网上有关“高中生物遗传物质知识点”话题很是火热，小编也是针对高中生物遗传物质知识点寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

复杂的劳动包含着需要耗费或多或少的辛劳、时间和金钱去获得的技巧和知识的运用。下面我给大家分享一些高中生物遗传物质知识，希望能够帮助大家，欢迎阅读!

高中生物遗传物质知识1

1、DNA的特性：

①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补 配对 的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳定性。

②多样性：DNA中的碱基对的排列顺序是千变万化的。碱基对的排列方式：4n(n为碱基对的数目)

③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。

2、碱基互补配对原则在碱基含量计算中的应用：

①在双链DNA分子中，不互补的两碱基含量之和是相等的，占整个分子碱基总量的50%。

②在双链DNA分子中，一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数。

③在双链DNA分子中，一条链中的不互补的两碱基含量之和的比值(A+T/G+C)与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值都是一样的。

3、DNA的复制：

①时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。

②场所：主要在细胞核中。

③条件：a、模板：亲代DNA的两条母链;b、原料：四种脱氧核苷酸为;c、能量：(ATP);d、一系列的酶。缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。

④过程： a、解旋：首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称为解旋;b、合成子链：然后，以解开的每段链(母链)为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。随的解旋过程的进行，新合成的子链不断地延长，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，c、形成新的DNA分子。

⑤特点：边解旋边复制，半保留复制。

⑥结果：一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。

⑦意义：使亲代的遗传信息传给子代,从而使前后代保持了一定的连续性.。

4、染色质、染色体和染色单体的关系：

①染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期细胞中的两种不同形态。

②染色单体是染色体经过复制(染色体数量并没有增加)后仍连接在同一个着点的两个子染色体(姐妹染色单体);当着丝点分裂后，两染色单体就成为独立的染色体(姐妹染色体)。

5、染色体数、染色单体数和DNA分子数的关系和变化规律：

①细胞中染色体的数目是以染色体着丝点的数目来确定的，无论一个着丝点上是否含有染色单体。

②在一般情况下，一个染色体上含有一个 DNA分子，但当染色体(染色质)复制后且两染色单体仍连在同一着丝点上时，每个染色体上则含有两个DNA分子。

6、植物细胞有丝分裂过程：

(1) 分裂间期：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。结果：每个染色体都形成两个姐妹染色单体，呈染色质形态。

(2) 细胞分裂期：A、分裂前期：①出现染色体、出现纺锤体②核膜、核仁消失;记忆口诀：膜仁消失两体现(说明是染色体出现和纺锤体形成 )

B、分裂中期：①所有染色体的着丝点都排列在赤道板上②在分裂中期染色体的形态和数目最清晰，观察染色体形态数目最好的时期;记忆口诀：着丝点在赤道板。

C、分裂后期：①着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动②染色单体消失，染色体数目加倍;记忆口诀：着丝点裂体平分。

D、分裂末期：①染色体变成染色质，纺锤体消失②核膜、核仁重现③在赤道板位置出现细胞板。记忆口诀：膜仁重现新壁成。

7、动、植物细胞有丝分裂的异同：

①相同点是染色体的行为特征相同，染色体复制后平均分配到两个子细胞中去。②区别：前期(纺锤体的形成方式不同)：植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;动物细胞由细胞的两组中心粒发出星射线形成纺锤体。末期(细胞质的分裂方式不同)：植物细胞在赤道板位置出现细胞板形成细胞壁将细胞质分裂为二;动物细胞：细胞膜从中部向内凹陷将细胞质缢裂为二。DNA分子数目的加倍在间期，数目的恢复在末期;染色体数目的加倍在后期，数目的恢复在末期;染色单体的产生在间期，出现在前期，消失在后期。

8、DNA和蛋白质技术

①提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学 方法 分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。

②DNA溶解性：DNA在不同浓度的NaCL溶液中溶解度不同。在0.14moL/L的NaCL溶液中，溶解度最小。

DNA不溶于酒精。

③DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：因为酶有专一性，蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA没有影响。DNA比较能耐高温。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA无影响。

9、在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。

10、提取DNA的材料一般用鸡血而不用猪血，因为哺乳动物(猪)成熟的红细胞无细胞核，无DNA。

高中生物遗传物质知识2

1、证明DNA是遗传物质的实验关键是：

设法把DNA与蛋白质分开，单独直接地观察DNA的作用。

2、肺炎双球菌的类型：

①、R型(英文Rough是粗糙之意)，菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。

②、S型(英文Smooth是光滑之意)：菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。如果用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡

3、 格里菲斯实验：

格里菲斯用加热的办法将S型菌杀死，并用死的S型菌与活的R型菌的混合物注射到小鼠身上。小鼠死了。(由于R型经不起死了的S型菌的DNA(转化因子)的诱惑，变成了S型)。

4、 艾弗里实验

艾弗里实验说明DNA是“转化因子”的原因：将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别与R型细菌进行混合;结果只有DNA与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌，并且的含量越高，转化越有效。

艾弗里实验的结论：DNA是转化因子，是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。

5、肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只证明DNA是遗传物质(而没有证明它是主要遗传物质)

6、遗传物质应具备的特点：

①具有相对稳定性

②能自我复制

③可以指导蛋白质的合成

④能产生可遗传的变异。

7、绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒(如烟草花叶病病毒)的遗传物质是RNA，因此说DNA是主要的遗传物质。病毒的遗传物质是DNA或RNA。

8、①遗传物质的载体有：染色体、线绿体、叶绿体。

②遗传物质的主要载体是染色体。

9、DNA的化学结构：

①DNA是高分子化合物：组成它的基本元素是C、H、O、N、P等。

②组成DNA的基本单位——脱氧核苷酸。每个脱氧核苷酸由三部分组成：一个脱氧核糖、一个含氮碱基和一个磷酸

③构成DNA的脱氧核苷酸有四种。DNA在水解酶的作用下，可以得到四种不同的核苷酸，即腺嘌呤(A)脱氧核苷酸;鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸;胞嘧啶(C)脱氧核苷酸;胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸;组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸都是一样的，所不相同的是四种含氮碱基： ATGC。

④DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的脱氧核苷酸链。

10、DNA的双螺旋结构：

DNA的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成两条主链(反向平行)，构成DNA的基本骨架。两条主链之间的横档是碱基对，排列在内侧。相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对， DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链的碱基排列顺序也就确定了。

高中生物遗传物质知识3

一、DNA是主要的遗传物质

1. DNA是遗传物质的间接证据：从生殖角度看，亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性;从染色体组成看，DNA在染色体上含量稳定，性质稳定，以染色体为其主要载体。

2. DNA是遗传物质的直接证据：肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。

3. 具备遗传物质的几个特点：具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力;在细胞生长和繁殖的过程中，能够精确地自我复制;能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢;结构比较稳定，但特殊情况下能发生突变，而且能够继续复制并能遗传给后代。

4. 生物的遗传物质：绝大多数生物以DNA作为遗传物质，包括具有细胞结构的生物和DNA病毒;少数RNA病毒以RNA作为遗传物质，如烟草花叶病毒、流感病毒、致癌病毒等。

二、DNA分子结构

1. 化学组成

(1)组成元素：C、H、O、N、P。

(2)基本单位：4种脱氧核苷酸，聚合形成脱氧核苷酸长链。

2. 结构特点

(1)两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。

(2)外侧的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成，内侧是碱基。

(3)DNA两条长链间的碱基通过氢键以碱基互补配对原则形成碱基对，即A与T配对，G与C配对。

3. 分子特性

(1)稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变;碱基对之间的氢键和两条脱核苷酸的空间螺旋加强了DNA的稳定性。

(2)多样性：一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，可能的排列方式有44000种，排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性。

(3)特异性：每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性。

三、DNA分子的复制

1. 概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。

2. 时间：细胞分裂间期(有丝分裂间期和减数第一次分裂间期)。

3. 场所：主要在细胞核，但在细胞质中也存在着DNA复制，如线粒体和叶绿体中的DNA。

4. 特点：从过程上看，是边解旋边复制;从结果上看，是半保留复制。

5. 条件：以开始解旋的DNA分子的两条单链为模板，以游离在核液中的脱氧核苷酸为原料;酶是指一个酶系统，包括解旋酶和聚合酶等;能量是通过水解ATP提供的。

6. 过程：先解旋，以母链为模板合成子链，然后再聚合形成子代DNA分子。

7. 精确复制的原因：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，保证复制能够准确进行。

8. 意义：保持前后代遗传信息的连续性，具有相似的遗传性状。

四、基因的表达

1.基因

基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是具有遗传效应的DNA片段。基因包含编码区和非编码区，但真核基因编码区是间隔的、不连续的，即有外显子和内含子两种编码序列。基因存在于染色体上，呈直线排列，因此其载体是染色体。

2. 遗传信息和遗传密码

(1)遗传信息：指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，即基因中碱基的排列顺序。

(2)遗传密码：指信使RNA上的核糖核苷酸的排列顺序，即mRNA上的碱基排列顺序。mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，这3个相邻的碱基称为1个密码子。

3. 转录和翻译

4. 中心法则

高中生物遗传物质知识点相关 文章 ：

★ 2020年高中生物会考知识点整理归纳

★ 高中生物必修重点知识点整理

★ 高中生物必修二知识点

★ 高中生物知识点大纲

★ 高中生物必修二知识点2020

★ 高中生物必修二知识点总结大全

★ 2020高中生物“特例”知识点及高频考点

★ 高中生物中心法则知识点

★ 高中必修二生物知识点总结归纳

遗传密码的摆动配对是

基因是具有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的最小功能单位。 基因是以物质的形式存在的，但基因的实质是遗传信息。不同的基因有不同的排列顺序，因此，不同的基因含有不同的遗传信息。 基因储存着生命体的种族、血型、孕育、生长和凋亡的且全部信息，生、老、病、死等一切生命现象都与基因有关，它是决定生命体健康的内在因素。

相对稳定 。一般情况下，基因的分子结构是十分稳定的，不易发生改变。 基因的稳定性来源于基因的精确自我复制，并随细胞分裂分配给子细胞，或通过性细胞传给子代，从而保证了遗传的稳定 。

突变和变异 。基因可以由于细胞内外诱变因素的影响而发生突变。突变的结果产生了等位基因和复等位基因。 基因突变会使绝大多数后代产生疾病，而基因变异一般都是正常的变异 。由于基因的可变性，才得以认识基因的存在，并增加了生物的多样性，为选择提供更多的机会。

决定性状发育 。基因携带的特定遗传欣欣转录给信使核糖核酸（mRNA），在核糖体上翻译成多肽链，多肽链折叠成特定的蛋白质。其中有的是蛋白结构，更多的是酶。基因正是通过对酶合成的控制，以控制生物体的每一个生化过程，从而控制性状的发育。

在日常生活中，我们经常会混淆染色体、DNA和基因这样的词汇。其实只要把道理理解清楚，就十分好分辨。 我们都知道人是由细胞构成的，细胞内有细胞核，染色体在细胞核中，是携带遗传信息的物质，通常成对出现，人的细胞中有23对染色体，其中22对常染色体，1对是性染色体，分别是X染色体和Y染色体。

染色体主要是由DNA和蛋白质构成的。 染色体的遗传物质就是DNA，DNA是呈双螺旋结构 。人体内的DNA有很多，并不是所有的信息都可以表达出来，实际上能有效表达出来的片段是很少很少的。 我们把能够表达出来的，或者说有效的片段就称为基因。

对基因的深入研究，将有利于人类更加的全面了解自身，同时为人类医疗技术的进步开辟新的途径。科学家发现：基因通过合成蛋白质来影响生理功能并决定人类的命运，而疾病可能就是源自DNA上某个碱基对的改变。通俗来讲： 有些疾病是由基因缺陷或突变引起的 。

随着技术的进步，对基因的深入研究，医生能够发现有缺陷的基因并对其进行修复，以达到预防和治疗疾病的目的。

为什么DNA分子呈现双螺旋结构

题主是否想询问“遗传密码的摆动配对是什么”？是指DNA的两条链通过碱基间的氢键相互结合。在遗传学中，DNA的摆动配对是指DNA的两条链通过碱基间的氢键相互结合，形成双螺旋结构的过程。DNA的两条链由四种碱基、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶组成。在摆动配对中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间形成两个氢键，鸟嘌呤和胞嘧啶之间形成三个氢键。

这个解释起来其实要数学和物理很好 不知道你要详细到什么地步的 所以……

（以下内容摘自网络）PS.如果满意请采纳~谢谢~~ :）

DNA为什么是双螺旋结构

（撰文：夏烆光）

内容提要:本文从力学的角度出发阐明：蛋白质分子为什么是螺旋式的结构?DNA为什么是双螺旋结构?核苷酸分子为什么只能有四种类型?以及它们的自我复制功能为什么是唯一的?反过来,从蛋白质分子和DNA分子的螺旋状结构中证明,微观粒子存在着螺旋式前进的运动规律.进而,证明广义时空相对论所给出的理论结果本身的正确性.

一 引 言

1909年,丹麦植物学家约翰逊用“基因”一词取代了孟德尔的“遗传因子”.从此,基因便被看作是生物性状的决定者,或者说,被看成是生物遗传变异结构和功能的基本单位.1926年,美国遗传学家摩尔根发表了著名的《基因论》.他和其他学者用大量的实验证明,基因是组成“染色体”的“遗传单位”.基因在染色体上占有一定的位置和空间,并呈现为直线排列.这样一来,就使孟德尔关于“遗传因子”的假说,体现到具体的遗传物质——基因这一概念上.这个结论,为后来进一步研究基因的结构和功能奠定了最初的理论基础.尽管情况如此,但当时的人们并不知道“基因”究竟是一种什么样的物质.直到上个世纪40年代,当生物科学工作者弄清楚了“核酸”,特别是脱氧核糖核酸（简称DNA）,乃是一切生物传宗接代的遗传物质时,“基因”这一概念才有了确切的生物学内涵.其间,1951年科学家们在实验室里获得了DNA的结晶体；1952年又获得了DNA的X射线衍射图谱.在此基础上,于1953年,年仅25岁的美国科学家詹姆斯?沃森与37岁的英国科学家西斯?克里克共同阐明了这个划时代的学术成果,——他们从DNA（脱氧核糖核酸）的X射线衍射图上解读了它的“双螺旋结构”.DNA双螺旋结构的发现,开创了分子生物学的新时代,它使生物大分子的研究跨入了一个崭新的研究阶段,并使遗传学的研究深入到了分子层次,从而迈出了解开“生命之谜”的重要一步.

应该承认,当时的两项科学成就对DNA“双螺旋结构”的发现起到了至关重要的作用.一是,美国加州大学森格尔教授发现了蛋白质分子的螺旋状结构；二是,X射线衍射技术在生物大分子结构研究中得到了实际的应用,从而有了观测分子内部结构的实验手段.正是在这样的科学背景和研究条件下,才促使沃森来到英国剑桥大学与克里克合作,致力于研究DNA的结构模式.他们通过对大量X射线衍射实验结果的分析与研究,提出了DNA的双螺旋结构模型.这项研究成果发表在1953年4月25日英国的《发现》杂志上.在随后的日子里,科学家们便围绕着DNA的结构和作用,陆续地展开了进一步的研究工作,取得了一系列的重大进展,并于1961年终于成功地破译了“遗传密码”,以雄辩的实验依据证实了DNA双螺旋结构这个结论的正确性.沃林、克里克、威尔金斯等三人,因此而共同分享了1962年诺贝尔医学生理学奖.（参见[1]）

二 核苷酸只有四种结构模型

基因（DNA）是自然界唯一能够自我复制的生物分子.正是由于DNA的这种精细准确的自我复制功能,为生物体将其祖先的生物特性传递给下一代提供了保证.现代生物学研究已经清楚地证明,NDA是由大量“核苷酸分子”组成的生物“大分子”.核苷酸分子有四种类型,它们按着不同的顺序排列,构成了含有各种遗传信息的生物基因（DNA）.基因是包含着特定遗传信息的脱氧核糖核酸片段.

实验证明,“大肠杆菌”是一个品系繁多的大家族,其中有成千上万种不同的类型.生物学的研究发现,一些品系的大肠杆菌,本身缺少指导合成某些特殊营养物质的基因,因此,它们必须从培养基中直接摄取营养物质才能生活,——这样的大肠杆菌,被生物学称之作“营养缺陷型”.例如,大肠杆菌K不能合成苏氨酸（T）和亮氨酸（L）；而它的另一个品系则不具备合成生物素（B）和甲硫氨（M）的能力.实验表明,如果把这两种大肠杆菌中的任何一种单独放在缺少T、L、B、M的培养基上都不能生长.但是,当我们把这两种品系的大肠杆菌混合在一起,然后放到缺少TLBM这四种物质的培养基上,却奇迹般地长出了新菌落.这是为什么呢?简单地说：就是因为在大肠杆菌K的DNA中,缺少T、L两种基因,而只含有B和M两种另外的基因；同样,在另一个品系大肠杆菌的DNA中,虽然不具备B和M基因,但却含有前者所缺少的T、L两种基因.把这两种营养缺陷型的大肠杆菌放在一起,就等于把四种基因放在一起来进行培养.这样一来,前一品系细胞中的DNA,就有可能通过细胞膜进入后一品系的细胞中,使两种类型的DNA之间进行基因重组,从而形成含有T、L、B、M四种基因的新型大肠杆菌.

我们说,生物学的这一重大发现,仅仅证明DNA本身具有双螺旋结构,但是,这里并没有指出,形成这种双螺旋结构的物理原因是什么.作为深入的学术研究,完全有必要弄清以下问题：1、蛋白质分子为什么是螺旋状的结构?2、DNA分子为什么是双螺旋式的结构?3、核苷酸分子为什么只有四种类型?4、由核苷酸分子所构成的DNA分子,能够唯一自我复制生物分子的原因是什么?而本文将从力学的角度上,探索并尝试地回答这些新问题.

三 蛋白质分子为什么是螺旋结构

这里,我们先来回答：蛋白质分子为什么是螺旋状的结构?为了回答这个问题,必须先来简单地介绍一下微观粒子的运动特征.根据《广义时空相对论》的理论结果知道,微观粒子的运动规律是：在不停“自旋”的同时,又绕着某个轴线、以一定的旋转频率和旋转半径不停地“公转”.加上粒子本身的直线运动,就自然地构成了一种螺旋式的前进运动.这里虽不是在讨论理论物理问题,但为使大家对这个结论确信无疑,还是需要简单地介绍一点广义时空相对论的相关理论.

诚如所知,在广义时空相对论中（参见[2],§21）,我曾经指出：若曲线M(t)是给定参数t的方程,利用基本矢量τ,μ来表达二阶导数d2M/dt2,并注意到,如果参数t代表着时间,则二阶导数d2M/dt2就是M点运动的“相对加速度”.把等式

dM/dt =τds/dt (1）

对参数t微分,就得出：

d2M/dt2 =τd2s/dt2+(dτ/dt)·(ds/dt) (2）

按照复合函数的微分法则,则有：

dτ/dt =(dτ/ds)·(ds/dt)

再将

dτ/ds = kμ （3）

代入等式(2）中,便可以得出：

d2M/dt2 =τd2s/dt2+μk(ds/dt)*2 (4）

由此可见,相对加速度d2M/dt2可分成两项：一个是切向加速度矢量；另一个是法向加速度矢量.

下面,我们用运动时钟的读数t*来替换方程(4）.为此,需要把曲线的特别参数s写成如下的函数关系：s = s(t*).这里,我们约定：一阶导数s’(t*)是站在动点M上的观测者,用运动时钟所得出地关于动点M的绝对速度.这个绝对速度可以是常数,——对应着没有外力作用的保守体系；也可以是时间坐标t*的函数,——对应着外力作用引起的绝对速度的变化.同时,我们还要约定：运动是匀加速的.由此而来,把上式对运动系的时间坐标t* 微分两次,便可以得出：

ds = s’(t*)dt* (5）

以及,

d2s =[s’(t*)dt*]’dt*=s’’(t*)dt*2 (6）

令绝对速度

υ= s’(t*)

以及绝对加速度

η= s''(t*)

于是,便可以得出：

ds =υdt*；

以及,

d2s =ηdt*2 (7）

由于这里是“纯量”之间的微分运算,所以不必考虑绝对速度和绝对加速度的方向.再者,由于这里只限于讨论“绝对加速度”为常数时的情况,因此,我们将(5）和(7）式同时代入(4）式,便可以得出：

d2M/dt2 =(ηdt*2/dt2)τ+ k(υdt*/dt)2μ (8）

不难看出,上式等号右边的第一项代表了动点M的切向加速度,而第二项代表了它的法向加速度.等式左边的二阶导数d2M/dt2则是静止观测者、用静止的钟、所得出的动点M在曲线M(t)上运动的“相对加速度”.显然,这个“相对加速度”乃是“切向加速度”与“法向加速度”的矢量合成结果.

下面,我们来研究在均匀引力场中,物质的运动方程.为了简便起见,这里选择微观粒子沿着X轴方向的运动为运动的正方向.这里区分为两种运动状况来加以考虑.

第一,粒子在自由空间中的曲线运动

按照广义时空相对论的观点：在相互作用传播速度有限性的前提下,运动系上的钟、与静止系上的钟,不可能绝对地同步地记录到一个运动事件的两种不同的时间坐标t*和t.因此,如果利用不同的参变数t和t* 来表示(4）式的话,则相应的数学形式也就有所不同.根据本文讨论的需要,我们直接按照广义时空相对论的理论结果,写出运动时钟的纯量读数t* 和静止时钟的纯量读数t之间的关系：

dt* =ξdt,或 dt*/dt =ξ (9）

其中,

ξ= c/(c2 +υ2)1/2 (10）

对于自由空间中的匀速运动,(8）式中的η= 0,并且υ是常数,由此而来,(8）式右端的第一项等于0. 以及ξ是常数.于是,把(9）式代入(8）式便可以得出：

d2M/dt2 = k[υ2c2/(c2 +υ2)]μ (11）

再把关系式

V = υc/(c2 +υ2)1/2 (12）

代入上式,则有：

d2M/dt2 = kV2μ (13）

我们用曲率半径ρ= 1/k代入上式,则有：

d2M/dt2 = (V2/ρ)μ (14）

这就是“匀速圆周运动”的基本公式.这一结果表明：在一个与外界没有任何联系的封闭的自由空间内,物体的绝对线速度υ和相对加速度都是常数,且其方向指向圆心.它的运动轨迹则是一个封闭的圆周.当体系本身具有恒定的初速度υ0时,它的运动轨迹就是一条等螺距的螺旋线.

第二,粒子在均匀引力场（η= Const.）中的运动

按照(9）式,则有：

dt*2/dt2 =ξ2 = c2/(c2 +υ2) (15）

在η等于常数的情况下,将(15）式代入(8）式,并引入相对加速度符号a(t) = d2M/dt2,得出：

a(t)=τηc2/(c2+υ2)+μkc2υ2/(c2+υ2) (16）

然后,再引入符号V2/ρ=ω公2ρ,以及ω自2 r =(ηV2/υ2), 其中,ω公为粒子的公转频率,ω自为粒子绕着质心“自旋”的角频率,r代表微观粒子本身的半径,则上式就可以改写成：

a(t)=(ω自2 r)τ+ (ω公2ρ)μ (17）

这就是在均匀外力作用下（η≠0）,微观粒粒子的运动方程.不难理解,如果没有这种均匀外力的作用,微观粒子就不会具有自旋分量,即上式中的第一项.

在上式中,如果把第一项代表切线方向的相对加速度,第二项代表了主法线方向的相对加速度.而切线τ方向的相对加速度代表着微观粒子的“自旋”,而主法线μ方向的相对加速度代表着微观粒子的“公转”.这两种加速度的合成结果,导致微观粒子在前进运动的同时,伴随着自旋以及绕着前进方向为轴线的公转.其轨迹是一条螺旋线.不言而喻,所有化学元素的分子,例如氮（N）、氢（H）、碳（C）的分子等都是微观粒子,因此,它们一定会呈现螺旋式的运动状态.在这种运动状态的影响下,由碳水化合物所构成的蛋白质分子必然会出现螺旋状的结构.

四 核苷酸的类型与双螺旋结构的原因

根据微分几何的理论结果,我们知道

d2M/dt2 =τd2s/dt2 +μk(ds/dt)2 (18）

以及

d2M/ds2 = kμ (19）

现在,我们把上式的二阶导数d2M/ds2再对具有“内蕴意义”的参数“s”微分,就得出了它的三阶微分关系式.不过,这里并不是直接把二阶导数d2M/ds2 = kμ对特别参数“s”进行微分,而是把这个式子右端的矢量μ和曲率k的乘积进行微分.由于从这里出发会使问题大为简化,所以,我们的讨论将从对矢量μ的微分开始,然后所得出的不变式来表示三阶导数d3M/ds3、以及d3M/dt3.不过,这里不准备进行具体的分析与讨论,而是直接地引用微分几何的理论结果（参见[3],第69—72页）,写出三阶微分邻域的不变式如下：

dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ+ζβ；dβ/ds = -ζμ (20）

其中,β是副法线方向上的单位矢量.它的方向垂直于由τ和μ相交后所构成的平面.上式中各公式的符号是选择了“右旋坐标系”时的情况.倘若是改为“左旋坐标系”,对于曲线M(t)的定向运动来说,在切矢量τ改变方向时,在切线单位矢量τ与主法线单位矢量μ确定的旋转方向下,公式(20）所确定的副法线单位矢量β将改变自己的正方向.所以,由方程(20）所确定的不变式“ζβ”也随之改变符号,即：由（+ζβ）变成了（-ζβ）；为了保持曲线M(t)的不变式ζ的符号,必须在公式(20）中改变矢量“β”的符号.这样一来,在左旋的坐标系中,相伴三面形单位矢量导数的“基本关系式”可以写成下列的形式：

dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ-ζβ；dβ/ds = -ζμ (21）

其中,“ζ”是曲线的“挠率”,而r = 1/ζ是曲线的“挠率半径”.其中,符号“ζβ”的“正”与“负”,代表着参数相同的两个粒子之间的“自旋方向”刚好相反.

下面,我们取dβ/ds = 0,——它代表着微观粒子的自旋轴的方向始终平行于粒子的前进方向,且β的数值不跟随着粒子的运动路程而变换.结果,上式就可以化成：

dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ-ζβ (22）

上式表明,刚体的任何运动都可以分为两个部分：一是远离坐标原点的平行移动；二是绕固定轴的转动.换言之,在每一个给定的瞬间,物体的运动都是由两个基本的运动所组成：第一,平移——此时物体在每一给定的时间内,它的各个部分都具有相同的运动速度.第二,转动——此时物体上的某一条直线固定不动,而物体的其它部分则绕着这个固定的直线旋转.而这种旋转可以分成两个部分,一个是绕着固定旋转轴的“公转”,另一个是绕着粒子质心的“自旋”.正如（17）式所示,第一项代表着粒子围绕着质心的“自旋”；而第二项代表着围绕前进方向的“公转”.

不难理解,在上述约定的前提条件下,当粒子在前进（dτ/ds＞0）、或后退（dτ/ds＜0）的过程中,相伴三面形T(M,τ,μ,β)的顶点M都同时包含着“平移”和“转动”两个方面.这里所包含的平移和转动,总共可以分成四种情况,分别由下列四个关系式来单独地确定：

dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ+ζβ； ………… ①

dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ-ζβ； ………… ② （23）

dτ/ds = - kμ；dμ/ds = kτ-ζβ； ………… ③

dτ/ds = - kμ；dμ/ds = kτ+ζβ； ………… ④

在上述四个关系式中,曲线上的每个动点M联系着一个相伴三面形T(M,τ,μ,β),它是由曲线上对应点发出的“切矢量”、“主法线矢量”、“副法线矢量”所构成的“直角三面形”.这些关系式不仅给出了平移的“正方向”与它的“反方向”,而且给出了每种情况下的转动.单纯地就转动而言,这些公式一方面给出了“左旋公转”与“右旋公转”的情况；另一方面给出了顶点M围绕着自己的质心“左旋自旋”与“右旋自旋”的情况.当相伴三面形的顶点M移动时,动点M所描绘的运动轨迹就肯定是一条螺旋状的曲线.值得指出的是,在粒子构成的“自旋”中,η≠0是至关重要的.正是基于自旋的存在,所以才能出现以上四种独立的运动类型.这里,如果我们把η≠0看成是地球引力场的作用,那么,上式所代表的自旋一定与引力场的性质有关.

普遍的规律,对于两个基本相同的粒子来说,只有它们的自旋相反时,才能发生“耦合作用”而成对地出现.并且,只有自旋相反的粒子之间实现了耦合,其状态才是最稳定的状态.基于这一考虑,我们大胆地推测：核苷酸分子总是成对地耦合在一起.假如情况真地象我们推测的那样,再考虑到每个核苷酸分子的运动轨迹都是螺旋式的结构形状,那么,由这些成对存在着的核苷酸分子所构成的DNA分子,就必然具有双螺旋式的结构特征.另外,由于粒子的自旋运动来自于所在星球的引力特征,以,地球上生物的DNA分子,在一定程度上受到了地球引力的影响.

为了形象的理解上述观点,我们不妨反过来思考,即从DNA分子的双螺旋结构中,反过来考虑微观粒子螺旋式的运动状态.广义时空相对论业已证明,只有这种螺旋式的运动状态,才能体现出微观粒子“波动性”与“粒子性”的对立统一.——即微观粒子的“波粒二象性”.如果不是这种运动状态,将难以解释微观粒子的“波粒二象性”.实际上,这种理解方法在物理学中被经常地运用.例如,在中学物理中,人们就是利用“铁粉”在磁场中的分布状况,来证实“磁力线”的存在.正如所知,磁力线本身是看不见的,所以人们只好通过铁粉在磁场中的分布状态,来间接地证明磁力线本身的分布状况.有了铁粉的分布状况,就间接证明了磁力线的形状.

再者,由于只有那些自旋相反的核苷酸分子才能够相互耦合而成对地出现,并且这些自旋相反的核苷酸分子的耦合结果只能具有以下四种可能,因此说,所有核苷酸分子只有T、L、B、M四种类型.为了明确,我们把（23）式中的四个式子间的可能耦合列成下表.

耦合条件 公转方向相同 公转方向相反

自旋方向必须相反

①—②,③—④

①—③,②—④

上表列出了核苷酸分子各种可能的耦合关系.从上表所列出的耦合关系可以看出,核苷酸分子的耦合情况只能是表中所列出的“四种组合”,即：①—②,③—④,①—③,②—④.在给定的、均匀的引力场中,这四种结构特征应该是唯一的.所以,地球上生物体的DNA分子只能有四种类型,并且这四种类型DNA分子的自我复制功能也是唯一的.进一步地考虑,生物体的遗传特征,在一定的程度上取决于所在星球上的引力特征.改变引力场,有可能改变DNA分子的形状.

五 结 论

总之,通过上述讨论,回答了四个问题：一是蛋白质分子螺旋结构特征的力学原因.二是,核苷酸分子成对出现的力学原因；三是,由于核苷酸分子的成对出现,所以DNA分子必定是双螺旋结构；四是,由于同种核苷酸分子的耦合只能有四种情况,所以导致了DNA分子只能有四种类型,以及它们唯一的自我复制功能.再者,通过蛋白质分子的螺旋结构和DNA的双螺旋结构特征,反过来证明了微观粒子的运动形态的螺旋式特征.而且,只有这种螺旋式的运动特征,才能真正体现出微观粒子的波动性与粒子性的统一,进而证明广义时空相对论的正确性.

参考文献：

[1]《DNA双螺旋结构发现的前前后后》 作者：徐九武,科报网,《生命科学的里程碑》.

[2]《广义时空相对论》夏烆光著,人民交通出版社,北京,2003年1月 第一版.

[3]《微分几何教程》[苏] С.П.芬尼可夫 著,施祥林、徐家福 译,高等教育出版社,1954

年 7月第一版.

关于“高中生物遗传物质知识点”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！