第3章 基因的本质（复习课件）(共57张PPT)高一生物（人教版2023必修2）

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20XX

/

XX

基因的本质

第3章

课/堂/授/课/PPT/

汇报人：XXXXX中学

01

知识主线

THECLASSROOM

02

课程内容

COURSECONTENT

03

重点知识

KEYOFKNOWLEDGE

04

典例剖析

Analysisoftypicalcases

CONTENTS

第1部分

知识主线

THECLASSROOM

第1部分

知识主线

第2部分

课程内容

COURSECONTENT

第2部分

课程内容

COURSECONTENT

DNA的结构

基因通常是有遗传效应的DNA片段

DNA是主要遗传物质

DNA的复制

第3部分

重点知识

KEYOFKNOWLEDGE

第3部分

重点知识

KEYOFKNOWLEDGE

DNA是主要的遗传物质

（一）肺炎双球菌转化实验

实验材料

S型肺炎双球菌

R型肺炎双球菌

小鼠

有多糖类荚膜

菌落光滑

使人患肺炎或使小鼠患败血症死亡

无多糖类荚膜

菌落粗糙

无毒性

1、格里菲思转化实验

特点

实验过程

原因

肺炎双球菌转化的实质是什么？

转化是指S型菌的DNA片段整合到R菌的DNA上，使受体细胞获得了新的遗传信息，实质是基因重组。

S型细菌中有一种“转化因子”能使R型活细菌转化为S型活细菌。

实验结论

实验结论

“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

2、艾弗里转化实验

T2噬菌体

大肠杆菌

（二）噬菌体侵染细菌实验

实验材料

侵染过程

放射性同位素标记法

32P

35S

标记

标记

实验方法

第一步：分别标记细菌

第二步：分别标记噬菌体

第三步：标记的噬菌体分别侵染未被标记的细菌

在分别含有放射性同位素32P和35S的培养基中培养细菌

分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体

实验过程

第四步：分析实验结果，得出结论

35S标记的噬菌体

32P标记的噬菌体

将标记的噬菌

体与细菌混合

细菌内

放射性高

细菌外

放射性低

子代噬菌体

具放射性

离心检测上清液

和沉淀的放射性

检测子代噬菌

体的放射性

子代噬菌体

无放射性

细菌内

无放射性

细菌外

有放射高

说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内

说明DNA进入到细菌内去了

DNA是遗传物质

RNA

蛋白质

（TMV）

（三）烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验

实验结论：

烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。

实验的设计思路

小结：生物的遗传物质

生物种类

遗传物质是

遗传物质是

细胞结构生物

非细胞结构生物

原核生物：细菌、蓝藻等

真核生物：真菌、动物、

植物、原生生物等

病毒

DNA病毒：T2噬菌体

RNA病毒：烟草花叶病毒、

HIV、流感病毒、

SARS病毒、新冠病毒等

结论：

DNA

RNA

大多数生物的遗传物质是DNA，少数为RNA。所以，DNA是主要的遗传物质。

自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”

对照实验：

对照实验指其他条件都相同，只有一个条件不同的实验。

往往好多因素对实验结果都有影响，对照实验用来证明某种因素对实验结果的确切影响。

通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的。

生物实验设计原则：

生物学实验是通过控制和干预实验现象而进行的探索活动。控制本身就是在分析的基础上找出影响现象产生的各种因素，从而以控制或干预某一需要研究的因素来达到认识事物本质的目的。

从认识论的角度来看，生物学实验的控制可分为两大类：一类是设法排除对研究对象的干扰，另一类是设法对研究对象进行干扰。这两个相反方式的控制所依据的原理是减法原理和加法原理。

1.加法原理

加法原理是给研究对象施加自变量进行干预。也就是说，实验的目的是为了探求某一变量会产生什么结果，从而使研究对象在某些因素的作用下反映出某些特征。

例如：在探究过氧化氢酶的高效性实验时，实验组滴加肝脏研磨液，对照组加少量FeCl3。

又如：探究酸碱度对酶活性的影响实验，加酸或碱对酶活性的影响。

2.减法原理

实验控制中的减法原理是设法排除某种因素对实验对象的干扰，同时尽量保持被研究对象的稳定。依据减法原理，对实验过程的控制可以消除某种条件的影响。

例如：在设计某种药物对动物疗效的实验研究中，动物的个体差异、外部环境等都可能对实验研究产生干扰作用，可选择纯种的某种动物作为实验材料，这就是排除个体差异对疗效的干扰作用。

例如：对光合作用中二氧化碳的作用的实验研究就是依据减法原理而设计的。实验中，氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳，通过对照，可以确定二氧化碳对光合作用的影响。

又如：肺炎双球菌转化实验中，每个实验组通过特异性地去除一种物质。

有的实验设计，对某一因素的控制既运用减法原理又运用加法原理。

例如：设计“植物对不同矿质元素的需要”的实验，其目的是探讨某种植物对不同矿质元素的需要与否。实验中，先依据减法原理设计出对各种矿质元素的控制，即在完全营养液中人为去掉某种矿质元素，以观察植物生长发育的情况，如果发育正常，说明该矿质元素不是该植物的必需营养元素；如果发育不正常则还要运用加法原理人为补充这种元素，以证明该元素为植物所必需的矿质元素。该实例可以用既有空白对照，又有自身对照实验来理解，也就解释了许多实验同时有多个对照实验。

又如：在“激素对高等动物的生长发育影响”的实验设计中也运用了加法原理和减法原理。

3.判定原则

原则一：针对添加法的对照实验（加法原理、探求结果）：有自变量的一组事物为实验组，无自变量的一组为对照组。

原则二：针对排除法的对照实验（减法原理、追踪求源）：无自变量的一组事物为实验组，有自变量的一组为对照组。

1.变量分析：

自变量：

因变量：

2.通过控制自变量设置对照实验

控制方法自变量和对照实验

加法原理

减法原理

艾弗里实验分析：

培养R菌的培养基上是否出现S菌

组成S菌的各种化学物质

分离提纯的S菌的DNA、蛋白质、多糖荚膜等物质分别加入R菌的培养基，通过对照，判断哪种物质可以使R菌转化成S菌。

除加入分离提纯的S菌的细胞提取物外，还同时分别加入了DNA酶、RNA酶、蛋白酶、酯酶等，通过酶，去除相关物质，形成对照，判断哪些物质不能使R菌转化成S菌。

第3部分

重点知识

KEYOFKNOWLEDGE

DNA的结构

组成DNA的基本单位：

组成DNA的碱基：

胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）

腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）

腺嘌呤脱氧核苷酸

A

胞嘧啶脱氧核苷酸

C

鸟嘌呤脱氧核苷酸

G

T

胸腺嘧啶脱氧核苷酸

一、DNA的结构

脱氧核苷酸

T

G

C

脱氧

核糖

A

G

T

G

C

A

T

A

C

碱基对

5'

3'

5'

3'

由2条链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构；

外侧：磷酸、脱氧核糖交替连接——基本骨架；

内侧：碱基；2条链上的碱基通过氢键形成碱基对

碱基互补配对原则：

A与T配对，G与C配对

A－T之间形成2个氢键

C－G之间形成3个氢键

二、DNA的特性

多样性

特异性

碱基排列顺序千变万化

碱基的特定的排列顺序

稳定性

1.在双链DNA中，嘌呤＝嘧啶，即A=T、G=C；A+G=T+C，

A+C=T+G；

2.双链DNA中，如果一条链中的，

则另一条链中

整个DNA中

如果一条链中的,

则另一条链中

三、DNA分子各种碱基的数量关系

第3部分

重点知识

KEYOFKNOWLEDGE

DNA的复制

一、对DNA复制的推测

①半保留复制

②全保留复制

形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的

新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的

③弥散复制

新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段

1.提出问题：

DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？

2.作出假设：

如何在实验中直观区分母链和子链及子代DNA呢？

同位素示踪技术

大肠杆菌同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代）

形成的不同密度的DNA分子应如何区分？

密度梯度离心

利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA；

科学家梅塞尔森和斯塔尔的实验思路：

把复制的单链和原来的链做上标记，观察它们在新DNA中出现的情况。

（2）通过离心处理，完全含15N的DNA密度最大，位于离心管的最下端，称为重带；完全含14N的DNA密度最小，位于离心管的最上端，称为轻带；既含15N又含14N的DNA密度居中，构成中带。

（1）培养15N标记的细菌，放置在以14N为唯一氮源的培养基中连续培养，已知细菌20min分裂一次，分别在20min、40min、...取样，然后破碎细胞，分离出DNA,就可准确地获得各代的DNA。

3.演绎推理：

按照梅塞尔森和斯塔尔的实验思路，画一画按三种复制方式得到的DNA标记情况。

细胞分裂一次

15N/14N-DNA

提取DNA离心

15N/15N-DNA

14N/14N-DNA

15N/14N-DNA

转移到含14NH4CI中

密度

低

高

提取DNA离心

提取DNA离心

第一代

第二代

15N/15N-DNA

15N/14N-DNA

14N

14N

14N

如果DNA复制为半保留复制

第一代会出现的结果是

第二代会出现的结果是

15N/14N-DNA

15N/14N-DNA

14N/14N-DNA

细胞分裂一次

提取DNA离心

15N/15N-DNA

14N/14N-DNA

15N/15N-DNA

转移到含14NH4CI中

密度

低

高

提取DNA离心

提取DNA离心

第一代

第二代

15N/15N-DNA

14N

14N

14N

14N/14N-DNA

如果DNA复制为全保留复制

第一代会出现的结果是

第二代会出现的结果是

14N/14N-DNA

15N/15N-DNA

15N/15N-DNA

15N/15N-DNA

14N/14N-DNA

如果DNA复制为弥散复制

第一代会出现的结果是

第二代会出现的结果是

第一代

第二代

DNA的复制方式为半保留复制

4.实验验证：

5.得出结论：

假说-演绎法

思考

分子总数________

只含15N的分子___________

含15N14N的分子__________

只含14N的分子___________

含14N的分子___________

脱氧核苷酸链总数________

含15N的链为_____________

含14N的链为_____________

2n

0

2

2n-2

2n+1

2

2n+1-2

2n

已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题

：解旋酶催化

解旋

模板

（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）

复制

：以母链为模板进行碱基配对

母链

子链

：组成

复制后的DNA

同时进行

二、复制的过程

以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。

1.DNA复制的场所和时期

场所：

时期：

2.DNA复制的必需的条件

模板：

原料：

能量：

酶：

3.DNA复制的方式和特点

方式：

特点：

细胞核（主要）、线粒体和叶绿体

有丝分裂和减数第一次分裂前的间期

DNA两条链为模板

4种游离的脱氧核苷酸

ATP

解旋酶和DNA聚合酶等

半保留复制

半保留复制

边解旋边复制

4.DNA复制的结果

形成2条DNA

5.DNA复制的意义

（1）将遗传信息从亲代传递给了子代，保持了遗传信息的连续性

（2）复制出现差错，产生的影响可能很大，也可能没有

6.DNA能够准确复制的原因：

（1）DNA独特的双螺旋结构提供精确模板

（2）通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行

1、双链DNA中，含某种碱基a个，复制n次，则需加入该碱基或脱氧核苷酸

a×(2n-1)个

2、双链DNA中，含某种碱基a个，第n次复制，则需加入该碱基或脱氧核苷酸

a×2n-1个

相关计算：

第3部分

重点知识

KEYOFKNOWLEDGE

基因通常是有遗传效应的DNA片段

一、说明基因与DNA的关系的实例

基因通常是有遗传效应的DNA片段

二、DNA片段中的遗传信息

遗传信息：

脱氧核苷酸的排列顺序（或碱基的排列顺序）

三、DNA的特性

DNA分子具有多样性

DNA分子具有特异性

四、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系

染色体

DNA

基因

脱氧核苷酸

染色体是DNA

的主要载体

每个染色体上有

1个或2个DNA

基因是有遗传效应

的DNA片段

每个DNA上

有许多基因

脱氧核苷酸序列代表

遗传信息

每个基因由许多

脱氧核苷酸组成

DNA是主要

遗传物质

第4部分

典例剖析

Analysisoftypicalcases

（1）(多选)（2023汇编，6分）下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的说法错误的是（）

A.该实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡

B.该实验中，加入S型肺炎双球菌DNA的培养基上只出现光滑型菌落

C.艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，理

由是只有DNA才能使R型细菌转化为S型细菌

D.在含有S型细菌DNA和R型细菌的培养基上，R型细菌可通过基因重

组转化为S型细菌

E.艾弗里的实验能证明格里菲思提出的“转化因子”是DNA

AB

（2）（2023改编，6分）如图为“噬菌体侵染大肠杆菌实验”的实验流程，第一组实验用的是35S标记的噬菌体，第二组实验用的是32P标记的大肠杆菌。则下列关于该实验的描述，理论上正确的是（）

A.第一组实验的上清液中放射性强，沉淀物中无放射性

B.第二组实验的上清液和沉淀物中均无放射性

C.实验中噬菌体是用35S直接标记的

D.35S标记的是噬菌体的DNA，32P标记的是大肠杆菌的蛋白质

A

（3）（2023新编，6分）如图是用32P标记噬菌体并侵染细菌的过程，有关叙述正确的是（）

A.若上清液中含有放射性，则一定是侵染时间太长，子代噬菌体释

放造成的

B.若少量噬菌体未侵入细菌，会导致沉淀物中的放射性强度偏低

C.若搅拌不充分，会使沉淀物中的放射性增强

D.离心时间的长短不会对沉淀物中的放射性产生影响

B

（4）（经典题，6分）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.二者都应用了同位素标记技术

B.二者的设计思路都是设法把DNA与其他物质分开，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

B

（5）（2023汇编，6分）如图为烟草花叶病毒(TMV)的感染和重建实验示意图。下列叙述正确的是（）

A.该实验证明了TMV的遗传物质是

RNA

B.重建病毒所繁殖的子代病毒类型取

决于提供蛋白质的株系

C.该实验与噬菌体侵染细菌实验的

设计思路不同

D.用RNA酶处理过的RNA仍具有感

染效力

A

(6)(2023汇编，6分)下列关于DNA分子结构的叙述，错误的是()

A.双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的

B.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA双链的基本骨架

C.磷酸二酯键既可以存在于DNA分子中，也可以存在于RNA分子中

D.DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于

同一侧

E.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

F.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数

G.氢键可以在线粒体内形成，也可以在线粒体内断裂

H.DNA分子的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中

I.DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性

ADEF

(7)(经典题，6分)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()

(8)(2023吉林五校联考，2分)分析某生物的双链DNA，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，其中一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则互补链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是()

A

A.17%B.32%C.34%D.50%

C

(9)(多选)(2023汇编，6分)下列关于DNA复制的说法正确的是()

A.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始进行DNA的复制

B.复制过程只发生在细胞分裂间期的细胞核中

C.将4种游离的核糖核苷酸连接成DNA分子需要ATP供能

D.半保留复制保持了遗传信息传递的连续性

E.边解旋边复制可以降低DNA复制的差错

F.新合成的子链与任何一条母链都相同

DE

(10)(2023河南林州一中月考，6分)已知一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中有腺嘌呤40个。经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1。若需游离的胞嘧啶为m个，则n、m分别是()

A.3900B.3420C.4420D.4900

D