《【寒假逆袭超前学】2023年高一生物寒假预习讲义（人教版2019必修2）》第03讲 基因的本质（解析版）

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第3讲 基因的本质
【学习目标】
1. 通过对肺炎链球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌等实验的学习，认同科学结论的获得离
不开严谨的推理和确凿的实验证据。
2.基干对 DNA 的结构模型的构建以及 DNA 结构特点的理解，进一步形成结构与功能相适应
的观念。
3.通过分析 DNA 半保留复制的实验证据，阐明运用假说一演绎法进行科学探究的基本思路 。
4.基于科学家对基因本质的探索历程，认同科学探究是一个个断深化的过程。
【基础知识】
一、肺炎链球菌的转化实验
1．肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌体
有无致病性 有 无
2. 区别
项目 体内转化实验 体外转化实验
科学家 格里菲思 艾弗里及其同事
细菌培养 小鼠体内 体外培养基
实验构思 用加热致死的 S型细菌注射到小鼠体内作为
对照实验来说明确实发生了转化
在S型细菌的提取物中，分
别去除某种物质，观察能否
使R型细菌发生转化
观察指标 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型
实验结论 已经加热致死的
S
型细菌体内有转化因子 转化因子是
DNA
3. 联系
①体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验则是前者的延伸。
②实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：赫尔希和蔡斯。
2．实验方法：放射性同位素标记技术。
3．实验材料：T2
噬菌体 和大肠杆菌
4．实验分析
(1)噬菌体侵染细菌时，DNA
进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的
DNA
遗传的。
5．实验结论：DNA
才是噬菌体的遗传物质。
三、生物的遗传物质
1．RNA 是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋白质和RNA)、烟草。
(2)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，不是蛋白质。
2．DNA 是主要的遗传物质：绝大多数生物的遗传物质是 DNA，只有极少数生物的遗传物
质是 RNA。因此，DNA
是主要的遗传物质。
四、DNA 的结构
1. DNA 是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA 的一条
单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5 ′ －端 ，另一端有一个羟基(—
OH)，称作3 ′ －端 ，两条单链走向相反，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单
链是从3′－端到5′－端的。
2. DNA 中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
3. 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A( 腺嘌呤 ) 一定与
T(胸腺嘧啶)配对，G( 鸟嘌呤 ) 一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫
作碱基互补配对原则。
五、对 DNA 复制的推测及 DNA 半保留复制的实验证据
1．对DNA 复制的推测
(1)半保留复制
①提出者：沃森和克里克。
②观点：DNA 复制方式为半保留复制。
③内容：DNA 复制时，DNA 双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。解开的两条单链
分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到
作为模板的单链上。
④结果：新合成的每个DNA 分子中，都保留了原来 DNA 分子中的一条链。
(2)全保留复制
概念：指 DNA 复制以 DNA 双链为模板，子代 DNA 的双链都是新合成的。
2．DNA 半保留复制的实验证据
(1)实验方法：同位素标记技术和离心技术。
(2)实验原理：只含 15N的DNA 密度大，只含 14N的DNA 密度小，一条链含 14N、一条链含
15N的双链DNA 密度居中。
(3)实验假设：DNA 分子以半保留的方式复制。
(4)实验结果预期：离心后应出现三条DNA 带。
①重带(密度最大)：两条链都为 15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为 14N标记，另一条链为 15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为 14N标记的子代双链DNA。
(5)结果分析
①立即取出：提取 DNA→离心→全部是重带。
②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取 DNA→离心→全部是中带。
③细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取 DNA→离心→1/2
位于中带、1/2
位于轻带。
(6)实验结论：DNA 复制是以半保留的方式进行的。
六、DNA 复制的过程
1．DNA 复制的概念：以亲代
DNA
为模板合成子代
DNA
的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成
的。
3．结果：一个 DNA 分子形成了两个完全相同的DNA 分子。
4．特点
(1)边解旋边复制。
(2)半保留复制。
5．准确复制的原因
(1)DNA 独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
6．意义：DNA 通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息
的连续性。
七、DNA 片段中的遗传信息
1．遗传信息：遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。不同基因的脱氧核苷酸的排
列顺序不同，含有的遗传信息不同。
2．DNA 分子的多样性和特异性
(1)多样性：DNA 分子中共有4
种类型的碱基，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的
碱基对的排列顺序也可以千变万化，若某个 DNA 分子具有n个碱基对，则 DNA 分子可有
4 n
种组合方式，从而构成了 DNA 分子的多样性。
(2)特异性：每个特定的DNA 分子都有特定的碱基排列顺序，构成了 DNA 分子的特异性。
3．生物体多样性和特异性与 DNA 的关系：DNA 的多样性和特异性是生物体多样性和特异
性的物质基础。
4．基因的本质：基因通常是有遗传效应的DNA
片段。
【考点剖析】
考点一　肺炎链球菌的转化实验
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