遗传的物质基础 2011年高考复习专题

【知识网络】
遗传物质分析
遗传物质的特点
　　⑴ 分子结构相对稳定（贮存遗传信息）
　　⑵ 通过自我复制使前后代保持连续性（传递遗传信息）
　　⑶ 通过指导蛋白质合成控制生物性状（表达遗传信息）
　　⑷ 引起生物遗传的变异（改变遗传信息）

DNA是遗传物质的证据
　　⑴ 体内转化的实验
　　　 肺炎双球菌的类型和特点
　　　　　　　　　
　　　　　　 R型（无荚膜，无毒性） 　　　S型（有荚膜，有毒性）
　　　 ① 体内转化实验：1928年，英国科学家Griffith
　　　　　实验过程：（略）
　　　　　Griffith实验结论：可能存在转化因子将R型细菌转化为S型细菌
　　　 ② 体外转化的实验过程：1944年，美国科学家Avery
　　　　　实验过程：
　　　　　　　　
　　　 分析结论：DNA是遗传物质
　　　 ① DNA能够引起可遗传的变异
　　　 ② DNA只有保持分子结构稳定才能行使遗传功能
　　　 缺陷：Avery实验中提取的DNA分子，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质
　　⑵ 噬菌体侵染细菌的实验：1952年，Hershey和Chase
　　有关噬菌体侵染细菌的实验研究方法分析(必修教材)
　　本实验研究既能综合体现生物实验技术的应用，又能体现科学家们的科学思维和科学研究方法，有助于同学们综合应用对所学知识分析和解决问题。在对本实验进行分析过程中，同学们要关注一下关键性问题：
　　（1）要研究的问题是什么？
　　DNA和蛋白质哪一种物质是遗传物质？
　　（2）选用噬菌作为实验材料有什么优势？
　　艾弗里实验中提取的ＤＮＡ，纯度最高时也还含有0.02%的蛋白质，不能完全排除蛋白质作为遗传物质的可能性；噬菌体的化学组成单一，同时能够把DNA和蛋白质分开，因此可以用于进一步研究到底哪一种物质是遗传物质。
　　（3）对蛋白质和核酸进行标记时，分别标记什么元素？为什么？
　　从ＤＮＡ和蛋白质的元素组成上，S元素为蛋白质所特有，而Ｐ为ＤＮＡ所特有，这样分别标记噬菌体的Ｓ和Ｐ元素，就能通过放射自显影技术追踪噬菌体的蛋白质和核酸的变化。
　　（4）对噬菌体蛋白质和DNA进行同位素35S、32P的标记，技术方法是怎样的？
　　首先，分别在含有放射性同位素35S和32P的培养基中培养细菌；然后用噬菌体分别侵染细菌，从而制备出DNA中含32P或蛋白质中含35S的噬菌体．
　　（5）为什么不用同时标记了35S和32P的噬菌体进行实验？
　　放射性同位素的检测方法都是用放射自显影技术，这样，当我们检测到放射性时，不能区分到底是蛋白质还是ＤＮＡ，就不能追踪和区分噬菌体的ＤＮＡ和蛋白质的变化，就不能研究出决定亲子代噬菌体相似的遗传物质到底是什么。
　　（6）分别用被35S和32P标记的噬菌体去感染未被标记的细菌，为什么要短时间保温？
　　① 这本身是细菌和噬菌体的培养过程，微生物的生长和繁殖需要适宜的温度。
　　② 最好子代噬菌体未释放出来
　　（7）混合培养后搅拌离心，上清夜和沉淀中分别有什么？
　　混合培养一段时间后，进行搅拌离心，目的是把细菌和噬菌体分离开。上清液中存在的重量较清的噬菌体颗粒；沉淀物中含有的是被感染的细菌。
　　（8）如用35S标记噬菌体，放射性强的是哪部分？新形成的噬菌体是否检测到放射性？说明什么问题？
　　如用35S标记噬菌体，放射性强的是上清液，新噬菌体中不能检测到放射性，说明噬菌体蛋白质外壳没有进入到细菌体内，新噬菌体的蛋白质是利用细菌的氨基酸重新合成的。
　　（9）如用32Ｐ标记噬菌体，放射性强的是哪部分？新形成的噬菌体是否检测到放射性？比例是多少？说明什么问题。
　　如用32Ｐ标记噬菌体，放射性强的是沉淀物，新形成的噬菌体能够检测到放射性，但是比例低。说明DNA进入到细菌体内，并以它们为模板，以细菌的脱氧核甘酸为原料进行复制。
　　（10）本实验研究结果说明什么问题?
　　ＤＮＡ能通过复制保持亲代和子代之间的连续性；ＤＮＡ能指导蛋白质的合成，控制生物的性状。概括起来说，即DNA是噬菌体的遗传物质。

RNA是遗传物质的证据
　　　　　　　　　　

DNA的分子结构
结构层次
　　⑴ 基本元素组成　C、H、O、N、P等
　　⑵ 基本组成物质　脱氧核糖、含氮碱基、磷酸
　　⑶ 基本结构单位　4种脱氧核糖核苷酸
　　⑷ 化学结构(一级结构) 脱氧核糖核苷酸链
　　⑸ 空间结构——双螺旋结构
　　　 ① 磷酸-脱氧核糖交互排列在双螺旋外侧
　　　 ② 对应碱基互补配对(A-T、G-C) 以氢键连结成对
　　　 ③ 两条链反向平行，有规则向右盘绕成双螺旋

结构特点
　　⑴ 双螺旋结构相对稳定性
　　 　① 互补碱基之间的氢键作用
　　 　② 碱基对之间的堆积力
　　⑵ 特异性和多样性——每一个DNA分子的碱基种类、数量、碱基序列不同

RNA分子结构与DNA的差异
　　⑴ 化学组成上的差异——五碳糖和碱基的差异
　　⑵ 结构上的差异
　　 　① 信使RNA（mRNA）是一条单链
　　 　② 转运RNA（tRNA）呈三叶草结构
　　 　③ 核糖体RNA（rRNA）构成两个亚单位

基因和遗传信息
基因 — 蕴含遗传信息的特定核苷酸序列
　　⑴ 基因和性状的关系——基因是决定生物性状的基本单位
　　⑵ 基因和DNA的关系——基因是有遗传效应的DNA片段
　　⑶ 基因和遗传信息的关系——基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表一定的遗传信息。
　　⑷ 基因和染色体的关系——染色体是基因的载体，许多基因在染色体上呈线性排列

基因的结构
　　⑴ 原核细胞基因的结构
　　 　① 包括编码区和非编码区
　　 　② 非编码区内有调控遗传信息表达的核苷酸序列（RNA聚合酶的结合位点）
　　 　③ RNA聚合酶催化DNA转录为RNA。
　　⑵ 真核细胞基因的结构和原核基因结构的比较
　　 　相同点：① 包括编码区和非编码区

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