专题05-遗传的分子基础(记忆版).docx

专题05遗传的分子基础
基因的本质
一、证明DNA是遗传物质的证据
DNA是遗传物质的证据是肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验。
（一）、肺炎双球菌的转化试验：
1、 时间、人物：1928年格里菲斯，1944年艾弗里
2、实验材料： S型细菌、R型细菌 。

菌落
菌体
毒性
S型细菌
表面光滑
有多糖荚膜
有毒
R型细菌
表面粗糙
没有多糖荚膜
无毒
3、体内转化实验：（格里菲思）
（1）过程、结果
①R型活细菌注入小鼠体内小鼠不死亡。
②S 型活细菌注入小鼠体内小鼠死亡。
③杀死后的S 型细菌注入小鼠体内小鼠不死亡。
④无毒性的R型细菌与加热杀死的S 型细菌混合后注入小鼠体内，小鼠死亡。
（2）结论：加热杀死的S型菌中必然存在某种促使R型菌转化为S型菌的活性物质——“转化因子”
4、体外转化实验：（艾弗里）
（1）过程、结果
从S型活细菌中提取DNA 、蛋白质和多糖等物质，分别加入R型活细菌中培养，发现只有加入DNA ，R型细菌才能转化为S型细菌。
（2）结论：转化因子是DNA 。
结论：DNA 是遗传物质。
（二）、噬菌体侵染细菌的实验：
1、时间、人物：1952 年赫尔希和蔡斯。
2、实验材料： T2噬菌体 。(是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒)
3、过程：① T2噬菌体的蛋白外壳被35S标记，侵染细菌。
② T2噬菌体内部的DNA 被32P标记，侵染细菌。
4、实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白外壳留在外面。说明只有亲代噬菌体的DNA进入细胞。子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA 才是真正的遗传物质。
二、证明DNA是主要遗传物质的证据
1、RNA是遗传物质的证据：
（1）提取烟草花叶病毒的蛋白质不能使烟草感染病毒。
（2）提取烟草花叶病毒的RNA 能使烟草感染病毒。
2、结论 ：绝大多数生物的遗传物质是DNA，DNA是主要的遗传物质 。极少数的病毒的遗传物质不是DNA，而是RNA。
三、DNA分子的结构
1、DNA是一种 高分子 化合物，基本单位：脱氧核糖核苷酸。共4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸 每个分子都是由成千上百个 4种脱氧核苷酸聚合而成的长链。
2、结构特点：①由两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成的双螺旋结构。
②外侧：由磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架。
③内侧：两条链上的碱基通过氢键形成碱基对。碱基对的形式遵循碱基互补配对原则，即A一定要和T 配对(氢键有 2 个)，G一定和C 配对(氢键有 3 个)
3、双链DNA中腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶 的量、鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶的量。
四、DNA的复制
1、DNA的复制概念：是以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。
2、时间：DNA分子复制是在细胞有丝分裂的间期 和减数第一次分裂的间期，是随着染色体的复制来完成的。
3、场所：细胞核。
4、过程：
（1）解旋：DNA首先利用线粒体提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板 ，以游离的4种脱氧核苷酸为原料 ，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。
（3）形成子代DNA：每一条子链与其对应的模板链 盘旋成双螺旋结构，从而形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA。
5、特点：
（1）DNA复制是一个边解旋边复制的过程。
（2）由于新合成的DNA分子中，都保留了原DNA的一条链，因此，这种复制叫半保留复制。
6、条件：模板、原料、酶、能量。
7、准确复制的原因：
（1）DNA分子独特的双螺旋提供精确的模板。
（2）通过碱基互补配对保证了复制准确无误。
8、功能：传递 遗传信息 。DNA分子通过复制，使亲代的遗传信息传给子代，从而保证了遗传信息的连续性。
五、基因是有遗传效应的DNA片段
1、一条染色体上有许多个DNA分子，一个DNA分子上有很多个基因，基因在染色体上呈现线性排列。每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的 遗传效应 ，这说明DNA中蕴涵了大量的遗传信息 。
2、 概念：DNA分子上分布着多个基因，基因是具有遗传效应的DNA片段。
3、DNA能够储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在4种碱基排列顺序之中，构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
易错提醒
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。

1.有关肺炎双球菌转化的实质和影响因素的3个错混点
(1)在加热杀死的S型细菌中,其蛋白质变性失活,但不要认为DNA也变性失活,DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键被打开,但缓慢冷却时,其结构可恢复。
(2)转化的实质并不是基因发生突变,而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,即实现了基因重组。
(3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌,而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌,原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。
2.有关噬菌体侵染细菌实验中标记的2个错混点
(1)因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素S,所以用35S标记蛋白质;DNA含有蛋白质没有的元素P(几乎都存在于DNA分子中),所以用32P标记DNA;因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元素,所以此实验不能用C、H、O、N作为标记元素。
(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到存在部位,不能确定是何种元素的放射性。
3.有关噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的2个错混点
(1)前者采用放射性同位素标记法,即分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)。
(2)后者采用直接分离法,即分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型细菌混合培养。
4.与DNA的结构及复制相关的计算
(1)DNA分子中的碱基比例
①不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
②若已知A占双链的比例为c%,则A1占单链碱基数的比例无法确定,但最大值可求出,为2c%,最小值为0。
(2)DNA的水解产物及氢键数目的计算
①DNA水解产物:初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
(3)与DNA复制相关的计算
①经n次复制,DNA分子总数为2n个;脱氧核苷酸链数为2n+1条。
②子代所有链中始终保持亲代的2条母链,且占子代DNA分子总链数的1/2n。
③一个DNA分子第n次复制时,形成的DNA分子总数为2n-1个。
④若一个DNA分子含有a个T,复制n次,需要a·(2n-1)个T,第n次复制,需要a·2n-1个T。
基因的表达
1、DNA与RNA的比较

DNA
RNA
结构
双链
单链
基本单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
碱基
A、T、C、G
A、U、C、G
分布
主要分布在细胞核（有的在线粒体、叶绿体）
主要分布在细胞质
2、RNA有三种：mRNA ，tRNA ，rRNA 。
3、指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，这一过程称为基因的表达。
包括遗传信息的转录和翻译两个过程。
4、转录和翻译的比较

遗传信息的转录
遗传信息的翻译
概念
以DNA的一条链为模板通过碱基互补配对原则形成 RNA 的过程的过程
游离在细胞质中的各种 氨基酸 ，
以mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场所
主要在细胞核
核糖体
模板
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
酶
RNA聚合酶
多种酶
碱基互补配对原则
A-U T-A
G-C C-G
A-U U-A
G-C C-G
产物
RNA
蛋白质（多肽）

5、 5、mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸。每3个这样的碱基称为1个密码子。
6、蛋白质合成的“工厂”是核糖体，搬运工是 tRNA 。每种tRNA只能转运并识别一种氨基酸，其一端是 携带氨基酸 的部位，另一端有3个碱基，称为反密码子。
7、1957年，克里克提出中心法则 ：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制 ；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或DNA。遗传信息从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA两条途径，是中心法则的补充。
8、中心法则图解：
9、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
如：人的白化症状是由于控制酪氨酸酶的基因异常，导致不能将酪氨酸转变为黑色素。
10、基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
易错提醒
11、基因与基因、基因与基因产物 、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细的调控着生物体的性状。

1.对基因的转录、翻译辨析不够
(1)转录的产物有三种,只有mRNA携带遗传信息,但三种RNA都参与翻译过程,只是分工不同。
(2)密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。
(3)翻译进程中核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,mRNA不移动。
(4)DNA上的遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示:

(5)解答蛋白质合成的相关计算时,应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数,还是个数;是mRNA上密码子的个数,还是碱基的个数;是合成蛋白质中氨基酸的个数,还是种类。
2.“中心法则”的五大过程
(1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶解旋;转录(DNA的一条链作为模板),需RNA聚合酶解旋。
(2)高等动植物只进行DNA复制、转录、翻译三个过程,但具体到不同细胞,情况不尽相同。例如,根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三个过程都进行;叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制,只有转录和翻译;哺乳动物的成熟红细胞中三个过程都不进行。
(3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,是后来发现的,是对中心法则的补充和完善。
(4)DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制中都进行碱基的互补配对;进行互补配对的场所有四个,即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。