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2019-2020年新人教版高中生物必修2《基因（遺傳物質(zhì)）的本質(zhì)》復習教案知識整理 【課標掃描】 人類對遺傳物質(zhì)的探索過程(運用水平)DNA分子結構的主要特點(理解水平)；制作DNA分子雙螺旋結構模型；基因和遺傳信息的關系(理解水平)；概述DNA分子的復制(理解水平)。 【知識網(wǎng)絡】 一、DNA是主要的遺傳物質(zhì) 格里菲斯體內(nèi)轉化實驗　　實驗 DNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù) ①R型細菌（無莢膜，無毒）+ 小鼠 小鼠不死亡 ②S型細菌（有莢膜，有毒）+ 小鼠 小鼠死亡 肺炎雙球菌的轉化實驗 ③殺死的S型細菌 + 小鼠 小鼠不死亡 ④R型細菌＋ 殺死的S型細菌+ 小鼠 小鼠死亡 ⑤從④中死亡的小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)R菌和由R菌轉化成的S菌，轉化成的S菌后代也是有 毒性的S菌 　　　　　結論：加熱殺死的S型菌內(nèi)含有R菌轉化成S菌的轉化因子（假說） 艾弗里體外轉化實驗 　　?、?提取S型活菌中的 DNA、蛋白質(zhì)和多糖等，分別加入培養(yǎng) R 菌 的培養(yǎng)基中，只有加入 DNA 時，R菌才能轉化成S菌。 ② 用 DNA水解酶 分解DNA，S型細菌則不能使R型細菌發(fā)生轉化。 結論： 　DNA　才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。 噬菌體侵染細菌實驗 ① 用35S標記T2噬菌體侵染細菌 　子代噬菌體 無 放射性 ② 用32P標記T2噬菌體侵染細菌 　子代噬菌體 有 放射性 ③結論：子代噬菌休的各種性狀是通過親代　DNA　　來遺傳。 DNA 才是真正的遺傳物質(zhì)。此實驗還證明了DNA能夠自我 復制 ，在親子代之間能夠保持一定的 連續(xù) 性，也證明了DNA能夠 指導 蛋白質(zhì)的合成。 兩實驗最關鍵的設計思路是：設法將DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分開，單獨地、直接地觀察DNA的作用。 生物的遺傳物質(zhì) ①絕大多數(shù)生物（全部有細胞結構的生物）既有DNA又有RNA,其遺傳物質(zhì)是 DNA ； ②無細胞結構的生物－ 病毒 ,由于只含有DNA或RNA,它們的遺傳物質(zhì)是 DNA或RNA ， 如：煙草花葉病病毒、艾滋病病毒、SARS冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是 RNA ，T2噬菌體的遺傳 物質(zhì)是 DNA ③一切生物的遺傳物質(zhì)是 核酸 ； ④因為只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，因此說DNA是 主要 遺傳物質(zhì)。 二、DNA分子的結構 1．DNA分子的化學結構：基本組成單位是：脫氧核苷酸；由磷酸、脫氧核糖和堿基三種小分子組成；很多個脫氧核苷酸 聚合 成為脫氧核苷酸鏈 ① 由兩條 反 向平行的 脫氧核苷酸鏈 盤旋而成； ② 外側的基本骨架由［1］ 磷酸 和［3］ 脫氧核糖 交替連接而成，［4］ 堿基對 排列于內(nèi)側； ③ 兩長鏈上的堿基通過 氫 鍵按照 堿基互補配對 原則形成［4］ 堿基對 。 ④ AT對之間有2個氫鍵，GC對之間有3個氫鍵 3．堿基互補配對原則： A(腺嘌呤) 配 T(胸腺嘧啶) 、 G(鳥嘌呤) 配 C(胞嘧啶) 4．DNA的結構特性：① 穩(wěn)定 性， ② 多樣 性， ③ 特異 性 5． DNA與RNA比較 結構 基本組成單位 堿基 五碳糖 存在部位 無機酸 DNA 雙鏈 脫氧核糖核苷酸 AGCT 脫氧核糖 主要在細胞核 磷酸 RNA 單鏈 核糖核苷酸 AGCU 核糖 主要在細胞質(zhì) 磷酸 三、DNA分子的復制 1．概念：以親代DNA分子為 模板 來合成 子代 DNA的過程。 2．復制的時間： 體細胞 － 有絲 分裂的 間 期 性原細胞 － 減數(shù)第一次 分裂之前的 間 期 3．場所：主要在 細胞核 ，還有 線粒體和葉綠體 。 4．復制過程： ① 解旋 ； ② 以 每一 段 母鏈 為模板進行堿基 互補配對 ， 從而各自合成 子鏈 ； ③ 新合成的子鏈不斷延長，同時每條子鏈與其對應母鏈互相盤繞成 雙螺旋 結構，從而合成 兩 個新的DNA分子。 5．復制的基本條件：模板、原料（4種脫氧核苷酸）、能量和酶（解旋酶，DNA聚合酶，DNA連接酶等） 6．復制的過程特點：邊 解旋 邊 復制 復制的結果特點： 半保留 復制 7．復制的結構基礎：① 獨特的雙螺旋結構為復制提供精確的模板 ② 堿基互補配對保證復制能準確進行 8．復制的意義：使親代的DNA傳給子代,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 四、基因是有遺傳效應的DNA片段 基因本質(zhì) 1．與DNA的關系：是有 遺傳效應 的DNA片段。每個DNA分子上有 許多 個基因。所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。 2．基因與脫氧核苷酸的關系：每個基因中含許多個脫氧核苷酸，基因中的脫氧核苷酸序列代表遺傳信息。 3．與染色體的關系：基因在染色體上呈 線性 排列。 DNA片段中的遺傳信息 概念：遺傳信息是指DNA中堿基的排列順序。 DNA分子的多樣性源于堿基排列順序的多樣性 DNA分子的特異性源于每個DNA分子的堿基的排列順序 生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎是DNA分子的多樣性和特異性 應用：DNA指紋技術可用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定及刑事偵察等 【重點難點】 1.人類對遺傳物質(zhì)的探索實驗過程及各組實驗結果分析，體會實驗設計的思路與體現(xiàn)的原則 （1）DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù) ◆肺炎雙球菌的轉化實驗-----對照實驗 格里菲思與艾弗里的兩個肺炎雙球菌的轉化實驗是一種遞進關系，共同構成了一個完整的科學發(fā)現(xiàn)過程： 格里菲思肺炎雙球菌體內(nèi)轉化實驗證明加熱殺死的S型細菌存在轉化因子。 艾弗里肺炎雙球菌的轉化實驗證明了轉化因子是DNA ◆噬菌體侵染細菌的實驗----自身對照實驗 標記細菌 細菌+含35S的培養(yǎng)基 含35S的細菌 細菌+含32P的培養(yǎng)基 含32P的細菌 標記噬菌體 35S細菌＋噬菌體 35S標記的子代噬菌體 32P細菌＋噬菌體 32P標記的子代噬菌體 ＋ 32P噬菌體 細菌 細菌體內(nèi)無32P 32P ＋ 35S噬菌體 細菌 細菌體內(nèi)無35S 35S 噬菌體侵染未標記的細菌 測試放射性 攪拌、離心 上清液（蛋白質(zhì)和噬菌體） 放射性高 含35S的噬菌體+細菌 沉淀物（細菌） 放射性低（沉淀物中 有標記的噬菌體，噬菌體在細菌表面還沒有侵入） 攪拌、離心 上清液（蛋白質(zhì)和噬菌體） 放射性低 含32P的噬菌體+細菌 沉淀物（細菌） 放射性高 結論： ①DNA能夠自我復制，使前后代保持一定的連續(xù)性 證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) ②DNA能控制蛋白質(zhì)的生物合成 （2） 證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗設計思想：設法把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察DNA的 作用。 （3） 肺炎雙球菌的轉化實驗的結論和噬菌體侵染細菌的實驗都不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 （4） 處理方法及結論的比較 肺炎雙球菌的轉化實驗 噬菌體侵染細菌的實驗 處理方法 直接將S型細菌的DNA，蛋白質(zhì)和多糖等分開，分別與R型細菌混合培養(yǎng) 分別用同位素32P、35S標記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，讓其侵染細菌 實驗結論 DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不時遺傳物質(zhì) DNA是遺傳物質(zhì)，在親子代之間保持連續(xù)性 2．遺傳物質(zhì)的判別 生物類型 所含核酸 遺傳物質(zhì) 舉例 細胞生物 真核 DNA和RNA DNA 人，玉米，酵母菌 原核 細菌，藍藻 非細胞生物 DNA病毒 只有DNA DNA T2噬菌體 RNA病毒 只有RNA RNA 如艾滋病毒、煙草花葉病毒、禽流感病毒等 整個生物界中絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 3．DNA分子的結構和復制 （1）DNA分子的結構 　可簡記為5種元素、4種堿基（脫氧核苷酸）、3種小分子、2條長鏈、1個雙螺旋 （2）堿基計算的一般規(guī)律： ①一個雙鏈DNA分子中，A＝T，G＝C ②A＋G＝T＋C，A＋C＝T＋G。即嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù) ③不配對的兩堿基之和的比值等于1，即A＋G/ T＋C =1 A＋C/ T＋G=1 ④DNA分子中的一條鏈中不互補堿基之和的比值A+G/T+C的比值=另一條互補鏈該比值的倒數(shù)； A＋C/ T＋G的比值=另一條互補鏈該比值的倒數(shù) ⑤DNA分子中的一條鏈中互補配對的堿基之和A+T/G+C=另一條互補鏈該比值=DNA雙鏈該比值； 配對的兩堿基之和在每條單鏈及雙鏈中所占比例相同 ⑥在一個雙鏈DNA分子中，某堿基占堿基總量的百分數(shù)等于每條鏈中的平均值。 （3）結構特點： DNA穩(wěn)定性:指DNA分子雙螺旋空間結構的相對穩(wěn)定性，原因有①DNA分子基本骨架是磷酸 和脫氧核糖交替連接而成，從頭至尾沒有變化②堿基配對方式始終不變，即A－T，G－C。 DNA多樣性:構成DNA分子的堿基只有4種，配對方式只有2種，但是堿基對的數(shù)目卻可以成千上萬， 形成的堿基對的排列順序了可以千變?nèi)f化（每一對堿基對的排列方式有4種，因此有n 對堿基對，其排列方式就有4n種）從而構成了DNA分子的多樣性，也決定了遺傳信息的 多樣性。 DNA特異性:每個特定的DNA分子中都具有特定的堿基對排列順序，而特定的堿基對排列順序中有遺 傳信息的片段代表遺傳信息，所以每個特定的DNA分子中都儲存著特定的遺傳信息，這 種特定的堿基對排列順序就構成了DNA分子的特異性 （4）DNA的復制 DNA復制為半保留復制，一個DNA分子復制n 次: ①則子代DNA分子數(shù)為2n個 ②含有親代DNA鏈的子代DNA分子為2個 ③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)為2n-2,含有新合成鏈的DNA為2n個 ④n次復制共消耗游離的某種脫氧核苷酸為X*(2n -1)(X為一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸數(shù)) 第n次復制消耗游離的某種脫氧核苷酸為X*2n-1 同位素示蹤DNA分子復制若干代結果分析表 世代 DNA分子特點 DNA分子中脫氧核苷酸鏈的特點 分子總數(shù) 細胞中的DNA分子在離心管中的位置 不同DNA分子占全部DNA分子之比 鏈總數(shù) 含15N的鏈 含14N的鏈 15N分子 含14N15N雜種分子 含14N分子 0 1 全在下部 1 2 1 1 2 全在中部 1 4 1/2 1/2 2 4 1/2中1/2上 1/2 1/2 8 1/4 3/4 3 8 1/4中3/4上 1/4 3/4 16 1/8 7/8 n 2n 2/2n中 1－2/2n上 2/2n 1－2/2n 2n＋1 1/2n 1-1/2n