高三生物第一轮复习教案-遗传和变异

第六章遗传和变异考点要求：（1）遗传的物质基础DNA是主要的遗传物质：3个经典实验的设计原理、过程DNA的分子结构：规则的双螺旋结构结构特点：多样性与特异性DNA复制：时期、场所、条件（原料、模板、酶、能量）、特点基因的概念原核细胞和真核细胞的基因结构：编码区（区别）与非编码区基因控制蛋白质的合成：转录和翻译基因对性状的控制：直接控制（合成蛋白质），间接控制（合成酶控制代谢）人类基因组研究：22条常染色体DNA+XY染色体DNA（XY染色体上的基因与碱基序列有所不同）（2）遗传的基本规律孟德尔的豌豆杂交试验：去雄→授粉→套袋→观察统计一对和两对相对性状的遗传试验对分离现象和自由组合现象的解释对分离现象和自由组合现象解释的验证：测交实验基因分离定律和自由组合定律的实质基因型和表现型关系：表现型=基因型+环境影响基因分离定律和自由组合定律在实践中的应用：医学、育种孟德尔获得成功的原因：选材正确；单因素到多因素研究；运用统计学方法对实验数据进行分析（3）性别决定与伴性遗传性别决定（XY型）伴性遗传：常见种类、遗传特点（色盲遗传特点：交叉遗传、男性发病率高于女性）、应用（4）生物的变异基因突变：概念、时期、特点、结果、意义（变异的根本来源）、应用（人工诱变）基因重组：概念、时期、意义、应用（育种）染色体结构的变异：倒位、易位、重复、缺失染色体数目的变异：染色体个别增加或减少；染色体成倍增加或减少（单倍体、多倍体）人工获得单倍体常用方法；人工诱导多倍体常用药剂、作用机理。杂交育种：原理、优点、缺点、过程（杂交→自交→选择→自交至纯合）单倍体育种：原理、优点、过程（杂交→杂种一代花药离体培养→秋水仙素处理单倍体植株幼苗→选择符合性状要求的类型）诱变育种（作物空间育种）：原理、优点、缺点、过程（5）人类遗传病与优生人类遗传病、遗传病对人类的危害优生的概念和措施（最简单有效方法：防止近亲结婚）第一节遗传的物质基础——核酸一DNA是主要的遗传物质一、间接证据：（非实验证据）1、染色体在生物传种接代过程中保持一定的稳定性和连续性2、染色体由DNA和蛋白质组成，其中DNA含量稳定，且与染色体数目存在着平行关系。在同一种生物的细胞中，体细胞核内DNA含量是生殖细胞核内的DNA的2倍，体细胞染色体数目正好是生殖细胞的2倍。3、DNA分子具有相对的稳定性，不易受营养条件等因素影响，但作用于DNA的一些物理、化学因素（如x射线、紫外线、有毒化学物质等），都可以引起生物遗传特性的改变。二、直接证据：（实验证据：实验设计的思路：设法将DNA和蛋白质分开，单独地、直接到观察它们作用）（一）肺炎双球菌转化实验1、材料：肺炎双球菌、小鼠介绍：S菌：菌落表面光滑，菌体有多糖类荚膜，有毒性R菌：菌落表面粗糙，菌体无多糖类荚膜，无毒性荚膜是某些细菌向细胞壁表面分泌的一层厚度不定的胶状物质，它犹如穿在菌体表面一件外套，用显微镜观察，中心部位是细菌菌体，在暗色背景下，荚膜呈透明状环绕菌体，具有抗干旱，抗吞噬和附着作用2、原理：S菌可使小鼠患败血症死亡败血症症状：感染中毒症状大多起病急骤，先有畏寒或寒战，继之高热，热型不定，弛张热或稽留热；体弱、重症营养不良和小婴儿可无发热，甚至体温低于正常。精神萎靡或烦躁不安，严重者可出现面色苍白或青灰，神志不清。四肢末梢厥冷，呼吸急促，心率加快，血压下降，婴幼儿还可出现黄疸。3、格里菲思体内转化实验：1928英格里菲思（1）过程：①无毒性的R型活细菌注射到鼠体内，现象是小鼠健康。②有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，现象是小鼠死亡。③加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，现象是小鼠健康。④无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到小鼠体内，现象是小鼠死亡。思考：1、对比分析第一、二组说明什么？R菌无毒性，S菌有毒性2、对比分析第二、三组说明什么？加热杀死的S菌无毒性3、第四组小鼠体内能分离出S型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？混合后重新出现的4、对比分析第三、四组又说明什么？加热灭活的S菌里面肯定含有某种特定的物质，这种特定的物质能够使灭活的R菌转化为活的S菌5、实验先进行第一、二组，与第三、四组相比，起对照作用。6、该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的结论是什么？不能；结论是：加热杀死的S菌中有一种“转化因子”，能使R菌转化S菌，使小鼠死亡7、S菌中的DNA和R菌的DNA重组，表现出S菌的性状，此变异属于：基因重组RRRRRSSR附：DNA加热到沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但如将其缓慢冷却，分离的单链又可部分得以重聚，回复其螺旋结构，因此，在一定温度范围内加热不会导致DNA变性。但蛋白质变性失活，且蛋白质是生命活动的体现着和只要承担着，因此蛋白质变性导致S菌死亡。4、艾弗里体外转化实验：1944年美艾弗里（1）设计思路：对S菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用（2）过程S型活细菌多糖脂质蛋白质RNADNADNA+DNA水解酶说明：S菌的DNA使R菌发生转化，S菌其他物质不能使R菌发生转化（3）结论：转化因子就是DNA，DNA是遗传物质另：DNA只有在保持结构的完整，未被破坏的条件下，才能具有促成转化的功能5、实验技术手段：物质分离、提取、鉴定、细菌培养（二）噬菌体侵染细菌实验1、材料：T2噬菌体（1）噬菌体的结构①噬菌体是一种专门侵染和在细菌体内寄生并增殖的病毒例题见金榜②结构：蛋白质外壳DNA核心（2）选材原因：染色体在遗传中起重要作用，其成分重要由DNA和蛋白质组成，而噬菌体与染色体的结构成分相似，所以选噬菌体为实验材料2、原理：T2噬菌体侵染细菌后，在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的物质合成T2噬菌体自身的组成成分，从分别与R型活细菌混合培养DNA以宿主细胞内的脱氧核苷酸为原料新的DNA以宿主细胞内的核苷酸为原料、ATPmRNA以宿主细胞内的AA为原料、ATP、酶、tRNA蛋白质复制转录翻译噬菌体侵染未标记的细菌而进行大量繁殖。（1）吸附：（2）注入：核酸注入细胞内；衣壳留在外面（3）合成：利用宿主细胞内的物质复制出子代噬菌体的核酸，并合成构成子代噬菌体的衣壳蛋白质（4）组装：（5）释放：（102—105个）3、过程：为什么选择S、P这两种元素分别对蛋白质和DNA进行标记因为只有蛋白质中含有S，而P几乎都存在于DNA分子中标记细菌细菌+含35S的培养基含35S的细菌细菌+含32P的培养基含32P的细菌35S细菌＋噬菌体35S标记的子代噬菌体32P细菌＋噬菌体32P标记的子代噬菌体上清液（蛋白质和噬菌体）放射性高含35S的噬菌体+细菌沉淀物（细菌）放射性低（沉淀物中有标记的噬菌体，噬菌体在细菌表面还没有侵入）上清液（蛋白质和噬菌体）放射性低含32P的噬菌体+细菌沉淀物（细菌）放射性高4、结论：（1）DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质（2）DNA能控制蛋白质的生物合成例题：结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。提示：肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：①能够精确地复制自己，②能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；③具有贮存遗传信息的能力；④结构比较稳定等。5、实验技术手段：细菌培养、病毒培养、物质分离、同位素标记与检测等标记噬菌体＋32P噬菌体细菌细菌体内无32P体外有32P＋35S噬菌体细菌细菌体内无35S体外有35S测试放射性搅拌、离心搅拌、离心原因：离心不彻底；噬菌体在大肠杆菌中释放出来有部分32P的噬菌体没有侵染到大肠杆菌三、RNA也是遗传物质1、烟草花叶病毒感染烟草的实验（1）材料：烟草花叶病毒（TMV）（2）TMV的结构：RNA蛋白质（3）过程：（4）结论：在RNA病毒（HIV、HRV、SARS等）中，RNA是遗传物质2、“杂种”病毒侵染细菌的实验例如：车前草病毒（HRV)和烟草花叶病毒(TMV)都是以RNA为遗传物质的病毒，由于所含RNA不同，因而侵染后导致的植物症状不同，如图(a)、(b)所示：将病毒的RNA和蛋白质分离，使其单独感染植物；或使不同病毒的RNA与蛋白质之间重新组合形成“杂种”病毒，然后使其感染植物（感染图示如下）。(1)图(a)、图(b)表现症状不同，其根本原因是IMV和HRV具有不同的RNA。(2)画出叶片①、叶片②、叶片③表现出的感染症状。①无症状(3)从以上感染实验可知，起感染作用的是病毒的RNA。(4)画出叶片③中繁殖产生的子代病毒的图示。（5)以上实验证明TMV和HRV的遗传物质是RNA（6)该实验的设计思路是将病毒的RNA和蛋白质分离，单独研究它们各自的遗传功能。四、结论全部真核生物、原核生物（即所有的细胞生物）的遗传物质是DNA生物的遗传物质绝大多数是DNA病毒（非细胞生物）的遗传物质少数是RNADNA是主要的遗传物质（任何生物的遗传物质都只有一种）TMV石碳酸RNA蛋白质感染正常烟草感染病毒（烟草发生花叶病）未感染病毒（烟草正常）说明例外：朊病毒的遗传物质是蛋白质（用DNA酶或RNA酶处理后，仍有感染性）五、区别：遗传物质、主要的遗传物质、遗传物质的主要载体、遗传信息遗传物质：核酸（DNA或RNA）主要的遗传物质：DNA遗传物质的主要载体:染色体（细胞核或拟核），还有部分在线粒体和叶绿体、质粒中，所以生物的遗传是细胞核和细胞质内遗传物质共同作用的结果遗传信息：DNA或RNA中核苷酸或碱基的排列顺序，主要载体是DNA实验九DNA的粗提取与鉴定1．实验原理(1)根据DNA在NaCl溶液中的溶解度，是随着NaCl的浓度变化而改变进行提取。鸟类血液中红细胞有细胞核，细胞核内DNA与蛋白质结合成染色质。利用DNA在0.14mol／L的NaCl溶液中溶解度最低，而蛋白质此时的溶解度高的特点，可以使DNA与蛋白质分离，形成沉淀析出，通过过滤，得到初提取的滤出物DNA。(2)利用DNA不溶于酒精而细胞中的某些物质能溶于酒精进行提纯，获取含杂质较少的DNA。(3)利用DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色进行鉴定。2．实验材料鸡血细胞液：先配备10%的柠檬酸钠溶液，按180mL新鲜鸡血混合100mL10%柠檬酸钠溶液的比例，立即将血液与柠檬酸钠充分混合，同时用玻璃棒搅拌以免凝血。然后，用离心机以1000转／min的速度离心2min后，用吸管除去离心管上清液，就可获得所需的鸡血细胞悬液。每组大约需要5～10mL鸡血细胞悬液。如果无离心机，可将与柠檬酸钠充分混合的血液置于冰箱内，静置一天，使血细胞自行沉淀后，也可获得所需的鸡血细胞悬液。但使用离心机效果更好。实验材料选择依据：（1）血细胞中有细胞核，含有大量的DNA（2）既经济又易得（3）选用鸡血为材料，依据是鸡血红细胞、白细胞中都有细胞核，含有大量DNA；哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核，Dna含量很低，不宜做实验材料3．试剂与仪器(1)2mol/L的NaCl溶液：称取117g的NaCl，加蒸馏水至1000mL，使之完全溶解，即可获得2mol/L的NaCl，须按此配方配备大量的2mol/L的NaCl。(2)二苯胺试剂：A液—1.5g二苯胺溶于100mL冰醋酸中，再加1.5mL浓硫酸，用棕色瓶保存。B液—体积分数为0.2%的乙醛溶液。实验前，将0.1mL的B液加入到10mL的A液中，现用现配。(3)0.015mol/L的NaCl溶液：称取0.88gNaCl加蒸馏水至1000mL，使之完全溶解。(4)塑料杯和试管：DNA易吸附在玻璃器皿上，用塑料杯和试管可减少提取过程中DNA的损失。4．实验方法与步骤为方便理解和记忆，将方法步骤归纳如下表。实验内容方法步骤一、提取DNA(1)提取细胞核物质：取5～10mL鸡血细胞悬液注入50mL烧杯中，加蒸馏水20mL，同时，用玻璃棒沿一个方向快速充分搅拌，使血细胞过度吸水破裂，细胞核内物质释放出来，然后用纱布过滤取其滤液于500mL烧杯中原理：血细胞的细胞膜、核膜吸收胀破，玻璃棒快速搅拌加速血细胞破裂实验中