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專題8 基因的本質(zhì)和表達(dá)【學(xué)案】

 高中生物這樣學(xué) 2020-10-14

生物學(xué)家通過對細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用的研究,認(rèn)識到染色體在生物的遺傳中具有重要作用。證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗要設(shè)法DNA蛋白質(zhì)分開,單獨地、直接地去觀察DNA的作用。生物學(xué)家通過許多實驗證明,生物體內(nèi)主要的遺傳物質(zhì)是DNA,而不是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是一切生命活動的承擔(dān)者

知識點1

肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗

格里菲思實驗

1)注射R型活細(xì)菌

小鼠不死亡

2)注射S型活細(xì)菌

小鼠死亡

3)注射加熱殺死的S型活細(xì)菌

小鼠不死亡

4)注射加熱殺死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌混合物

小鼠死亡

結(jié)論:在S型細(xì)菌中存在轉(zhuǎn)化因子,可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。

艾弗里實驗(說服力不強(qiáng))

1S型活細(xì)菌的蛋白質(zhì)+R型細(xì)菌

R

2S型活細(xì)菌的莢膜多糖+R型細(xì)菌

R

3S型活細(xì)菌的DNA+R型細(xì)菌

R+S

4S型活細(xì)菌的DNADNA+R型細(xì)菌

R

結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì);蛋白質(zhì)、多糖、脫氧核苷酸等不是遺傳物質(zhì)。

知識點2

噬菌體侵染細(xì)菌的實驗

1T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒,T2噬菌體侵染細(xì)菌后,就會在自身遺傳物質(zhì)的作用下,利用宿主體內(nèi)物質(zhì)來合成自身的組成成分,從而進(jìn)行繁殖T2噬菌體頭部和尾部的外殼是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的,頭部含有DNA噬菌體侵染細(xì)菌的過程:吸附侵入復(fù)制組裝釋放。噬菌體的組成中僅蛋白質(zhì)中有SDNA中沒有S,P幾乎都存在于DNA分子中所以用放射性同位素35S標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì),用放射性同位素32P標(biāo)記另一部分噬菌體的DNA

2實驗過程和結(jié)果

    第一組:含35S的培養(yǎng)基35S的細(xì)菌蛋白質(zhì)外殼含35S的噬菌體侵染細(xì)菌、攪拌、離心現(xiàn)象:上清液的放射性很高,沉淀物放射性很低結(jié)論:噬菌體外殼未進(jìn)入宿主

第二組:32P的培養(yǎng)基32P的細(xì)菌DNA32P的噬菌體侵染細(xì)菌、攪拌、離心現(xiàn)象:沉淀物的放射性很高,上清液放射性低結(jié)論:噬菌體DNA進(jìn)入了宿主

【思考】

1攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離

2離心的目的是上清液析出噬菌體,沉淀物中留下大腸桿菌

3)保溫時間過長、過短都會使第二組實驗上清液的放射性變強(qiáng)原因

3結(jié)論噬菌體侵染細(xì)菌過程中,只有32P進(jìn)入細(xì)菌,而35S未進(jìn)入,說明只有親代噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)胞,蛋白質(zhì)外殼仍留在外面,子代噬菌體的各種性狀,是通過親代的DNA遺傳的DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。新的噬菌體中的蛋白質(zhì)不是從親代連續(xù)下來的,而是在噬菌體DNA的作用下合成的,這說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

知識點3

煙草花葉病毒重組實驗

結(jié)論:煙草花葉病毒以RNA為遺傳物質(zhì)

知識點4

生物的遺傳物質(zhì)

1有細(xì)胞的生物(原核和真核)都有DNARNA兩種核酸,遺傳物質(zhì)DNA

2病毒DNARNA,其遺傳物質(zhì)是DNARNA

3針對生物界,絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,極少數(shù)病毒(TMVHIV、流感病毒)的遺傳物質(zhì)為RNA所以DNA主要的遺傳物質(zhì)

4某生物的遺傳物質(zhì)肯定是一種

思考噬菌體繁殖的物質(zhì)和能量來源?示蹤原子可以選擇CH、ON嗎?R型變成S型的變異本質(zhì)?

知識點5

沃森、克里克的DNA分子模型

1DNA分子由兩條反向平行脫氧核糖核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

2DNA分子外側(cè)是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的基本骨架。

3DNA分子兩條鏈的內(nèi)側(cè)的堿基按照堿基互補(bǔ)配對原則配對,并以氫鍵互相連接。A=T2個);CG3個,熱穩(wěn)定)

【思考】圖中序號分別代表的名稱?

知識點6

DNA復(fù)制方式的探索

【思考】如何讓DNA復(fù)制一次就可以推測出是半保留復(fù)制?

知識點7

DNA復(fù)制相關(guān)的計算

1A=TC=G

2(A+C)/(T+G)=1(A+G)/(T+C)=1,即:雙鏈DNA分子中,不互補(bǔ)的兩堿基含量之和,占整個分子堿基總量的一半

3如果(A1+C1)/(T1+G1)=b,那么(A2+C2)/(T2+G2)=1/b

4(A+T)/(C+G)=(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)

5一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后,DNA分子總數(shù)為:2n

6n代的DNA分子中,含原DNA母鏈的有2個,占2/2n

7n次復(fù)制時所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為:2n-1

8若某DNA分子中含堿基Ta,則連續(xù)復(fù)制n次,所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為:a·(2n-1)

【提示】畫圖,用好100

知識點8

核酸種類的判斷

1UT,則為RNA

2TU,A=TC=G則為雙鏈DNA

3T,A≠T、C≠G則為單鏈DNA

知識點9

基因和DNA的關(guān)系

1基因的實質(zhì)有遺傳效應(yīng)的DNA片段,無遺傳效應(yīng)的DNA片段不能稱之為基因

2每個DNA分子包含許多個基因,基因的差異是堿基對的數(shù)量和序列造成的基因的復(fù)制是通過DNA的復(fù)制來完成的

3染色體是基因的主要載體,線粒體和葉綠體中也有基因分布

4基因中脫氧核苷酸(堿基)的排列順序代表遺傳信息基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位具有一定的獨立性

5DNA分子中的遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中;堿基排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性,而堿基的特異排列順序,又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性如利用DNA指紋技術(shù)進(jìn)行親子鑒定、死者遺骸的鑒定

知識點10

DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的異同


DNA復(fù)制

轉(zhuǎn)錄

翻譯

過程

解旋酶的作用下,兩條扭成螺旋的雙鏈解開,以解開的每段鏈為模板,按堿基互補(bǔ)配對原則合成與模板互補(bǔ)的子鏈子鏈與對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)

在細(xì)胞核中,以DNA基因解旋后的一條鏈為模板,按照堿基互補(bǔ)配對原則,形成RNA,RNA核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中

成熟的mRNA沿核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中(核內(nèi)無核糖體),核糖體沿mRNA滑動以其為模板,合成具有一定氨基酸序列多肽

時間

有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂間期

生長發(fā)育的連續(xù)過程

生長發(fā)育的連續(xù)過程

場所

主要細(xì)胞核;線粒體和葉綠體也存在

主要細(xì)胞核

細(xì)胞質(zhì)核糖體

模板

親代DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈

DNA特定一條鏈為模板

mRNA

原料

4脫氧核糖核苷酸

4核糖核苷酸

合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸

條件

解旋酶作用于氫鍵)、DNA聚合酶ATP

RNA聚合酶ATP

tRNA

產(chǎn)物

兩個完全相同的雙鏈DNA分子(未突變)

一條單鏈的RNA

有一定氨基酸序列多肽

特點

邊解旋邊復(fù)制;半保留復(fù)制(每個子代DNA含一條母鏈和一條子鏈);多起點;雙向復(fù)制

邊解旋邊轉(zhuǎn)錄;轉(zhuǎn)錄后DNA仍保留原來的雙鏈結(jié)構(gòu);只轉(zhuǎn)錄部分基因

多聚核糖體提高翻譯效率;某些蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體加工修飾

遺傳信息由DNA→DNA

遺傳信息由DNA→RNA

遺傳信息由mRNA→蛋白質(zhì)

共性

遵循堿基互補(bǔ)配對原則;都需要能量;都需要酶

聯(lián)系

基因中脫氧核苷酸序列決定mRNA核糖核苷酸的序列決定多肽中氨基酸的序列決定蛋白質(zhì)的特性決定生物體各種遺傳性狀②mRNA中堿基序列與基因模板鏈中堿基序列互補(bǔ)密碼子與相應(yīng)反密碼子的序列互補(bǔ)配對一種氨基酸可以只有一密碼子,也可以有多種密碼子,由多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn),但一種密碼子只能決定一種氨基酸所有生物共用一套密碼子遺傳密碼密碼子mRNA決定一個氨基酸三個相鄰堿基,直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列64,61對應(yīng)氨基酸;3終止密碼子,不決定氨基酸RNA的分類及功能:mRNA:翻譯的模板;tRNA:識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸,tRNAmRNA密碼子互補(bǔ)配對的三個堿基反密碼子;rRNA:核糖體的組成成分DNA中堿基數(shù)目∶mRNA中堿基數(shù)目多肽中氨基酸數(shù)目=631(不考慮終止密碼子和非編碼區(qū)等)轉(zhuǎn)錄和翻譯稱為基因的表達(dá)親緣關(guān)系遠(yuǎn)近只能通過分析核酸(雜合區(qū)越多親緣關(guān)系越近)和蛋白質(zhì)大分子

知識點11

中心法則

1提出者克里克

2概念:遺傳信息傳遞的一般規(guī)律

3內(nèi)容

知識點12

基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系

1基因通過控制的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀。如白化病、豌豆的粒等。

2基因通過蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。如鐮刀型細(xì)胞貧血、囊性纖維病等。

3基因和性狀不是簡單的線性關(guān)系。如人的身高和體重由多個基因和環(huán)境決定,基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間相互作用共同調(diào)生物體性狀。基因的表達(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響基因型和環(huán)境相互作用共同決定生物的表現(xiàn)型。

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