资源简介

第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
1．肺炎链球菌有两类：R型细菌无荚膜、菌落表面粗糙、无毒。S型细菌有荚膜、菌落表面光滑、有毒，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。(P43)
2．在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。(P45“相关信息”)
3．赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的 DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具有说服力。(P45)
4．实验误差分析：(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因是保温时间过短或过长。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。(P45)
6．因为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；原核生物(如细菌)的遗传物质是 DNA，真核生物的遗传物质是 DNA，病毒的遗传物质是 DNA或RNA。(P46)
7．在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。(P46“科学方法”)
1．肺炎链球菌的转化实验示意图(P43)
　
体内转化实验：1928年由英国微生物学家格里菲思进行。结论：在S型细菌中存在转化因子可以使R型活细菌转化为S型活细菌。
2．艾弗里证明DNA是遗传物质的实验示意图(P44)
体外转化实验：20世纪40年代由艾弗里等人进行。结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3．噬菌体侵染大肠杆菌的实验示意图(P45)
赫尔希和蔡斯的实验过程：(1)在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P 的培养基中培养大肠杆菌；(2)再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记或 DNA含有32P标记的噬菌体；(3)然后，用35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌，离心；(4)离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质。
(P42)
1．你认为遗传物质可能具有什么特点？
提示：遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等。
2．你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
提示：如将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等。这是一道开放性问题，答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。
(P46)
1．艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
提示：(1)个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。(2)繁殖快，细菌一般20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2．从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
提示：从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
3．艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的提取和分离技术等(学生可能回答出其他技术，但只要回答出上述主要技术即可)。科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
第2节　DNA的结构
1．DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基。(P48“思考·讨论”)
2．DNA结构模型的构建：威尔金斯和富兰克林应用X射线衍射技术获得DNA衍射图谱。沃森和克里克主要以该照片的有关数据推算出DNA呈螺旋结构。沃森和克里克构建的模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。(P48“思考·讨论”)
3．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。(P50)
4．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。(P50)
DNA的结构模式图(P50)
(P48)
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗？
上网查阅有关DNA的信息，收集你感兴趣的资料与同学交流共享。
提示：因为测算DNA序列应用了很多高科技技术与实验器材，没有高科技的支持是无法测算出DNA的序列的。
(P48)
1．请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。
(1)DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
(2)DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？
(3)DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
提示：(1)DNA是由两条链构成的。它的立体结构为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。
(2)DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸组成。它们排列在外侧。
(3)DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基配对具有一定的规律：A一定与T配对；G一定与C配对。碱基位于DNA的内侧。
2．沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？
提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。
第3节　DNA的复制
1．1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA的半保留复制。(P53)
2．与DNA复制有关的碱基计算
(1)一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为：2n。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占 1/2n－1。
(3)若某DNA分子中含有的碱基T的数量为a，①则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a(2n－1)；②第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a×2n－1。
DNA复制的示意图(P55～56)
真核生物DNA的复制
(1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
(2)复制方式：半保留复制。
(3)复制条件：①模板；②原料；③能量；④酶等。
(4)复制特点：①边解旋边复制；②半保留复制。
(5)复制意义：保持了遗传信息的连续性。
(6)精确复制的原因：DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。
(P53)
1．碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
提示：碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
2．这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？
提示：科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
(P54)
1．请运用演绎推理来分析实验过程，完成上述实验预期，填写图中的方框。
提示：细胞分裂一次后，方框中填15N/14N DNA；细胞再分裂一次后，试管上部的方框中填14N/14N DNA，试管中部的方框中填15N/14N DNA。
2．假如全保留复制是正确的，实验预期又会是怎样的？
提示：假如全保留复制是正确的，第一代的结果：一半的细胞中DNA是15N/15N DNA，另一半的细胞中DNA是14N/14N DNA；第二代的结果：1/4的细胞中DNA是15N/15N DNA，3/4的细胞中DNA是14N/14N DNA。
(P55)
第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？
提示：排除了全保留复制的方式。
第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．人类基因组计划测定的是 24条染色体(22条常染色体＋X＋Y)上DNA的碱基序列。(P57“思考·讨论”)
2．一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。(P58)
3．遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；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。(P59)
4．DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。(P59)
5．有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的 RNA片段。(P59)
(P57)
1．为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
提示：因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了合成生长激素的作用，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
2．导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？
提示：导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
(P57)
1．生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
提示：生物体内的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
2．你如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？
提示：此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求唯一答案。可以结合提供的资料来理解，如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
3．请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。
提示：基因是有遗传效应的DNA片段。
(P58)
1．如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
提示：4100个。
2．怎样理解DNA的多样性和特异性？你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？
提示：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。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。
3．在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？
提示：在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA能像指纹一样用来鉴别个人身份。
4．你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
提示：不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序。

展开更多......

收起↑