浙科版生物必修二

浙科版生物必修二第三章遗传的分子基础重难点第三章课文目录第一节核酸是遗传物质的证据第二节DNA的分子结构和特点第三节遗传信息的传递第四节遗传信息的表达—RNA和蛋白质的合成第一节核酸是遗传物质的证据【知识点详解】遗传现象：生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似。一、人类对遗传本质的探究19世纪中叶，孟德尔通过植物的杂交实验提出生物的每一个性状都是通过遗传因子（后称基因）来传递的。遗传因子在体细胞中成对存在，在减数分裂形成的配子中成单存在，配子结合（受精作用）后，遗传因子又恢复到成对状态。19世纪末，科学家研究了生物生殖过程中细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，了解到染色体的活动有一定的规律：体细胞（2N）；配子（N）；受精卵（2N）。据此，有人设想：莫非遗传因子就是染色体，一条染色体就是一个遗传因子？这不可能，因为生物的性状很多，而染色体的数目有限。那么，一定是一个染色体上有许多个遗传因子（基因）。基于这样的认识，1903年萨顿和鲍维里提出遗传因子存在于染色体上的假说。后来事实证明了这一点。二、核酸作为遗传物质具备的条件1、分子结构具有相对的稳定性，但在特殊情况下又能产生可遗传的变异；2、能自我复制，前后代保持一定的（连续性）；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢和性状；4、具有存储巨大数量遗传信息的能力。三、核酸（核酸、RNA）是遗传物质的实验证据证据一：肺炎双球菌的转化实验——核酸是遗传物质（一）格里菲思细菌转化实验1、两种菌落的比较菌落荚膜毒性R型细菌菌落粗糙无荚膜无毒S型细菌菌落光滑有荚膜有毒2、实验过程3、小结步骤方法现象结论1R菌活菌注射小白鼠正常R菌无毒性2S菌活菌注射小白鼠死亡S菌能使小白鼠致病3S菌高温灭活小白鼠正常加热杀死的S菌不使小白鼠致死4高温灭活：S菌+R菌小白鼠死亡死亡的S菌中可能有使R菌转化因子5提取4实验死鼠发现S活菌死亡的S菌能使R菌转化为S菌为什么第四组实验将R型活细菌和加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？(因为R型细菌转化成了S型细菌，使小鼠患败血症而死亡.)格里菲思实验的结论是什么?实验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质（转化因子）。（二）艾弗里核酸转化实验(图解)艾弗里的思路1．实验材料：选用肺炎双球菌。2．假设：核酸是遗传物质。3．实验操作：将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和核酸等提取出来，分别与R型细菌进行混合。4．预期结果：只有核酸与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌。5．实验结果：与预期结果吻合。6．分析结论：核酸是遗传物质。由此可见，科学家是设法把核酸与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察核酸的作用。但是，艾弗里转化实验所使用的核酸中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。那么，还有没有更具有说服力的方法来证明核酸是遗传物质呢？证据二：噬菌体侵染细菌的实验——核酸是遗传物质实验过程及结果：亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组实验32P标记核酸有32P标记核酸核酸有32P标记核酸分子具有连续性，是遗传物质第二组实验35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S：某些不含有核酸的病毒，其遗传物质又是什么呢？证据三：烟草花叶病毒侵染烟草的实验——RNA也是遗传物质结论：RNA也是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。四、结论为什么说：“核酸是主要的遗传物质，染色体是遗传物质的主要载体？”核酸（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）【经典例题】【例1】将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，从其体内分离出来的仍是R型肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的核酸与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，则小白鼠死亡，并从体内分离出来了S型有荚膜的肺炎双球菌。以上实验说明()A、R型和S型肺炎双球菌可以互相转化B、S型的蛋白质外壳可诱导R型转化为S型C、S型的核酸可诱导R型转化为S型，说明了核酸是遗传物质D、R型的核酸可使小鼠致死【答案】C【解析】将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，说明S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质不能控制产生出能致死的S型的肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的核酸与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内则小白鼠死亡，并从体内分离出来了S型有荚膜的肺炎双球菌，说明S型肺炎双球菌的核酸能控制形成新的S型有荚膜肺炎双球菌，使生物致死。说明核酸是遗传物质。【例2】用核酸酶处理过的S型细菌不能使R型细菌发生转化。下列关于这一实验的叙述，不正确的是（）A、这个实验是为了证实核酸的分解产物不是遗传物质。B、这个实验是为了从反面证明核酸是遗传物质。C、这个实验证实核酸的分解产物不是“转化因子”。D、这个实验是艾弗里关于遗传物质研究的重要工作之一。【答案】A【解析】这是艾弗里在证明核酸是遗传物质的过程中，为了进一步从反面证明核酸是遗传物质而做的一个实验，它是关于遗传物质研究的一个重要组成部分，其主要目的在于从反面证明核酸是遗传物质，而不是为了证明核酸的分解产物是不是遗传物质。核酸（一切生物的遗传物质）【例3】噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是（）A、在噬菌体核酸的指导下，用细菌的物质合成的B、在细菌核酸的指导下，用细菌的物质合成的C、在噬菌体核酸的指导下，用噬菌体的物质合成的D、在细菌核酸的指导下，用噬菌体的物质合成的【答案】A【解析】当噬菌体侵染细菌时，注入到细菌细胞内的只有噬菌体核酸，子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸都是在噬菌体核酸的指导下，用细菌的氨基酸和脱氧核苷酸合成的。【例4】下列能通过噬菌体侵染细菌实验过程证实的是()A、核酸能产生可遗传的变异B、核酸是遗传物质C、核酸能自我复制D、核酸能控制蛋白质合成【答案】B、C、D【解析】此实验产生的子代噬菌体与亲代噬菌体相似，无可遗传变异产生。因亲代噬菌体的核酸进入细菌体内，蛋白质外壳留在外面，所以完成核酸复制、指导子代噬菌体蛋白质外壳的形成等过程都是亲代噬菌体核酸分子的作用，同时证明了核酸是遗传物质。【例5】某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，分别用同位素32P和35S做了标记(见下表)：此实验所得结果是子噬菌体和母噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同。请分析：(1)子噬菌体的核酸分子中含有的上述元素是；(2)子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是；(3)此实验说明了。【答案】(1)32P、31P；(2)35S；(3)核酸是遗传物质。噬菌体成分细菌成分核苷酸标记32P31P氨基酸标记32S35S【解析】在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的核酸被注入细菌细胞内，并在细菌内以细菌的核苷酸为原料，以噬菌体的核酸分子为模板合成许多和亲代噬菌体一样的核酸。这样在细菌内新形成的子代噬菌体的核酸既有以细菌内的核苷酸为原料新合成的核酸链，又有原来注入到细菌体内的亲代噬菌体核酸链。所以子噬菌体的核酸分子中含有的上述元素是31P与32P。在噬菌体侵染细菌的过程中，在噬菌体核酸注入细菌内时，噬菌体的蛋白质外壳留在细菌细胞外面。而子代噬菌体的蛋白质外壳则是以细菌内的氨基酸为原料合成的。所以子噬菌体的蛋白质外壳含35S元素。从上述分析得知子代噬菌体的核酸含亲代噬菌体核酸中核苷酸的32P，说明亲代噬菌体的核酸传递到了子代，保持了遗传物质的连续性，因此核酸是遗传物质。同样分析能说明蛋白质不是遗传物质。【例6】下图中，烟草花叶病毒(TMV)与车前草病毒(HRV)的结构如A、B，侵染作物叶片的症状如C、D。(1)用E去侵染叶片F时，叶片F患病的病状与相同。(2)F上的病毒的蛋白质外壳是以为模板，以为场所合成的，所需的氨基酸来自。(3)E的子代病毒的各项特性都是由决定的。(4)本实验证明。【答案】(1)车前草病毒致病症状；(2)HRV的RNA；作物叶片F细胞的核糖体；作物叶片F细胞内的氨基酸；(3)HRV的RNA；(4)RNA是遗传物质。【解析】TMV与HRV两种病毒都是由RNA和蛋白质外壳组成，当以HRV的RNA和TMV的蛋白质组成新的病毒，侵染烟草后，烟草表现为HRV的患病症状，说明遗传物质是RNA而不是蛋白质。第二节DNA的分子结构和特点化学组成单位双螺旋结构基本单位——脱氧核苷酸种类四种A、C、G、T主要特点碱基互补配对原则DNA分子的多样性和特异性①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，碱基排列在内侧。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同DNADNA结构结构—A—A—C—C—G—G—A—T——T—T—G—G—C—C—T—A—一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子磷酸一、DNA分子的结构C、H、O、N、P↓磷酸、脱氧核苷酸、碱基（A、T、C、G）↓脱氧核苷酸↓多核苷酸链↓DNA脱氧核苷酸的种类：腺嘌呤脱氧核苷酸A鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸DNA和RNA的化学成分比较GCT磷酸脱氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）二、DNA分子的结构特点1.2条单链反向平行DNA分子是有2条链组成，反向平行盘旋成双螺旋结构。2.碱基配对遵循碱基互补配对原则脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内侧。3.碱基含量遵循卡伽夫法则碱基通过氢键连接成碱基对，并遵循碱基互补配对原则。嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。DNA分子中碱基数量计算的规律根据碱基互补配对原则引出的关于碱基比率和数量的计算是本节的重点之一，可以根据以下规律解决这一问题。规律一：互补的两条链之间碱基数量相等，即A=T，G=C。规律二：任意两个不互补的碱基之和占碱基总数的50％，即A+G=T+C=A+C=T+G=50％。规律三：两个不互补的碱基之和比值相等，即（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=1。规律四：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两个碱基的和，即A1=T2,T1=A2或A1+T1=A2+T2。规律五：一条链中互补的两碱基的和占该单链的比例等于DNA分子双链中这两种碱基的和占碱基总数的比例，即（G1+C1）/单＝（G+C）/双，（A1+T1）/单＝（A+T）/双。规律六：若一条链中（A1+G1）/（T1+C1）=K，则另一条链中（A2+G2）/（T2+C2）=1/K。三、DNA分子的多样性和特异性①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。一个由n个碱基对组成的DNA分子可能的排列方式有4n种。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。③稳定性DNA分子的多样性由DNA分子双螺旋结构中碱基对的排列顺序和数量决定、稳定性是由DNA分子的碱基互补配对以及双螺旋等特点决定的、特异性是由DNA分子的碱基对排列顺序决定的。因此DNA分子具有遗传物质的特点。【经典例题】【例1】下面是DNA的分子的结构模式图，说出图中1－10的名称。【解析】1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鸟嘌呤4.胸腺嘧啶5.脱氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.碱基对9.氢键10.一条脱氧核苷酸链的片段【例2】已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是（）A．4000个和900个B．4000个和l800个C．8000个和1800个D．8000个和3600个【解析】C【例3】若DNA分子的一条链中(A＋T)/(C＋G)=a，则和该DNA单链互补的单链片段中(A＋T)/(C＋G)的比值为[]A．aB．1/aC．1D．1-1/a【解析】A【例4】一段多核苷酸链中的碱基组成为：35％的A、20％的C、35％的