高中生物必修二 第三章 基因的本质
- 格式:docx
- 大小:309.94 KB
- 文档页数:5
遗传与进化第三章基因的本质第一节 DNA是主要的遗传物质两种肺炎双球菌格里菲思的小鼠转化实验S型细菌加热后,蛋白质部分变性失活,而DNA的性质未改变,对于S型细菌自身来说,蛋白质失活即死亡。
当加热失活的S型细菌与R型细菌混合时,S型细菌的DNA进入R型细菌体内,利用R型细菌内的化学成分合成S型细菌的DNA和蛋白质,转化成了具有毒性的S型细菌。
【实验结论】格里菲思的推论:在第四组实验中,已经被加热杀死的S型细菌中必然含有某中促成这一转化的活性物质——“转化因子”,这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。
艾弗里的实验①S型细菌的DNA使RNA型细菌发生转化②S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化【实验结论】DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是遗传物质,而蛋白质等其他物质不是遗传物质。
T2噬菌体的特点(1)结构:外壳由蛋白质构成,头部含有DNA。
(2)生活方式:必须寄生于大肠杆菌体内,不能独立代谢。
(3)增殖特点:在噬菌体自身的遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分,进行增殖。
当噬菌体增殖到一定数量后大肠杆菌裂解,释放出大量的噬菌体。
(4)噬菌体侵染细菌的过程:吸附→注入→复制合成→组装→释放。
在合成子代噬菌体的DNA 和蛋白质过程中,除模板DNA的两条脱氧核苷酸长链是由亲代噬菌体提供的以外,原料、能量、酶、场所等都是由细菌提供的。
噬菌体侵染大肠杆菌的实验因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素S,所以用35S标记蛋白质;DNA中含有蛋白质没有的特殊元素P,所以用32P标记DNA;因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N,所以此实验不能标记C、H、O、N。
【实验过程】(2)离心的目的:让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
【实验结果】(1)用35S标记的一组感染实验,上清液(T2噬菌体)的放射性很高,沉淀物的放射性很低,在新形成的噬菌体中没有检测到35S。
高中生物必修二第三章基因的本质知识点总结全面整理单选题1、下列关于病毒的叙述,错误的是A.从烟草花叶病毒中可以提取到RNAB.T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解C.HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征D.阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率答案:B分析:本题以“病毒”为情境,考查了几种常见的DNA病毒和RNA病毒及其宿主等相关内容,选项命题角度新颖,试题较易。
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,因此从烟草花叶病毒中可以提取到RNA,A正确;T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌体内的病毒,可见,T2噬菌体可感染大肠杆菌导致其裂解,B错误;艾滋病的全称是获得性免疫缺陷综合征,其发病机理是HIV病毒主要侵染T细胞,使机体几乎丧失一切免疫功能,C正确;阻断病毒的传播,是保护易感人群的有效措施之一,可降低其所致疾病的发病率,D正确。
小提示:根据遗传物质的不同,将病毒分为DNA病毒(如T2噬菌体)和RNA病毒(如烟草花叶病毒、流感病毒、HIV等)。
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,HIV病毒主要侵染T细胞,导致人患获得性免疫缺陷综合征。
2、为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎双球菌体外转化实验,其基本过程如图所示:下列叙述正确的是A.甲组培养皿中只有S型菌落,推测加热不会破坏转化物质的活性B.乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质是蛋白质C.丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNAD.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA答案:C分析:艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中,将S型菌的DNA、蛋白质和荚膜等物质分离开,与R型菌混合培养,观察S型菌各个成分所起的作用。
最后再S型菌的DNA与R型菌混合的培养基中发现了新的S型菌,证明了DNA是遗传物质。
甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌,因此甲组培养皿中不仅有S型菌落也有R型菌落,A选项错误;乙组培养皿中加入了蛋白质酶,故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰,应当推测转化物质是DNA,B选项错误;丙组培养皿中加入了DNA酶,DNA被水解后R型菌便不发生转化,故可推测是DNA参与了R型菌的转化,C选项正确;该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,无法证明还有其他的物质也可做遗传物质,D选项错误。
高中生物必修二第三章基因的本质重点归纳笔记单选题1、如图所示为果蝇某一条染色体上的部分基因。
该图示能表明A.基因在染色体上呈线性排列B.染色体是基因的主要载体C.染色体上的绝大多数片段都是基因D.深红眼基因和朱红眼基因互为等位基因答案:A分析图解,图示表明基因在染色体上呈线性排列,A正确;图示无法说明染色体是基因的主要载体,只能说明染色体是基因的载体,B错误;此图只能说明一条染色体上有多个基因,而不能说明染色体上的绝大多数片段都是基因,C错误;等位基因位于同源染色体上,而深红眼基因和朱红眼基因位于一条染色体上,为非等位基因,D错误。
2、下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是()A.需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌B.搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来C.离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌D.该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA答案:C分析:1 .噬菌体的结构:蛋白质外壳(C、H、O、N、S)+DNA(C、H、O、N、P)。
2 .噬菌体的繁殖过程:吸附→注入(注入噬菌体的DNA)→合成(控制者:噬菌体的DNA;原料:细菌的化学成分)→组装→释放。
A、实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质,A错误;B、实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离,B错误;C、大肠杆菌的质量大于噬菌体,离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌,C正确;D、该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。
故选C。
3、为研究使 R 型菌转化为 S 型菌的转化因子的化学本质,某科研小组进行了肺炎双球菌的体外转化实验,其基本过程如图所示。
下列有关叙述正确的是()A.甲组培养基上长出的菌落种类与乙组不同B.S 型菌提取物经甲、丙两组处理后转化因子活性基本相同C.R 型菌转化为 S 型菌的变异原理是基因突变D.若增加 RNA 酶处理提取物的对照实验,会更有说服力答案:D分析:艾弗里实验将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中,结果发现:只有加入DNA, R型细菌才能够转化为S型细菌,并且DNA的纯度越高,转化就越有效;如果用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA,就不能使R型细菌发生转化。
高一生物必修2 第三章 基因的本质第一节 DNA 是主要的遗传物质 1.肺炎双球菌的转化实验(1)、体内转化实验:1928年由英国科学家格里菲思等人进行。
①实验过程结论:在S 型细菌中存在转化因子可以使R 型细菌转化为S 型细菌。
(2)、体外转化实验:1944年由美国科学家艾弗里等人进行。
①实验过程结论:DNA 是遗传物质 2.噬菌体侵染细菌的实验 1、实验过程 ①标记噬菌体含35S 的培养基−−−→培养含35S 的细菌35S −−−→培养蛋白质外壳含35S 的噬菌体 含32P 的培养基−−−→培养含32P 的细菌−−−→培养内部DNA 含32P 的噬菌体 ②噬菌体侵染细菌含35S 的噬菌体−−−−→侵染细菌细菌体内没有放射性35S 含32P 的噬菌体−−−−→侵染细菌细菌体内有放射线32P 结论:进一步确立DNA 是遗传物质 3.烟草花叶病毒感染烟草实验: (1)、实验过程(2)、实验结果分析与结论 烟草花叶病毒的RNA 能自我复制,控制生物的遗传性状,因此RNA 是它的遗传物质。
4、生物的遗传物质 非细胞结构:DNA 或RNA 生物原核生物:DNA细胞结构真核生物:DNA结论:绝大多数生物(细胞结构的生物和DNA 病毒)的遗传物质是DNA ,所以说DNA 是主要的遗传物质。
第二节 DNA 分子的结构 DNA 分子的结构(1)基本单位---脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)2、DNA 分子有何特点? ⑴稳定性是指DNA 分子双螺旋空间结构的相对稳定性。
⑵多样性构成DNA 分子的脱氧核苷酸虽只有4种,配对方式仅2种,但其数目却可以成千上万,更重要的是形成碱基对的排列顺序可以千变万化,从而决定了DNA 分子的多样性。
⑶特异性每个特定的DNA 分子中具有特定的碱基排列顺序,而特定的排列顺序代表着遗传信息,所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息,这种特定的碱基排列顺序就决定了DNA 分子的特异性。
高中生物必修二第三章基因的本质
一、基因本质的证明过程
1、艾弗里的肺炎双球菌的转化实验
(1)肺炎双球菌的毒性
S型细菌:菌体表面有多糖类的荚膜,形成的菌落表面光滑(smooth),有毒性
R型细菌:菌体表面没有荚膜,形成的菌落表面粗糙(rough),无毒性
(2)体内转化实验
①R型活细菌注射活鼠→小鼠不死亡
②S型活细菌注射活鼠→小鼠死亡,从体内分离出S型活细菌
③加热后杀死的S型死细菌注射活鼠→小鼠不死亡
④加热后杀死的S型死细菌和R型活细菌混合后注射活鼠→小鼠死亡,从体内分离出S型活细菌和R型细菌
⑤得到推论:被加热杀死的S型细菌中,含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”,这种转化因子将无毒的R型活细菌转化为S型活细菌。
(3)体外转化实验
①往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的DNA→R型菌和S型菌
②往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的蛋白质或荚膜多糖→R型菌
③往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的DNA和DNA酶→R型菌
④结论:DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,而蛋白质不是。
(即DNA是遗传物质)
(4)转化的实质是基因重组而不是基因突变,R型细菌吸收了S型细菌的DNA,整合到R 型细菌的DNA中,使受体细胞获得新的遗传信息,表现出S型细菌的性状。
(5)发生转化的只有少部分R型细菌
2、艾弗里的
T噬菌体侵染大肠杆菌实验
2
(1)
T噬菌体(高中所学唯一的DNA病毒)
2
①结构:DNA(含有P)和蛋白质外壳(含有S)
②增殖方式:侵染大肠杆菌后,利用大肠杆菌内的物质合成自身组成成分,进行大量增殖,达到一定数量后,大肠杆菌裂解释放大量噬菌体
(2)方法:同位素标记法
(3)实验过程:
注意:
①应先在含有放射性同位素S 35或放射性同位素P 32的培养基中培养大肠杆菌,再用该大肠杆菌培养2T 噬菌体,从而得到蛋白质含有S 35或DNA 含有P 32的2T 噬菌体。
②混合后要经过短时间的保温(保证DNA 注入细菌且细菌不能裂解)并不断搅拌(使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离)
③搅拌后离心(让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,沉淀物中留下被感染的大肠杆菌)
(4)实验结论:噬菌体侵染细胞时,DNA 进入到细菌的细胞中,而蛋白质外壳仍留在外面。
因此,子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA 遗传的,DNA 是真正的遗传物质。
(不能证明蛋白质不是遗传物质)
3、DNA 是主要的遗传物质
①绝大多数生物以DNA 为遗传物质
②RNA 病毒以RNA 为遗传物质(烟草花叶病毒、SARS 病毒、HIV 病毒、禽流感病毒等)
二、DNA 分子的结构(双螺旋结构)
1、提出者:沃森和克里克
2、基本单位:4种脱氧核苷酸(A 、G 、C 、T )
3、主要特点:
(1)由两条脱氧核苷酸链构成,反向平行盘旋形成双螺旋结构
(2)DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,通过磷酸二酯键连接,排列在
外侧,构成基本骨架;
(3)碱基排列在内侧,通过氢键连接成碱基对
(4)碱基配对的原则:碱基互补配对原则
①腺嘌呤(A )一定与胸腺嘧啶(T )配对,由2个氢键连接(轮廓为尖型)
②鸟嘌呤(G )一定与胞嘧啶(C )配对,由3个氢键连接(轮廓为圆形)
【A —T 碱基对与G —C 碱基对具有相同的形状和直径,组成的DNA 分子具有稳定的直径】
(5)G —C 碱基对的比例越高,DNA 分子越稳定(原因:有3个氢键)
4、相关关系
(1)每个DNA 分子中,有2个游离磷酸基团;
(2)脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数;
(3)单链中相邻的碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接
(4)碱基的计算规律
①互补的两个碱基数量相等
A=T 、C=G
②任意两个不互补的碱基数量之和占总碱基数的50% A+G= A+C= G+T= C+T= (A+G+C+T)/2
1C =++=++G
T C A T G A
③在双链DNA 分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链中以及整个DNA 分子中都相等 在一条链中A+T 或C+G 所占比例为n%,则在另外一条链上以及整个DNA 分子中,A+T 或C+G 所占比例都为n%
④非互补碱基之和所占比例在两条链中互为倒数
若一条链中:A1+G1/T1+C1=m ;则在另一条链中A1+G1/T1+C1=1/m
三、DNA 的半保留复制
1、提出者:沃森和克里克
2、半保留复制:新合成的每个DNA 分子中,都保留了原来DNA 分子中的一条链,因而被称为半保留复制。
3、主要场所:细胞核(细胞质中叶绿体、线粒体中也可以发生)
4、时期:有丝分裂间期和减速第一次分裂前的间期
5、特点:①边解旋边复制 ②半保留复制
6、过程:
(1)解旋:利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把双链解开(断开氢键)
(2)合成子链:各自合成与母链互补的一段子链
①模板:解开的每一段母链
②原料:细胞中游离的4中脱氧核苷酸
③原则:碱基互补配对原则
④酶:DNA 聚合酶
(3)形成两个子代DNA 分子:每条新链和与之对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
(4)结果:一个DNA 分子经过复制形成了两个完全相同的DNA 分子。
7、意义:
DNA 分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。
8、复制能够精确地进行,原因在于:
①DNA 分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板
②碱基互补配对原则保证了复制能够精确进行
9、半保留复制的实验依据(大肠杆菌)
(1)实验方法:同位素示踪法、离心技术
(2)实验原理:两条链都含N 15的DNA 分子密度大;两条链都含N 14的DNA 分子密度小;一条链含N 15、一条链含N 14的DNA 分子密度居中
(3)实验预测:
①重带(密度最大):两条链都含N 15的DNA 分子
②中带(密度居中):一条链含N 15、一条链含N 14的DNA 分子
③轻带(密度最小):两条链都含N 14的DNA 分子
(4)结果分析:
①未繁殖立即提取DNA ,离心→全为重带
②细胞分裂一次后提取DNA ,离心→全为中带
③细胞分裂两次后提取DNA ,离心→一半中带,一半轻带
④细胞分裂多次后提取DNA ,离心→出现中带、轻带且轻带的比例更大
(5)实验结论:DNA 的复制是以半保留复制的方式进行的。
10、影响DNA 复制的外界因素
(1)温度、PH 值→影响酶活性→影响DNA 复制
↓
(2)氧气浓度→影响细胞呼吸→影响能量供给→影响DNA 复制
11、关于DNA 分子复制的相关计算
将一个被N 15标记的DNA 转移到含N 14的培养基中培养复制若干代;
(1)子代DNA 分子数:n
2个
①无论复制多少次,含有N 15的DNA 分子始终都是2个 ②含有N 14的DNA 分子有n
2个 ③只含有N 14的DNA 分子有)(2-2n
个 (2)子代DNA 分子的脱氧核苷酸链总链数:1n 2+条
①无论复制多少次,含有N 15的脱氧核苷酸链总链数始终都是2条
②含有N 14的脱氧核苷酸链总链数有)(2-21n +个
(3)消耗的脱氧核苷酸数:亲代DNA 分子中含有某种脱氧核苷酸a 个 ①经过n 次复制,共消耗的该种脱氧核苷酸为)(1-2m n ⨯个
②第n 次复制,消耗的该种脱氧核苷酸为1-n 2m ⨯个
四、基因与DNA 的关系
1、遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中。
2、基因是具有遗传效应的DNA 片段。
3、DNA 分子的多样性和特异性:
①碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA 分子的多样性。
②碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA 分子的特异性。
③DNA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。
4、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系:
a:4种脱氧核苷酸
b:基因
c:DNA
d:染色体
5、人类基因组计划:
(1)目的是测定人类基因组的全部DNA序列
(2)测定24条染色体,包括22条常染色体+X+Y。
(3)中国是参与这一计划唯一的发展中国家,承担其1%的测序任务。