第03讲 基因的本质-【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