高中生物必修二基因的本质新选.

高中生物必修二第三章基因的本质

一、基因本质的证明过程

1、艾弗里的肺炎双球菌的转化实验

（1）肺炎双球菌的毒性

S型细菌：菌体表面有多糖类的荚膜，形成的菌落表面光滑（smooth），有毒性

R型细菌：菌体表面没有荚膜，形成的菌落表面粗糙（rough），无毒性

（2）体内转化实验

①R型活细菌注射活鼠→小鼠不死亡

②S型活细菌注射活鼠→小鼠死亡，从体内分离出S型活细菌

③加热后杀死的S型死细菌注射活鼠→小鼠不死亡

④加热后杀死的S型死细菌和R型活细菌混合后注射活鼠→小鼠死亡，从体内分离出S型活细菌和R型细菌

⑤得到推论：被加热杀死的S型细菌中，含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”，这种转化因子将无毒的R型活细菌转化为S型活细菌。

（3）体外转化实验

①往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的DNA→R型菌和S型菌

②往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的蛋白质或荚膜多糖→R型菌

③往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的DNA和DNA酶→R型菌

④结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，而蛋白质不是。

（即DNA是遗传物质）

（4）转化的实质是基因重组而不是基因突变，R型细菌吸收了S型细菌的DNA，整合到R 型细菌的DNA中，使受体细胞获得新的遗传信息，表现出S型细菌的性状。

（5）发生转化的只有少部分R型细菌

2、艾弗里的

T噬菌体侵染大肠杆菌实验

2

（1）

T噬菌体(高中所学唯一的DNA病毒)

2

①结构:DNA(含有P)和蛋白质外壳(含有S)

②增殖方式:侵染大肠杆菌后，利用大肠杆菌内的物质合成自身组成成分，进行大量增殖，达到一定数量后，大肠杆菌裂解释放大量噬菌体

（2）方法:同位素标记法

（3）实验过程:

注意:

①应先在含有放射性同位素S 35或放射性同位素P 32的培养基中培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养2T 噬菌体，从而得到蛋白质含有S 35或DNA 含有P 32的2T 噬菌体。

②混合后要经过短时间的保温(保证DNA 注入细菌且细菌不能裂解)并不断搅拌(使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离)

③搅拌后离心(让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌)

（4）实验结论:噬菌体侵染细胞时，DNA 进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA 遗传的，DNA 是真正的遗传物质。 （不能证明蛋白质不是遗传物质）

3、DNA 是主要的遗传物质

①绝大多数生物以DNA 为遗传物质

②RNA 病毒以RNA 为遗传物质(烟草花叶病毒、SARS 病毒、HIV 病毒、禽流感病毒等)

二、DNA 分子的结构（双螺旋结构）

1、提出者：沃森和克里克

2、基本单位:4种脱氧核苷酸（A 、G 、C 、T ）

3、主要特点：

（1）由两条脱氧核苷酸链构成，反向平行盘旋形成双螺旋结构

（2）DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，通过磷酸二酯键连接，排列在

外侧，构成基本骨架；

（3）碱基排列在内侧，通过氢键连接成碱基对

（4）碱基配对的原则：碱基互补配对原则

①腺嘌呤（A ）一定与胸腺嘧啶（T ）配对，由2个氢键连接（轮廓为尖型）

②鸟嘌呤（G ）一定与胞嘧啶（C ）配对，由3个氢键连接（轮廓为圆形）

【A —T 碱基对与G —C 碱基对具有相同的形状和直径，组成的DNA 分子具有稳定的直径】

（5）G —C 碱基对的比例越高，DNA 分子越稳定（原因：有3个氢键）

4、相关关系

（1）每个DNA 分子中，有2个游离磷酸基团；

（2）脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数；

（3）单链中相邻的碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接

（4）碱基的计算规律

①互补的两个碱基数量相等

A=T 、C=G

②任意两个不互补的碱基数量之和占总碱基数的50% A+G= A+C= G+T= C+T= (A+G+C+T)/2

1C =++=++G

T C A T G A

③在双链DNA 分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链中以及整个DNA 分子中都相等 在一条链中A+T 或C+G 所占比例为n%，则在另外一条链上以及整个DNA 分子中，A+T 或C+G 所占比例都为n%

④非互补碱基之和所占比例在两条链中互为倒数

若一条链中：A1+G1/T1+C1=m ；则在另一条链中A1+G1/T1+C1=1/m

三、DNA 的半保留复制

1、提出者：沃森和克里克

2、半保留复制：新合成的每个DNA 分子中，都保留了原来DNA 分子中的一条链，因而被称为半保留复制。

3、主要场所：细胞核（细胞质中叶绿体、线粒体中也可以发生）

4、时期：有丝分裂间期和减速第一次分裂前的间期

5、特点：①边解旋边复制 ②半保留复制

6、过程：

（1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把双链解开（断开氢键）

（2）合成子链：各自合成与母链互补的一段子链

①模板：解开的每一段母链

②原料：细胞中游离的4中脱氧核苷酸

③原则：碱基互补配对原则

④酶：DNA 聚合酶

（3）形成两个子代DNA 分子：每条新链和与之对应的模板链盘绕成双螺旋结构。

（4）结果：一个DNA 分子经过复制形成了两个完全相同的DNA 分子。

7、意义：

DNA 分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。

8、复制能够精确地进行，原因在于：

①DNA 分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板

②碱基互补配对原则保证了复制能够精确进行

9、半保留复制的实验依据（大肠杆菌）

（1）实验方法：同位素示踪法、离心技术

（2）实验原理：两条链都含N 15的DNA 分子密度大；两条链都含N 14的DNA 分子密度小；一条链含N 15、一条链含N 14的DNA 分子密度居中

（3）实验预测：

①重带（密度最大）：两条链都含N 15的DNA 分子

②中带（密度居中）：一条链含N 15、一条链含N 14的DNA 分子

③轻带（密度最小）：两条链都含N 14的DNA 分子

（4）结果分析：

①未繁殖立即提取DNA ，离心→全为重带

②细胞分裂一次后提取DNA ，离心→全为中带

③细胞分裂两次后提取DNA ，离心→一半中带，一半轻带

④细胞分裂多次后提取DNA ，离心→出现中带、轻带且轻带的比例更大

（5）实验结论：DNA 的复制是以半保留复制的方式进行的。