高中生物必修2（人教版 2019）· 第3章 基因的本质

第3章 基因的本质

• 遗传物质要满足哪四个条件：一句话 作为遗传物质，需要同时具备四点：能储存大量遗传信息；能准确复制，使亲子代之间保持连续；能控制蛋白质合成，从而控制性状；结构相对稳定，又能发生少量变异。 储存信息：靠单体排列顺序的变化来编码，DNA、RNA、蛋白质都能做到 复制：不…
• 蛋白质为什么不是遗传物质：一句话 蛋白质能靠氨基酸的排列顺序储存大量信息，但不能自我复制，空间结构也不稳定，所以不符合遗传物质的要求。 目前没有蛋白质自我复制的机制 遇过酸、过碱或高温，空间结构容易改变 例子 早期人们只了解蛋白质、不了解DNA的结构，认为蛋白质是…
• 怎样设计实验找出遗传物质：一句话 自变量是物质的种类（DNA、蛋白质等），因变量是能否控制生物性状、能否传给后代；设计对照实验，分别研究各种物质的作用。 例子 类比转基因：把DNA从一个生物取出放入另一个生物，看性状能否改变并遗传；对蛋白质做同样处理作对照。 考法…
• 控制自变量有哪几种方法：一句话 加法原理：与常态相比，人为增加某种因素；减法原理：人为去除某种因素。课程另外补充了“改变”：对既不能加也不能去除的因素（如温度），只能设置不同的水平来比较。 例子 加法：过氧化氢分解实验中分别加FeCl₃溶液、肝脏研磨液；减法：用…
• S型与R型肺炎链球菌的区别：一句话 二者同属肺炎链球菌（原核生物），差别在遗传物质：S型有多糖类荚膜、菌落光滑、有致病性；R型无荚膜、菌落粗糙、无致病性。 人感染后患肺炎，小鼠患败血症死亡 补充 荚膜可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活和繁殖，这是S型菌致…
• 格里菲思四组实验的结果：一句话 ①注射活R型菌，小鼠存活；②注射活S型菌，小鼠死亡；③注射加热杀死的S型菌，小鼠存活；④注射活R型菌与加热杀死的S型菌的混合物，小鼠死亡，并能从死鼠体内分离出活的S型菌。 例子 第④组分离出S型菌，说明活的R型菌被转化成了S型菌，…
• 格里菲思实验中哪几组能对照：一句话 按单一变量原则：①与②（菌种不同，都是活菌）可对照，说明活R型无害、活S型致病；②与③（都是S型，活与加热杀死不同）可对照，说明加热杀死后失去致病性；①与③同时有菌种、处理两个变量，不宜直接对照。 补充 第④组是整节实验的关键一组…
• 格里菲思得出了什么结论：一句话 加热杀死的S型菌中含有某种能使R型活菌转化为S型菌的物质，他称之为「转化因子」；但当时并不知道转化因子是什么。 易混 格里菲思是微生物学家，没有得出「DNA或蛋白质是遗传物质」的结论；弄清转化因子的本质，是艾弗里实验要解决的问题。…
• 艾弗里实验的基本思路：一句话 把细胞提取物中的物质分开，逐个看哪种物质能使R型菌转化为S型菌。当时提纯技术落后，他改为用酶逐一去除某种物质（减法原理），再看转化是否发生。 先把加热杀死的S型菌破碎，除去绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物 提取物仍是混合…
• 艾弗里实验怎样进行：一句话 细胞提取物加入R型活菌，培养后出现少量S型活菌，说明提取物中含有转化因子；再把提取物分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理，各自与R型菌混合培养，比较是否仍出现S型菌。 补充 S型菌数量较少。课程的解释是：细胞膜具有选择透过性…
• 加哪种酶后不再发生转化：一句话 只有用DNA酶处理提取物（DNA被水解）后，R型菌不再转化为S型菌；用蛋白酶、RNA酶、酯酶处理后仍有S型菌出现。因此转化因子是DNA。 蛋白酶水解蛋白质，RNA酶水解RNA，酯酶水解脂质，DNA酶水解DNA 易混 加酶不是为了让…
• 什么是条件对照：一句话 课程把艾弗里实验里加蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶的做法称为条件对照：这些酶本身不能使R型菌转化，加入它们是为了去除对应的物质，再看转化是否还发生，从而判断该物质是不是转化因子。教材把这种人为去除某种因素的做法称为减法原理，各组…
• 艾弗里的结论及为何未被接受：一句话 艾弗里等人得出：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质（提取物中的转化因子很可能是DNA），其理化性质也与DNA相似。 易混 当时结论没有被广泛接受：一是科学家习惯了「蛋白质是遗传物质」的观点；二是实验中物质提纯不够，提取物不纯…
• 为什么选T2噬菌体作材料：一句话 T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌内的病毒，结构极简单，只有蛋白质外壳和内部的DNA，所以遗传物质必是二者之一，只要把二者区分开就能鉴定。 易混 DNA和蛋白质在病毒内都非常微小，很难直接分开观察，所以借助同位素标记法分别标记二者。 …
• 为什么分别用³⁵S和³²P标记：一句话 硫只存在于噬菌体的蛋白质中，磷几乎都在DNA中，所以用³⁵S标记蛋白质、³²P标记DNA；同位素标记法（又称同位素示踪法）可追踪被标记物质的去向。 易混 不能用同一批噬菌体同时标记两种物质，否则无法区分放射性来自DNA还是蛋白质，…
• 怎样获得被标记的噬菌体：一句话 病毒不能在培养基中独立生活，要先用含³⁵S或³²P的培养基分别培养大肠杆菌，再用这两种被标记的大肠杆菌分别培养T2噬菌体，得到蛋白质外壳被标记、DNA被标记的两种噬菌体。 考法 课程提示：第一步是「分别」培养，不是一起培养；噬菌体…
• 侵染实验的操作步骤：一句话 两种标记的噬菌体分别与未标记的大肠杆菌混合→短时间保温→搅拌→离心→分别检测上清液和沉淀物的放射性。 保温：让噬菌体吸附并把核酸注入大肠杆菌 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体（外壳）与细菌分离 离心：质量较轻的T2噬菌体颗粒进入上清液…
• ³⁵S和³²P组放射性分别在哪：一句话 ³⁵S标记的一组，放射性主要在上清液，沉淀物中几乎没有；³²P标记的一组，放射性主要在沉淀物，上清液中很低。说明DNA进入了大肠杆菌，蛋白质外壳留在外面。 补充 上清液里是质量较轻的噬菌体颗粒（外壳），沉淀物里是被侵染的大肠杆菌，…
• 子代噬菌体的放射性说明什么：一句话 培养时间足够长、大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体后检测：³²P标记组的子代有放射性，³⁵S标记组的子代没有，说明DNA能传给后代而蛋白质不能，DNA是噬菌体的遗传物质。 易混 并非每个子代噬菌体都带³²P：DNA是半保留复制，亲代的两…
• 噬菌体增殖的过程：一句话 吸附→注入（只有DNA进入）→合成（以噬菌体的DNA为模板，用大肠杆菌提供的原料、能量和核糖体等合成子代DNA与蛋白质外壳）→组装→裂解释放。 易混 病毒没有细胞结构，不能独立增殖，必须寄生在宿主细胞内。 考法 课程提示：这个过程…
• 放射性分析中的误差原因：一句话 上清液、沉淀物的放射性不会绝对“干净”，误差与搅拌、保温时间有关。 补充 ³⁵S组沉淀物中有少量放射性：搅拌不充分，少量蛋白质外壳仍吸附在大肠杆菌表面。³²P组上清液中有放射性：保温时间过短，部分噬菌体的DNA尚未注入大肠杆菌，这…
• 艾弗里与赫尔希实验共同点：一句话 都是设法把DNA和蛋白质（等物质）分开，单独、直接地观察各自的作用，自变量都是物质的种类，只是手段不同。 例子 艾弗里：用不同的酶去除提取物中的某种物质；赫尔希和蔡斯：用³²P、³⁵S分别标记DNA和蛋白质。 考法 课程提示：教材…
• 烟草花叶病毒证明了什么：一句话 烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA。把RNA和蛋白质分开分别感染烟草：RNA能使烟草患病并产生与原病毒相同的子代病毒，蛋白质不能，说明RNA是它的遗传物质。 例子 教材练习中的一例：把TMV的RNA与另一种RNA病毒（车前草…
• 为什么说DNA是主要遗传物质：一句话 绝大多数生物的遗传物质是DNA：所有细胞生物都以DNA为遗传物质，病毒只含一种核酸，如T2噬菌体的遗传物质是DNA，而有一部分病毒的遗传物质是RNA。所以说DNA是主要的遗传物质。 补充 课程提示：RNA分子的结构不如DNA稳定，…
• 细菌、病毒作实验材料的优点：一句话 个体很小、结构简单（细菌是单细胞生物，噬菌体只有核酸和蛋白质外壳），便于分析遗传物质改变引起的结构和功能变化；繁殖快（细菌20～30分钟一代，病毒短时间大量增殖）。 考法 课程提示：这是教材思考题，答「结构简单、易观察、繁殖快」。
• 子代噬菌体外壳蛋白从哪来：一句话 蛋白质外壳的遗传信息来自亲代噬菌体的DNA；合成外壳所需的氨基酸、核糖体、能量等原料和条件由大肠杆菌提供。 易混 不要把“遗传信息”和“原料”混为一谈：遗传信息（由噬菌体的DNA携带）来自亲代噬菌体，氨基酸等原料、能量和合成场所由…
• DNA为什么适合作遗传物质：一句话 DNA的稳定双螺旋结构、碱基排列顺序的多样性、能通过转录翻译控制蛋白质合成、能准确自我复制并偶尔发生变异，正好对应遗传物质的四点要求。 稳定：外侧是磷酸和脱氧核糖构成的稳定骨架，内部碱基受保护 储存信息：n对碱基有4ⁿ种排列顺序 …
• 沃森和克里克为何能合作：一句话 沃森是生物学家，克里克是物理学家出身、熟悉X射线衍射；二人1951年相遇后合作。当时已知DNA是由四种脱氧核苷酸连成的长链，但它的空间结构还不清楚。 考法 课程提示：这是学科交叉的例子——同一问题从不同角度研究，能得到更多答案。
• X射线衍射图谱起什么作用：一句话 威尔金斯和富兰克林用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱，沃森和克里克据此推算出DNA呈螺旋结构，并得到螺旋的具体数据。 例子 这张衍射照片由富兰克林拍摄；X射线晶体衍射是研究分子结构常用的方法。 易混 衍射图谱给出的是螺旋…
• 查哥夫的发现告诉了什么：一句话 查哥夫发现DNA中腺嘌呤(A)的量总等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总等于胞嘧啶(C)的量，暗示A与T配对、G与C配对。 例子 沃森和克里克据此把碱基排在内侧，A与T、C与G配对，既解释了数量关系，又使结构稳定；模型的直径…
• 双螺旋结构的发表与启示：一句话 1953年，沃森和克里克在《自然》杂志发表DNA双螺旋结构，引起极大轰动，后来获诺贝尔生理学或医学奖；这一成果综合了多位科学家的研究。 补充 启示：研究问题要听取不同意见、综合不同学科的成果，合作交流有助于解决问题。 考法 课程提…
• DNA的基本单位脱氧核苷酸：一句话 脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成，碱基连在脱氧核糖的1′碳上，磷酸连在5′碳上；碱基有A、T、G、C四种，因此有4种脱氧核苷酸。 补充 做图形题时，“某某脱氧核苷酸”要由磷酸、脱氧核糖和对应的碱基三部分连…
• 脱氧核苷酸怎样连成链：一句话 一个脱氧核苷酸3′碳上的羟基，与另一个脱氧核苷酸的磷酸基团脱水，形成磷酸二酯键（课程里也叫磷酸酯键），许多脱氧核苷酸这样依次连接成长链，骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。 易混 蛋白质靠肽键连接氨基酸，多糖靠糖苷键连接单糖，DNA…
• DNA单链的5′端与3′端：一句话 DNA单链两端不同：带游离磷酸基团的一端（磷酸连在5′碳）叫5′端，带羟基的一端（羟基在3′碳）叫3′端；所以DNA单链有方向性，书写和读取碱基序列通常按5′→3′。 易混 类比多肽链：一端是氨基、另一端是羧基，序列颠倒就不是同一…
• 反向平行是什么意思：一句话 DNA两条链的方向相反：一条链从5′端到3′端，与它配对的另一条链则从3′端到5′端，两条链这样反向平行，盘旋成双螺旋。 例子 例：一条链为5′-GATACC-3′，则互补链是5′-GGTATC-3′——先按配对写出3′-CTAT…
• 双螺旋的外侧和内侧是什么：一句话 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，两条链的碱基通过氢键连接成碱基对。 易混 骨架上的磷酸和脱氧核糖各处都一样，不能储存遗传信息；遗传信息储存在碱基的排列顺序中，碱基在内侧受到保护。 考法 课程提示：…
• 碱基对的氢键数与稳定性：一句话 A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键；DNA中G—C碱基对比例越高，氢键越多，结构越稳定。 氢键不是化学键，是分子间作用力 含m个A—T对、n个G—C对的双链DNA，氢键总数为2m+3n 稳定还靠碱基对平面上下紧密堆叠产…
• 碱基互补配对原则的意义：一句话 碱基互补配对原则：A只与T配对，G只与C配对（嘌呤与嘧啶配对）。关键意义在于：复制时遵循同样的配对方式，亲代和子代DNA的碱基序列才会一致。 补充 按链的类型看：DNA链与DNA链之间是A—T、G—C；RNA链上没有T而是U，所以…
• 双链DNA的碱基数量关系：一句话 双链DNA中A=T、G=C，所以A+G=T+C=碱基总数的一半（嘌呤总数=嘧啶总数），(A+G)/(T+C)=1。 例子 例：双链DNA含a个腺嘌呤，占全部碱基的比例为b，则碱基总数为a/b，胞嘧啶数=(a/b−2a)÷2=a(1…
• 琼脂糖凝胶电泳怎样分离DNA：一句话 DNA的磷酸基团电离后使它带负电，在电场中会向正极移动。琼脂糖凝胶内部有许多孔隙，大的DNA分子受到的阻力大、移动慢，小的DNA分子阻力小、移动快，所以电泳后DNA片段按大小分开。 DNA本身肉眼看不见，要染色后才能看到所在的位置…