人教版 (2019)DNA是主要的遗传物质学案

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第一节 DNA是主要的遗传物质
1. 肺炎双球菌的转化实验
(1)格里菲思体内转化实验
①实验过程及现象
不死亡
死亡 S型
不死亡
死亡 R型 S型
②结论：加热杀死的S型细菌中含有某种“ 转化因子 ”，能将R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)艾弗里体外体内转化实验
①实验方法： 将S型细菌中的物质分离出来，分别与R型细菌混合培养，独立地观察各自的作用 。
②实验过程及现象(填右图)
结果发现：只有加入S型细菌的 DNA ，R型细菌才能转化
为S型细菌。DNA纯度越高，转化效率 越高 。
③实验结论： DNA 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物
R R S R
质，即 DNA 是遗传物质。也证明了 蛋白质 、 多糖 、
DNA水解产物 不是遗传物质。
尾部
头部
图3-4 T2噬菌体的模式图
DNA
蛋白质
2. 噬菌体侵染细菌的实验
(1)实验人： 赫尔希 和 蔡斯 。
(2)T2噬菌体病毒
①结构特点： 无 (有/无)细胞结构，组成成分是 蛋白质 和 DNA 。
②代谢特点：只能 寄生 在 大肠杆菌 体内。
③增殖特点：侵染大肠杆菌后，在自身 遗传物质 的作用下，利用 大肠杆菌
体内的物质(氨基酸、脱氧核苷酸等)来合成自身的组成成分，进行大量增殖。
(3)实验方法： 同位素标记 法，用 35S 和 32P 分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA分子。
(4)实验过程(实验分为两组，相互对照)
①标记大肠杆菌 ②标记噬菌体
含35S的培养基＋大肠杆菌→含 35S 的大肠杆菌 含35S的大肠杆菌＋噬菌体→含 35S 的噬菌体
含32P的培养基＋大肠杆菌→含 32P 的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌＋噬菌体→含 32P 的噬菌体
③用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，保温一段时间后 搅拌、离心
搅拌的目的：使吸附在细菌上的 噬菌体 与 细菌 分离。
离心的目的：让离心管的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放射性检测
(5)实验结果：细菌裂解释放出的子噬菌体中， 能 (能/不能)检测到32P标记的DNA，
不能 (能/不能)检测到35S标记的蛋白质。
(6)实验结论：实验表明噬菌体侵染细菌时， DNA 进入到细菌体内，而 蛋白质 外壳留在外面。
实验证明了 DNA 是噬菌体的遗传物质，还证明了DNA能自我复制，在前后代之间保持连续性；DNA
能控制蛋白质的合成。该实验 不能 (能/不能)证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质外壳未进入细菌。
3. 烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验
(1)结构特点： 无 (有/无)细胞结构，组成成分是 蛋白质 和 RNA 。
(2)实验方法及现象：将TMV的组成成分提取出来，分别注入烟草体内。结果发现只有注入 RNA
才能使烟草表现出花叶病。
(3)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。
4. 细胞生物(包括真核、原核生物)体内的核酸有 DNA和RNA两种 ，但遗传物质是 DNA 。
DNA病毒体内的核酸是DNA，遗传物质是DNA；RNA病毒体内的核酸是DNA，遗传物质是DNA。
5. 核酸 是生物的遗传物质。所有细胞生物(包括真核、原核生物)和大部分病毒(如噬菌体)的遗传物质是 DNA ，少部分病毒(如TMV、HIV、流感病毒)的遗传物质是 RNA ，所以 DNA 是主要的遗传物质。
第二节 DNA的结构
1. DNA双螺旋结构模型的构建者： 沃森和克里克 。(方法： 物理模型构建 法)
2. DNA的组成单位： 脱氧核糖核苷酸 ，其化学组成包括 磷酸 、 脱氧核糖 、 含氮碱基 ，
结构简图为 。构成DNA的碱基有腺嘌呤(A)、 鸟嘌呤 ( G )、 胞嘧啶 ( C )、
胸腺嘧啶 ( T )四种。DNA的组成元素有 C、H、O、N、P 五种。
3. DNA的立体结构——规则的 双螺旋 结构(主要特点如下)
(1) 两 条链按 反向平行 方式盘绕成 双螺旋 结构。
(2) 脱氧核糖 和 磷酸 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 碱基 排列在内侧。
注：A与T之间形成
2 个氢键(A＝T)，G与C之间形成 3
个氢键(G≡C)。热稳定性高的DNA分子中 G≡C 碱基对较多
DNA分子的平面结构
DNA分子的空间结构
(3)两条链上的碱基通过 氢键 连接成 碱基对 ，并且碱基配对遵循 碱基互补 原则：A(腺嘌呤)一定与 T ( 胸腺嘧啶 )；G(鸟嘌呤)一定与 C ( 胞嘧啶 )配对。
G鸟嘌呤
A腺嘌呤
脱氧核糖
磷酸
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
氢键
碱基对
磷酸二酯键
脱氧核苷酸链片段
4. 碱基互补配对原则的相关计算
(1)在双链DNA中，A ＝ T、G ＝ C；任意两个不互补碱基之和 相等 ，并为碱基总数的 50% ，
即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。
(2)双链DNA中，互补碱基之和的比值，在两条单链和双链中都 相等 。
如：若eq \f(A1＋T1,G1＋C1)＝n，则eq \f(A2＋T2,G2＋C2)＝n，eq \f(A＋T,G＋C)＝n。(互补等)
(3)双链DNA中，不互补碱基之和的比值，在两条互补链中互为 倒数 ，在双链中比值为 1 。
如：若eq \f(A1＋G1,T1＋C1)＝m，则eq \f(A2＋G2,T2＋C2)＝eq \f(1,m) (不互补倒)； eq \f(A＋G,T＋C)＝1。
5. 核酸种类的判断
(1)若含有T或脱氧核糖，则为 DNA ；若含有U或核糖，则为 RNA 。
(嘌呤数) (嘧啶数)
(2)若A＝T，G＝C或A＋G＝T＋C，则为 双 链DNA；若嘌呤数≠嘧啶数，则为 单 链DNA。
第三节 DNA的复制
1. 概念：指以 亲代DNA 为模板合成 子代DNA 的过程。(表示为：DNA→DNA)
2. 时间：发生在细胞分裂的间期，即 有丝分裂间期 和 减数分裂Ⅰ前的间期 。
3. 场所： 细胞核 (主要场所)、 线粒体 和 叶绿体 。
4. 过程：解旋提供模板→合成互补子链→重新螺旋形成两个新的DNA分子。
5. 条件：模板： DNA的两条链 ；原料：4种游离的 脱氧核糖核苷酸 ；
5. 条件：能量： ATP ；酶： 解旋酶 、 DNA聚合酶 。
6. 特点：过程： 边解旋边复制 ，方式： 半保留复制 。
7. 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 碱基互补配对原则 ，保证了复制能够准确的进行。
8. 意义：DNA分子通过 复制 ，将 遗传信息 从亲代传递给子代，从而保持了 遗传信息 的连续性。
14N
1代
15N
15N
14N
15N
15N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
14N
14N
2代
14N
n代
…… n代
9. DNA分子半保留复制的相关计算
1个含15N的DNA分子，放在含14N脱氧核苷酸的环境中复制n次，产生子代DNA 2n 个，其中：
(1)含15N的DNA分子有 2 个；含14N的DNA分子有 2n 个。
(2)只含15N的DNA分子有 0 个；只含14N的DNA分子有 2n－2 个。
(3)脱氧核苷酸链有 2×2n 条，其中含15N的链有 2 条，含14N的链有 2n+1－2 条。
(4)若某DNA分子含某种碱基m个，如果该DNA分子复制n次，则需消耗含该碱基的游离脱氧核苷
酸数为 m·(2n－1) 个；第n次复制需消耗含该碱基的游离脱氧核苷酸数为 m·2n－1 个。
10. DNA分子半保留复制的实验方法： 同位素标记法(同位素示踪) 、 密度梯度离心法 。
第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1. 基因的本质：基因通常是有 遗传效应 的 DNA 片段。不是任何一个DNA片段都是基因。
2. 一个DNA分子上有 许多 个基因，每一个基因都是特定的 DNA片段 ，有着特定的 遗传效应 。
3. 基因 是控制生物性状的结构单位和功能单位。
4. 基因中的脱氧核苷酸(碱基)总数 ＜ DNA中的脱氧核苷酸(碱基)总数。(填“＜”“＝”“＞”)
5. DNA分子能够储存足够量的 遗传信息 ；遗传信息蕴藏在 4种碱基的排列顺序 之中。
6. 等位基因的根本区别： 碱基排列顺序不同 。
7. DNA的特性：多样性： 碱基排列顺序 的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
3. DNA的特性：特异性：碱基的 特定的排列顺序 ，构成了每一个DNA分子的特异性。
8. 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。
4种脱氧
核苷酸
基因 DNA 染色体
基本组成单位
基因在染色体上呈 排列
特定的 碱基排列顺序
代表遗传信息
每个基因含 许多
个脱氧核苷酸
具有 遗传效应 的
DNA片段
每个DNA分子中
含有 许多 个基因
主要载体
每条染色体上含有
1个或2 个DNA分子
9. 脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系
10. DNA(基因)的载体： 染色体(质) (主要载体)、 线粒体 和 叶绿体 。
肺炎双球菌
类型及特点
类型
菌体
菌落
毒性
S型细菌
有多糖类的荚膜
表面光滑
有
R型细菌
没有多糖类的荚膜
表面粗糙
无
组别
放射性高低
原因分析
35S标记蛋白
质外壳组
上清液
高
沉淀物
低
搅拌不充分
32P标记DNA
分子组
上清液
低
原因1：保温时间过短，部分亲代噬菌体未完成侵染
原因2：保温时间过长，部分被感染的大肠杆菌破裂释放出子代噬菌体
沉淀物
高