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1、高二生物第三章 基因的本质人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容： 第三章 基因的本质二. 学习内容：本周学习遗传物质DNA的相关知识，从遗传物质的本质证明实验，开始，到DNA的结构，复制，全面介绍遗传物质。在本章内容中，需要掌握遗传物质证明的相关实验，要清楚了解DNA的分子结构，理解DNA作为遗传物质与基因间的对应关系。三. 学习重点：遗传物质证明的经典实验DNA的分子结构基因与DNA的相互关系四. 学习难点：遗传物质证明的经典实验基因与DNA的相互关系五. 学习过程：第一节 DNA是主要的遗传物质（一）DNA是主要的遗传物质1. 遗传物质应该具备的特点（1）在细胞生长和繁殖的过程中能够精
2、确的复制自己（2）能够指导蛋白质的合成从而控制生物的性状和新陈代谢（3）具有储存巨大数量遗传信息的潜在能力（4）结构比较稳定。但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后又能继续复制，并能遗传给后代。有丝分裂、减数分裂染色体变化染色体在遗传中的重要作用 DNA 染色体 哪一种是遗传物质 蛋白质 实验预测：DNA 是遗传物质。蛋白质是一切生命活动的体现者。证明方法：将DNA和蛋白质分开，单独地，直接地观察DNA的作用。DNA的组成特点：元素：C、H、O、N、P单体：核苷酸（脱氧核糖核苷酸） 脱氧核糖 鸟嘌呤 （G）核苷酸 磷酸 嘌呤碱基 腺嘌呤 （A） 含氮碱基 嘧啶碱基 胞嘧啶 （C） 胸腺嘧啶（
3、T）组成单体有四种：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核苷酸的结构磷酸脱氧核糖含氮碱基彼此间共价键连接2. 肺炎双球菌感染实验时间： 1928年 地点：英国 人物：格里菲思材料：小白鼠、肺炎双球菌（S、R两种类型）目的：观察肺炎双球菌的转化（1）肺炎双球菌的类别： 菌落 荚膜 毒性 致病力R型 粗糙 无荚膜 无毒 不致病S型 光滑 多糖成分荚膜 有毒 人肺炎、小鼠败血症（2）实验过程 无毒R型活细菌注射到小鼠体内 不死亡 有毒的S型活细菌注射到小鼠体内 患败血症死亡 将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内 不死亡 将无毒型的R型活细菌与加热杀死后的
4、S型细菌混合后注射到小鼠体内 患败血症死亡现象说明：从第四组的实验鼠中能分离出有毒的S型的活细菌，这表明无毒的R型活细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后，转化成有毒的S型活细菌。实验延伸：转化成S型细菌经培养的后代也是有毒的，该性状是可以遗传的。结论：第四组实验中，已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质“转化因子”1944年 美国科学家 艾弗里 转化试验 分别与R型活细菌混合培养 多糖 R型 脂类 R型 蛋白质 R型S型细菌 RNA R型 DNA R或是S（两种菌落） DNA水解物 R型现象：只有DNA，才能使R型细菌转化为S型细菌，DNA纯度越高，转化就越有效。如果用D
5、NA酶处理从S型活细菌中提取出的DNA，使其分解，就不能使R型细菌发生转化结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是遗传物质。3. 噬菌体侵染细菌实验（1）菌体的结构生理特点 是一种专门寄生在细菌体内的病毒 侵染细菌后，就会利用细菌内部的物质合成自身蛋白质成分 指导物质合成的是噬菌体的遗传物质 头部 DNA 蛋白质 噬菌体 尾部 蛋白质（2）实验设计 实验材料用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA 实验过程用被标记的噬菌体分别侵染细菌，使其大量繁殖 实验观察及结论亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论32P标记DNA有35P标
6、记DNADNA中有35P DNA分子具有连续性，是遗传物质35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S标记子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的，DNA是遗传物质。所有的生命现象通过蛋白质表现出来，但是蛋白质合成是通过遗传信息来控制的。4. 结论 DNA是主要的遗传物质（细胞生物，多数病毒） 遗传物质 RNA也是遗传物质（少数病毒，如：烟草花叶病毒）绝大多数的生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是RNA（少数的RNA病毒）第二节 DNA分子的结构（一）双螺旋结构模型的构建模型构建基础：威尔金斯，富兰克林：展示DNA的X射线衍射的幻灯片查哥夫：腺嘌呤总量与胸腺嘧啶的总量
7、，鸟嘌呤的总量与胞嘧啶的总量相等碱基互补配对原则DNA分子中的碱基配对时遵循互补配对原则：嘌呤碱基一定与嘧啶碱基配对，是一一对应关系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）配对碱基碱的氢键数目一定G、C间以三个氢键相连两条链间的距离不变：由嘌呤与嘧啶配对形成的碱基对决定（二）DNA分子的结构1. 单链结构：很多核苷酸通过彼此脱水缩合形成长的核苷酸链脱水位置：一核苷酸的磷酸和另一核苷酸的脱氧核糖间缩合结构：磷酸 脱氧核糖 含氮碱基磷酸 脱氧核糖 含氮碱基磷酸 脱氧核糖 含氮碱基磷酸2. 双链结构：双链结构：两条单链结构的核苷酸链在含氮碱基碱间形成氢键作用，彼此结合，然后
8、扭曲螺旋形成相对稳定的空间结构即双螺旋结构。DNA分子的立体结构： 是规则的双螺旋结构 结构特点：DNA分子是由两条链组成，两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA分子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。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律。 空间结构：发现：1953年，美国的沃森、英国的克里克共同提出、构建DNA模型结构：磷酸 磷酸 脱氧核糖AT脱氧核糖磷酸 磷酸 脱氧核糖TA脱氧核糖磷酸 磷酸 脱氧核糖CG脱氧核糖磷酸 磷酸 脱氧核糖GC脱氧核糖磷酸 磷酸第三节 DNA的复制（一）DNA分子结构的意义：能储存大量的遗传
9、信息，能够传递遗传信息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的准确进行（二）遗传信息的传递方式：DNA分子的复制完成（三）DNA分子的复制：概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程时间：细胞有丝分裂的间期和减数分裂的间期，随染色体的复制而完成基本条件：1. 模板以原来的DNA单链为模板2. 原料四种脱氧核苷酸3. 酶合成酶系统4. 能量高能磷酸键提供，用于解旋、合成复制过程：（1）开始：解旋细胞提供能量 两条螺旋的双链解旋酶 解开为单链 （2）进行：以母链为模板进行复制以单链DNA为模板 游离核苷酸为原料 （互补配对原则） 相关合成酶系统 合成新的子链特点：边解旋
10、、边合成、边缠绕成新的；双链反向螺旋DNA分子（3）结束：形成两个新的DNA分子一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子新形成的DNA分子与母链DNA完全相同每条子DNA中有一条单链完全来自母链，另一条新合成的通过细胞分裂，子代DNA分配到子细胞中去，完成遗传物质的传递半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子的一条链，这种复制称之为半保留复制（四）DNA复制的意义使遗传信息从子代，保证了遗传信息的连续性第四节 基因是有遗传效应的DNA片段DNA片段中的遗传信息大肠杆菌：1个DNA分子 4.7106个碱基对，4400个基因，1000bp/基因海蜇：绿色荧光蛋白基因 转基因小鼠也能在紫外照射下发出绿色荧光人：24条DNA分子 31.6亿个碱基对，基因构成不到碱基总数的2%HMGIC基因：与肥胖直接相关DNA分子的多样性组成DNA分子的碱基只有四种，但碱基对的排列顺序千变万化构成了DNA分子的多样性 生物体内，一个最短的DNA分子有4000个碱基对其排列顺序方式有：44000种碱基对的特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性碱基对的排列顺序就代表了遗传信息DNA分子能够储存大量的遗传信息，从分子水平说明了生物体具有多
