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2019-2020年新人教版高中生物必修2《基因（遺傳物質(zhì)）的本質(zhì)》復(fù)習(xí)教案知識整理 【課標(biāo)掃描】 人類對遺傳物質(zhì)的探索過程(運(yùn)用水平)DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(理解水平)；制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；基因和遺傳信息的關(guān)系(理解水平)；概述DNA分子的復(fù)制(理解水平)。 【知識網(wǎng)絡(luò)】 一、DNA是主要的遺傳物質(zhì) 格里菲斯體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗　　實(shí)驗 DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗證據(jù) ①R型細(xì)菌（無莢膜，無毒）+ 小鼠 小鼠不死亡 ②S型細(xì)菌（有莢膜，有毒）+ 小鼠 小鼠死亡 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗 ③殺死的S型細(xì)菌 + 小鼠 小鼠不死亡 ④R型細(xì)菌＋ 殺死的S型細(xì)菌+ 小鼠 小鼠死亡 ⑤從④中死亡的小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)R菌和由R菌轉(zhuǎn)化成的S菌，轉(zhuǎn)化成的S菌后代也是有 毒性的S菌 　　　　　結(jié)論：加熱殺死的S型菌內(nèi)含有R菌轉(zhuǎn)化成S菌的轉(zhuǎn)化因子（假說） 艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗 　　?、?提取S型活菌中的 DNA、蛋白質(zhì)和多糖等，分別加入培養(yǎng) R 菌 的培養(yǎng)基中，只有加入 DNA 時，R菌才能轉(zhuǎn)化成S菌。 ② 用 DNA水解酶 分解DNA，S型細(xì)菌則不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。 結(jié)論： 　DNA　才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗 ① 用35S標(biāo)記T2噬菌體侵染細(xì)菌 　子代噬菌體 無 放射性 ② 用32P標(biāo)記T2噬菌體侵染細(xì)菌 　子代噬菌體 有 放射性 ③結(jié)論：子代噬菌休的各種性狀是通過親代　DNA　　來遺傳。 DNA 才是真正的遺傳物質(zhì)。此實(shí)驗還證明了DNA能夠自我 復(fù)制 ，在親子代之間能夠保持一定的 連續(xù) 性，也證明了DNA能夠 指導(dǎo) 蛋白質(zhì)的合成。 兩實(shí)驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是：設(shè)法將DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地觀察DNA的作用。 生物的遺傳物質(zhì) ①絕大多數(shù)生物（全部有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物）既有DNA又有RNA,其遺傳物質(zhì)是 DNA ； ②無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物－ 病毒 ,由于只含有DNA或RNA,它們的遺傳物質(zhì)是 DNA或RNA ， 如：煙草花葉病病毒、艾滋病病毒、SARS冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是 RNA ，T2噬菌體的遺傳 物質(zhì)是 DNA ③一切生物的遺傳物質(zhì)是 核酸 ； ④因為只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，因此說DNA是 主要 遺傳物質(zhì)。 二、DNA分子的結(jié)構(gòu) 1．DNA分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)：基本組成單位是：脫氧核苷酸；由磷酸、脫氧核糖和堿基三種小分子組成；很多個脫氧核苷酸 聚合 成為脫氧核苷酸鏈 ① 由兩條 反 向平行的 脫氧核苷酸鏈 盤旋而成； ② 外側(cè)的基本骨架由［1］ 磷酸 和［3］ 脫氧核糖 交替連接而成，［4］ 堿基對 排列于內(nèi)側(cè)； ③ 兩長鏈上的堿基通過 氫 鍵按照 堿基互補(bǔ)配對 原則形成［4］ 堿基對 。 ④ AT對之間有2個氫鍵，GC對之間有3個氫鍵 3．堿基互補(bǔ)配對原則： A(腺嘌呤) 配 T(胸腺嘧啶) 、 G(鳥嘌呤) 配 C(胞嘧啶) 4．DNA的結(jié)構(gòu)特性：① 穩(wěn)定 性， ② 多樣 性， ③ 特異 性 5． DNA與RNA比較 結(jié)構(gòu) 基本組成單位 堿基 五碳糖 存在部位 無機(jī)酸 DNA 雙鏈 脫氧核糖核苷酸 AGCT 脫氧核糖 主要在細(xì)胞核 磷酸 RNA 單鏈 核糖核苷酸 AGCU 核糖 主要在細(xì)胞質(zhì) 磷酸 三、DNA分子的復(fù)制 1．概念：以親代DNA分子為 模板 來合成 子代 DNA的過程。 2．復(fù)制的時間： 體細(xì)胞 － 有絲 分裂的 間 期 性原細(xì)胞 － 減數(shù)第一次 分裂之前的 間 期 3．場所：主要在 細(xì)胞核 ，還有 線粒體和葉綠體 。 4．復(fù)制過程： ① 解旋 ； ② 以 每一 段 母鏈 為模板進(jìn)行堿基 互補(bǔ)配對 ， 從而各自合成 子鏈 ； ③ 新合成的子鏈不斷延長，同時每條子鏈與其對應(yīng)母鏈互相盤繞成 雙螺旋 結(jié)構(gòu)，從而合成 兩 個新的DNA分子。 5．復(fù)制的基本條件：模板、原料（4種脫氧核苷酸）、能量和酶（解旋酶，DNA聚合酶，DNA連接酶等） 6．復(fù)制的過程特點(diǎn)：邊 解旋 邊 復(fù)制 復(fù)制的結(jié)果特點(diǎn)： 半保留 復(fù)制 7．復(fù)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：① 獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板 ② 堿基互補(bǔ)配對保證復(fù)制能準(zhǔn)確進(jìn)行 8．復(fù)制的意義：使親代的DNA傳給子代,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 四、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 基因本質(zhì) 1．與DNA的關(guān)系：是有 遺傳效應(yīng) 的DNA片段。每個DNA分子上有 許多 個基因。所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。 2．基因與脫氧核苷酸的關(guān)系：每個基因中含許多個脫氧核苷酸，基因中的脫氧核苷酸序列代表遺傳信息。 3．與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈 線性 排列。 DNA片段中的遺傳信息 概念：遺傳信息是指DNA中堿基的排列順序。 DNA分子的多樣性源于堿基排列順序的多樣性 DNA分子的特異性源于每個DNA分子的堿基的排列順序 生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA分子的多樣性和特異性 應(yīng)用：DNA指紋技術(shù)可用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定及刑事偵察等 【重點(diǎn)難點(diǎn)】 1.人類對遺傳物質(zhì)的探索實(shí)驗過程及各組實(shí)驗結(jié)果分析，體會實(shí)驗設(shè)計的思路與體現(xiàn)的原則 （1）DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù) ◆肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗-----對照實(shí)驗 格里菲思與艾弗里的兩個肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗是一種遞進(jìn)關(guān)系，共同構(gòu)成了一個完整的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程： 格里菲思肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗證明加熱殺死的S型細(xì)菌存在轉(zhuǎn)化因子。 艾弗里肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗證明了轉(zhuǎn)化因子是DNA ◆噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗----自身對照實(shí)驗 標(biāo)記細(xì)菌 細(xì)菌+含35S的培養(yǎng)基 含35S的細(xì)菌 細(xì)菌+含32P的培養(yǎng)基 含32P的細(xì)菌 標(biāo)記噬菌體 35S細(xì)菌＋噬菌體 35S標(biāo)記的子代噬菌體 32P細(xì)菌＋噬菌體 32P標(biāo)記的子代噬菌體 ＋ 32P噬菌體 細(xì)菌 細(xì)菌體內(nèi)無32P 32P ＋ 35S噬菌體 細(xì)菌 細(xì)菌體內(nèi)無35S 35S 噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌 測試放射性 攪拌、離心 上清液（蛋白質(zhì)和噬菌體） 放射性高 含35S的噬菌體+細(xì)菌 沉淀物（細(xì)菌） 放射性低（沉淀物中 有標(biāo)記的噬菌體，噬菌體在細(xì)菌表面還沒有侵入） 攪拌、離心 上清液（蛋白質(zhì)和噬菌體） 放射性低 含32P的噬菌體+細(xì)菌 沉淀物（細(xì)菌） 放射性高 結(jié)論： ①DNA能夠自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性 證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) ②DNA能控制蛋白質(zhì)的生物合成 （2） 證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗設(shè)計思想：設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地去觀察DNA的 作用。 （3） 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗的結(jié)論和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗都不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 （4） 處理方法及結(jié)論的比較 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗 處理方法 直接將S型細(xì)菌的DNA，蛋白質(zhì)和多糖等分開，分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng) 分別用同位素32P、35S標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，讓其侵染細(xì)菌 實(shí)驗結(jié)論 DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不時遺傳物質(zhì) DNA是遺傳物質(zhì)，在親子代之間保持連續(xù)性 2．遺傳物質(zhì)的判別 生物類型 所含核酸 遺傳物質(zhì) 舉例 細(xì)胞生物 真核 DNA和RNA DNA 人，玉米，酵母菌 原核 細(xì)菌，藍(lán)藻 非細(xì)胞生物 DNA病毒 只有DNA DNA T2噬菌體 RNA病毒 只有RNA RNA 如艾滋病毒、煙草花葉病毒、禽流感病毒等 整個生物界中絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 3．DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制 （1）DNA分子的結(jié)構(gòu) 　可簡記為5種元素、4種堿基（脫氧核苷酸）、3種小分子、2條長鏈、1個雙螺旋 （2）堿基計算的一般規(guī)律： ①一個雙鏈DNA分子中，A＝T，G＝C ②A＋G＝T＋C，A＋C＝T＋G。即嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù) ③不配對的兩堿基之和的比值等于1，即A＋G/ T＋C =1 A＋C/ T＋G=1 ④DNA分子中的一條鏈中不互補(bǔ)堿基之和的比值A(chǔ)+G/T+C的比值=另一條互補(bǔ)鏈該比值的倒數(shù)； A＋C/ T＋G的比值=另一條互補(bǔ)鏈該比值的倒數(shù) ⑤DNA分子中的一條鏈中互補(bǔ)配對的堿基之和A+T/G+C=另一條互補(bǔ)鏈該比值=DNA雙鏈該比值； 配對的兩堿基之和在每條單鏈及雙鏈中所占比例相同 ⑥在一個雙鏈DNA分子中，某堿基占堿基總量的百分?jǐn)?shù)等于每條鏈中的平均值。 （3）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： DNA穩(wěn)定性:指DNA分子雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性，原因有①DNA分子基本骨架是磷酸 和脫氧核糖交替連接而成，從頭至尾沒有變化②堿基配對方式始終不變，即A－T，G－C。 DNA多樣性:構(gòu)成DNA分子的堿基只有4種，配對方式只有2種，但是堿基對的數(shù)目卻可以成千上萬， 形成的堿基對的排列順序了可以千變?nèi)f化（每一對堿基對的排列方式有4種，因此有n 對堿基對，其排列方式就有4n種）從而構(gòu)成了DNA分子的多樣性，也決定了遺傳信息的 多樣性。 DNA特異性:每個特定的DNA分子中都具有特定的堿基對排列順序，而特定的堿基對排列順序中有遺 傳信息的片段代表遺傳信息，所以每個特定的DNA分子中都儲存著特定的遺傳信息，這 種特定的堿基對排列順序就構(gòu)成了DNA分子的特異性 （4）DNA的復(fù)制 DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，一個DNA分子復(fù)制n 次: ①則子代DNA分子數(shù)為2n個 ②含有親代DNA鏈的子代DNA分子為2個 ③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)為2n-2,含有新合成鏈的DNA為2n個 ④n次復(fù)制共消耗游離的某種脫氧核苷酸為X*(2n -1)(X為一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸數(shù)) 第n次復(fù)制消耗游離的某種脫氧核苷酸為X*2n-1 同位素示蹤DNA分子復(fù)制若干代結(jié)果分析表 世代 DNA分子特點(diǎn) DNA分子中脫氧核苷酸鏈的特點(diǎn) 分子總數(shù) 細(xì)胞中的DNA分子在離心管中的位置 不同DNA分子占全部DNA分子之比 鏈總數(shù) 含15N的鏈 含14N的鏈 15N分子 含14N15N雜種分子 含14N分子 0 1 全在下部 1 2 1 1 2 全在中部 1 4 1/2 1/2 2 4 1/2中1/2上 1/2 1/2 8 1/4 3/4 3 8 1/4中3/4上 1/4 3/4 16 1/8 7/8 n 2n 2/2n中 1－2/2n上 2/2n 1－2/2n 2n＋1 1/2n 1-1/2n