导图社区 高中生物必修二：遗传的分子基础
包括必修二第三章基因的本质和第四章基因的表达两章内容。
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函数是一组一起执行一个任务的语句。每个 C 程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。该思维导图总结了函数相关的知识点，便于对函数有一个整体上的认识。
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英语词性
生物必修一
安全教育的重要性
遗传的分子基础
DNA的复制
定义：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期：主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
场所
细胞核
叶绿体
线粒体
过程
解旋
解旋酶的作用
细胞提供能量
以母链为模板进行碱基配对
酶：DNA聚合酶
原料：四种游离的脱氧核糖核苷酸
原则：碱基互补配对
形成两个新的DNA分子
特点
边解旋边复制：提高了复制速率和准确性
半保留复制：保证了亲子代DNA完全相同，即遗传物质的稳定
多起点双向复制：大大提高DNA复制速率
复制准确的原因
DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板
通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性
基因是具有遗传效应的DNA片段
基因与DNA的关系
DNA上含有许多非基因片段
遗传信息
遗传信息蕴藏在4种碱基排列顺序中
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
碱基的特定的排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性
生物体多样性和特异性的物质基础
基因指导蛋白质的合成
遗传信息的转录
定义：RNA是在细胞核中，以一条链为模板合成的，这一过程叫做转录
RNA
RNA一般是单链，比DNA短
主要存在于细胞质中
可以通过核孔
种类
信使RNA，mRNA
分布：细胞核、细胞质
特点：含有密码子
结构：单链
功能：翻译时做模板
转运RNA，tRNA
分布：细胞质
特点：含有反密码子和氢键
结构：三叶草的叶形
功能：翻译时与密码子配对并运输氨基酸
核糖体RNA，rRNA
分布：核糖体上
特点：由核仁产生
功能：参与构成蛋白质合成的场所
共同点
都是由转录产生
基本组成单位相同
都与翻译过程有关
酶：RNA聚合酶
结果：双链解开，暴露碱基
配对
原料：游离的核糖核苷酸
模板：解开的DNA双链中的一条链
原则：碱基互补配对（A-U）
连接
结果：形成RNA
释放
合成的RNA从模板链上释放
DNA双链恢复成双螺旋结构
遗传信息的翻译
定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译
核糖体沿着mRNA移动
一个mRNA可以结合多个核糖体
原因：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
mRNA与核糖体结合
tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对
核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，并将氨基酸运输至肽链上
核糖体到达终止密码子时翻译停止
肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱落
密码子
定义：决定一个氨基酸的密码子
简并性
定义：一个氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性
意义：某些由于差错导致的密码子的改变却不会改变氨基酸，从而保持生物性状的相对稳定
注意：不是每种氨基酸都有两种密码子
基因对性状的控制
中心法则
表达式：
基因控制性状的途径
间接控制
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状
例子
白化病
圆粒和皱粒豌豆
直接控制
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状
囊性纤维病
镰刀型红细胞贫血症
基因与性状的关系
基因在染色体上呈线性排列，但基因与性状并不都是简单的线性关系
基因与基因，基因与基因产物，基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状
DNA分子的结构
结构模型构建者：沃森、克里克
DNA双螺旋结构模型主要内容
DNA分子是由两条链组成，这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链接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧
两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，其中A与T配对，C与G配对，遵循碱基互补配对原则
特性
多样性：DNA分子中碱基对排列顺序具有多样性
特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基排列顺序
稳定性
DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接方式不变
两条链之间碱基互补配对的方式不变
A与T之间由两条氢键连接
C与G之间由三条氢键连接
C与G所占比例越高，双螺旋结构越稳定
一个DNA有两个游离的磷酸
嘌呤数=嘧啶数
DNA结构基础：碱基互补配对
DNA是主要的遗传物质
对遗传物质的早期推测
遗传物质所具有的特点
具有遗传信息
具有多样性
可复制
具有稳定性
大多数科学家认为：蛋白质是生物的遗传物质
肺炎双球菌转化实验
体内转化实验
设计者：格里菲思
实验材料
R型细菌
菌体没有多糖类的荚膜
在培养基上形成的菌落表面粗糙
无毒性
S型细菌
菌体有多糖类的荚膜
在培养基上形成的菌落表面光滑
有毒性
第一组
操作：向小鼠注射R型活细菌
结果：小鼠不死亡
结论：R型细菌无毒性，不致死
第二组
操作：向小鼠注射S型活细菌
结果：小鼠死亡，从其体内分离出S型活细菌
结论：S型细菌有毒性，会致死
第三组
操作：向小鼠注射加热杀死的S型细菌
结论：加热杀死的S型细菌无毒性，不致死
第四组
操作：向小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌
结论：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”，这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌
体外转化实验
设计者：艾弗里
操作：向培养皿中加入R型细菌和S型细菌的蛋白质或荚膜多糖
结果：只长出R型菌
操作：向培养皿中加入R型细菌和S型细菌的DNA
结果：长出R型菌和S型菌
对比实验
自变量：有无DNA
因变量：有无S型菌
操作：向培养皿中加入R型细菌、S型细菌的DNA和DNA酶
DNA酶：水解DNA使其失活
对照实验
目的：再次证明DNA是转化因子，即DNA是遗传物质
结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
噬菌体浸染细菌实验
设计者：赫尔希、蔡斯
研究方法：对比实验
运用技术：放射性同位素标记法
噬菌体：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，头部内含有DNA
大肠杆菌
实验过程
操作
用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌
短时间保温
在搅拌器中搅拌，之后离心
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T₂噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
检测上清液和沉淀物中的放射性物质
结果
标记噬菌体
上清液的放射性很高
沉淀物放射性很低
在新形成的噬菌体中没有检测到
上清液的放射性很低
沉淀物放射性很高
在新形成的噬菌体中检测到
注意：不能证明蛋白质不是遗传物质
误差分析
沉淀物中具有较强放射性：搅拌不充分（吸附的外壳未与细菌分离）
上清液中具有较强放射性
噬菌体为亲代：保温时间过短，未侵染
噬菌体为子代：保温时间过长，大肠杆菌裂解将子代放出
结论
标记噬菌体：噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳在侵染时未进入大肠杆菌体内
标记噬菌体：DNA是T₂噬菌体的遗传物质
烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
操作：将烟草花叶病毒的蛋白质和RNA分别提取出感染烟草
结果：RNA使烟草患病
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
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，因而DNA是主要的遗传物质
