高中生物：生物的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，遺傳物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)

DNA是主要的遺傳物質(zhì)

1.?遺傳物質(zhì)應(yīng)該具備的特點(diǎn)

A.?在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過(guò)程中能夠精確的復(fù)制自己

B.?能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成從而控制生物的性狀和新陳代謝

C.?具有儲(chǔ)存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力

D.?結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后又能繼續(xù)復(fù)制，并遺傳給后代。

有絲分裂、減數(shù)分裂染色體變化——染色體在遺傳中的重要作用

2.?肺炎雙球菌感染實(shí)驗(yàn)

時(shí)間：?1928年?????地點(diǎn)：英國(guó)?????人物：格里菲思

材料：小白鼠、肺炎雙球菌（S、R兩種類型）

目的：觀察肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化

A.?肺炎雙球菌的類別：

菌落??????莢膜???????????毒性????????致病力

R型??????粗糙?????無(wú)莢膜??????????無(wú)毒???????不致病

S型??????光滑?????多糖成分莢膜????有毒?????人肺炎、小鼠敗血癥

B.?實(shí)驗(yàn)過(guò)程

a.?無(wú)毒R型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)????????????????不死亡

b.?有毒的S型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)??????????????患敗血癥死亡

c.?將加熱殺死后的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)????????不死亡

d.?將無(wú)毒型的R型活細(xì)菌與加熱殺死后的S型

細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)????????????????????患敗血癥死亡

現(xiàn)象說(shuō)明：?從第四組的實(shí)驗(yàn)鼠中能分離出有毒的S型的活細(xì)菌，這表明無(wú)毒的R型活細(xì)菌在與被加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化成有毒的S型活細(xì)菌。

實(shí)驗(yàn)延伸：轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌經(jīng)培養(yǎng)的后代也是有毒的，該性狀是可以遺傳的。

結(jié)論：第四組實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”

1944年???美國(guó)科學(xué)家?????艾弗里????????轉(zhuǎn)化試驗(yàn)

現(xiàn)象：只有DNA，才能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，DNA純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。如果用DNA酶處理從S型活細(xì)菌中提取出的DNA，使其分解，就不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化

結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，DNA是遺傳物質(zhì)。

3.?噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)

A.?菌體的結(jié)構(gòu)生理特點(diǎn)

①?是一種專門(mén)寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒

②?侵染細(xì)菌后，就會(huì)利用細(xì)菌內(nèi)部的物質(zhì)合成自身蛋白質(zhì)成分

③?指導(dǎo)物質(zhì)合成的是噬菌體的遺傳物質(zhì)

B.?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

①?實(shí)驗(yàn)材料

用放射性同位素35S標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)

用放射性同位素32P標(biāo)記另一部分噬菌體的DNA

②?實(shí)驗(yàn)過(guò)程

用被標(biāo)記的噬菌體分別侵染細(xì)菌，使其大量繁殖

③?實(shí)驗(yàn)觀察及結(jié)論

親代噬菌體	寄主細(xì)胞內(nèi)	子代噬菌體	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
32P標(biāo)記DNA	有35P標(biāo)記DNA	DNA中有35P	?DNA分子具有連續(xù)性，是遺傳物質(zhì)
35S標(biāo)記蛋白質(zhì)	無(wú)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)	外殼蛋白質(zhì)無(wú)35S標(biāo)記

子代噬菌體的各種性狀是通過(guò)親代的DNA遺傳給后代的，DNA是遺傳物質(zhì)。

所有的生命現(xiàn)現(xiàn)象通過(guò)蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)，但是蛋白質(zhì)合成是通過(guò)遺傳信息來(lái)控制的。

4.?結(jié)論

絕大多數(shù)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA（少數(shù)的RNA病毒）

5. DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制：

<1> DNA分子的結(jié)構(gòu)

A.?組成

元素：C、H、O、N、P

單體：核苷酸（脫氧核糖核苷酸）

B.?空間結(jié)構(gòu)

（1）單鏈結(jié)構(gòu)：

很多核苷酸通過(guò)彼此脫水縮合形成長(zhǎng)的核苷酸鏈

脫水位置：一核苷酸的磷酸和另一核苷酸的脫氧核糖間縮合

結(jié)構(gòu)：

（2）雙鏈結(jié)構(gòu)：

雙鏈結(jié)構(gòu)：兩條單鏈結(jié)構(gòu)的核苷酸鏈在含氮堿基堿間形成氫鍵作用，彼此結(jié)合，然后扭曲螺旋形成相對(duì)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)即雙螺旋結(jié)構(gòu)

DNA分子的立體結(jié)構(gòu)：

①?是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

②?結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

DNA分子是由兩條鏈組成，兩條鏈按反向平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)

DNA分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律

③?空間結(jié)構(gòu)：

發(fā)現(xiàn)：1953年，美國(guó)的沃森、英國(guó)的克里克共同提出、構(gòu)建DNA模型

結(jié)構(gòu)：

C.?堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

D. DNA分子中的堿基配對(duì)時(shí)遵循互補(bǔ)配對(duì)原則：

DNA分子的多樣性組成DNA分子的堿基只有四種，但堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性

生物體內(nèi)，一個(gè)最短的DNA分子有4000個(gè)堿基對(duì)

其排列順序方式有：44000種

堿基對(duì)的特定的排列順序，構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性

堿基對(duì)的排列順序就代表了遺傳信息

DNA分子能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，從分子水平說(shuō)明了生物體具有多樣性和特異性

<2> DNA分子的復(fù)制

A. DNA分子結(jié)構(gòu)的意義：

i.?能儲(chǔ)存大量的遺傳信息，能夠傳遞遺傳信息

ii.?雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板

iii.?堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行

B.?遺傳信息的傳遞方式：DNA分子的復(fù)制完成

C. DNA分子的復(fù)制：

概念：以親代DNA分子為模板，合成子代DNA的過(guò)程

時(shí)間：細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)分裂的間期，隨染色體的復(fù)制而完成

基本條件：

（1）模板????以原來(lái)的DNA單鏈為模板

（2）原料????四種脫氧核苷酸

（3）酶??????合成酶系統(tǒng)

（4）能量????高能磷酸鍵提供，用于解旋、合成

復(fù)制過(guò)程：

a.?開(kāi)始：解旋

b.?進(jìn)行：以母鏈為模板進(jìn)行復(fù)制

c.?結(jié)束：形成兩個(gè)新的DNA分子

概念：

半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子的一條鏈，這種復(fù)制稱之為半保留復(fù)制

D. DNA復(fù)制的意義

使遺傳信息從子代，保證了遺傳信息的連續(xù)性

6.?基因

A.?基因概念的提出：

a. 19世紀(jì)60年代????孟德?tīng)????遺傳因子?????邏輯推理產(chǎn)物

生物的性狀由遺傳因子控制

遺傳因子在體細(xì)胞成對(duì)存在

配子中只有這一對(duì)遺傳因子中的一個(gè)

配子結(jié)合后，合子遺傳因子恢復(fù)成對(duì)

b. 20世紀(jì)初?????????摩爾根????基因存在?????果蠅實(shí)驗(yàn)證實(shí)

基因存在于染色體上，并且呈直線排列

染色體是基因的載體

基因是染色體上的遺傳單位

基因是遺傳物質(zhì)在上下代間傳遞的基本單位，是功能上的獨(dú)立單位

基因是決定生物性狀的基本單位

c. 20世紀(jì)50年代????沃森等????NDA結(jié)構(gòu)?????基因的化學(xué)組成

基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷

基因是DNA上的脫氧核苷酸順序（堿基排列順序）

遺傳信息來(lái)自堿基對(duì)的排列順序

B.?基因的實(shí)質(zhì)：

具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片斷

是DNA?分子上具有特定功能的核苷酸序列

DNA分子中有許多堿基序列不含遺傳信息，具調(diào)節(jié)作用和穩(wěn)定染色體作用

C.?基因的復(fù)制和表達(dá)

基因的表達(dá)：通過(guò)DNA控制蛋白質(zhì)的合成實(shí)現(xiàn)

基因的復(fù)制：通過(guò)DNA的分子復(fù)制實(shí)現(xiàn)，將遺傳信息傳遞給下一代

DNADNA

7.?基因控制蛋白質(zhì)的合成

D.?場(chǎng)所

真核生物：轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)完成、翻譯在細(xì)胞質(zhì)中完成

線粒體、葉綠體：各自相對(duì)有獨(dú)立的遺傳系統(tǒng)和蛋白質(zhì)表達(dá)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)錄和翻譯在細(xì)胞器內(nèi)部完成

原核生物：基因的表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)中完成，轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行

E.?過(guò)程

a.?轉(zhuǎn)錄：

場(chǎng)所：細(xì)胞核內(nèi)

概念：以DNA為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過(guò)程

條件：

模板??——??DNA單鏈?：一條DNA單鏈為模板（反義鏈），轉(zhuǎn)錄形成序列與其互補(bǔ)鏈相同（有義鏈）

原料??——??核糖核苷酸：四種核糖核苷三磷酸，原料在細(xì)胞質(zhì)中合成，通過(guò)核孔運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞核中起作用

酶????——??RNA聚合酶系等：包括解旋酶、聚合酶

能量??——??核苷三磷酸：高能磷酸鍵

原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

RNA只有單鏈結(jié)構(gòu)，堿基組成與DNA不同

RNA中沒(méi)有T，只有U，在合成RNA時(shí)，以U代替T與A配對(duì)，將遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNA上，這種RNA叫做信使RNA（簡(jiǎn)寫(xiě)mRNA）

A與U?配對(duì)???兩個(gè)氫鍵

G與C配對(duì)????三個(gè)氫鍵

過(guò)程：

起始???延伸???終止

①?DNA部分雙鏈解螺旋，形成單鏈結(jié)構(gòu)

②?酶與其中一條DNA單鏈結(jié)合，以單鏈為模板合成RNA

③?利用環(huán)境中的原料合成信使RNA，同時(shí)解旋部分沿雙鏈移動(dòng)，mRNA不斷合成延長(zhǎng)，信息轉(zhuǎn)移到信息RNA中。

④?RNA合成后脫離母板，通過(guò)核孔出細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；DNA形成雙鏈結(jié)構(gòu)，恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)物：

信使RNA??????攜帶信息，能指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)（半衰期短）

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA??????攜帶氨基酸，參與合成多肽（含量相對(duì)穩(wěn)定）

核糖體RNA????核糖體的結(jié)構(gòu)成分（含量相對(duì)穩(wěn)定）

b.?翻譯

場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)

概念：以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程

條件：

模板：信使RNA

能量：ATP，供合成多太鏈所用

原料：氨基酸（組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸）

酶：蛋白質(zhì)合成酶系

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA：攜帶氨基酸，識(shí)別密碼子，將遺傳信息轉(zhuǎn)換成氨基酸排列順序

核糖體：多肽合成場(chǎng)所，能與信使RNA結(jié)合，完成合成多肽

過(guò)程：

①?使RNA在細(xì)胞核內(nèi)成熟，從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，核糖體與信使RNA起始端結(jié)合

②?轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶氨基酸，通過(guò)反密碼子與信使RNA上的密碼子配對(duì)，決定正確的氨基酸順序

③?氨基酸放在正確的位置，tRNA離開(kāi)核糖體，去轉(zhuǎn)運(yùn)下一個(gè)氨基酸，新轉(zhuǎn)來(lái)的氨基酸通過(guò)肽鍵連接到上一個(gè)氨基酸上

④?第二個(gè)氨基酸移動(dòng)到第一個(gè)氨基酸位置，核糖體在mRNA上移動(dòng)三個(gè)堿基對(duì)位置，接受下一個(gè)tRNA與氨基酸的復(fù)合體

⑤?核糖體每次能容納兩個(gè)氨基酸，按密碼子順序，沿信使RNA合成多肽，直到遇到終止密碼子，核糖體從mRNA上脫落

⑥?合成的多肽經(jīng)過(guò)一定的盤(pán)曲折疊，形成有一定氨基酸順序的，有一定空間結(jié)構(gòu)的，具有生物功能的蛋白質(zhì)

c.?密碼子：信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基成為1個(gè)密碼子

4種堿基共能形成密碼子為：?43=64種

決定氨基酸的密碼子為：?????61種

終止密碼子為：?????????????3種???（UGA??UAG??UAA）

特點(diǎn)：

①?密碼子具有通用性：不同的生物密碼子基本相同，即共用一套密碼子。

②?密碼子不重疊：兩個(gè)密碼子間沒(méi)有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，讀碼必須按照一定的讀碼框架，從正確的起點(diǎn)開(kāi)始，一個(gè)不漏地一直讀到終止信號(hào)。

③?密碼子具有簡(jiǎn)并性：大多數(shù)的氨基酸都可以具有幾組不同的密碼子

④?密碼子具有一定的方向性：在核酸鏈上按照一定方向進(jìn)行讀碼

⑤?密碼子具有一定的擺動(dòng)性：三聯(lián)體密碼子的第一位堿基決定了氨基酸的種類，第三位密碼子的擺動(dòng)性最大，允許生物的堿基對(duì)發(fā)生一定改變但是不影響生物的性狀

8.?核糖體：氨基酸合成多肽的場(chǎng)所（葉綠體、線粒體都有各自的核糖體）

①?核糖體能與mRNA結(jié)合

②?有兩個(gè)位點(diǎn)能接受兩個(gè)??tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)的氨基酸

③?核糖體內(nèi)的酶能催化氨基酸間形成肽鍵

④?每形成一個(gè)肽鍵，沿信使RNA移動(dòng)三個(gè)堿基

⑤?遇到終止密碼時(shí)，核糖體自

動(dòng)脫落，大小亞基分離

d.?轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸（tRNA）：

①?是運(yùn)載氨基酸的工具，也是一種RNA，簡(jiǎn)寫(xiě)tRNA

②?能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸

③?一端是攜帶氨基酸的部位，另一端三個(gè)堿基

④?每個(gè)tRNA的3個(gè)堿基只能專一與mRNA上的密碼子配對(duì)，稱為反密碼子

8.?中心法則及其發(fā)展

信息流：遺傳學(xué)上，將遺傳信息的流動(dòng)方向稱為信息流

中心法則：克里克提出

內(nèi)容：

遺傳信息可從DNA流向DNA?———?DNA的自我復(fù)制

遺傳信息可從DNA流向RNA???———?轉(zhuǎn)錄過(guò)程???????????????????細(xì)胞生物

遺傳信息可從RNA流向蛋白質(zhì)??———?翻譯過(guò)程

遺傳信息可從RNA流向DNA???———?逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程????（病毒中出現(xiàn)）

遺傳信息可從RNA流向RNA???———?RNA的自我復(fù)制（病毒中出現(xiàn)）

9.?基因?qū)π誀畹目刂?/p>

基因?qū)π誀畹目刂品绞剑?/p>

F.?控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，從而控制生物性狀

如：

若基因不正常，缺乏酪氨酸酶，就不能合成黑色素：白化病

G.?控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)直接影響性狀

如：

鐮刀貧血細(xì)胞病：血紅細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)不正常，由基因缺陷導(dǎo)致

以上就是關(guān)于【高中生物：生物的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，遺傳物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)】的解答，如需了解學(xué)校/賽事/課程動(dòng)態(tài)，可至翰林教育官網(wǎng)獲取更多信息。

往期文章閱讀推薦：

體制內(nèi)轉(zhuǎn)軌國(guó)際學(xué)校，暑期如何提升學(xué)科英語(yǔ)能力彎道超車！

上海IB二梯隊(duì)協(xié)和古北就讀體驗(yàn)：師資、課程、食堂全拆解