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第三章 第1节 DNA是主要的遗传物质（一）
【实验1】肺炎链球菌体内转化实验
1. 完成者：格里菲思
2. 实验材料：肺炎链球菌（两种类型）
① S型细菌（Smooth）：菌体有荚膜，菌落表面光滑 → 有致病性
② R型细菌（Rough）： 菌体无荚膜，菌落表面粗糙 → 无致病性
3. 实验过程与结果分析：
4. 实验结论：
已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
【注意】
此实验仅能证明“转化因子”的存在，不能证明它就是DNA，更不能证明DNA是遗传物质！！
【实验2】肺炎链球菌体外转化实验
1. 完成者：艾弗里
2. 实验过程与结果分析：
3. 实验结论：
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA就是“转化因子”。
【注意】
此实验未能将DNA与蛋白质真正分离开，所以仍不足以真正证明DNA是遗传物质！！
【补充】 转化（R型→S型）的实质：
加热后的S型细菌的DNA并未失活，整合到R型细菌的DNA上，从而控制荚膜形成，使R型转化为S型。然而，转化率通常较低，所以最终只有少数R型细菌能够转化为S型细菌。
4. 对照实验中，控制自变量可采用的原理：
（1）加法原理：人为增加某种常态因素。
例：比较H2O2在不同条件下的分解实验
（2）减法原理：人为去除某种影响因素。
例：肺炎链球菌体外转化实验（艾弗里）
5. 体内转化实验：转化过程在小鼠体内完成，是体外转化实验的基础。
体外转化实验：转化过程在培养基上完成，优点：可排除小鼠体内各种复杂
环境的干扰。
【实验3】噬菌体侵染细菌实验
1. 完成者：赫尔希、蔡斯
2. 实验材料：T2噬菌体 （模式图见右）
（1）宿主细胞：大肠杆菌
（2）组成成分：外壳由蛋白质组成，头部中含有DNA
（3）增殖方式：通过侵染大肠杆菌完成子代的增殖
【补充】
（1）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程：
吸附→注入→DNA复制和蛋白质合成→组装→释放
（2）标记T2噬菌体的方法：
① 用含35S、32P的培养基分别培养35S、32P标记的大肠杆菌；
② 用上述大肠杆菌分别培养35S、32P标记的T2噬菌体。
3. 实验原理：
对组成噬菌体的两种物质的分析表明，仅蛋白质分子中含有S，而P几乎都存在于DNA分子中，因此用含有放射性的两种同位素（35S、32P）分别标记噬菌体的蛋白质和DNA，并通过检测子代噬菌体的放射性来探究噬菌体的遗传物质是蛋白质还是DNA。
4. 实验过程与结果分析：
过程：
① 将被35S/32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合，保温一定时间；
② 搅拌后离心；
③ 检测上清液和沉淀物中的放射性；
④ 检测子代噬菌体的放射性。
结果：
① 35S组（噬菌体被35S标记）：
上清液的放射性很高，沉淀物的放射性很低，子代噬菌体中未检测到35S。
② 32P组（噬菌体被32P标记）：
上清液的放射性很低，沉淀物的放射性很高，子代噬菌体中能检测到32P。
说明：
噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳留在外面，DNA进入细胞中。
5. 实验结论：
在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的，DNA是噬菌体的遗传物质。
6. 实验操作分析：
① 搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
② 离心的目的：让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵
染的大肠杆菌。
7. 异常结果分析：
（1）噬菌体被32P标记的一组，若上清液出现较高放射性，可能原因有：
① 保温时间过短，部分噬菌体尚未侵染大肠杆菌；
② 保温时间过长，子代噬菌体已释放。
（2）噬菌体被35S标记的一组，若沉淀物出现较高放射性，可能原因有：
搅拌不充分，噬菌体外壳没有从大肠杆菌上脱离
【实验4】烟草花叶病毒侵染实验
1. 实验材料：烟草花叶病毒（由RNA与蛋白质组成）
2. 实验过程：
3. 实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
第三章 第1节 DNA是主要的遗传物质（二）
1. 不同生物的遗传物质：★★★★★
【总结】
绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是RNA。
因此：
DNA是主要的遗传物质！！
2. 病毒的分类：
（1）常见的RNA病毒：
艾滋病（HIV）、非典（SARS）、新冠（COVID-19）、流感病毒、埃博拉病毒、烟草花叶病毒
（2）常见的DNA病毒：
T2噬菌体
【补充】
① 格里菲思：肺炎链球菌体内转化实验
② 艾弗里：肺炎链球菌体外转化实验
③ 赫尔希、蔡斯：噬菌体侵染细菌实验
以上实验中：
（1）能证明“DNA是遗传物质”的是：③
（2）能证明“DNA是主要的遗传物质”的是：无
（若提到“主要”，则必须同时证明“RNA是少数生物的遗传物质”）
第三章 第2节 DNA的结构
1. DNA：脱氧核糖核酸
（1）组成元素：C H O N P
（2）基本单位：脱氧核糖核苷酸 （可简称为：脱氧核苷酸）
1脱氧核糖核苷酸＝1脱氧核糖＋1含氮碱基＋1磷酸基团
（3）碱基种类：A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C胞嘧啶 T 胸腺嘧啶
（4）空间结构：双螺旋
【补充】
组成DNA的脱氧核糖核苷酸有4种，分别是：
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
规定：脱氧核糖上与碱基相连的C原子叫做 1’- C
与磷酸基团相连的C原子叫做 5’- C
2. DNA的双螺旋结构：（平面展开图如下）
（1）发现者：沃森、克里克
（2）主要特点：
① DNA由两条单链组成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；
② DNA中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接，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，遵循碱基互补配对原则。
（2）碱基互补配对原则：即在双链DNA中，A一定与T配对，G一定与C配对。
碱基对的种类：A T （两个氢键）
C G （三个氢键，更稳定）
（3） 双链中的碱基由氢键连接，单链中的碱基由脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接。
（4）每个DNA分子都含有2个游离的磷酸基团；链间的磷酸基团与2个脱氧核糖相连，链间的脱氧核糖与2个磷酸基团相连。
（5）DNA分子中，脱氧核糖数：含氮碱基数：磷酸基团数＝1:1:1
3. DNA分子的特性：
（1）稳定性：①规则的双螺旋结构；②碱基互补配对原则稳定不变
（2）多样性：①脱氧核苷酸的数目不同；②碱基的排列顺序不同（主要）
（3）特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序
【补充】
DNA指纹技术的应用原理：DNA分子的特异性
4. 有关双链DNA的碱基计算规律：A＝T G＝C （核心）
① 嘌呤总数＝嘧啶总数：A＋G＝T＋C
② 任意两个不互补的碱基之和恒等：A＋G＝T＋C A＋C＝T＋G
所以：(A＋G)/(A＋G＋T＋C)＝1/2
③ 一条单链的(A＋G)/( T＋C)与其互补链的(A＋G)/( T＋C)互为倒数：
若：(A1＋G1)/( T1＋C1)＝(T2＋C2)/( A2＋G2)＝m,
则：(A2＋G2)/( T2＋C2)＝1/m
④ 一条单链的(A＋T)/( G＋C)与其互补链的(A＋T)/( G＋C)相等：
(A1＋T1)/( G1＋C1)＝(T2＋A2)/( C2＋G2)
⑤ 双链中互补碱基之和的比值等于每一条单链中的这一比值：
(A＋T)/双链＝(A1＋T1)/1链＝(A2＋T2)/2链
(G＋C)/双链＝(G1＋C1)/1链＝(G2＋C2)/2链
【例题】
某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上
G占该链碱基总数的22%，求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
第三章 第3节 DNA的复制（一）
【实验】证明DNA半保留复制的实验
1.实验所用方法：
（1）实验技术：
① 同位素标记法（或同位素标记技术）：
N元素的两种稳定同位素（均无放射性）：14N（密度小）、15N（密度大）
② 密度梯度离心法（或密度梯度离心技术）：
（2）实验流程：
假说-演绎法
2. 实验材料：大肠杆菌
大肠杆菌繁殖速度快，20min即可分裂1次（DNA复制1次），且容易培养。
3. 实验过程：如图所示
①用含15N的培养基（15NH4Cl）来培养大肠杆菌，得到含15N/15N-DNA 的大肠杆菌：即亲代DNA的两条母链均被15N标记。
②将上述含15N/15N-DNA 的大肠杆菌转移到含14N的培养基（14NH4Cl）中继续培养，则在此培养液中复制出的子链均是以14N为原料合成的，故只含有14N。
③分别提取复制后第一代DNA、第二代DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
【补充】
（1）DNA的“母链”与“子链”：
① 母链：指亲代DNA的两条链；
② 子链：指DNA复制时新合成的链。
（2）DNA的类型及在离心管中的对应位置：
4. 实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。
【补充】 DNA的半保留复制示意图：
【拓展】 假设“DNA的复制方式是全保留复制”，则演绎推理的结果应是：
第三章 第3节 DNA的复制（二）
1. DNA的复制：
（1）时间：细胞分裂前的间期（分裂间期）
（2）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
（3）原则：碱基互补配对原则
（4）条件： ① 模板：亲代DNA的两条母链
② 原料：细胞内4种游离的脱氧核糖核苷酸
③ 能量：ATP
④ 酶： 解旋酶（作用：催化氢键断裂）
DNA聚合酶（作用：催化磷酸二酯键形成）
（5）方向：子链从5’端→3’端合成
（6）特点： ① 边解旋边复制；
② 半保留复制
（7）结果：一个DNA分子经过一次复制可形成两个完全相同的DNA分子
（8）意义：保持遗传信息的连续性
2. DNA的复制过程：由ATP供能
①解旋：在解旋酶的作用下，DNA双螺旋的两条链解开；
②定序：细胞内4种游离的脱氧核苷酸 按碱基互补配对原则 分别与两条母链的碱基配对，确定子链中的碱基排列顺序；
③合成子链：在DNA聚合酶的作用下，子链的一个个脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链，合成方向：子链的5’端→3’端（即DNA聚合酶的移动方向）；
④子链与其对应的母链（模板链）盘旋成双螺旋结构。
【补充】
（1）DNA能够准确复制的原因：
① 双螺旋结构——为复制提供精确的模板；
② 碱基互补配对——保证复制准确进行。
（2）多起点复制：真核生物的DNA上有多个复制起点，可形成多个复制泡（指DNA上正在进行复制的部分），从而提高复制速率。
3. DNA分子复制的计算：（可用半保留复制的示意图作参考）
（1）亲代DNA分子经 n 次复制后，则：
① 子代DNA分子数：
② 含亲代母链的DNA分子数：
③ 不含亲代母链的DNA分子数：
④ 母链条数：
⑤ 子链条数：
【例题1】
一个DNA被15N标记的大肠杆菌，在只含14N的培养液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有___个，不含15N的DNA分子有___个，含有14N的DNA分子有____个，不含14N的DNA分子有____个，只含有14N的DNA分子有___个。
（2）亲代DNA分子经 n 次复制后，则：
① 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：
② 亲代DNA分子中脱氧核苷酸链数：
③ 新合成的脱氧核苷酸链数：
【例题2】
将 15N标记的DNA分子放在 14N 的培养基上培养，经过3次复制，在所形成的子代 DNA中，含15N 的DNA占总数的比例为 ，含15N的脱氧核苷酸链占总数的比例为 。
（3）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制后需要消耗该种脱氧核苷酸的个数为：
【例题3】
某DNA分子中有400个胞嘧啶脱氧核苷酸，此DNA分子经过3次复制后，共需消耗多少个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸？
第三章 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1. 基因：通常是有遗传效应的DNA片段。
（RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段）
【注意】
DNA上有的部分具有遗传效应，为基因片段；有的部分不具有遗传效应，为非基因片段。因此，基因在DNA上的排列并不是连续的！！
2. 遗传信息：指DNA（RNA）中碱基的排列顺序，或者组成DNA（RNA）的核苷酸的排列顺序。
【补充】
由n个碱基对可产生4n种排列方式，形成4n种基因。
3. 染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系：
【总结】
基因（通常）由多个脱氧核苷酸组成，是有遗传效应的DNA片段，在染色体上呈线性排列，可以控制生物的性状。
例外：RNA病毒的基因由多个核糖核苷酸组成，是有遗传效应的RNA片段。

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