2024新沪科版《高中生物》必修第二册 遗传与进化全套PPT课件（18）份（全册打包）.rar

第1节 DNA是主要的遗传物质第一课时一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu格里菲斯的肺炎链球菌转化实验实验结论：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转化因子物质。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu格里菲斯的肺炎链球菌转化实验在杀死的S型细菌中含有哪些物质？多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA加热杀死的S型细菌思考：如果请你设计一个实验来确定转化因子是什么，你觉得关键的设计思路是什么？一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu格里菲斯的肺炎链球菌转化实验必须将蛋白质、DNA、其他各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu艾弗里的肺炎链球菌转化实验R型细菌R型细菌R型细菌只长R型菌只长R型菌R型细菌S型菌的DNAS型菌的蛋白质 或荚膜多糖S型菌的DNA+DNA酶S型菌一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu艾弗里的肺炎链球菌转化实验 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。以上转化实验表明：DNADNADNA是遗传物质是遗传物质是遗传物质 实验结论：一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA跟踪训练一：格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了（）A、DNA是遗传物质 B、RNA是遗传物质 C、蛋白质不是遗传物质 D、加热杀死的S型菌中含有“转化因子”D一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA跟踪训练二：某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：S型菌的DNA+DNA酶 加入R型菌 注射入小鼠R型菌的DNA+DNA酶 加入S型菌 注射入小鼠R型菌+DNA酶 高温加热后冷却 加入S型菌的DNA 注射入小鼠S型菌+DNA酶 高温加热后冷却 加入R型菌的DNA 注射入小鼠以上4个实验中的小鼠存活的情况依次是（）A、存活，存活，存活，死亡 B、存活，死亡，存活，死亡 C、死亡，死亡，存活，存活 D、存活，死亡，存活，存活D一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。有没有比细菌更为简单的实验材料？1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验.一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu赫尔希的T2噬菌体侵染实验小资料小资料 T T2 2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,T T2 2噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量的繁殖.一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu赫尔希的T2噬菌体侵染实验 噬菌体的结构模式图T T2 2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA.思考回答：噬菌体是病毒，病毒如何生存繁殖？病毒营寄生生活（T T2 2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内）一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu赫尔希的T2噬菌体侵染实验补充：噬菌体侵染细菌的过程（噬菌体的复制）DNA合成子代噬菌体的原料来自哪里？主要原料是什么?一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu赫尔希的T2噬菌体侵染实验1、实验设计思路:2、实验方法:3、实验过程:把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用放射性同位素标记法一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu赫尔希的T2噬菌体侵染实验3、实验过程:(1）标记细菌(2)标记噬菌体(3)被标记的噬菌体侵染细菌细菌+含35S的培养基含35S的细菌细菌+含32P的培养基含32P的细菌噬菌体+含35S的细菌含35S的噬菌体噬菌体+含32P的细菌含32P的噬菌体一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA保温时间过短：噬菌体没来得及侵入保温时间过长：细菌裂解，噬菌体释放目的：吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离噬菌体：蛋白质外壳、未侵入细菌的、少量裂解释放的被感染的细菌大量含35 S35 S的的噬菌体在上清液中；吸附在细菌上的噬菌体分离不完全。目的？一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA思考：为什么上清液“放射性很高”？而沉淀物也有放射性？大量含35 35 S S的的噬菌体在上清液中；吸附在细菌上的噬菌体分离不完全。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA思考1：为什么沉淀物放射性很高？上清液也有很低的放射性？32 32 P P标记的DNA进入大肠杆菌；上清液中有少量未侵染的、细菌裂解后释放的噬菌体。思考2：新形成的噬菌体中也检测到32 32 P P说明了什么？说明了什么？DNA从亲代噬菌体传递给了子代噬菌体，DNA分子具有连续性，是遗传物质。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAu赫尔希的T2噬菌体侵染实验亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35SDNA分子具有续性,是遗传物质第二组32P标记DNA无32P标记DNADNA有32P标记目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物（具有细胞结构的原核生物、真核生物）都是以DNA作为遗传物质的。DNA是唯一的遗传物质吗？一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA实验证明：烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA(TMV）蛋白质RNAu烟草花叶病毒重组实验一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA 生物体遗传物质总结归纳：1、有细胞结构的生物（原核生物、真核生物）DNA2、无细胞结构的生物（即病毒）DNA或RNA绝大多数生物遗传物质是DNA，因此，DNA 主要的遗传物质 艾弗里、赫尔希和蔡司有没有证明DNA是主要的遗传物质？没有，只证明了DNA是遗传物质一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA 思考请回答:DNA或RNADNADNA2、烟草的遗传物质是什么？DNA3、细菌的遗传物质是什么？4、一切生物的遗传物质是什么？5、病毒的遗传物质是什么？核酸1、动物和人体的遗传物质是什么？一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA1.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA。()【分析】烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,而不能说明所有病毒的遗传物质是RNA。2.格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。()【分析】格里菲思认为加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成转化的活性物质,即转化因子,但是,格里菲思并未确定转化因子到底是什么物质。THANKS第1节 DNA是主要的遗传物质第二课时二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构核酸是遗传信息的携带者不同生物的核酸具有特异性！什么是核酸检测？二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构1.核酸的种类脱氧核糖核酸 DNA核糖核酸 RNA真核生物的DNA主要分布在细胞核中线粒体和叶绿体内也含有少量的DNA主要分布在细胞质中二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构2.核酸的结构单位核苷酸核苷酸是核酸的基本组成单位dAMPdTMPdGMPdCMP二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构脱氧核糖核苷酸胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶AGCTDNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构核苷酸链二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构不同排列顺序的核苷酸链二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构碱基碱基对磷酸和五碳糖核酸的空间结构单链或双链二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构核苷酸核苷酸链具有空间结构的单链或双链分子脱氧核糖含氮碱基磷酸二、绝大多数生物的遗传信息蕴含在DNA结构中uDNA的结构核酸分子如何携带遗传信息核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息？假设有一段由100个核苷酸组成的单链DNA片段，那么可以出现多少种核苷酸的排列组合？4100一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索克里克（克里克（1916-20041916-2004）英国生物物理学家英国生物物理学家沃森（沃森（1928-1928-）美国生物学家美国生物学家一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索问题1、沃森和克里克建立模型之前，科学界对DNA的认识是什么?DNA是以4种脱氧核苷酸为单位构成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C四种碱基。腺嘌呤脱氧核苷酸A鸟嘌呤脱氧核苷酸G胞嘧啶脱氧核苷酸C胸腺嘧啶脱氧核苷酸T一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索问题2、沃森和克里克一开始认为DNA呈什么结构？螺旋依据是什么?根据富兰克林和威尔金斯提供的DNA衍射图谱的有关数据推算的。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索富兰克林（富兰克林（1920-19581920-1958）英国物理化学家英国物理化学家威尔金斯（威尔金斯（1916-1916-）英国生物物理学家英国生物物理学家DNADNA衍射图谱衍射图谱一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索 沃森和克里克最初构建的DNA模型问题3、沃森和克里克构建的DNA新模型是怎样的?一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索 磷酸-脱氧核糖排在螺旋外部，碱基在螺旋内部的双螺旋。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索 查哥夫的贡献：不同生物体内DNA含有的碱基比例物种AGCT小麦胚乳28.121.822.727.4鲑鱼精子29.720.820.429.1绵羊29.320.720.829.2人30.419.619.930.1讨论：从上表得出碱基的数量关系是什么？一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索 问题4、碱基间应该有怎样的配对规律？奥地利生物化学家查哥夫认为:含量上：AT，GC 推测：碱基间应该有怎样的配对规律？沃森和克里克提出：A与T配对，G与C配对。一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索平面结构平面结构反向平行氢键立体结构立体结构一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索1.两 条链按反向平行的方式盘成 双螺旋 结构。2.磷酸-脱氧核糖 排在螺旋 外侧，构成基本骨架；碱基 在螺旋 内侧。3.碱基通过 氢键 连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则，即 A与T 配对，G与C 配对。DNA双螺旋结构的特点一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索非互补碱基之和的比值在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。互补碱基之和的比值在整个DNA及在一条链中的比值都相等。DNA中各碱基规律计算一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索练一练1.某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少?2.在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少?3.若DNA的一个单链中，A+T/G+C=O.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少?因为DNA分子中，A+G=T+C=50%。所以，A=50%-23%=27%2.5 10.4 0.4一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNAuDNA结构的探索练一练：3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。4、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G等于多少？G=46%-22%=24%29%A+T=54%则G+C=1-54%=46%24%一条链：A+T=42%则G+C=1-42%=58%两条链：G=58%2=29%THANKS第2节 遗传信息通过复制和表达进行传递第二课时三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质思维延伸：mRNA中碱基具有一定的排列顺序，蛋白质中氨基酸也有一定的排列顺序，两者之间有什么关联吗？蛋白质是以mRNA为模板控制合成的，蛋白质中氨基酸排列顺序由mRNA中碱基排列顺序决定。三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种，即如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定_种，即如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种，即41664遗传密码的破译破译遗传密码首先要解决的问题是:几个核苷酸代表一个氨基酸?mRNA 中的核苷酸只有4种，而组成多肽的常见氨基酸有20种。显然，1个或2个核苷酸编码1个氨基酸都不足以对应所有氨基酸。如果3个核苷酸对应1个氨基酸，可以得到43=64种“密码”，数量上覆盖了20种氨基酸。所以遗传密码可能由3个核苷酸组成。还有一个问题是:核苷酸与氨基酸的对应关系是什么?遗传密码的破译美国科学家尼伦伯格（M.Nirenberg）巧妙地破译了第一个三联体密码子:通过人工合成一条只含多个尿密啶(U)的“mRNA，在体外成功模拟了蛋白质合成的过程（图1-16)。结果得到了全部由苯丙氨酸（Phe）组成的多肽链，并证实了密码子是由3个核苷酸组成的，确定了密码子UUU 对应苯丙氨酸。三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定，即密码子.信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基密码子:UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子1、密码子、反密码子：三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质甲硫氨酸 天冬氨酸 这些密码子怎么和相应的氨基酸对应起来的？特别提醒:密码子具有简并性，即一种氨基酸可能对应一个或多个密码子。生物界共用一套遗传密码。决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码不决定氨基酸假如以下为一个完整mRNA，控制合成的蛋白质中氨基酸顺序是什么？三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质tRNA顶端三个相邻的碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。AAU亮氨酸ACU天冬氨酸反密码子:一种转运RNA只能运输一种氨基酸。一种氨基酸可由一种或几种转运RNA转运。反密码子有61种。三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质UCU谷氨酸 核糖体AGTACAAATUCAUGUUUAUCU谷氨酸AAGUGA AAGmRNAUAC甲硫氨酸三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质AAGUGAAAGmRNA脱水缩合UCU谷氨酸UAC甲硫氨酸UCU谷氨酸三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质mRNA进入细胞质与 结合 tRNA与mRNA 将氨基酸运到特定位置氨基酸之间发生 形成肽链 肽链从核糖体上脱离，经盘曲折叠形成成熟的 。2、翻译的过程核糖体碱基配对脱水缩合蛋白质三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质 在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。3、翻译的特点：场所是 ；模板是 ；能量：原料 ；产物 。细胞质中的核糖体mRNA20种氨基酸蛋白质翻译：4、翻译过程中工具：（1）“装配车间”（2）“搬运工具”细胞质中的核糖体场所tRNAATP三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质5、DNA复制、转录和翻译的对比三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质遗传信息：DNA中脱氧核苷酸的排列顺序密码子：是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基反密码子：是指tRNA顶端三个相邻的碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，叫反密码子6、区别遗传信息、密码子、反密码子、遗传性状的区别？遗传性状:是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态、结构和生理等方面的特征，主要是由蛋白质体现。三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质7、基因的表达中的相关计算DNA 与mRNA中碱基、蛋白质中的氨基酸数量关系：转录翻译蛋白质mRNADNADNA碱基数2NmRNA碱基数_蛋白质氨基酸数_N/3N6 :3 :1比例:三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质特别提醒:翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸的数目的6倍还要夕一些。在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质1、一个mRNA上可同时结合多个核糖体，同时合成多条肽链2、从肽链的长短能看出核糖体的移动方向三、翻译使特定遗传信息从RNA传递到蛋白质四、遗传信息的传递具有方向性四、遗传信息的传递具有方向性四、遗传信息的传递具有方向性端粒酶催化的逆转录与细胞寿命研究人员发现，逆转录不仅存在于艾滋病病毒等逆转录病毒在宿主细胞内的增殖过程中，也存在于真核生物DNA和染色体复制过程中，对维持染色体DNA的完整性起着重要作用。在真核生物染色体的末端存在一种特殊的结构端粒(telomere)，由 DNA末端若干个串联的DNA重复片段和蛋白质结合而成。染色体中的 DNA复制时，末端的若干个碱基得不到复制，染色体会缩短，从而破坏染色体DNA的完整性。端粒酶催化的逆转录与细胞寿命细胞中存在一种端粒酶(telomerase),RNA和蛋白质组成。端粒酶的蛋白质组分具有逆转录酶的活性，能够以其RNA组分为模板进行逆转录，合成DNA片段，减少染色体缩短的长度（图1-21)。1.T细胞内HIV的遗传物质RNA不能直接翻译成蛋白质；结核杆菌可以边转录边翻译出蛋白质；酵母菌的mRNA从核孔出来之后才能翻译成蛋白质。下列有关上述材料的叙述，错误的是（）A.不同生物的mRNA的基本组成单位相同B.细菌中蛋白质的合成可以在拟核区进行C.以上三种生物的遗传信息的传递遵循的中心法则各不相同D.碱基序列相同的DNA分子控制合成的蛋白质可能不同C2.关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是（）A.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的 RNA分子B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽C.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质D.遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质B3.下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是（）A.每种氨基酸都至少有两种相应的密码子B.HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNABTHANKS第2节 遗传信息通过复制和表达进行传递第一课时基因与性状粗糙链孢霉生长所必需的精氨酸,可以从环境中获取，也可以自身合成。精氨酸合成步骤如下，每步由一种特定的酶催化，而合成特定酶的信息蕴含在特定基因(即特定DNA片段）中。前体物质鸟氨酸瓜氨酸精氨酸美国科学家比德尔（G.W.Beadle）等用射线照射野生型粗糙链孢霉,获得了几种酶功能缺失的菌株。这些菌株在不同条件下的生长结果如表1-2所示。酶B酶A酶C基因与性状1.菌株A、B、C细胞内分别是哪种酶丧失了催化功能?2.已知射线照射可使 DNA 的片段发生改变，菌株A、B、C中发生改变的 DNA片段是否相同?这些片段与酶A、B、C有什么关系?酶A 酶B 酶C基因与性状3.粗糙链孢霉生长过程中可发生有丝分裂,那么与酶A、B、C合成有关的遗传信息是如何传递给子细胞的?一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能机制。严谨核酸的分子结构论文节选一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞DNA复制：指以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程，即一个DNA变为2个DNA。两个DNA分子是几条链?这四条链中有两条是母链，有两条是新合成的子链，他们是如何组合的呢?四条一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞合作探究1：作出假设，建构模型1、新合成的DNA是由母链和子链杂合组成。2、新合成的DNA是由子链和子链组合，母链和母链组合。两种假设:请根据这两种假设，推理DNA复制两次的结果，并用红色表示母链，蓝色表示子链，两人一组画出你的推理结果。（7min）一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞新复制出的DNA分子直接形成，完全没有旧的部分，这种复制方式叫全保留复制形成的DNA分子一半是新的，一半是旧的，这种复制方式叫半保留复制复制一次复制一次一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞验证新合成的DNA 1、如何证明哪种是正确的，基本思路是什么？2、DNA肉眼看不见，如何才能分辨DNA？同位素标记技术 3、都是DNA，是否需要区别标记？需要区别标记母链和子链 半保留复制全保留复制一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞15N和14N:是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的质子数相同，中子数不同，因此相对原子质量不同，15N比14N的密度大。4、DNA含有哪些元素？C H O N P 5、DNA中元素是否都可作为本实验标记元素？放射性同位素不可以，稳定性同位素可以 15N/15N15N/14N14N/14N密度大小比较一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞7、15-14=1，为何密度梯度离心后带状分布如此明显？轻带(上部)14N/14N中带(中间)15N/14N15N/15N重带(下部)密度梯度离心6、单个DNA即使被标记，也很难区分，该怎么办呢？15N/15N15N/14N14N/14N密度大小比较一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞重带(下部)15N/15N DNA结果如何？培养大肠杆菌提取DNA并离心繁殖多代分裂一代再分裂一代第一组第三组第二组14NHCL15NHCL一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞重带(下部)15N/15N中带(中间)15N/14N轻带(上部)14N/14N中带(中间)15N/14N亲代结论：DNA的复制是半保留复制实验离心结果：第一次第二次一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞15N/14N：14N/14N=15N/14N：14N/14N=15N/14N：14N/14N=科学数据必须严谨1：01：31：1轻带(上部)14N/14N中带(中间)15N/14N一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞1、DNA复制的场所在哪里？在什么时间进行？2、DNA复制需要哪些条件？真核：原核：病毒：模板原料能量 酶DNA的两条链游离的四种脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶适宜的温度和PH等时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期细胞核、叶绿体、线粒体，主要在细胞核拟核、细胞质（如质粒的复制）宿主细胞内一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞3、DNA复制过程的特点有哪些？4、DNA复制如何保证其准确性？边解旋边复制半保留复制 多起点同时复制DNA分子独特的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能够准确的进行DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。5、DNA复制意义问题：复制过程有可能出现差错吗？会导致什么结果？1一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞单击此处添加文本具体内容ONE一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞1、概念：2、场所：3、时期：4、条件5、复制过程：6、复制特点：7、复制的结果：8、复制的精确性：9、复制的生物学意义：模板：原料：能量：酶：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程细胞核（主要）、线粒体、叶绿体有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂间期解旋合成延伸和盘绕边解旋边复制、半保留复制1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子规则的双螺旋结构和碱基互补配对原则使遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。亲代DNA的两条母链4种游离的脱氧核苷酸ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞1、亲代DNA复制n代后，DNA分子数为 ，含亲代母链的DNA分子数为 ，不含亲代母链的DNA分子数为 ，含亲代母链的DNA分子数占全部子代DNA分子数的比例：。2、亲代DNA复制n代后，子代DNA链数 ，亲代母链数为 ，亲代母链数占子代DNA链数的比例为：。2n22n21/2n-12n+121/2n一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞3、亲代DNA分子经 n 次复制，所需某种游离的脱氧核苷酸数为：（a表示亲代DNA含有的某种碱基数）4、如果DNA解旋时，一条链上的碱基出了差错，经 n 次复制后，发生差错的DNA分子占 。a（2n1）1/2思考：亲代DNA分子经 n 次复制，第n次复制所需某种游离的脱氧核苷酸数又是多少？a（2n1）一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞跟踪训练一：1、DNA的复制不可能发生在（）A、细胞核中 B、叶绿体中 C、线粒体中 D、核糖体中2、实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是()酶 游离的脱氧核苷酸 ATP DNA分子 mRNA tRNA 适宜的温度 适宜的PH A、B、C、D、DD二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA DNA 主要存在于_中，而蛋白质的合成是在_中进行的。思考：DNA中的遗传信息是怎样传递到细胞质中去指导蛋白质的合成的呢？细胞核细胞质以RNA为媒介。DNA指导蛋白质合成二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA1、RNA的组成及分类:（1）基本组成单位（核糖核苷酸）（2）由核糖核苷酸连接而成的单链结构与DNA相比，特有碱基是U碱 基磷酸核糖A磷酸核糖G磷酸核糖U磷酸核糖C磷酸核糖二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA（3）RNA的种类信使 RNA(mRNA)核糖体 RNA(rRNA)转运 RNA(tRNA)tRNA一端可携带氨基酸另一端有三个碱基二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA核酸DNARNA核苷酸碱基五碳糖磷酸 空间结构 比较项目基本单位化学成分脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸A G C T脱氧核糖磷 酸A G C U 核 糖磷 酸双螺旋结构单链结构主要分布在细胞核中，叶绿体、线粒体也有主要分布在细胞质中分布二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA解旋：解开，碱基得以暴露；配对：细胞中游离的 与供转录的DNA的一条链上的碱基互补配对；连接：在 的作用下依次连接，形成一个mRNA分子；脱离：合成的 从DNA链上释放，DNA 恢复。1、转录的过程DNA双链核糖核苷酸RNA聚合酶mRNA双链 在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程，叫做转录。转录：二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA场所是 ；模板是 ；原料 ；能量 ；酶 ；产物是 。细胞核（主要）DNA的一条链mRNAATP四种游离的核糖核苷酸RNA聚合酶等2、转录的特点：二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA1、DNA的两条链都能转录吗？2、在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊性？以DNA的一条链为模板进行转录AU、TA、GC、CG思考回答:4、基因把遗传信息传递给了mRNA，mRNA中的遗传信息是以什么形式存在？3、人体不同功能的细胞中mRNA种类相同吗？不相同碱基排列顺序THANKS第3节 基因选择性表达导致细胞的差异化第一课时环境改变与基因表达1940年，Monod发现大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完以后，才利用乳糖。环境改变与基因表达操纵子(operon):很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录调控。包括结构基因及调节基因的整个DNA序列，共同组成一个转录单位。主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、色氨酸操纵子环境改变与基因表达环境改变与基因表达环境改变与基因表达阻遏基因DNAmRNA阻遏蛋白-基因关闭没有乳糖存在时没有乳糖存在时,I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处,乳糖操纵子处于阻遏状态,不能合成分解乳糖的三种酶。环境改变与基因表达阻遏基因DNAmRNA阻遏蛋白-启动转录乳糖存在时乳糖别乳糖 有乳糖存在时,乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构,不能结合于操纵序列,乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。环境改变与基因表达环境改变与基因表达1.根据上述资料，怎样理解大肠杆菌在不同条件下基因的差异化表达?2.通过上述实例，推测生物体中的基因表达受到严格调控的意义。一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果动物个体发育一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果1.多细胞生物体发育起点是什么？2.受精卵进行分裂的方式是什么？受精卵有丝分裂思考一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果问题探讨1：细胞分化的过程、概念、原因及意义1.定义：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果功能：光合作用功能：保护功能功能：贮藏营养物质分化一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果果蝇中有一类基因，在果蝇早期胚胎的不同细胞中表达不同，使得不同细胞向着形成不同器官的方向进行分化。图1-24A中，用不同色块显示了果蝇的部分基因以及表达区域的对应关系。一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果 2.黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征?稳定性稳定性3.造血干细胞 原红细胞 早幼红细胞 中幼红细胞 晚幼红细胞 成熟红细胞 死亡不可逆性不可逆性1.细胞分化发生在整个生命进程中。持久性持久性2.特点：一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果3.意义：细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。细胞分化是个体发育的基础；一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果相同，都是由受精卵经有丝分裂而获得，核遗传物质相同2.红细胞为什么能合成血红蛋白？血红蛋白基因表达 肌细胞为什么能合成肌动蛋白？肌动蛋白基因表达1.红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？资料：在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。4.细胞分化的原因（实质）：归纳小结：细胞分化的实质：不同细胞中遗传信息的执行情况不同一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果迁移训练1.下列关于细胞分化的说法不正确的是（）A细胞分化与生物的发育有密切关系 B细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象C细胞分化常常发生在胚胎时期D细胞分化是细胞的形态结构和生理功能上发 生稳定性差异的过程迁移训练2.在一个多细胞生物的个体发育中，一个受精卵常常能生长发育为一个复杂完整的生物体，其主要是下列哪一个生理过程起的作用（）A细胞的增殖 B细胞的生长 C细胞的成熟 D细胞的增殖和细胞的分化CD真核生物基因表达的多种调控方式真核生物基因表达的多种调控方式转录水平调控凡是能影响RNA聚合酶催化活性的因素都会影响转录，从而在转录水平上实现对基因表达的调控。例如，某些蛋白质因子可以与RNA聚合酶结合，促进其与启动子结合，从而增强基因的表达;而阻遏蛋白则会抑制RNA聚合酶与启动子的结合，从而阻断基因的表达。真核生物基因表达的多种调控方式转录后水平调控很多真核生物基因的碱基序列中，编码序列会被若干段非编码序列隔开。包含编码信息的序列称为外显子(图1-25中的)，其间的非编码序列称为内含子。真核生物基因表达的多种调控方式翻译水平调控凡是影响mRNA寿命或翻译效率的因素都会对翻译形成调控。例如，不同mRNA的寿命从几分钟到几个小时不等，有的甚至长达数年。这些mRNA参与翻译的次数不同，产生多肽链的量也不同，这属于翻译水平的调控方式。真核生物基因表达的多种调控方式翻译后水平调控翻译后水平调控真核生物中，翻译产生的多肽链，往往需要经过加工、修饰等过程,才能形成有正确空间结构的蛋白质。THANKS第3节 基因选择性表达导致细胞的差异化第二课时一、表观遗传机制调控基因表达亲代两侧对称花形态有差异辐射对称花子一代子二代背景知识：花的对称类型是按照形态学进行生物分类的重要依据，一般而言，花对称方式不同意味着属于不同物种。两侧对称花辐射对称花一、表观遗传机制调控基因表达两侧对称花辐射对称花两侧对称花辐射对称花柳穿鱼柳穿鱼金鱼草金鱼草已知：金鱼草花的对称类型由cyc基因控制。推测：柳穿鱼存在类似基因一、表观遗传机制调控基因表达柳穿鱼DNA中找到了与cyc基因相似度达87%的核苷酸序列，称为Lcyc基因提示科学文献中基因的碱基序列只写非模板链的追问：野生型和突变型柳穿鱼在该基因碱基序列上有差异吗？柳穿鱼花的野生型（两侧对称）和突变型（辐射对称）在Lcyc基因上只有一个碱基差异，且不位于编码蛋白质的序列之中差异碱基疑惑：表达的蛋白质应该一样呀一、表观遗传机制调控基因表达不同发育阶段野生型柳穿鱼花中Lcyc基因转录（深色）情况如上图所示。突变型柳穿鱼中不同发育阶段均未检测到Lcyc基因的转录。追问：野生型和突变型柳穿鱼中Lcyc基因的表达情况不同，这是什么原因导致的呢？一、表观遗传机制调控基因表达突变型柳穿鱼中Lcyc基因不表达，这可能与该基因发生甲基化有关。排除其它可能抑制Lcyc基因表达的因素之后，我们就可以说：突变型柳穿鱼中Lcyc基因发生甲基化，导致该基因不能表达。一、表观遗传机制调控基因表达DNA甲基化在酶的催化下，DNA中的某些胞嘧啶会发生甲基化，阻碍转录的发生，使甲基化部位的基因不能表达。一、表观遗传机制调控基因表达DNA甲基化一、表观遗传机制调控基因表达基因型相同，表型不同背景知识已知：小鼠基因Avy是由基因A变化而来（两者差异在非编码序列，编码序列是相同的），Avy 和A表达能合成黄色色素，a基因表达能合成黑色色素。低表达高表达一、表观遗传机制调控基因表达追问Avy甲基化能遗传吗？Avya黄色Avya斑驳色Avya伪黑色Avyaaa，亲子代中aa个体均省略一、表观遗传机制调控基因表达Avya黄色Avya斑驳色Avya伪黑色Avyaaa，亲子代中aa个体均省略问题1.实验的自变量有哪些？2.根据实验结果判断：Avy甲基化是通过父本还是母本传递的？一、表观遗传机制调控基因表达Avya黄色Avya斑驳色Avya伪黑色Avyaaa，亲子代中aa个体均省略问题什么因素会在不改变基因的情况下影响基因表达呢?一、表观遗传机制调控基因表达与生活的联系有研究表明，吸烟会使人体的体细胞内DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。而且，吸烟还可能导致精子中DNA甲基化水平明显升高，精子活力下降。说明：1.DNA的的甲基化一般会抑制相关基因的表达2.组蛋白和DNA结合形成染色体。组蛋白质修饰可以改变其与DNA的结合情况，从而促进或抑制基因的表达一、表观遗传机制调控基因表达组蛋白修饰组蛋白修饰真核细胞染色质的基本结构是由DNA和五种组蛋白(H1、H2A、H2B、H3和H4)组成的核小体。核小体之间由一段短的DNA相连,形成在电子显微镜下可观察到的“串珠”结构(图1-28)。一、表观遗传机制调控基因表达RNA干扰一、表观遗传机制调控基因表达RNA干扰在进行转录后，产生的RNA可能形成局部双链。宿主细胞中的一种特殊的核酸酶(Dicer)可以识别这种“异常的”双链RNA，并将其切割成2125 bp的RNA片段(siRNA)。siRNA可与一些蛋白质结合形成复合体。复合体中siRNA的一条链被降解，另一条链可与其碱基互补的 mRNA结合,使这条mRNA被切割,从而阻断了翻译过程,这个过程称为RNA干扰。一、表观遗传机制调控基因表达一、生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传柳穿鱼Lcyc基因的甲基化抑制了基因表达，小鼠Avy基因前端的甲基化抑制了基因表达二、表观遗传修饰的方式有DNA的甲基化、组