基因的本质知识点总结.docx

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基因的本质知识点总结

第三章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

一、对遗传物质的早期推测

20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。

20世纪30年代，人们认识到组成DNA分子的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。

这一认识本可以使人们意识到DNA的重要性，

但是认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。

二、DNA是遗传物质的实验证据（肺炎链球菌的转化实验）

1、肺炎双球菌的体内转化实验

（1）格里菲思的实验

原理：

S型细菌可使小鼠患败血症死亡。

实验材料：

两种肺炎双球菌

项目类别

菌落

菌体

毒性

S型细菌

表面光滑

有多糖类的荚膜

有

R型细菌

表面粗糙

无多糖类的荚膜

无

实验过程及现象P43图3-2

结论：

加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。

文字表述如下：

实验过程

结果分析

结论

注射

①R型活细菌――注→射小鼠不死亡

R型细菌无毒性

加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—

—转化因子

注射

②S型活细菌――注→射小鼠死亡

分离

―分―离→S型活细菌

S型细菌有毒性

注射

③加热致死的S型细菌――注→射小鼠不死亡

加热致死的S型细菌已失活，毒性消失

④R型活细菌混合后

加热致死的S型细菌―注―射→

分离

小鼠死亡――→S型活细菌

R型细菌转化为S型细菌，且性状可以遗传

2）艾弗里实验（体外转化实验）P44图3-3实验过程及结果

。

例如，

DNA是遗传物质。

结论：

DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

实验方法：

减法原理：

在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出

旧教材实验过程如下：

结论：

只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，即DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

2、噬菌体侵染细菌的实验实验材料：

T2噬菌体

结构

代谢特点

专门寄生在大肠杆菌体内，不能独立进行新陈代谢

增殖特点

在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分

实验者：

美国遗传学家赫尔希和蔡斯实验方法:

放射性同位素标记法。

实验过程及结果

（1）标记噬菌体：

（先标记大肠杆菌）：

在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌，获得分别含35S和32P的大肠杆菌。

（再标记T2噬菌体）：

用分别含32P和35S的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体。

2）噬菌体侵染大肠杆菌

项目

含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌

含32P的T2噬菌

体侵染大肠杆菌

搅拌、离心后

上清液

放射性高

放射性低

沉淀物

放射性低

放射性高

细菌裂解后放出的T2噬菌体

检测不到35S标记的蛋白质

检测到32P标记的DNA

实验分析

（1）T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。

（2）子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。

实验结论:

DNA才是真正的遗传物质。

注意：

1、搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离

2、离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大

肠杆菌

3、不能用14C和18O标记噬菌体，因为DNA和蛋白质都含C和O；不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断遗传物质的成分。

4．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也较高，可能是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

5．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是

（1）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。

（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。

三、RNA是遗传物质的实验证据

1.烟草花叶病毒

2．侵染过程

3．结论

烟草花叶病毒的RNA控制其性状，即RNA是遗传物质。

四、DNA是主要的遗传物质

遗传物质

DNA

RNA

生物种类

所有细胞生物及部分

病毒

部分病毒

结果

绝大多数生物的遗传物质是DNA

少数生物的遗传物质是RNA

结论

DNA是主要的遗传物质

第二节DNA分子的结构

一、DNA双螺旋结构模型的构建

1．构建者：

美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。

2．过程

二、DNA分子的结构

（1）组成元素：

C、H、O、N、P五种元素。

（2）结构（如图）

强调几点：

平面结构：

1一条脱氧核苷酸链：

由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3′号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸

通过形成化学键（3′，5′-磷酸二酯键）相连接。

如图所示

2两链之间的碱基对：

A一定与T配对，两碱基之间形成两个氢键；G一定与C配对，两碱基之间形成三个氢键。

如图所示：

立体结构：

（1）DNA有两条链组成，两条链反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。

（2）脱氧核糖与磷酸交替连接，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，且遵循碱基互补配对原则。

（A=T,C=G）

（3）DNA的特点

①稳定性

原因：

a.DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成规则双螺旋结构。

b．DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。

c．DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。

②多样性

原因：

DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样。

3特异性

原因：

每种生物的DNA分子都有特定的碱基排列顺序。

关于DNA结构的相关计算

举例略

第3节DNA的复制

一、对DNA分子复制的推测

1.假说提出者克里克和沃森。

2．假说半保留复制方式

（2）假说

①解旋：

DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。

②复制：

解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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。

（3）特点：

新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称作半保留复制。

二、对DNA分子半保留复制的实验证据

关于DNA复制方式的研究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。

背景知识:

14N和15N是N元素的两种稳定同位素，其相对原子质量不同，含15N的DNA比14N的DNA密

度大，因此离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA

实验材料

大肠杆菌

实验者

美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔

实验方法

同位素标记技术和离心技术

实验假设

DNA以半保留的方式复制

实验预期

离心后出现3条DNA带

①重带（密度最大，最靠近试管底部）：

15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）

②杂交带（密度居中，位置也居中，也称中带）：

一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA（15N/14N）

③轻带（密度最小，离试管底部最远）：

两条链都为14N标记的子代双链DNA（14N/14N）

实验过程

①用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌，获得15N/15N－DNA②将大肠杆菌转移到含14N的普通培养液中培养③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA

④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置

实验结果

（与预期结果相同）

立即取出提取DNA→离心→全部重带

15N/15N繁殖一代后取出提取DNA→离心→全部杂交带14N/15N繁殖两代后取出提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带

实验结果

DNA复制方式为半保留复制

、DNA分子的复制

概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

时间

有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期

场所

细胞核、线粒体、叶绿体

需要

模板

解旋后的两条DNA单链

条件

原料

四种脱氧核苷酸

能量

ATP

酶

解旋酶、DNA聚合酶等

复制模型

复制过程

（1）解旋：

在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开

（2）合成子链：

以解开的每一条母链为模板，以游离的四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：

每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构。

从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子

特点

（1）边解旋边复制

（2）半保留复制

结果

形成两条完全相同的DNA分子

复制的意义

将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗

传信息的连续性

准确复制的原因

（1）DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板

（2）通过碱基互补配对，保证了复制准确无误地进行

四、DNA复制相关计算

第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段

、说明基因与DNA关系的实例

二、DNA片段中的遗传信息

1、遗传信息

遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。

不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。

2．DNA分子的多样性和特异性

（1）多样性：

DNA分子中共有4种类型的碱基，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式，从而构成了DNA分子的多样性。

（2）特异性：

每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，即DNA分子的特异性。

3．生物体多样性和特异性与DNA的关系

DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。

RNA片段。

小结:

染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解

注：

有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的

故基因通常是有遗传效应的DNA片段