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第三章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1、DNA是遗传物质的探索过程
S型细菌有毒，会使小鼠死亡；R型细菌无毒，不会使小鼠死亡。
（1）肺炎双球菌的体内转化实验：格里菲思
①实验结论：已加热杀死的S型细菌中含有转化因子，促使R型无毒细菌转化为S型有毒细菌。
②此实验只说明有转化因子，并未证明转化因子是什么。
（2）肺炎双球菌的体外转化实验：艾弗里
①设计思路：设法将S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等分开，分别单独、直接地研究它们的作用。
②S型细菌中只有DNA才是转化因子，即DNA是遗传物质。（此实验证明了转化因子是DNA）
★（3）噬菌体侵染细菌： 放射性同位素标记法（赫尔希和蔡斯）
①用 32P标记一组噬菌体的DNA，用35S标记另一组噬菌体的蛋白质。
②实验过程：
a.标记大肠杆菌：用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌；
b.标记T2噬菌体：分别用上述大肠杆菌培养噬菌体，得到被标记为32P和35S的T2噬菌体；
c.用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌：保温、搅拌、离心（目的）；
1）搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；
2）离心：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
d.检测放射性。
③实验结果：用35S标记的一组实验，放射性同位素主要分布在上清液中；
用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在沉淀物中。
表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质留在外面。
④实验结论：DNA是遗传物质。
2、T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的过程：吸附、注入、合成、组装、释放。
3、绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。（某些病毒的遗传物质是RNA）
第2节 DNA分子的结构
1、DNA的相关知识回顾：
（1）DNA的组成元素：C、H、O、N、P 结构：一般为双链
（2）DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸（4种）
1分子脱氧核苷酸=1分子磷酸 + 1分子脱氧核糖 + 1分子含氮碱基（A、T、G、C）
（3）脱氧核苷酸不同的原因：含氮碱基不同
★2、DNA的结构特点：
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。（排列顺序稳定不变）
内侧：由氢键相连的碱基对组成。
③碱基配对有一定规律： A＝T；G≡C。（碱基互补配对原则）
附1：腺嘌呤（A）；鸟嘌呤（G）；胞嘧啶（C）；胸腺嘧啶（T）。
附2：A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。G－C碱基对所占比例越大，DNA分子结构越稳定。若碱基对数为n，则氢键数在2n～3n之间。
3、DNA分子的特性：
（1）稳定性：DNA分子双螺旋结构的相对稳定。【①DNA分子中脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变；②两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的】
（2）多样性：DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化
【由n对碱基组成的DNA分子，碱基排列顺序有4n种，故DNA有4n种】
（3）特异性：每个DNA分子具有特定的碱基对排列顺序
★4、一些根据碱基互补配对原则推导的数学公式：（参考优化设计39页）
①在双链DNA分子中，A=T；G=C；（A+C）=（T+G）
②在双链DNA分子中，（A+G）/（T+C）=1 ，即嘌呤碱基之和=嘧啶碱基之和。
③一条链中（A+T）与另一条链中的（T+A）相等，一条链中的（C+G）等于另一条链中的（G+C）。
④如果一条链中的（A+T）/（C+G）=a，那么另一条链中其比例也是a ；
如果一条链中的（A+C）/（G+T）=b，那么另一条链上的比值为1/b 。
⑤两个非互补碱基之和占DNA碱基总数的50% ，A+C = T+G = A+G = T+C
⑥在双链DNA分子的一条链中，（A+T）占该链的碱基比率等于另一条链中（A+T）占该链的碱基比率，还等于双链DNA分子中（A+T）占整个DNA分子的碱基比率。
第3节 DNA的复制
1、DNA分子复制的方式：半保留复制（新合成的每个DNA分子中，都保留了原来的DNA分子中的一条链） 实验研究方法：放射性同位素示踪法
★2、DNA分子的复制
（1）概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
（2）时期：有丝间期或减数第一次间期
（3）场所： ①真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 ②原核生物：拟核
（4）复制过程：
①解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条脱氧核苷酸链中配对的碱基从氢键断裂，于是两条螺旋的双链解开，此过程即为解旋。解开的两条单链作为母链（模板链）。
②合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶的作用下，以细胞中游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。
形成子代DNA：每条新链（子链）与其对应的模板链（母链）互相盘绕成双螺旋结构。这样，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。
（5）DNA复制的条件：
①模板：亲代DNA的两条母链 ②原料：4种游离的脱氧核苷酸（A、T、G、C）
③能量：ATP ④酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶
（6）复制原则：碱基互补配对原则（A与T配对，G与C配对）
（7）复制的结果：1个DNA分子→两个完全相同的DNA分子
（8）复制的特点：①边解旋边复制；②半保留复制
（9）DNA能准确复制的原因：①规则的双螺旋结构提供精确模板；②遵循碱基互补配对原则
★3、DNA复制的有关计算：【以“经15N标记的亲代DNA在含14N的培养基中培养n代”为例】：
（1）DNA分子数：
①子代的DNA分子数= 2n个 ②含母链 （含15N ）的DNA分子数= 2个
③不含母链（不含15N）的DNA分子数=（2n-2）个
④只含母链（只含15N）的DNA分子数＝ 0 个 ⑤只含14N的DNA分子数＝（2n-2）个
（2） 脱氧核苷酸链数（单链数）
①子代DNA分子中的链数=（ 2×2n ）条
②含亲代DNA分子(含15N)的链数= 2 条 ③含14N 的脱氧核苷酸链=（2n+1-2）条
（3）复制 n次 所需的某种脱氧核苷酸数 = a x（2n-1） 【a代表某碱基在原来DNA分子中的数量】
第n次复制 所需的某种脱氧核苷酸数 = a x（2n-2n-1）= a x 2n-1
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
1、一个DNA分子上有许多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段，能控制生物性状。
2、基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位。染色体是基因的主要载体。
3、一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
4、DNA中碱基排列顺序代表了遗传信息。DNA分子的特性：多样性、特异性和稳定性。下载本文
