一、DNA是主要的遗传物质
1. DNA是遗传物质的间接证据:从生殖角度看,亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性;从染色体组成看,DNA在染色体上含量稳定,性质稳定,以染色体为其主要载体。
2. DNA是遗传物质的直接证据:肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。
3. 具备遗传物质的几个特点:具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力;在细胞生长和繁殖的过程中,能够精确地自我复制;能够指导蛋白质的合成,从而控制生物的性状和新陈代谢;结构比较稳定,但特殊情况下能发生突变,而且能够继续复制并能遗传给后代。
4.
生物的遗传物质:绝大多数生物以DNA作为遗传物质,包括具有细胞结构的生物和DNA病毒;少数RNA病毒以RNA作为遗传物质,如烟草花叶病毒、流感病毒、致癌病毒等。
二、DNA分子结构
1. 化学组成
(1)组成元素:C、H、O、N、P。
(2)基本单位:4种脱氧核苷酸,聚合形成脱氧核苷酸长链。
2. 结构特点
(1)两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成,内侧是碱基。
(3)DNA两条长链间的碱基通过氢键以碱基互补配对原则形成碱基对,即A与T配对,G与C配对。
3. 分子特性
(1)稳定性:脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变;碱基对之间的氢键和两条脱核苷酸的空间螺旋加强了DNA的稳定性。
(2)多样性:一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对,可能的排列方式有44000种,排列顺序千变万化,构成了DNA分子的多样性。
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(3)特异性:每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序,构成了每个DNA分子的特异性。
三、DNA分子的复制
1. 概念:以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2. 时间:细胞分裂间期(有丝分裂间期和减数第一次分裂间期)。
3. 场所:主要在细胞核,但在细胞质中也存在着DNA复制,如线粒体和叶绿体中的DNA。
4. 特点:从过程上看,是边解旋边复制;从结果上看,是半保留复制。
5. 条件:以开始解旋的DNA分子的两条单链为模板,以游离在核液中的脱氧核苷酸为原料;酶是指一个酶系统,包括解旋酶和聚合酶等;能量是通过水解ATP提供的。
6. 过程:先解旋,以母链为模板合成子链,然后再聚合形成子代DNA分子。
7. 精确复制的原因:DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证复制能够准确进行。
8. 意义:保持前后代遗传信息的连续性,具有相似的遗传性状。
四、基因的表达
1.基因
基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,是具有遗传效应的DNA片段。基因包含编码区和非编码区,但真核基因编码区是间隔的、不连续的,即有外显子和内含子两种编码序列。基因存在于染色体上,呈直线排列,因此其载体是染色体。
2. 遗传信息和遗传密码
(1)遗传信息:指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序,即基因中碱基的排列顺序。
(2)遗传密码:指信使RNA上的核糖核苷酸的排列顺序,即mRNA上的碱基排列顺序。mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,这3个相邻的碱基称为1个密码子。
3. 转录和翻译
4. 中心法则
附:实线部位表示中心法则的中心内容,凡是具有细胞结构的生物都是按此法则进行的;虚线内容只是在极少数的病毒中才有此过程。
5. 基因对性状的控制:生物的一切遗传性状都是受基因控制的,一种是通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状,另一种是通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物的性状。