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(共32张PPT)
微专题1 遗传的分子基础
2-2 遗传的分子基础
(1)人类对遗传物质的探索过程 (2)DNA 分子结构的主要特点 (3)基因的概念 (4)DNA 分子的复制 (5)遗传信息的转录和翻译 Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
知识体系构建
重要概念辨析及字句
1、基因表达和中心法则
2、遗传信息、密码子和反密码子
3、起始密码子和终止密码子、启动子和终止子
每个tRNA的这3个碱基可以与RNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。
科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律，并将这一规律命名为中心法则。
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基称做1个密码子。
DNA上碱基的排列顺序称为遗传信息。
一、 探究生物遗传物质的经典实验
已经被加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”
DNA是遗传物质
DNA是遗传物质，蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质
未证明蛋白质不是遗传物质
RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
DNA是遗传物质
DNA是主要的遗传物质（大部分生物的遗传物质是DNA，少部分生物是RNA）
3.转化的只是 （大部分or少部位）R型细菌：由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等的影响，实验中只是小部分R型细菌发生了转化且转化效率较低。
少部分
1．肺炎双球菌转化的实质是 。
S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，
即实现了基因重组
2．[2017·全国ⅠT38(5)]艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是
____________________________________________。
DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
实验一 、肺炎双球菌转化实验
提醒：S型活细菌才具毒性，切不可认为S型细菌的DNA使小鼠致死。
教材实验提示：
实验二、噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
对比实验
（1）如何让噬菌体带上标记
（2）保温、搅拌和离心的目的及误差分析
（3）放射性物质标记分析
实验二、噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
对比实验
32P标记组
（2）保温、搅拌和离心的目的及误差分析
实验二、噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
对比实验
（2）保温、搅拌和离心的目的及误差分析
35S标记组
（2021全国乙卷）5、在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（ ）
A. 与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B. S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C. 加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D. 将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
D
二、“遗传物质”探索
遗传物质必须稳定，要能储存大量的遗传信息，可以准确地复制并传递给下一代、控制生物的性状和变异等。
2、你会选用什么材料作为实验材料研究遗传物质的
成分和结构简单，繁殖速度快，容易分析结果。
1、你认为遗传物质需要具备那些特点
细菌或病毒
3、新出现了一种病毒或细菌，想确定它的遗传物质是DNA或RNA、蛋白质？关键思路是什么？采取什么方法？
实验思路：
设法把DNA或RNA与蛋白质等物质分开，单独地、直接地去观察它们各自的作用
“遗传物质”探索的4种方法
(2017·全国Ⅰ卷,29)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型,有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型,简要写出(1)实验思路。(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
信息梳理：
1、采用放射性同位素标记法区分病毒的核酸类型
标记DNA的特有物质——胸腺嘧啶，标记RNA的特有物质——尿嘧啶
2、病毒必须通过活细胞进行培养、标记
3、放射性同位素的检测
(2017·全国Ⅰ卷,29)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型,有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型,简要写出
(1)实验思路;
(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
(1)实验思路：
(2)预期结果及结论
实验思路四要素：实验对象、处理自变量、控制无关变量、检测因变量
甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
三、DNA分子的结构
2
双螺旋
脱氧核糖和磷酸
基本骨架
碱基
碱基对
T
G
碱基互补配对
反向平行
氢键
（1）DNA分子由 条链组成,按 方式盘旋成 结构。
（2）DNA分子的 交替连接,排列
在外侧,构成 ； 排列在内侧.
两条链的碱基通过 连接成 ,
（3）A与 配对, 与C配对,碱基之间一一对应
的关系,叫做 原则.
碱基之间氢键数:A T ； G C
1、DNA的结构模型1解读：
3.DNA分子结构特点：
(1) 性：具n 个碱基对的DNA, 有 种碱基对排列顺序。
(2) 性：每种DNA分子都有其 。
(3) 性：两条主链 的顺序不变。
多样
特异
稳定
4n
特定的碱基对排列顺序
磷酸与脱氧核糖交替连接
2、DNA的结构模型2解读：
磷酸二酯键
氢键
解旋酶
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
三、DNA分子的结构
如何证明DNA分子的半保留复制？（必修2P53）
四、 DNA分子的复制
以含有15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。
在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。
四、DNA分子的复制
复制方向：
复制方式：
5＇→ 3＇
边解旋边复制
半保留复制
①DNA有独特的 结构，
能为复制提供 ；
②碱基对有 的原则，
保证复制准确无误地进行。
DNA能准确复制的原因：
双螺旋
精确的模板
互补配对
(经典高考题)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是_______________________________
________________________________________________________________
。
一个含有32P标记的噬菌体双链DNA
分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链
DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
五、 遗传信息的表达
转录
以DNA双链中一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
教材P63
1）转录单位 。
2）在转录过程中碱基互补配对
原则有 。
基因
A-U、T-A、G-C、C-G
（3）翻译
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。教材P64
①模型一
tRNA
mRNA
甲硫氨酸
终止密码子
核糖体
②模型二
mRNA、
核糖体、多肽链
多肽链的长短
模板mRNA
同时
细胞核
核孔
2.真原核基因表达的比较
复制 转录 翻译
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质（核糖体）
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
原则 T－A；A－T； G－C；C－G T－A；A－U； G－C；C－G U－A；A－U；
G－C；C－G
结果 两个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 蛋白质
信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质
意义 将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性 遗传信息从DNA传递到mRNA上指导蛋白质合成从而决定生物性状 3、DNA复制、转录和翻译的比较（以真核生物为例）
4．要编码具有一定氨基酸序列的蛋白质与密码子有关，密码子是指_______________________________________________。
5．遗传密码子具有简并性，你认为这对生物的生存有何意义？试分析：
________________________________________________________
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 教材P64
1．真核细胞的线粒体和叶绿体内也能进行基因表达的原因：
____________________________________________________。
它们控制的性状遗传具有什么特点？
3．在核糖体上翻译出来的胰岛素是否具有降低血糖的生理作用？请分析原因：
____________________________________________________。
不具有
线粒体和叶绿体内都含有DNA和核糖体，能进行DNA复制和基因表达
在核糖体上翻译出来的只是多肽链，还需要被运送到相应的“岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质，才能承担细胞的生命活动
由于受精卵中的细胞质几乎全部来自于母方，因此线粒体和叶绿体控制的性状只能通过母方遗传给后代。
在一定程度上能防止由于碱基改变而导致的遗传信息的改变，有利于保持蛋白质(或生物性状)的稳定性
变式2 (2022·湖南卷)大肠杆菌核糖体蛋白与 分子亲和力较强，二者组装成核
糖体。当细胞中缺乏足够的 分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身 分
子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( )。
A.一个核糖体蛋白的 分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身 分子
C.核糖体蛋白对自身 翻译的抑制维持了 和核糖体蛋白在数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后， 才能与核糖体结合进行翻译
D
[解析] 大肠杆菌是原核生物，原核生物没有细胞核，转录和翻译可以同时进行， D 错误。
（2020全国3）3、细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤（I）。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式（GIy表示甘氨酸）
下列说法错误的是
A．一种反密码子可以识别不同的密码子
B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C． tRNA 分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D． mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
C
遗传信息从DNA传递给DNA的__________过程，以及遗传信息从__________传
递给__________，再从__________传递给__________的转录和翻译的过程，叫
做“中心法则”。 后来，某些病毒的__________过程以及 RNA 的__________
的发现，又补充和发展了“中心法则”。
RNA
RNA
蛋白质
DNA 复制
逆转录
自我复制
DNA
逆转录
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
1、提出者：
克里克
六、中心法则及发展
2、内容：
典例1(P87) (2022·浙江卷)“中心法则”反映了遗传信息的传递
方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是
( )。
C
A.催化该过程的酶为 聚合酶
B. 链上任意三个碱基组成一个密码子
C. 链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D.该过程中遗传信息从 向 传递
变式4 科学家发现一种单链 肿瘤病毒，该病毒能够诱发小鼠细胞癌变，使其患
白血病。请回答下列问题：
（1） 在生物体内具有多种作用，除可作为遗传物质外，还可以
________________________________________________________________________
___________________（答出两点即可）。
作为蛋白质合成的模板；识别密码子并运输氨基酸；降低化学反应的活化能；作为核糖体的组成成分
（2）该病毒能使小鼠患白血病，且它是一种逆转录病毒，其致癌的机理可能是
________________________________________________________________________
_________________。
经逆转录形成的 插入小鼠的染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变（答案合理即可）
（3）另有一种该病毒的突变株（甲），缺失了 的 序列，不能诱发小鼠患
白血病。为了找到 上与诱发癌变有关的部位，除对核酸测序结果进行比较之外，
请再寻找一种方案，简述思路：提取两种病毒的 后，分别经逆转录形成相应的
单链 ，然后
________________________________________________________________________。
对两种单链 进行分子杂交，不能配对的区域所对应的 区域即为与诱发癌变有关的部位
(2020·全国卷1)3关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是
A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质
B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
√

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