第3章 基因的本质-2021-2022学年高一生物单元必背考点梳理（人教版2019必修2）

第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 1. 到了20世纪30年代，人们才认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖（图3-1）。组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。 2. 一种类型的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑，叫作S型细菌。S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。另一种类型的菌体没有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙，叫作R型细菌。R型细菌不会使人或小鼠患病，因此无致病性。 3. 格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验：从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以推断∶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。 4. 20世纪40年代、艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌。然后，他们对细胞提取物分别进行不同的处理后再进行转化实验，结果表明分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细胞提取物仍然具有转化活性;用DNA酶处理后，细胞提取物就失去了转化活性。于是艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的结论;DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 5. 1952年，美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯以T2 噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。 6. T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。 7. 赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素平32P的培养基中培养大肠杆菌，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。然后，用35S或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。 8. 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。 9. 赫尔希和蔡斯的实验表明：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。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA 才是噬菌体的遗传物质。 10. 后来的研究证明，遗传物质除DNA外，还有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒（图3-7）。因此，在这些病毒中，RNA是遗传物质。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。 第2节 DNA的结构 1. 当时，科学界已经认识到∶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。 2. 奥地利生物化学家查哥夫访问了剑桥大学，沃森和克里克从他那里得知了一条重要信息∶在DNA中，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量;鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。 3. DNA双螺旋结构的主要特点如下： （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。 （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的规律∶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—对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 第3节 DNA的复制 1. 沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说;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。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称作半保留复制。 2. 1958年，美国生物学家拇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。 3. 亲代大肠杆菌的DNA 经离心处理后，试管中只出现了一条DNA带，位置靠近试管的底部，说明其密度最大，是15N标记的亲代双链DNA ;将转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中也只有一条带，但位置居中，说明其密度居中，是只有一条单链被15N标记的子代双链DNA;将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14N-DNA，另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是两条单链都没有被15N标记的子代双链DNA 。实验结果证明∶DNA的复制是以半保留的方式进