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第 9講 基因的本質 一、DNA 是主要的遺傳物質 1.肺炎雙球菌的轉化實驗 （1）體內轉化實驗：1928 年由英國科學家格里菲思等人進行。 實驗材料：S 型細菌、R 型細菌 菌落 菌體 毒性 S 型細菌 表面光滑（smooth） 有莢膜（小鼠很難消滅） →有 R 型細菌 表面粗糙(rough) 無莢膜（小鼠容易消滅） →無 結論：在 S 型細菌中存在轉化因子可以使 R 型細菌轉化為 S 型細菌。 （2）體外轉化實驗：1944 年由美國科學家艾弗里等人進行。 結論：DNA 是遺傳物質 2.噬菌體侵染細菌的實驗 1、實驗過程 ①標記噬菌體（35S 標記蛋白質，32P 標記 DNA，不能同時標記） 含 35S 的培養(yǎng)基 培養(yǎng) 含 35S 的細菌 35S 培養(yǎng) 蛋白質外殼含 35S 的噬菌體 含 32P 的培養(yǎng)基 培養(yǎng) 含 32P 的細菌 培養(yǎng) 內部 DNA 含 32P 的噬菌體 ②噬菌體侵染細菌 含 35S 的噬菌體 侵染細菌 細菌體內沒有放射性 35S 含 32P 的噬菌體 侵染細菌 細菌體內有放射線 32P 結果分析：測試結果表明：侵染過程中，只有 32P 進入細菌，而 35S 未進入，說明只有親代 噬菌體的 DNA 進入細胞。子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的 DNA 遺傳的。 DNA 才 是真正的遺傳物質。 結論：進一步確立 DNA 是遺傳物質 3.煙草花葉病毒感染煙草實驗： （1）實驗過程 （2）實驗結果分析與結論 煙草花葉病毒的 RNA 能自我復 制，控制生物的遺傳性狀，因此 RNA 是它的遺傳物質(還有 HIV)。 4、生物的遺傳物質 非細胞結構：DNA 或 RNA 生物 原核生物：DNA 細胞結構 真核生物：DNA 結論：絕大多數(shù)生物（細胞結構的生物（同時含 DAN、RNA）和 DNA 病毒）的遺傳物質 是 DNA，所以說 DNA 是主要的遺傳物質。 二、DNA 分子的結構 1. DNA 分子的結構 （1） 基本單位---脫氧核糖核苷酸（簡稱脫氧核苷酸） 2、DNA 分子特點 （1）穩(wěn)定性：是指 DNA 分子雙螺旋空間結構的相對穩(wěn)定性。 （2）多樣性：構成 DNA 分子的脫氧核苷酸雖只有 4 種，配對方式僅 2 種，但其數(shù)目卻可 以成千上萬，更重要的是形成堿基對的排列順序可以千變萬化，從而決定了 DNA 分子的多 樣性（n 對堿基可形成 4n 種）。 （3）特異性：每個特定的 DNA 分子中具有特定的堿基排列順序，而特定的排列順序代表 著遺傳信息，所以每個特定的 DNA 分子中都貯存著特定的遺傳信息，這種特定的堿基排列 順序就決定了 DNA 分子的特異性。 3、DNA 雙螺旋結構的特點： （1）DNA 分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。 （2）DNA 分子外側是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的基本骨架。 （3）DNA 分子兩條鏈的內側的堿基按照堿基互補配對原則配對，并以氫鍵互相連接。 4、相關計算（文科生了解） （1）A=T C=G （2）（A+ C ）/ （T+G ）= 1 或 A+G / T+C = 1 1 （3）如果（A1+C1 ） / （ T1+G1 ）=b 那么（A2+C2 ） / （T2+G2 ） = b （4） （A+ T ） / （ C +G ） =（A1+ T1 ） / （ C1 +G1 ）= （ A2 + T2 ） / （ C2+G2 ） 5.判斷核酸種類 （1）如有 U 無 T，則此核酸為 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，則處于轉錄階段。 三、DNA 的復制 1.DNA 分子復制的過程 （1）概念：以親代 DNA 分子為模板合成子代 DNA 的過程 （2）復制時間：有絲分裂或減數(shù)第一次分裂間期 （3）復制方式：半保留復制 （4）復制條件：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酶:解旋酶、 DNA 聚合酶等 （5）復制特點：邊解旋邊復制 （6）復制場所：主要在細胞核中，線粒體和葉綠體也存在。 （7）復制意義：保持了遺傳信息的連續(xù)性。 2.與 DNA 復制有關的堿基計算（文科生了解） （1）一個 DNA 連續(xù)復制 n 次后，DNA 分子總數(shù)為：2n （2）第 n 代的 DNA 分子中，含原 DNA 母鏈的有 2 個，占 1/(2n-1) （3）若某 DNA 分子中含堿基 T 為 a， ①則連續(xù)復制 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 次復制時所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為：a2n-1 四、基因是有遺傳效應的 DNA 片段 1.基因的相關關系 （1）與 DNA 的關系 ①基因的實質是有遺傳效應的 DNA 片段，無遺傳效應的 DNA 片段不能稱之為基因（非基 因）。②每個 DNA 分子包含許多．個．基因。 （2）與染色體的關系 ①基因在染色體上呈線性排列。②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）與脫氧核苷酸的關系 ①脫氧核苷酸（A、T、C、G）是構成基因的單位。②基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺 傳信息。 （4）與性狀的關系 ①基因是控制生物性狀的遺傳物質的結構和功能單位。 ②基因對性狀的控制通過控制蛋白質分子（酶、結構蛋白）的合成來實現(xiàn)。 2.DNA 片段中的遺傳信息 遺傳信息蘊藏在 4 種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變萬化構成了 DNA 分子的 多樣性，而堿基的特異排列順序，又構成了每個 DNA 分子的特異性。