2024年高中生物新教材同步必修第二册 学习笔记第3章 本章知识网络

2024年高中生物新教材同步必修第二册学习笔记本章知识

网络

一

肺炎链球菌基

因基因通常

的转化实验.DNA是遗DNA是主T每个DNA上分布着许多个基亩|

的基因与

是有遗传

传物质的要的遗传本DNA的

噬菌体侵染证据物质质效应的-［基因通常是有遗传效应的DNA片段|

一关系

细菌的实验DNA片段

r遗传信息｝［基因中4种脱氧核甘酸的排列顺序）

烟草花叶病毒侵RNA是遗传

染烟草的实验物质的证据

T时间：细胞分裂前的间期|

［DNA的结构）|DNA的复制;

』场所：主要在细胞核中）

-［条件：模板、原料、能量、耐

特点空间结构

双链反向平行盘旋成双螺旋|规则的双螺旋结构）-［特点：边解旋边复制、半保留复制）

结构;磷酸、脱氧核糖在外侧;

意义：将遗传信息从亲代细胞传递给

碱基在内侧构成碱基对

构建者及时间子代细胞，从而保持了遗传信

具有

息的连续性

|稳定性；多样性；特异性）［1953年，沃森和克里克］

第3章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

［学习目标］1.阐述格里菲思、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的过程。2.阐述噬菌体侵染细菌

实验的方法和过程。3.理解DNA是主要遗传物质的结论。

一、肺炎链球菌的转化实验

教材梳理

1.对遗传物质的早期推测

⑴主导观点

①观点：是生物体的遗传物质。

②理由：氨基酸的排列顺序，可能蕴含着

(2)对DNA的认识

①DNA是由许多聚合而成的生物大分子，脱氧核甘酸的化学组成包括磷酸、碱

基和脱氧核糖。

②组成DNA的脱氧核甘酸有种，每一种有一个特定的碱基。

③对DNA的结构没有清晰的了解。

2.肺炎链球菌的类型

项目S型细菌R型细菌

菌落表面______表面______

O

菌体

有多糖类的荚膜没有多糖类的荚膜

有无致病性

3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验

组别实验过程及结果结论

第一组R型活细菌工小鼠________

已经加热致死的S型

第二组S型活细菌"小鼠_____-S型活细菌

细菌，含有某种促使

第三组加热致死的S型细菌也上小鼠________

R型活细菌转化为S

R型活细菌'型活细菌的活性物质

第四组与加热致死，需小鼠——S型活细菌

的S型细菌,

4.艾弗里的肺炎链球菌转化实验

(1)实验过程及结果

[s型细菌的细胞提取物)

I处理

I'RNA酶）[DNA酶]

分别与R型细菌混合培养

,11',1,1

(2)结论：才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

(3)“加法原理”和“减法原理”

①与常态比较，人为某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在

不同条件下的分解”实验。

②与常态比较，人为某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球

菌转化实验。

【判断正误】

(1)将加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的肺炎链

球菌全部是S型活细菌()

(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡()

(3)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质()

核心探讨「

任务一：肺炎链球菌转化实验

1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验

(1)对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？

(2)对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？

(3)第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌来自哪里?

(4)这种转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？

2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验

(1)概述该实验的设计思路。

(2)第一组将加热致死的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中

长出了S型活细菌。这说明什么？

(3)实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？

(4)第一至第四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？

（5）第五组用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养

皿中只有R型细菌？

（6）据此分析艾弗里的体外转化实验的结论是什么？

「核心归纳」

1.易错归纳

⑴转化实质：肺炎链球菌转化的实质是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，从而使R型细菌转化为S型细菌。

⑵一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培

养基中（或小鼠体内）的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。

2.加热的作用原理

⑴加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其

相应功能，细菌死亡。

⑵加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃左右时，DNA的结构会恢复，进

而恢复活性。

典题应用

1.格里菲思在小鼠身上进行了著名的肺炎链球菌转化实验，下列关于该实验的结论，错误的

是（）

A.说明肺炎链球菌的遗传物质是DNA

B.说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌

C.说明R型活细菌是无毒性的

D.说明加热致死的S型细菌是无致病性的

2.（2023•北京丰台区高一期中）肺炎链球菌的转化实验中，能够使小鼠死亡的是（）

A.S型细菌的蛋白质+蛋白酶+R型细菌

B.S型细菌的DNA+R型细菌

C.S型细菌的RNA+RNA酶+R型细菌

D.S型细菌的DNA+DNA酶+R型细菌

二、噬菌体侵染细菌的实验

教材梳理

1.实验者：。

2.实验方法：技术。

3.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。

(1)T2噬菌体的模式图

(2)生活方式：专门寄生在____________体内。

(3)增殖特点：在_____________________________________________________________的作用

下，利用体内的物质来合成自身的组成成分，进行

大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。

4.实验过程

第1步大肠杆菌+含：邓的培养基f含_的大肠杆菌

标记大一

肠杆菌大肠杆菌+含32P的培养基一含_的大肠杆菌

第2步

T2噬菌体+含屹5的一含—的T2噬菌体

标记T2一

噬菌体T2噬菌体+含32P的一含_的12噬菌体

U__含_"S的噬菌搅拌后上清液放射性很

第步

3体+大肠杆菌离心’沉淀物放射性很—

用标记的噬菌

体侵染未被标含:叩的噬菌搅拌后上清液放射性很，

记的大肠杆菌体+大肠杆菌离心沉淀物放射性很

(1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要保温，然后搅拌、离心。

(2)搅拌的目的是__________________________________________________________________

(3)离心的目的是__________________________________________________________________

5.实验结果及分析

(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时，进入细菌的细胞中,

而仍留在细胞外。

(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过遗传的。

6.实验结论：才是噬菌体的遗传物质。

t判断正误】

(1)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解()

(2)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35s和32P的人工培养基培养噬菌体()

(3)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点()

核心探讨^

任务二：噬菌体侵染细菌的实验

1.本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用32P和35s进行标记？

2.能否用14C和3H标记噬菌体？能否用32P和35s同时标记噬菌体？并说明理由。

3.用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造

成的？

4.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成

的？

「核心归纳」

1.T2噬菌体的增殖

释放装配

(1)合成T2噬菌体DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。

(2)合成T2噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核甘酸。

(3)合成T2噬菌体蛋白质的原料：大肠杆菌提供的氨基酸。场所：大肠杆菌的核糖体。

2.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节一“保温”与“搅拌”

⑴保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏高，原因是部

分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。

(2)“揽拌”要充分——如果搅拌不充分，35s组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与

细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。

典题应用

3.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。

下列有关分析正确的是（）

上清液a

沉淀物b

实验2Q与细菌p,搅拌后

混合培养J\离心

三-上清液C

用32P标记噬菌体y留-沉淀物d

A.理论上，b和c中不应具有放射性

B.实验中b含少量放射性与过程①中培养时间过长或过短有关

C.实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关

D.该实验证明了RNA是遗传物质

4.用不同标记的噬菌体侵染不同标记的细菌，经短时间的保温培养、充分搅拌和离心处理后,

下列预期的实验结果中，错误的是（）

A.用含3H标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性

B.用未标记的噬菌体侵染14c标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性

C.用含32P标记的噬菌体侵染35s标记的细菌，上清液和沉淀物中可能均有放射性

D.用含35s标记的噬菌体侵染32P标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性

r题后归纳】使用不同元素标记后子代放射性有无的判断

~►细菌一►提供原料，子代中都含有放射性

看J

一

记L32P—~标记DNA,部分子

标

—的中含有族射座

物

生

噬

二看

菌标记蛋白质，子代

一•"标记一一35s-

体*中不含有放射性

元素

标记DNA和蛋白

」4c、3H+质，部分子代中

含有放射性

三、生物的遗传物质

教材梳理

1.RNA是遗传物质的实验证据

（1）实验材料：烟草花叶病毒（只含有蛋白质和卜烟草。

（2）实验过程

E.升广蛋白质毁烟草-烟草病毒

烟草花_

叶病毒

匚____磐烟草一烟草病毒

(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是o

2.DNA是主要的遗传物质：绝大多数生物的遗传物质是,只有极少数生物的遗传

物质是。因此，是主要的遗传物质。

t判断正误】

(1)真核生物的遗传物质是DNA()

(2)原核生物的遗传物质是RNA()

(3)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA()

(4)DNA是酵母菌的主要遗传物质()

「核心归纳」

1.DNA是主要的遗传物质的理解

(1)细胞内既有DNA,又有RNA,其遗传物质是DNA。

⑵病毒只含有一种核酸：DNA或RNA,含有哪种核酸，该核酸就是该病毒的遗传物质。

(3)DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的，而某种生物的遗传物质是唯一的。

(4)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。

2.遗传物质的探索思路

减法,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每

原理1个实验组特异性地去除一种物质

・标记DNA、RNA的特定碱基,

确认是DNA一依据其是否被消耗确定该病

还是RNA

同位素毒的遗传物质——消耗“T”

〔为DNA,消耗"U”为RNA

标记技

确认病毒中

J分别标记病毒组成物质---

术哪类分子起

核酸、蛋白质中的特有元素

遗传作用

将一种病毒的核酸与另一种病毒的蛋

病毒重方法

白质外壳重新组合，得到杂种病毒，

组技术

再用杂种病毒侵染宿主细胞

典题应用

5.下列关于生物的遗传物质的说法，正确的是()

A.同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA

B.DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA

C.真核生物的遗传物质都是DNA,病毒的遗传物质都是RNA

D.艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质

6.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者引起的病斑不同，如图甲。

将TMV的遗传物质和蛋白质分离，并分别感染健康烟叶，结果如图乙。科学家将不同病毒

的遗传物质与蛋白质重新组合形成“杂种病毒”，然后感染健康烟叶，如图丙。依据实验,

下列推论正确的是（）

TMV的

遗传物质杂种病毒

TMV的蛋

白质外壳

HRV的遗

传物质

感染卜烟叶

?

丙

A.图甲实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶

B.图乙实验结果说明TMV的蛋白质外壳能感染烟叶

C.图丙实验结果是烟叶被感染，并且出现b病斑

D.杂种病毒产生的子代具有TMV的蛋白质外壳

■网络构建

格里菲思的已经加热致死

结

肺炎链球菌论’的S型细菌含有］

转化实验转化因子

艾弗里的肺DNA才是使R型

证结

炎链球菌转细菌产生稳定遗-DNA

尸据论是主

绝大多化实验传变化的物质结一

要的

数生物论

噬菌体侵染结DNA才是噬菌遗传

细菌的实验论体的遗传物质物质

少数病毒

RNA烟草花叶病毒侵结RNA是烟草花叶

染烟草的实验论病毒的遗传物质第4节基因通常是有遗传

效应的DNA片段

［学习目标］1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。2.说出DNA分子的多样性和特

异性。

一、说明基因与DNA关系的实例

材楼理

1.教材“思考・讨论”中资料1和3说明基因中的碱基数目只是DNA分子碱基总数的一部分,

可推测每个DNA分子上有个基因，只有碱基参与基因的组成，结论是基因

是片段。

2.教材“思考・讨论”资料2中绿色荧光与基因有关，且基因具有一定的独立性，可推测基

因能控制生物体的,结论是基因具有特定的。

由上述材料可知：基因通常是有遗传效应的DNA片段。

【判断正误】

(l)DNA的片段就是基因()

⑵真核生物的基因均在染色体上呈线性排列()

核心探讨

任务一：辨析基因

请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”：

1一基因］—一非基因的片段—上基因2—H

•j-AGATTCTGJAGGCTGAACGGTACCGG；GACTTAAC}••

--CTAA……GACjTCCGACTTG……CCATGGCCjCTG……AATTG1•

■।।।

⑴从结构上看：①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段(填“一定”或“不

一定”)就是基因；②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种按一定顺序排

列而成的，也是双螺旋结构；③每个基因上脱氧核甘酸的是特定的；④

基因中碱基的代表遗传信息。

⑵从功能上看：基因具有,即基因能控制生物体的性状，基因是控制生物体

的基本单位，特定的基因决定特定的性状。

(3)从生物类型上看：基因可以分成真核基因和。

(4)从分布上看：基因可以分为细胞核基因和,细胞核基因遗传时遵循孟德尔

两大定律，而细胞质基因遗传时不遵循，表现为母系遗传。

「核心归纳」基因与染色体、DNA、脱氧核甘酸之间的关系

染色体是DNA;X1每条染色体上含有1或2

的主要载体eo个DNA分子

回3匚〉是主要的遗传物质

基因是有遗传效应

的DNA片段O匚＞每个DNA分子含有许多个基因

基因在染色体上＜口|基:因|u＞是控制生物性状的基本单位

呈线性排列C每个基因中含有很多个脱氧

O核甘酸

典题应用

1.“人类基因组计划”研究表明，人类基因组计划测定的24条染色体上有2〜2.5万个基因,

这一事实说明()

A.基因是DNA上有遗传效应的片段

B.基因是染色体的片段

C.一个DNA分子上有许多个基因

D.基因只存在于染色体上

2.如图表示脱氧核昔酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是()

|b糖|血"小礴两

c

A.d是脱氧核甘酸，其种类取决于c的种类

B.基因通常是具有遗传效应的f片段

C.e含有的碱基总数等于f

D.e在h上呈线性排列

二、DNA片段中的遗传信息

教材梳理

1.遗传信息：蕴藏在4种碱基的之中。

2.DNA分子的多样性和特异性

(1)多样性：碱基的排列顺序。

⑵特异性：碱基________的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。

(3)意义：DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的o

3.基因的概念

⑴基因通常是的DNA片段。

(2)有些病毒的遗传物质是RNA,对这些病毒而言，基因就是有遗传效应的

【判断正误】

（1）基因A和基因a的根本区别是这两种基因所含的脱氧核甘酸的种类不同（）

（2）基因中碱基对的数目与其多样性有关（）

（3）基因的基本组成单位均为脱氧核甘酸（）

（4）从广义上来说，烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因（）

核心探讨

任务二：基因的多样性和特异性

1.如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？这说明了基因的什么特点?

2.基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？

典题应用

3.决定DNA分子的多样性和特异性的是（）

A.脱氧核甘酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点

B.喋吟总数与嚏咤总数的比值

C.碱基互补配对原则

D.碱基排列顺序

4.下列关于DNA和基因的叙述，不正确的是（）

A.基因是有遗传效应的核酸分子片段

B.遗传信息能够由亲代传递到子代

C.亲代DNA通过复制向子代传递遗传信息

D.一个DNA片段上有一个基因

「

基基因通常是有遗传

因

效应的DNA片段

的

国叫基因与DNA、概RNA病毒中的基因

念

修砌庙关系基因是有遗传效应的

」

常

通RNA片段

有

遗传信息是

传储存遗传信息）

遗----4

的概念DNA需的T传递遗传信息）

应

DNA分子片段中效

的特异性的遗传的—U控制生物性状）

状

信息段,基因、染色体、、

DNA分子ph片DNA

的多样性脱氧核甘酸之间的关系

微专题四DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题

一、有丝分裂中染色体的标记情况

用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图

所示（以一对同源染色体为例）：

由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即

15N/14N-DNA；第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含

15N,也可能子细胞的所有染色体都不含15NO即子细胞含有15N的染色体为0〜2〃条（体细胞

染色体为2n条）。

【规律总结】若只复制一次，产生的子染色体都带有15N标记，若复制两次，产生的子染色体

只有一半带有15N标记。

【例1】蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嚏咤脱氧核甘酸的培养基中完成一个细胞周期，然

后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（）

A.每条染色体的两条单体都被标记

B.每条染色体中都只有一条单体被标记

C.只有半数的染色体中一条单体被标记

D.每条染色体的两条单体都不被标记

【例2】用32P标记了某玉米体细胞（正常体细胞含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些

细胞转入不含32P的培养基中培养，完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是（）

A.在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是20

和20

B.在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是40

和40

C.在第一次分裂完成后，形成的两个子细胞中染色体上的DNA都是有一条链含32p,另一

条链不含32P

D.在第二次分裂完成后，形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20都有可能

二、减数分裂中染色体的标记情况

用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图

所示（以一对同源染色体为例）：

细胞中的

染色体

每条染色体||

中的DNA11

注：|标记的DNA链，1只含“N的DNA链。

由图可以看出，在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中

所有的DNA分子都呈“杂合状态”，15N/14N-DNA,子细胞的所有染色体都含15N。

【例31假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N

的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含&N标记的精子数目为（）

A.1B.2C.4D.3

【例41（2022•河北廊坊高一期中）如图A点时用32P标记果蝇精原细胞所有DNA的双链，然

后置于只含31P的培养液中培养，发生了a、b连续两个分裂过程。下列相关叙述中，正确的

是（）