第十二讲 DNA是主要的遗传物质、DNA分子结构
1.人类对遗传物质的探索过程 （B） （1）肺炎双球菌的转化实验
R型菌 S型菌 菌落 粗糙 光滑 荚膜 无 有 毒性 无 有
荚膜是细菌的细胞壁外具有水分的黏胶状物质，主要成分是多糖和蛋白质。 体内转化实验：1928年 格里菲斯
① 活R，无毒 活小鼠
② 活S，有毒 小鼠 死小鼠；分离出活S ③ △杀死的S，无毒 活小鼠
④ 活R + △杀死的S，无毒 死小鼠；分离出活S 结论：在S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。 体外转化实验： 1944年 艾弗里
多糖或蛋白质 R型
活S DNA + R型 培养基 R型 + S型 DNA水解物 R型
结论：DNA是遗传物质。
（2）噬菌体侵染细菌的实验：1952年赫尔希和蔡斯
噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）＋ DNA（C、H、O、N、P） T2噬菌体是能侵染大肠杆菌的一种细菌病毒，无细胞结构；有蛋白质外壳和包含的DNA构成；在自身遗传物质的作用下，能利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分，进行增值。
过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放
实验过程： ①标记噬菌体
培养
含35S的培养基 培养 含35S的细菌 蛋白质外壳含35S的噬菌体 含32P的培养基 培养 含32P的细菌 培养 DNA含32P的噬菌体
②噬菌体侵染细菌 35
S的噬菌体 侵染细菌 细菌体内没有放射性35S 32
P的噬菌体 侵染细菌 细菌体内有放射性32P 结论：DNA是遗传物质。
上述两个实验只能证明DNA是遗传物质，不能说明DNA是主要的遗传物质。 （3）RNA在病毒繁殖和遗传上的作用
早在1957年,格勒(Girer)和施拉姆(Schramm)用石炭酸处理这种病毒,把蛋白质去掉,只留下RNA,再将RNA接种到正常烟草上,结果发生了花叶病；如果用蛋白质部分侵染正常烟草,则不发生花叶病。由此证明，RNA起着遗传物质的作用。
RNA也是遗传物质。但绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
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（4）生物的遗传物质
非细胞结构：DNA或RNA
细胞结构 原核生物：DNA 真核生物：DNA 2.DNA分子结构的主要特点（B）
DNA的空间结构：独特的双螺旋结构。提出者：沃森和克里克。 特点：①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成螺旋结构；
②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。 ③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且按碱基互补配对原则配对（A－T；C－G）。
反 向
平 行 互 补
相关计算规律： ? A=T；G=C；
? 在DNA双链中，任意两个不互补的碱基之和的比为1，并为碱基总数的一半。 （A+G）/（T+C）=1 ；（A+C）=（T+G）=碱基总数的50% ? 若（A1+G1）/（T1+C1）=K，则（A2+G2）/（T2+C2）=1/K。 ? （A1+T1）/ (G1+C1)=(A2+T2) / (G2+C2)=(A+T) / (G+C)
? 可配对的两个碱基之和占全部碱基的百分率等于其中任意一条单链该对碱基之和占
该单链碱基的百分率，如（A1+T1）/ (A1+T1+G1+C1)= =(A2+T2) / (A2+T2+G2+C2) =(A+T) / (A+T+ G+C)
3.DNA分子的多样性和特异性（B）
DNA分子的多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，配对方式只有2种，但其数目成千上万，形成碱基对的排列顺序千变万化。（如有n个碱基对，这些碱基对可能的排
n
列方式就有4种），从而决定了DNA分子的多样性。 特异性：每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序代表着遗传信息。 4.DNA、基因和遗传信息（B）
基因 ：是具有遗传效应的DNA片段。DNA分子中有足够多的遗传信息 基因与DNA分子、染色体、核苷酸的关系：
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基因是有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。无遗传效应的DNA片段是非基因。 每个DNA分子上有很多个基因。遗传信息贮藏在4种碱基的排列顺序中。碱基对的排列顺序就代表了遗传信息。
基因在染色体上呈线性排列；基因的基本组成单位是：脱氧核苷酸。 5.DNA分子复制的过程及特点（B）
概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。
复制时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 复制过程：
（1）解旋：DNA首先利用线粒体提供的能量在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。 （2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料 ，遵循碱基互补配对原则，在有关酶（如DNA聚合酶）的作用下，各自合成与母链互补的子链。
（3）形成子代DNA：每一条子链与其对应的 模板链（母链） 盘旋成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA。
条件：模板（DNA分子的两条链分别作为模板）
能量（ATP水解提供）
酶（解旋酶和DNA聚合酶等） 原料（游离的脱氧核苷酸）
特点： 结果：半保留复制。过程：边解旋边复制。 复制准确的原因：
DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确模板。 碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。
相关计算：
nn+1
1个DNA经过n次复制，获得2个子代DNA，共2条脱氧核苷酸链，其中新合成的n+1
子链有2 -2条,含有亲代母链的DNA只有2个。
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为nn-1
m(2-1)，第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m×2个。例如一个含100个A的DNA分子，经3次复制后，所消耗的游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 个；第3次复制后，需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 个。 6.DNA分子的复制的实质和意义（B）
DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
第十三讲 基因的表达
1.遗传信息的转录和翻译（B）
定义：基因控制蛋白质的合成（转录、翻译）
（1）转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
a.转录的过程（分4步）
①DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。此处用到解旋酶。
②游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
③新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。此处用到RNA聚合酶。 ④合成的mRNA从DNA链上释放。而后DNA双链恢复。
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b.小结
①场所：细胞核
模板: DNA的一条链。故在转录时DNA分子的双链结构要解旋酶
②条件 原料： 4种游离的核糖核苷酸
转录过程中需要ATP供能。
需要一些酶催化，如解旋酶、RNA聚合酶
③产物：mRNA
④转录过程应遵循的原则：碱基互补配对原则（A-U、T-A、G-C、C-G） 。
（2）翻译：在细胞质中，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
a.翻译的过程：
①第一步：mRNA进入细胞质与核糖体结合。携带甲硫氨酸（M）的tRNA通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。 ②第二步：携带组氨酸(H)的tRNA以同样的方式进入位点2。
③第三步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。
④第四步：核糖体读取下一个密码子，原来占据位点1的tRNA离开核糖体,占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤二、三、四，直至核糖体读取到终止密码。
多肽链合成以后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，再经过盘曲折叠形成具有特定 空间结构和功能的蛋白质分子。
位点1 位点2 位点1 位点2 位点1 位点2 b.小结①场所：核糖体
模板： mRNA
②条件 原料：氨基酸
翻译过程中需要能量和相应的酶 。
③产物：蛋白质
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