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概念、时期、意义、应用（育种）

染色体结构的变异：

倒位、易位、重复、缺失

染色体数目的变异：

染色体个别增加或减少；

染色体成倍增加或减少（单倍体、多倍体）

人工获得单倍体常用方法；

人工诱导多倍体常用药剂、作用机理。

杂交育种：

原理、优点、缺点、过程（杂交→自交→选择→自交至纯合）

单倍体育种：

原理、优点、过程（杂交→杂种一代花药离体培养→秋水仙素处理单倍体植株幼苗→选择符合性状要求的类型）

诱变育种（作物空间育种）：

原理、优点、缺点、过程

（5）人类遗传病与优生

人类遗传病、遗传病对人类的危害

优生的概念和措施（最简单有效方法：

防止近亲结婚）

第一节遗传的物质基础——核酸

一DNA是主要的遗传物质

一、间接证据：

（非实验证据）

1、染色体在生物传种接代过程中保持一定的稳定性和连续性

2、染色体由DNA和蛋白质组成，其中DNA含量稳定，且与染色体数目存在着平行关系。

在同一种生物的细胞中，体细胞核内DNA含量是生殖细胞核内的DNA的2倍，体细胞染色体数目正好是生殖细胞的2倍。

3、DNA分子具有相对的稳定性，不易受营养条件等因素影响，但作用于DNA的一些物理、化学因素（如x射线、紫外线、有毒化学物质等），都可以引起生物遗传特性的改变。

二、直接证据：

（实验证据：

实验设计的思路：

设法将DNA和蛋白质分开，单独地、直接到观察它们作用）

（一）肺炎双球菌转化实验

1、材料：

肺炎双球菌、小鼠

介绍：

S菌：

菌落表面光滑，菌体有多糖类荚膜，有毒性

R菌：

菌落表面粗糙，菌体无多糖类荚膜，无毒性

荚膜是某些细菌向细胞壁表面分泌的一层厚度不定的胶状物质，它犹如穿在菌体表面一件外套，用显微镜观察，中心部位是细菌菌体，在暗色背景下，荚膜呈透明状环绕菌体，具有抗干旱，抗吞噬和附着作用

2、原理：

S菌可使小鼠患败血症死亡

败血症症状：

感染中毒症状大多起病急骤，先有畏寒或寒战，继之高热，热型不定，弛张热或稽留热；

体弱、重症营养不良和小婴儿可无发热，甚至体温低于正常。

精神萎靡或烦躁不安，严重者可出现面色苍白或青灰，神志不清。

四肢末梢厥冷，呼吸急促，心率加快，血压下降，婴幼儿还可出现黄疸。

3、格里菲思体内转化实验：

1928英格里菲思

（1）过程：

①无毒性的R型活细菌注射到鼠体内，现象是小鼠健康。

②有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，现象是小鼠死亡。

③加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，现象是小鼠健康。

④无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到小鼠体内，现象是小鼠死亡。

思考：

1、对比分析第一、二组说明什么？

R菌无毒性，S菌有毒性

2、对比分析第二、三组说明什么？

加热杀死的S菌无毒性

3、第四组小鼠体内能分离出S型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？

混合后重新出现的

4、对比分析第三、四组又说明什么？

加热灭活的S菌里面肯定含有某种特定的物质，这种特定的物质能够使灭活的R菌转化为活的S菌

5、实验先进行第一、二组，与第三、四组相比，起对照作用。

6、该实验能否证明DNA是遗传物质？

该实验的结论是什么？

不能；

结论是：

加热杀死的S菌中有一种“转化因子”，能使R菌转化S菌，使小鼠死亡

7、S菌中的DNA和R菌的DNA重组，表现出S菌的性状，此变异属于：

基因重组

附：

DNA加热到沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但如将其缓慢冷却，分离的单链又可部分得以重聚，回复其螺旋结构，因此，在一定温度范围内加热不会导致DNA变性。

但蛋白质变性失活，且蛋白质是生命活动的体现着和只要承担着，因此蛋白质变性导致S菌死亡。

4、艾弗里体外转化实验：

1944年美艾弗里

（1）设计思路：

对S菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用

（2）过程

S型活细菌

多糖脂质蛋白质RNADNADNA+DNA水解酶

分别与R型活细菌混合培养

RRRRRSSR

说明：

S菌的DNA使R菌发生转化，S菌其他物质不能使R菌发生转化

（3）结论：

转化因子就是DNA，DNA是遗传物质

另：

DNA只有在保持结构的完整，未被破坏的条件下，才能具有促成转化的功能

5、实验技术手段：

物质分离、提取、鉴定、细菌培养

（二）噬菌体侵染细菌实验

T2噬菌体

（1）噬菌体的结构

①噬菌体是一种专门侵染和在细菌体内寄生并增殖的病毒例题见金榜

②结构：

蛋白质外壳

DNA核心

DNA

以宿主细胞内的脱氧核苷酸为原料

新的DNA

以宿主细胞内的核苷酸为原料、ATP

mRNA

以宿主细胞内的AA为原料、ATP、酶、tRNA

蛋白质

复制

转录

翻译

（2）选材原因：

染色体在遗传中起重要作用，其成分重要由DNA和蛋白质组成，而噬菌体与染色体的结构成分相似，所以选噬菌体为实验材料

T2噬菌体侵染细菌后，在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的物质合成T2噬菌体自身的组成成分，从而进行大量繁殖。

（1）吸附：

（2）注入：

核酸注入细胞内；

衣壳留在外面

（3）合成：

利用宿主细胞内的物质复制出子代噬菌体的核酸，并合成构成子代噬菌体的衣壳蛋白质

（4）组装：

（5）释放：

（102—105个）

3、过程：

为什么选择S、P这两种元素分别对蛋白质和DNA进行标记

因为只有蛋白质中含有S，而P几乎都存在于DNA分子中

标记细菌细菌+含35S的培养基含35S的细菌

细菌+含32P的培养基含32P的细菌

标记噬菌体

35S细菌＋噬菌体35S标记的子代噬菌体

32P细菌＋噬菌体32P标记的子代噬菌体

＋

35S噬菌体

细菌

细菌体内无35S

体外有35S

32P噬菌体

细菌体内无32P

体外有32P

噬菌体侵染未标记的细菌

测试放射性

搅拌、离心

上清液（蛋白质和噬菌体）放射性高

含35S的噬菌体+细菌

沉淀物（细菌）放射性低（沉淀物中

有标记的噬菌体，噬菌体在细菌表面还没有侵入）

原因：

离心不彻底；

噬菌体在大肠杆菌中释放出来

有部分32P的噬菌体没有侵染到大肠杆菌

上清液（蛋白质和噬菌体）放射性低

含32P的噬菌体+细菌

沉淀物（细菌）放射性高

4、结论：

（1）DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性

证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质

（2）DNA能控制蛋白质的生物合成

例题：

结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。

提示：

肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：

①能够精确地复制自己，②能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；

③具有贮存遗传信息的能力；

④结构比较稳定等。

细菌培养、病毒培养、物质分离、同位素标记与检测等

三、RNA也是遗传物质

1、烟草花叶病毒感染烟草的实验

（1）材料：

烟草花叶病毒（TMV）

（2）TMV的结构：

RNA

蛋白质

TMV

石碳酸

RNA

感染

正常烟草

感染病毒（烟草发生花叶病）

未感染病毒（烟草正常）

（3）过程：

（4）结论：

在RNA病毒（HIV、HRV、SARS等）中，RNA是遗传物质

2、“杂种”病毒侵染细菌的实验

例如：

车前草病毒（HRV）和烟草花叶病毒（TMV）都是以RNA为遗传物质的病毒，由于所含RNA不同，因而侵染后导致的植物症状不同，如图（a）、（b）所示：

将病毒的RNA和蛋白质分离，使其单独感染植物；

或使不同病毒的RNA与蛋白质之间重新组合形成“杂种”病毒，然后使其感染植物（感染图示如下）。

（1）图（a）、图（b）表现症状不同，其根本原因是IMV和HRV具有不同的RNA。

（2）画出叶片①、叶片②、叶片③表现出的感染症状。

①无症状

（3）从以上感染实验可知，起感染作用的是

病毒的RNA。

（4）画出叶片③中繁殖产生的子代病毒的图示。

（5）以上实验证明TMV和HRV的遗传物质是RNA

（6）该实验的设计思路是将病毒的RNA和蛋白质分离，单独研究它们各自的遗传功能。

四、结论

全部真核生物、原核生物（即所有的细胞生物）的遗传物质是DNA

生物的遗传物质绝大多数是DNA

病毒（非细胞生物）的遗传物质

少数是RNA

说明

DNA是主要的遗传物质（任何生物的遗传物质都只有一种）

例外：

朊病毒的遗传物质是蛋白质（用DNA酶或RNA酶处理后，仍有感染性）

五、区别：

遗传物质、主要的遗传物质、遗传物质的主要载体、遗传信息

遗传物质：

核酸（DNA或RNA）

主要的遗传物质：

遗传物质的主要载体:

染色体（细胞核或拟核），还有部分在线粒体和叶绿体、质粒中，所以生物的遗传是细胞核和细胞质内遗传物质共同作用的结果

遗传信息：

DNA或RNA中核苷酸或碱基的排列顺序，主要载体是DNA

实验九DNA的粗提取与鉴定

1．实验原理

（1）根据DNA在NaCl溶液中的溶解度，是随着NaCl的浓度变化而改变进行提取。

鸟类血液中红细胞有细胞核，细胞核内DNA与蛋白质结合成染色质。

利用DNA在0.14mol／L的NaCl溶液中溶解度最低，而蛋白质此时的溶解度高的特点，可以使DNA与蛋白质分离，形成沉淀析出，通过过滤，得到初提取的滤出物DNA。

（2）利用DNA不溶于酒精而细胞中的某些物质能溶于酒精进行提纯，获取含杂质较少的DNA。

（3）利用DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色进行鉴定。

2．实验材料

鸡血细胞液：

先配备10%的柠檬酸钠溶液，按180mL新鲜鸡血混合100mL10%柠檬酸钠溶液的比例，立即将血液与柠檬酸钠充分混合，同时用玻璃棒搅拌以免凝血。

然后，用离心机以1000转／min的速度离心2min后，用吸管除去离心管上清液，就可获得所需的鸡血细胞悬液。

每组大约需要5～10mL鸡血细胞悬液。

如果无离心机，可将与柠檬酸钠充分混合的血液置于冰箱内，静置一天，使血细胞自行沉淀后，也可获得所需的鸡血细胞悬液。

但使用离心机效果更好。

实验材料选择依据：

（1）血细胞中有细胞核，含有大量的DNA

（2）既经济又易得

（3）选用鸡血为材料，依据是鸡血红细胞、白细胞中都有细胞核，含有大量DNA；

哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核，Dna含量很低，不宜做实验材料

3．试剂与仪器

（1）2mol/L的NaCl溶液：

称取117g的NaCl，加蒸馏水至1000mL，使之完全溶解，即可获得2mol/L的NaCl，须按此配方配备大量的2mol/L的NaCl。

（2）二苯胺试剂：

A液—1.5g二苯胺溶于100mL冰醋酸中，再加1.5mL浓硫酸，用棕色瓶保存。

B液—体积分数为0.2%的乙醛溶液。

实验前，将0.1mL的B液加入到10mL的A液中，现用现配。

（3）0.015mol/L的NaCl溶液：

称取0.88gNaCl加蒸馏水至1000mL，使之完全溶解。

（4）塑料杯和试管：

DNA易吸附在玻璃器皿上，用塑料杯和试管可减少提取过程中DNA的损失。

4．实验方法与步骤

为方便理解和记忆，将方法步骤归纳如下表。

实验内容

方法步骤

一、

提取DNA

（1）提取细胞核物质：

取5～10mL鸡血细胞悬液注入50mL烧杯中，加蒸馏水20mL，同时，用玻璃棒沿一个方向快速充分搅拌，使血细胞过度吸水破裂，细胞核内物质释放出来，然后用纱布过滤取其滤液于500mL烧杯中

原理：

血细胞的细胞膜、核膜吸收胀破，玻璃棒快速搅拌加速血细胞破裂

实验中应抓住关键并注意以下几点：

（1）制备鸡血细胞液时，鸡血要在180mL左右，并且在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂，使血液分层，取下层血细胞沉淀。

（2）获取较多DNA的关键之一是向鸡血细胞液加入足量的蒸馏水，以便使细胞膜和核膜破裂，核内物质释放出来。

（3）实验中共有3次过滤。

过滤时使用的纱布层数与取其滤液或黏稠物有关。

第1、3次要收集其滤液，使用的纱布为1～2层，第2次是要收集其滤出的黏稠物，使用的纱布为多层。

（4）实验中有6次搅拌，除最后一次搅拌外，前5次搅拌均要朝向一个方向，并且在析出DNA、DNA再溶解和提取中，各步搅拌都要轻缓，玻璃棒不要直插烧杯底部，以防止DNA分子断裂。

（5）实验中有两次使用蒸馏水。

一次在第1步，加水是为了使血细胞吸水膨胀破裂，加水后必须充分搅拌，不应少于5min，使血细胞充分破裂；

第二次加蒸馏水是在第3步，加水是为了稀释NaCl溶液。

（6）实验中有三次加NaCl溶液。

在步骤2中，当加入NaCl后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀，加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中。

在步骤5中，加NaCl溶液也是为了DNA的再溶解，不过这时溶液中蛋白质含量已很少。

在步骤8中，加的NaCl溶液的浓度比前两次低得多，但还是为溶解DNA。

（7）在步骤7中，沉淀DNA必须使用冷酒精（至少在5℃以下存放24h），并且将1份含DNA的NaCl溶液加入到2份的冷酒精中。

如果悬浮在溶液中的DNA丝状物较少，可将混合液放入冰箱中再冷却几分钟。

（8）盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯和试管最好是塑料制的，因为玻璃制品表面带电荷，DNA中的磷酸基带相反的电荷，会被吸附于玻璃表面，减少DNA含量。

（2）溶解核内的DNA：

在滤液中加入2mol／L的NaCl40mL，并用玻璃棒沿一个方向搅拌1min，核中DNA游离并充分溶解，染色质中的DNA和蛋白质分离

（3）析出含DNA黏稠物：

沿烧杯内壁缓慢加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌。

由于溶液浓度的下降，使得DNA溶解度下降，蛋白质溶解度上升，DNA析出成白色丝状黏稠物，当黏稠物不再增加时，停止加入蒸馏水。

（这时溶液中NaCl的物质的量浓度相当于0.14mol／L）

（4）滤取含DNA黏稠物：

用多层纱布过滤，取纱布上DNA的黏稠物

二、

提纯DNA

（5）DNA黏稠物再溶解：

取含DNA黏稠物于50mL烧杯内，加入2mol/L的NaCl溶液20mL，用玻璃棒沿一个方向不停搅拌3min，使黏稠物尽可能多地溶解

（6）过滤含DNA的NaCl溶液：

用两层纱布过滤DNA的NaCl溶液，取其滤液

（7）提取含杂质较少的DNA：

在滤液中加入冷却的95%无水乙醇，并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，由于DNA不溶于酒精，会出现乳白色丝状物，用玻璃棒将丝状物卷起，并用滤纸吸去表面的水分

三、

鉴定DNA

（8）DNA的鉴定：

两支试管中各加入0.015mol/L的NaCl溶液5mL，将丝状物放入其中一支试管中，搅拌使其充分溶解后，向两支试管中分别加入4mL二苯胺试剂，混匀后沸水浴中加热5min，待试管冷却后，比较两试管的颜色变化，将发现加入DNA的试管中溶液呈蓝色，从而鉴定DNA的存在

实验原理的补充介绍

1．DNA的释放：

DNA位于鸡血细胞的细胞核中，正常情况下不会释放出来。

为了使DNA从细胞核中释放出来，实验中采用了向鸡血细胞液中加入蒸馏水并且搅拌的方法。

蒸馏水对于鸡血细胞来说，是一种低渗液体，水分可以大量进入血细胞内，使血细胞破裂。

同时，再加上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂（细胞膜和核膜的破裂），于是释放出DNA，当然也有RNA。

但是，释放出来的大量DNA和RNA往往与蛋白质结合在一起。

2．将DNA与蛋白质分离：

根据二者的特性，即在浓度较高的NaCl溶液（物质的量浓度为2mol/L）中，核蛋白容易解聚，游离出DNA，而DNA在浓度较高的NaCl溶液中的溶解度很高，Na+与带负电的DNA结合成DNA钠盐。

这时DNA在溶液中呈溶解状态。

3．DNA的析出与获取：

利用DNA在浓度较低的NaCl溶液中溶解度小的原理，向含有DNA的浓度较高的NaCl溶液中加入大量（300mL）蒸馏水，稀释NaCl溶液，使DNA的溶解度下降，而蛋白质的溶解度增高（这就是蛋白质的盐溶现象），从而使二者分离。

这时，加上不停地搅拌，溶解度下降的DNA逐渐呈丝状物。

再通过过滤，滤去蛋白质，就可以获取DNA的黏稠物了。

如果采用离心法则更好。

用4000转/min的旋转频率，离心15min，除去上清液（含有蛋白质），留下的沉淀物中含DNA。

4．DNA的再溶解：

再用较高浓度的NaCl溶液去溶解DNA黏稠物。

5．DNA的沉淀和浓缩除去了蛋白质的核酸溶液，必须再进一步沉淀和浓缩。

最常用的方法是酒精沉淀法。

就是将含有Na+的DNA溶液，加入到相当于其两倍体积的体积分数为95%冷酒精溶液中，混匀以后可以使DNA沉淀、浓缩，形成含杂质较少的DNA丝状物，悬浮于溶液中。

如果出现的丝状物较少，可以将此混合液再放入冰箱中冷却几分钟。

浓缩后的DNA丝状物，可以用缓缓旋转玻璃棒的方法卷起（因为玻璃棒有吸附DNA的作用）。

关于“DNA的粗提取和物理性状观察”实验：

（1）实验材料选用鸡血球液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血球液中含有较高含量的DNA

（2）在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是_使血球破裂_，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol/LNaCl溶液的目的是_使滤液中的DNA溶入浓盐溶液；

图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是__使DNA析出_。

（3）为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可滴加__甲基绿_溶液，结果丝状物被染成蓝绿色。

（4）DNA的粗提取与鉴定实验”中有三次过滤：

①过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液。

②过滤含粘稠物的0.14mol/LNaCl.③过滤溶解有DNA的2mol/LNaCl.以上三次过滤分别为了获得（A）

A．含核物质的滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液

B．含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、含DNA的滤液

C．含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、纱布中DNA

D．含较纯的DNA滤液、纱布上粘稠物、含DNA的滤液

（5）与析出DNA粘稠物有关的叙述，不正确的是（C）

A．操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度

B．在操作A时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整

C．加蒸馏水可同时降低DNA和蛋白质的溶解度，两者均可析出

D．当丝状粘稠物不再增加时，此时NaCl的浓度约为0.14mol/L.

二DNA分子的结构和复制

一、结构

1、结构层次：

聚合

组成

C、H、O、N、P3种化合物4种基本单位DNA分子的一级结构（平面

按一定的形式构成

结构）:

一般为2条脱氧核苷酸链，少数为单链。

（编码并储存遗传信息）

DNA分子的空间结构（立体结构）：

多为规则的向右的双螺旋结构。

解析：

（1）元素组成

（2）基本单位

（3）连接方式

2、空间结构——规则的双螺旋结构

（1）提出：

沃森和克里克

（2）特点：

①两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成

②基本骨架：

磷酸和脱氧核糖交替连接而成（通过磷酸二酯键）

③碱基排列在内侧，碱基之间通过氢键按照碱基互补配对原则形成碱基对

如图：

A、DNA连接酶、限制性内切酶的作用位点——磷酸二酯键

B、失去的水分子数

C、碱基配对的原则

D、氢键数目（A、T之间2个；

G、C之间3个，所有含G、C多的DNA相对来说更稳定）

（3）碱基互补配对规律的有关计算问题

碱基互补配对原则：

A—T；

G—C

碱基计算的一般规律

A+G=T+C=50%

A+C=G+T=50%

A+G/C+T=1

A+C/G+T=1

①规律一：

在双链DNA分子中，A+T+G+C=1

A=T，G=C

A1=T2，G1=C2

A2=T1，G2=C1,

简记：

双链中，不配对的碱基和占总数一半，不配对的碱基之和的比值为1

②规律二：

在双链DNA分子中

（不同DNA分子中的n不同，决定了DNA分子的特异性）

互补链中，不配对的两碱基和的比值乘积为1

③规律三：

在双链DNA分子中，互补的两碱基和（A＋T或C＋G）占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值

简记:

配对的两碱基之和在双链、单链中所占比例相等

④规律四：

在双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的百分数等于两条链中的平均值

例题分析：

1、假设一个DNA分子片段中有碱基T156个，占该片段碱基的24％，则碱基C的个数是：

A、156个B、600个C、300个D、169个

解：

（个）

2、假如信使RNA分子上有100个碱基，其中A30个，G25个，那么转录成信使RNA分子的DNA片段中，C和T的个数共有：

A、30B、45C、55D、100

∵mRNA有100个碱基

∴转录成它的DNA片段中，共有碱基200个

∵T%+C%=50%

∴T+C=200×

50％＝100（个）

3、某生物一个DNA分子中含有30％的腺嘌呤，那么它转录的信使RNA中C+G的含量是：

A、80％B、60％C、40％D、20％

∵DNA分子中A％＝30％

∴DNA分子中T％＝30％

∴A%+T%=A甲链%+T甲链%=A乙链%+T乙链%＝60％

∴C%+G%=C甲链%+G甲链%=C乙链%+G乙链%

＝100％-60%=40%

∴mRNA中，C+G含量是40％。

因此答案为C。

4、若DNA分子一条链上的胞嘧啶占22％，鸟嘌呤占16％，

那么整个DNA分子中的腺嘌上占：

A、31％B、38％C、50％D、62％

∵C%+G%=C甲链%+G甲链%

∴C%+G%＝22％＋16％＝38％

∴C％＝38％×

1/2＝19％

∵A％＋C％＝50％

∴A％＝50％－19％＝31％

5、在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总

数的42％，若其中一条链中胞