【知识梳理】2024年高中生物学业水平考试（新教材专用）专题03 基因的本质 -讲义

这是一份【知识梳理】2024年高中生物学业水平考试（新教材专用）专题03 基因的本质 -讲义，共9页。试卷主要包含了肺炎链球菌的转化实验，噬菌体侵染细菌实验，烟草花叶病毒感染实验等内容，欢迎下载使用。

考点01 DNA是主要的遗传物质
考点02 DNA的结构
考点03 DNA的复制
考点04 基因通常是有遗传效应的DNA片段
考点01 DNA是主要的遗传物质
一、肺炎链球菌的转化实验
1.体内转化实验(1928年格里菲思)
(1)实验材料:S型和R型肺炎链球菌、小鼠。
（2）格里菲斯肺炎链球菌体体内转化实验
①第一组：注射R型细菌→小鼠正常生活；
②第二组：注射S型细菌→小鼠死亡；
③第三组：注射加热杀死的S型细菌→小鼠正常生活；
④第四组：注射加热杀死的S型细菌+活的R型菌→小鼠死亡。
【问题1】分析实验的自变量？
【答案】注入的肺炎链球菌的类型和死活
【问题2】分析实验的实验组和对照组？
【答案】第一至三组为对照组；第四组为实验组
【问题3】对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？
【答案】S型活细菌会使小鼠死亡
【问题4】第四组活的S型细菌如何出现？
【答案】活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
【问题5】本实验能得出什么结论？
【答案】加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子，能使R型细菌转化为S型细菌。
结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——“转化因子”。
2.艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验材料:S型和R型细菌、培养基、蛋白酶、DNA酶、RNA酶、酯酶等。
(2)实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是DNA、蛋白质、脂质还是糖类。
(3)实验过程及结果
结论:S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
【注意】①艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
②被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。
（5）转化的原因实质是一种基因重组。
（6）该实验运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。
二、噬菌体侵染细菌实验
1.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌等
(1)T2噬菌体的结构
(2)T2噬菌体的复制式增殖
2.实验方法：放射性同位素标记。35S标记的噬菌体蛋白质，32P标记的噬菌体DNA。
3.噬菌体侵染细菌的过程
（1）吸附→注入→合成→组装→释放
（2）示意图
【思考】细菌为噬菌体繁殖提供了什么呢？
【答案】T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
4.赫尔希和蔡斯的实验过程
（1）获得标记T2噬菌体过程
①含35S的细菌培养基+大肠杆菌→培养含35S的大肠杆菌+T2噬菌体→培养含35S噬菌体。
②含32P的细菌培养基+大肠杆菌→培养含32P的大肠杆菌+T2噬菌体→培养含32P噬菌体。
（2）T2噬菌体侵染细菌
①分别用带有32P和35S的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌。
离心
短时间保温后搅拌
标记的噬菌体
侵染大肠杆菌
搅拌目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
②结果：32P组，上清液中放射性很低，沉淀物中放射性很高。
35S组，上清液中放射性很高，沉淀物中放射性很低。
实验结论:T2噬菌体的遗传物质是DNA 。
三、烟草花叶病毒感染实验
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。
2.不同生物的核酸和遗传物质分析
3.DNA是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。
考点02 DNA的结构
一、DNA的结构
1.DNA双螺旋模型构建者:沃森和克里克。
2.DNA双螺旋结构的形成
3.DNA的双螺旋结构内容
(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成,这些链按 方式盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧:脱氧核糖和磷酸基团交替连接构成主链基本骨架。
(3)内侧:两条链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则:A=T (两个氢键)、G≡C(三个氢键)。
4.DNA分子结构特点
(1)多样性,具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
(2)特异性,如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性,如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对
二、DNA中碱基数量的计算规律
1.规律一：在双链DNA中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G=T＋C。A+G=T+C=A+C=T+G=碱基总数的50%
2.规律二：互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中(A+T)/(G+C)＝m，在互补链及整个DNA分子中(A+T)/(G+C)＝m。
3.规律三：非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝1/a，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝1。
4.规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
考点03 DNA的复制
一、DNA复制的过程
1.概念：DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2.DNA复制场所：
（1）真核生物：主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；
（2）原核生物： 主要在拟核中，在质粒处也有DNA的复制。
3.发生时期(真核生物)
细胞分裂前的间期(有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期)，随着染色体的复制而完成。
4.过程与条件
（1）解旋：①需要细胞提供能量；②需要解旋酶的作用；③结果：氢键断裂，双链打开。
（2）合成子链
①模版：解开的每一条母链；
②原料：四种脱氧核苷酸；
③酶：DNA聚合酶和解旋酶；
④能量：细胞提供ATP；
⑤原则：碱基互补配对原则；
⑥方向：5‘-端至3’-端。
5.复制特点
（1）边解旋边复制 （2）半保留复制
6.精确复制的原因
（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；
（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。
7.复制的意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。
8.半保留复制分析：DNA分子复制为半保留复制,若将一个全部N原子被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:
二、DNA复制相关计算
1.将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：
（1）子代DNA共2n个
①含15N的DNA分子：2个
②只含15N的DNA分子：0个
③含14N的DNA分子：2n个
④只含14N的DNA分子：(2n－2)个
（2）脱氧核苷酸链共2n＋1条
①含15N的脱氧核苷酸链：2条
②含14N的脱氧核苷酸链：(2n＋1－2)条
2.DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
（1）若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。
（2）第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
考点04 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、基因与DNA的关系

二、DNA片段中的遗传信息
1.遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
2.碱基排列顺序千变万化决定DNA的多样性；碱基特定的排列顺序决定DNA的特异性。
3.基因通常是有遗传效应的特定的DNA片段。
4.对RNA病毒，基因是有遗传效应的RNA片段。

S型细菌
R型细菌
菌落
表面光滑
表面粗糙
菌体
有多糖类荚膜
无多糖类荚膜
毒性
有毒性,使小鼠患败血症死亡
无毒性
增殖需要的条件
内容
模版
T2噬菌体DNA
合成T2噬菌体DNA的原料
4种脱氧核糖核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
生物类型
病毒
原核生物
真核生物
体内核酸种类
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
体内碱基种类
4种
5种
5种
体内核苷酸种类
4种
8种
8种
遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA
实例
T2噬菌体、烟草花叶病毒
乳酸菌、蓝细菌
玉米、小麦、人