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1、第12讲基因的本质突破突破1 1遗传物质探索的经典实验遗传物质探索的经典实验突破突破2 2DNADNA分子的结构及复制分子的结构及复制总纲目录总纲目录一、肺炎双球菌转化实验1.体内转化实验(格里菲思)(1)过程2.体外转化实验(艾弗里)(1)过程(2)结论:DNA才是使R型活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)结论:加热杀死的S型细菌中,含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的转化因子。1.实验方法:放射性同位素标记法。二、噬菌体侵染细菌实验2.实验过程及结果3.结论:DNA是噬菌体的遗传物质。三、证明RNA是遗传物质的实验1.过程及结果2.结论:RNA是烟草花叶病毒
2、的遗传物质。四、DNA是主要遗传物质名师点睛名师点睛(1)某一生物的遗传物质要么是DNA,要么是RNA,不能同时是DNA和RNA。(2)有细胞结构的生物,其遗传物质一定是DNA。五、DNA分子的结构“3”三种物质:、“4”四种碱基对应四种脱氧核苷酸“5”五种元素:含C、H、O;一定含P;一定含N巧学妙记巧学妙记 借图记忆六、DNA的复制2.过程七、基因有遗传效应的DNA片段1.据图一写出基因与染色体的关系:基因在染色体上呈线性排列。2.将脱氧核苷酸、DNA、染色体和基因四种物质与图二中的字母对应起来:a.染色体 ;b. DNA; c .基因;d.脱氧核苷酸。3.基因的实质:具有遗传效应 的DN
3、A片段。1.控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上。( )2.T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成。()3.在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是肺炎双球菌转化实验和T2噬 菌 体 侵 染 大 肠 杆 菌 实 验 。()4.注射R型菌和加热杀死的S型菌后小鼠死亡,从小鼠体内只能分离出活的 S 型 菌 。( )5.噬菌体侵染细菌实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠 杆 菌 细 胞 中 。()6.噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌体外转化实验更具有说服力。()7.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解。( )8.32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说
4、明DNA是遗传物质、蛋白质 不 是 遗 传 物 质 。( )10.DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过“脱 氧 核 糖磷酸脱氧核糖”间接相连。()9.在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是DNA复制。( )12.在一个细胞周期中,DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间 。()11.DNA复制时需使用解旋酶将DNA解旋成两条单链后再复制。( )突破突破1 1遗传物质探索的经典实验遗传物质探索的经典实验1.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路 设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法 直接分
5、离:分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型活细菌混合培养同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论证明DNA是遗传物质,而蛋白质等不是遗传物质;说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质;说明DNA能控制蛋白质的合成;说明DNA能自我复制失分警示失分警示(1)肺炎双球菌转化的实质是基因重组而非基因突变:肺炎双球菌转化的实质是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。(2)加热并没有使DNA完全失去活性:加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐
6、恢复活性。2.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌名师点拨名师点拨含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒营专性寄生生活,故应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体。因检测放射性时只能检测到不同部位的放射性强弱,不能确定是何种元素的放射性,所以35S和32P不能同时标记在同一组噬菌体上,应对两组噬菌体分别标记。1.“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题2.不同生物遗传物质的分析方法生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质
7、DNA或RNADNADNA实例噬菌体或烟草花叶病毒等乳酸菌、蓝藻等玉米、小麦、人等1.下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是()A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记考向考向1以实验分析的形式或以图示为信息载体以实验分析的形式或以图示为信息载体,考查教材两大经典实考查教材两大经典实验的过程与结论验的过程与结论C答案答案C本题重点考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验。格里菲思实验只是证明了转化因子的存在,
8、没有证明转化因子是DNA,A错误;艾弗里实验证明了转化因子是DNA,从S型肺炎双球菌中提取的DNA使R型细菌转化为S型细菌而导致小鼠死亡,B错误;赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌出现在沉淀中,对沉淀后的细菌继续培养,待其裂解后得到的噬菌体并不都带有32P标记,故C正确、D错误。考向考向2借助噬菌体侵染细菌实验借助噬菌体侵染细菌实验,考查子代噬菌体的元素来源考查子代噬菌体的元素来源2.(2018北京东城期末)用噬菌体侵染被35S标记的细菌,待细菌解体后,子代噬菌体带35S 标 记 的 情 况 是()A.只有DNA带标记B.DNA和蛋白质均不带标记C.只有蛋白质带标记D.部分DNA和蛋白质带标记C答案
9、答案C噬菌体侵染细菌的过程为:噬菌体将自身的DNA注入细菌体内,利用细菌的物质合成噬菌体自身的物质(蛋白质和DNA)。题干中的细菌被35S标记,合成的子代噬菌体中的蛋白质被35S标记,DNA未被标记,故C正确。3.(2017北京东城期末)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中,有关叙述不正确的是( )A.利用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质B.选择噬菌体作为研究对象是因为噬菌体结构非常简单C.噬菌体把DNA注入细菌内而蛋白质外壳留在细菌外D.实验结果证明无论是DNA还是RNA均可作为遗传物质D答案答案D蛋白质的组成元素是C、H、O、N(部分还有S元素),而DNA的组成元素是C、H
10、、O、N、P,所以用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,A正确;由于噬菌体的组成成分只有蛋白质和DNA,且噬菌体在侵染细菌时只有DNA进入细菌,可达到蛋白质和DNA的彻底分离,这是选用T2噬菌体作为实验材料的原因,B正确;在噬菌体侵染细菌的实验中,噬菌体侵染细菌时只有DNA注入细菌,而蛋白质外壳留在外面,并利用细菌的化学成分,合成与感染大肠杆菌的噬菌体相同的子代噬菌体,从而证明了DNA是遗传物质,C正确;噬菌体不含RNA,所以实验结果只证明DNA是遗传物质,没有证明RNA是遗传物质,D错误。突破突破2 2DNADNA分子的结构及复制分子的结构及复制1.DNA双螺旋结构的形成过程2.D
11、NA分子结构模型解读图1图2(1)由图1可解读以下信息:数量关系位置关系化学键(2)图2是图1的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于部位。知能拓展知能拓展(1)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水,即脱氧核苷酸DNA+H2O。(2)DNA分子结构可简记为5种元素,4种碱基(脱氧核苷酸),3种小分子,2条长链,1个双螺旋。(3)DNA分子中,脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数=1111。(4)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分,即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。1.DNA分子中碱基数量的计算规律(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧
12、啶总数相同,即A+G=T+C。(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同,即若在一条链中=m,在互补链及整个DNA分子中=m。(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA一条链中=a,则在其互补链中=, 而 在 整个DNA分子中=1。2.DNA复制的有关计算方法(1)将一个双链含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养,复制n次,则有:子代DNA共2n个脱氧核苷酸链共2n+1条解答此类问题时,应看准“含”还是“只含”,是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。(2)DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱
13、氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m(2n-1)。第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m2n-1。考向考向1以图示为信息载体以图示为信息载体,考查考查DNA分子结构分子结构1.(2017北京平谷期末)如图表示某DNA分子结构片段,对此描述正确的是()A.该段DNA分子内含有8种核苷酸B.和是DNA分子的基本支架C.所示为胞嘧啶D.构成了尿嘧啶脱氧核糖核苷酸答案答案C该段DNA分子内含有4种核苷酸,A错误;磷酸和脱氧核糖交替连接构成了DNA分子的基本骨架,B错误;根据碱基互补配对原则可知,所示为胞嘧啶,C正确;构成了胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,D错误。2.如图是人体细胞中某DNA片段结
14、构示意图,有关叙述正确的是()A.图中“X”代表磷酸基,“A”代表腺苷B.DNA复制时,图中“N”键首先全部断开C.DNA转录时,需要DNA聚合酶的催化D.DNA聚合酶能催化“M”键的形成D答案答案D图中的“A”代表腺嘌呤,而腺苷包括腺嘌呤和核糖,A错误;DNA复制是边解旋边复制,氢键是逐步断开的,B错误;DNA转录时,需要RNA聚合酶的催化,不需要DNA聚合酶的催化,C错误;DNA聚合酶能催化磷酸二酯键的形成,D正确。考向考向2以图示分析或信息分析的形式以图示分析或信息分析的形式,考查考查DNA的复制的复制3.(2018北京东城期末)某精原细胞的DNA分子都用15N标记后置于仅含14N的环境
15、中,该细胞进行减数分裂产生的四个精细胞中,含15N、14N的细胞所占比例分别是()A.100%、100%B.50%、100%C.50%、50%D.100%、50%A答案答案A起初,DNA双链均含15N标记,减数第一次分裂前的间期在14N的环境中进行DNA复制,每条染色单体上的DNA均是一条链含15N标记、一条链含14N标记,然后在减数第一次分裂过程中同源染色体分离,减数第二次分裂过程中姐妹染色单体分离,所形成的四个精细胞中所有染色体均含有15N和14N标记,故A正确。4.(2016课标全国)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸
16、基团所处的位置(A-PPP或dA-PPP)。回答下列问题:(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的(填“”、“”或“”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的(填“”、“”或“”)位上。(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则其中含有32P的噬菌体所占比
17、例为2/n,原因是。答案答案(1)(2)(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记解析解析(1)由题意知,该酶可催化ATP水解产生ADP,此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键,从而使ATP中位上的磷酸基团脱离,此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的位上的磷酸基团,若用dATP作为DNA生物合成的原料,则dATP需脱去位和位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸,所以参与DNA分子组成的脱氧核苷酸中只有位上的磷酸基团。(3)1个噬菌体含有
18、1个双链DNA分子,用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌,由于DNA分子复制为半保留复制,即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来,且分别进入不同的DNA分子中,所以理论上不管增殖多少代,子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。5.关于DNA分子的说法正确的是()A.碱基对的排列构成了DNA分子的基本骨架B.DNA分子的特异性决定于四种脱氧核苷酸的比例C.双链DNA分子的两条链是反向平行的,解旋后均可作DNA复制的模板D.把只含14N的DNA放入15N培养液中,培养两代后含15N的DNA分子占1/2考向考向3以基础判断的形式以基础判断的形式,考查考查DNA分子结构与复制中的碱基计算分子结
19、构与复制中的碱基计算C答案答案C磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架,A错误;DNA分子的特异性决定于四种脱氧核苷酸的排列顺序,B错误;DNA双链为反向平行的,解旋后均可作DNA复制的模板,C正确;把只含14N的DNA放入15N培养液中,培养两代后含15N的DNA分子占100%,D错误。6.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是()答案答案C根据DNA分子的结构特点可知,若DNA分子双链中(A+T)/(C+G)的值为m,则每条链中(A+T)/(C+G)的值都为m,由此可判断C正确、D错误;DNA分子中(A+C)/(T+G)=1,而每条链中的(A+C)/(T+G)不能确定,但两条链中的值互为倒数,故A、B错误。核心构建核心构建
