构成、构成RNARNA的碱基有几种？的碱基有几种？(4)(8)(4)(4)(5)(4)第45页/共69页种类种类五碳五碳糖糖磷酸磷酸碱基碱基核核苷苷酸酸脱氧脱氧核苷核苷酸酸脱氧脱氧核糖核糖Pi嘌呤碱嘌呤碱（A、G）腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸嘧啶碱嘧啶碱（C、T）核糖核糖核苷核苷酸酸核糖核糖Pi嘌呤碱（嘌呤碱（A、G）腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌
37、呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸嘧啶碱（嘧啶碱（C、U）第46页/共69页第47页/共69页AAATTTGGGGCCCATC磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基第48页/共69页AP脱氧脱氧核糖核糖GP脱氧脱氧核糖核糖CP脱氧脱氧核糖核糖TP脱氧脱氧核糖核糖与五碳糖相连的碱基与五碳糖相连的碱基主干：主干：磷酸、五碳糖交互排列构成，稳定不变侧支：侧支：脱氧核苷酸链：第49页/共69页AGCT氢键氢键ATGC碱基互补配对原则碱基互补配对原则磷酸二磷酸二酯键酯键脱氧核脱氧核苷酸苷酸碱基对碱基对第50页/共69页脱氧核糖TPCP脱氧核糖G
38、P脱氧核糖AP脱氧核糖A TG C碱基互补碱基互补配对原则配对原则AP脱氧脱氧核糖核糖GP脱氧脱氧核糖核糖CP脱氧脱氧核糖核糖TP脱氧脱氧核糖核糖第51页/共69页A C TGTGCCAACATGGGCATT在双链在双链DNADNA分子中：分子中：A=T G=CA=T G=CA+G =T+CA+G =T+C第52页/共69页碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对嘌呤和嘧啶之间通过嘌呤和嘧啶之间通过氢键氢键配对，形成碱配对，形成碱基对，且基对，且A A只和只和T T配对、配对、C C只和只和G G配对配对，这，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱碱基互补配对原则基互补配
39、对原则。ATGC氢键氢键第53页/共69页DNADNA的平面结构的平面结构两条多脱氧核苷酸链反向平行双链的中间是碱基对双链的两侧是磷酸和脱氧核糖的交互排列碱基互补配对原则是：A与T配对；G与C配对ATGCC GT AC GGCC G第54页/共69页 思考：研究表明：研究表明：DNA结构的稳结构的稳定性与四种碱基的含量有定性与四种碱基的含量有关：关：G和和C的含量越多，的含量越多，DNA的结构就越稳定。的结构就越稳定。同学们知道是由于什么原因吗？同学们知道是由于什么原因吗？G与与C形成三个氢键，形成三个氢键，A与与T只形成两只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。个氢键。氢键越多，结合力越强。第
40、55页/共69页DNA有关碱基数量的计算：有关碱基数量的计算：通过观察通过观察DNA的结构我们可以发现：的结构我们可以发现：A只能与只能与T配对，配对，G只能与只能与C配对，所以配对，所以A=T，G=C。两个式子相加得：两个式子相加得：A+G=T+C，即嘌呤数之和等于嘧啶数之和。即嘌呤数之和等于嘧啶数之和。同理可得：同理可得：A+C=T+G，即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等。即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等。第56页/共69页DNA是由两条脱氧核苷酸链组成的，是由两条脱氧核苷酸链组成的，第一条链的第一条链的A与与第二条链的第二条链的T互补配对，互补配对，因此：因此：A1=T2同理：同理：T1=
41、A2 G1=C2 C1=G2所以：所以：A1+T1=A2+T2=1/2（A+T）G1+C1=G2+C2=1/2（G+C）因此：因此：（A1+T1）/（G1+C1）=（T2+A2）/（C2+G2）（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）（A1+C1）/（G1+T1）=（T2+G2）/（C2+A2）第57页/共69页【课堂反馈课堂反馈】你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。中概括出一些规律。A=T G=CA=T G=C A+G=T
42、+CA+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+GA+G()=T+GT+G()=50%A+GA+G T+C T+C =()()()=()()()=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半第58页/共69页A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1 1）DNADNA分子是由分子是由两条两条反向反向平行的平行的脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸长链盘旋盘旋而成的。而成的。（
43、2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和磷酸和磷酸交替连接，排列在交替连接，排列在外外侧侧，构成基本骨架；，构成基本骨架；碱基在碱基在内侧内侧。（3 3）两条链上的）两条链上的碱基碱基通过通过氢氢键键连结起来，形成连结起来，形成碱基对碱基对，且遵循且遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。DNADNA双螺旋结构的双螺旋结构的主要特点主要特点第59页/共69页两条长链上的脱两条长链上的脱氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交替排列的顺序是替排列的顺序是稳定不变的。稳定不变的。长链中的碱基对长链中的碱基对的排列顺序是千的排列顺序是千变万化的。变万化的。DNA分子结分子结构构稳定性稳定性DNA分子
44、结构分子结构特特异性异性和和多样性多样性就就体现在特定的碱体现在特定的碱基（对）排列顺基（对）排列顺序中。序中。第60页/共69页DNA分子稳定的原因分子稳定的原因DNADNA分子为什么能保持稳定？分子为什么能保持稳定？DNA分子由两条多脱氧核苷酸链构成，两侧的脱氧核糖和磷酸交互排列是稳定的中间的碱基对按碱基互补配对原则严格配对多脱氧核苷酸链形成稳定的双螺旋结构。第61页/共69页DNADNA可能蕴藏的信息量可能蕴藏的信息量DNA分子中只有碱基对的排列顺序是可以改变的。脱氧核苷酸的排列顺序不同，DNA分子中蕴藏的遗传信息就不同。DNA分子具有多样性脱氧核苷酸的排列方式有4N（N是DNA分子中脱
45、氧核苷酸的对数）种可能。由N个碱基对组成的DNA分子可能蕴藏的遗传信息即有4N种之多。第62页/共69页化学组成单位双螺旋结构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类四种四种A、C 、G 、T 主要特点主要特点 碱基互补配对原则碱基互补配对原则DNA分子的多分子的多样性和特异性样性和特异性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架本骨架，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。成碱基对。碱基碱基4种、碱基对种、
46、碱基对2种、排列顺序不同种、排列顺序不同DNA结构A A C C G GA TT T G G C C T A一分子含氮碱基一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸第63页/共69页设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ，A A2 2=T=T1 1，G G1 1=C=C2 2 ，GG2 2=C=C1 1。则在则在DNADNA双链中：双链中：A=T A=T，G=CG=C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C
47、A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何等于其中任何一条链的一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2GG2 2+C+C2 2=例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，GG占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G
48、=T+CA+G=T+C。所以，。所以，A=50%A=50%23%=27%23%=27%第64页/共69页 双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互互为倒数。为倒数。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1=a=aT T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=1/a=1/aA A 1 1+C1+C1T T 1 1+G+G1 1T T2 2+G+G2 2A A2 2+C+C2 2=例题例题2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其，上述比例在其互补链和整个
49、互补链和整个DNADNA分子中分别是分子中分别是多少？多少？2.5 1;2.5 1;A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双双链链第65页/共69页 双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的百分比等于其中任分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中何一条链中A+TA+T占该链碱基总数的百分占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链比，其中任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分分子子A+TA+T的一半。的一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1+T+
50、T1 1+G+G1 1+C+C1 1A A1 1+T+T1 1=A A2 2+T+T2 2+G+G2 2 +C+C2 2A A2 2+T+T2 2=A A1 1+T+T1 1（A+TA+T）1 12 2=A A2 2 +T+T2 2A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链 例题例题3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条