高考生物知识梳理42遗传的物质基础.docx
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高考生物知识梳理42遗传的物质基础
4.2遗传的物质基础
知识梳理:
一、人类对遗传物质的探索过程
(一)肺炎双球菌的转化实验
1.1928年格里菲思肺炎双球菌转化实验过程
(1)体内转化
(2)体外转化
2.实验原理
肺炎双球菌有两种类型。
(1)S型细菌:
菌落光滑,菌体有夹膜,有毒性,可使小鼠患败血症死亡。
(2)R型细菌:
菌落粗糙,菌体无夹膜,无毒性。
3.实验结论
(1)体内转化实验证明:
加热杀死的有毒性S型细菌中含有某种遗传因子,使无毒性R型活细菌转化为有毒性S型活细菌,且这种转化是可遗传的。
(2)体外转化实验证明:
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质即遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。
(二)噬菌体侵染细菌的实验
1.T2噬菌体的结构
2.1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌实验过程
第一步
标记细菌
第二步
标记噬菌体
第三步
噬菌体侵染细菌
分析
j35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内,而是留在外面
k32P标记的DNA进入到了宿主细胞内,子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传的
结论
DNA是噬菌体的遗传物质
3.实验结论
噬菌体的增殖是在噬菌体DNA的作用下完成的,DNA是遗传物质。
本实验未证明蛋白质不是遗传物质。
(三)烟草花叶病毒感染烟草实验
1.1956年烟草花叶病毒感染烟草实验
从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质,不能使烟草感染病毒,但是,从这些病毒中提取出来的RNA,却能使烟草感染病毒。
2.实验结论
该实验证明:
在只有RNA的病毒中,RNA是遗传物质。
(四)小结
1.实验总结
2.结论总结
细胞生物(真核、原核)
非细胞生物(病毒)
核酸
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
RNA
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。
二、DNA的分子结构与复制
(一)DNA的分子结构
1.DNA的组成元素
DNA的主要组成元素有C、H、O、N、P。
2.DNA的基本单位
DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸(4种)。
3.DNA的空间结构——双螺旋结构
(1)由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧:
脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。
(3)内侧:
碱基对按碱基互补配对原则排列,碱基依靠氢键连接成对:
A=T;G≡C,碱基平面间平行。
4.DNA的结构特性
(1)多样性:
DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样。
排列种数:
4n(n为碱基对对数)。
(2)特异性:
每个DNA分子的碱基排列顺序是特定的。
(3)稳定性:
DNA中两条主链由磷酸与核糖交替排列的顺序不变,两条链间碱基互补配对的方式不变等。
5.DNA的功能
携带遗传信息(DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息)。
6.有关DNA碱基的计算
在双链DNA分子中
(1)A=T、G≡C。
(2)任意两个非互补的碱基之和相等;且等于全部碱基和的一半。
例:
A+G=A+C=T+G=T+C=1/2全部碱基。
(3)两条互补单链中的(A+G)/(T+C)的比值互为倒数。
(4)互补配对的碱基在两条单链中所占的比例与整个DNA分子中所占的比例相同。
(二)DNA的复制
1.概念
以亲代DNA分子两条链为模板,在一定条件下合成子代DNA的过程。
2.时间
(1)体细胞:
有丝分裂间期;
(2)有性生殖细胞:
减数第一次分裂间期。
3.场所
主要在细胞核。
4.条件
(1)模板:
亲代DNA分子的两条链;
(2)原料:
4种游离的脱氧核糖核苷酸;
(3)能量:
ATP;
(4)酶:
解旋酶、DNA连接酶等。
5.过程
(1)解旋;
(2)合成子链;两条链分别做模板,按照碱基互补配对原则与游离的四种脱氧核苷酸配对,在DNA聚合酶的作用下,通过磷酸二酯键连成子链;
(3)子、母链盘绕形成子代DNA分子;
6.特点
DNA的复制为半保留复制。
7.原则
DNA复制的原则为碱基互补配对原则。
边解旋边复制。
8.DNA能精确复制的原因
(1)独特的规则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复制能够准确进行。
9.意义
DNA分子复制,使遗传信息从亲代传递给子代,从而确保了遗传信息的连续性。
10.与DNA复制有关的计算
一个DNA分子复制n次,则
(1)子代DNA分子数=2n个;其中,
①含有亲代链的DNA分子数=2个;
②不含有亲代链的的DNA分子数=2n-2个
(2)子代脱氧核苷酸链数=2n+1;其中,
①亲代脱氧核苷酸链数=2条;
②新合成的脱氧核苷酸链数=2n+1-2条;
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数=m×(2n-1);
②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m×2n-1;
三、遗传信息的转录和翻译
(一)RNA的结构
1.RNA的组成元素
RNA的主要组成元素为C、H、O、N、P。
2.RNA的基本单位
RNA的基本单位为核糖核苷酸(4种)。
3.结构
一般为单链。
4.RNA的种类
(1)信使RNA(mRNA)
信使RNA上含有密码子,密码子在mRNA上有64种,决定蛋白质的有61种(其余3种为终止密码子)。
(2)转运RNA(tRNA)
tRNA上有反密码子可以与密码子互补配对,tRNA有特异性。
(3)核糖体RNA(rRNA)
参与核糖体构成,与蛋白质合成有关。
(二)基因
1.定义
基因是具有遗传效应的DNA片段。
2.位置
主要在染色体上。
3.基因、染色体、DNA、性状等的关系
基因是生物性状的结构单位和功能单位。
(三)基因指导蛋白质的合成过程
1.转录
(1)概念:
在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
(注:
叶绿体、线粒体也有转录)
(2)条件
模板:
DNA的一条链(模板链);
原料:
4种核糖核苷酸;
能量:
ATP;
酶:
解旋酶、RNA聚合酶等。
(3)原则:
碱基互补配对原则(A—U、T—A、G—C、C—G)。
(4)产物:
信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)。
2.翻译
(1)概念:
游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
(注:
叶绿体、线粒体也有翻译)
(2)条件
模板:
mRNA;
原料:
氨基酸(20种);
能量:
ATP;
酶:
多种酶;
搬运工具:
tRNA;
装配机器:
核糖体。
(3)原则:
碱基互补配对原则。
(4)产物:
多肽链。
3.密码子与反密码子
遗传信息
密码子
反密码子
位置
DNA上碱基排列顺序
mRNA上3个相邻的碱基
tRNA上与mRNA互补的3个碱基
作用
决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
翻译时决定肽链中氨基酸的排列顺序
与mRNA上的密码子互补,以确定氨基酸在肽链上的位置
图解
4.与基因表达有关的计算
(1)基因中碱基数:
mRNA分子中碱基数:
氨基酸数=6:
3:
1。
(2)
比较内容
基因中能编码蛋白质的序列的碱基数
mRNA上的碱基数
运氨基酸的tRNA数
蛋白质中的氨基酸数
蛋白质中的肽链数
蛋白质中的肽键数
缩合失去的水分子数
数目
6n
3n
n
n
m
n-m
n-m
四、基因的表达及调控
(一)中心法则
(1)提出人:
克里克。
(2)中心法则及其发展的内容(用简式表示)
(3)中心法则的内容:
DNA复制、转录和翻译
中心法则的发展内容:
RNA复制、逆转录、蛋白质复制等。
(二)基因控制性状的方式
1.基因对性状的控制方式及实例
(1)间接控制:
通过控制酶或激素的合成来影响代谢过程,进而控制生物的性状;
(2)直接控制:
通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。
(3)实例
①间接控制:
豌豆粒型;白化病;
②直接控制:
镰刀型细胞贫血症,囊性纤维病。
2.基因与性状的关系
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