專題05-遺傳的分子基礎(chǔ)(記憶版)

專題05遺傳的分子基礎(chǔ)基因的本質(zhì)一、證明DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)是肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)。（一）、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：1、時(shí)間、人物：1928年格里菲斯，1944年艾弗里2、實(shí)驗(yàn)材料：S型細(xì)菌、R型細(xì)菌。菌落菌體毒性S型細(xì)菌表面光滑有多糖莢膜有毒R型細(xì)菌表面粗糙沒(méi)有多糖莢膜無(wú)毒3、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：（格里菲思）（1）過(guò)程、結(jié)果=1\*GB3①R型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)小鼠不死亡。=2\*GB3②S型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)小鼠死亡。=3\*GB3③殺死后的S型細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)小鼠不死亡。=4\*GB3④RS（2）結(jié)論：加熱殺死的S型菌中必然存在某種促使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”4、體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：（艾弗里）（1）過(guò)程、結(jié)果從S型活細(xì)菌中提取DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，分別加入R型活細(xì)菌中培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。（2）結(jié)論：轉(zhuǎn)化因子是DNA。結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。（二）、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)：1、時(shí)間、人物：1952年赫爾希和蔡斯。2、實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體。(是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒)3、過(guò)程：=1\*GB3①T2噬菌體的蛋白外殼被35S標(biāo)記，侵染細(xì)菌。=2\*GB3②T2噬菌體內(nèi)部的DNA被32P標(biāo)記，侵染細(xì)菌。4、實(shí)驗(yàn)表明：噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白外殼留在外面。說(shuō)明只有親代噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)胞。子代噬菌體的各種性狀，是通過(guò)親代的DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。二、證明DNA是主要遺傳物質(zhì)的證據(jù)1、RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)：（1）提取煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)不能使煙草感染病毒。（2）提取煙草花葉病毒的RNA能使煙草感染病毒。三、DNA分子的結(jié)構(gòu)1、DNA是一種高分子化合物，基本單位：脫氧核糖核苷酸。共4種，分別是腺嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸每個(gè)分子都是由成千上百個(gè)4種脫氧核苷酸聚合而成的長(zhǎng)鏈。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：=1\*GB3①由兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤(pán)旋而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。=2\*GB3②外側(cè)：由磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成基本骨架。=3\*GB3③內(nèi)側(cè)：兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵形成堿基對(duì)。堿基對(duì)的形式遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A一定要和T配對(duì)(氫鍵有2個(gè))，G一定和C配對(duì)(氫鍵有3個(gè))3、雙鏈DNA中腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶的量、鳥(niǎo)嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶的量。四、DNA的復(fù)制1、DNA的復(fù)制概念：是以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。2、時(shí)間：DNA分子復(fù)制是在細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期，是隨著染色體的復(fù)制來(lái)完成的。3、場(chǎng)所：細(xì)胞核。4、過(guò)程：（1）解旋：DNA首先利用線粒體提供的能量，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)的每一段母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，遵循堿基互補(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：每一條子鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而形成兩個(gè)與親代DNA完全相同的子代DNA。5、特點(diǎn)：（1）DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過(guò)程。（2）由于新合成的DNA分子中，都保留了原DNA的一條鏈，因此，這種復(fù)制叫半保留復(fù)制。6、條件：模板、原料、酶、能量。7、準(zhǔn)確復(fù)制的原因：（1）DNA分子獨(dú)特的雙螺旋提供精確的模板。（2）通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。五、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段1、一條染色體上有許多個(gè)DNA分子，一個(gè)DNA分子上有很多個(gè)基因，基因在染色體上呈現(xiàn)線性排列。每一個(gè)基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)，這說(shuō)明DNA中蘊(yùn)涵了大量的遺傳信息。概念：DNA分子上分布著多個(gè)基因，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。3、DNA能夠儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息，遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基排列順序之中，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。易錯(cuò)提醒DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。易錯(cuò)提醒1.有關(guān)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)和影響因素的3個(gè)錯(cuò)混點(diǎn)(1)在加熱殺死的S型細(xì)菌中,其蛋白質(zhì)變性失活,但不要認(rèn)為DNA也變性失活,DNA在加熱過(guò)程中,雙螺旋解開(kāi),氫鍵被打開(kāi),但緩慢冷卻時(shí),其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。(2)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)并不是基因發(fā)生突變,而是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中,即實(shí)現(xiàn)了基因重組。(3)在轉(zhuǎn)化過(guò)程中并不是所有的R型細(xì)菌均轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,而是只有少部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,原因是轉(zhuǎn)化受DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素影響。2.有關(guān)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中標(biāo)記的2個(gè)錯(cuò)混點(diǎn)(1)因噬菌體蛋白質(zhì)含有DNA沒(méi)有的特殊元素S,所以用35S標(biāo)記蛋白質(zhì);DNA含有蛋白質(zhì)沒(méi)有的元素P(幾乎都存在于DNA分子中),所以用32P標(biāo)記DNA;因DNA和蛋白質(zhì)都含有C、H、O、N元素,所以此實(shí)驗(yàn)不能用C、H、O、N作為標(biāo)記元素。(2)35S(標(biāo)記蛋白質(zhì))和32P(標(biāo)記DNA)不能同時(shí)標(biāo)記在同一噬菌體上,因?yàn)榉派湫詸z測(cè)時(shí)只能檢測(cè)到存在部位,不能確定是何種元素的放射性。3.有關(guān)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)與艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的2個(gè)錯(cuò)混點(diǎn)(1)前者采用放射性同位素標(biāo)記法,即分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)的特征元素(32P和35S)。(2)后者采用直接分離法,即分離S型細(xì)菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等,分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)。4.與DNA的結(jié)構(gòu)及復(fù)制相關(guān)的計(jì)算(1)DNA分子中的堿基比例①不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性。②若已知A占雙鏈的比例為c%,則A1占單鏈堿基數(shù)的比例無(wú)法確定,但最大值可求出,為2c%,最小值為0。(2)DNA的水解產(chǎn)物及氫鍵數(shù)目的計(jì)算①DNA水解產(chǎn)物:初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸,徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。(3)與DNA復(fù)制相關(guān)的計(jì)算①經(jīng)n次復(fù)制,DNA分子總數(shù)為2n個(gè);脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。②子代所有鏈中始終保持親代的2條母鏈,且占子代DNA分子總鏈數(shù)的1/2n。③一個(gè)DNA分子第n次復(fù)制時(shí),形成的DNA分子總數(shù)為2n-1個(gè)。④若一個(gè)DNA分子含有a個(gè)T,復(fù)制n次,需要a·(2n-1)個(gè)T,第n次復(fù)制,需要a·2n-1個(gè)T?；虻谋磉_(dá)1、DNA與RNA的比較DNARNA結(jié)構(gòu)雙鏈單鏈基本單位脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖脫氧核糖核糖堿基A、T、C、GA、U、C、G分布主要分布在細(xì)胞核（有的在線粒體、葉綠體）主要分布在細(xì)胞質(zhì)2、RNA有三種：mRNA，tRNA，rRNA。3、指基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制性狀，這一過(guò)程稱為基因的表達(dá)。包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程。4、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳信息的翻譯概念以DNA的一條鏈為模板通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成RNA的過(guò)程的過(guò)程游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程場(chǎng)所主要在細(xì)胞核核糖體模板DNA的一條鏈mRNA原料4種游離的核糖核苷酸20種氨基酸酶RNA聚合酶多種酶堿基互補(bǔ)配對(duì)原則A-UT-AG-CC-GA-UU-AG-CC-G產(chǎn)物RNA蛋白質(zhì)（多肽）5、mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸。每3個(gè)這樣的堿基稱為1個(gè)密碼子。6、蛋白質(zhì)合成的“工廠”是核糖體，搬運(yùn)工是tRNA。每種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)并識(shí)別一種氨基酸，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)堿基，稱為反密碼子。7、1957年，克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的自我復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。但是，遺傳信息不能從蛋白質(zhì)傳遞到蛋白質(zhì)，也不能從蛋白質(zhì)流向RNA或DNA。遺傳信息從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA兩條途徑，是中心法則的補(bǔ)充。8、中心法則圖解：9、基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。如：人的白化癥狀是由于控制酪氨酸酶的基因異常，導(dǎo)致不能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏亍?0、基因還能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。易錯(cuò)提醒11、基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，精細(xì)的調(diào)控著生物體的性狀。易錯(cuò)提醒1.對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯辨析不夠(1)轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有三種,只有mRNA攜帶遺傳信息,但三種RNA都參與翻譯過(guò)程,只是分工不同。(2)密碼子的專一性和簡(jiǎn)并性保證翻譯的準(zhǔn)確性和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及遺傳性狀的穩(wěn)定性。(3)翻譯進(jìn)程中核糖體沿著mRNA移動(dòng),讀取下一個(gè)密碼子,mRNA不移動(dòng)。(4)DNA上的遺傳信息、密碼子、反密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示:(5)解答蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計(jì)算時(shí),應(yīng)看清是DNA上(或基因中)的堿基對(duì)數(shù),還是個(gè)數(shù);是mRNA上密碼子的個(gè)數(shù),還是堿基的個(gè)數(shù);是合成蛋白質(zhì)中氨基酸的個(gè)數(shù),還是種類。2.“中心法則”的五大過(guò)程(1)需要解旋的過(guò)程及相關(guān)酶:DNA復(fù)制(兩條鏈都作為模板),需解旋酶解旋;轉(zhuǎn)錄(DNA的一條鏈作為模板),需RNA聚合酶解旋。(2)高等動(dòng)植物只進(jìn)行DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯三個(gè)過(guò)