1、遺傳變異與進(jìn)化一、人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程一、人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程1肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)論：S型細(xì)菌中有轉(zhuǎn)化因子。在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，為什么加熱殺死的S型細(xì)菌還能使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌？ 加熱殺死S型細(xì)菌的過(guò)程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的恢復(fù)又逐漸恢復(fù)活性，蛋白質(zhì)的活性卻不能恢復(fù)。艾弗里等人進(jìn)行的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明：只有DNA具有轉(zhuǎn)化作用。2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：遺傳物質(zhì)是DNA。因?yàn)镈NA進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制，并指導(dǎo)合成自身的蛋白質(zhì)。 艾弗里實(shí)驗(yàn)的不足之處是DNA純度不夠，不能排除蛋白質(zhì)的作用，赫爾希和蔡斯利用同位素示蹤技術(shù)，進(jìn)行噬菌體

2、侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了DNA是遺傳物質(zhì)。親代噬菌體原宿主細(xì)菌內(nèi)子代噬菌體實(shí)驗(yàn)結(jié)論32P標(biāo)記DNA無(wú)32P標(biāo)記DNADNA有32P標(biāo)記DNA是遺傳物質(zhì)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)無(wú)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼蛋白無(wú)35S標(biāo)記3.煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：RNA也可以是遺傳物質(zhì)。4為什么說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸，細(xì)胞生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，在只含RNA的少數(shù)病毒中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。 二、二、DNA分子結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)分子結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)1分子組成DNA是由成白上千的四種脫氧核苷酸集合而成的兩條長(zhǎng)鏈化學(xué)組成單位脫氧核苷酸=1分子脫氧核糖+1分子磷酸+1分子含氮堿基 含氮堿基種類(lèi)和

3、結(jié)構(gòu)含氮堿基有四種 脫氧核苷酸有四種腺嘌呤（A） 腺嘌呤脫氧核苷酸鳥(niǎo)嘌呤（G）鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶（C）胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶（T） 胸腺嘧啶脫氧核苷酸2、結(jié)構(gòu)由反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈組成雙螺旋機(jī)構(gòu)。外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替排列，構(gòu)成基本骨架內(nèi)側(cè)：雙鏈間堿基通過(guò)氫鍵配對(duì)而成堿基對(duì) A=T，C=G3、特點(diǎn)穩(wěn)定性DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變多樣性：DNA分子中堿基對(duì)排列順序多種 多樣特異性：每種DNA有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基序列4DNA作為遺傳物質(zhì)應(yīng)該具備的特點(diǎn)(1)能夠復(fù)制，并能將遺傳信息傳給子代。(2)能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而控制生物的 新陳代謝及

4、性狀。(3)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有相對(duì)的穩(wěn)定性。(4)具有儲(chǔ)存大量遺傳信息的潛能。三、基因與脫氧核苷酸、遺傳信息、三、基因與脫氧核苷酸、遺傳信息、DNADNA、染色體、染色體、蛋白質(zhì)、生物性狀之間的關(guān)系蛋白質(zhì)、生物性狀之間的關(guān)系1染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系(1)基因與DNA的關(guān)系：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個(gè)DNA上有許多個(gè)基因。(2)基因與染色體的關(guān)系：染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列，并隨染色體移動(dòng)而移動(dòng)。(3)基因與遺傳信息的關(guān)系：遺傳信息是基因(或DNA)中堿基(脫氧核苷酸)的排列順序，并不是DNA分子上所有的脫氧核苷酸排列順序。2基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)

5、系(1)基因與性狀的關(guān)系：基因是控制性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位，不同的基因控制不同的性狀。(2)基因與蛋白質(zhì)的關(guān)系：基因控制生物的性狀是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。四、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較四、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較DNA功能 傳遞遺傳信息 (復(fù)制) 表達(dá)遺傳信息 轉(zhuǎn)錄 翻譯時(shí)間有絲分裂間期；減間期 生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過(guò)程中場(chǎng)所真核細(xì)胞主要在細(xì)胞核，部分在線粒體和葉綠體；原核細(xì)胞在擬核區(qū) 真核細(xì)胞在細(xì)胞核；原核細(xì)胞在擬核區(qū)細(xì)胞質(zhì) 原料四種脫氧核苷酸 四種核糖核苷酸 二十種氨基酸 模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈mRNADNA功能 傳遞遺傳信息 (復(fù)制) 表達(dá)遺傳信息 轉(zhuǎn)錄 翻譯條件 特定的

6、酶和ATP 過(guò)程DNA邊解旋邊以?xún)蓷l鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成兩條子鏈，子鏈與對(duì)應(yīng)母鏈螺旋化 DNA解旋，以一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成mRNA(單鏈)，mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合 tRNA一端的堿基與mRNA上的密碼子配對(duì)，另一端攜帶相應(yīng)氨基酸，合成有一定氨基酸序列的多肽 DNA 功能 傳遞遺傳信息 (復(fù)制) 表達(dá)遺傳信息 轉(zhuǎn)錄 翻譯模板 去向分別進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中恢復(fù)原狀，與非模板鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個(gè)核苷酸特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制；多起點(diǎn)復(fù)制 邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制；多起點(diǎn)復(fù)制一個(gè)mRNA上可連續(xù)結(jié)合多個(gè)核糖體，順次合成多肽鏈 產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈DNA分

7、子一條單鏈mRNA蛋白質(zhì)意義復(fù)制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息，使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀 五、中心法則體現(xiàn)了生物界中遺傳信息的流動(dòng)過(guò)五、中心法則體現(xiàn)了生物界中遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程程1中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能 過(guò)程體現(xiàn)了遺傳信息的傳遞功能，它是通過(guò)DNA復(fù)制完成的，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過(guò)程或細(xì)胞增殖過(guò)程中。 、過(guò)程共同體現(xiàn)了遺傳信息的表達(dá)功能，它是通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的，發(fā)生在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中。絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，其遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程按照、過(guò)程進(jìn)行。 過(guò)程表示以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物(如煙草花葉病毒)親代與子代之間遺傳信息的傳遞功能。 過(guò)程表明以RNA作為

8、遺傳物質(zhì)的生物(如艾滋病病毒等逆轉(zhuǎn)錄病毒)，RNA中遺傳信息表達(dá)的首要步驟。此類(lèi)生物專(zhuān)營(yíng)寄生生活，必須在宿主細(xì)胞中完成其遺傳物質(zhì)中信息的表達(dá)，所以先通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，形成DNA，整合在宿主DNA中，再進(jìn)行、過(guò)程。2中心法則中幾個(gè)生理過(guò)程準(zhǔn)確進(jìn)行的原因前者為后者的產(chǎn)生提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模板；嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則決定了后者是以前者提供的模板為依據(jù)形成的。 由此可見(jiàn)，準(zhǔn)確的模板和嚴(yán)格有序的堿基互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系保證了遺傳信息的正常傳遞和表達(dá)，進(jìn)而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性。1DNA復(fù)制的計(jì)算規(guī)律(1) 如果對(duì)1個(gè)親代DNA分子用15N標(biāo)記，然后在不含15N的環(huán)境中讓其復(fù)制，不管復(fù)制多少次，總有2個(gè)DNA分子含

9、有15N，總有2條鏈含有15N。(2) DNA復(fù)制過(guò)程中需要相應(yīng)的堿基，相關(guān)數(shù)量與原親代DNA分子存在著一定關(guān)系：親代DNA分子A有m個(gè)，復(fù)制n代后，DNA分子數(shù)為2n個(gè)，則總共需要A堿基(2n1)m個(gè)。因?yàn)樽哟鶧NA分子與親代完全相同，而子代中有兩條鏈的堿基完全來(lái)自母鏈，相當(dāng)于增加了(2n1)個(gè)DNA分子。(3)如果DNA分子中含有某堿基(例如A)有X個(gè)，則第n次復(fù)制，需加入該堿基(例如A)：2n1X個(gè)。 2翻譯過(guò)程中DNA、RNA、氨基酸的有關(guān)計(jì)算易錯(cuò)點(diǎn)(1)氨基酸通過(guò)脫水縮合形成多肽過(guò)程中存在著下列關(guān)系：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目蛋白質(zhì)中肽鍵數(shù)(脫去的水分子數(shù))肽鏈數(shù)。(2)蛋白質(zhì)合成受基因控制

10、，基因是雙鏈的，轉(zhuǎn)錄是以基因的一條鏈為模板進(jìn)行的，而形成的mRNA中相鄰的三個(gè)堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子，決定一個(gè)氨基酸，所以蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目 mRNA上堿基數(shù) 基因中堿基數(shù)1 3 6?！纠?】 某同學(xué)分離純化了甲、乙兩種噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，重新組合為“雜合”噬菌體，然后分別感染大腸桿菌，并對(duì)子代噬菌體的表現(xiàn)型作出預(yù)測(cè)，見(jiàn)表。其中預(yù)測(cè)正確的是() A.1、3 B.1、4 C.2、3 D.2、4“雜合”噬菌體的組成 實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果 預(yù)期結(jié)果序號(hào)子代表現(xiàn)型甲的DNA乙的蛋白質(zhì)1與甲種一致2與乙種一致乙的DNA甲的蛋白質(zhì)3與甲種一致4與乙種一致【解析】甲、乙兩種噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，子代噬菌體的性狀

11、是由遺傳物質(zhì)即DNA決定的。B【變式訓(xùn)練1】(2011廣東卷)艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表，從表可知( ) A. 不能證明S型菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子 B說(shuō)明S型菌的莢膜多糖有酶活性 C和說(shuō)明S型菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子 D說(shuō)明DNA是主要的遺傳物質(zhì)【解析】、組加入S型菌的蛋白質(zhì)或莢膜多糖，都只長(zhǎng)出R型菌，說(shuō)明蛋白質(zhì)和莢膜多糖不是轉(zhuǎn)化因子。組加入S型菌的DNA，結(jié)果既有R型菌又有S型菌，說(shuō)明DNA可以使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌；組加入的DNA酶能將DNA水解成脫氧核糖核苷酸，結(jié)果只長(zhǎng)出R型菌，說(shuō)明DNA的水解產(chǎn)物不能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌，、組對(duì)比說(shuō)明了只有DNA才能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)

12、化。 答案: C【例2】(2011江蘇卷)關(guān)于轉(zhuǎn)錄和翻譯的敘述，錯(cuò)誤的是( )A轉(zhuǎn)錄時(shí)以核糖核苷酸為原料B轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA聚合酶能識(shí)別DNA中特定堿基序列CmRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)D不同密碼子編碼同種氨基酸可增強(qiáng)密碼的容錯(cuò)性C【解析】轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過(guò)程，所以所需的原料為核糖核苷酸，所需的酶是RNA聚合酶；轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶能夠識(shí)別基因編碼區(qū)上游的非編碼區(qū)中的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)并與之特異性結(jié)合，激活DNA的轉(zhuǎn)錄功能；翻譯過(guò)程中核糖體首先結(jié)合到mRNA上并沿著mRNA向前移動(dòng)，翻譯出多肽鏈；一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱(chēng)作密碼子的簡(jiǎn)并性，其對(duì)生物體生

13、存的意義在于減少因基因突變所引起的性狀上的改變?！咀兪接?xùn)練2】下列關(guān)于遺傳信息傳遞的敘述，錯(cuò)誤的是( )A線粒體和葉綠體中遺傳信息的傳遞遵循中心法則BDNA中的遺傳信息是通過(guò)轉(zhuǎn)錄傳遞給mRNA的CDNA中的遺傳信息可決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序DDNA病毒中沒(méi)有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則D 【解析】中心法則指的是遺傳信息的傳遞和表達(dá)的一般規(guī)律，線粒體和葉綠體中也含有少量的遺傳物質(zhì)，其遺傳信息的傳遞仍然遵循中心法，即DNARNA蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)中的氨基酸的排列順序是由DNA 中的遺傳信息決定的。DNA病毒的遺傳信息的傳遞仍然遵循中心法則，雖然DNA病毒本身不含有RNA，但是病毒可以在宿主細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄形成RNA，進(jìn)而翻譯形成蛋白質(zhì)?！纠?】細(xì)胞內(nèi)某一DNA片段中有30%的堿基為A，則該片段中( ) AG的含量為30% BU的含量為30% C嘌