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1、 遗传与进化 第15讲 DNA是主要的遗传物质和DNA分子的结构 必修2 1 人类对遗传物质的探索历程 2 DNA分子结构的主要特点 1 2010 上海 右图是某生物模式图 组成结构a的物质最有可能是 A 蛋白质B RNAC DNAD 脂质该生物为噬菌体 由DNA和蛋白质构成 内为DNA 外为蛋白质外壳 A 2 2010 上海 若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体浸染 裂解后释放的所有噬菌体 A 一定有35S 可能有32PB 只有35SC 一定有32P 可能有35SD 只有32P A 噬菌体侵染大肠杆菌时 进入大肠杆菌细胞内的是DNA 利用大肠杆菌的氨基酸和核苷酸为原料合成自己的
2、蛋白质和DNA 其DNA的复制方式为半保留复制 32P标记的是DNA 35S标记的是大肠杆菌的蛋白质或者氨基酸 裂解后的噬菌体中 蛋白质外壳一定有35S 只有两个子代噬菌体的DNA有32P 3 2009 江苏 科学家从烟草花叶病毒 TMV 中分离出a b两个不同品系 它们感染植物产生的病斑形态不同 下列4组实验 见下表 中 不可能出现的结果是 A 实验 B 实验 C 实验 D 实验 本题考查的是病毒遗传物质的特点 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 而蛋白质不是遗传物质 因此在 中 组合病毒的遗传物质是b型的 因此病斑类型是b型 病斑中分离出的病毒类型也应是b型的 4 2009 广东 有关DNA分
3、子结构的叙述 正确的是 多选 A DNA分子由4种脱氧核苷酸组成B DNA单链上相邻碱基以氢键连接C 碱基与磷酸基相连接D 磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架 AD DNA双链上相对应的碱基以氢键连接 单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖和磷酸二酯键联系起来 脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧 构成DNA链的基本骨架 碱基排列在内侧 与脱氧核糖直接相连 一 DNA是主要的遗传物质1 DNA是遗传物质的间接证据 从生殖角度看 亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性 从染色体组成看 DNA在染色体上含量稳定 性质稳定 以染色体为其主要载体 10 2 DNA是遗传物质的直接证据 肺炎双球菌的体内转化实
4、验 肺炎双球菌的体外转化实验和和噬菌体侵染细菌的实验 1 肺炎双球菌的体内转化实验 格里菲思 肺炎双球菌的类型 特点 类型 过程 a 活R型细菌鼠不死b 活S型细菌鼠死c 加热杀死的S型细菌鼠不死d 活R型细菌 加热杀死的S型细菌鼠死 实验组 结论 加热杀死的细菌中存在 转化因子 将无毒转化成有毒 对照组 S型 R型 S型 2 肺炎双球菌的体外转化实验 艾弗里 结论 转化因子 是 也就是说是遗传物质 而不是遗传物质 DNA DNA 蛋白质 3 噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体 T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌内的一种病毒 它由蛋白质外壳和内部的DNA组成 实验原理 噬菌体侵染细菌后 在自身的作用
5、下 利用细菌体内的物质来合成 从而大量增殖 实验方法 同位素标记法 同位素示踪法 遗传物质 自身所需的物质 实验过程a 用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA 方法 用分别含35S和32P的培养基培养细菌 再分别用上述细菌培养噬菌体 b 用标记的噬菌体分别侵染未标记的细菌 c 离心分离后 分别测定不同情况下放射性位置 35S标记的蛋白质噬菌体侵染细菌 细菌内无放射性 表明噬菌体蛋白质未进入到细菌内部 32P标记的DNA噬菌体侵染细菌 细菌内有放射性 表明噬菌体DNA进入到细菌内部 d 结论 在噬菌体中 亲子代之间具有连续性的物质是DNA 而不是蛋白质 噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA
6、遗传给后代的 因而 DNA是遗传物质 注 以上实验证实的是DNA是遗传物质 而不是证明DNA是主要遗传物质 噬菌体侵染细菌实验还证明了DNA能自我复制 并能指导蛋白质的合成 噬菌体DNA复制和噬菌体蛋白质合成所需的酶 原料 能量 场所等条件均由细菌提供 病毒的繁殖方式为增殖 不同于无性生殖和有性生殖 3 少数生物的遗传物质是RNA烟草花叶病毒 TMV 的遗传物质是RNA 4 DNA是主要的遗传物质绝大多数生物以作为遗传物质 包括具有细胞结构 包括原核生物和真核生物 的生物和DNA病毒 少数以RNA作为遗传物质 如烟草花叶病毒 流感病毒 致癌病毒等 DNA RNA病毒 二 DNA分子的结构1 化
7、学组成 1 组成元素 C H O N P 2 基本单位 脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 3 化学结构 4种脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链 4种 4 空间结构 两条脱氧核苷酸链按方式盘旋成双螺旋结构 和磷酸交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 碱基之间通过氢键按照原则构成碱基对 排列在内侧 反向平行 脱氧核糖 碱基互补配对 2 结构特性 1 稳定性 脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变 2 多样性 一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对 可能的排列方式有44000种 排列顺序千变万化 3 特异性 每个DNA分子中碱
8、基对的特定排列顺序 构成了每个DNA分子的特异性 1 为什么有荚膜的S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症 而无荚膜的R型细菌不能够引起上述症状呢 因为当有荚膜的S型细菌被吞噬细胞吞噬后 由于受荚膜的保护 其能抵抗吞噬和消化作用 从而迅速繁殖 扩散 引起机体发生疾病 严重时引起死亡 这才是S型细菌有毒性的真正原因 2 为什么加热杀死的S型细菌里的DNA还有生物活性 加热到一定温度 蛋白质的分子结构会被破坏而变性 丧失生物活性 导致S型细菌死亡 实验证明 把DNA溶液加热到沸点 可使其氢键断裂 双螺旋解体 但如将其缓慢冷却 分离的单链又可部分重聚 恢复双螺旋结构 因此 在一定温度范围内加热不会导
9、致DNA变性 3 为什么S型细菌的DNA水解后的产物就不能转化R型活细菌 如果用DNA酶处理从S型细菌中提取的DNA 使DNA分解为游离的脱氧核苷酸 因为不存在控制荚膜形成的基因 所以不能使R型细菌发生转化 4 细菌细胞内噬菌体DNA复制及噬菌体蛋白质合成所需要的原料 酶 能量 场所等条件由什么提供 其代谢活动由什么控制 细菌细胞内噬菌体DNA复制及噬菌体蛋白质合成所需要的原料 酶 能量 场所等条件均由细菌提供 其代谢活动由噬菌体DNA控制 5 噬菌体侵染细菌的实验能证明遗传物质的四个理论特点中的哪些特点 能够自我复制 使前后代保持一定的连续性 能够指导蛋白质的合成 从而控制新陈代谢过程和性状
10、 正因如此 该实验才能证明DNA是遗传物质 但不能证明DNA是主要的遗传物质 6 关于碱基互补配对规律的有关计算 规律一 两条互补链中的碱基数量相等 即A T C G 规律二 任意两种不互补的碱基之和恒等 占碱基总数的50 即A G T C A C T G 50 规律三 若一条单链中的 A G T C K 则另一条互补链中 A G T C 1 K 规律四 A1 T1 G1 C1 A2 T2 G2 C2 A T G C 规律五 在双链DNA分子及其转录的RNA之间 有如下关系 设双链DNA中a链的碱基为A1 T1 G1 C1 b链的碱基为A2 T2 G2 C2 A1 T1 A2 T2 RNA分子
11、中 A U 1 2DNA双链中 A T G1 C1 G2 C2 RNA分子中 G C 1 2DNA双链中 G C 若a链中A1 T1 m 则b链中A2 T2 m RNA链中A U m DNA双链中A T m 若a链中G1 C1 n 则b链中G2 C2 n RNA链中G C n DNA双链中G C n 肺炎双球菌的转化实验格里菲思 F Griffith 用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验 此实验结果 A 证明了DNA是遗传物质B 证明了RNA是遗传物质C 证明了蛋白质是遗传物质D 没有具体证明哪一种物质是遗传物质 30 D 格里菲思进行的体内转化实验没有把细菌的各种成分分开单独去进行转化
12、实验 所以只能证明S型细菌中含有使R型细菌转化的物质 而不能证明哪一种物质是转化物质 2009 广东 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 这两个实验在设计思路上的共同点是 A 重组DNA片段 研究其表型效应B 诱发DNA突变 研究其表型效应C 设法把DNA与蛋白质分开 研究各自的效应D 应用同位素示踪技术 研究DNA在亲代与子代之间的传递 C 肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术 两实验都没有突变和重组 噬菌体侵染细菌的实验在噬菌体侵染细菌的过程中 在细菌体内合成了噬菌体的DNA 则合成DNA的原料来自 A 培养基B 细菌体内的化学成分
13、C 噬菌体注入细菌体内的DNAD 以上三项都可以 B 噬菌体侵染细菌的过程中 噬菌体只将它的DNA注入细菌体内 且此DNA用作合成新噬菌体的DNA的模板 所以 合成DNA的原料由细菌提供 用含32P的噬菌体去侵染细菌 在细菌解体后含32P的是 A 子代噬菌体DNAB 子代噬菌体外壳C 子代噬菌体外壳及DNAD 部分子代噬菌体DNA D 噬菌体侵染细菌的过程 只有噬菌体DNA注入细菌 蛋白质外壳留在外面不起作用 噬菌体DNA注入细菌后 以细菌的原料为原料 场所为场所 合成噬菌体的DNA和蛋白质 含32P的成分只有部分子代噬菌体DNA DNA是主要的遗传物质 2009 江苏 下列有关生物体遗传物质
14、的叙述 正确的是 A 豌豆的遗传物质主要是DNAB 酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上C T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 B A中豌豆的遗传物质只有DNA B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上 细胞质中也有 C中T2噬菌体的遗传物质是DNA 不含硫元素 D中HIV的遗传物质是RNA 水解后产生4种核糖核苷酸 下列有关遗传物质的描述错误的是 A 正常情况下 同一生物的不同组织 DNA结构一定相同 数量也一定相同B 正常情况下 同一生物的不同组织 DNA结构一定相同 数量可能不同C 细胞生物的遗传物质都是DNAD 任何生物个体的遗传物质只有一种 A
15、 正常情况下 同一生物的不同组织 由于其代谢程度不同 线粒体和叶绿体不同 细胞质中的DNA含量会有很大不同 任何一种生物 即使体内同时含有两种核酸 遗传物质也只能是其中的一种 如人的遗传物质是DNA 不能说人的遗传物质是DNA和RNA 当然可以说人的遗传物质是核酸 DNA分子的结构下列有关DNA结构特点的叙述 错误的是 A 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对B 碱基对排列在双螺旋的内侧C 各个碱基对的平面之间是平行关系D 配对碱基的互补关系为A G T CDNA分子是由两条反向平行的单链盘旋而成的 要保持DNA两条长链之间的距离不变 根据碱基的分子结构及所占空间的大小 只有A与T配对 C与G配
16、对 D 有一对氢键连接的脱氧核苷酸 已查明它的结构中有一个腺嘌呤 则它的其他组成是 A 三个磷酸 三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B 两个磷酸 两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶C 两个磷酸 两个脱氧核糖和一个鸟嘌呤D 两个磷酸 两个脱氧核糖和一个胞嘧啶 一对氢键连接的脱氧核苷酸 表明为含有2个脱氧核苷酸 且为A T碱基对 B 关于碱基互补配对规律的计算 2010 上海 细胞内某一DNA片段中有30 的碱基为A 则该片段中 A G的含量为30 B U的含量为30 C 嘌呤含量为50 D 嘧啶含量为40 C 在DNA双链中 A T G C 所以A T 30 G C 20 A G 50 T C 50 若在一双链DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44 在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22 和30 那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为 A 34 14 B 22 30 C 14 34 D 20 28 在双链DNA分子中G C占双链的比例等于一条链上的G C占单链碱基总数的比例 A
