基因的本质：DNA 是主要的遗传物质

好的，以下是您提供的关于基因本质的学习笔记：

基因的本质

• 摩尔根的基因染色体理论提出后，科学家一直在研究基因的化学本质。
• 科学家们试图证明基因是由一种有机化学实体构成。

DNA 是主要的遗传物质

• 20世纪中叶，科学家发现染色体主要由蛋白质和 DNA 组成，但哪种是遗传物质引起了生物学界的激烈争论。
• 遗传物质可能具有的特点包括能够稳定存在、能够传递信息等。
• 证明某种物质是遗传物质的可行方法包括观察其在遗传过程中的作用等。
• 20世纪20年代，人们认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子，其排列顺序可能蕴含遗传信息，因此多数科学家认为是遗传物质。
• DNA 由许多脱氧核苷酸聚合而成，脱氧核苷酸包含磷酸、碱基和脱氧核糖，有四种，每一种有一个特定的碱基。

肺炎链球菌的转化实验

• 艾弗里通过肺炎链球菌的转化实验，提供了 DNA 是遗传物质的证据，挑战了蛋白质是遗传物质的观点。
• 格里菲思的研究是艾弗里实验的基础。
• S 型细菌有荚膜，菌落表面光滑，有致病性，可导致小鼠死亡。R 型细菌无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性。
• 实验结果表明，S 型细菌含有促使 R 型细菌转化为 S 型细菌的 "转化因子"。

艾弗里的实验

• 艾弗里和同事通过实验证明，DNA 是 "转化因子"。
• 他们将加热杀死的 S 型细菌破碎后，去除糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
• 将细胞提取物加入 R 型活细菌的培养基中，观察到 S 型活细菌，表明提取物具有转化活性。
• 分别用蛋白酶、RNA 酶和酯酶处理提取物，转化活性仍然存在。
• 用 DNA 酶处理后，提取物失去转化活性。

噬菌体侵染细菌实验

• 1952 年，赫尔希和蔡斯利用 T2 噬菌体进行了放射性同位素标记实验，进一步证实 DNA 是遗传物质。
• T2 噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，头部和尾部外壳由蛋白质构成，头部含有 DNA。
• 赫尔希和蔡斯分别用 35S 标记蛋白质，用 32P 标记 DNA，然后让噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
• 搅拌后离心，发现含 32P 的沉淀物（细菌）具有放射性，而含 35S 的放射性主要存在于上清液中。表明 DNA 进入细菌，而蛋白质外壳留在外面。

DNA 是遗传物质

• 噬菌体侵染细菌时，DNA 进入细菌细胞，子代噬菌体的性状由亲代 DNA 遗传。
• 仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于 DNA 分子中。
• 极少数病毒含有 RNA 而不含 DNA，这些病毒以 RNA 作为遗传物质。

DNA 的结构

• DNA 雕塑以其双螺旋结构吸引行人，象征高科技。
• DNA 的双螺旋结构蕴含着遗传信息的储存方式和决定生物性状的原理。
• 克里克对 x 射线晶体衍射图谱十分熟悉，能帮助理解晶体学原理，沃森能够帮助克里克理解生物学。
• DNA 是由两条脱氧核苷酸链构成，以四种脱氧核苷酸为单位。
• 1953 年，沃森和克里克发表了 DNA 双螺旋结构的模型。
• 模型基于富兰克林拍摄的 DNA 衍射图谱和 Chargaff 的发现：DNA 中腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）。
• A—T 碱基对与 G—C 碱基对具有相同的形状和直径，这样的 DNA 分子具有恒定的直径。
• 1962 年沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。

DNA 结构的主要特点

• DNA 是由两条单链组成的双螺旋结构，两条链按反向平行方式盘旋。
• 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。
• 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对具有一定规律：A 与 T 配对，G 与 C 配对。
• 碱基之间一一对应的关系称为碱基互补配对原则。

DNA 的复制

• 碱基之间特异性配对暗示遗传物质存在可能的复制机制。
• 沃森和克里克提出 DNA 复制时，双螺旋解开，两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则结合到模板链上，新合成的每个 DNA 分子都保留原来 DNA 分子中的一条链，称为半保留复制。
• 梅塞尔森和斯塔尔通过实验区分亲代与子代的 DNA，证实 DNA 复制是半保留复制。科学家先用含有 15NH4C1 的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的 DNA 几乎都是 15N 标记的。 然后，将大肠杆菌转移到含有 14NH4C1 的普通培养液中。
• 解旋酶将 DNA 双螺旋的两条链解开。然后，DNA 聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的 4 种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的一条子链。

每个 DNA 分子就形成两个完全相同的 DNA 分子

• DNA 复制的条件包括模板、原料、能量和酶，DNA 独特的双螺旋结构提供了精确模板，通过碱基互补配对保证复制能够精确地进行。
• DNA 通过复制将遗传信息从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。

基因通常是有遗传效应的 DNA 片段

• 我国科学家发现转基因鲤鱼的生长速率加快。
• 外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的 DNA 上才能发挥作用。

了解 DNA 的基因

• 生物体内的 DNA 分子数目与基因数目不一定相同，基因是特定的 DNA 片段。

DNA多态性，特异性

• 大肠杆菌细胞的拟核有 1 个 DNA 分子，长度约为 4.7 × 10^6 个碱基对，含约 4.4 × 10^3 个基因，平均长度约为 1 × 10^3 个碱基对。
• DNA 蕴含大量遗传信息，而信息蕴藏在四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的多样性 DNA 的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础。
• 基因通常是指 有遗传效应的DNA 片段。

希望这些笔记对您有所帮助！