1、高中生物资料汇编请大家注意爱护。看完后及时放回原处。文档可去：中学生物园地（）下载。本期提供：遗传的物质基础1DNA的其他载体质体、线粒体2人类首次试管中合成DNA康贝格实验3梅赛尔一斯特尔实验(探索DNA复制过程)4DNA分子的双螺旋结构模型的建立过程：5证明RNA与蛋白质关系的两个实验6证明RNA是根据DNA的一条链转录的实验：7对遗传密码的破译工作8氢键的形成1.DNA的其他载体质体、线粒体：许多科学家利用不同的实验手段都证明了在质体中有DNA。质体DNA是裸露的，不和组蛋白结合成复合体，这一点和大肠杆菌DNA很相似。质体DNA可以进行自我复制，还可以控制蛋白质的合成。质体具有一整套合成
2、蛋白质的结构，它可以以DNA为模板转录自己的mRNA、tRNA、rRNA，而且还有自己合成蛋白质的场所核糖体。质体DNA在细胞分裂过程中的分配是随机的，所以子细胞中的质体DNA的分布是不平均的，这就会使子细胞中质体基因控制的性状产生差异。线粒体中也含有DNA，这些DNA也携带着遗传信息并且能独立地进行复制、转录和翻译。利用氚（3H）标记的方法测定线粒体的DNA复制过程，证明它和核DNA一样也是半保留复制。线粒体中含有合成蛋白质的一整套结构，如核糖体以及各种RNA，线粒体可以独立地完成蛋白质合成的一系列过程。2.人类首次试管中合成DNA康贝格实验人类首次试管中合成DNA时间：1956年科学家：美
3、国生化学家康贝格图解：实验：从大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸和适量的Mg2+的人工合成体系中，经经保温孵育后测定DNA含量，发现并没有DNA生长；当加入了少量DNA做引子和ATP作为能源物质，再经保温孵育后，测定DNA含量，发现DNA含量增加了。且发现增加DNA的（AT）：（CG）的比值与所加入的单链DNA引子相同。分析：事先放入四种脱氧核苷酸起何作用？(原料) 加入DNA聚合酶起何作用？ (催化) 这是个什么反应？ (合成) 加入ATP的作用是什么？ (能量) 为什么要加入DNA作引子？ (模板)3.梅赛尔一斯特尔实验（l）实验过程：实验分为两组，对照组：将大肠
4、杆菌置于含14N的培养基上生长，使DNA碱基中只含14N；实验组：将大肠杆菌置于含15N的培养基上生长，使DNA碱基中只含15N；将对照组含14N的大肠杆菌继续于14N培养基中生长，繁殖三次，从四代大肠杆菌中分别提取DNA进行高速离心分离，结果如图一将实验组含15N的大肠杆菌继续于14N培养基中生长，繁殖三次，从四代大肠杆菌中分别提取DNA进行高速离心分离，结果如图二（2）结果分析提问： 对照组DNA逐渐增加的原因是什么？增加数量有何特点？(复制、倍增) DNA复制是否象复印机，一张原件复印出若干复印件？ 中层表示什么？新合成DNA中一半是旧链，另一半是新链 细胞核内的双链DNA在开始复制时可
5、能存在的状态是单链还是双链？(单链) 如何变成单链？(解旋)4.DNA分子的双螺旋结构模型的建立过程首先要介绍的是英国伦敦皇家学院的晶体衍射专家维尔金斯和年轻的女科学家弗兰克林。他们拍摄出来非常清晰的DNA分子的X射线衍射照片，为分析DNA结构提供了重要的依据和证据。由于X射线的波长与晶体内原子或分子间的距离相近，当一束X射线照射晶体时，就会发生衍射。射线的强度在一些方向上加强，在一些方向上减弱。分析衍射图样，就可以确定晶体内部原子间的排列和距离。克里克是毕业于伦敦大学的物理学家。他曾参加过用X射线研究血红蛋白的分子结构，在研究X射线衍射照片方面有很高的造诣。沃森是年轻有为的分子生物学家，他与
6、克里克一见如故，共同研究DNA的分子结构。当时沃森和克里克见到的DNAX射线衍射照片不是非常清楚，但是可以看出DNA分子很可能具有螺旋结构。他们用金属较合线建立了一个三链的模型，但很快就知道是错误的。一次，沃森和克里克见到了维尔金斯和弗兰克林拍摄的、非常清晰的X射线衍射照片。他们从照片中央的那些小小的十字架样的图案上，敏锐地意识到DNA分子很可能是双链结构。他们立即投入模型的重建工作，以脱氧核糖和碱基间隔排列形成骨架主链，让碱基两两相连夹于双螺旋之间。由于他们让相同的碱基两两配对，做出来的模型是扭曲的。此后，美国生物化学家查伽夫的研究成果给了沃森和克里克很大启发。查伽夫发现：（1）在他所分析的
7、DNA样本中，A的数目总是和T的数目相等，C的数目总是和G的数目相等。即：（AG）：（TC）=1。（2）（AT）：（CG）的比值具有物种特异性。沃森和克里克吸收了美国生物化学家查伽夫的研究成果，经过深入的思考，终于建立了DNA的双螺旋结构模型。5.证明RNA与蛋白质关系的两个实验1955年有人曾用洋葱很尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。实验结果表明蛋白质合成显然跟RNA有关。1955年拉斯特（LasterGold）等人用变形虫的换核实验，证明RNA是在细胞核中合成的，然后再从细胞核中
8、转移到细胞质中。实验过程如下：A组变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养，发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成；B组变形虫培养在本标记的尿嘧啶核苷培养液中，变形虫的细胞核和细胞质中均未发现有标记的RNA。在适当的时候，用这两组变形虫进行核移植实验。将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫的细胞质中，将B组变形虫的细胞核移植到A组变形虫的细胞质中，分别进行培养观察。发现大部分标记的RNA相继从细胞核中移入细胞质中。这样看来，把DNA中遗传信息从细胞核中转移到细胞质中控制蛋白质合成的物质，很可能就是RNA。6.证明RNA是根据DNA的一条链转录的实验Marmur和Duty利用DNARNA杂合技术
9、、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开。实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNARNA的杂合分子。显然，RNA是杆菌DNA中的一条链转录产生的。7.对遗传密码的破译工作1944年奥地利物理学家薛定谔就在他的生命是什么一书中，最早提出了遗传密码的设想。他猜想染色体中的有机分子单体严格、精确地排列，构成
10、了遗传密码。遗传密码决定了生物的遗传性状。这个大胆的猜想，吸引了一批优秀的科学家投身到生命科学的研究中，去破译遗传密码。1953年美国物理学家伽莫夫了解到了沃森和克里克提出的DNA双螺旋模型后，设想DNA的四种碱基可能就是薛定谔所说的遗传密码。他还通过排列组合计算，推断出一个遗传密码子可能是由三个碱基组成的三联体密码，一种氨基酸可以用几种碱基密码来表达。伽莫夫的三联体密码设想很好地解决了四种碱基与二十种氨基酸的对应关系，但遗传密码在DNA上，DNA在细胞核中，密码是怎样到细胞核外指挥蛋白质的合成的呢？哪一种密码子代表哪一个氨基酸呢？1959年克里克在许多科学家工作的基础上提出了；遗传信息从DN
11、A到RNA再到蛋白质的设想。遗传密码就不再是DNA中的碱基序列，而是mRNA中的碱基序列了。1961年美国的生物化学家尼伦伯格首先用化学方法合成出尿嘧啶（U）多聚体。然后把尿嘧啶（U）多聚体放入一个含有核糖体和多种氨基酸的系统中，结果得到了完全由苯丙氨酸组成的蛋白质。从而破译了苯丙氨酸的一个密码子。此后，各国科学家在此思路的基础上，通过化学合成含有不同碱基的RNA的方法，开展了破译密码子的工作。到1966年科学家们破译了全部密码子。8氢键的形成为什么水的沸点特别高，这是因为它们的分子之间产生了一种叫做氢键的相互作用。氢键是怎样生成的呢？在水分子中，由于氧的电负性很大，HO键的极性很强，共用电子对强烈地偏向O原子，亦即H原子的电子云被O原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，允许带部分负电荷的O原子充分接近它，并产生静电吸引作用，这就形成了氢键。