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1、第三章 基因的本质第一节 DNA是主要遗传物质1、证明DNA是遗传物质的实验关键是:设法把DNA与 分开,单独直接地观察DNA的作用。2、 格里菲斯实验:格里菲斯用加热的办法将S型菌杀死,并用死的S型菌与活的R型菌的混合物注射到小鼠身上。小鼠死了。说明 。3、艾弗里实验:将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来,分别与R型细菌进行混合;结果只有 与R型细菌进行混合,才能使R型细菌转化成S型细菌,并且的含量越高,转化越有效。说明 是“转化因子”,即 是遗传物质。4、噬菌体侵染细菌的实验:噬菌体侵染细菌的实验过程:吸附侵入 组装释放。DNA中P的含量多,蛋白质中P的含量少;蛋白质中有S而
2、DNA中没有S,所以用放射性同位素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。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后,细菌体内 (有或无)放射性,即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部;而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后,细菌体 (有或无)放射性,即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。结论:进入细菌的物质,只有DNA,并没有蛋白质,就能形成新的噬菌体。新的噬菌体中的蛋白质不是从亲代连续下来的,而是在噬菌体DNA的作用下合成的。说明了遗传物质是 ,不是 。此实验还证明了DNA能够自我复制,在亲子代之间能够保持一定的连续性,也证明了DNA能够控制蛋白质的合成。 5、肺
3、炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只证明DNA是遗传物质(而没有证明它是主要遗传物质)6、绝大多数生物(部分病毒、原核生物、真核生物)的遗传物质是 ,只有少数病毒(如烟草花叶病病毒)的遗传物质是 ,因此说 是主要的遗传物质。病毒的遗传物质是 或 。7.证明RNA是遗传物质的实验烟草花叶病毒的感染实验烟草花叶病毒侵染叶片病斑烟草花叶病毒RNA侵染叶片病斑烟草花叶病毒蛋白质侵染叶片无病斑结论:遗传物质是 ,不是 。第二节 DNA分子的结构1、 DNA的化学结构:DNA是高分子化合物:组成它的基本元素是 等。图1是组成DNA的基本单位脱氧核苷酸。问题:图中abcdef分别是 。若b为核糖,则碱
4、基应为 ,特有的碱基为 。构成DNA的脱氧核苷酸有四种。DNA在水解酶的作用下,可以得到四种不同的核苷酸,即腺嘌呤(A)脱氧核苷酸;鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸;胞嘧啶(C)脱氧核苷酸;胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸;组成四种脱氧核苷酸的 和磷酸都是一样的,所不相同的是四种含氮碱基: ATGC。2、DNA的双螺旋结构:问题:图2中abdefgh分别是 。从图2中可以看出DNA的双螺旋结构,脱氧核糖与磷酸相间排列在 ,形成两条主链(反向平行),构成DNA的 。两条主链之间的横档是 ,排列在内侧。相对应的两个碱基通过 连结形成碱基对, DNA一条链上的碱基排列顺序确定了,根据 原则,另一条链的碱基排列顺序也就
5、确定了。DNA的特性:稳定性:DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是 的,从而导致DNA分子的稳定性。多样性:DNA中的 的排列顺序是千变万化的。碱基对的排列方式:4n(n为碱基对的数目)特异性:每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序,这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。3、碱基互补配对原则在碱基含量计算中的应用:在双链DNA分子中,不互补的两碱基含量之和是相等的,占整个分子碱基总量的50%。见图3在双链DNA分子中,一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为 。见图4在双链DNA分子中,一条链中的两对互
6、补碱基的比值(A+T/G+C)与其在互补链中的比值 。见图5在双链DNA分子中,一条链中的两个互补的碱基在该链全部碱基中所占比值与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值 。图6例:已知DNA分子中,G和C之和占全部碱基的46,又知在该DNA分子的H链中,A和C分别占碱基数的28%和22%,则该DNA分子与H链互补的链中,A和C分别占该链碱基的比例为( )28 、22% B. 22、28%C. 23、27% D.26、24%第3节 DNA的复制:1DNA半保留复制的实验证据(1)、方法: 。大肠杆菌在离心管中的位置比例DNA分子亲代下层15N15N第1代中层15N14N第2代1中层:1上层中层1
7、5N14N上层14N14N第3代1中层:3上层中层15N14N上层14N14N第4代1中层:7上层中层15N14N上层14N14N(2)、实验过程:以含15NH4Cl的培养液来培养大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖几代,再将大肠杆菌转移到 的普通培养液中。然后,在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,进行密度梯度离心,记录不同质量的DNA在离心管中的位置及比例。(3)、结论:DNA分子复制为 。2.DNA的复制(下图)时期: 间期和 的间期。场所:主要在 中,少量在 。条件:a、模板:亲代DNA的 条母链;b、原料:四种 ; c、能量:(直接能源 ,细胞器 );d、一系列的酶 。特点:边解旋边复制, 。结果
8、:一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。意义:使亲代的遗传信息传给子代,从而使前后代保持了一定的连续性.。准确复制的原因:DNA之所以能够自我复制,一是因为它具有独特的 ,能为复制提供模板;二是因为它的 能力,能够使复制准确无误。3、DNA复制的计算规律:1.一个DNA连续复制n次后,DNA分子总数为: 2.第n代的DNA分子中,含原DNA母链的有2个,占1/(2n-1)3.若某DNA分子中含碱基T为a, (1)则连续复制n次,所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a(2n-1) (2)第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a2n-1例题:(1)、一个被放射性元素标记双链DN
9、A的噬菌体侵染细菌,若此细菌破裂后释放出n个噬菌体,则其中具有放射性元素的噬菌体占总数( ) A.1/n B.1/2n C.2/n D.1/2(2)、具有100个碱基对的一个DNA分子片段,含有40个胸腺嘧啶,若连续复制3次,则第三次复制时需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数是( ) A.60个 B.120个 C.240个 D.360个(3)DNA分子中,脱氧核苷酸数、磷酸基数,含N碱基数相等。n个DNA分子中,如果共有磷酸基数为a,A碱基b个,则复制n次,共需脱氧核苷酸_个:第n次复制,需G _个。DNA分子中,_碱基对占的比例越高,DNA分子结构越稳定。复制一次后的子代DNA分子中,其中一条DNA分
10、子的母链一定和另一条DNA分子的 碱基顺序相同,和另一条DNA分子的 碱基顺序互补。第4节基因遗传效应的DNA片段:1、与DNA的关系基因的实质是有遗传效应的DNA片段,无遗传效应的DNA片段不能称之为基因(非基因)。每个DNA分子包含许多个基因。2、与染色体的关系基因在染色体上呈 。染色体是基因的 载体,此外,线粒体和叶绿体中也有基因分布。3、与脱氧核苷酸的关系脱氧核苷酸(A、T、C、G)是构成基因的单位。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表 。4、与性状的关系基因是控制生物性状的遗传物质的 和 单位。基因对性状的控制通过控制 分子的合成来实现。第四章 基因的表达1图7中生理过程或名称abcdef
11、g分别叫 。2RNA与DNA的区别有两点:碱基有一个不同:RNA ,DNA则为 。五碳糖不同:RNA是 ,DNA是 ,这样一来组成RNA的基本单位就是 ;DNA则为 。RNA的类型 (mRNA) (tRNA)核糖体RNA(rRNA)判断核酸种类(1)如有U无T,则此核酸为 ;(2)如有T且A=T C=G,则为双链 ;(3)如有T且A T C G,则为单链 ;(4)U和T都有,则处于 阶段。3、转录:(1)场所: 。(2)信息传递方向: 信使RNA。(3)转录的过程:在细胞核中进行;以DNA特定的 条单链为模板转录;特定的碱基配对方式: ,(4)能量 ,原料 产物 。4、翻译:(1)场所:细胞质
12、中的 ,信使RNA由细胞核进入细胞质中与核糖体结合。(2)信息传递方向:信使RNA 一定结构的蛋白质;(3)能量 ,原料 产物 。5、信使RNA的遗传信息即碱基排列顺序是由 决定的;转运RNA携带的氨基酸(如甲硫氨酸、谷氨酸)能在蛋白质的氨基酸顺序的哪一个位置上是由 决定的,归根结底是由DNA的特定片段(基因)决定的。6、信使RNA是由DNA的一条链为模板合成的;蛋白质是由信使RNA为直接模板,每三个核苷酸(叫 )对应一个氨基酸合成的。转录时,以基因的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,产生一条单链mRNA,则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的 ,且基因模板链中A+T(或C+G
13、)与mRNA分子中 (或 )相等。公式:基因(或DNA)的碱基数目:信使RNA的碱基数目:氨基酸个数 = ;脱氧核苷酸的数目 = 基因(或DNA)的碱基数目;肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数目 数。7、一种氨基酸可以有一个或数个 来决定,一个密码子只能决定 种氨基酸。密码子64种, 种能翻译出氨基酸, 种为终止密码子,不能翻译氨基酸; tRNA也为 种,其功能是 、 。8、基因对性状的控制:(1)、中心法则 DNADNA:DNA的自我 ; DNARNA: ; RNA蛋白质:翻译; RNARNA:RNA的自我 ; RNADNA: 。DNADNA RNARNADNARNA 细胞生物 病毒RN
14、A蛋白质 RNADNA(2)、基因、蛋白质与性状的关系 (间接控制) 或激素 细胞代谢基因 性状 结构蛋白 细胞结构 (直接控制)、基因型与表现型的关系,基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。、生物体性状的多基因因素:基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用,共同地精细地调控生物的性状。、线粒体和叶绿体中的DNA中的基因都称为 基因,属于母系遗传。问题:一些基因就是通过控制 来控制代谢过程,从而控制生物性状的。白化病是由于基因突变导致不能合成促使黑色素形成的 酶。一些基因通过控制 来直接影响性状的。(如:镰刀型细胞贫血症)。第6章 基因工程及其应
15、用1.概念 。 2.原理: 基因重组3.基因工程的基本工具 、 、 。EcoR酶只能识别 的序列,并在 和 之间切开,切下一个目的基因需破坏 个磷酸二脂键,形成 个黏性末端。而切一个质粒则需破坏 个磷酸二脂键,形成 个黏性末端。4.基因的运载体作用:将外源基因送入受体细胞; 种类: 。其中 是基因工程中最常用的运载体,最常用的是 。 特点:是细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA 分子,存在于许多细菌及酵母菌等生物中。作为运载体的条件:(1)能在宿主细胞内复制并稳定保存,并对宿主细胞正常生活没有影响; (2)具有多个限制酶切点,便于与外源基因连接。5. 步骤:(1)提取目的基因;(2)目的基
16、因与 结合(3)将目的基因导入 (4)目的基因的表达和检测。注意:切目的基因和运载体应用同一种 。例题:下图中AE表示几种不同育种方法 A:克隆 B:诱变育种 C:多倍体育种 D:杂交育种E:单倍体育种 F:基因工程第7章 现代生物进化理论 一、拉马克的进化学说内容1.物种是可变的;生物不是神创造的,而是由古老生物进化而来的;2.生物是从低等向高等进化的;3.生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传,生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。局限性:.过于强调环境的变化直接导致物种的改变,生物获得性状都是可以遗传的例1下列哪一条不是拉马克的观点: A野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们相互选
17、择的结果B长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃高处的树叶,因此颈和前肢变得都很长C尺蛾工业黑化现象是因为受煤烟污染而逐渐变黑的D北极熊为了适应冰天雪地的环境,所以它们都定向地产生了白色的变异二、达尔文的自然选择学说1、内容:过度繁殖、 、遗传变异和 要正确理解达尔文自然选择学说的四个基本内容之间相互联系:生物具有巨大的繁殖力,而过度繁殖加剧了生存斗争,在生存斗争中,适应环境的变异保存下来,不适应环境的变异个体被淘汰。生物具有过度繁殖能力的本身也体现了生物的适应性。正是由于变异的不定向性为选择提供了原始材料,而定向的自然选择使适者生存,不适者被淘汰。因此,遗传和变异是生物进化的内在因素,生存斗争是生物
18、进化的动力,定向的自然选择决定着生物进化的方向。用达尔文自然选择学说解释生物进化的思路是:个体之间存在差异(体现变异是不定向的),一旦环境改变,在生存斗争中,适应环境的变异保存下来,不适应环境的变异个体被淘汰,这样经过长期自然选择,有利变异通过遗传逐代积累和加强,就形成了新的适应性状或类型。例2、下图是对某甲虫成灾的马铃薯地块先后使用两种杀虫剂的实验结果曲线,请分析回答:(1)甲虫抗药性的增强是 的结果。在这里杀虫剂是 因素,而内因是 。(2)使用杀虫剂后均有少数甲虫生存,其内在因素是 。(3)曲线回升是通过 与 之间的 来实现的。(4)根据图示,写出提高杀虫效果的有效方法是 。例3、假设一生
19、态系统中只有狼和鹿,狼以鹿为食,鹿要逃避狼的追捕。请回答下列问题。 (1)狼群和鹿群中都有变异个体,如有的跑得快,有的跑得慢,这说明生物具有_的特性,它为生物进化提供了_ (2)随着时间的延长,狼和鹿的数量都要减少,因为只有跑得快,凶猛的狼才能以鹿为食,才能生存下来,否则被淘汰,这样鹿对狼起了_作用。同样跑得快、灵活的鹿才能逃避狼的追捕而生存,否则就被淘汰,这样狼对鹿起了_作用。由此看来,狼和鹿之间进行着_,这种作用决定着生物进化的_。三现代生物进化理论的主要内容1、现代生物进化理论的基本内容也有四点:种群是 的单位;突变和基因重组产生进化的 ;自然选择改变基因频率;隔离导致 形成。2、种群基
20、因频率改变的原因: 、基因重组、自然选择。生物进化其实就是种群 改变的过程。3、基因突变和染色体变异都可称为突变。突变和基因重组使生物个体间出现可遗传的差异。4、种群产生的变异是不定向的,经过长期的自然选择和种群的繁殖使有利变异基因不断积累,不利变异基因逐代淘汰,使种群的基因频率发生了定向改变,导致生物朝一定方向缓慢进化。因此,定向的自然选择决定了 的方向。5、物种的形成:物种形成的方式有多种,经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。(如,加拉帕戈斯群岛上的13种地雀的形成过程,就是长期的地理隔离导致生殖隔离的结果。)一个物种的形成必须要经过生殖隔离,但不一定经过地理隔离,如多倍体的产
21、生。6、归纳 现代生物进化理论的基本观点是:进化的基本单位是种群,进化的实质是种群基因频率的改变。物种形成的三个基本环节是:突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择基因频率定向改变,决定进化的方向。隔离物种形成的必要条件。自然选择实际上是选择了某些基因,淘汰了另一些基因,因而自然选择势必引起基因频率的改变,导致生物发生进化。用现代生物进化理论解释生物进化的思路是:个体之间存在变异(来源突变和基因重组),一旦环境改变,自然选择选择了某些基因,淘汰了另一些基因,引起基因频率的定向改变,导致生物发生进化。解释物种形成思路:地理隔离不同种群阻断基因交流不同的突变基因重组和选择基因频率向不同方向改变种群基因库出现差异差异加大生殖隔离新物种形成。7、基因频率的计算方法:通过基因型计算基因频率。例如,从某种种群中随机抽出100个个体测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60和10,A基因频率(230+
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