【本讲教育信息】

一. 教学内容：

第三章基因的本质

二. 学习内容：

本周学习遗传物质DNA的相关知识，从遗传物质的本质证明实验，开始，到DNA的结构，复制，全面介绍遗传物质。在本章内容中，需要掌握遗传物质证明的相关实验，要清楚了解DNA的分子结构，理解DNA作为遗传物质与基因间的对应关系。

三. 学习重点：

遗传物质证明的经典实验

DNA的分子结构

基因与DNA的相互关系

四. 学习难点：

遗传物质证明的经典实验

基因与DNA的相互关系

五. 学习过程：

第一节 DNA是主要的遗传物质

（一）DNA是主要的遗传物质

1. 遗传物质应该具备的特点

（1）在细胞生长和繁殖的过程中能够精确的复制自己

（2）能够指导蛋白质的合成从而控制生物的性状和新陈代谢

（3）具有储存巨大数量遗传信息的潜在能力

（4）结构比较稳定。但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后又能继续复制，并能遗传给后代。

有丝分裂、减数分裂染色体变化——染色体在遗传中的重要作用

DNA

染色体哪一种是遗传物质

蛋白质

实验预测：DNA 是遗传物质。蛋白质是一切生命活动的体现者。

证明方法：将DNA和蛋白质分开，单独地，直接地观察DNA的作用。

DNA的组成特点：

元素：C、H、O、N、P

单体：核苷酸（脱氧核糖核苷酸）

脱氧核糖鸟嘌呤（G）

核苷酸磷酸嘌呤碱基腺嘌呤（A）

含氮碱基

嘧啶碱基胞嘧啶（C）

胸腺嘧啶（T）

组成单体有四种：

腺嘌呤脱氧核糖核苷酸

鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸

胞嘧啶脱氧核糖核苷酸

胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸

核苷酸的结构

磷酸——脱氧核糖——含氮碱基

彼此间共价键连接

2. 肺炎双球菌感染实验

时间： 1928年地点：英国人物：格里菲思

材料：小白鼠、肺炎双球菌（S、R两种类型）

目的：观察肺炎双球菌的转化

（1）肺炎双球菌的类别：

菌落荚膜毒性致病力

R型粗糙无荚膜无毒不致病

S型光滑多糖成分荚膜有毒人肺炎、小鼠败血症

（2）实验过程

① 无毒R型活细菌注射到小鼠体内不死亡

② 有毒的S型活细菌注射到小鼠体内患败血症死亡

③ 将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内不死亡

④ 将无毒型的R型活细菌与加热杀死后的S型

细菌混合后注射到小鼠体内患败血症死亡

现象说明：从第四组的实验鼠中能分离出有毒的S型的活细菌，这表明无毒的R型活细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后，转化成有毒的S型活细菌。

实验延伸：转化成S型细菌经培养的后代也是有毒的，该性状是可以遗传的。

结论：第四组实验中，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性物质——“转化因子”

1944年美国科学家艾弗里转化试验

文本框: 分别与R型活细菌混合培养多糖 R型

脂类 R型

蛋白质 R型

S型细菌

RNA R型

DNA R或是S（两种菌落）

DNA水解物 R型

现象：只有DNA，才能使R型细菌转化为S型细菌，DNA纯度越高，转化就越有效。如果用DNA酶处理从S型活细菌中提取出的DNA，使其分解，就不能使R型细菌发生转化

结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是遗传物质。

3. 噬菌体侵染细菌实验

（1）菌体的结构生理特点

① 是一种专门寄生在细菌体内的病毒

② 侵染细菌后，就会利用细菌内部的物质合成自身蛋白质成分

③ 指导物质合成的是噬菌体的遗传物质

头部 DNA 蛋白质

噬菌体

尾部蛋白质

（2）实验设计

① 实验材料

用放射性同位素³⁵S标记一部分噬菌体的蛋白质

用放射性同位素³²P标记另一部分噬菌体的DNA

② 实验过程

用被标记的噬菌体分别侵染细菌，使其大量繁殖

③ 实验观察及结论

亲代噬菌体	寄主细胞内	子代噬菌体	实验结论
³²P标记DNA	有³⁵P标记DNA	DNA中有³⁵P	DNA分子具有连续性，是遗传物质
³⁵S标记蛋白质	无³⁵S标记蛋白质	外壳蛋白质无³⁵S标记	DNA分子具有连续性，是遗传物质

子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的，DNA是遗传物质。

所有的生命现象通过蛋白质表现出来，但是蛋白质合成是通过遗传信息来控制的。

4. 结论

DNA是主要的遗传物质（细胞生物，多数病毒）

遗传物质

RNA也是遗传物质（少数病毒，如：烟草花叶病毒）

绝大多数的生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是RNA（少数的RNA病毒）

第二节 DNA分子的结构

（一）双螺旋结构模型的构建

模型构建基础：

威尔金斯，富兰克林：展示DNA的X射线衍射的幻灯片

查哥夫：腺嘌呤总量与胸腺嘧啶的总量，鸟嘌呤的总量与胞嘧啶的总量相等

碱基互补配对原则

DNA分子中的碱基配对时遵循互补配对原则：嘌呤碱基一定与嘧啶碱基配对，是一一对应关系

A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对

G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对

碱基碱的氢键数目一定

G、C间以三个氢键相连

两条链间的距离不变：由嘌呤与嘧啶配对形成的碱基对决定

（二）DNA分子的结构

1. 单链结构：

很多核苷酸通过彼此脱水缩合形成长的核苷酸链

脱水位置：一核苷酸的磷酸和另一核苷酸的脱氧核糖间缩合

结构：

磷酸

脱氧核糖含氮碱基

磷酸

脱氧核糖含氮碱基

磷酸

脱氧核糖含氮碱基

磷酸

2. 双链结构：

双链结构：两条单链结构的核苷酸链在含氮碱基碱间形成氢键作用，彼此结合，然后扭曲螺旋形成相对稳定的空间结构即双螺旋结构。

DNA分子的立体结构：

① 是规则的双螺旋结构

② 结构特点：

DNA分子是由两条链组成，两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律。

③ 空间结构：

发现：1953年，美国的沃森、英国的克里克共同提出、构建DNA模型

结构：

磷酸磷酸

脱氧核糖——A——T——脱氧核糖

磷酸磷酸

脱氧核糖——T——A——脱氧核糖

磷酸磷酸

脱氧核糖——C——G——脱氧核糖

磷酸磷酸

脱氧核糖——G——C——脱氧核糖

磷酸磷酸

第三节 DNA的复制

（一）DNA分子结构的意义：

能储存大量的遗传信息，能够传递遗传信息

双螺旋结构为复制提供了精确的模板

碱基互补配对原则保证了复制的准确进行

（二）遗传信息的传递方式：DNA分子的复制完成

（三）DNA分子的复制：

概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程

时间：细胞有丝分裂的间期和减数分裂的间期，随染色体的复制而完成

基本条件：

1. 模板——以原来的DNA单链为模板

2. 原料——四种脱氧核苷酸

3. 酶——合成酶系统

4. 能量——高能磷酸键提供，用于解旋、合成

复制过程：

（1）开始：解旋

细胞提供能量

两条螺旋的双链

解旋酶解开为单链

（2）进行：以母链为模板进行复制

以单链DNA为模板

游离核苷酸为原料（互补配对原则）