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1、高中生物必修二 第三章 基因的本質(zhì) 一、基因本質(zhì)的證明過(guò)程 1、艾弗里的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) （1）肺炎雙球菌的毒性 S型細(xì)菌：菌體表面有多糖類的莢膜，形成的菌落表面光滑（smooth），有毒性 R型細(xì)菌：菌體表面沒(méi)有莢膜，形成的菌落表面粗糙（rough），無(wú)毒性 （2）體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) ①R型活細(xì)菌注射活鼠→小鼠不死亡 ②S型活細(xì)菌注射活鼠→小鼠死亡，從體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌 ③加熱后殺死的S型死細(xì)菌注射活鼠→小鼠不死亡 ④加熱后殺死的S型死細(xì)菌和R型活細(xì)菌混合后注射活鼠→小鼠死亡，從體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌和R型細(xì)菌 ⑤得到推論：被加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有某種促成這一轉(zhuǎn)

2、化的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”，這種轉(zhuǎn)化因子將無(wú)毒的R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。 （3）體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) ①往含有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中加入S型菌的DNA → R型菌和S型菌 ②往含有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中加入S型菌的蛋白質(zhì)或莢膜多糖 → R型菌 ③往含有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中加入S型菌的DNA和DNA酶 → R型菌 ④結(jié)論：DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是。 （即DNA是遺傳物質(zhì)） （4） 轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而不是基因突變，R型細(xì)菌吸收了S型細(xì)菌的DNA，整合到R型細(xì)菌的DNA中，使受體細(xì)胞獲得新的遺傳信息，表現(xiàn)出S型細(xì)菌的性狀。 （5） 發(fā)生轉(zhuǎn)化的只有少

3、部分R型細(xì)菌 2、艾弗里的噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn) （1）噬菌體(高中所學(xué)唯一的DNA病毒) ①結(jié)構(gòu):DNA(含有P)和蛋白質(zhì)外殼(含有S) ②增殖方式:侵染大腸桿菌后，利用大腸桿菌內(nèi)的物質(zhì)合成自身組成成分，進(jìn)行大量增殖，達(dá)到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解釋放大量噬菌體 （2）方法:同位素標(biāo)記法 （3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程: 注意: ①應(yīng)先在含有放射性同位素或放射性同位素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，再用該大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體，從而得到蛋白質(zhì)含有或DNA含有的噬菌體。 ②混合后要經(jīng)過(guò)短時(shí)間的保溫(保證DNA注入細(xì)菌且細(xì)菌不能裂解)并不斷攪拌(使吸附在細(xì)菌上的噬

4、菌體與細(xì)菌分離) ③攪拌后離心(讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的大腸桿菌) （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論:噬菌體侵染細(xì)胞時(shí)，DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過(guò)親代的DNA遺傳的，DNA是真正的遺傳物質(zhì)。 （不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)） 3、DNA是主要的遺傳物質(zhì) ①絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì) ②RNA病毒以RNA為遺傳物質(zhì)(煙草花葉病毒、SARS病毒、HIV病毒、禽流感病毒等) 2、 DNA分子的結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)） 1、提出者：沃森和克里克 2、基本單位:4種脫氧核苷酸（A、G、C、T） 3、主

5、要特點(diǎn)： （1）由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，反向平行盤(pán)旋形成雙螺旋結(jié)構(gòu) （2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，通過(guò)磷酸二酯鍵連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架； （3）堿基排列在內(nèi)側(cè)，通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì) （4）堿基配對(duì)的原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 ①腺嘌呤（A）一定與胸腺嘧啶（T）配對(duì)，由2個(gè)氫鍵連接（輪廓為尖型） ②鳥(niǎo)嘌呤（G）一定與胞嘧啶（C）配對(duì)，由3個(gè)氫鍵連接（輪廓為圓形） 【A—T堿基對(duì)與G—C堿基對(duì)具有相同的形狀和直徑，組成的DNA分子具有穩(wěn)定的直徑】 （5） G—C堿基對(duì)的比例越高，DNA分子越穩(wěn)定（原因：有3個(gè)氫鍵） 4、 相關(guān)關(guān)系 （1） 每個(gè)DNA分子中

6、，有2個(gè)游離磷酸基團(tuán)； （2） 脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)； （3） 單鏈中相鄰的堿基通過(guò)“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”連接 （4） 堿基的計(jì)算規(guī)律 ①互補(bǔ)的兩個(gè)堿基數(shù)量相等 A=T、C=G ②任意兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基數(shù)量之和占總堿基數(shù)的50% A+G= A+C= G+T= C+T= (A+G+C+T)/2 ③在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈中以及整個(gè)DNA分子中都相等 在一條鏈中A+T或C+G所占比例為n%，則在另外一條鏈上以及整個(gè)DNA分子中，A+T或C+G所占比例都為n% ④非互補(bǔ)堿基之和所占比例在兩條鏈中互為倒數(shù) 若一條鏈中：A1+G1

7、/T1+C1=m；則在另一條鏈中A1+G1/T1+C1=1/m 3、 DNA的半保留復(fù)制 1、 提出者：沃森和克里克 2、 半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈，因而被稱為半保留復(fù)制。 3、 主要場(chǎng)所：細(xì)胞核（細(xì)胞質(zhì)中葉綠體、線粒體中也可以發(fā)生） 4、 時(shí)期：有絲分裂間期和減速第一次分裂前的間期 5、 特點(diǎn)：①邊解旋邊復(fù)制 ②半保留復(fù)制 6、 過(guò)程： （1）解旋：利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把雙鏈解開(kāi)（斷開(kāi)氫鍵） （2）合成子鏈：各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈 ①模板：解開(kāi)的每一段母鏈 ②原料：細(xì)胞中游離的4中脫氧核苷酸

8、 ③原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 ④酶：DNA聚合酶 （3） 形成兩個(gè)子代DNA分子：每條新鏈和與之對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 （4） 結(jié)果：一個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)復(fù)制形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。 7、 意義： DNA分子通過(guò)復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 8、 復(fù)制能夠精確地進(jìn)行，原因在于： ①DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板 ②堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制能夠精確進(jìn)行 9、 半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)（大腸桿菌） （1） 實(shí)驗(yàn)方法：同位素示蹤法、離心技術(shù) （2） 實(shí)驗(yàn)原理：兩條鏈都含的DNA分子密度大；兩條鏈都含的

9、DNA分子密度小；一條鏈含、一條鏈含的DNA分子密度居中 （3） 實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)： ①重帶（密度最大）：兩條鏈都含的DNA分子 ②中帶（密度居中）：一條鏈含、一條鏈含的DNA分子 ③輕帶（密度最小）：兩條鏈都含的DNA分子 （4） 結(jié)果分析： ①未繁殖立即提取DNA，離心→全為重帶 ②細(xì)胞分裂一次后提取DNA，離心→全為中帶 ③細(xì)胞分裂兩次后提取DNA，離心→一半中帶，一半輕帶 ④細(xì)胞分裂多次后提取DNA，離心→出現(xiàn)中帶、輕帶且輕帶的比例更大 （5） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留復(fù)制的方式進(jìn)行的。 10、 影響DNA復(fù)制的外界因素

10、（1） 溫度、PH值→影響酶活性→影響DNA復(fù)制 ↓ （2）氧氣濃度→影響細(xì)胞呼吸→影響能量供給→影響DNA復(fù)制 11、 關(guān)于DNA分子復(fù)制的相關(guān)計(jì)算 將一個(gè)被標(biāo)記的DNA轉(zhuǎn)移到含的培養(yǎng)基中培養(yǎng)復(fù)制若干代; （1） 子代DNA分子數(shù)：個(gè) ①無(wú)論復(fù)制多少次，含有的DNA分子始終都是2個(gè) ②含有的DNA分子有個(gè) ③只含有的DNA分子有個(gè) （2） 子代DNA分子的脫氧核苷酸鏈總鏈數(shù)：條 ①無(wú)論復(fù)制多少次，含有的脫氧核苷酸鏈總鏈數(shù)始終都是2條 ②含有的脫氧核苷酸鏈總鏈數(shù)有個(gè) （3） 消耗的脫氧核苷酸數(shù)：親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸a個(gè) ①經(jīng)過(guò)n次復(fù)制，共消耗的該種脫

11、氧核苷酸為個(gè) ②第n次復(fù)制，消耗的該種脫氧核苷酸為個(gè) 四、基因與DNA的關(guān)系 1、遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序中。 2、基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 3、DNA分子的多樣性和特異性： ①堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。 ②堿基特定的排列順序，構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。 ③DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。 4、 染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系： a：4種脫氧核苷酸 b：基因 c：DNA d：染色體 5、 人類基因組計(jì)劃： （1）目的是測(cè)定人類基因組的全部DNA序列 （2）測(cè)定24條染色體，包括22條常染色體+X+Y。 （3）中國(guó)是參與這一計(jì)劃唯一的發(fā)展中國(guó)家，承擔(dān)其1%的測(cè)序任務(wù)。