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1、第三单元 基因的本质与基因的表达知识内容考纲要求 1人类对遗传物质的探索过程 2DNA分子结构的主要特点 3基因的概念 4DNA分子的复制 5遗传信息的转录和翻译 6基因与性状的关系本单元重在解决遗传的分子基础问题，在分子水平上进一步阐述遗传的物质基础和作用原理，在复习中需关注以下方面：1整合：本单元知识除在本模块中处于基础地位外，还与其他模块密切相关，如组成细胞的分子、细胞核、细胞增殖、细胞分化、癌变、基因工程、转基因生物的安全性等。再如基因的复制与表达，体现了遗传信息的流动过程，反映了DNA(或基因)的两个基本功能。在复习中尽量整合在一起，整合的核心知识为“中心法则”。2从科学史中学习科学
2、思想和方法：在证明DNA是遗传物质的过程中，尽管不同的科学家采用了不同的方法，但思路是相同的：将DNA、蛋白质等分开，单独地观察它们的作用，而且均采用了对照的方法。在此之前，人们采用了理论推理方法。这些思想和方法对于学习者生物科学素养的提高具有重要意义。3图文转换与比较：教材中大量的示意图，蕴含了丰富的信息，是方法和原理的直观展示，将这些图与文字描述有机结合，利于理解记忆，对形象思维和抽象思维能力的养成与提高具有推动作用。DNA复制、转录、翻译及DNA与RNA等既密切相关，又各不相同，通过比较可深化对这些过程和原理的理解，为应用奠定基础。 一、DNA是遗传物质1间接证据(早期推测)2直接证据(
3、1)肺炎双球菌转化实验格里菲思转化实验(体内转化)艾弗里转化实验(体外转化)(2)噬菌体侵染细菌实验原理：T2噬菌体以 的DNA为模板，利用 细胞内的物质合成自身组成成分而实现增殖。方法： 法，用 标记一部分噬菌体的蛋白质， 标记另一部分噬菌体的DNA。自己宿主放射性同位素示踪35S32P结论：在噬菌体中，亲代与子代之间具有连续性的物质是 ，而不是 ，即 是遗传物质，不是遗传物质。(3)探究思路：将 等分开，直接地、单独地去观察DNA和蛋白质等物质的作用DNA蛋白质DNADNA和蛋白质蛋白质二、RNA是遗传物质(少数病毒)三、结论： 是主要的遗传物质。因为 生物的遗传物质是DNADNA绝大多数
4、1.肺炎双球菌的转化实验(1)本实验体现了一个完整的科学发现过程，即发现问题 提出假说实验验证得出结论。格里菲思的工作相当于前两步，艾弗里的工作相当于后两步。(2)加热杀死的S型细菌能使R型活细菌发生转化的原因：加热到一定温度，蛋白质的分子结构(空间结构)会被破坏而变性，从而丧失生物活性。因此，加热引起蛋白质变性是导致S型细菌死亡的原因。S型细菌体内的DNA热稳定性较高，把DNA溶液加热至沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但若将其缓慢冷却，分离的单链又可部分地得以重聚，恢复其双螺旋结构。因此，在一定温度范围内，加热不会导致DNA变性。当与R型细菌混合培养时，S型细菌DNA进入R型细菌体内，这叫
5、DNA的转化。2噬菌体侵染细菌的实验(1)用放射性元素无法直接标记无自主代谢能力的噬菌体，只有用相关元素标记其宿主，再让噬菌体侵染宿主，才能使其增殖，子代被标记。(2)噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括：吸附注入合成装配释放。该过程中模板是亲代噬菌体的DNA，原料及合成机器均来自宿主细胞。(3)从组成化合物的元素可知，S只存在于某些蛋白质中，P主要分布于DNA(核酸)中，故可用其同位素标记两种成分，以了解两者在遗传上的作用。其余元素在物质组成中分布较普遍，不能用于标记。(4)虽然细菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验方法不同(前者为直接分离培养法，后者为放射性同位素示踪法)，但思路基本一致且都遵循了
6、对照原则：设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用，从而证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。(5)两个实验的结论都是DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。(6)噬菌体侵染细菌的实验因DNA、蛋白质的作用更明显而更令人信服。实验过程中排除干扰因素的常用方法将各种物质分开来分别实验。用同位素进行示踪(如在噬菌体侵染细菌的实验中用32P和35S分别标记DNA和蛋白质)。利用酶的专一性除去某些干扰物质(如在肺炎双球菌的转化实验中选用DNA酶降解DNA作对照实验)。1(2010青岛质检)下面是关于35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述，其中正确的是 ( )A与细菌
7、转化实验相同，都是根据遗传物质具有控制性状的特性而设计的 B所使用的噬菌体，必须是接种在含35S的大肠杆菌的培养基中再释放出来的C采用搅拌和离心等手段，是为了把蛋白质和DNA分开再分别检测其放射性D新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明DNA是遗传物质而蛋白质不是解析：噬菌体不能在普通培养基上生长，必须在细菌体内才能进行繁殖，因此必须使用无标记的噬菌体去感染被35S标记的细菌，才能得到含35S的噬菌体；在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的蛋白质没有参与新噬菌体的繁殖过程，因此既不能证明蛋白质是遗传物质，也不能证明其不是遗传物质。答案：B2在肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混
8、合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能的是下图中的哪个选项 ( )解析：随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈现S型曲线的变化。开始时大部分R型细菌在小鼠体内会被免疫系统逐渐消灭，随着小鼠免疫系统的破坏，R型细菌数量又开始增加。答案：B1.RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒(TMV)对烟草的感染与重建烟草花叶病毒(简称TMV)，其基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA。为查明其遗传物质，1957年格勒和施拉姆进行了如下实验：(1)实验一(2)实验二结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。2DNA是主要的遗传物质普遍性规律(1)一切生物的遗传物质是核酸
9、(DNA或RNA)。(2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)，其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。(3)DNA病毒(如噬菌体)的遗传物质是DNA；只有极少数RNA病毒的遗传物质是RNA。结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。3烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)均为能感染烟叶而使之出现感染斑的RNA病毒，用石碳酸处理能使蛋白质外壳去掉而留下RNA，由于两者的亲缘关系较近，则重组其RNA和蛋白质形成类似“杂种”的新品系病毒感染烟叶，如图所示，请据图回答下列问题：(a为TMV的蛋白质感染，b为TMV的RNA感染，c为HRV的蛋白质感
10、染，d为HRV的RNA感染，e为HRV的蛋白质与TMV的RNA杂交感染，f为TMV的蛋白质与HRV的RNA杂交感染)(1)a与b、c与d的结果不同，说明_。(2)b与d的结果不同，说明_。(3)e中的杂交病毒感染后，在繁殖子代病毒的过程中，合成蛋白质的模板是 ，合成蛋白质的原料氨基酸由 提供。(4)f中的杂交病毒感染后，繁殖出来的子代病毒具有的RNA和 的蛋白质。解析：本题考查信息获取能力与分析能力。两种病毒均为RNA病毒，两种病毒的蛋白质不能使烟叶出现病斑而其RNA却都可以，说明RNA是遗传物质。作为遗传物质能自我复制，能控制蛋白质的合成，所需模板为病毒的RNA，原料均来自宿主细胞烟叶细胞。
11、 答案：(1)对这两种病毒来说，RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质(2)不同的RNA，控制合成不同的蛋白质，表现出不同的性状(3)TMV的RNA 烟叶细胞 (4)HRV HRV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 解析 艾弗里从S型肺炎双球菌中提取出了DNA、蛋白质，分别与R型细菌混合培养，证明了DNA是遗传物质；赫尔希和蔡斯用同位素标记法将
12、噬菌体的DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去研究它们的作用。答案 C(1)放射性同位素示踪法的应用噬菌体侵染细菌的实验，分别用32P标记DNA，用35S标记蛋白质，观察DNA和蛋白质到底是谁进入细菌细胞体内发挥作用。标记光合作用和呼吸作用过程中各种原子的转移，如分别标记水中的O和二氧化碳中的O，用来探究光合作用释放的氧气的来源；标记二氧化碳中的C，用来探究C在植物体内是如何合成有机物的；标记氧气中的O，用来探究呼吸作用产物水和二氧化碳中O的来源。标记矿质元素，可以用来探究矿质元素的运输途径和利用过程。分别用H标记胸腺嘧啶和尿嘧啶，可以用来探究DNA和RNA的复制、RNA的逆转录、基因的表达(转
13、录和翻译)等。(2)同位素的选择标准特征性元素如噬菌体侵染细菌的实验。所要研究的元素如光合作用中C、O的标记等。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 ( )实验 编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出 的病毒类型 a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型组合病毒(a型TMV的蛋 白质b型TMV的 RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋 白质a型TMV的 RNA)感染植物a型a型A实验 B实验C实验 D实验解析 烟草花叶病毒是RNA病毒，遗传特性是由RNA决定的，实验组合病毒
14、的遗传物质是b型TMV的RNA，所以分离出的病毒类型应该是b型。答案 C甲型H1N1流感病毒能在宿主细胞内繁殖，其主要原因是该病毒 ( )A基因组变异过快B基因复制和表达过程过于简单C基因和蛋白质的结构与宿主的相似性很高D利用宿主细胞的酶完成基因复制和表达解析 病毒一般是寄生的，利用宿主细胞的原料和场所等，在宿主细胞内完成繁殖过程，合成自身的核酸和蛋白质，组装成病毒。答案 D(1)病毒为专性寄生生物，单独存在时无生命现象，只有在宿主细胞内才能表现出其生命活动。(2)病毒由核酸(DNA或RNA)与蛋白质组成。(3)在宿主细胞内增殖时，以病毒核酸为模板，转录和翻译与其他生物相同。本讲实验探究性实验与验证性实验 (1)探究性实验指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知
