(共75张PPT)
第3章 基因的本质
①理解肺炎链球菌转化实验的设计及其结果分析。
②理解噬菌体侵染细菌实验的设计及其结果分析。
③了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。
④掌握DNA分子结构及其特点。
⑤掌握DNA的复制过程。
⑥结合资料理解基因的概念。
3个重点：①证明DNA是遗传物质的两个经典实验；
②结合图解理解DNA分子的结构及其特点；
③结合教材图解掌握DNA复制的相关知识。
2个难点：①噬菌体侵染细菌实验的分析；
②有关DNA分子的结构和复制的相关碱基数量计算。
3个考点：①证明DNA是遗传物质的实验证据；
②DNA分子的结构及相关碱基数量计算；
③DNA的复制及相关碱基数量的计算。
1 DNA是主要的遗传物质
课标要点 学法指导
概述多数生物的基因是DNA的功能片段，有些病毒的基因在RNA上 1．科学思维：体会为何对遗传物质的推测集中在蛋白质、DNA两种物质上
2．科学探究：理解实验设计原理及实验结果
3．科学思维：说明为何DNA是主要的遗传物质
知识导图
课前·新知导学
对遗传物质的早期推测
【答案】蛋白质 DNA
肺炎链球菌的转化实验
1．肺炎链球菌的类型
类型 特点
菌落表面 荚膜 致病性
S型 ______ 有 ______
R型 粗糙 ______ 无
光滑
有
无
2．肺炎链球菌转化实验的两个阶段
(1)格里菲思的体内转化实验。
结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——_____________。
【答案】死亡 不死亡 死亡
转化因子
(2)艾弗里的体外转化实验。
【答案】DNA酶
结论：S型细菌的_________是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
推论：DNA是遗传物质。
DNA
3．科学方法
在对照实验中，控制________可以采用“加法原理”或“减法原理”。
(1)加法原理：与常态比较，人为________某种影响因素的称为“加法原理”。如比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。
(2)减法原理：与常态比较，人为________某种影响因素的称为“减法原理”。如艾弗里的肺炎链球菌转化实验，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而推断出DNA是遗传物质。
自变量
增加
去除
格里菲思和艾弗里的转化实验是否都能证明DNA是遗传物质？
__________________________________________________。
提示：不能。格里菲思的实验只能证明S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子，并不能证明DNA是遗传物质。
微思考
判断下列叙述的正误。
(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。 ( )
(2)从格里菲思的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。 ( )
(3)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。 ( )
(4)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。 ( )
(5)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化。 ( )
(6)艾弗里的体外转化实验证明了转化因子是DNA而不是蛋白质。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
噬菌体侵染细菌的实验
1．T2噬菌体的结构与代谢
【答案】蛋白质 DNA 寄生
2．实验方法：____________________。
放射性同位素标记法
3．实验过程
(1)标记噬菌体(准备实验材料)。
(2)图解噬菌体侵染细菌过程。
4．侵染实验结果及分析
分组 结果 结果分析
对比实验相互对照 含32P噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内 32P－DNA进入了_____________
含35S噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 35S－蛋白质外壳________ ___________，留在外面
宿主细胞内
未进入
由上表分析可知：噬菌体的_________是其亲代与子代之间联系的“桥梁”，即“________是遗传物质”(结论)。
宿主细胞
DNA
DNA
在噬菌体侵染细菌的实验中，能否用18O或14C标记噬菌体？
_________________________________________________。
提示：不能
微思考
判断下列叙述的正误。
(1)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。 ( )
(2)噬菌体侵染细菌的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。 ( )
(3)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。 ( )
(4)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成。 ( )
(5)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。 ( )
【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)烟草花叶病毒的组成。
RNA
蛋白质
(2)侵染实验。
①过程：
②结论：只有RNA而没有DNA的病毒中，RNA是___________。
蛋白质
RNA
遗传物质
2．DNA是主要的遗传物质
(1)生物体内核酸种类及遗传物质。
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞
生物 真核生物 DNA和RNA ________ 酵母菌、玉米和人
原核生物 DNA和RNA ________ 细菌、蓝细菌
非细胞
生物 大多数病毒 DNA ________ T2噬菌体
极少数病毒 RNA ________ SARS病毒、新型冠状病毒、艾滋病病毒
(2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是________的遗传物质。
DNA
DNA
DNA
RNA
主要
细胞中的遗传物质是什么？病毒的遗传物质又是什么？
_________________________________________________。
提示：细胞中的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA
微思考
判断下列叙述的正误。
(1)RNA或DNA是T2噬菌体的遗传物质。 ( )
(2)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA。 ( )
(3)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。 ( )
(4)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。 ( )
【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)×
课堂·重难探究
[知识归纳]
1．肺炎链球菌两个转化实验的比较
肺炎链球菌的转化实验
项目 体内转化实验 体外转化实验
科学家 格里菲思 艾弗里及其同事
细菌培养 小鼠体内 体外培养基
实验对照 R型细菌和S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分的作用进行对照
项目 体内转化实验 体外转化实验
实验构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 在S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化
观察指标 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型
实验结果 加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质
联系 ①所用材料相同；②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
2．对S型细菌和R型细菌转化的理解
(1)转化原理：加热致死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)转化实质：S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中。
(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
1．肺炎链球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的细胞提取物中加DNA酶”实验组的作用是什么？
提示：起对照作用。用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，结果不能使R型细菌发生转化，说明DNA才是使R型细菌发生转化的物质。
2．艾弗里体外转化实验中所做的第二至第五组实验，巧妙地利用了自变量控制中的什么原理？
提示：减法原理。
3．艾弗里体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？
提示：遗传物质来自S型细菌的DNA，原料和能量均来自R型细菌。
[对点精练]
1．下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述中，错误的是 ( )
A．格里菲思和艾弗里所做的分别是体内转化实验和体外转化实验
B．格里菲思的实验只能证明S型细菌含有能让R型细菌发生转化的因子
C．艾弗里的实验发现S型细菌的DNA或蛋白质与R型细菌混合培养，均能使细菌发生转化
D．“细胞提取物＋DNA酶”的一组能证明DNA的水解产物不是遗传物质
【答案】C
【解析】格里菲思和艾弗里分别做了体内转化实验和体外转化实验，其中体内转化实验并不能证明DNA是遗传物质，只能证明S型细菌含有能让R型细菌发生转化的因子，A、B正确。只有S型细菌的DNA才是“转化因子”，蛋白质不能让R型细菌发生转化，C错误。细胞提取物中的DNA被DNA酶催化水解，且该组细菌没有发生转化，所以“细胞提取物＋DNA酶”的一组能证明DNA的水解产物不是遗传物质，D正确。
2．(2022·浙江学考改编)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解
B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果
C．步骤④中，经过DNA酶处理后，DNA能够进入R型细菌细胞，指导蛋白质的合成
D．步骤⑤中，通过观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
【答案】D
【解析】步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误。 步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同，否则会影响实验结果，B错误。步骤④中，DNA已被DNA酶水解，不能进入R型细菌细胞，C错误。S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过观察菌落或鉴定细胞形态可判断是否出现S型细菌，D正确。
【归纳拓展】 格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)的3个“不同”
[知识归纳]
1．噬菌体侵染细菌的实验中应注意的问题
(1)病毒营寄生生活，T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，而不能侵染其他细菌。
(2)标记噬菌体时应先标记大肠杆菌，用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，必须依赖活细胞生存。
噬菌体侵染细菌的实验
2．噬菌体侵染细菌实验和艾弗里实验的比较
比较项目 噬菌体侵染细菌实验 艾弗里的实验
处理方法 放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S) 用酶解法专一性地去除S型细菌中的某种物质，与R型细菌混合培养
检测结果的方式 检测放射性位置 观察菌落类型
结论 DNA是噬菌体的遗传物质 转化因子是DNA
3．噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”和“离心搅拌”
(1)保温时间要合适——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细菌裂解将子代噬菌体释放出来。
(2)“离心搅拌”要充分——如果离心搅拌不充分，35S组的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，从而造成沉淀物中放射性偏高。
1．搅拌和离心的目的分别是什么？
提示：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心的目的是让重量较轻的T2噬菌体外壳进入上清液，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
2．实验结果分析
(1)两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性分布“有、无”还是“高、低”？
(2)如果用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组搅拌不充分，实验结果会有怎样的异常现象？
(3)在32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，保温时间过长或过短，会出现怎样的异常现象？其原因分别是什么？
提示：(1)高、低。
(2)沉淀物中的放射性会升高，上清液中的放射性会降低。
(3)保温时间过长或保温时间过短，都会导致上清液中的放射性升高，沉淀物中放射性降低。保温时间过长，侵染大肠杆菌的噬菌体增殖使大肠杆菌细胞裂解，释放出的噬菌体经离心后分布于上清液中；保温时间过短，一些被标记的噬菌体未侵入大肠杆菌，经离心后也分布于上清液中。
[对点精练]
1．(2023·浙江台州期中)赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，下图表示部分实验过程。下列相关叙述正确的是 ( )
A．实验前需将噬菌体置于含32P的培养液中进行培养
B．使用搅拌器可将噬菌体的DNA和蛋白质分离开来
C．该实验产生的子代噬菌体中仅少部分DNA的一条链被32P标记
D．放射性主要出现在沉淀物中，该组实验证明噬菌体的遗传物质是DNA
【答案】C
【解析】T2噬菌体属于细菌病毒，没有细胞结构，不能独立进行生命活动，必须寄生于细菌中才能代谢和繁殖，不能用普通培养基培养，A错误；搅拌的作用是将吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分开，B错误；一个DNA分子两条链被32P标记后，经n次复制产生的2n个DNA分子，有两个DNA的一条链被32P标记，C正确；32P标记的是噬菌体的DNA，放射性主要出现在沉淀物中，但该实验没有对照，不能证明噬菌体的遗传物质是DNA，需要再用35S标记的噬菌体做对照，D错误。
2．(2022·江苏学考)下列关于赫尔希和蔡斯用T2噬菌体侵染细菌的实验叙述，正确的是 ( )
A．分别用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体进行侵染实验
B．用32P标记T2噬菌体的蛋白质，用35S标记T2噬菌体的DNA
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
【答案】A
【解析】在T2噬菌体侵染细菌的实验中，赫尔希和蔡斯分别用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体进行侵染实验，A正确；用32P标记T2噬菌体的DNA，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，B错误；噬菌体只能寄生在细菌细胞内，不能直接用培养基培养，C错误；由于噬菌体的蛋白质外壳留在外面，DNA注入细菌内，根据放射性的分布证明DNA是遗传物质，不能证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
[知识归纳]
DNA是主要的遗传物质
生物的遗传物质不同
生物类型 细胞生物 非细胞生物
真核生物 原核生物 DNA病毒 RNA病毒
实例 动物、植物和真菌等 细菌等 T2噬菌体等 艾滋病病毒、烟草花叶病毒等
生物类型 细胞生物 非细胞生物
真核生物 原核生物 DNA病毒 RNA病毒
核酸种类 DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA
遗传物质 DNA DNA DNA RNA
结果 绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA
结论 DNA是主要的遗传物质
[对点精练]
1．某科研小组为探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA，设置了甲、乙两组实验。其中甲组将该病毒的核酸提取物和DNA酶混合后注射到活细胞中。下列有关说法错误的是 ( )
A．活细胞的作用是培养该病毒，为病毒的增殖提供原料等
B．乙组需要将该病毒的核酸提取物和RNA酶混合后注射到活细胞中
C．若遗传物质是RNA，则甲组活细胞中无病毒出现，乙组活细胞中有病毒出现
D．该探究实验的理论依据是酶的专一性和生物的性状是由遗传物质控制的
【答案】C
【解析】病毒需要在宿主细胞中进行增殖，实验中活细胞的作用是培养病毒，为病毒的增殖提供原料等，A正确；根据题意可知，甲组与乙组应该是分别用DNA酶和RNA酶与该病毒的核酸提取液混合，因此乙组中需要将该病毒的核酸提取物和RNA酶混合后注射到活细胞中，B正确；如果遗传物质是RNA，则甲组DNA酶处理后不会导致遗传物质的水解，因此活细胞中会出现病毒，乙组的遗传物质被RNA酶水解，不会出现病毒，C错误；该探究实验的理论依据是酶的专一性和生物的性状是由遗传物质控制的，D正确。
2．下列有关“DNA是生物的主要遗传物质”的叙述，正确的是 ( )
A．所有生物的遗传物质都是DNA
B．真核生物、原核生物的遗传物质是DNA，其他生物的遗传物质是RNA
C．动物、植物、真菌的遗传物质是DNA，除此之外的其他生物的遗传物质是RNA
D．真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA
【答案】D
【解析】所有有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA，但某些病毒的遗传物质是RNA，A错误；真核生物、原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，B错误；除了少数病毒的遗传物质是RNA，其余生物的遗传物质均是DNA，C错误；真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA，D正确。
【方法技巧】 探究生物的遗传物质
课堂·延伸提分
易错易混1：噬菌体侵染细菌实验中的3个易误点
(1)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。
(2)不能标记C、H、O、N元素，因为这些元素是蛋白质和DNA共有的，无法将DNA和蛋白质区分开。
(3)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一组噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
易错易混2：肺炎链球菌转化实验中的4个易错分析
(1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠死亡，而是具有毒性的S型细菌使小鼠死亡。
(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，氢键打开，双螺旋解开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(4)转化的实质是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，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。
例 关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是 ( )
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
【答案】C
【解析】噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养；保温时间不能过长，若保温时间太长，则可能有含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中也能检测到放射性；用35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，离心后存在于沉淀物中；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。
小练·素养达成
1．用噬菌体去感染含32P的细菌，在细菌解体后，含32P的是子代噬菌体的 ( )
A．DNA B．蛋白质外壳
C．所有部分 D．尾部
【答案】A
【解析】由于DNA的元素组成为C、H、O、N、P，而蛋白质主要由C、H、O、N构成。因此用噬菌体去感染体内含32P的细菌时，噬菌体会利用细菌中的原料进行DNA分子的复制和蛋白质的合成，因此子代噬菌体中含有32P的是DNA。
2．(2023·重庆名校期中)下图表示赫尔希和蔡斯T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分步骤。下列有关叙述正确的是 ( )
A．培养瓶甲中的大肠杆菌可以换成肺炎链球菌
B．用含35S的培养基直接培养T2噬菌体，就可获得蛋白质被35S标记的T2噬菌体
C．用35S标记的噬菌体进行实验时，若②过程搅拌不充分，上清液中放射性会偏高
D．用32P标记的噬菌体进行实验时，若①过程保温时间过短会导致上清液中放射性增强
【答案】D
【解析】T2噬菌体只能感染大肠杆菌，不能感染肺炎链球菌，A错误；用含35S 的无机培养基培养大肠杆菌，从而间接培养T2噬菌体，B错误；用35S标记的噬菌体进行实验时， 若搅拌不充分，噬菌体的蛋白质外壳留在大肠杆菌表面，沉淀物中放射性会偏高，C错误；用32P标记的噬菌体进行实验时，保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布在上清液中，使得上清液中放射性增强，D正确。
3．肺炎链球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入S型细菌的细胞提取物和蛋白酶、RNA酶、DNA酶、酯酶的混合物，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是 ( )
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
【答案】D
【解析】艾弗里的肺炎链球菌的转化实验证明， DNA是遗传物质。3号试管内因为没有S型细菌的DNA ，所以R型细菌不会发生转化，因此只有R型细菌；1、2、4三支试管因为有S型细菌的DNA ，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只有一部分，故试管内仍然有R型细菌存在，D正确。
4．(2023·浙江台州期中)下列关于“肺炎链球菌离体转化实验”的叙述，正确的是 ( )
A．S型菌和R型菌性状的不同是基因选择性表达的结果
B．S型菌的DNA使R型菌发生了稳定的可遗传变异
C．发生转化的S型菌与原S型菌遗传信息完全相同
D．DNA是肺炎链球菌主要的遗传物质
【答案】B
【解析】肺炎链球菌是单细胞原核生物，S型菌和R型菌性状的不同是遗传物质有差异而不是基因选择性表达的结果，A错误；S型菌的DNA使R型菌发生转化的机理是R型细菌吸收了加热致死的S型细菌的DNA，与自身DNA发生整合，产生了稳定的可遗传变异，B正确；混合培养后出现的S型菌是由R型菌吸收S型菌DNA转化而来的，故与原S型菌的遗传物质不完全相同，C错误；肺炎链球菌的核酸有DNA和RNA，但DNA是肺炎链球菌的遗传物质，D错误。
5．艾弗里在肺炎链球菌转化实验中，用加热致死的S型细菌制成提取液，将其加入到含有R型细菌的培养基中，再加入不同的酶，实验结果如下表。下列叙述正确的是 ( )
组别 1 2 3 4 5
酶 无 蛋白酶 RNA酶 酯酶 DNA酶
得到的菌落 R型、S型 R型、S型 R型、S型 R型、S型 R型
A．该实验应用“减法原理”控制自变量
B．该实验属于对比实验，无空白对照组
C．第2组实验证明了蛋白质是遗传物质
D．第5组实验证明了DNA不是遗传物质
【答案】A
【解析】艾弗里体外转化实验应用“减法原理”控制自变量，A正确；该实验属于对照实验，其中第1组为空白对照，B错误；第2组实验中蛋白质被蛋白酶分解后仍出现S型细菌，说明蛋白质不是遗传物质，C错误；第5组实验中DNA被DNA酶水解后只出现R型细菌，没有发生转化作用，说明被分解的DNA是遗传物质，D错误。(共55张PPT)
第3章 基因的本质
3 DNA的复制
课标要点 学法指导
概述DNA分子通过半保留方式进行复制 1．科学探究、科学思维：概述DNA复制方式的假说及实验证据
2．科学思维：掌握DNA的复制过程及特点
知识导图
课前·新知导学
对DNA复制的推测
1．提出者：________________。
2．假说内容
(1)解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的________ 断裂。
沃森和克里克
氢键
(3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作______________。
两条单链
脱氧核苷酸
碱基互补配对
半保留复制
DNA分子复制过程中会发生怎样的碱基互补配对？
_________________________________________________。
提示：A－T、T－A、G－C、C－G
微思考
下列叙述不属于沃森和克里克提出的DNA分子复制假说内容的是 ( )
A．DNA分子复制时，DNA分子解开两条单链作模板
B．DNA分子复制是半保留复制方式
C．DNA分子复制时边解旋边复制
D．DNA分子复制时遵循碱基互补配对原则
【答案】C
【解析】DNA分子复制时边解旋边复制不是假说内容。
DNA半保留复制的实验证据
1．实验技术：____________技术和离心技术。
2．实验原理
同位素标记
两条链被标记情况 密度大小 离心位置
都是15N 最大 靠近试管的______部
一条15N，一条14N 居中 位置________
都是14N 最小 靠近试管的______部
底
居中
上
3．实验过程
【答案】15NH4Cl 14NH4Cl DNA
4．实验结果
a瓶提取亲代DNA→离心→位置靠近试管________。
b瓶繁殖一代后，提取DNA→离心→位置________。
c瓶繁殖两代后，提取DNA→离心→1/2位置________，1/2位置________。
5．实验结论：DNA的复制是以_________的方式进行的。
底部
居中
居中
更靠上
半保留
一个双链被15N标记的DNA分子在含有14N标记的培养基中培养，含15N的子代DNA分子以及含14N的子代DNA分子所占的比例有怎样的变化趋势？
_____________________________________________________。
提示：含15N的子代DNA分子的比例逐渐降低，含14N的子代DNA分子的比例逐渐提高
微思考
细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经密度梯度离心分离，下图①～⑤为可能的结果。下列叙述错误的是 ( )
A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
【答案】A
【解析】DNA分子的复制方式是半保留复制，根据题干信息可知，亲代DNA的两条链都含15N，应为图⑤；一个亲代DNA分子第一次复制后产生的两个子代DNA分子，均是一条链含15N、另一条链含14N，即全为15N/14N－DNA分子，经离心后，应为图②；经过第二次复制后，共得到4个DNA分子，其中2个DNA分子为15N/14N－DNA分子，另外2个DNA分子两条链均为14N，离心后应为图①；经过第三次复制后，共得到8个DNA分子，15N/14N－DNA分子有2个，两条链均为14N的DNA分子有6个，离心后应为图③。
DNA复制的过程
1．概念
以____________为模板合成____________的过程。
2．时间：____________________。
亲代DNA
子代DNA
细胞分裂前的间期
3．过程
【答案】①能量 ②解旋酶 ③解开 ①母链 ②脱氧核苷酸
③DNA聚合酶 ④碱基互补配对 双螺旋结构
4．特点：________________。
5．方式：________________。
6．意义
将__________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了__________的连续性。
边解旋边复制
半保留复制
遗传信息
遗传信息
真核细胞中DNA复制的主要场所在哪里？
____________________。
提示：细胞核
微思考
判断下列叙述的正误。
(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。 ( )
(2)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。 ( )
(3)DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则。 ( )
(4)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物如下图D所示。 ( )
(5)复制时，子代DNA分子的两条单链中只有一条和亲代DNA分子完全相同。 ( )
(6)DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
课堂·重难探究
[知识归纳]
1．复制的场所
DNA复制的过程分析
2．复制的结果
DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子，且与亲代DNA分子相同，每个子代DNA分子中一条为母链，另一条为新合成的子链。
3．子代DNA分子的组成
子代DNA分子由新合成的链与对应的模板链构成。
根据图1、图2回答下列问题。
(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？
(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
(3)从图1结构中是否可以看出DNA复制是半保留复制？为什么？图1所示的结构还有什么特点？
(4)DNA复制过程中，解旋酶和DNA聚合酶分别作用于图2中的哪个部位？(用字母表示)
提示：(1)酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶。
(2)a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
(3)可以，因为两条母链进入到两个子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一条链是亲代的母链。从图中还能看出DNA分子是边解旋边复制的。
(4)解旋酶作用于f，DNA聚合酶作用于e。
[对点精练]
1．(2022·广东学考)人体内的DNA复制 ( )
A．采用半保留复制方式 B．主要在细胞质中进行
C．不需要能量和解旋酶 D．以核糖核苷酸为原料
【答案】A
2．(2023·广东佛山期末)如图表示洋葱根尖分生区某细胞内正在发生的某种生理过程，图中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA链，A、B表示相关酶。下列相关叙述正确的是 ( )
A．图中酶A能使甲解旋，酶B在c链的形成过程中发挥作用
B．最终形成的c链中碱基T的比例和b链相同
C．运用同位素示踪技术无法研究图示过程中的半保留复制
D．图示过程发生在细胞核内，乙、丙分开的时期为减数分裂Ⅱ后期
【答案】A
【解析】图中酶A为解旋酶，能使DNA分子解开双螺旋，酶B为DNA聚合酶，在合成c链的过程中发挥作用，A正确；c与d碱基互补配对，a与b碱基互补配对，而a与d又是互补，所以b与c是互补的，故b与c的碱基T的比例一般不同，B错误；运用放射性同位素示踪技术如15N标记，可研究图示过程中的半保留复制，C错误；图示DNA复制过程发生在洋葱根尖细胞的细胞核内，洋葱根尖分生区细胞只进行有丝分裂，乙、丙分开的时期为有丝分裂后期，D错误。
【归纳总结】 巧记DNA复制
1个主要场所：细胞核；
2种时期：有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期；
3个步骤：解旋，合成新链，形成子代DNA；
4个条件：模板、酶、原料和能量。
[知识归纳]
假设1个DNA分子复制n次(设该DNA分子中含某种脱氧核苷酸m个)
DNA分子复制中的有关计算
关于“DNA复制”的4点“注意”：
(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只指第n次的复制。
(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。
(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
[对点精练]
1．(2023·广东名校期中)一个用15N标记了双链的DNA分子含120个碱基对，其中腺嘌呤有50个。在不含15N的培养基中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，复制过程共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸m个，则n、m分别是 ( )
A．3、490 B．3、560
C．4、1 050 D．4、1 120
【答案】C
【解析】由题意可知该DNA分子含120个碱基对，其中中A＝T＝50个，则C＝G＝70个，则该DNA复制n次共需游离的胞嘧啶数目m＝(2n－1)×70，该DNA分子在不含15N的培养液中经过n次复制后形成2n个DNA，根据DNA半保留复制特点，其中含有15N的DNA分子有2个，不含15N的DNA分子总数为2n－2，又已知不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，即(2n－2)∶2＝7∶1，则n＝4，m＝(24－1)×70＝1 050个。C正确。
2．DNA分子片段复制的情况如下图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异，下列说法不正确的是 ( )
A．b和c的碱基序列可以互补
B．a和c的碱基序列可以互补
C．a中(A＋T)/(G＋C)的值与b中(A＋T)/(G＋C)的值相同
D．a中(A＋G)/(T＋C)的值与d中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同
【答案】B
【解析】a和d互补，b和c互补，如果不发生变异，a和c及b和d的碱基组成相同。某条脱氧核苷酸链上(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链上的值相同，而(A＋G)/(T＋C)的值与其互补链上的值一般不相同，所以C项和D项中的说法均正确。
课堂·延伸提分
易错易混：DNA复制的3个易错点
(1)DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。
(2)并非所有的细胞都能进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。
(3)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。
①图中显示DNA分子复制是从多个起点进行的，但多个起点并非同时开始；
②图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；
③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；
④一个细胞周期中每个复制起点一般只起始1次。
例 真核细胞中DNA复制过程如下图所示，下列表述错误的是 ( )
A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B．每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代
C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
【答案】C
【解析】DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。
小练·素养达成
1．如图表示DNA分子的一个片段，下列有关说法错误的是 ( )
A．解旋酶作用于②部位
B．该DNA的特异性表现在碱基的种类
C．DNA中G和C的含量越高则稳定性越强
D．若此DNA利用15N的原料复制3代，子代含15N的DNA分子数占100%
【答案】B
【解析】解旋酶作用于②部位(氢键)，使双螺旋解开，A正确；该DNA的特异性表现在碱基对的排列顺序，B错误；氢键越多越稳定，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，G和C的含量越高则稳定性越强，C正确；若此DNA利用15N的原料复制3代，由于DNA进行半保留复制，子代含15N的DNA分子数占100%，其中有两个DNA的一条链被15N标记，D正确。
①—ATGTG—和—TACAC—作模板链 ②四种核糖核苷酸 ③四种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶 ⑤DNA水解酶
A．①③④ B．①②④
C．①②⑤ D．①③⑤
【答案】A
【解析】DNA的每一条链都可以作为DNA复制的模板，需要的原料是脱氧核苷酸，需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA水解酶。
3．(2023·广东清远期中)“探究DNA的复制过程”实验中，科学家设计了以NH4Cl为氮源培养大肠杆菌的同位素示踪实验，下列叙述错误的是 ( )
A．可先将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养
B．15N/15N－DNA、15N/14N－DNA、14N/14N－DNA的密度各不相同
C．可对每一代大肠杆菌直接做密度梯度离心，无需破碎细胞处理
D．分析子一代与子二代的离心结果可得出DNA分子的复制方式
【答案】C
【解析】DNA分子的元素组成包括C、H、O、N、P，可将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中获得双链被15N标记的DNA分子，A正确；离心后15N/15N－DNA为重密度带、15N/14N－DNA为中密度带、14N/14N－DNA为轻密度带，故三者的密度各不相同，B正确；需要将每一代大肠杆菌破碎，释放出DNA分子进行密度梯度离心，会出现密度带，C错误；子一代均为中密度带，子二代1/2中密度带、1/2轻密度带，说明DNA分子的复制方式是半保留复制，D正确。
4．DNA分子具有特异性，体现在 ( )
A．DNA分子外侧，磷酸和脱氧核糖交替连接的方式稳定不变
B．DNA分子内侧，碱基对的配对方式不变
C．DNA分子碱基对的排列顺序千变万化
D．每个DNA分子的碱基都有其特定的排列顺序
【答案】D
【解析】A、B两项说明DNA分子具有稳定性，C项说明DNA分子具有多样性，D项说明DNA分子具有特异性，是对于某一生物具体的一个DNA分子而言的。
5．阅读下列材料。
材料一：查哥夫发现生物的DNA分子中，腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的含量相等，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的含量相等，威尔金斯和富兰克林利用X射线衍射技术获得了呈对称性的DNA衍射图谱。
材料二：科学家将细菌中的全部N标记为15N，并将细菌转入到以14NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养。分别取亲代、完成一次分裂和完成两次分裂的细菌，并分离出细菌的DNA进行密度梯度离心。实验证明了DNA分子通过半保留方式进行复制。
回答下列问题：
(1)沃森和克里克在材料一的基础上提出了DNA分子双螺旋结构模型，该模型的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接构成；两条链的碱基位于双链内侧且互补配对，如C与________配对；DNA分子的两条链是________(填“反向”或“同向”)平行的。
(2)某小组进行“制作DNA分子双螺旋结构模型”的活动，计划搭建一个有34个脱氧核苷酸的DNA片段，其中含7个腺嘌呤。下列是组内同学准备的四项材料，其中正确的两项是________。
A．7个鸟嘌呤代表物 B．10个胞嘧啶代表物
C．34个核糖代表物 D．34个磷酸代表物
(3)材料二中，分离细胞的DNA需对细菌进行破碎处理，破碎处理________(填“能”或“不能”)采用将细菌直接置于蒸馏水中使其吸水涨破的方法。
(4)依据材料二完善下表。
DNA条带类型 DNA含量
亲代 完成一次分裂 完成两次分裂
轻带(14N/14N－DNA) 0 0 ①________
中带(15N/14N－DNA) 0 2n ②________
重带(15N/15N－DNA) n 0 ③________
注：14N/14N－DNA表示两条链N元素均为14N；15N/14N－DNA表示一条链N元素均为15N，另一条链N元素均为15N；15N/15N－DNA表示两条链N元素均为15N。
(5)对于生物体来说，DNA分子复制的意义是什么？
____________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)G 反向 (2)BD (3)不能 (4)①2n ②2n ③0 (5)通过DNA复制将亲代的遗传信息传递给子代，保持了遗传信息的连续性和稳定性(共47张PPT)
第3章 基因的本质
2 DNA的结构
课标要点 学法指导
概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸组成的，通常由两条碱基互补配对、反向平行的长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息 1．科学探究：了解科学家构建模型的研究历程
2．科学思维：概述DNA结构的主要特点
3．科学探究：学习制作DNA双螺旋结构模型
知识导图
课前·新知导学
DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者：________和__________。
2．构建过程
沃森
克里克
【答案】衍射图谱 A T C G 螺旋
【答案】A＝T G＝C 外侧 内侧 T C(答案从左到右，从上到下)
沃森和克里克关于碱基配对方式的模型主要是受到哪位科学家研究成果的提示？
_______________________________。
提示：查哥夫
微思考
下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是 ( )
A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA分子是以4种脱氧核苷酸(碱基为A、T、G、C)为单位连接而成的长链的基础上
B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构
C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发，构建出了科学的模型
【答案】B
【解析】沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子呈螺旋结构。
DNA分子的结构
1．DNA分子的结构
写出右图中各部分的名称：
①____________；②_________；
③________；④________；
⑤___________；⑥___________；
⑦____________。
胸腺嘧啶(T)
脱氧核糖
磷酸
碱基对
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
2．双螺旋结构的特点
(1)DNA分子是由________单链构成的，这两条链按__________方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子中的____________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；________排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过________连接成碱基对。碱基配对的规律是：________与T配对，______与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作________________原则。
两条
反向平行
脱氧核糖和磷酸
碱基
氢键
A
G
碱基互补配对
在DNA分子的双螺旋结构中，嘌呤和嘧啶的数量是否一定相等？
____________________。
提示：是
微思考
判断下列叙述的正误。
(1)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。 ( )
(2)DNA分子中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。 ( )
(3)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。 ( )
(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸－脱氧核糖－磷酸相连。 ( )
(5)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。 ( )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
课堂·重难探究
[知识归纳]
DNA的结构
1．理清两种关系与两种特殊的键
2．DNA的结构特性
(1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。
(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
1．DNA的基本单位是什么？四种基本单位的主要区别是什么？
提示：脱氧核苷酸；碱基种类。
2．说出图中数字所指结构的名称。
提示：1－碱基对；2－脱氧核苷酸链；3－脱氧核糖；4－磷酸基团；5－腺嘌呤脱氧核苷酸；6－腺嘌呤；7－氢键。
3．为什么“G—C”含量越多的DNA越耐高温？
提示：G—C之间的氢键数量是3个，而A—T之间的氢键数量是2个，所以含“G—C”越多的DNA结构越稳定，越不容易被高温破坏。
4．乙比甲结构更稳定，为什么？
提示：甲所示的是平面结构，乙是双螺旋结构，螺旋化使DNA分子的结构更稳定。
5．不同的DNA分子哪些方面会有所不同？
提示：脱氧核苷酸的数量、碱基对的排列顺序等。
[对点精练]
1．右图为核苷酸链结构图，下列叙述不正确的是 ( )
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的b
B．图中每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
【答案】A
【解析】核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基按一定的规律连接而成，图中的a为1个完整核苷酸，A错误；由题图可知，每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连，B正确；核苷酸之间通过磷酸二酯键，即图中③相连形成核苷酸链，C正确；脱氧核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、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，因此若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是胸腺嘧啶T，D正确。
2．如图为某DNA分子的部分平面结构图，下列有关叙述，错误的是 ( )
A．图中的①与②交替连接，构成DNA分子的基本骨架
B．图中含有游离磷酸基团的一端是DNA的5′－端
C．图中的④代表的不是一分子胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
D．相邻的两个脱氧核苷酸总是通过氢键相连
【答案】D
【解析】图中的①磷酸与②脱氧核糖交替连接，构成DNA分子的基本骨架，A正确；磷酸基团连在脱氧核糖的5号碳原子上，图中含有游离磷酸基团的一端是DNA的5′－端，B正确；图中④是一分子磷酸＋一分子脱氧核糖＋一分子胞嘧啶，但不是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，C正确；两条脱氧核苷酸链相邻的两个脱氧核苷酸是通过氢键相连的，但一条脱氧核苷酸链上的两个相邻的脱氧核苷酸是通过其他化学键相连的，D错误。
【方法规律】 记忆DNA结构的“五、四、三、二、一”
五种元素：C、H、O、N、P；
四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸；
三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；
二条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；
一种螺旋：双螺旋结构。
[知识归纳]
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啶总数相同，即A＋G＝T＋C。
DNA中的碱基数量计算
[对点精练]
1．已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的 ( )
A．34%和16% B．34%和18%
C．16%和34% D．32%和18%
【答案】A
【解析】由于在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，因此，G与C之和占每条单链碱基总数的比例也为34%，每条单链上A与T之和占66%，又因其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T＝66%－32%＝34%，C＝34%－18%＝16%，A正确。
2．在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则 ( )
A．b≤0.5 B．b≥0.5
C．鸟嘌呤为b(1/2a－1)个 D．鸟嘌呤为a(1/2b－1)个
【答案】D
【解析】由题意可知，腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，但具有的范围未知，故b可能大于、等于、小于0.5，A、B错误；该DNA分子的碱基总数是a/b，碱基数目：腺嘌呤＝胸腺嘧啶＝a，鸟嘌呤＝胞嘧啶＝1/2(a/b－2a)＝a(1/2b－1)个，D正确。
【归纳拓展】 碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性
(1)共性：生物种类虽不同，但碱基比例相同。
课堂·延伸提分
易错易混1：误认为DNA分子中“嘌呤数一定等于嘧啶数”
DNA分子一般为双螺旋结构，双链DNA中嘌呤数等于嘧啶数，但其一条链中嘌呤数不一定等于嘧啶数，单链DNA分子中嘌呤数也不一定等于嘧啶数。
例1 经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，下列说法正确的是 ( )
A．此生物体内的核酸一定是DNA
B．该生物一定不含DNA而只含RNA
C．若此生物只含DNA，则一定是单链的
D．若此生物含DNA，则一定是双链的
【答案】C
【解析】因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。
易错易混2：错将真核生物的“染色体”等同于“遗传物质”或错将“DNA”等同于“基因”
真核生物的遗传物质是DNA，遗传物质的结构和功能单位是基因——它是DNA分子中“有遗传效应”的片段，每个DNA分子有许多这样的片段。染色体则是DNA的“主要载体”——它主要由DNA和蛋白质组成(注：除染色体外，少数DNA还可存在于线粒体、叶绿体中)。其关系归纳如下：
例2 如下图所示，能正确表示染色体、DNA、基因三者之间关系的是 ( )
【答案】C
【解析】基因主要位于染色体上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
小练·素养达成
1．(2023·广东广州期中)DNA指纹法在案件侦破中起到重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件提供证据，其中的生物学原理是 ( )
A．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同
B．不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同
C．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
D．不同人体内的DNA空间结构不同
【答案】C
【解析】不同人体内的DNA所含的碱基相同，都是A、T、C、G，A错误；人体内构成DNA的五碳糖都是脱氧核糖，B错误；DNA是人类的遗传物质，遗传信息储藏在脱氧核苷酸的排列顺序中，所以不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸顺序不同，可为案件提供证据，C正确；不同人体内DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，D错误。
2．下列有关DNA分子结构的叙述，正确的是 ( )
A．基本组成单位是核糖核苷酸
B．磷酸和五碳糖排列在内侧
C．碱基对构成DNA分子的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
【答案】D
【解析】DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；磷酸和五碳糖交替连接排列在外侧，碱基排列在内侧，B错误；DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，C错误；DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，形成规则的双螺旋结构，D正确。
3．(2023·广东东莞期末)如图为DNA的结构模式图，有关叙述正确的是 ( )
A．①为磷酸，②为核糖
B．④为胞嘧啶脱氧核苷酸
C．⑨为磷酸二酯键
D．两条链反向平行
【答案】D
【解析】①为磷酸，②为脱氧核糖，A错误；④中磷酸属于相邻的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B错误；⑨为氢键，C错误；两条链反向平行，D正确。
4．(2023·广东名校期中)甲生物核酸的碱基比例，嘌呤占46%、嘧啶占54%；乙生物遗传物质的碱基比例，嘌呤占46%、嘧啶占54%，则甲、乙生物可能是 ( )
A．蓝细菌、豌豆
B．T2噬菌体、酵母菌
C．大肠杆菌、T2噬菌体
D．肺炎链球菌、烟草花叶病毒
【答案】D
【解析】甲生物的核酸中嘌呤碱基数和嘧啶碱基数不相等，该生物可能只含RNA，也可能既含有DNA又含有RNA，因此该生物可能是肺炎链球菌或蓝细菌或大肠杆菌，但不可能是T2噬菌体(DNA病毒，只含DNA)；乙生物的遗传物质中嘌呤和嘧啶碱基数不相等，说明该生物的遗传物质不是DNA，即乙生物的遗传物质是RNA，应该是RNA病毒，如烟草花叶病毒。即D正确，ABC错误。
5．下列有关双链DNA分子的叙述，不正确的是 ( )
A．若DNA分子中碱基A所占比例为a，则碱基C所占比例为1/2－a
B．如果一条链上(A＋T)/(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为m
C．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上该比值为4∶3∶2∶1
D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为100个
【答案】C
【解析】依题意知，A和T所占比例均为a，则C和G所占比例均为1/2－a，A项正确；如果一条链上(A＋T)/(G＋C)＝m，根据碱基互补配对原则，可知另一条链上该比值也为m，B项正确；如果一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上该比值为2∶1∶4∶3，C项错误；如果该DNA分子片段只含有A—T碱基对，则只含有100个氢键，D项正确。(共35张PPT)
第3章 基因的本质
4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
课标要点 学法指导
DNA中碱基的排列顺序编码了遗传信息 1．科学思维：举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段
2．科学思维：应用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性
3．科学思维、生命观念：说明基因和遗传信息的关系
知识导图
课前·新知导学
说明基因与DNA关系的实例
【答案】许多 部分 DNA 独立性 性状 遗传效应 有遗传效应的DNA
是不是DNA分子的任意一个片段都是基因？
____________________。
提示：不是
微思考
下列有关真核生物基因的叙述中，不正确的是 ( )
A．基因是遗传信息的携带者
B．所有基因都在染色体上呈线性排列
C．基因通常是有遗传效应的DNA片段
D．相同基因在一个四分体上可达到4个
【答案】B
【解析】基因上脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，A正确；核内基因在染色体上呈线性排列，而线粒体和叶绿体内的基因位于裸露的DNA上，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，C正确；一个四分体含有4条染色单体，4个DNA分子，其上相同位置上可能有4个相同基因，D正确。
DNA片段中的遗传信息
1．DNA中的遗传信息
一个_______分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的_______片段，有着特定的遗传效应，这说明了DNA必然蕴含了大量的__________。
2．DNA分子的结构特点
(1)多样性：具有n个碱基对的DNA最多可具有_____种碱基排列顺序。
(2)特异性：每种DNA分子都有其特定的______________。
DNA
DNA
遗传信息
4n
碱基排列顺序
一条染色体上可能有几个DNA分子？
_________________________________________________。
提示：一个或两个
微思考
下列关于DNA、染色体、基因的关系的叙述，错误的是 ( )
A．未复制前每条染色体有一个DNA分子，经复制每条染色单体上有一个DNA分子
B．每个DNA分子上有许多基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段
C．基因在染色体上呈线性排列
D．基因在DNA分子双链上成对存在
【答案】D
【解析】基因是DNA分子双链的片段，在一个DNA分子上不会成对存在。
课堂·重难探究
[知识归纳]
脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体之间的联系
染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸
1．对于真核细胞而言，染色体是不是DNA唯一的载体？为什么？
提示：不是，因为线粒体和叶绿体中也含有DNA。
2．一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？
提示：一条染色体上有1个或2个DNA分子。DNA分子中基因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。
3．请根据以上分析，把脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体填入图中的对应位置。
提示：①脱氧核苷酸 ②基因 ③DNA ④染色体
[对点精练]
1．下面关于遗传物质概念图的相关叙述，错误的是 ( )
A．D有四种，E在H上呈线性排列
B．同源染色体同一位置上存在的基因可能不同
C．所有E的总和构成F，且E在F上的排列顺序代表遗传信息
D．E通常是有遗传效应的F片段
【答案】C
【解析】根据含氮碱基不同，D脱氧核苷酸分为四种，E基因在H染色体上呈线性排列，A正确；同源染色体同一位置上存在的基因可能不同，B正确；所有E基因的总和只是F(DNA)的一部分，D脱氧核苷酸在E基因中的排列顺序代表遗传信息，C错误；E基因通常是有遗传效应的DNA片段，D正确。
2．(2023·广东深圳阶段练习)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 ( )
A．—段基因中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等
B．表型相同的个体，控制该表型的基因一定相同
C．染色体是DNA的主要载体，G和C含量较多的DNA分子更难以解旋
D．同种生物同一性状的不同表现类型称为相对性状
【答案】B
【解析】基因通常是有遗传效应的DNA片段，对于遗传物质是RNA的生物而言，基因中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等，A正确；由于环境因素影响，基因型相同的个体其表型不一定相同，表型相同的个体基因也不一定相同，如AA和Aa，B错误；染色体是DNA的主要载体(此外DNA也可分布在线粒体和叶绿体中)，G和C含量较多的DNA分子更难以解旋，是由于G和C之间的氢键数目比A和T之间的多，C正确；在生物遗传学上，我们把同种生物同一性状的不同表现类型，称为相对性状，D正确。
课堂·延伸提分
易错易混1：对脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系认识不清
脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系如图所示：
易错易混2：对“基因”的本质认识不清
(1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。对于遗传物质为DNA的生物而言，基因是有遗传效应的DNA片段；对于RNA病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段。
(2)结构上，基因通常是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。对于RNA病毒而言，基因是含有特定遗传信息的核糖核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上，真核细胞的核基因在染色体上呈线性排列。因为对于真核细胞来说，基因(核基因)在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体，但细胞质基因存在于线粒体、叶绿体中的DNA分子上；对于原核细胞来说，基因则存在于拟核中的DNA分子上，没有染色体这一载体。
例 在人类的基因组中，编码蛋白质的基因序列只占人类基因组全长的2%，其余98%的序列都是非编码序列。研究表明，这些非编码序列也具有重要功能，如内含子序列，基因与基因之间的间隔区序列，都能转录为非编码RNA。它们虽然不能被翻译为蛋白质，但是发挥着重要的生理和生化功能。有科学家建议将这些转录生成此类非编码RNA的DNA片段称为RNA基因。下列有关说法正确的是 ( )
A．RNA基因的基本单位是核糖核苷酸
B．tRNA是由DNA的非编码序列转录形成的
C．生物遗传信息的多样性仅由基因的编码区决定
D．人体细胞内的DNA是主要的遗传物质
【答案】B
【解析】RNA基因的本质为DNA片段，基本单位是脱氧核苷酸，A错误；tRNA由DNA转录而来，但是不编码蛋白质，属于题干中由非编码序列转录形成的，B正确；生物遗传信息的多样性由DNA上的脱氧核苷酸的排列顺序决定，包括编码区和非编码区，C错误；人体细胞内的核酸包括DNA和RNA，其中DNA是遗传物质，D错误。
小练·素养达成
1．(2023·广东梅州期末)在现代刑侦领域，DNA指纹技术作用巨大，每个人的DNA指纹图是独一无二的，刑侦人员只需一滴血或是一根头发等样品就可以进行DNA指纹鉴定。这说明DNA分子具有 ( )
A．稳定性 B．可变性
C．多样性 D．特异性
【答案】D
【解析】除了同卵双胞胎外，每个人的DNA指纹图都具有特异性，都是独一无二的，所以刑侦人员只需一滴血或是一根头发等样品就可以进行DNA指纹鉴定，说明DNA分子具有特异性。
2．(2023·广东东莞期中)下图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述错误的是 ( )
A．人体细胞的主要遗传物质是F
B．D是脱氧核苷酸，其种类取决于C
C．基因的主要载体是染色体
D．基因不同的根本原因在于D的排列顺序不同
【答案】A
【解析】F为DNA，人体细胞的遗传物质就是DNA，A错误；图中C为含氮碱基，D为脱氧核苷酸，根据含氮碱基不同，可将脱氧核苷酸分为四种，B正确；基因的主要载体是染色体，并在其上呈线性排列，C正确；基因是有遗传效应的DNA片段，基因不同的根本原因在于D脱氧核苷酸的排列顺序不同，D正确。
3．下图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列相关叙述不正确的是 ( )
A．由图示可知，基因在染色体上呈线性排列
B．图示DNA中只有部分脱氧核苷酸序列能编码蛋白质
C．每个基因均由多个脱氧核苷酸组成
D．由图示可知，染色体是生物体内基因的唯一载体
【答案】D
【解析】真核细胞中的基因大部分位于染色体上，少数基因位于线粒体和叶绿体上，D错误。
4．通过分析，发现甲、乙两个生物的细胞中DNA总量完全相同，4种碱基的量也分别相同，下列对此现象的解释正确的是 ( )
A．这两个生物的遗传信息相同
B．这两个生物的DNA分子数相同
C．这两个生物的性状相同
D．所给信息还不足以作出以上三项判断
【答案】D
【解析】虽然甲、乙两个生物的细胞中DNA总量完全相同，4种碱基的量也分别相同，但是它们的碱基的排列顺序不一定相同，故遗传信息不一定相同，DNA分子数也不一定相同，当然性状也不一定相同。
5．下图是染色体、蛋白质和DNA之间关系的示意图，请据图回答下列问题：
(1)图中A表示的是________，B表示的是________，C表示的是________。
(2)A物质主要由________和________两部分组成(均填名称)，人体细胞中有________对A物质。
(3)在C上，有许多具有控制生物性状的小片段，叫作__________。
【答案】(1)染色体 蛋白质 DNA
(2)DNA 蛋白质 23 (3)基因
【解析】由图可知，A是染色体，人体细胞内有23对染色体。染色体主要是由[C]DNA和[B]蛋白质组成的，DNA是主要的遗传物质。一般情况下，每一条染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子含有很多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
