高中生物高考专题09 基因的本质-2021年高考生物一轮复习知识点梳理与归纳

专题09 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质一、经典实验【肺炎双球菌转化实验】1．1928年格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验：格里菲思肺炎双球菌有两种类型类型：S型细菌：菌落光滑，菌体有夹膜，有毒性R型细菌：菌落粗糙，菌体无夹膜，无毒性(1)实验过程及结果：（2）实验结论：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。这种性状的转化是可以遗传的。2．1944年艾弗里体外转化实验艾弗里(1)实验过程及结果：(2)结论：实验结论：DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（即：DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质）1．转化的实质是基因重组而非基因突变肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。2．加热并没有使DNA完全失去活性加热杀死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。经典实验【噬菌体侵染细菌实验】1．T2噬菌体的结构和元素组成：2．实验过程及结果分别在含35S、32P的培养基中培养大肠杆菌，之后再分别接种T2噬菌体，连续多代培养从而获得只含35S、32P的噬菌体。 用35S标记噬菌体 侵染大肠杆菌 放射性集中在上清液中 用32P标记噬菌体 侵染大肠杆菌 放射性主要在沉淀物中 结论： DNA是遗传物质。此实验还证明DNA能够自我 复制 ，能够控制 蛋白质的合成。不能证明DNA是主要的遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质。以上两个经典实验的共同思路：设法把DNA与蛋白质等其他物质分开，单独地直接地观察它们各自的作用。1．完善噬菌体增殖的相关条件(1)模板：噬菌体DNA。(2)合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。(3)合成蛋白质eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(原料：大肠杆菌的氨基酸,场所：大肠杆菌核糖体))2．上清液和沉淀物放射性分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。②噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。经典实验三 证明烟草花叶病毒的遗传物质1．根据烟草花叶病毒感染烟草的实验，获得实验结论五、遗传物物质小结：  因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。乙肝病毒，HIV，烟草花叶病毒是RNA病毒。第2节 DNA分子的结构1． DNA分子的化学组成(1)基本组成元素：C、H、O、N、P。(2)基本单位：脱氧核糖核苷酸（4种） 基本组成单位2． DNA分子的结构特点①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。 内侧：由氢键相连的碱基对组成。基按碱基互补配对原则配对： A ＝ T；G ≡ C本插图QQ截图自[生物学].Peter.H.Raven＆George.B.Johnson 3’端3’端5’端5’端DNA的分子平面结构氢键 空间结构3、DNA的功能：储存、传递和表达遗传信息（DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息）4、DNA的特性： = 1 \* GB3 ①稳定性：是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。 = 2 \* GB3 ②多样性：碱基对的排列顺序是千变万化的。排列种类数：4n(n为碱基对对数) = 3 \* GB3 ③特异性：每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。5. 双链DNA分子中碱基的计算规律(1)嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。(2)在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(3)双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上：eq \f(A1＋G1,T1＋C1)＝m，则：eq \f(A1＋G1,T1＋C1)＝eq \f(T2＋C2,A2＋G2)＝m，互补链上eq \f(A2＋G2,T2＋C2)＝eq \f(1,m)。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。”小编总结(1)使碱基对中氢键打开的方法有：用解旋酶断裂，加热断裂。(2)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。(3)在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接。(4)DNA初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。第3 节 DNA分子的复制二、DNA的复制1、概念：以亲代DNA分子两条链为模板，合成子代DNA的过程2、时间：有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期3、场所：主要在细胞核。另外在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。4、过程：①解旋 ②合成子链 （两条链均按5，----3， 方向进行复制）③子、母链盘绕形成子代DNA分子 5、结果：1个DNA分子―→2个子代DNA分子6、特点：边解旋边复制，半保留复制7、条件:①模板：亲代DNA分子的两条链 ②原料：4种游离的脱氧核糖核苷酸③能量：ATP ④酶：解旋酶、DNA聚合酶等8、DNA能精确复制的原因：①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复制能够准确进行。特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。9、意义：DNA分子复制，使遗传信息从亲代传递给子代，从而确保了遗传信息的连续性。与DNA复制有关的计算：复制出DNA数 =2n（n为复制次数）含亲代链的DNA数 =2不含亲代链的DNA分子数为2n－2个图解如下：消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个。②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。(2) 影响DNA复制的外界条件：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。DNA复制方式的探究探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。1．实验材料：大肠杆菌。2．实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3．实验假设：DNA以半保留的方式复制。4．实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。 从每一代DNA分子中取等量的DNA进行氯化铯密度梯度离心 低 5．实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中)：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)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6．实验结果：与预期的相符。总结提升DNA复制的相关问题整合分析第4节 基因是有遗传效应的DNA片段1．基因是有遗传效应的DNA片段基因与基因之间片段叫基因间区，无遗传效应。2.基因的结构RNA聚合酶结合位点非编码区编码区非编码区原核生物基因的结构真核生物基因的结构 非编码区编码区非编码区外显子 ABCDE3.基因的功能基因的基本功能包括：遗传信息的传递；遗传信息的表达。基因中的碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序代表遗传信息。4. 基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈线性排列。（位置关系）一条染色体上有许多个基因。（数量关系）染色体是基因的主要载体，染色体并非基因的唯一载体，真核细胞的线粒体和叶绿体也是基因的载体。实验过程与实验结果①烟草花叶病毒eq \o(――→,\s\up7(感染))正常烟草eq \o(――→,\s\up7(被感染))产生花叶病(对照组) ②烟草花叶病毒的RNAeq \o(――→,\s\up7(感染))正常烟草eq \o(――→,\s\up7(被感染))产生花叶病(实验组)③烟草花叶病毒的蛋白质eq \o(――→,\s\up7(感染))正常烟草eq \o(――→,\s\up7(不被感染))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细胞生物（真核、原核）非细胞生物（病毒）核酸DNA和RNA只含DNA只含RNA遗传物质DNADNARNA(少量生物)