【3年高考2年模拟】2016届高三生物一轮课件：第12讲《基因的本质》

1、知识一知识一DNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据一、肺炎双球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验知识梳理知识梳理(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠。(2)实验过程及结果: S型细菌R型细菌菌落光滑粗糙菌体 有 多糖类荚膜 无 多糖类荚膜毒性 有 毒性,使小鼠患败血症死亡 无 毒(3)结论:加热杀死的S型细菌中含有某种 转化因子 使R型活细菌转化为S型活细菌。2.艾弗里体外转化实验(1)设计思路:设法将 DNA 与其他物质分开,单独研究它们各自的功能。(2)实验过程及结果(3)结论:使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是 DNA 而不是蛋白质、多糖及DNA的水解产物。1.实验材料:噬菌体

2、和大肠杆菌等。(1)噬菌体的结构(2)噬菌体的复制式增殖二、噬菌体侵染细菌的实验增殖需要的条件内容模板 噬菌体 的DNA合成噬菌体DNA原料 大肠杆菌 提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料 大肠杆菌的氨基酸 场所大肠杆菌的核糖体2.实验方法: 放射性同位素标记 法。3.实验过程及结果(1)标记噬菌体(2)噬菌体侵染细菌:4.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时, DNA 进入细菌细胞中,而 蛋白质外壳 留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过 亲代DNA 遗传的。5.结论: DNA 是遗传物质。三、证明RNA是某些病毒的遗传物质的相关实验1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验(1)实验过程

3、及现象(2)结论 RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质, 蛋白质 不是烟草花叶病毒的遗传物质。2.人类的探索结论: DNA 是主要的遗传物质,因为实验证明 绝大多数 生物的遗传物质是DNA,只有少部分生物的遗传物质是RNA。识记题组一、有无有无死亡不死亡死亡转化因子DNAR型菌和S型菌 R型菌 DNA二、蛋白质外壳SDNAP噬菌体大肠杆菌大肠杆菌的氨基酸放射性同位素标记高低 低 高 DNA 蛋白质外壳 亲代DNA DNA三、蛋白质外壳RNA不出现病斑RNA蛋白质DNA绝大多数1.判断下列叙述的正误。(1)肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(2013课标,5改编)()(2)R型肺炎双球

4、菌与S型肺炎双球菌DNA混合后,R型细菌发生转化是基因突变的结果。()(3)用DNA酶处理后的S型细菌DNA与活R型细菌混合,可培养出S型细菌菌落和R型细菌菌落。()(4)赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,证明了DNA的半保留复制。(2014江苏单科,4D)()(5)RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质。(2013海南单科,13C)()(6)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使宿主细菌裂解。(2012重庆理综,2D)()2.如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染大肠杆菌,在产生的子代噬菌体的组成结构中,能够找到的标记元素为( )A.在外壳中找

5、到15N和35SB.在DNA中找到15N和32PC.在外壳中找到15ND.在DNA中找到15N、32P和35S答案 B 用15N、32P、35S共同标记噬菌体时,15N可标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳,32P可标记噬菌体的核酸,35S可标记噬菌体的蛋白质外壳。噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面,核酸进入细菌内部,在细菌细胞中以噬菌体DNA为模板,利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸。由于DNA复制的方式为半保留复制,故在子代噬菌体DNA中能找到15N和32P,不能在蛋白质中找到35S和15N。3.在证明DNA是遗传物质的实验中,赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DN

6、A和蛋白质,在图中标记元素所在部位依次是( )A.B.C.D.答案 D赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,实际上是标记了脱氧核苷酸中的磷酸基团和氨基酸中的R基。4.(2013浙江绍兴一中阶段测试,13)下列关于遗传物质的说法,错误的是( )真核生物的遗传物质是DNA原核生物的遗传物质是RNA细胞核中的遗传物质是DNA细胞质中的遗传物质是RNA甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNAA.B.C.D.答案 C真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA;细胞核和细胞质遗传物质都是DNA;甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒,遗传物质是RNA。知识二知识二DNA结构与复制结构与复制一、

7、DNA分子结构1.DNA双螺旋模型构建者:沃森和克里克。2.DNA的分子组成3.DNA的双螺旋结构内容(1)由 两 条脱氧核苷酸链组成,这些链按 反向平行 方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧: 脱氧核糖 和 磷酸 交替连接构成主链基本骨架。(3)内侧:两链碱基通过氢键连接成的 碱基对 。碱基互补配对遵循以下原则:A T(两个氢键)、GC(三个氢键)。4.DNA分子结构特点(1) 多样 性,具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2) 特异 性,如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3) 稳定 性,如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对构成方式不变等。二、DNA复制1.

8、概念、时间和场所DNA 复 制以 DNA分子 为模板合成子代DNA的过程2.过程4.准确复制的原因和意义(1)原因:DNA具有独特的 双螺旋 结构,为复制提供精确的模板; 碱基互补配对 原则,保证了复制能准确进行。(2)意义:DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的 连续性 。3.特点(1)过程: 边解旋边复制 。(2)方式: 半保留复制 。1.判断下列有关DNA结构与复制叙述的正误。(1)DNA有氢键,RNA没有氢键。(2013课标,1A)()(2)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。()(3)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。(2010江苏单科,1D)()

9、(4)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量。(2011海南单科,25A)()(5)真核细胞核DNA的复制发生在有丝分裂前期。(2011海南单科,25D)()(6)DNA聚合酶在细胞核内合成。(2013课标,1B)()2.如图为DNA分子结构示意图,下列有关叙述正确的是( )A.若该DNA分子中GC碱基对比例较高,则热稳定性较低B.由组成,它代表DNA的基本组成单位之一C.DNA复制时,断裂需解旋酶,和连接需聚合酶D.如果复制时可脱氨为“U”,则能产生UG碱基对答案 B由于GC碱基对含有三个氢键,故GC碱基对的热稳定性比AT碱基对的热稳定性高,A错误;DNA复制时,是脱氧核糖核苷酸与脱氧核

10、糖核苷酸之间的连接,与和之间的连接没有关系,C错误;G与U不能配对,D错误。3.下列关于DNA结构与功能的说法,不正确的是( )A.DNA分子中G与C碱基对含量越高,其结构稳定性相对越大B.碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性C.生物体所有DNA分子的转录和翻译是同时同地进行的D.DNA分子结构相对稳定的重要原因之一是碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确进行答案 C真核生物转录主要在细胞核中进行,翻译在细胞质的核糖体上进行。4.如图表示DNA复制的过程,结合图示判断,下列有关叙述不正确的是( )A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开B.DNA分子

11、的复制具有双向复制的特点,生成的两条子链的方向相反C.从图示可知,DNA分子具有多起点复制的特点,缩短了复制所需的时间D.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段答案 C从图示中不能获得DNA分子具有多起点复制的特点。突破一遗传物质探索的经典实验1.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较重难突破重难突破 肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法直接分离:分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型菌混合培养同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论证明DNA是

12、遗传物质,而蛋白质不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质说明DNA能控制蛋白质的合成说明DNA能自我复制2.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性的原因:保温时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,上清液中出现放射性。噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放出来,经离心后分布于上清液,也会使上清液中出现放射性。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性的原因:由于搅拌不充分,有

13、少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。疑难诊室 (1)加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。(2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌的DNA与R型细菌DNA实现重组,表现出S型细菌的性状,此变异属于广义上的基因重组。(3)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒营专性寄生生活,故应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体。(4)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质,但是没有证明蛋白质不是遗传物质。1.不同生物的遗传物质的判断生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNA

14、DNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝藻玉米、小麦、人2.“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题典例1 (2014山东师大附中一模,17)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。下列关于这两个实验的叙述正确的是( )A.二者都应用同位素示踪技术B.二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应C.艾弗里的实验设置了对照,赫尔希与蔡斯的实验没有对照D.二者都诱发了DNA突变解析只有噬菌体侵染细菌实验应用了同位素示踪技术,A错误;两实验最

15、关键的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应,B正确;赫尔希与蔡斯的实验具相互对照,C错误;两实验都没有诱发DNA突变,D错误。答案 B1-1 (2014江苏徐州期中,16)下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述,正确的是( )A.分别给小鼠注射R型活球菌和加热杀死的S型球菌,小鼠均不死亡B.用含35S标记的噬菌体侵染细菌,子代噬菌体中也有35S标记C.用烟草花叶病毒核心部分感染烟草,可证明DNA是遗传物质D.用含32P标记的噬菌体侵染细菌,离心后上清液中具有较强的放射性答案 A解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质,噬菌体的蛋白质外壳不进入细菌,子代不应含有35S标记,B

16、错误;烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,C错误;用含32P标记的噬菌体侵染细菌,实验结果应是沉淀物中具有较强放射性,D错误。1-2艾弗里将R型肺炎双球菌培养在含S型细菌DNA的培养基中,得到了S型肺炎双球菌,有关叙述中正确的是( )A.R型细菌转化成S型细菌,说明这种变异是定向的B.R型细菌转化为S型细菌属于基因重组C.该实验不能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNAD.将S型细菌的DNA注射到小鼠体内也能产生S型细菌答案 B解析艾弗里实验中将S型细菌中的多糖、蛋白质和DNA等提取出来,分别加入培养R型细菌的培养基中,结果只有加入DNA时,才能使R型细菌转化成S型细菌,这说明肺炎双球菌的遗传物质是DN

17、A,C错误;该实验的生物变异属于基因重组,生物的变异都是不定向的,A错误、B正确;将S型细菌的DNA注射到小鼠体内,不能实现肺炎双球菌的转化,D错误。突破二突破二DNA结构与复制结构与复制1.DNA双螺旋结构的形成过程2.DNA分子结构模型解读图1图2(1)由图1可解读以下信息:数量关系位置关系化学键:单链中相邻碱基 通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖连接互补链中相邻碱基 通过氢键相连(2)图2是图1的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制性内切酶和DNA连接酶作用于部位。:氢键 连接互补链中相邻碱基的化学键磷酸二酯键 连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键1.DNA分子中碱基数量的计

18、算规律(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同,即若在一条链中=m,在互补链及整个DNA分子中=m。(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA一条链中=a,则在其互补链中=,而在整个DNA分子中=1。ATGCATGCAGTCAGTC1aAGTC2.DNA复制的有关计算方法(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养,复制n次,则子代DNA共2n个脱氧核苷酸链共2n+1条特别提醒解答此类问题时,应看准“含”还是“只含”,是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数

19、”。(2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数15151414:2:0:2:(22)nn NDNA NDNA NDNA NDNA含的分子个只含的分子个含的分子个只含的分子个15141:2:(22)n N N含的脱氧核苷酸链条含的脱氧核苷酸链条若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m(2n-1)。第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m2n-1。典例2甲图中DNA分子有a和d两条链,将甲图中某一片段放大后如乙图所示,结合所学知识回答下列问题:甲乙 (1)从甲图可看出DNA复制的方式是 。(2)甲图中,A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶,其中B能将单个的脱氧核苷

20、酸连接成脱氧核苷酸链,从而形成子链;则A是 酶,B是 酶。(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有 。(4)乙图中,7是 。DNA分子的基本骨架由 交替连接而成;DNA分子两条链上的碱基通过 连接成碱基对,并且遵循 原则。解题关键 解析 (1)从甲图可看出DNA复制的方式是半保留复制。(2)A是解螺旋的解旋酶,B是形成子代DNA分子的DNA聚合酶。(3)绿色植物叶肉细胞中DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。(4)乙图中,7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成;DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且遵循碱基互补配对原则。 答案 (1)半保留复制(2)解旋DNA聚合(3)细胞核、线粒体、叶绿体(4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核糖和磷酸氢键碱基互补配对2-1下图是人体细胞中某DNA片段结构示意图。有关叙述正