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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