高三生物一轮复习课件 【高效课堂+精研精讲】基因的本质

1.14基因的本质

必修Ⅱ

遗传与进化P1251．DNA是由许多核糖核苷酸聚合而成的生物大分子，核糖核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和核糖。()2．S型细菌有多糖类的荚膜，菌落表面粗糙，有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。()3．艾弗里提出DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。()4．赫尔希和蔡斯分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养T2噬菌体。()5．赫尔希和蔡斯实验表明DNA是主要的遗传物质。()6．在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。()√××××√1.14基因的本质（基因是什么？）一、DNA是主要遗传物质（一）肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验2.艾弗里的体外转化实验（二）T2噬菌体侵染细菌的实验（三）烟草花叶病毒感染烟草的实验二、DNA的结构1.DNA结构模型的构建

2.DNA的结构特点

3.DNA的分子特性科学实践：DNA双螺旋结构的构建科学思维：碱基互补配对原则应用三、DNA的复制

（一）.DNA半保留复制的实验证据

（二）.DNA复制的过程1.概念2.时间3.场所

4.过程5.结果6.条件

7.方向8.特点9.原则

10.DNA准确复制的原因

11.意义科学思维：DNA复制的相关计算四、基因的本质对遗传物质的早期推测孟德尔通过豌豆实验证明生物的性状由遗传因子控制摩尔根通过果蝇实验证明基因位于染色体上科学家发现：染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA染色体在遗传上的连续性和稳定性DNA?蛋白质对遗传物质的早期推测20世纪20年代：蛋白质中有氨基酸多种多样的排列顺序遗传信息有多样性20世纪30年代：DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。

但由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。肺炎链球菌的转化实验【体内和体外】实验材料：菌体特点菌落特点毒性（动物实验）S型细菌

R型细菌

无毒有毒人、鼠肺炎小鼠败血症无荚膜有荚膜粗糙光滑R型和S型肺炎链球菌荚膜的化学本质是_______多糖1.格里菲思，体内转化实验肺炎链球菌的转化实验【体内和体外】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——转化因子局限性：没有提出转化因子的化学本质是什么？1.格里菲思，体内转化实验1、2对比2、3对照S型的活细菌能有毒4和1、2、3对照分离出S型活细菌分离出S型活细菌第一组注射R型活细菌第二组注射S型活细菌第三组注射加热杀死的S型细菌第四组R型菌+加热杀死的S型细菌活活死死肺炎链球菌的转化实验【体内和体外】多糖

脂类蛋白质

RNADNAS型细菌

在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？哪一个才是转化因子？——控制单一变量

设法把DNA与蛋白质等分开，单独地、直接地观察它们的作用。肺炎链球菌的转化实验【体内和体外】2.艾弗里，体外转化实验

加热杀死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质第一组：

对照组第二~五组：

实验组减法原理结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

即DNA是转化因子，而蛋白质等不是。肺炎链球菌的转化实验【体内和体外】(1)转化的原理是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。(2)加热并没有使DNA完全失去活性：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在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。(3)并非所有的R型细菌都能被转化，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。转化效率与DNA纯度有关，纯度越高，转化效率越高。(4)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型活细菌可使小鼠致死。实验分析1．为研究促使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。随堂练习【P126】C下列叙述正确的是(

)A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNAD．该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNAT2噬菌体侵染细菌的实验科学家：材料：方法：赫尔希和蔡斯T2噬菌体生物种类：生活方式：宿主：成分：繁殖过程：病毒寄生生活只有大肠杆菌只有蛋白质和DNA。繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程1吸附2注入？3合成4组装5释放T2噬菌体侵染细菌的实验科学家：材料：方法：赫尔希和蔡斯T2噬菌体放射性同位素标记技术设计思路：

让DNA和蛋白质分开来识别。

如何区分？蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P（标记35S）（标记32P）追踪放射性的转移途径就是蛋白质或者DNA的转移途径T2噬菌体侵染细菌的实验4.过程：标记噬菌体a.在分别含有放射性同位素35S和32P的培养基中培养大肠杆菌b.再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。警示1：能在培养基中直接培养T2噬菌体吗？培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体-蛋白质（35S）32P35S培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体-DNA（32P）32P标记的噬菌体35S标记的噬菌体T2噬菌体侵染细菌的实验4.过程：标记噬菌体分别用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌②③搅拌、离心④检测上清液和沉淀物的放射性⑤检测子代噬菌体的放射性有放射性32P无放射性35ST2噬菌体侵染细菌的实验科学家：材料：方法：过程：结果：结论：蛋白质没有进入细菌中DNA进入细菌中DNA是T2噬菌体的遗传物质一组无35S，二组有32PT2噬菌体侵染细菌的实验7.实验分析：课本P45搅拌的目的：

离心的目的：检测的预期结果一组上清液放射性高

沉淀物没有放射性

检测的实际结果一组上清液放射性高

沉淀物放射性低？

因为搅拌不充分部分噬菌体没有与大肠杆菌分离T2噬菌体侵染细菌的实验7.实验分析：课本P45搅拌的目的：

离心的目的：检测的预期结果二组上清液没有放射性

沉淀物放射性高

检测的实际结果二组上清液放射性低？

沉淀物放射性高可能保温时间太短或者太长太短，噬菌体未能充分侵染细菌太长，细菌裂解，释放出子代噬菌体T2噬菌体侵染细菌的实验不能用14C和18O同位素标记蛋白质和DNA不能在培养基中直接培养T2噬菌体一组实验沉淀物放射性低的原因：搅拌不充分二组实验上清夜放射性低的原因：保温时间太短或者太长

太短，噬菌体未能充分侵染细菌

太长，细菌裂解，释放出子代噬菌体合成新噬菌体需要的原料来源：

除了模板DNA来自亲代噬菌体，其他原料都来自细菌，如核苷酸、氨基酸…等子代噬菌体的标记情况：a标记的噬菌体侵染未标记的细菌：

一组子代噬菌体不含35S，二代子代噬菌体含32P，b未标记的噬菌体侵染标记的细菌：

一组子代噬菌体含35S，二代子代噬菌体不含32P实验证明DNA是主要遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质8.实验注意事项1．(2022·沧州模拟)如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，下列分析正确的是(

)A．只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记B．子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35SC．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15ND．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S随堂练习【P128】C烟草花叶病毒感染烟草的实验蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA烟草花叶病毒TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质1蛋白质2+RNA1TMV1烟草花叶病毒感染烟草的实验

因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所有说DNA是主要的遗传物质。DNA是主要遗传物质1．如图为烟草花叶病毒的感染和病毒重建实验部分示意图，下列相关叙述正确的是(

)随堂练习【P129】CA．图中的两种烟草花叶病毒具有相同的RNA和蛋白质B．图中重组病毒子代的感染实验，证明了该病毒的遗传物质是核糖核苷酸C．单用病毒的RNA就能在烟草中产生多个遗传信息相同的子代病毒D．图中B型烟草花叶病毒子代的组成是RNAB和蛋白质A自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”

在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；

与常态比较，人为增加某种影响因素的称为加法原理。例如在必修一酶一节中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别做了加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”；

与常态相比，人为去除某种影响因素的称为减法原理。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。科学方法DNA的结构：C、H、O、N、P磷酸

脱氧核糖

含氮碱基

（ATGC）DNA的双螺旋结构？DNA的元素组成小分子脱氧核苷酸1.DNA结构模型的构建DNA的结构20世纪30年代，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋结构。他们先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型。1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，碱基在内侧，A和T配对，C和G配对。富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。

沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。1953年，沃森、克里克成功地构建DNA双螺旋结构模型。标志着分子生物学时代的诞生。【2021年广东高考】5．DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（

）①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A．①②

B．②③

C．③④

D．①④B【2022年广东高考】5．下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（

）A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律B．摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质D．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式D2.DNA的结构特点DNA的结构5’3’3’5’磷酸二酯键DNA分子是由两条单链组成的，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连接，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，并且碱基配对具有一定的规律：【A-T,G-C，且A、T之间形成两个氢键，G、C之间形成三个氢键】碱基互补配对原则利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构五种元素：四种基本单体：三种小分子：二条长链：一种空间结构：C、H、O、N、PA、T、C、G四种脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（4种）脱氧核苷酸双链规则的双螺旋结构1.连接双链上碱基的化学键是？氢键2.连接单链上脱氧核苷酸的化学键是？磷酸二酯键3.连接单链上碱基的结构是？脱氧核糖--磷酸--脱氧核糖4.一个脱氧核糖连接什么结构？1或2个磷酸基团和1个碱基5.一个磷酸连接什么结构？1或2个脱氧核糖1______________3______________4______________5______________6______________7______________8______________9______________2______________10______________胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链片段（DNA单链片段）课本P52:写出图中1-10的名称A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B．④是构成DNA的基本组成单位，名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息D．⑤⑥分别代表A、G，一条脱氧核苷酸单链上的相邻两个碱基之间通过⑨连接随堂练习【P131】C1．如图为DNA分子结构示意图，下列对该图的叙述正确的是(

)分析下面的概念图，回答有关问题：A染色体B+CDNAD基因E脱氧核苷酸构成H磷酸++FG（1）图中B是

，F是

，G是

。（2）1个A与C有两种比例关系：

和

。（3）每个C含有

个D，每个D中可以由

个E组成。（4）D和A的位置关系：

。（5）从分子水平看D和C的关系

。（6）C的基本组成单位是图中的

。（7）在E构成的链中，与一分子G相连接的有

分子F和

分子H。（8）遗传信息是D中

的排列顺序。蛋白质含N碱基脱氧核糖1：11：2很多成百上千D位于A上呈线性排列D通常是有遗传效应的C片段E11或2E或F

2.DNA的结构特点3.DNA的分子特性二.DNA的结构DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。

DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。

特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。

不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。稳定性多样性特异性

人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。

应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。科学•技术•社会DNA指纹技术谁是犯罪分子？1号DNA分子的特异性制作DNA双螺旋结构模型材料：曲别针或铁丝：

模拟化学键（氢键和磷酸二脂键）【数量】卡片或橡皮泥：

模拟各种分子

【种类和数量】例1．在搭建DNA模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则（

）A．能搭建出20个脱氧核苷酸

B．所搭建的DNA片段最长为7个碱基对C．能搭建出4种不同的DNA模型

D．能搭建出一个4个碱基对的DNA片段DA1T2G1C2T1A2C1G2DNA双链碱基互补配对原则应用方法：画出如图的“梯子”；理解并提取“单链”“双链”“互补”“不互补”等字眼,明确已知和待求。填充已知数据例:已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m时,求:(1)在另一互补链中这一比例是多少?(2)这个比例关系在整个分子中又是多少?当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n时,求:(3)在另一互补链中这一比例是多少?(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?1/m1nn4．某DNA分子含有1000个碱基对，其中A的含量为30%，α链中G的含量为30%，下列与该DNA分子有关的叙述正确的是(

)A．该DNA分子中含有的氢键数为2.4×103个B．该DNA分子的两条单链中(A＋C)/(T＋G)的值一定相等C．该DNA分子的α链中碱基A所占的比例在0～40%范围内D．由于碱基互补配对，DNA分子中C与G的和一定占50%随堂练习【P132】A某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=_____某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？

20%60个29%38%DNA做为遗传信息应该具有什么特点：能够储存大量的遗传信息结构比较稳定可以准确的复制，并传递给下一代等等提出问题假说-演绎法做出假设演绎推理实验检验得出结论观察分析DNA以什么方式复制？若要探究复制方式，关键思路是什么？区分亲代和子代如何区分？同位素标记技术全保留复制半保留复制弥散复制（分散复制）方式代数三、DNA的复制提出问题假说-演绎法做出假设演绎推理实验检验得出结论观察分析半保留复制

全保留复制

弥散复制P子一代子二代预期结果三、DNA的复制（一）.DNA半保留复制的实验证据提出问题假说-演绎法做出假设演绎推理实验检验得出结论观察分析提

出

者：证

明

者：材

料：研究方法：实验方法：原

理：沃森和克里克梅塞尔森和斯塔尔大肠杆菌假说-演绎法同位素标记技术和密度梯度离心法15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同N元素的DNA。【课本P54】归纳整理提取DNA离心三、DNA的复制（一）.DNA半保留复制的实验证据提出问题假说-演绎法做出假设演绎推理实验检验得出结论观察分析7.过程让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代，得到含15N的亲代大肠杆菌；转移到含14NH4Cl的培养液中培养，细胞分裂1次，提取DNA，离心，观察；细胞分裂第2次，提取DNA，离心，观察；细胞分裂一次转移到含14NH4CI中细胞再分裂一次预期结果15N/14N-DNA“中”15N/15N-DNA“下”14N/14N-DNA“上”15N/14N-DNA“中”提取DNA离心提取DNA离心密度低高=实验结果三、DNA的复制（一）.DNA半保留复制的实验证据提出问题假说-演绎法做出假设演绎推理实验检验得出结论观察分析提

出

者：证

明

者：材

料：研究方法：实验方法：原

理：实验过程：结

论

：沃森和克里克梅塞尔森和斯塔尔大肠杆菌假说-演绎法同位素标记技术和密度梯度离心法DNA复制的是以半保留复制方式进行的方式代数三、DNA的复制提出问题假说-演绎法做出假设演绎推理实验检验得出结论观察分析半保留复制

全保留复制

弥散复制P子一代子二代否定全保留复制

否定弥散复制P子一代

子二代

子三代31P31P31P32PP45复制了3次,子代大部分没有放射性

（二）.DNA复制的过程【课本P55】DNA的复制时间条件过程方向场所概念特点结果意义原则准确复制的原因

（二）.DNA复制的过程【课本P55】1.概念2.时间3.场所DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。细胞分裂前的间期真核生物：细胞核【主要】、线粒体、叶绿体原核生物：拟核【主要】、质粒病

毒：在宿主细胞中

（二）.DNA复制的过程【课本P55】4.过程解旋：在能量的驱动下，在解旋酶作用下，DNA双链解开。

（二）.DNA复制的过程【课本P55】4.过程合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成一条子链。

（二）.DNA复制的过程【课本P55】4.过程延伸：随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸【边解旋边复制】螺旋化：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构5.结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子

（二）.DNA复制的过程【课本P55】1.概念2.时间3.场所4.过程5.结果6.条件

解旋→子链合成→延伸→螺旋化模板能量原料酶DNA两条链ATP四种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等

（二）.DNA复制的过程【课本P55】1.概念2.时间3.场所4.过程5.结果6.条件

7.方向8.特点

9.原则10.DNA准确复制的原因

11.意义解旋→子链合成→延伸→螺旋化模板、能量、原料、酶

5’→3’【子链延伸方向】半保留复制、边解旋边复制碱基互补配对原则DNA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的进行。将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。

（二）.DNA复制的过程【课本P55】4.过程A．由图可知，DNA分子复制为单向复制B．除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等C．DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的D．解旋含G—C碱基对较多区域时，消耗的能量相对较多2.下图为DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述错误的是(

)随堂练习【P133】A1.将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：①子代DNA共2n个含15N的DNA分子：

个只含15N的DNA分子：

个含14N的DNA分子：

个只含14N的DNA分子：

个②脱氧核苷酸链共2n＋1条含15N的脱氧核苷酸链：

条含14N的脱氧核苷酸链：

条202n