第3章基因的本质知识清单 高一下学期生物人教版必修2

第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质1、科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？20世纪中叶，科学家发现染色体主要由蛋白质和DNA构成，在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题引起了生物学届激烈的争论，当时人们对蛋白质了解较多，认为蛋白质是遗传物质。（一）格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验（证明S型细菌中存在某种转化因子）（1）肺炎链球菌有两种类型，S型有荚膜，有致病性，菌落表面光滑。R型无荚膜，无致病性，菌落表面粗糙。（2）实验过程及结论注意：发生转化的只是少部分R型细菌，转化的实质是基因重组。本实验小鼠的存活状态为观察指标，细菌的类型为检测指标。（二）艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验（三）赫尔希和蔡斯T2噬菌体侵染大肠杆菌实验（1）实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌①T2噬菌体的结构及生活方式②T2噬菌体的增殖吸附→注入→合成→装配→释放，增殖过程中病毒提供模板，宿主细胞提供原料（氨基酸、核苷酸）、核糖体、tRNA和能量等。（2）实验方法放射性同位素标记技术，用、分别标记蛋白质和DNA（3）实验过程①先标记大肠杆菌，再获得标记的噬菌体赫尔希和蔡斯分别在含有放射性同位素和的培养基中培养大肠杆菌，再用具有放射性的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质被标记的T2噬菌体或DNA被标记的T2噬菌体。②用标记的噬菌体侵染正常的大肠杆菌实验赫尔希和蔡斯的实验表明：DNA是噬菌体的遗传物质。2、为什么DNA是主要的遗传物质？（1）后来的研究证明，遗传物质除DNA外，还有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。（四）烟草花叶病毒侵染烟草实验真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因此DNA是主要的遗传物质。（注意：没有任何一个实验证明DNA是主要的遗传物质。）（2）不同生物的遗传物质（3）病毒的分类DNA病毒：T2噬菌体（专门寄生大肠杆菌的病毒）；天花病毒、乙肝病毒（动物病毒）。RNA病毒：HIV、SARS病毒、新型冠状病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒（动物病毒）；烟草花叶病毒（植物病毒）。3、通过对科学家揭示DNA是遗传物质过程的分析，对科学发现的过程有什么领悟？科学方法加法原理和减法原理：与常态比较，人为增加某些影响因素称为“加法原理”，如格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验给小鼠注射不同类型的细菌；与常态比较，人为去除某种影响因素称为“减法原理”，如艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每组特异性地去除一种物质。第2节DNA的结构1、沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？（1）DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。（2）英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。沃森和克里克尝试搭建了很多种不同双螺旋和三螺旋结构模型，但是都被否定了。（3）1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫获得一条重要信息：在DNA中，腺嘌呤（A）的总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的总量是等于胞嘧啶（C）的量。（4）这让沃森和克里克十分兴奋，他们构建了一个将碱基安排在双螺旋内部，脱氧核糖——磷酸骨架安排在双螺旋外部的模型。在这个模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。结果发现：A—T碱基对，G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系。（5）1953年，沃森和克里克在《自然》杂志上发表了《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》。2、DNA的双螺旋结构有哪些主要特点？（1）DNA双螺旋的主要特点如下：（1）DNA是由两条单链组成的，这两条链按方向平行方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA中的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。（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，并且G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫碱基互补配对原则。（GC所占比例越大，DNA热稳定性越高）（2）巧记DNA的结构：一种结构，双螺旋结构；二条脱氧核苷酸链；三种小分子，脱氧核糖、磷酸、碱基；四种核苷酸，腺嘌呤（A）脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶（T）脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤（G）脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶（C）脱氧核糖核苷酸；五种元素，C、H、O、N、P。（3）DNA的结构特点：稳定性，磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本支架；多样性，碱基对多种多样的排列顺序，如果某DNA分子中有n个碱基对，则其可能的排列顺序为种；特异性，每种DNA分子都有特定的碱基排列顺序，代表了特定的遗传信息。（4）DNA分子中碱基数量的计算规律推论1：双链DNA分子中四种碱基两两相等，嘌呤数=嘧啶数。A=T，G=C，A+C=T+G。推论2：已知DNA一条链中的碱基比例，可求另一条链中的碱基比例。若链1中，则链2中，双链中。若链1中,则链2中，双链中推论3：双链DNA分子中，碱基A的比例为两条单链相应碱基比例的平均值。第3节DNA的复制1、怎样证明DNA是半保留复制的？（1）关于DNA复制的假说：①沃森和克里克提出半保留复制，DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上，新和成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链；②全保留复制，全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新和成的；③分散复制。（2）DNA半保留复制的实验证据①1958年梅塞尔生和斯塔尔以大肠杆菌作为材料运用同位素标记技术和密度梯度离心技术，设计了一个巧妙的实验。②研究方法：假说——演绎法③实验原理：和是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含的DNA比含的DNA密度大；含的双链DNA密度大，含的双链DNA密度小，一条含、一条含的双链DNA密度居中。④实验假设：DNA以半保留的方式复制。⑤实验推测：⑥实验过程及结果：⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。2、DNA的复制过程是怎样的？（1）DNA复制的概念：DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。（2）DNA复制的场所：真核细胞主要在细胞核，还有线粒体、叶绿体；原核细胞在拟核、细胞质（质粒）。（3）DNA复制的时间：细胞分列前的间期。（4）DNA复制的过程①解旋：在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开；②合成子链：在DNA聚合酶作用下，以4种脱氧核苷酸为原料，DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，从5’→3’各自合成一条与母链互补的子链；③恢复双螺旋：随着新合成的子链不断延伸，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。（5）DNA复制的条件DNA模板、4种脱氧核苷酸为原料、能量ATP、解旋酶、DNA解旋酶（6）DNA复制的特点DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、能量和酶等基本条件。DMA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确进行。3、DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段1、基因是什么？（1）基因通常是具有遗传效应的DNA片段。（2）对于RNA病毒而言，基因是具有遗传效应的RNA片段。基因在D