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目录第10讲遗传的分子基础1必备知识2关键能力3真题回访考点一人类对遗传物质的探索历程一、肺炎双球菌的转化实验1.肺炎双球菌的体内转化实验(格里菲思)(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠。S型细菌R型细菌菌落光滑粗糙菌体①有多糖类荚膜②无多糖类荚膜毒性有毒性,使小鼠患败血症死亡无毒(2)实验过程及结果:(3)结论:加热后杀死的S型细菌中含有某种转化因子使少数R型活细菌转化为S型活细菌。2.肺炎双球菌的体外转化实验(艾弗里)(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌、培养基、DNA酶。(2)实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是什么?(是DNA,是蛋白质,还是多糖?)(3)方法与思路:分离S型细菌的DNA、多糖类荚膜、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,研究它们各自的遗传功能。(4)实验过程及结果(5)结论:DNA是“转化因子”,是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。二、噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌。(1)噬菌体的结构及生活方式(2)噬菌体的复制式增殖2.实验方法:⑩同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。增殖需要的条件内容模板⑧噬菌体的DNA合成噬菌体DNA的原料⑨大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体能量大肠杆菌产生的ATP3.实验过程(1)标记噬菌体(2)用标记过的噬菌体侵染细菌4.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。5.结论:DNA是遗传物质。35S标记的噬菌体+细菌+32P标记的噬菌体上清液放射性⑪高沉淀物放射性⑫低上清液放射性⑬低沉淀物放射性⑭高结果结果实验过程与实验结果a.烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组);b.烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组);c.烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)实验结论RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质2.DNA是主要的遗传物质科学家通过广泛的实验探索,得出绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。三、生物的遗传物质1.烟草花叶病毒感染烟草的实验深挖教材(1)必修2P45“相关信息”:对T2噬菌体的化学组成分析表明,仅⑮蛋白质分子中含有S,P几乎都存在于⑯DNA分子中。(2)必修2P45“旁栏思考题”:之所以选择35S和32P,是因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中,而P则主要存在于DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的,因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中⑰都含有这两种元素。(3)必修2P46“思考与讨论”:尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同,但其最关键的实验设计思路却有共同之处,是设法把⑱DNA与蛋白质分开,单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。艾弗里肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计的比较注:两个实验均证明了DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质。实验名称艾弗里肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验实验思路设法将DNA与其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的作用设计原则对照原则和单一变量原则处理方式的区别直接分离法:分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型活细菌混合培养同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特有元素(32P和35S)实验结论DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质思维诊断1.细菌的遗传物质主要是DNA。()2.艾弗里的肺炎双球菌转化实验利用了物质分离、提纯鉴定技术和微生物的培养技术。()3.蔡斯与赫尔希的噬菌体侵染细菌实验,首先要制备含35S和32P的两种大肠杆菌。()4.T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解。()5.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质。()6.人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同。()×√×√××易错易混1.加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。2.体外转化实验中R型细菌转化为S型细菌时,遗传物质来自S型细菌,原料和能量均来自R型细菌,转化实质为“基因重组”。3.体外转化实验中,设置“S型细菌DNA+DNA酶”实验组起对照作用,说明DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化,DNA才是使R型细菌转化的物质。4.体内转化实验是体外转化实验的基础,体外转化实验是体内转化实验的延伸。5.格里菲思实验未证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”,并未具体证明转化因子是何种物质。6.艾弗里实验所用方法为“化学分离提取法”,而不是放射性同位素标记法。7.肺炎双球菌转化实验中S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,发生了基因重组。8.“DNA是主要遗传物质”是针对生物界而言的,绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数生物的遗传物质是RNA。9.细胞生物的遗传物质均是DNA。10.对于确定名称的生物而言,遗传物质是唯一的。考点二DNA的结构与复制一、DNA的分子结构1.图解DNA分子结构2.DNA分子的结构特点(1)DNA是由两条脱氧核苷酸链组成的,按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。(2)脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架,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。(在A与T之间形成两个氢键,在G与C之间形成三个氢键)3.DNA分子的特性(1)⑧稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架。(2)⑨多样性:碱基对有多种多样的排列顺序,如某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有4n种(其中n代表碱基对数)。(3)⑩特异性:每个DNA分子都有特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传信息。二、DNA的复制1.概念:以⑪亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。2.时间:⑫有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。3.场所:主要在细胞核中,在线粒体和叶绿体中也存在。4.模板：解旋后的两条母链原料：细胞中游离的4种脱氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、⑬DNA聚合酶等5.过程:DNA两条母链形成子链→新DNA分子。6.特点:⑭半保留复制、⑮边解旋边复制。7.准确复制的原因和意义:(1)原因:DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板;碱基互补配对原则,保证了复制能够准确地进行。(2)意义:DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。思维诊断1.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和。()2.双链DNA分子中一条链上相邻的碱基之间是通过氢键连接的。()3.DNA有氢键,RNA没有氢键。()4.大肠杆菌细胞中只有A、T、C、G四种碱基。()5.单链DNA和单链RNA中只有一个游离的羟基。()6.DNA分子均为双链,RNA分子均为单链。()××××××7.某双链DNA分子中,G+C占全部碱基的比例为a,其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b,则互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a。()8.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。()9.DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制。()10.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。()√×××易错易混1.“互补则等”:在双链DNA中,互补碱基之和的比例,如(A+T)/(C+G)的比值,在任意一条链及整个DNA分子中都相同。2.“不补则倒”:在双链DNA中,非互补碱基之和的比例,如(A+C)/(T+G)的比值,在两条互补链中互为倒数(在整个DNA分子中为1)。3.DNA复制的场所并非只在细胞核,线粒体、叶绿体中也进行DNA复制。4.并非所有细胞都进行DNA复制,只有分裂的细胞才能进行DNA复制。5.DNA复制并非是单向进行的,可能是双向多起点复制,且各个复制起点并不是同时开始的。6.氢键可由解旋酶催化断裂,同时需要ATP供能,也可加热断裂(体外),而氢键是自动形成的,不需要酶和能量。7.DNA的复制特点有边解旋边复制和半保留复制,参与的酶包括解旋酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等。8.对DNA复制方式的猜测包括全保留复制、分散复制和半保留复制,探究其复制方式采用了假说-演绎法。考点三基因的表达一、基因是有遗传效应的DNA片段深挖教材必修2P56“讨论”1.生物体内DNA分子数与基因数的关系:生物体的DNA分子数目③小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数④小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段,基因⑤不是连续分布在DNA上的,而是由碱基序列将其分隔开的。2.必修2P56“相关信息”物理学家薛定谔把遗传物质设定为一种⑥信息分子,提出遗传是遗传信息的复制、⑦传递和表达。3.必修2P57“探究”(1)DNA分子具有多样性和特异性的原因:碱基⑧排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,而碱基⑨特定的排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性。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。(2)DNA鉴定个人身份的原理:在人类的DNA分子中,核苷酸序列的多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同,因此,DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。4.必修2P58“科学·技术·社会”DNA指纹图谱法的基本操作:从生物样品中提取DNA(DNA一般都有部分的降解),可运用PCR技术扩增出DNA片段或者完整的基因组DNA,然后将扩增出的DNA用合适的⑩限制酶切成DNA片段,利用电泳技术将这些片段按大小分开后,转移至尼龙滤膜上,然后将已标记的DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交,用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。5.必修2P65“思考讨论3”密码子简并性的意义:a.增强容错性,即当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸,因而有利于蛋白质或性状的稳定;b.保证翻译速度,当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。二、基因的表达1.比较RNA与DNA2.RNA的功能(1)mRNA——⑬蛋白质合成的直接模板(2)rRNA——⑭核糖体的重要组成成分(3)tRNA——⑮氨基酸的转运工具(4)病毒RNA——RNA病毒的遗传物质(5)酶——少数酶为RNA,可降低化学反应的活化能(起催化作用)3.遗传信息的转录(1)概念:以⑯DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)场所:主要在细胞核,在叶绿体、线粒体中也有转录。（3）条件(4)过程(见下图)模板：DNA片段的一条链（以基因为单位）原料：4种核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA聚合酶(5)产物:mRNA、rRNA、tRNA4.遗传信息的翻译(1)概念: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。(2)场所或装配机器:⑲核糖体。(3)条件模板：mRNA原料：氨基酸能量：ATP酶：多种酶搬运工具：tRNA(4)过程(5)产物:多肽蛋白质三、基因对性状的控制中心法则总表达式a.DNA的复制;b.转录;c.翻译;d.RNA的复制;e.RNA反转录。思维诊断1.人轮状病毒是一种双链RNA病毒,病毒RNA在小肠上皮细胞内复制的过程中,会有氢键的断裂和形成。()2.起始密码上具有RNA聚合酶识别结合位点。()3.翻译过程中每形成一个肽键后,mRNA就沿着核糖体移动,进而读取下一个密码子。()4.3种RNA都参与翻译过程。()5.基因中每三个相邻的碱基组成一个密码子。()6.转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息。()√×√×√×7.在一个细胞周期中,DNA只复制一次,但是可以转录多次。()8.基因B1和由其突变而来的B2在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码。()9.克里克提出的中心法则对摩尔根等人得出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”这一结论有影响。()10.一个tRN