- 第1节 DNA是主要的遗传物质
- 对遗传物质的早期推测
- 肺炎双球菌的转化实验
- 第2节 DNA分子的结构
- DNA双螺旋结构模型的构建
- 第3节 DNA的复制
- 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
- 说明基因与DNA关系的实例
- DNA片段中的遗传信息
- 自从摩尔根提出基因的染色体理论以后,基因在人们的认识中不再是抽象的因子”,而是存在于染色体上的一个个单位。
- 但基因到底是什么呢?
- 摩尔根在他的《基因论》一书的末尾说:“我们仍然很难放弃这个可爱的假设:就是基因之所以稳定,是因为它代表着一个有机的化学实体。”这个假设能成立吗?
- 基因是什么?
- DNA或蛋白质?
- 几多实验,几多论争。
- 是谁将谜底揭破?
- 本节聚焦
- 科学家是怎样证明
- DNA是遗传物质的
- 为什么说DNA是主要的遗传物质?
- 20世纪20年代,人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。
- 各种氨基酸可按照不同的方式排列,形成不同的蛋白质。
- 这就使人们很自然地想到,氨基酸多种多样的排列顺序,可能藴含着遗传信息。
- 当时对于其他生物大分子的研究,还没有发现与此类似的结构
特点。因此,当时大多数科学家认为,蛋白质是生物体的遗传物质。
- 20世纪30年代,オ认识到DNA是由许多脱
- 氧核苷酸(图3-1)聚合而成的生物大分子
- 脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。
- 组成DNA分子的脱氧核苷酸有四种,
- 每一种有一个特定的碱基。
- 这一认识本可使人们意识到DNA的重要性,
- 但由于对DNA分子的结构没有清晰的了解,
- 认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
- 通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战,
- 首先是美国科学家艾弗里(1877-1955),
- 艾弗里实验又是在英国科学家格里菲思(1877-1941)的实验基础上进行。
- 1928年,格里菲思以小鼠为实验材料,研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎。
- 他用两种不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠。
- 一种细菌的菌体有多糖类的荚膜,在培养基上形成的菌落表面光滑( smooth),叫做S型细菌;
- 另一种细菌的菌体没有多糖类的荚膜,在培养基上形成的菌落表面粗糙( rough),叫R型细菌。
- S型可使人患肺炎或使小鼠患败血症,因此有毒;
- R型不能引发上述症状,因此无毒。
- 格里菲思的实验过程如图3-2。
- 格里菲思从第四组实验的小鼠尸体上分离出有毒性的S型活细菌,
- 且这些S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌,
- 这表明无毒性的R型活细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后,转化为有毒性的S型活细菌,且这种性状的转化是可以遗传的。
- 格里菲思推论:
- 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转化的活性物质一“转化因子”,
- 这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌
- 这种转化因子究竟是什么物质呢?
- 为弄清楚转化因子,艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行提纯和鉴定。
- 他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中,
- 发现:只有加入DNA,R型细菌才能够转化为S型细菌,且DNA的纯度越高,转化就越有效;
- 如果用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA,就不能使R型细菌发生转化(图3-3)。
- 实验证明DNA是生物体的遗传物质以后,人们更加迫切地想知道:
- DNA分子是怎样储存遗传信息的?
- 又是怎样决定生物性状的?
- 要回答这些问题,首先需要弄清楚DNA的结构。
- 在对DNA分子结构的研究中,于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家
- 美国生物学家沃森(J.D. Watson,1928一)
- 和
- 英国物理学家克里克(F. Crick,1916-2004)。
- 下面的资料讲述了这两位科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事。
- 阅读这个故事,思考它带给你的启示,并尝试总结DNA双螺旋结构模型的特点。
第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
- 本节聚焦
- 基因是什么?
- DNA分子是如何携带遗传信息的?
- DNA分子为什么能够携带丰富的遗传信息?
- 摩尔根将基因定位于染色体上,后来证明染色体中只有DNA是遗传物质。
- 基因等同于DNA吗 ？
- 基因与DNA究竟是什么关系?
- 1.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子(图A),长度约为470万个碱基对,在DNA分子上分布着大约4400个基因
- 每个基因平均长度约1000个碱基对
- 2.太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光,因为DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段—绿色荧光蛋白基因
- 转基因实验表明
- 转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠
- 在紫外线的照射下,也能像海蜇发光
- 3.人类基因组计划测定24条染色体(22条常染+X+Y)上DNA的碱基序列
- 每条染色体上有一个DNA分子。
- 这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对
- 构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
- 4.不少人认为,人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。
- 近来发现,小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。
- 具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多高脂肪食物,一段时间后,对照组的小鼠十分肥,HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍正常。
- 论:
- 1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗?
- 生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗?
- 如果不同,说明了什么?
- 2.你如何理解基因具有遺传效应?
- 3.请从DNA水平上给基因下一个定义,要求既能反映基因与DNA的关系,又能体现基因的作用。
- 除上述资料以外,你还知道哪些实例,能够揭示基因的含义,说明基因与DNA的关系?
- 一个DNA分子上有许多基因,每一个基因都是特定的DNA片段,有着特定的遗传效应,这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
- DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢?
- 一个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的,从头至尾没变化,而骨架内侧4种碱基的排列顺序却是可变的。
- 由4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列,足以储存生物体必需的全部遗传信息吗?
- 研究表明,DNA分子能够储存足够量的遗传信息;
- 遗传信息藴藏在4种碱基的排列顺序之中;
- 碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,而碱基的特定的排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性;
- DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
- DNA分子上分布着多个基因,基因是有遗传效应的DNA片段。
