四、基因的本質(zhì)

(1)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

① 生物的遺傳物質(zhì)：在整個(gè)生物界中絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的.有DNA的生物(細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒),DNA就是遺傳物質(zhì);只有少數(shù)病毒(如艾滋病毒、SARS病毒、禽流感病毒等)沒有DNA,只有RNA,RNA才是遺傳物質(zhì).

②證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想：設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開,單獨(dú)地、直接地去觀察DNA的作用.

(2)DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

①DNA分子的結(jié)構(gòu)

a.基本組成單位：脫氧核苷酸(由磷酸、脫氧核糖和堿基組成).

b.脫氧核苷酸長鏈：由脫氧核苷酸按一定的順序聚合而成

c.平面結(jié)構(gòu)：

d.空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu).

e.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多樣性、特異性和穩(wěn)定性.

②DNA的復(fù)制

a.時(shí)間：有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂間期

b .特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制;半保留復(fù)制.

c.條件：模板(DNA分子的兩條鏈)、原料(四種游離的脫氧核苷酸)、酶(解旋酶,DNA聚合酶,DNA連接酶等),能量(ATP)

d.結(jié)果：通過復(fù)制產(chǎn)生了與模板DNA一樣的DNA分子.

e.意義：通過復(fù)制將遺傳信息傳遞給后代,保持了遺傳信息的連續(xù)性.

(3)基因的結(jié)構(gòu)及表達(dá)

①基因的概念：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段,基因在染色體上呈線性排列.

②基因控制蛋白質(zhì)合成的過程：

轉(zhuǎn)錄：以DNA的一條鏈為模板通過堿基互補(bǔ)配對原則形成信使RNA的過程.

翻譯：在核糖體中以信使RNA為模板,以轉(zhuǎn)運(yùn)RNA為運(yùn)載工具合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)分子

記憶點(diǎn)：

1.DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定的遺傳變化的物質(zhì),而噬菌體的各種性狀也是通過DNA傳遞給后代的,這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了DNA 是遺傳物質(zhì).

2.一切生物的遺傳物質(zhì)都是核酸.細(xì)胞內(nèi)既含DNA又含RNA和只含DNA的生物遺傳物質(zhì)是DNA,少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA.由于絕大多數(shù)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì).

3.堿基對排列順序的千變?nèi)f化,構(gòu)成了DNA分子的多樣性,而堿基對的特定的排列順序,又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性.這從分子水平說明了生物體具有多樣性和特異性的原因.

4.遺傳信息的傳遞是通過DNA分子的復(fù)制來完成的.基因的表達(dá)是通過DNA控制蛋白質(zhì)的合成來實(shí)現(xiàn)的.

5.DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板;通過堿基互補(bǔ)配對,保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行.在兩條互補(bǔ)鏈中 的比例互為倒數(shù)關(guān)系.在整個(gè)DNA分子中,嘌呤堿基之和=嘧啶堿基之和.整個(gè)DNA分子中, 與分子內(nèi)每一條鏈上的該比例相同.

6.子代與親代在性狀上相似,是由于子代獲得了親代復(fù)制的一份DNA的緣故.

7.基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,基因在染色體上呈直線排列,染色體是基因的載體.

8.由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序(堿基順序)不同,因此,不同的基因含有不同的遺傳信息.(即：基因的脫氧核苷酸的排列順序就代表遺傳信息).

9.DNA 分子的脫氧核苷酸的排列順序決定了信使RNA中核糖核苷酸的排列順序,信使RNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序,氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的特異性,從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳特性.基因控制蛋白質(zhì)的合成時(shí)：基因的堿基數(shù)：mRNA上的堿基數(shù)：氨基酸數(shù)=6：3：1.氨基酸的密碼子是信使RNA上三個(gè)相鄰的堿基,不是轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上的堿基.轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則.注意：配對時(shí),在 RNA上A對應(yīng)的是U.

10.生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的.一些基因是通過控制酶的合成來控制代謝過程;基因控制性狀的另一種情況,是通過控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來直接影響性狀.

五、生物的變異

(1 )基因突變

①基因突變的概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變,而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變.

②基因突變的特點(diǎn)： a.基因突變在生物界中普遍存在 b.基因突變是隨機(jī)發(fā)生的 c.基因突變的頻率是很低的 d.大多數(shù)基因突變對生物體是有害的 e.基因突變是不定向的

③基因突變的意義：生物變異的根本來源,為生物進(jìn)化提供了最初的原材料.

④基因突變的類型：自然突變、誘發(fā)突變

⑤人工誘變在育種中的應(yīng)用：通過人工誘變可以提高變異的頻率,可以大幅度地改良生物的性狀.

(2) 染色體變異

①染色體結(jié)構(gòu)的變異：缺失、增添、倒位、易位.如：貓叫綜合征.

②染色體數(shù)目的變異：包括細(xì)胞內(nèi)的個(gè)別染色體增加或減少和以染色體組的形式成倍地增加減少.

③染色體組特點(diǎn)：a、一個(gè)染色體組中不含同源染色體 b、一個(gè)染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同 c、一個(gè)染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因

④二倍體或多倍體：由受精卵發(fā)育成的個(gè)體,體細(xì)胞中含幾個(gè)染色體組就是幾倍體;由未受精的生殖細(xì)胞(精子或卵細(xì)胞)發(fā)育成的個(gè)體均為單倍體(可能有1個(gè)或多個(gè)染色體組).

⑤人工誘導(dǎo)多倍體的方法：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子和幼苗.原理：當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí),能夠抑制細(xì)胞分裂前期紡錘體形成,導(dǎo)致染色體不分離,從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍.

⑥多倍體植株特征：莖桿粗壯,葉片、果實(shí)和種子都比較大,糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加.

⑦單倍體植株特征：植株長得弱小而且高度不育.單倍體植株獲得方法：花藥離休培養(yǎng).單倍體育種的意義：明顯縮短育種年限(只需二年).

記憶點(diǎn)：

1.染色體組是細(xì)胞中的一組非同源染色體,它們在形態(tài)和功能上各不相同,但是攜帶者控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息,這樣的一組染色體叫染色體組.

2.可遺傳變異是遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,包括基因突變、基因重組和染色體變異.基因突變最大的特點(diǎn)是產(chǎn)生新的基因.它是染色體的某個(gè)位點(diǎn)上的基因的改變.基因突變既普遍存在,又是隨機(jī)發(fā)生的,且突變率低,大多對生物體有害,突變不定向.基因突變是生物變異的根本來源,為生物進(jìn)化提供了最初的原材料.基因重組是生物體原有基因的重新組合,并沒產(chǎn)生新基因,只是通過雜交等使本不在同一個(gè)體中的基因重組合進(jìn)入一個(gè)個(gè)體.通過有性生殖過程實(shí)現(xiàn)的基因重組,為生物變異提供了極其豐富的來源.這是形成生物多樣性的重要原因之一,對于生物進(jìn)化具有十分重要的意義.上述二種變異用顯微鏡是看不到的,而染色體變異就是染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生改變,顯微鏡可以明顯看到.這是與前二者的最重要差別.其變化涉及到染色體的改變.如結(jié)構(gòu)改變,個(gè)別數(shù)目及整倍改變,其中整倍改變在實(shí)際生活中具有重要意義,從而引伸出一系列概念和類型,如：染色體組、二倍體、多倍體、單倍體及多倍體育種等.

六、 人類遺傳病與優(yōu)生

(1)優(yōu)生的措施：禁止近親結(jié)婚、進(jìn)行遺傳咨詢、提倡適齡生育、產(chǎn)前診斷.

(2)禁止近親結(jié)婚的原因：近親結(jié)婚的夫婦從共同祖先那里繼承同一種致病基因的機(jī)會(huì)大大增加,所生子女患隱性遺傳病的概率大大增加.

記憶點(diǎn)：

1. 多指、并指、軟骨發(fā)育不全是單基因的常染色體顯性遺傳病;抗維生素D佝僂病是單基因的X染色體顯性遺傳病;白化病、苯丙酮尿癥、先天性聾啞是單基因的常染色體隱性遺傳病;進(jìn)行性肌營養(yǎng)不良、紅綠色盲、血友病是單基因的X染色體隱性遺傳病;唇裂、無腦兒、原發(fā)性高血壓、青少年型糖尿病等屬于對基因遺傳病;另外染色體遺傳病中常染色體病有21三體綜合癥、貓叫綜合癥等;性染色體病有性腺發(fā)育不良等.

七、細(xì)胞質(zhì)遺傳

①細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)：母系遺傳(原因：受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自母細(xì)胞);后代沒有一定的分離比(原因：生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí),細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)隨機(jī)地、不均等地分配到子細(xì)胞中去).

②細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)：在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在著DNA分子,這些DNA分子主要位于線粒體和葉綠體中,可以控制一些性狀.

記憶點(diǎn)：

1.卵細(xì)胞中含有大量的細(xì)胞質(zhì),而精子中只含有極少量的細(xì)胞質(zhì),這就是說受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞,這樣,受細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制的性狀實(shí)際上是由卵細(xì)胞傳給子代,因此子代總表現(xiàn)出母本的性狀.

2.細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特點(diǎn)是：母系遺傳;后代不出現(xiàn)一定的分離比.細(xì)胞質(zhì)遺傳特點(diǎn)形成的原因：受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞;減數(shù)分裂時(shí),細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)隨機(jī)地、不均等地分配到卵細(xì)胞中.細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是：葉綠體、線粒體等細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)中的DNA.

3.細(xì)胞核遺傳和細(xì)胞質(zhì)遺傳各自都有相對的獨(dú)立性.這是因?yàn)?盡管在細(xì)胞質(zhì)中找不到染色體一樣的結(jié)構(gòu),但質(zhì)基因和核基因一樣,可以自我復(fù)制,可以通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)的合成,也就是說,都具有穩(wěn)定性、連續(xù)性、變異性和獨(dú)立性.但細(xì)胞核遺傳和細(xì)胞質(zhì)遺傳又相互影響,很多情況是核質(zhì)互作的結(jié)果.