高考第一轮复习课件：基因的本质

1、第三章基因的本质第三章基因的本质知识结构知识结构考点一考点一DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质考点二考点二DNADNA分子的结构和复制分子的结构和复制考点三基因是有遗传效应的考点三基因是有遗传效应的DNADNA片段片段考点一、考点一、DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质一一. .遗传物质的早期推测遗传物质的早期推测二二. .遗传物质化学本质的探索遗传物质化学本质的探索三三.DNA.DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质第一课时第一课时一一. .遗传物质的早期推测遗传物质的早期推测思考与讨论：思考与讨论：科学家要通过实验来确定哪个是遗传物质，科学家要通过实验来确定哪个是遗传物质

2、，要解决的第一个问题就是选材，选择合适要解决的第一个问题就是选材，选择合适的实验材料是实验成败的关键。无论是高的实验材料是实验成败的关键。无论是高等的、复杂的生物，还是低等的、简单的等的、复杂的生物，还是低等的、简单的生物，一般都含有核酸和蛋白质，你觉得生物，一般都含有核酸和蛋白质，你觉得选择什么样的生物做实验材料才比较合适选择什么样的生物做实验材料才比较合适呢？呢？二二. .遗传物质化学本质的探索过程遗传物质化学本质的探索过程实验一、肺炎双球菌的转化实验实验一、肺炎双球菌的转化实验1.1.格里菲思实验（体内转化实验）格里菲思实验（体内转化实验）（1）实验过程和现象）实验过程和现象R R型活菌

3、型活菌S S型活菌型活菌S S型死菌型死菌S S型死菌型死菌+R+R型活菌型活菌小小 鼠鼠注射注射注射注射注射注射注射注射死亡死亡死亡，体内死亡，体内有有S S型活菌型活菌不死亡不死亡不死亡不死亡（3 3）结论：）结论：加热杀死的加热杀死的S S型细菌中含型细菌中含有有“转化因子转化因子”。（2 2）巧妙之处：）巧妙之处：对照性原则，单一变量原则对照性原则，单一变量原则R R型（无毒）型（无毒）S S型（有毒）型（有毒）（3 3）实验结论：）实验结论：1.DNA1.DNA是遗传物质是遗传物质2.2.艾弗里实验（体外转化实验）艾弗里实验（体外转化实验）（1 1）实验过程与现象：）实验过程与现象：

4、实验设计思路实验设计思路: :设法把设法把DNADNA和蛋白质分开和蛋白质分开, ,单独地单独地, ,直接地直接地观察它们在遗传上的作用。观察它们在遗传上的作用。（2 2）巧妙之处：）巧妙之处：对照性原则，单一变量原则对照性原则，单一变量原则2.2.蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质典型例题典型例题1 1： 格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果进行了著名的转化实验，此实验结果（ ）A.A.证明了证明了DNADNA是遗传物质是遗传物质 B.B.证明了证明了RNARNA是遗传物质是遗传物质C.C.证明了蛋白质是遗传物质证明了蛋白质是遗传物质

5、 D.D.没有具体证明哪一种物质是遗传物质没有具体证明哪一种物质是遗传物质D D变式训练：变式训练： 下列各项中，哪一项与格里菲思的下列各项中，哪一项与格里菲思的转化实验的本质最为接近：（转化实验的本质最为接近：（ ）A A猫叫综合症猫叫综合症B B正常夫妇生出正常夫妇生出2121三体综合征的患儿三体综合征的患儿C C镰刀型细胞贫血症的出现镰刀型细胞贫血症的出现D D通过基因工程技术获得抗虫棉通过基因工程技术获得抗虫棉D D从理论上来说，艾弗里的实验一从理论上来说，艾弗里的实验一定能证明定能证明DNADNA是遗传物质吗？为是遗传物质吗？为什么？什么？想一想：想一想：资料：因为艾弗里实验中提取出

6、的资料：因为艾弗里实验中提取出的DNADNA，纯度最高时也还有纯度最高时也还有0.02%0.02%的蛋白质。因的蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。此，仍有人对实验结论表示怀疑。（一）设计思路：（一）设计思路：（二）实验过程：（二）实验过程：将将DNADNA与蛋白质分开，单与蛋白质分开，单独观察研究它们的作用独观察研究它们的作用实验二、噬菌体侵染细菌的实验实验二、噬菌体侵染细菌的实验标记噬菌体标记噬菌体噬菌体侵噬菌体侵染细菌染细菌测试放射性测试放射性3535S S标标记记蛋蛋白白质质3232P P标标记记DNADNA上清液上清液中放射中放射性高性高沉淀物沉淀物中放射中放射性高性高被被353

7、5S S标标记的噬记的噬菌体菌体被被3232P P标记标记的噬菌体的噬菌体被被3535S S标记的标记的噬菌体与细噬菌体与细菌混合菌混合被被3232P P标记的噬菌标记的噬菌体与细菌混合体与细菌混合（四）实验结果与结论（四）实验结果与结论亲代噬菌体亲代噬菌体寄主细胞内寄主细胞内子代噬菌体子代噬菌体32P标记的标记的DNA有有3232P P标记的标记的DNADNADNADNA 有有3232P P标记标记无无3535S S标记的蛋白质标记的蛋白质外壳蛋白质无外壳蛋白质无3535S S标记标记3535S S标记的蛋白质标记的蛋白质结论：结论：DNADNA是噬菌体的遗传物质是噬菌体的遗传物质( (三三

8、) )巧妙之处巧妙之处: : 同位素标记法同位素标记法, ,对照性原则对照性原则, ,单一变量原则单一变量原则归纳小结：归纳小结：两个经典实验的思路基本相同两个经典实验的思路基本相同 ，都是设法把，都是设法把DNADNA和蛋白质等其他成分分开，单独直接的去和蛋白质等其他成分分开，单独直接的去观察观察DNADNA的作用，且都充分运用了对照原则和的作用，且都充分运用了对照原则和单一变量原则。单一变量原则。1.相同点：相同点：2.不同点：不同点：他们采用的方法有所不同，在他们采用的方法有所不同，在肺炎双球菌转肺炎双球菌转化实验化实验中是采用中是采用直接分离法直接分离法，即真正将，即真正将DNADNA

9、和蛋白质等其他成分分开。在和蛋白质等其他成分分开。在噬菌体侵染细噬菌体侵染细菌实验菌实验中，是采用放射性中，是采用放射性同位素标记示踪法同位素标记示踪法间接将间接将DNADNA和蛋白质分开和蛋白质分开. .探究探究.DNA.DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质DNADNA是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。目前，已有充分的科学研究资料证明，目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以绝大多数生物都是以DNADNA作为遗传物作为遗传物质的。质的。资料一资料一. .有些病毒（如烟草花叶病毒），它们有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含有不含有DNA,DNA,只含有只含有RNARNA。在这种

10、情况。在这种情况下，下，RNARNA就起着遗传物质的作用。就起着遗传物质的作用。 资料二资料二. .从资料一和资料二可得出的结论：从资料一和资料二可得出的结论：课堂小结课堂小结 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验证明证明DNADNA是遗传物质是遗传物质 噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验证明证明DNADNA是遗传物质是遗传物质 生物的遗传物质生物的遗传物质 核酸是生物的遗传物质；核酸是生物的遗传物质； 具有细胞的生物的遗传物质是具有细胞的生物的遗传物质是DNADNA； 少数病毒的遗传物质是少数病毒的遗传物质是DNADNA或或RNARNA； 所以每种生物的遗传物质只能是所以每种生物的

11、遗传物质只能是DNADNA或或RNARNA中的一种，中的一种，因为绝大数生物的遗传物质是因为绝大数生物的遗传物质是DNADNA，所以说所以说DNADNA是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。1 1、能够精确地复制自己、能够精确地复制自己2 2、能够指导蛋白质合成，从而、能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢控制生物的性状和新陈代谢3 3、具有贮存遗传信息的能力、具有贮存遗传信息的能力4 4、结构比较稳定等、结构比较稳定等 典型例题典型例题2 2：噬菌斑（如图噬菌斑（如图1 1）是长满细菌的培）是长满细菌的培养基，由一个噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌养基，由一个噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌

12、产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方法之一。现利用培养基培噬菌体数量的重要方法之一。现利用培养基培养并连续取样的方法，得到噬菌体在感染大肠养并连续取样的方法，得到噬菌体在感染大肠杆菌后的数量变化曲线（图杆菌后的数量变化曲线（图2 2），对该曲线描），对该曲线描述正确的是（述正确的是（ ）A.A.曲线曲线a-ba-b段噬菌斑数量不变，说明噬菌体段噬菌斑数量不变，说明噬菌体 还没有侵染细菌还没有侵染细菌B.B.曲线曲线a-ba-b段，细菌内正旺盛地进行细菌段，细菌内正旺盛地进行细菌 DNADNA的复制和有关蛋白质的合成的复制和有关蛋白质

13、的合成C.C.曲线曲线b-cb-c段所对应的时间内噬菌体共繁段所对应的时间内噬菌体共繁 殖了殖了1010代代D.D.限制限制c-dc-d段噬菌斑数量增加的因素最可能段噬菌斑数量增加的因素最可能 是绝大多数细菌已经被裂解是绝大多数细菌已经被裂解考点二考点二DNADNA分子的结构和复制分子的结构和复制第二课时第二课时一一.DNA.DNA的结构的结构二二.DNA.DNA的复制的复制2.2.基本组成单位：脱氧核苷酸（基本组成单位：脱氧核苷酸（4 4种）种）3.3.核苷酸的结构：五碳糖（脱氧核糖）核苷酸的结构：五碳糖（脱氧核糖） 含氮碱基（含氮碱基（AGCT)AGCT)、 磷酸磷酸1.1.元素组成：元素

14、组成：C C、H H、O O、N N、P P等等一、一、DNADNA的结构的结构4.DNA4.DNA的立体结构的立体结构AP脱氧脱氧核糖核糖腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸GP脱氧脱氧核糖核糖鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸CP脱氧脱氧核糖核糖胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸TP脱氧脱氧核糖核糖胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的结构：脱氧核苷酸的结构：（长沙一中长沙一中08）如图表示生物体内核酸的基本单位核苷）如图表示生物体内核酸的基本单位核苷 酸的模式图，下列说法正确的是酸的模式图，下列说法正确的是A ADNADNA与与RNARNA在核苷酸上的不同点仅表现在在核苷酸上的不同点仅

15、表现在方面方面B B如果要构成三磷酸腺苷，只在如果要构成三磷酸腺苷，只在位置加上位置加上 两个磷酸基团即可两个磷酸基团即可C C在线粒体中共有在线粒体中共有4 4种种D D人体内的人体内的有有5 5种，种，有有2 2种种DA和和B和和C和和D和和（雅礼（雅礼08 08 ）在下列四种化合物的化学组成中，）在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义相同的是中所对应的含义相同的是（ ）DDNADNA的立体结构的立体结构 5 5种元素种元素 4 4种基本单位种基本单位33类物质类物质22条链条链11种结构种结构结构层次结构层次:2 2、DNADNA的立体结构特点的立体结构特点磷酸、脱氧核糖磷酸、

16、脱氧核糖 交替连接交替连接构构成成基本骨架基本骨架；碱基；碱基；2 2条链上的条链上的碱基通过碱基通过氢键氢键形成形成碱基对碱基对3.3.内侧内侧: :2.2.外侧：外侧：1.1.由由2 2条链按条链按反向平行方反向平行方式式盘绕成双螺旋结构；盘绕成双螺旋结构；每种生物的每种生物的DNADNA碱基排列不同碱基排列不同DNADNA的结构特性的结构特性: :1.1.稳定性稳定性:碱基排列顺序多变碱基排列顺序多变原因有原因有脱氧核糖与磷酸交互排列不变脱氧核糖与磷酸交互排列不变 碱基互补配对方式不变碱基互补配对方式不变2.2.多样性多样性: :. .特异性特异性: :碱基数量关系碱基数量关系:一一.A

17、=T,G=C,A+G=T+C二二. .若甲链若甲链(A+G)/(T+C)=K(A+G)/(T+C)=K则乙链则乙链(A+G)/(T+C)=1/K(A+G)/(T+C)=1/K整个整个DNA(A+G)/(T+C)=1DNA(A+G)/(T+C)=1三三. .若甲链若甲链(A+T)/(G+C)=K(A+T)/(G+C)=K则乙链则乙链(A+T)/(G+C)=K(A+T)/(G+C)=K整个整个DNA(A+T)/(G+C)=KDNA(A+T)/(G+C)=K碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用D D鸟嘌呤为鸟嘌呤为B B1/(2A)-11/(2A)-1( (长郡长郡08)08)在含有在含有4

18、 4种碱基的种碱基的DNADNA区段中，有腺嘌区段中，有腺嘌呤呤A A个，胸腺嘧啶占该区段全部碱基的比例为个，胸腺嘧啶占该区段全部碱基的比例为B B。下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A A腺嘌呤占该区段全部碱基的比例为腺嘌呤占该区段全部碱基的比例为 （1-B1-B）/2/2，且，且B0.5B0.5B B胸腺嘧啶也有胸腺嘧啶也有A A个，占该区段全部碱个，占该区段全部碱 基比例基比例B0.5B0.5C C胞嘧啶为胞嘧啶为A A1/(2B)-11/(2B)-1个个CA13% B16% C26% D32%（雅礼（雅礼0909）假设有一个双链）假设有一个双链DNADNA分子的分子的碱基碱基

19、C C占整个占整个DNADNA分子碱基的分子碱基的21%21%，并测，并测得该得该DNADNA分子的一条链上碱基分子的一条链上碱基T T占这条占这条链碱基的链碱基的26%26%，那么另一条链上，那么另一条链上T T占整占整个个DNADNA分子碱基的比例是分子碱基的比例是B二二.DNA.DNA的复制的复制一一.对对DNA分子复制的推测分子复制的推测沃森和克里克的推测沃森和克里克的推测(假说假说)复制时复制时,DNA的双螺旋的双螺旋解开解开.互补的碱基间氢互补的碱基间氢键断裂键断裂分开的两条链作为模板分开的两条链作为模板,以碱基互补配对的原则以碱基互补配对的原则合成新的一条链即半保合成新的一条链即

20、半保留复制。留复制。DNADNA半半保保留留复复制制的的实实验验证证据据二二.实验的结果预期的结果一致实验的结果预期的结果一致,说明克里克说明克里克等所做的假设正确等所做的假设正确复制方式是半保留复制复制方式是半保留复制轻带轻带世代世代重带重带中带中带亲代亲代 1 2 3 解旋酶催化解旋酶催化解旋：解旋：模板模板（在（在DNA聚合酶的催化下，利聚合酶的催化下，利用用游离的脱氧核苷酸进行游离的脱氧核苷酸进行）复制复制:以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）复制后的复制后的DNA:同时进行同时进行组成组成三三.DNA.DNA复制的过程复制的

21、过程1 1、概念：、概念：2 2、场所：、场所：3 3、时期：、时期：4 4、条件：、条件：5 5、复制特点：、复制特点：6 6、复制的精确性：、复制的精确性：7 7、复制的生物学意义：、复制的生物学意义：DNADNA分子的复制小结：分子的复制小结：有丝分裂间期、减数第一次分裂的间期有丝分裂间期、减数第一次分裂的间期模板、原料、模板、原料、酶、酶、能量能量（1）边解旋边复制）边解旋边复制 （2）半保留复制）半保留复制使遗传信息在传递过程中保使遗传信息在传递过程中保持了连续性持了连续性主要在细胞核内主要在细胞核内独特的双螺旋结构提供精确模板独特的双螺旋结构提供精确模板碱基互补配对保证准确复制碱基

22、互补配对保证准确复制A3 B4 C5 D6（雅礼（雅礼0909）某双链）某双链DNADNA分子的碱基总分子的碱基总数为数为20002000个，其中鸟嘌呤为个，其中鸟嘌呤为800800个，现个，现以此以此DNADNA为亲代连续复制为亲代连续复制n n次后，测得次后，测得已消耗周围环境中游离的胸腺嘧啶脱已消耗周围环境中游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸氧核苷酸30003000个，则个，则n n等于等于B考点三基因是有遗传效应的考点三基因是有遗传效应的DNADNA片段片段第三课时第三课时一、基因与一、基因与DNA的关系的关系资料资料1 1、大肠杆菌细胞的拟核有、大肠杆菌细胞的拟核有1 1个个DNADNA分子，

23、长分子，长度约为度约为47000004700000个碱基对，在个碱基对，在DNADNA分子上分布着分子上分布着44004400个基因，每个基因的平均长度约为个基因，每个基因的平均长度约为10001000个个碱基对。碱基对。资料资料2 2、人类基因组计划测定的是人类基因组计划测定的是2424条染色体条染色体（2222条常染色体条常染色体+ +X+YX+Y）上的）上的DNADNA的碱基序列。的碱基序列。其中，每条染色体上有一个其中，每条染色体上有一个DNADNA分子。这分子。这2424个个DNADNA分子大约有分子大约有31.631.6亿个碱基对，其中，构成亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基

24、总数的比例不超过基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%2%。从资料从资料1 1及资料及资料2 2中可得出的结论中可得出的结论: :基因是基因是DNADNA的一个片段的一个片段资料资料3 3. . 生长在太平洋西北部的一种海蜇能生长在太平洋西北部的一种海蜇能 发出绿发出绿色的荧光，这是因为海蜇的色的荧光，这是因为海蜇的DNADNA分子上有一段长度为分子上有一段长度为51705170个碱基对的片段个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因。转基绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。基因鼠，在紫

25、外线的照射下，也能像海蜇一样发光。资料资料4 4 . .不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGICHMGIC基基因与肥胖直接相关。具有因与肥胖直接相关。具有HMGICHMGIC基因缺陷的实验鼠基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGICHMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。从资料从资料3 3和

26、资料和资料4 4中可得出的结论中可得出的结论: :基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段。片段。染色体染色体DNA基因基因脱氧核脱氧核苷酸苷酸最主要的遗传物质最主要的遗传物质是有遗传效应的是有遗传效应的DNADNA片段片段二、染色体、二、染色体、DNADNA、基因、脱氧核、基因、脱氧核苷酸、性状之间的关系苷酸、性状之间的关系蛋白质蛋白质性状性状遗传物质的主要载体遗传物质的主要载体探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性情景情景1:1:假设长度为假设长度为1717个碱基对的脱氧核苷酸个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因（当然，这仅仅是假设），序列

27、组成一个基因（当然，这仅仅是假设），那么，个碱基对可以列出种基因？那么，个碱基对可以列出种基因？DNADNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？分子为什么能储存大量的遗传信息呢？情景情景:a.:a.全球人口总数约为亿。假设全球人口总数约为亿。假设人类基因组中控制脸型的某基因是由个人类基因组中控制脸型的某基因是由个碱基对随机排列构成的，那么，个碱基碱基对随机排列构成的，那么，个碱基对的所有排列是否都有机会出现？对的所有排列是否都有机会出现？。b.b.你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大？酸序列完全相同的可能性有多大？不是不是- 由此可见：种碱基排列而由此可见：种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，完全可以成的脱氧核苷酸序列，完全可以表达生物体必需的各种遗传信息。表达生物体必需的各种遗传信息。生物性状的遗传实质就是基因通生物性状的遗传实质就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递过四种脱氧核苷酸的序列来传递和表达信息的。和表达信息的。染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷脱氧核苷酸酸染色体是染色体是DNADNA的的主要载体主要载体每个染色体上有每个染色体上有一个一个DNADNA分子分子基因是有遗传效应基因是有遗传效应的的DNADNA片断片断每个每个DNADNA分子分