高中生物核心概念高考复习课件-DNA作为主要遗传物质

DNA作为主要遗传物质DNA是生物体内最重要的遗传物质，它携带了生物的遗传信息，决定了生物的性状。高考生物考试中，DNA作为主要遗传物质的知识点是必考内容。生物学中的遗传概念遗传生物体将自身性状传递给后代的现象，是生命延续的关键。基因控制生物性状的遗传单位，位于染色体上，由特定的DNA序列组成。染色体细胞核内由DNA和蛋白质组成的线状结构，携带遗传信息，在细胞分裂过程中复制并分配到子细胞中。遗传物质决定生物遗传特性的物质，主要是DNA，在生物遗传中发挥着重要的作用。DNA是遗传物质的历史发现1格里菲斯肺炎双球菌转化实验格里菲斯通过实验发现，无毒的R型肺炎双球菌在与加热杀死的有毒S型肺炎双球菌混合后，可以转化为有毒的S型，证明了遗传物质的存在。2艾弗里等人的实验证明艾弗里等人在格里菲斯实验的基础上，通过分离提纯DNA、蛋白质和多糖等物质进行实验，最终证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质。3赫希和蔡斯的噬菌体实验赫希和蔡斯利用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质和DNA，证明了进入细菌体内的噬菌体DNA才是遗传物质，而蛋白质只是外壳。生命的基本组成成分生命体主要由水、无机盐、碳水化合物、脂类、蛋白质、核酸六类物质构成。其中，有机大分子物质，如蛋白质和核酸，对生命活动起着至关重要的作用。例如，蛋白质是构成细胞和生物体的基本物质，参与生命活动的所有过程。而核酸则作为遗传物质，负责遗传信息的储存、传递和表达。蛋白质和核酸的结构特点蛋白质是由氨基酸组成的长链大分子。氨基酸通过肽键连接，形成多肽链。多肽链进一步折叠成特定的空间结构，形成具有生物活性的蛋白质。核酸是遗传信息的载体，主要包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。DNA由脱氧核苷酸组成，核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸组成。DNA以双螺旋结构存在，两条链通过氢键连接，碱基配对遵循A-T和G-C原则。遗传信息的传递机制1DNA复制遗传信息的复制过程2转录DNA遗传信息向RNA的传递3翻译RNA遗传信息到蛋白质的表达遗传信息的传递机制是生命活动的中心，确保了遗传信息的稳定性和传递性。从DNA到蛋白质的复杂传递过程，展示了生命现象的精妙。DNA复制的机理1解旋解旋酶使双链DNA解开，形成复制叉。2引物合成引物酶合成短的RNA引物，为DNA聚合酶提供起始位点。3延伸DNA聚合酶沿着模板链移动，合成新的DNA链。4连接连接酶将新合成的DNA片段连接起来，形成完整的DNA双链。DNA复制过程中的酶促反应1解旋酶解旋酶在复制起点处破坏氢键，使DNA双链解开，形成复制叉。2DNA聚合酶DNA聚合酶以母链为模板，根据碱基互补配对原则，将新的脱氧核苷酸连接到子链上。3引物酶引物酶合成短的RNA引物，为DNA聚合酶提供起始位点，引导子链的合成。4连接酶连接酶将冈崎片段连接起来，形成完整的子链。DNA复制的半保留性母链子链作为模板新合成保留原有与模板互补每条新合成的DNA分子都包含一条来自母链，另一条是新合成的子链。这种复制方式称为半保留复制。半保留复制的意义遗传信息的传递半保留复制确保遗传信息在细胞分裂过程中准确地从亲代传递到子代。细胞增殖的基础DNA复制是细胞分裂和生命延续的基础，它确保了每个新细胞都获得完整的遗传物质。物种进化和遗传多样性DNA复制的准确性是物种遗传稳定性和进化的基础，也为遗传多样性提供了保障。DNA的结构特点DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成。这两条链通过碱基对之间的氢键连接，形成双螺旋结构。DNA双螺旋结构的稳定性主要由碱基配对的氢键维持。每个脱氧核苷酸由脱氧核糖、磷酸和碱基组成。碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。A与T通过两个氢键配对，G与C通过三个氢键配对。DNA双螺旋和互补配对DNA双螺旋结构DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，以右手螺旋的方式盘绕在一起。碱基互补配对两条链通过碱基之间的氢键连接，遵循A与T、G与C的互补配对原则。双螺旋模型沃森和克里克提出的双螺旋模型阐明了DNA的结构，为理解遗传信息的传递奠定了基础。基因的表达过程转录DNA作为模板，合成信使RNA(mRNA).翻译mRNA携带着遗传信息，指导蛋白质合成.蛋白质折叠与修饰新合成的蛋白质通过折叠和修饰，形成具有生物活性的蛋白质.转录概念及其机制1转录的定义转录是遗传信息从DNA传递到RNA的过程，是基因表达的第一步。2转录的场所真核细胞中，转录发生在细胞核内，而原核细胞则发生在细胞质中。3转录的模板转录以DNA的一条链为模板，合成与之互补的RNA分子。4转录的参与者参与转录的关键酶是RNA聚合酶，它识别并结合DNA的启动子区域。5转录的产物转录的产物是mRNA分子，它携带遗传信息，指导蛋白质合成。转录过程中的酶促反应RNA聚合酶的作用RNA聚合酶识别并结合启动子区域，解开DNA双螺旋结构，并以一条DNA链为模板合成RNA。核糖核苷酸的连接RNA聚合酶利用模板DNA链，根据碱基互补配对原则，催化核糖核苷酸按照特定顺序连接，形成RNA链。转录的调控机制11.顺式作用元件启动子、增强子、沉默子等调控序列影响转录效率。22.反式作用因子转录因子与顺式作用元件相互作用，影响转录起始和效率。33.表观遗传调控DNA甲基化、组蛋白修饰等影响染色质结构，进而影响转录。44.小RNA调控microRNA等小RNA可以与mRNA结合，抑制翻译或降解mRNA。转录后加工的作用5'端加帽保护mRNA免受降解，并促进核糖体结合，提高翻译效率。3'端加尾提高mRNA稳定性，延长mRNA在细胞质中的寿命。内含子剪接去除非编码区域，保证翻译过程中只翻译编码蛋白质的序列。翻译概念及其机制1翻译将mRNA上的遗传信息翻译成蛋白质的过程2核糖体蛋白质合成的场所，读取mRNA密码子3tRNA携带特定氨基酸，识别mRNA密码子4氨基酸蛋白质的基本组成单位翻译过程需要核糖体、tRNA和多种酶的参与。核糖体在mRNA上移动，tRNA识别密码子，将氨基酸连接到多肽链上。翻译过程中的核心结构翻译过程的核心结构是核糖体，它是一个由蛋白质和核糖体RNA组成的复合体。核糖体由两个亚基组成，一个大亚基和小亚基。小亚基负责结合信使RNA（mRNA），而大亚基负责催化肽键形成。当mRNA与核糖体结合时，核糖体上的tRNA将相应的氨基酸带到核糖体，并在核糖体上按照mRNA的密码子顺序排列，形成蛋白质链。遗传密码的特点通用性所有生物都使用相同的遗传密码，从细菌到人类。连续性密码子由三个碱基组成，没有间隔，直接读取。简并性多种密码子对应同一种氨基酸，增加遗传信息的稳定性。非重叠性每个碱基只属于一个密码子，保证遗传信息的准确解读。氨基酸的生物合成1蛋白质合成氨基酸是蛋白质的基本单位。2tRNA将氨基酸运送到核糖体。3核糖体蛋白质合成的场所。4mRNA携带遗传信息。氨基酸的生物合成是生物体构建蛋白质的关键步骤。该过程在核糖体上进行，由mRNA携带遗传信息，tRNA将氨基酸运送到核糖体，并根据mRNA的密码子顺序将氨基酸连接起来，最终形成蛋白质。蛋白质的折叠与修饰蛋白质折叠蛋白质是由氨基酸链组成的复杂分子。氨基酸链通过肽键连接，形成具有特定空间结构的蛋白质。蛋白质折叠过程受多种因素影响，例如氨基酸序列、溶液环境和分子伴侣的作用。蛋白质修饰在蛋白质合成后，许多蛋白质会经历进一步的修饰，例如糖基化、磷酸化和乙酰化。这些修饰可以改变蛋白质的功能、稳定性和定位，并在生物过程中发挥重要作用。基因突变的类型及影响碱基对替换一个碱基被另一个碱基替换，可能导致氨基酸改变或无影响。碱基插入一个或多个碱基插入到DNA序列中，导致移码突变，影响下游所有氨基酸。碱基缺失一个或多个碱基从DNA序列中丢失，导致移码突变，影响下游所有氨基酸。基因突变与遗传病基因突变基因突变是DNA序列发生改变，导致遗传信息改变。遗传病由于基因突变导致的疾病，会影响蛋白质功能，引发病症。遗传病类型单基因遗传病多基因遗传病染色体病遗传病特点遗传性强，可能伴随生理功能障碍，影响生育。基因工程技术的应用医药领域基因工程可用于生产治疗性蛋白、疫苗等，例如胰岛素、干扰素、生长激素、乙肝疫苗等。农业领域基因工程可用于培育抗病、抗虫、高产、优质的农作物，例如抗除草剂作物、抗虫棉、高产水稻等。环境保护基因工程可用于修复污染环境、降解污染物，例如利用微生物降解污染土壤、净化污水。食品安全基因工程可用于检测食品成分、防止食品掺假，例如转基因食品检测、动物肉类溯源。酶切、连接、转化酶切限制性内切酶识别特定DNA序列并切割，产生粘性末端。连接DNA连接酶将具有互补粘性末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA。转化将重组DNA导入受体细胞，使受体细胞获得新的遗传特性。基因克隆和表达基因克隆将目的基因从供体生物中分离出来，并将其插入载体分子中，构建重组DNA分子。载体转化将重组DNA分子导入受体细胞，使其整合到受体细胞的基因组中。基因表达在受体细胞内，目的基因被转录和翻译，合成出目的蛋白。基因组测序技术1DNA测序基因组测序技术能够快速、准确地测定生物体的全部遗传信息。2基因组图谱为研究生物体的基因结构、功能和进化提供基础。3疾病诊断帮助医生进行更精准的疾病诊断和个性化治疗。4药物研发提供新药靶点和药物研发策略，加速新药研发速度。生物技术在医疗中的应用基因诊断基因诊断可以快速准确地检测出疾病相关的基因突变，为疾病的预防和治疗提供依据。例如，通过基因检测可以筛查出遗传性疾病的携带者，帮助他们采取有效的预防措施。基因治疗基因治疗通过修饰或替换缺陷基因来治疗疾病，为难治性疾病的治疗带来了希望。例如，基因治疗可以用于治疗遗传性疾病，如囊性纤维化和血友病。生物技术对社会生活的影响1医疗保健生物技术在诊断、治疗和预防疾病方面发挥着关键作用，提高了人们的健康水平。2农业生产转基因作物和抗病虫害技术提高了农业生产效率，保障了粮食安全。3