2024年基因的本質(zhì)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

第三章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是重要的遺傳物質(zhì)一、對(duì)遺傳物質(zhì)的初期推測(cè)20世紀(jì)代，大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。20世紀(jì)30年代，人們認(rèn)識(shí)到構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸有4種，每一種有一種特定的堿基。這一認(rèn)識(shí)本可以使人們意識(shí)到DNA的重要性，不過(guò)認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。二、DNA是遺傳物質(zhì)的試驗(yàn)證據(jù)（肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)）1、肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化試驗(yàn)（1）格裏菲思的試驗(yàn)原理：S型細(xì)菌可使小鼠患敗血癥死亡。試驗(yàn)材料：兩種肺炎雙球菌項(xiàng)目類別菌落菌體毒性S型細(xì)菌表面光滑有多糖類的莢膜有R型細(xì)菌表面粗糙無(wú)多糖類的莢膜無(wú)試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象P43圖3-2結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌，具有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。文字表述如下：試驗(yàn)過(guò)程成果分析結(jié)論①R型活細(xì)菌eq\o(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡R型細(xì)菌無(wú)毒性加熱致死的S型細(xì)菌，具有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子②S型活細(xì)菌eq\o(――→,\s\up7(注射))小鼠死亡eq\o(――→,\s\up7(分離))S型活細(xì)菌S型細(xì)菌有毒性③加熱致死的S型細(xì)菌eq\o(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡加熱致死的S型細(xì)菌已失活，毒性消失eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(④R型活細(xì)菌,加熱致死的S型細(xì)菌))eq\o(――→,\s\up11(混合後),\s\do4(注射))小鼠死亡eq\o(――→,\s\up7(分離))S型活細(xì)菌R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，且性狀可以遺傳（2）艾弗裏試驗(yàn)（體外轉(zhuǎn)化試驗(yàn)）P44圖3-3試驗(yàn)過(guò)程及成果結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。試驗(yàn)措施：減法原理：在對(duì)照試驗(yàn)中，與常態(tài)比較，人為清除某種影響原因的稱為“減法原理”。例如，在艾弗裏的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)中，每個(gè)試驗(yàn)組特異性地清除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。舊教材試驗(yàn)過(guò)程如下：結(jié)論：只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，即DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。2、噬菌體侵染細(xì)菌的試驗(yàn)試驗(yàn)材料：T2噬菌體構(gòu)造代謝特點(diǎn)專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)，不能獨(dú)立進(jìn)行新陳代謝增殖特點(diǎn)在自身遺傳物質(zhì)的作用下，運(yùn)用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)合成自身的構(gòu)成成分試驗(yàn)者：美國(guó)遺傳學(xué)家赫爾希和蔡斯試驗(yàn)措施:放射性同位素標(biāo)識(shí)法。試驗(yàn)過(guò)程及成果（1）標(biāo)識(shí)噬菌體：（先標(biāo)識(shí)大腸桿菌）：在分別具有35S和32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，獲得分別含35S和32P的大腸桿菌。（再標(biāo)識(shí)T2噬菌體）：用分別含32P和35S的大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，得到DNA具有32P標(biāo)識(shí)或蛋白質(zhì)具有35S標(biāo)識(shí)的噬菌體。（2）噬菌體侵染大腸桿菌項(xiàng)目含35S的T2噬菌體侵染大腸桿菌含32P的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌、離心後上清液放射性高放射性低沉淀物放射性低放射性高細(xì)菌裂解後放出的T2噬菌體檢測(cè)不到35S標(biāo)識(shí)的蛋白質(zhì)檢測(cè)到32P標(biāo)識(shí)的DNA試驗(yàn)分析(1)T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼留在外面。(2)子代T2噬菌體的多種性狀是通過(guò)親代的DNA來(lái)遺傳的。試驗(yàn)結(jié)論:DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。注意：1、攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離2、離心的目的是讓上清液中析出質(zhì)量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌3、不能用14C和18O標(biāo)識(shí)噬菌體，由于DNA和蛋白質(zhì)都含C和O；不能用32P和35S同步標(biāo)識(shí)噬菌體，由于若用32P和35S同步標(biāo)識(shí)噬菌體，則上清液和沉淀物中均會(huì)具有放射性，無(wú)法判斷遺傳物質(zhì)的成分。4．用35S標(biāo)識(shí)的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)沉淀物中放射性也較高，也許是攪拌不充足，有少許含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。5．用32P標(biāo)識(shí)的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也較高，也許是(1)保溫時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒(méi)有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心後分布于上清液中。(2)保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖後釋放出子代，經(jīng)離心後分布于上清液中。三、RNA是遺傳物質(zhì)的試驗(yàn)證據(jù)1.煙草花葉病毒2．侵染過(guò)程3．結(jié)論煙草花葉病毒的RNA控制其性狀，即RNA是遺傳物質(zhì)。四、DNA是重要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)DNARNA生物種類所有細(xì)胞生物及部分病毒部分病毒成果絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA結(jié)論DNA是重要的遺傳物質(zhì)第二節(jié)DNA分子的構(gòu)造一、DNA雙螺旋構(gòu)造模型的構(gòu)建1．構(gòu)建者：美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克裏克。2．過(guò)程二、DNA分子的構(gòu)造(1)構(gòu)成元素：C、H、O、N、P五種元素。(2)構(gòu)造(如圖)強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：平面構(gòu)造：①一條脫氧核苷酸鏈：由一分子脫氧核苷酸中脫氧核糖上的3′號(hào)碳原子與另一分子脫氧核苷酸中的磷酸通過(guò)形成化學(xué)鍵(3′，5′-磷酸二酯鍵)相連接。如圖所示②兩鏈之間的堿基對(duì)：A一定與T配對(duì)，兩堿基之間形成兩個(gè)氫鍵；G一定與C配對(duì)，兩堿基之間形成三個(gè)氫鍵。如圖所示：立體構(gòu)造：（1）DNA有兩條鏈構(gòu)成，兩條鏈反向平行方式回旋成規(guī)則的雙螺旋構(gòu)造。（2）脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，且遵照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。（A=T,C=G）(3)DNA的特點(diǎn)①穩(wěn)定性原因：a.DNA分子由兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈回旋成規(guī)則雙螺旋構(gòu)造。b．DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。c．DNA分子雙螺旋構(gòu)造的中間為堿基對(duì)，堿基之間形成氫鍵，從而維持雙螺旋構(gòu)造的穩(wěn)定。②多樣性原因：DNA分子中堿基對(duì)的排列次序多種多樣。③特異性原因：每種生物的DNA分子均有特定的堿基排列次序。有關(guān)DNA構(gòu)造的有關(guān)計(jì)算舉例略第3節(jié)DNA的復(fù)制一、對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)1.假說(shuō)提出者克裏克和沃森。2．假說(shuō)半保留復(fù)制方式(2)假說(shuō)①解旋：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開(kāi)，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂。②復(fù)制：解開(kāi)的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過(guò)形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。(3)特點(diǎn)：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了本來(lái)DNA分子中的一條鏈，這種復(fù)制方式被稱作半保留復(fù)制。二、對(duì)DNA分子半保留復(fù)制的試驗(yàn)證據(jù)有關(guān)DNA復(fù)制方式的研究，充足體現(xiàn)了假說(shuō)—演繹法，即在克裏克假說(shuō)的基礎(chǔ)上，通過(guò)演繹推理，最終通過(guò)試驗(yàn)得以驗(yàn)證。背景知識(shí):14N和15N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，其相對(duì)原子質(zhì)量不一樣，含15N的DNA比14N的DNA密度大，因此離心技術(shù)可以在試管中辨別具有不一樣N元素的DNA試驗(yàn)材料大腸桿菌試驗(yàn)者美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾試驗(yàn)措施同位素標(biāo)識(shí)技術(shù)和離心技術(shù)試驗(yàn)假設(shè)DNA以半保留的方式復(fù)制試驗(yàn)預(yù)期離心後出現(xiàn)3條DNA帶①重帶(密度最大，最靠近試管底部)：15N標(biāo)識(shí)的親代雙鏈DNA(15N/15N)②雜交帶(密度居中，位置也居中，也稱中帶)：一條鏈為15N，另一條鏈為14N標(biāo)識(shí)的子代雙鏈DNA(15N/14N)③輕帶(密度最小，離試管底部最遠(yuǎn))：兩條鏈都為14N標(biāo)識(shí)的子代雙鏈DNA(14N/14N)試驗(yàn)過(guò)程①用15N標(biāo)識(shí)的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌，獲得15N/15N－DNA②將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的一般培養(yǎng)液中培養(yǎng)③在不一樣步刻搜集大腸桿菌并提取DNA④將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心後試管中DNA的位置試驗(yàn)成果(與預(yù)期成果相似)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(立即取出提取DNA→離心→所有重帶,15N/15N,繁殖一代後取出提取DNA→離心→所有,雜交帶14N/15N,繁殖兩代後取出提取DNA→離心→1/2輕帶、,1/2中帶))試驗(yàn)成果DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制三、DNA分子的復(fù)制概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程時(shí)間有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期場(chǎng)所細(xì)胞核、線粒體、葉綠體需要條件模板解旋後的兩條DNA單鏈原料四種脫氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等復(fù)制模型復(fù)制過(guò)程(1)解旋：在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)(2)合成子鏈：以解開(kāi)的每一條母鏈為模板，以游離的四種脫氧核苷酸為原料，遵照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈(3)形成子代DNA：每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈回旋成雙螺旋構(gòu)造。從而形成2個(gè)與親代DNA完全相似的子代DNA分子特點(diǎn)(1)邊解旋邊復(fù)制(2)半保留復(fù)制成果形成兩條完全相似的DNA分子復(fù)制的意義將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的持續(xù)性精確復(fù)制的原因(1)DNA分子獨(dú)特的雙螺旋構(gòu)造為復(fù)制提供了精確的模板(2)通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制精確無(wú)誤地進(jìn)行四、DNA復(fù)制有關(guān)計(jì)算第4節(jié)基因一般是有遺傳效應(yīng)的DNA片段一、闡明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例二、DNA片段中的遺傳信息1、遺傳信息遺傳信息是指基因中的脫氧核苷酸的排列次序。不一樣基因的脫氧核苷酸的排列次序不一樣，具有的遺傳信息不一樣。2．DNA分子的多樣性和特異性(1)多樣性：DNA分子中共有4種類型的堿基，不過(guò)堿基對(duì)的數(shù)目卻可以成仟上萬(wàn)，形成的堿基對(duì)的排列次序也可以仟變?nèi)f化，若某個(gè)DNA分子具有n個(gè)堿基對(duì)