第3章基因的本质（考点串讲）-2023-2024学年高一生物章末复习考点梳理测试卷（人教版2019必修2）

第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质[主干知识]一、对遗传物质的早期推测1.20世纪20年代，大多数科学家认为，蛋白质是生物体的遗传物质，原因是：各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，可能蕴含着遗传信息。2．20世纪30年代，人们认识到DAN的重要性，但由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。3.作为遗传物质具有的特点：（1）可以精确复制，保证亲子代的连续性；（2）能够指导蛋白质合成，保证控制生物性状和代谢过程；（3）结构稳定，保证物种的稳定性；（3）能够储存大量遗传信息，保证生物的多样性。二、肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验（1）实验材料：格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎链球菌的致病情况。（2）实验原理：S型肺炎链球菌可以使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡；R型肺炎链球菌因为菌体没有荚膜，易被吞噬细胞吞噬并杀死，不会使人或小鼠患病，无致病性。提示：S型在培养基培养，菌落表面光滑，菌体表现有荚膜；R型菌落表面粗糙。（3）实验过程：第一组：小鼠体内注射R型活细菌，小鼠不死亡第二组：小鼠体内注射S型活细菌，小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌第三组：小鼠体内注射加热致死的S型细菌，小鼠不死亡第四组：将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，从小鼠体内分离现S型活细菌总结：第一组与第二组形成对比，说明R型活细菌没有致死性，而S型有致死性；第二组和第三组可以对比，说明加热杀死的S型菌无致病性；第二、三、四组可以对比，说明加热杀死的S型菌可以使R型活细菌转化为S型活细菌。（4）实验结论：已经加热杀死的S型细菌，含有某种促进使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—转化因子。2.艾弗里的体外转化实验（1）制备细胞提取物将加热杀死的S型细菌破碎后，去除糖类、蛋白质和脂质。（2）实验过程第一组：将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，培养一段时间后，出现了S型活细菌第二组：将细胞提取物用蛋白酶处理后，加入有R型活细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌第三组：将细胞提取物用RNA酶处理后，加入有R型活细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌第四组：将细胞提取物用酯酶处理后，加入有R型活细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌第五组：将细胞提取物用DNA酶处理后，加入有R型活细菌的培养基中，结果只长R型活细菌提示：第一至四组，培养基上除了S型活细菌还有大量R型活细菌；实验用到的酶均是水解酶。（3）实验结论：细胞提取物中存在转化因子，该转化因子很可能是DNA。（4）艾弗里的观点：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。三、噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料：T2噬菌体。一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，头部含DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌的物质进行大量增殖。当噬菌体增殖达到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量噬菌体。2.实验方法：放射性同位素标记技术。利用蛋白质和DNA组成元素的不同，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA。3.实验过程：（1）获得35S和32P分别标记的噬菌体（两组）：分别用含有35S和32P的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，才能获得所需类型的噬菌体。（2）噬菌体侵染大肠杆菌：用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、离心，之后，检查上清液和沉淀物中放射性物质。提示：搅拌的目的是为了使T2噬菌体颗粒（蛋白质外壳）与细菌分离，离心的目的是为了分开T2噬菌体颗粒和被侵染的大肠杆菌，上清液中含有质量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物含有被侵染的大肠杆菌。4.实验结果：用35S标记的一组侵染实验，放射同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在沉淀物中。5.实验结论：DNA是噬菌体的遗传物质。因为噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，蛋白质外壳留在细胞外，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA遗传的。四、DNA是主要的遗传物质1.烟草花叶病毒侵染实验：从烟草花叶病毒中提取的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从烟草花叶病毒中提取的RNA，却能使烟草感染病毒。因此，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。2.DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。提示：（1）每个实验只能证明DNA或RNA是遗传物质，而不是证明DNA是主要的遗传物质。（2）实验选细菌或病毒作为实验材料的优点是因为细菌或病毒个体很小，结构简单，繁殖快等。（3）从实验自变量的角度分析，艾弗里的肺炎链球菌转化实验，利用了“减法原理”。（4）艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等；赫尔希等采用的主要技术有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。[易错辨析]1.依据格里菲思肺炎双球菌转化实验，推测S型细菌DNA进入R型活细胞中可以指导蛋白质的合成（√）（21年全国卷改编）2.与R型活细菌相比，S型活细菌的致病性可能与荚膜有关（√）（P43教材改编）3.用DNA酶处理的S型细菌提取物可以使R型活细菌转化为S型活细胞(×)（P44教材改编）4.噬菌体侵染细菌的实验需要同时含有35S和32P标记的噬菌体侵染细菌(×)（22年浙江卷改编）提示：35S和32P分别标记不同组的噬菌体。5.搅拌是为了使大肠杆菌中噬菌体释放出来(×)（P45教材改编）6.某团队模拟噬菌体侵染细菌实验时，发现放射性主要出现在沉淀物中，则该组用32P标记噬菌体，大肠杆菌未进行标记(√)（22年海南卷改编）7.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验中”利用了“加法原理”(√)（P46科学方法）8.绝大多数生物的遗传物质是DNA，多数病毒的遗传物质是RNA（×）（P46教材改编）提示：细胞中的遗传物质是DNA，绝大多数病毒的遗传物质是DNA，少数是RNA。9.肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术(√)（22年河北卷）第2节DNA的结构【主干知识】一、DNA双螺旋结构模型的构建1.事实：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别是A、T、G、C4种碱基；DNA分子中，A的量总是等于T的量，G的量总是等于C的量。2.研究方法：X射线晶体衍射法。3.构建模型：依据DNA衍射图谱，构建出DNA呈螺旋结构；依据A=T，C=G，构建A与T配对，C与G配对，DNA两条链的方向相反。二、DNA的结构1.结构特点:（1）DNA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；（2）DNA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；（3）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一定与T配对，C一定与C配对，即遵循碱基互补配对原则。2.反向平行：如右图所示，DNA一条单链具有两个末端，一端一个游离的碱酸基因，这一端称为5/端,另一端有一个羟基，称作3/端。反向平行是指两条链走向相反，一条链从5/端到3/端，另一条链则是从3/端到5/端。[易错辨析]1.在制作DNA模型时，腺嘌呤与鸟嘌呤之和等于胸腺嘧啶与胞嘧啶之和（√）（P49教材改编）2.制做脱氧核苷酸时，需要在磷酸上连接脱氧核糖和碱基（×）（22年浙江卷）3.DNA分子自身环化后，基本骨架不变（√）（22年广东卷改编）4.沃森和克里克依据X射线衍射图谱得到碱基配对方式（×）（P49思考讨论改编）提示：依据X射线图谱得到DNA呈螺旋结构。5.DNA分子中（A+T）/（C+G）=1（√）（21年北京卷）6.DNA分子中一条单链序列是5/GATAGG3/，则其互补链序列为5/CTATCC3/(×)(P52练习与应用改编)提示：其互补链为5/CCTATC3/，遵循反向平行原则。第3节DNA的复制【主干知识】一、对DNA复制的推测1.半保留复制：DNA双螺旋解开，两条单链分别作为复制的模板，合成新的子链后，新合成的单链与模板链依据碱基互补配对原则结合成新的DNA分子。2.全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA双链都是新合成的。3.半保留复制和全保留复制的示意图二、DNA半保留复制的实验证据1．方法和技术：假说演绎的方法。利用同位素标记技术完成实验，14N和15N的相对原子质量不同，利用离心的方法可以在试管中将其标记的DNA分子分开。2.实验过程：（1）先用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让其繁殖若干代后，大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。（2）将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将DNA进行离心，记录离心后试管中的DNA位置。3.演绎实验预期：4.实验结果：完成上述实验的结果与预期一致：亲代大肠杆菌的DNA分子离心后，只在底部出现一条带，密度最大，即DNA分子两条链均被15N标记；将转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中部出现一条带，说明其密度居中，即DNA分子中一条链被15N标记，另一条链被14N标记（15N/14NDNA）；将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14NDNA，另一条带位置居上，说明密度最小，两条链均没有被15N标记。实验结果证明：DNA的复制是以半保留的方式进行的。三、DNA复制的过程1．时间：在真核生物中，DNA复制是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。场所有细胞核、叶绿体和线粒体。2.条件：需要细胞提供模板、能量驱动、解旋酶完成解旋、DNA聚合酶催化原料（脱氧核苷酸）合成子链。3.过程：解旋→合成子链→子链与模板链形成双螺旋结构→完成复制。4.方向：子链从3/端结合游离脱氧核苷酸延伸，即模板链是从3/端向5/端方向被复制。5特点：边解旋边复制边螺旋（解旋部分DNA双链后，依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶的作用下，4种游离脱氧核苷酸合成子链，合成的部分子链会也模板链盘绕形成双螺旋结构）、半保留复制。6.结果:亲子代DNA分子完成相同，新复制的两个DNA分子通过细胞分裂分配到子细胞中。7.复制保障：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进行。8.意义：将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。[易错辨析]科学家通过假说演绎证明了DNA进行半保留复制（√）（P54思考讨论）利用15N和14N放射性不同，探究DNA半保留复制（×）（P54思考讨论）提示：15N和14N两种元素的原子质量不同，不是利用放射性来进行实验探究。若DNA复制时进行半保留复制，连续培养至第三代，细胞DNA离心后出现一条中带和一条轻带（√）（22年海南高考）真核细胞中DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶（√）（P55教材改编）DNA复制发生在细胞分裂的间期（×）（P55教材改编）提示：间期不属于细胞分裂过程。DNA复制时，脱氧的核苷酸都是加到子链3/端（√）（21年辽宁卷改编）DNA复制均是在细胞核中进行，且与染色体复制同步（×）（P56练习与应用改编）提示：原核细胞DNA复制发生在拟核，真核细胞中除了细胞核，还有叶绿体和线粒体也会进行DNA复制。第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段【主干知识】一、说明基因与DNA关系的实例实例1.大肠杆菌拟核有1个DNA分子，长度约4.7×106个碱基对，该DNA分子上约有4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基。说明：基因数目多于DNA数；基因碱基数总和小于DNA碱基总数；基因是DNA片段；基因是不连续的，基因间有碱基对分隔。实例2.将水母绿色荧光蛋白基因小鼠，在紫外线的照射下，也能使水母一样发光。说明：基因具有遗传效应（即基因控制蛋白质合成、基因控制性状等）。实例3.人类基因组测定22条常染色体（非同源染色体）+X+Y，大约含有31.6亿个碱基对，基因构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。说明同实例1结论。基因定义：基因是有遗传效应的DNA片段。拓展：有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。二、DNA片段