高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座专题八基因与分子生物学.docVIP

高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题八 基因与分子生物学 【竞赛要求】 DNA是遗传物质的证据 DNA和RNA的结构 DNA的双螺旋结构 DNA的复制 遗传信息流从DNA到RNA到蛋白质 病毒 【知识梳理】 一、基因的结构 DNA是遗传物质基础的证据 肺炎双球菌的转化实验（Fred Griffith 1928年） （2）实验过程： （3）结论：S型细菌有一种物质或转化因子进入R型细菌，引起R型细菌发生稳定的遗传变异。 （4）不足：并未解释何种物质引起转化。 2．Osward Avery等人对肺炎双球菌的补充实验（1944年） （1）实验过程： Avery等人将S型活细菌中多糖、脂类、蛋白质、RNA、DNA、DNA水解物分离出来，分别与R型活细菌混合培养，发现只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌，并且后代仍为S型细菌。 （2）结论：DNA为转化因子，而蛋白质、脂类等物质均无转化作用。 （3）不足：DNA提取纯度不够，即使纯度最高时仍含有0.02%的蛋白质，因而有一少部分人坚信蛋白质时遗传物质。 3．噬菌体亲然细菌实验（Alfed Hershey和Martha Chase 1952年） （1）实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌。 （2）实验过程： 首先将大肠杆菌分别培养在含35S和32P的培养基中，因为P主要存在于DNA中，S存在于蛋白质中，所以在大肠杆菌的生长过程中分别被35S和32P标记。 然后用噬菌体去感染分别被35S和32P标记的大肠杆菌，这样子代噬菌体的蛋白质和DNA也分别被35S和32P标记上。 再用已被标记的噬菌体侵染无放射性的大肠杆菌，经一段时间的培养后搅拌离心，分别检测上清液和沉淀物的放射性，结果在新形成的噬菌体中没有检测到35S 而检测到了32P。 （3）结论：DNA是联系亲子代的物质，而不是蛋白质。 噬菌体侵染细菌的过程为：吸附、注入、复制和合成、组装、释放。 （4）优点：真正将DNA与蛋白质分开来观察它们的作用。 4．烟草花叶病毒重建实验（Fraenkel Conrat 1956年） 结果：杂种病毒侵染烟草叶片后的病毒病斑与HR株系病斑相同，并从烟草叶片中分离出HR株系病毒。 （3）结论：RNA是遗传物质。 （4）其他RNA病毒：HIV病毒、SARS病毒等。 因此，DNA是主要的遗传物质。真核生物和原核生物的遗传物质为DNA，某些病毒的遗传物质为DNA，另一些病毒的遗传物质为RNA。 DNA和RNA的结构 1．DNA和RNA结构的区别 脱氧核糖核酸（DNA） 核糖核酸（RNA） 基本组成单位 五碳糖结构 示意图 核苷酸结构 示意图 空间结构 一般为双链 单链 存在部位 主要存在于细胞核 主要存在于细胞质 五种碱基的分子结构示意图： （三）DNA的双螺旋结构 1.DNA双螺旋结构的发现史： 1944年，美国科学家奥斯瓦尔德·西奥多·埃弗里提出，在细胞核内发现的DNA可能携带遗传信息。伦敦的罗莎琳德·富兰克林研究出了DNA的X射线衍射结构图。Watson，J·DCrick，F.1962年诺贝尔医学生物学奖2．DNA双螺旋结构模型的要点如下： 　　①?3-7）。　　②两条多核苷酸链反向平行（antiparallel），即一条链磷酸二脂键为5’-3’方向，另一条链为3’－5’方向，二者刚好相反。亦即一条链对另一条链是颠倒过来的，这称为反向平行。 　　 ③hydrogen bond）与它互补的碱基相联系，相互层迭宛如一级一级的梯子横档。互补碱基对A和T之间形成两个氢键，而C和G之间形成三个氢键（如上图）。上下碱基对之间的距离为0.34nm。 　 　④3.4nm长，刚好含有10个碱基对， 其直径约为2nm。 　　 ⑤major groove）和小沟（minor groove）交替出现。 3．碱基互补配对原则：DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。 碱基互补配对原则在解体中的应用： DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构成的。根据碱基互补配对的原则，一条链上的A一定等于互补链上的T；一条链上的G一定等于互补链上的C；反之如此。因此，可推知多条用于碱基计算的规律。 ①规律一：在一个双链DNA分子中，A=T、G=C。即：A+G=T+C或A+C=T+G，变形为或。也就是说，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 ②规律二：在双链DNA分子中，两个互补配对的碱基之和的比值与该DNA分子中每一单链中这一比值相等，即DNA分子中