必修2第3章：基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质一、肺炎双球菌转化实验
1.体内转化实验：
格里菲思
加热杀死的S型细菌中，必然含有某种“转化因子”，可以将R型活细菌转化成S型活细菌。
思路：把DNA和其他物质分开，单独去观察它们的作用。
2.体外转化实验：
艾弗里
“转化因子”是DNA。
作为遗传物质应该具备以下几个条件：
①在细胞的生长和繁殖过程中能够精确的复制自己；
　　②能储存巨大的遗传信息；
　　③能指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢和生物的性状；
　　④能在后代之间传递遗传信息；
　　⑤结构稳定，并能产生可遗传的变异。
二、噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希和蔡斯
1.噬菌体的结构和侵染过程
2.实验过程
结论：DNA才是真正的遗传物质。
例1：某研究人员模拟肺炎双球菌转化试验，进行了一下4个试验
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注入小鼠
③R型菌的DNA+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注入小鼠
④S型菌的DNA+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注入小鼠
以上4个实验中小鼠成活的情况依次是（ ）
A.活，活，活，死 B.活，死，活，死
C.死，死，活，活 D.活，死，活，活
D
例2：下面介绍的是有关DNA研究的科学实验：
1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，下面是实验的部分过程：
（1）写出以上实验的部分操作过程：
①第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。
如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。
先将细菌培养在含35S的培养基上，再用噬菌体去侵染标记的细菌，即可标记子代噬菌体。
②第二步：用被35S标记的噬菌体与没有标记的细菌混合。
③第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌，而后离心。
（2）以上实验结果为什么能够说明遗传物质是DNA？
本实验能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内，对繁殖子代有影响作用的是DNA而不是蛋白质。
（3）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要：
A.细菌的DNA及其氨基酸
B.噬菌体的DNA及其氨基酸
C.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
D.细菌的DNA及其噬菌体的氨基酸
C
解析：噬菌体繁殖过程中，合成新的噬菌体蛋白质外壳，其自身的DNA起到模版的作用，细菌的氨基酸作为合成蛋白质的原料。
第2节 DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，沃森、克里克和富兰克林
平面结构
空间结构
DNA分子结构特点：
DNA分子由4种脱氧核苷酸（基本组成单位）组成。
五碳糖（脱氧核糖）与磷酸交替连接，形成磷酸二酯键；
DNA双链中相对的碱基以氢键连接。
严格遵循碱基互补配对原则，A与T配对，G与C配对。
组成双链DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行成规则的双螺旋结构（空间结构）。
DNA分子的特性：
多样性：
特异性：
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。计算DNA分子有多少种？
碱基对的特定排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性。
稳定性：
在整个生命历程中，DNA结构保持基本稳定。
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。
则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C=50% 即A+G/T+C=1
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
二、DNA分子的有关计算
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
同理：
例1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
例2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？

若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5 1
0.4 0.4
例3.某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？
38%
例4.在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ )
b≤0.5 B. b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a － 1)
C
例5.分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？
40%
例6：已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m 时,求:
(1)在另一互补链中这一比例是多少?
1/m
(2) 这个比例关系在整个分子中又是多少?
1
(3)在另一互补链中这一比例是多少?
n
(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?
n
当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n 时,求:
第3节 DNA的复制
一、DNA的复制
①模板：
②原料：
③能量：
④酶：
1.DNA复制的条件
亲代DNA的两条母链；
4种脱氧核苷酸：
ATP
DNA解旋酶，DNA聚合酶
2.DNA复制的特点
边解旋边复制
半保留复制
二、对DNA分子复制的推测
1.全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
2.半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
3.分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；
1.密度梯度离心：
在密度梯度介质中进行的依密度而分离的离心法。各组分会依其密度分布在与其自身密度相同的液层中。密度梯度可以离心前预先制备(如叠加不同浓度蔗糖、甘油)或在离心中自然形成(如使用氯化铯时)。
2.同位素示踪技术的应用
3.可能出现的实验现象
三、DNA半保留复制的实验证据
母链DNA
全保留复制
母链DNA
半保留复制
拓 展 延 伸
全在下部
1
2
4
8
2n
全在中部
½中+ ½ 上
¼中+ ¾ 上
2/2n中+(1- 2/ 2n)上
1
1
½
¼
2/ 2n
½
¾
（1- 2/2n）
4.DNA复制小结
DNA复制发生的时间？
DNA准确复制的原因？

DNA分子的复制实质(意义)？
有丝分裂间期、减数分裂间期和无丝分裂间期
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
但是，DNA复制仍有约10-9出错率，人类约有31.6亿碱基对，复制一次，错误能达到多少？
DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。
如果将含有1对同源染色体的精原细胞的2个DNA分子都用15N标记，并只供给精原细胞含14N的原料，该细胞进行1次有丝分裂后再减数分裂1次，产生的8个精细胞中（无交叉互换现象），含15N、14N标记的DNA分子的精子所占的比例依次是：
50% 100%
假如某一DNA分子中含有1000个碱基对，将该DNA分子用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中培养，让其复制n次，则子代DNA分子的平均相对分子质量比原来增加（ ）
1000（2n-1）/2n-1
1.原核细胞的基因结构
非编码区
非编码区
编码区
编码区上游
编码区下游
与RNA聚合酶结合位点
启动子
终止子
①不编码蛋白质。
编码蛋白质 ,连续不间断
编码区：
非编码区
原核细胞的基因结构
②调控遗传信息表达,上游的RNA聚合酶结合位点:
四、基因是有遗传效应的DNA片段
有遗传效应的DNA片段就是能够直接指导或间接调控蛋白质合成的碱基序列。
2.真核细胞的基因结构
编码区
与RNA聚合酶结合位点
内含子
外显子
启动子
终止子
编码区上游
编码区下游
真核细胞的基因结构
编码区
非编码区
外显子：能编码蛋白质的序列
内含子：不能编码蛋白质的序列
有调控作用,上游有RNA聚合酶结合位点(启动子)，下游有终止子。
五、应用
人类基因组计划测定的是________条染色体上DNA的碱基序列

DNA指纹技术(课本P58）

DNA分子杂交（课本P60）
用来比较不同种生物DNA分子的差异，形成杂合双链的部位越多，说明两种生物的亲缘关系越近。
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