2024年基因的本质知识点总结

第三章基因的本质第1节DNA是重要的遗传物质一、對遗传物质的初期推测20世纪代，大多数科學家认為蛋白质是生物体的遗传物质。20世纪30年代，人們认识到构成DNA分子的脱氧核苷酸有4种，每一种有一种特定的碱基。這一认识本可以使人們意识到DNA的重要性，不過认為蛋白质是遗传物质的观點仍占主导地位。二、DNA是遗传物质的试验证据（肺炎链球菌的转化试验）1、肺炎双球菌的体内转化试验（1）格裏菲思的试验原理：S型细菌可使小鼠患败血症死亡。试验材料：两种肺炎双球菌项目类别菌落菌体毒性S型细菌表面光滑有多糖类的荚膜有R型细菌表面粗糙無多糖类的荚膜無试验過程及現象P43图3-2結论：加热杀死的S型细菌，具有某种促使R型活细菌转化為S型活细菌的活性物质——转化因子。文字表述如下：试验過程成果分析結论①R型活细菌eq\o(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡R型细菌無毒性加热致死的S型细菌，具有某种促使R型活细菌转化為S型活细菌的活性物质——转化因子②S型活细菌eq\o(――→,\s\up7(注射))小鼠死亡eq\o(――→,\s\up7(分离))S型活细菌S型细菌有毒性③加热致死的S型细菌eq\o(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡加热致死的S型细菌已失活，毒性消失eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(④R型活细菌,加热致死的S型细菌))eq\o(――→,\s\up11(混合後),\s\do4(注射))小鼠死亡eq\o(――→,\s\up7(分离))S型活细菌R型细菌转化為S型细菌，且性状可以遗传（2）艾弗裏试验（体外转化试验）P44图3-3试验過程及成果結论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。试验措施：減法原理：在對照试验中，与常态比较，人為清除某种影响原因的称為“減法原理”。例如，在艾弗裏的肺炎链球菌转化试验中，每個试验组特异性地清除了一种物质，從而鉴定出DNA是遗传物质。旧教材试验過程如下：結论：只有加入DNA，R型细菌才能转化為S型细菌，即DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。2、噬菌体侵染细菌的试验试验材料：T2噬菌体构造代謝特點专门寄生在大肠杆菌体内，不能独立進行新陈代謝增殖特點在自身遗传物质的作用下，运用大肠杆菌体内的物质合成自身的构成成分试验者：美国遗传學家赫尔希和蔡斯试验措施:放射性同位素標识法。试验過程及成果（1）標识噬菌体：（先標识大肠杆菌）：在分别具有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌，获得分别含35S和32P的大肠杆菌。（再標识T2噬菌体）：用分别含32P和35S的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA具有32P標识或蛋白质具有35S標识的噬菌体。（2）噬菌体侵染大肠杆菌项目含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌、离心後上清液放射性高放射性低沉淀物放射性低放射性高细菌裂解後放出的T2噬菌体检测不到35S標识的蛋白质检测到32P標识的DNA试验分析(1)T2噬菌体侵染细菌時，DNA進入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。(2)子代T2噬菌体的多种性状是通過亲代的DNA来遗传的。试验結论:DNA才是真正的遗传物质。注意：1、搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离2、离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌3、不能用14C和18O標识噬菌体，由于DNA和蛋白质都含C和O；不能用32P和35S同步標识噬菌体，由于若用32P和35S同步標识噬菌体，则上清液和沉淀物中均會具有放射性，無法判断遗传物质的成分。4．用35S標识的噬菌体侵染大肠杆菌時，发現沉淀物中放射性也较高，也許是搅拌不充足，有少許含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。5．用32P標识的噬菌体侵染大肠杆菌時，发現上清液中放射性也较高，也許是(1)保温時间過短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，經离心後分布于上清液中。(2)保温時间過長，噬菌体在大肠杆菌内增殖後释放出子代，經离心後分布于上清液中。三、RNA是遗传物质的试验证据1.烟草花叶病毒2．侵染過程3．結论烟草花叶病毒的RNA控制其性状，即RNA是遗传物质。四、DNA是重要的遗传物质遗传物质DNARNA生物种类所有细胞生物及部分病毒部分病毒成果绝大多数生物的遗传物质是DNA少数生物的遗传物质是RNA結论DNA是重要的遗传物质第二节DNA分子的构造一、DNA双螺旋构造模型的构建1．构建者：美国生物學家沃森和英国物理學家克裏克。2．過程二、DNA分子的构造(1)构成元素：C、H、O、N、P五种元素。(2)构造(如图)强调几點：平面构造：①一条脱氧核苷酸链：由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3′号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通過形成化學键(3′，5′­磷酸二酯键)相连接。如图所示②两链之间的碱基對：A一定与T配對，两碱基之间形成两個氢键；G一定与C配對，两碱基之间形成三個氢键。如图所示：立体构造：（1）DNA有两条链构成，两条链反向平行方式回旋成规则的双螺旋构造。（2）脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。（3）两条链上的碱基通過氢键连接成碱基對，且遵照碱基互补配對原则。（A=T,C=G）(3)DNA的特點①稳定性原因：a.DNA分子由两条脱氧核苷酸長链回旋成规则双螺旋构造。b．DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。c．DNA分子双螺旋构造的中间為碱基對，碱基之间形成氢键，從而维持双螺旋构造的稳定。②多样性原因：DNA分子中碱基對的排列次序多种多样。③特异性原因：每种生物的DNA分子均有特定的碱基排列次序。有关DNA构造的有关计算举例略第3节DNA的复制一、對DNA分子复制的推测1.假說提出者克裏克和沃森。2．假說半保留复制方式(2)假說①解旋：DNA复制時，DNA双螺旋解開，互补的碱基之间的氢键断裂。②复制：解開的两条單链作為复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配對原则，通過形成氢键，結合到作為模板的單链上。(3)特點：新合成的每個DNA分子中，都保留了本来DNA分子中的一条链，這种复制方式被称作半保留复制。二、對DNA分子半保留复制的试验证据有关DNA复制方式的研究，充足体現了假說—演绎法，即在克裏克假說的基础上，通過演绎推理，最终通過试验得以验证。背景知识:14N和15N是N元素的两种稳定同位素，其相對原子质量不一样，含15N的DNA比14N的DNA密度大，因此离心技术可以在试管中辨别具有不一样N元素的DNA试验材料大肠杆菌试验者美国生物學家梅塞尔森和斯塔尔试验措施同位素標识技术和离心技术试验假设DNA以半保留的方式复制试验预期离心後出現3条DNA带①重带(密度最大，最靠近试管底部)：15N標识的亲代双链DNA(15N/15N)②杂交带(密度居中，位置也居中，也称中带)：一条链為15N，另一条链為14N標识的子代双链DNA(15N/14N)③轻带(密度最小，离试管底部最遠)：两条链都為14N標识的子代双链DNA(14N/14N)试验過程①用15N標识的NH4Cl培养大肠杆菌，获得15N/15N－DNA②将大肠杆菌转移到含14N的一般培养液中培养③在不一样步刻搜集大肠杆菌并提取DNA④将提取的DNA進行离心，记录离心後试管中DNA的位置试验成果(与预期成果相似)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(立即取出提取DNA→离心→所有重带,15N/15N,繁殖一代後取出提取DNA→离心→所有,杂交带14N/15N,繁殖两代後取出提取DNA→离心→1/2轻带、,1/2中带))试验成果DNA复制方式為半保留复制三、DNA分子的复制概念以亲代DNA為模板合成子代DNA的過程時间有丝分裂的间期和減数第一次分裂前的间期場所细胞核、线粒体、叶绿体需要条件模板解旋後的两条DNA單链原料四种脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等复制模型复制過程(1)解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解開(2)合成子链：以解開的每一条母链為模板，以游离的四种脱氧核苷酸為原料，遵照碱基互补配對原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链(3)形成子代DNA：每条子链与其對应的母链回旋成双螺旋构造。從而形成2個与亲代DNA完全相似的子代DNA分子特點(1)边解旋边复制(2)半保留复制成果形成两条完全相似的DNA分子复制的意义将遗传信息從亲代传給子代，從而保持了遗传信息的持续性精确复制的原因(1)DNA分子独特的双螺旋构造為复制提供了精确的模板(2)通過碱基互补配對，保证了复制精确無误地進行四、DNA复制有关计算第4节基因一般是有遗传效应的DNA片段一、阐明基因与DNA关系的实例二、DNA片段中的遗传信息1、遗传信息遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列次序。不一样基因的脱氧核苷酸的排列次序不一样，具有的遗传信息不一样。2．DNA分子的多样性和特异性(1)多样性：DNA分子中共有4种类型的碱基，不過碱基對的数目却可以成仟上萬，形成的碱基對的排列次序也可以仟变萬化，若某個DNA分子具有n個碱基對