二輪專題遺傳的分子基礎(chǔ)

二輪專題遺傳的分子基礎(chǔ)第一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日1．肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1928年英國(guó)格里菲思的實(shí)驗(yàn)1944年美國(guó)艾弗里的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)論加熱殺死的S型細(xì)菌中含有“轉(zhuǎn)化因子”DNA是轉(zhuǎn)化因子,即DNA是遺傳物質(zhì)第二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)聯(lián)系轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)(變異類型)：S型菌的DNA與R型菌的DNA發(fā)生了DNA重組,此變異為基因重組。(1)所用材料相同,都是肺炎雙球菌(R型和S型);(2)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ),僅說明S型細(xì)菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”,體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明轉(zhuǎn)化因子是DNA;(3)兩個(gè)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則。第三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2．噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)步驟①標(biāo)記細(xì)菌細(xì)菌＋含35S的培養(yǎng)基→含35S的細(xì)菌細(xì)菌＋含

的培養(yǎng)基→含32P的細(xì)菌②標(biāo)記噬菌體噬菌體＋含35S的

→含35S的噬菌體噬菌體＋含32P的細(xì)菌→含32P的噬菌體③噬菌體侵染細(xì)菌含35S的噬菌體＋細(xì)菌→

放射性很高，

放射性很低，新形成的噬菌體中沒有檢測(cè)到35S含32P的噬菌體＋細(xì)菌→

放射性很低，

放射性很高，新形成的噬菌體中檢測(cè)到32P結(jié)論

是噬菌體的遺傳物質(zhì)32P細(xì)菌上清液沉淀物上清液DNA沉淀物如何標(biāo)記噬菌體第四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（二）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1.噬菌體2.實(shí)驗(yàn)思路3.實(shí)驗(yàn)方法4.侵染特點(diǎn)及過程(1)實(shí)驗(yàn)材料：噬菌體是一種專門侵染和在細(xì)菌體內(nèi)寄生并增殖的病毒，由內(nèi)外兩部分組成，外部——蛋白質(zhì)外殼，內(nèi)部——DNA分子。用不同放射性同位素分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)，直接單獨(dú)地觀察它們的作用。放射性同位素標(biāo)記法(示蹤法)T2噬菌體和大腸桿菌第五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)，而是留在外面。32P標(biāo)記的DNA進(jìn)入到了宿主細(xì)胞內(nèi)。[說明](1)理論上上清液中含有未侵染的T2噬菌體和侵染后T2噬菌體蛋白質(zhì)外殼，沉淀物中含被感染的細(xì)菌(內(nèi)部含有親代噬菌體的DNA和子代噬菌體)；(2)32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,上清液中含放射性原因:①保溫時(shí)間過短,有一部分(親代)噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,上清液中出現(xiàn)放射性;②噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機(jī)分離,這一段保溫時(shí)間過長(zhǎng),噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于上清液,也會(huì)使上清液中出現(xiàn)放射性。第六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日((3)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,沉淀物中有放射性的原因:由于攪拌不充分,有少量含35S的（親代）噬菌體吸附在細(xì)菌表面,隨細(xì)菌離心到沉淀物中。4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：直接證明：DNA是遺傳物質(zhì)間接證明：①DNA能自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性；②DNA能控制蛋白質(zhì)的生物合成。[注意]

噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，只證明了DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明DNA是主要遺傳物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中遵循的對(duì)照原則是相互對(duì)照。注意標(biāo)記對(duì)象是噬菌體還是細(xì)菌,標(biāo)記對(duì)象不同對(duì)應(yīng)結(jié)果不同。第七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日．肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)相同點(diǎn)實(shí)驗(yàn)思路

設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開，直接單獨(dú)研究它們各自的作用實(shí)驗(yàn)原則

都遵循對(duì)照的原則實(shí)驗(yàn)結(jié)論

兩實(shí)驗(yàn)都能證明DNA是遺傳物質(zhì)不同點(diǎn)處理方式直接分離：分離S型肺炎雙球菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等，分別與R型肺炎雙球菌混合培養(yǎng)同位素標(biāo)記：根據(jù)DNA和蛋白質(zhì)所含的特殊元素，分別用32P、35S進(jìn)行標(biāo)記實(shí)驗(yàn)結(jié)論①DNA是遺傳物質(zhì)②蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)

DNA是遺傳物質(zhì)，在親子代之間保持連續(xù)性第八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3、煙草花葉病毒感染和重建實(shí)驗(yàn)RNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。實(shí)驗(yàn)結(jié)論第九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日作為遺傳物質(zhì)必備的條件(1)能復(fù)制，使前后代具有連續(xù)性。(2)能控制性狀和代謝過程。(3)具有儲(chǔ)存大量遺傳信息的潛能。(4)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但又能發(fā)生突變。第十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日不同生物的遺傳物質(zhì)因?yàn)榻^大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。第十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基在內(nèi)側(cè)，有氫鍵連接。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連結(jié)起來，形成堿基對(duì)，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則?？键c(diǎn)2DNA分子的結(jié)構(gòu)和基因的概念1.DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)DNA分子結(jié)構(gòu)和基因的概念第十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2．DNA分子的特性(1)穩(wěn)定性：一是DNA分子的基本骨架(外側(cè)的磷酸和脫氧核糖相間排列)比較穩(wěn)定；二是內(nèi)側(cè)的堿基對(duì)通過氫鍵連接；(2)多樣性：DNA分子的多樣性是由堿基對(duì)的排列順序的多樣性決定的；n個(gè)堿基對(duì)可以構(gòu)成

4n

種DNA分子。DNA的多樣性遺傳信息的多樣性生物多樣性(3)特異性：

DNA分子的特異性是指每一個(gè)特定的DNA分子都有自己特定的堿基對(duì)排列順序，控制特定性狀的DNA分子中堿基排列順序是穩(wěn)定不變的。[說明]

(1)從堿基對(duì)比例的角度看，決定DNA分子特異性的是A＋T/G＋C。

(2)A—T間有兩個(gè)氫鍵，G—C間有三個(gè)氫鍵，所以G—C的比例越高，DNA分子越穩(wěn)定。第十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日.染色體、DNA、基因三者的關(guān)系：細(xì)胞核染色體蛋白質(zhì)DNA基因a基因B基因a基因B第十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日基因、DNA、染色體、蛋白質(zhì)及性狀的關(guān)系

．基因的功能(1)通過復(fù)制傳遞遺傳信息。(2)通過轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)遺傳信息。(3)其堿基對(duì)的排列順序代表遺傳信息，從而使基因有貯存遺傳信息的作用。(4)可發(fā)生基因突變、基因重組，從而產(chǎn)生可遺傳的變異。第十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2．中心法則圖中①表示DNA復(fù)制，②表示

，③表示翻譯，④表示

，⑤表示

。

RNA自我復(fù)制轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄第十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(2)各類生物遺傳信息的傳遞過程：

生物種類遺傳信息的傳遞過程DNA病毒，如噬菌體復(fù)制型RNA病毒，如煙草花葉病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒，如艾滋病病毒細(xì)胞生物第十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日遺傳信息的傳遞1．DNA的復(fù)制證據(jù)(1)推測(cè)：沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說，即遺傳物質(zhì)的復(fù)制為半保留復(fù)制。核心考整合第十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日一、對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)全保留復(fù)制半保留復(fù)制彌散型復(fù)制第二十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日大腸桿菌在15N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代提取DNA離心轉(zhuǎn)移到14N的培養(yǎng)液中提取DNA離心提取DNA離心細(xì)胞分裂一次第二代第一代一條帶，重帶一條帶，中帶兩條帶，中帶和輕帶細(xì)胞分裂兩次15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA第二十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA14N第一代第二代大腸桿菌該實(shí)驗(yàn)證明了：DNA的半保留復(fù)制第二十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日ATCGATAGCTATCGATAGCTTAGCTATCGA6、DNA復(fù)制的結(jié)果：1個(gè)DNA分子2個(gè)完全相同的DNA分子(堿基排列順序相同)第二十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因?？①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，

能為復(fù)制提供精確的模板。②堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，

能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。第二十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日解旋酶催化解旋：模板

（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)）復(fù)制:以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對(duì)母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）復(fù)制后的DNA:同時(shí)進(jìn)行組成復(fù)制過程第二十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTTGAACTGCTACTTGACGA復(fù)制染色體數(shù)目不變

DNA數(shù)目加倍DNA復(fù)制與染色體復(fù)制的關(guān)系:第二十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日1．辨析DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程比較項(xiàng)目遺傳信息傳遞(DNA復(fù)制)遺傳信息表達(dá)轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所主要在細(xì)胞核中主要在細(xì)胞核中細(xì)胞質(zhì)中的核糖體模板DNA的兩條單鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸條件ATP、酶(DNA解旋酶、DNA聚合酶等)酶(DNA解旋酶、RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA第二十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日比較項(xiàng)目遺傳信息傳遞(DNA復(fù)制)遺傳信息表達(dá)轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)物2個(gè)雙鏈DNA一個(gè)單鏈RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽鏈特點(diǎn)①半保留復(fù)制；②邊解旋邊復(fù)制；③多起點(diǎn)復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，DNA雙鏈全保留通過tRNA和mRNA堿基互補(bǔ)配對(duì)決定氨基酸排列順序；一個(gè)mRNA上可結(jié)合多個(gè)核糖體，順次合成多條肽鏈信息傳遞DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)第二十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

基因控制性狀的兩種方式①直接途徑

基因→控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)→控制細(xì)胞結(jié)構(gòu)→控制生物性狀

如鐮刀型細(xì)胞貧血癥、囊性纖維病的病因。

②間接途徑

基因→控制酶或激素→控制

細(xì)胞代謝→控制

生物性狀

如白化病、豌豆的粒形。

第二十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日基因控制蛋白質(zhì)的合成TGCATGCATGCAACGTACGTACGTUGCACGUACGUACGUAUGCAUGCA蘇酪精纈轉(zhuǎn)錄翻譯基因（編碼區(qū)）mRNAtRNA蛋白質(zhì)（多肽）轉(zhuǎn)錄基因中堿基數(shù)∶mRNA中堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。遺傳信息密碼子反密碼子第三十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3、DNA、mRNA的堿基數(shù)與合成的蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量關(guān)系RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子ABCDE真核生物基因的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄ABCDEACE加工翻譯初級(jí)RNAmRNA蛋白質(zhì)（多肽）基因控制蛋白質(zhì)的合成第三十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日4.遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別與聯(lián)系比較項(xiàng)目存在位置數(shù)量相互關(guān)系遺傳信息DNA不同基因中數(shù)量不同DNA兩條鏈上的堿基互補(bǔ)密碼子mRNA64種(3種終止密碼子、61種決定氨基酸的密碼子)與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)(T被U取代)反密碼子tRNA理論上61種(實(shí)際不詳)與mRNA的堿基互補(bǔ)第三十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日4.與堿基互補(bǔ)配對(duì)或DNA復(fù)制相關(guān)的計(jì)算

(1)據(jù)T或U可判斷核酸種類，DNA中含

T，RNA中含

U

，雙鏈DNA分子中嘌呤之和＝嘧啶之和，即

A＋G＝T＋C。

(2)在雙鏈DNA分子中，已知某堿基的百分含量，求其他堿基的百分含量，可用A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝50%求解。

(3)在雙鏈DNA中，一條單鏈的(A＋G)/(C＋T)＝m，則另一條互補(bǔ)鏈的(A＋G)/(C＋T)＝1/m。

(4)在雙鏈DNA中，互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值(A＋T)/(G＋C)與每一條單鏈中這一比值相等。第三十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(5)不同生物的DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)不同，代表了每種生物DNA分子的

特異

性。

(6)若一個(gè)DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制，可得

2n

個(gè)DNA分子，若某個(gè)含15N的DNA分子，放在含14N的培養(yǎng)基中復(fù)制n次，則含15N的DNA分子占其總數(shù)的

2/2n

，含15N的DNA單鏈與14N的單鏈之比為

1/(2n－1)

。

(7)雙鏈DNA分子中，如含某種堿基x個(gè)，復(fù)制n次，則需加入的含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為

(2n－1)x

。

(8)雙鏈DNA分子中，如含某種堿基x個(gè)，第n次復(fù)制，則需加入的含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為

x。2n－1

。第三十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日高中教材對(duì)示蹤元素的解釋同位素用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化過程時(shí)，叫做示蹤元素。用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變。人們可以根據(jù)這種化合物的放射性，對(duì)有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤。這種科學(xué)研究方法叫做同位素標(biāo)記法。（必修.第一冊(cè)P.53）第三十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日同位素標(biāo)記法

光合作用研究蛋白質(zhì)合成研究噬菌體侵染細(xì)菌的研究DNA復(fù)制的研究生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)难芯考?xì)胞呼吸的研究遺傳信息密碼子反密碼子第三十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日例1、如圖為某動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖。如果讓該細(xì)胞吸收含放射性同位素15N標(biāo)記的氨基酸，同位素示蹤可以發(fā)現(xiàn)，這種氨基酸首先出現(xiàn)在圖中哪一序號(hào)所示的細(xì)胞器中（）A1、探究蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所

一蛋白質(zhì)合成的研究第三十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2、探究分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸過程

豚鼠胰腺腺泡細(xì)胞分泌蛋白形成過程圖解

第三十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日例2、下圖表示用3H-亮氨酸標(biāo)記細(xì)胞內(nèi)的分泌蛋白，追蹤不同時(shí)間具有放射性的分泌蛋白顆粒在細(xì)胞內(nèi)分布情況和運(yùn)輸過程。其中正確的是()C第三十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日二、光合作用實(shí)驗(yàn)研究用于探究光合作用產(chǎn)生的O2來自于水經(jīng)典實(shí)驗(yàn)回顧（美）魯賓--卡門實(shí)驗(yàn)1、標(biāo)記H218O

短時(shí)間內(nèi)第四十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日例3、下圖是利用小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的示意圖。圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量的比是()

Ａ.1:2Ｂ.8:9

Ｃ.2:1

Ｄ.9:8

BAB第四十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2、標(biāo)記１４ＣＯ２探究光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑經(jīng)典實(shí)驗(yàn)回顧（美）卡爾文實(shí)驗(yàn)二、光合作用實(shí)驗(yàn)研究

141414第四十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日例4、科學(xué)家用含14CO2

來追蹤光合作用中的碳原子，這種碳原子的轉(zhuǎn)移途徑是()

Ａ、14CO2