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1、第八章 遗传的分子基础,考点20 DNA是主要的遗传物质,高考考法突破,应试基础必备,考法1 关于遗传物质探索实验的分析,过程,结论:加热杀死的S型细菌中,含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。,应试基础必备,1肺炎双球菌转化实验,(1)格里菲思体内转化实验,R型细菌与S型细菌的比较,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,是遗传物质。,(2)艾弗里体外转化实验,过程,标记噬菌体,侵染细菌,在噬菌体中,保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA,即DNA是遗传物质,2噬菌体侵染细菌的实验,(1)过程,(2)结论,3. 烟草花叶病毒感染烟草的实验,(1)
2、过程,烟草花叶病毒的RNA能自我复制,并控制其遗传性状,因此RNA是它的遗传物质。,(2)结果分析与结论,绝大多数生物(细胞生物和DNA病毒)的遗传物质是DNA,少部分生物(RNA病毒)的遗传物质是RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。,4.DNA是主要的遗传物质,艾滋病病毒(属于RNA病毒),乙肝病毒(属于DNA病毒),考法1 关于遗传物质探索的实验分析,转化后形成的S型细菌可以遗传下去,说明S型细菌的DNA是遗传物质,高考考法突破,1.关于肺炎双球菌转化实验的分析,加热杀死的S型细菌,其蛋白质变性失活,DNA在加热过程中氢键断裂,双螺旋解开,DNA变性失活;但缓慢冷却时,其结构、活性恢复,
3、S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,即实现了基因重组,(1)肺炎双球菌的转化原因,(2)转化的实质,(3)转化的结果及结论,2.关于噬菌体侵染细菌实验的分析,(1)T2噬菌体,(2) T2噬菌体的增殖 场所:大肠杆菌细胞内 蛋白质的合成:利用大肠杆菌细胞内的氨基酸和核糖体合成。 DNA合成:利用亲代噬菌体的DNA为模板、大肠杆菌中的原料合成。,(3)噬菌体侵染细菌实验中应注意的三个关键点 要标记的噬菌体不能直接用培养基培养,因为病毒为专性寄生生活,应先用放射性培养基标记细菌,再用细菌培养噬菌体。 不能标记碳、氢、氧、氮四种元素,因为这些元素是蛋白质和DNA共有的,无法将DNA和蛋白
4、质区分开。 35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上,因为在放射性检测时,只能检测到某个部位存在放射性,不能确定该放射性为何种元素。,(4)实验误差分析 用32P标记实验时,上清液中也有少量的放射性的原因: 一是保温时间过短,有一部分噬菌体未侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性;二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到离心分离这一段时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液中,也会使上清液有少量的放射性。 用35S标记实验时,沉淀物中出现少量放射性的原因: 可能由于搅拌不充分,有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表
5、面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。,3. 肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较,4.烟草花叶病毒的感染和重建实验,(2)结论:在RNA病毒中,RNA是遗传物质。,(1)实验过程及结果,5.DNA是主要遗传物质,细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)既有DNA又有RNA,其遗传物质都是DNA;病毒只含DNA和RNA中的一种。对于具体的生物而言,其遗传物质是确定的,要么是DNA,要么是RNA,只能是其中的一种,因此对于具体的某种生物而言,“DNA”“RNA”或“遗传物质”的前面不能加“主要”两个字。,C,【解析】T2噬菌体只能侵染大肠杆菌,不能侵染肺炎双球菌,不可以
6、在肺炎双球菌中复制和增殖,A错误;病毒没有细胞结构,不能独立生活,在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质,需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质,B错误;噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成,复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP,所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,C正确;人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同,前者是RNA病毒,后者是DNA病毒,D错误。,课标全国理综20172,6分在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是() A. T2噬菌
7、体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖 B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质 C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中 D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同,高考考法突破,应试基础必备,考法2 DNA分子结构及数量关系,考法3 DNA分子复制的特点、过程及相关计算,考点21 DNA的结构与复制,应试基础必备,1DNA分子的结构,(1)组成单位:脱氧核苷酸(由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成) (2)DNA分子双螺旋结构提出者:沃森与克里克 (3)结构特点 两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 外侧基本骨架为脱氧核糖与磷酸交替连接,内侧
8、排列碱基对。,内侧碱基对按碱基互补配对原则通过氢键相连。A一定与T配对,G一定与C配对,反之亦然。 A和T之间形成2个氢键,C和G之间形成3个氢键,故DNA分子中GC比例高的稳定性强。,2 DNA分子的特性,(1)稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架 (2)多样性:碱基对多种多样的排列次序。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有4n种,其中n代表碱基对数 (3)特异性:每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传信息,3DNA分子的复制,(1)DNA复制:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 (2)复制时间:有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期 (3)复制
9、特点:半保留复制 (4)意义:亲代DNA通过复制,将遗传信息从亲代传递给子代,保持了遗传信息的连续性,考法2 DNA分子结构及数量关系,(1)DNA分子中碱基种类、数目与遗传信息的关系 遗传信息是指DNA分子中碱基的排列顺序,不同DNA分子携带的遗传信息不同,因为碱基对的种类、数目、排列顺序不同。与磷酸和脱氧核糖的排列无关 (2)DNA分子中的化学键 DNA双链中相对应的碱基通过氢键连接,可用解旋酶断裂,也可加热断裂;单链上相邻碱基之间的脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键连接,用限制性核酸内切酶断裂,用DNA连接酶进行连接。,高考考法突破,1.DNA分子结构特点的分析,(1)DNA分子中的有关数量关
10、系 DNA分子中,脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111 每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基,因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基,2. DNA分子结构中的数量关系及计算,(2)DNA分子中碱基的计算,根据碱基互补配对原则可推知: 嘌呤总数与嘧啶总数相等,即A+G=T+C。 设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,T1=A2,则A1+T1=A2+T2=n%。所以DNA双链中A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。 简记为:“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。 设双链DNA分子中,一条链上(A1+G1)/(T1+C1)=m,则(
11、A1+G1) /( T1+C1)= ( T2+C2)/ ( A2+G2)=m,所以互补链上( A2+G2)/ ( T2+C2)=1/m。 简记为:“DNA两互补链中,不配对两碱基和的比值的乘积为1”。,D,海南生物201724,2分DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中A+T/G+C与A+C/G+T两个比值的叙述,正确的是() A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同 B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高 C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链 D.经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1,【解析】由于双链DNA分子中碱基A数目
12、等于T数目,G数目等于C数目,故A+C/G+T=1,A错误。A和T碱基对之间有2个氢键,C和G之间有3个氢键,故G+C数目越多,氢键数越多,双链DNA分子的稳定性越高,即A+TG+C越小双链DNA分子越稳定,B错误。A+T/G+C与A+C/G+T两个比值相等,这个DNA分子可能是双链,也可能是单链,C错误。经半保留复制得到的DNA分子是双链DNA,A+C/G+T=1,D正确。,考法3 DNA分子复制的特点、过程及相关计算,实验材料:大肠杆菌 实验方法:同位素标记技术和密度梯度离心技术 实验假设:DNA以半保留的方式复制 实验过程,1.DNA复制方式的探究,实验预期:离心后应出现3条DNA带 重
13、带:15N标记的亲代双链DNA(15N/15N) 中带:一条链为15N标记,另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N) 轻带:两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N) 实验结果:与预期的相符,(1)复制方式:半保留复制 (2)特点:边解旋边复制 (3) DNA复制的类型:大多数都是双向进行的。在真核生物中,DNA复制一般是多起点复制;在原核生物中,DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物,DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制,真核生物DNA的多起点、双向复制,2 . DNA分子复制的过程和特点的分析, DNA复制的准确
14、性因为DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板;通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。,图中有3个复制起点。 图中最右侧的复制起点最先开始解旋和复制。 多起点复制,有利于提高复制效率,3 . DNA半保留复制过程中的相关计算,(1)一个DNA分子复制n次,则子代DNA分子的数目是2n个,其中含有亲代链的DNA分子数为2个,不含有亲代链的DNA分子数为(2n2)个。 (2)一个DNA分子复制n次,子代脱氧核苷酸链数是2n1条,其中原脱氧核苷酸链为2条,新合成的脱氧核苷酸链为(2n12)条。,(4)DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数的计算 假设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸数为
15、m个: 经过n次复制需消耗该种脱氧核苷酸为m(2n-1); 第n次复制需消耗该种脱氧核苷酸为m2n-1 【注意】解题时抓准复制中的关键字眼 DNA复制:用15N标记的是“亲代DNA”还是“培养基中原料” 子代DNA:所求的DNA比例是“含15N的”还是“只含15N的”,A.随后细胞中的DNA复制发生障碍 B.随后细胞中的RNA转录发生障碍 C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用,【解析】根据题意,加入该物质后,DNA双链不能解开,故需要DNA解旋才能进行的过程,如DNA复制和转录均不能进行,A、B正确;当DNA不能复制,细胞周期就会被阻断在间期,C错误;
16、对癌细胞使用这种物质,阻止癌细胞的DNA复制,就会抑制癌细胞的增殖,D正确。,C,考点22 基因的表达,高考考法突破,应试基础必备,考法4 转录和翻译的过程与结果分析,考法5 基因及中心法则的理解与分析,基本单位,空间结构:一般是单链,不稳定,变异频率高 种类及功能 mRNA:将遗传信息从细胞核传递到细胞质中 tRNA:转运氨基酸,识别密码子 rRNA:核糖体的组成成分,少数RNA还有催化功能,应试基础必备,1 遗传信息的转录和翻译,(1)RNA的组成单位、结构和种类,场所:核糖体,原则:碱基互补配对 产物:多肽链,(2) 转录,(3 )翻译,基因是有遗传效应的DNA片段 基因具有相对独立性,是控制生物性状的功能和结构单位 基因的位置:基因存在于染色体上,呈线性排列,2 基因的概念和功能,(1)基因的概念,(2)基因的功能,通过复制传递遗传信息;通过控制蛋白质的合成表达遗传信息,提出者:克里克。 补充后的内容图解,(3)中心法则,直接控制:通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状 间接控制:控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,(4)基