高二生物第三章 基因的本质人教实验版知识精讲

高二生物第三章 基因的本质人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 第三章 基因的本质 二 学习内容 本周学习遗传物质 DNA 的相关知识 从遗传物质的本质证明实验 开始 到 DNA 的 结构 复制 全面介绍遗传物质 在本章内容中 需要掌握遗传物质证明的相关实验 要 清楚了解 DNA 的分子结构 理解 DNA 作为遗传物质与基因间的对应关系 三 学习重点 遗传物质证明的经典实验 DNA 的分子结构 基因与 DNA 的相互关系 四 学习难点 遗传物质证明的经典实验 基因与 DNA 的相互关系 五 学习过程 第一节 DNA 是主要的遗传物质 一 DNA 是主要的遗传物质 1 遗传物质应该具备的特点 1 在细胞生长和繁殖的过程中能够精确的复制自己 2 能够指导蛋白质的合成从而控制生物的性状和新陈代谢 3 具有储存巨大数量遗传信息的潜在能力 4 结构比较稳定 但在特殊情况下又能发生突变 而且突变以后又能继续复制 并 能遗传给后代 有丝分裂 减数分裂染色体变化 染色体在遗传中的重要作用 DNA 染色体 哪一种是遗传物质 蛋白质 实验预测 DNA 是遗传物质 蛋白质是一切生命活动的体现者 证明方法 将 DNA 和蛋白质分开 单独地 直接地观察 DNA 的作用 DNA 的组成特点 元素 C H O N P 单体 核苷酸 脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖 鸟嘌呤 G 核苷酸 磷酸 嘌呤碱基 腺嘌呤 A 含氮碱基 嘧啶碱基 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 组成单体有四种 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 核苷酸的结构 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 彼此间共价键连接 2 肺炎双球菌感染实验 时间 1928 年 地点 英国 人物 格里菲思 材料 小白鼠 肺炎双球菌 S R 两种类型 分别与 R 型活细菌混合培养 目的 观察肺炎双球菌的转化 1 肺炎双球菌的类别 菌落 荚膜 毒性 致病力 R 型 粗糙 无荚膜 无毒 不致病 S 型 光滑 多糖成分荚膜 有毒 人肺炎 小鼠败血症 2 实验过程 无毒 R 型活细菌注射到小鼠体内 不死亡 有毒的 S 型活细菌注射到小鼠体内 患败血症死亡 将加热杀死后的 S 型细菌注射到小鼠体内 不死亡 将无毒型的 R 型活细菌与加热杀死后的 S 型 细菌混合后注射到小鼠体内 患败血症死亡 现象说明 从第四组的实验鼠中能分离出有毒的 S 型的活细菌 这表明无毒的 R 型活 细菌在与被加热杀死的 S 型细菌混合后 转化成有毒的 S 型活细菌 实验延伸 转化成 S 型细菌经培养的后代也是有毒的 该性状是可以遗传的 结论 第四组实验中 已经被加热杀死的 S 型细菌中 必然含有某种促成这一转化的 活性物质 转化因子 1944 年 美国科学家 艾弗里 转化试验 多糖 R 型 脂类 R 型 蛋白质 R 型 S 型细菌 RNA R 型 DNA R 或是 S 两种菌落 DNA 水解物 R 型 现象 只有 DNA 才能使 R 型细菌转化为 S 型细菌 DNA 纯度越高 转化就越有效 如果用 DNA 酶处理从 S 型活细菌中提取出的 DNA 使其分解 就不能使 R 型细菌发生转 化 结论 DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质 DNA 是遗传物质 3 噬菌体侵染细菌实验 1 菌体的结构生理特点 是一种专门寄生在细菌体内的病毒 侵染细菌后 就会利用细菌内部的物质合成自身蛋白质成分 指导物质合成的是噬菌体的遗传物质 头部 DNA 蛋白质 噬菌体 尾部 蛋白质 2 实验设计 实验材料 用放射性同位素 35S 标记一部分噬菌体的蛋白质 用放射性同位素 32P 标记另一部分噬菌体的 DNA 实验过程 用被标记的噬菌体分别侵染细菌 使其大量繁殖 实验观察及结论 亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论 32P 标记 DNA 有 35P 标记 DNA DNA 中有 35P 35S 标记蛋白质 无 35S 标记蛋白质 外壳蛋白质无 35S 标记 DNA 分子具有连 续性 是遗传物质 子代噬菌体的各种性状是通过亲代的 DNA 遗传给后代的 DNA 是遗传物质 所有的生命现象通过蛋白质表现出来 但是蛋白质合成是通过遗传信息来控制的 4 结论 DNA 是主要的遗传物质 细胞生物 多数病毒 遗传物质 RNA 也是遗传物质 少数病毒 如 烟草花叶病毒 绝大多数的生物的遗传物质是 DNA 少数生物的遗传物质是 RNA 少数的 RNA 病毒 第二节 DNA 分子的结构 一 双螺旋结构模型的构建 模型构建基础 威尔金斯 富兰克林 展示 DNA 的 X 射线衍射的幻灯片 查哥夫 腺嘌呤总量与胸腺嘧啶的总量 鸟嘌呤的总量与胞嘧啶的总量相等 碱基互补配对原则 DNA 分子中的碱基配对时遵循互补配对原则 嘌呤碱基一定与嘧啶碱基配对 是一一 对应关系 A 腺嘌呤 一定与 T 胸腺嘧啶 配对 G 鸟嘌呤 一定与 C 胞嘧啶 配对 碱基碱的氢键数目一定 G C 间以三个氢键相连 两条链间的距离不变 由嘌呤与嘧啶配对形成的碱基对决定 二 DNA 分子的结构 1 单链结构 很多核苷酸通过彼此脱水缩合形成长的核苷酸链 脱水位置 一核苷酸的磷酸和另一核苷酸的脱氧核糖间缩合 结构 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 磷酸 2 双链结构 双链结构 两条单链结构的核苷酸链在含氮碱基碱间形成氢键作用 彼此结合 然后 扭曲螺旋形成相对稳定的空间结构即双螺旋结构 DNA 分子的立体结构 是规则的双螺旋结构 结构特点 DNA 分子是由两条链组成 两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 DNA 分子中的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 DNA 分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 并且碱基配对有一定的规律 空间结构 发现 1953 年 美国的沃森 英国的克里克共同提出 构建 DNA 模型 结构 磷酸 磷酸 脱氧核糖 A T 脱氧核糖 磷酸 磷酸 脱氧核糖 T A 脱氧核糖 磷酸 磷酸 脱氧核糖 C G 脱氧核糖 磷酸 磷酸 脱氧核糖 G C 脱氧核糖 磷酸 磷酸 第三节 DNA 的复制 一 DNA 分子结构的意义 能储存大量的遗传信息 能够传递遗传信息 双螺旋结构为复制提供了精确的模板 碱基互补配对原则保证了复制的准确进行 二 遗传信息的传递方式 DNA 分子的复制完成 三 DNA 分子的复制 概念 以亲代 DNA 分子为模板 合成子代 DNA 的过程 时间 细胞有丝分裂的间期和减数分裂的间期 随染色体的复制而完成 基本条件 1 模板 以原来的 DNA 单链为模板 2 原料 四种脱氧核苷酸 3 酶 合成酶系统 4 能量 高能磷酸键提供 用于解旋 合成 复制过程 1 开始 解旋 细胞提供能量 两条螺旋的双链 解旋酶 解开为单链 2 进行 以母链为模板进行复制 以单链 DNA 为模板 游离核苷酸为原料 互补配对原则 相关合成酶系统 合成新的子链 特点 边解旋 边合成 边缠绕成新的 双链反向螺旋 DNA 分子 3 结束 形成两个新的 DNA 分子 一个 DNA 分子形成两个完全相同的 DNA 分子 新形成的 DNA 分子与母链 DNA 完全相同 每条子 DNA 中有一条单链完全来自母链 另一条新合成的 通过细胞分裂 子代 DNA 分配到子细胞中去 完成遗传物质的传递 半保留复制 新合成的每个 DNA 分子中 都保留了原来 DNA 分子的一条链 这种复 制称之为半保留复制 四 DNA 复制的意义 使遗传信息从子代 保证了遗传信息的连续性 第四节 基因是有遗传效应的 DNA 片段 DNA 片段中的遗传信息 大肠杆菌 1 个 DNA 分子 4 7 106个碱基对 4400 个基因 1000bp 基因 海蜇 绿色荧光蛋白基因 转基因小鼠也能在紫外照射下发出绿色荧光 人 24 条 DNA 分子 31 6 亿个碱基对 基因构成不到碱基总数的 2 HMGIC 基因 与肥胖直接相关 DNA 分子的多样性 组成 DNA 分子的碱基只有四种 但碱基对的排列顺序千变万化构成了 DNA 分子的多 样性 生物体内 一个最短的 DNA 分子有 4000 个碱基对 其排列顺序方式有 44000种 碱基对的特定的排列顺序 构成了每个 DNA 分子的特异性 碱基对的排列顺序就代表了遗传信息 DNA 分子能够储存大量的遗传信息 从分子水平说明了生物体具有多样性和特异性 基因是有遗传效应的 DNA 片段 碱基排列顺序是千变万化的 构成了 DNA 分子的多样性 碱基的特定排列顺序 构成了 DNA 分子的特异性 模拟试题模拟试题 1 烟草花叶病毒的遗传物质是 A 蛋白质 B DNA C RNA D 脂类 2 S 型细菌经过加热失去毒性 但能够使 R 型细菌转化成有毒的 S 型细菌 依赖于 A 蛋白质 B DNA C RNA D 脂类 3 生物的主要遗传物质是 A 蛋白质 B DNA C RNA D 脂类 4 用 35P 标记 DNA 的噬菌体侵染细菌 后代噬菌体中的成分中能检测到放射性的是 A 蛋白质 B DNA C RNA D 脂类 5 生命活动的主要体现者是 A 蛋白质 B DNA C RNA D 脂类 6 下列不是证明 DNA 是遗传物质的实验是 A 肺炎双球菌转化实验 B 噬菌体侵染细菌实验 C 烟草花叶病毒感染实验 D X 衍射实验得出 DNA 双螺旋结构 7 真核生物与原核生物的区别是 A 有无遗传物质 B DNA 是否是遗传物质 C 是否具有核膜结构 D 是否能合成蛋白质 8 下列结构中不属于原生质成分的是 A 细胞核 B 核糖体 C 细胞壁 D 细胞膜 9 噬菌体和细菌间的相互关系说法正确的是 A 同种生物 B 寄生关系 C 遗传物质不同 D 蛋白质相同 10 下列说法正确的是 A 所有的生物遗传物质都是 DNA B 蛋白质的合成通过 DNA 中的遗传信息指导完成 C 病毒的蛋白质合成是通过细菌的遗传物质来指导的 D 原生质中硫元素主要存在于核酸中 11 所有的病毒的遗传物质是 A 都是 DNA B 是 DNA 和 RNA C 都是 RNA D 是 DNA 或 RNA 12 DNA 的主要功能是遗传信息的 A 储存和传递 B 转录和翻译 C 储存和分配 D 传递和释放 13 一核酸的碱基构成情况是 A 20 C 30 T 25 G 25 据此推测知 这一核 酸的结构特点是 A 双链 DNA B 单链 DNA C 双链 RNA D 单链 RNA 14 DNA 分子的多样性和特异性是由于 A 分子量大 B 主链的稳定性 C 一个 DNA 分子中包含的碱基数目很多 以及碱基对不同的排列方式 D 含有氢链 15 以下哪个不是 DNA 自我复制的条件 A 解旋酶 聚合酶等酶 B 聚合成多核昔酸链的原料一单核昔酸 C DNA 模板和能量 D 逆转录酶 16 用噬菌体去侵染含 32P 的细菌 在细菌解体后含32P 是 A 子代噬菌体 DNA B 子代噬菌体蛋白质外壳 C 子代噬菌体所有部分 D 子代噬菌体不含 32P 17 将某一细胞中的一条 DNA 分子用