1、把握现在把握现在决胜高考决胜高考12 2019019 新版新版 必修二必修二 第三章第三章基因的本质讲义基因的本质讲义第一节第一节DNADNA 是主要的遗传物质是主要的遗传物质一、肺炎链球菌的转化实验：一、肺炎链球菌的转化实验：1 1、两种肺炎链球菌的比较：、两种肺炎链球菌的比较：2 2、肺炎链球菌在小鼠体内转化实验（格里菲思）：、肺炎链球菌在小鼠体内转化实验（格里菲思）：通过以上实验可以推出已加热杀死的通过以上实验可以推出已加热杀死的 S S 型细菌体内含有某种型细菌体内含有某种“转化因子转化因子”，其能促使无毒性，其能促使无毒性的的 R R 型细菌型细菌部分部分转化为有毒性的转化为有毒性的
2、 S S 型细菌。型细菌。3 3、肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）：、肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）：（1 1）思路：设法将）思路：设法将 D DNANA 和蛋白质、多糖等物质分开，单独地、直接地观察它们的作用和蛋白质、多糖等物质分开，单独地、直接地观察它们的作用（2 2）过程及结果：）过程及结果：把握现在把握现在决胜高考决胜高考2注意注意：设置最后一组实验的目的设置最后一组实验的目的：与第一组形成对照与第一组形成对照，说明说明 D DNANA 的水解产物不能实现转化的水解产物不能实现转化（3 3）分析：）分析：S S 型细菌的型细菌的 D DNANA 使使 R R 型细菌发生了转化，型
3、细菌发生了转化，S S 型细菌的其他物质不能使型细菌的其他物质不能使 R R 型细菌发型细菌发生转化。生转化。（4 4）结论：）结论：S S 型细菌体内只有型细菌体内只有 D DNANA 才是才是“转化因子转化因子”，即，即 D DNANA 是肺炎链球菌的遗传物质。是肺炎链球菌的遗传物质。深层次分析：深层次分析：在加热杀死的在加热杀死的 S S 型细菌的过程中，其型细菌的过程中，其 D DNANA 和蛋白质都变性失活，但是其内部的和蛋白质都变性失活，但是其内部的 D DNANA 在加热在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性；结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性；R R 型细菌转化成型细菌转化成 S
4、 S 型细菌的原因是型细菌的原因是 S S 型细菌的型细菌的 D DNANA 进入了进入了 R R 型细菌体内，与型细菌体内，与 R R 型细菌发生型细菌发生了重组（广义基因重组）；了重组（广义基因重组）；二、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）：二、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）：1 1、T T2 2噬菌体：噬菌体：（1 1）结构和成分：头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有）结构和成分：头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有 D DNANA（2 2）生活方式：一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒）生活方式：一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒（3 3）T T2 2噬菌体侵入大肠杆菌后噬菌
5、体侵入大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。成自身的组成成分，进行大量增殖。2 2、方法：放射性同位素标记法、方法：放射性同位素标记法3 3、思路：、思路：S S 是蛋白质的特征元素，是蛋白质的特征元素，P P 是是 D DNANA 的特征元素，用各自特征元素的放射性同位素分的特征元素，用各自特征元素的放射性同位素分别标记别标记 D DNANA 和蛋白质，直接、单独地观察它们的作用。和蛋白质，直接、单独地观察它们的作用。4 4、过程：、过程：标记噬菌体：标记噬菌体：侵染过程：侵染过程：把
6、握现在把握现在决胜高考决胜高考35 5、实验结果：、实验结果：注意：注意：噬菌体侵染大肠杆菌整个过程中，噬菌体只提供噬菌体侵染大肠杆菌整个过程中，噬菌体只提供 D DNANA 作为模板，而合成子代噬菌体的原料作为模板，而合成子代噬菌体的原料（氨基酸、脱氧核苷酸）、场所、酶、能量等都是由宿主细胞（大肠杆菌）提供的。（氨基酸、脱氧核苷酸）、场所、酶、能量等都是由宿主细胞（大肠杆菌）提供的。因放射性检测时只能检测到放射部位因放射性检测时只能检测到放射部位， 不能确定是何种元素的放射性不能确定是何种元素的放射性， 故故3 35 5S S （标记蛋白质标记蛋白质）和和3 32 2P P（标记标记 D D
7、NANA）不能同时标记在同一组噬菌体上不能同时标记在同一组噬菌体上，应将二者分别标记应将二者分别标记，即把实验分为两组即把实验分为两组注入大肠杆菌细胞内的是噬菌体的注入大肠杆菌细胞内的是噬菌体的 D DNANA，其，其蛋白质外壳附着在大肠杆菌的表面，没有进入蛋白质外壳附着在大肠杆菌的表面，没有进入大肠杆菌细胞内大肠杆菌细胞内，因此在大肠杆菌细胞内，噬菌体的，因此在大肠杆菌细胞内，噬菌体的 D DNANA 进行自我复制，并指导噬菌体蛋白进行自我复制，并指导噬菌体蛋白质外壳的合成，然后组装成噬菌体。质外壳的合成，然后组装成噬菌体。该实验未能证明蛋白质不是遗传物质该实验未能证明蛋白质不是遗传物质搅拌
8、的目的是使吸附在细菌上的噬菌体搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体 （注入后只剩下噬菌体的蛋白质外壳注入后只剩下噬菌体的蛋白质外壳） 与细菌分离与细菌分离，离心的目的是让质量较轻的噬菌体分布于上清液中，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌离心的目的是让质量较轻的噬菌体分布于上清液中，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌实验误差分析：实验误差分析：A A：噬菌体被：噬菌体被3 35 5S S 标记的实验中，沉淀物中有少量的放射性的原因：搅拌不充分，个别标记的实验中，沉淀物中有少量的放射性的原因：搅拌不充分，个别3 35 5S S 标标记的蛋白质外壳没有和大肠杆菌分离而随其到了沉淀物中。记的蛋白质外壳没有和大肠
9、杆菌分离而随其到了沉淀物中。B B：噬菌体被：噬菌体被3 32 2P P 标记的实验中，上清液中有少量放射性的原因：保温时间过短，少量的标记的实验中，上清液中有少量放射性的原因：保温时间过短，少量的3 32 2P P标记的噬菌体标记的噬菌体 D DNANA 没有进入大肠杆菌；保温时间过长，大肠杆菌裂解，释放了组装好的子代没有进入大肠杆菌；保温时间过长，大肠杆菌裂解，释放了组装好的子代噬菌体，离心后子代噬菌体分布于上清液中。噬菌体，离心后子代噬菌体分布于上清液中。三、三、D DNANA 是主要的遗传物质：是主要的遗传物质：1 1、烟草花叶病毒的感染实验：、烟草花叶病毒的感染实验：把握现在把握现在
10、决胜高考决胜高考42 2、少数生物的遗传物质是、少数生物的遗传物质是 R RNANA，绝大多数生物的遗传物质是，绝大多数生物的遗传物质是 D DNANA，所以说，所以说 D DNANA 是主要的遗传是主要的遗传物质物质补充：补充：1 1、遗传物质应具备的特点、遗传物质应具备的特点在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢具有贮存大量遗传信息的潜在能力具有贮存大量遗传信息的潜在能力结构比较稳定结构比较稳定2 2、噬菌体侵染大肠杆菌的过程：吸附、噬菌体侵染大肠杆菌的
11、过程：吸附注入注入合成合成组装组装释放释放回顾：回顾：DNADNA 与与 RNARNA 不同点和相同点不同点和相同点DNADNARNARNA链数链数大多数大多数 2 2 条链条链大多数单链大多数单链名称名称脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸基本组成单位基本组成单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸(4(4 种种) )核糖核苷酸（核糖核苷酸（4 4 种）种）五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖碱基种类碱基种类A AT TC CG GA AU UC CG G存在部位存在部位主要存在细胞核少量存主要存在细胞核少量存在线粒体和叶绿体在线粒体和叶绿体主要存在细胞质主要存在细胞质染色剂染色剂甲基绿染成绿色甲基绿染
12、成绿色吡罗红染成红色吡罗红染成红色组成元素组成元素C C H H O O N N P PC C H H O O N N P P第二节第二节 DNADNA 的结构的结构一、一、D DNANA 分子的基本组成单位：分子的基本组成单位：1 1、基本组成元素：、基本组成元素：C C、H H、O O、N N、P P2 2、基本组成单位：脱氧（核糖）核苷酸、基本组成单位：脱氧（核糖）核苷酸注意：注意：D DNANA 初步水解产物是初步水解产物是 4 4 种脱氧核苷酸，彻底水解的产物有磷酸、脱氧核糖和种脱氧核苷酸，彻底水解的产物有磷酸、脱氧核糖和 4 4 种含种含氮碱基（氮碱基（A A、T T、G G、C
13、C）二、二、D DNANA 双螺旋结构模型的构建：双螺旋结构模型的构建：1 1、构建者：、构建者：沃森和克里克沃森和克里克2 2、主要内容：、主要内容：（1 1）D DNANA 分子的平面结构分子的平面结构D DNANA 分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链组成的分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链组成的D DNANA 分子中的分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，排列在外侧，构成构成 D DNANA 分子的基本骨架分子的基本骨架，碱基排，碱基排把握现在把握现在决胜高考决胜高考5列在内侧列在内侧D DNANA 分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对分子两条链上的碱基
14、通过氢键连接成碱基对，碱基配对依据碱基配对依据碱基互补配对原则碱基互补配对原则进行进行，A A与与 T T 配对，且有两个氢键；配对，且有两个氢键；G G 与与 C C 配对，且有三个氢键配对，且有三个氢键注意：注意：D DNANA 分子中磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量之比为分子中磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量之比为 1:1:1 1: :1 1若一个若一个 D DNANA 分子中碱基对为分子中碱基对为 n n，则氢键数位，则氢键数位 2n2n3n3nD DNANA 分子两条链上的碱基对的化学键为氢键，可用解旋酶使其断裂，也可加热使其断裂分子两条链上的碱基对的化学键为氢键，可用解旋酶使其断裂，也
15、可加热使其断裂（2 2）D DNANA 分子的空间结构分子的空间结构组成组成 D DNANA 分子的两条脱氧核苷酸长链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结分子的两条脱氧核苷酸长链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构：构：瞬时巩固：瞬时巩固：某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是( () )常考图示：常考图示：注意：注意：D DNANA 分子的结构特点可用分子的结构特点可用“五四三二一五四三二一”来记忆来记忆五种元素、四种碱基、三种成分、两五种元素、四种碱基、三种成分、两条反向平行的脱氧核苷酸长链、一个规则的双螺旋结构条反向平行的脱氧核苷酸长链、一个规则的双螺旋结
16、构把握现在把握现在决胜高考决胜高考6每个每个 D DNANA 分子，游离的磷酸基团有分子，游离的磷酸基团有 2 2 个，它们分别在每条链的个，它们分别在每条链的 5 5 端端三、三、D DNANA 分子的特性：分子的特性：1 1、稳定性：双螺旋结构、碱基互补配对原则、稳定性：双螺旋结构、碱基互补配对原则2 2、多样性：碱基的排列顺序、多样性：碱基的排列顺序3 3、特异性：、特异性：四、碱基互补配对原则及其推论：四、碱基互补配对原则及其推论：1 1、碱基互补配对原则：、碱基互补配对原则：A AT TC CG G2 2、有关推论：、有关推论：1.1.DNADNA 分子中两条单链上碱基总数相等；在整
17、个分子中两条单链上碱基总数相等；在整个 DNADNA 分子中分子中 A AT T，G GC C。2 2. .DNADNA 分子两条链之间存在着分子两条链之间存在着 A A1 1T T2 2，T T1 1A A2 2，G G1 1C C2 2，C C1 1G G2 2的关系。的关系。把握现在把握现在决胜高考决胜高考7第三节第三节 DNADNA 的复制的复制一、对一、对 D DNANA 分子复制的推测：分子复制的推测：1 1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。2 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。、半保留复
18、制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。3 3、分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。、分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。二、二、D DNANA 半保留复制的实验证据：半保留复制的实验证据：1 1、实验材料：大肠杆菌、实验材料：大肠杆菌2 2、实验方法：、实验方法：同位素示踪技术和密度梯度离心同位素示踪技术和密度梯度离心3 3、实验假设：、实验假设：D DNANA 以半保留的方式复制以半保留的方式复制4 4、实验过程：、实验过程：把握现在把握现在决胜高考决胜高考8（1 1）大肠杆菌在含）大肠杆菌在含1 15 5N N 的的 N NH H
19、4 4C Cl l 培养液中繁殖几代，使培养液中繁殖几代，使 D DNANA 双链充分被双链充分被1 15 5N N 标记标记（2 2）将含）将含1 15 5N N 标记的大肠杆菌转移到含标记的大肠杆菌转移到含1 14 4N N 的普通培养液中培养的普通培养液中培养（3 3）在不同时刻收集大肠杆菌并提取）在不同时刻收集大肠杆菌并提取 D DNANA（间隔的时间约为大肠杆菌增殖一代所用时间）（间隔的时间约为大肠杆菌增殖一代所用时间）（4 4）将提取的）将提取的 D DNANA 进行密度梯度离心，记录离心后试管中的进行密度梯度离心，记录离心后试管中的 D DNANA 的位置的位置5 5、实验预期：
20、离心后应出现、实验预期：离心后应出现 3 3 种类型的种类型的 D DNANA 带带（1 1）重带重带（密度最大）：两条链都被（密度最大）：两条链都被1 15 5N N 标记的亲代双链标记的亲代双链 D DNANA（1 15 5N/N/1 15 5N N）（2 2）中带中带（密度居中）：一条链被（密度居中）：一条链被1 15 5N N 标记，另一条链含标记，另一条链含1 14 4N N 的子代双链的子代双链 D DNANA（1 14 4N/N/1 15 5N N）（3 3）轻带轻带（密度最小）：两条链都喊（密度最小）：两条链都喊1 14 4N N 的子代双链的子代双链 D DNANA（1 14
21、 4N/N/1 14 4N N）6 6、实验结果：与预期相符、实验结果：与预期相符（1 1）立即取出，提取）立即取出，提取 D DNANA离心离心全部重带（全部重带（1 15 5N/N/1 15 5N N）（2 2）增殖一代后取出，提取）增殖一代后取出，提取 D DNANA离心离心全部中带（全部中带（1 14 4N/N/1 15 5N N）（3 3）增殖两代后取出，提取）增殖两代后取出，提取 D DNANA离心离心1/1/2 2 轻带（轻带（1 14 4N/N/1 14 4N N） 1/21/2 中带（中带（1 14 4N/N/1 15 5N N）7 7、实验结论：、实验结论：D DNANA
22、的复制是以半保留方式进行的的复制是以半保留方式进行的三、三、D DNANA 分子复制的过程：分子复制的过程：1 1、概念：以亲代、概念：以亲代 D DNANA 为模板合成子代为模板合成子代 D DNANA 的过程。的过程。D DNANA 的复制实质上是遗传信息的复制的复制实质上是遗传信息的复制2 2、时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂之前的间期、时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂之前的间期3 3、场所：主要在细胞核中（少量在线粒体和叶绿体）、场所：主要在细胞核中（少量在线粒体和叶绿体）4 4、过程：、过程：（1 1）解旋：）解旋：D DNANA 分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，解
23、开双链分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，解开双链（2 2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，在）合成子链：以解开的每一段母链为模板，在 D DNANA 聚合酶作用下，利用细胞中游离的四聚合酶作用下，利用细胞中游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链（3 3）随着模板母链解旋过程的进行随着模板母链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断的延伸新合成的子链也在不断的延伸。同时同时，每条新链与对应每条新链与对应的模板母链盘绕呈双螺旋结构的模板母链盘绕呈双螺旋结构归纳：归纳：D DNANA
24、 分子复制的基本条件分子复制的基本条件（1 1）模板：解旋的）模板：解旋的 D DNANA 分子的两条单链分子的两条单链（2 2）原料：四种游离的脱氧核苷酸）原料：四种游离的脱氧核苷酸（3 3）能量：通过水解）能量：通过水解 A ATPTP 提供提供（4 4）酶：解旋酶、）酶：解旋酶、D DNANA 聚合酶等聚合酶等四、复制准确的原因、特点及意义：四、复制准确的原因、特点及意义：1 1、复制准确的原因：、复制准确的原因：（1 1）D DNANA 具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。（2 2）D DNANA 具有碱基互补配对的能力，能够使复
25、制准确无误的进行。具有碱基互补配对的能力，能够使复制准确无误的进行。2 2、复制特点：、复制特点：（1 1）半保留复制：新合成的每个）半保留复制：新合成的每个 DNADNA 分子，都保留了原来分子，都保留了原来 D DNANA 分子中的一条链分子中的一条链（2 2）边解旋边复制边解旋边复制：D DNANA 复制时并不是先将母链全部解开为单链再合成子链复制时并不是先将母链全部解开为单链再合成子链，而是边解旋边而是边解旋边复制复制3 3、意义：、意义：D DNANA 通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，从而保证了遗传信息的连续性通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，从而保证了遗传信息的连续性五、
26、五、D DNANA 复制的相关计算：复制的相关计算：把握现在把握现在决胜高考决胜高考9注意：做此类题时，要看清是注意：做此类题时，要看清是“D DNANA 分子数分子数”还是还是“脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数”第四节第四节 基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的 D DNANA 片段片段一、基因与一、基因与 D DNANA、染色体之间的关系：、染色体之间的关系：归纳：归纳：（1 1）脱氧核苷酸排列顺序的特异性和多样性决定了基因的特异性和多样性）脱氧核苷酸排列顺序的特异性和多样性决定了基因的特异性和多样性（2 2）真核生物的基因载体主要是染色体真核生物的基因载体主要是染色体，另外还有线粒体
27、和叶绿体另外还有线粒体和叶绿体；原核生物的基因载体就原核生物的基因载体就是原核细胞。是原核细胞。二、二、D DNANA 片段中的遗传信息：片段中的遗传信息：1 1、基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息：、基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息：每个染色体含有一个或两个每个染色体含有一个或两个 D DNANA 分子，每个分子，每个 D DNANA 分子有很多基因，每个基因都是特定分子有很多基因，每个基因都是特定的的D DNANA 片段，有着特定的遗传效应，这说明片段，有着特定的遗传效应，这说明 D DNANA 必然蕴含了大量的遗传信息必然蕴含了大量的遗传信息2 2、脱氧核苷酸序列与遗传信息的多
28、样性：、脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性：（1 1）碱基排列顺序千变万化，构成了）碱基排列顺序千变万化，构成了 D DNANA 分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每一个了每一个 D DNANA 分子的特异性分子的特异性。 D DNANA 分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础。（2 2）在人类的）在人类的 D DNANA 分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的 D DNANA 几乎不可能完全相同，几乎不可能完全相同，因此，因此，D DNANA 可以像指纹一样用来鉴别身份。可以像指纹一样用来鉴别身份。3 3、基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的 D DNANA 片段片段。通常针对的是绝大多数以通常针对的是绝大多数以 D DNANA 为遗传物质的生物，为遗传物质的生物，而少数以而少数以 RNARNA 为遗传物质的病毒，那基因就是有遗传效应的为遗传物质的病毒，那基因就是有遗传效应的 R RNANA 片段。片段。
