(共4张PPT)
章末整合
网络构建
对遗传物质
肺炎双球菌噬菌体侵染
生物
的早期推测
的转化实验细菌的实验
的遗传物质
说明基因
DNA是主要
DNA双螺
与DNA关
的遗传物质
旋结构模
系的实例
型的构建
基因是有遗传效
应的DNA片段
基因的本质
DNA分子的结构
DNA分子
的结构
DNA片段中
DNA的复制
制作DNA
的遗传信息
双螺旋结
构模型
对DNA分子
DNA半保留复
DNA复制
复制的推测
制的实验证据
的过程(共38张PPT)
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
教师参考
新课导入一:通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习,我们知道,在上述生理过程中染色体发生规律性的变化,染色体在生物的遗传和变异中具有重要作用,请问染色体的主要成分是什么
提示:蛋白质和DNA。
那么,这两种物质中,究竟哪一种是遗传物质呢 这一结论又是如何得出的呢 导入新课。
新课导入二:请同学们说一说从外貌特征方面看和父母相似的特征有哪些
引出一个普遍的生物现象——生物的遗传。那么,控制遗传的物质是什么 科学家们是怎么得出结论的呢 导入课题。
【学习目标】 1.了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。理解实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。2.理解肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的实验设计思路。3.理解DNA是主要遗传物质的含义。
自主学习
课堂探究
自主学习 读教材·学基础
一、对遗传物质的早期推测
阅读教材P42～P43,完成以下问题。
蛋白质
DNA
选择
下列有关核酸的叙述中,正确的是( )
A.除病毒外,一切生物都有核酸存在
B.核酸是由C、H、O、P元素组成的化合物
C.组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
D.DNA比蛋白质具有更高的热稳定性,并且能够自我复制
D
二、肺炎双球菌的转化实验
阅读教材P43～P44,完成以下问题。
1.肺炎双球菌的特点
光滑
种类
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面 . 表面 .
菌体
有无毒性 . . . .
粗糙
有
无
2.体内转化实验——格里菲思的实验
(1)原理: 可使小鼠患败血症死亡。
(2)实验过程及现象
S型细菌
(3)结论:加热杀死的S型细菌中含有某种 使R型活细菌转化为S型活细菌。
思考 格里菲思的实验能否证明S型菌体内的哪种物质是转化因子
提示:否。由于格里菲思没有将细菌中各组分分开,所以他只能推测S型菌体内含有转化因子。
转化因子
S型活细菌
S型活细菌
3.体外转化实验——艾弗里的实验
(1)原理:从S型菌中提取出DNA、蛋白质及荚膜多糖等,将其分别加入已培养了R型细菌的培养基中,结果发现:只有加入 时,R型细菌才转化为S型细菌。
(2)过程
DNA
DNA
(3)结论: 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
判断
(1)S型肺炎双球菌可以使小鼠患肺炎。( )
(2)格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明DNA是遗传物质。( )
(3)在格里菲思的实验基础上,艾弗里通过实验证明了DNA是主要的遗传物质。( )
(4)加热杀死的S型菌和活的R型菌混合注入小鼠体内,不会引起小鼠患败血症。( )
DNA
×
×
×
×
三、噬菌体侵染细菌实验
阅读教材P44～P45,完成以下问题。
1.T2噬菌体的结构与代谢
(1)
(2)
DNA
蛋白质
寄生
遗传物质
大肠杆菌
2.实验方法
。
3.实验过程
(1)标记细菌
①用含 的培养基培养得到含35S的大肠杆菌。
②用含 的培养基培养得到含32P的大肠杆菌。
(2)标记噬菌体
①噬菌体和 混合培养,得到蛋白质外壳被 标记的噬菌体。
②噬菌体和 混合培养,得到DNA被 标记的噬菌体。
放射性同位素标记法
35S
32P
含35S的大肠杆菌
35S
含32P的大肠杆菌
32P
(3)侵染过程
①含35S的噬菌体+细菌 搅拌、离心
很高
很低
②含32P的噬菌体+细菌 搅拌、离心
很低
很高
4.实验结论
噬菌体的遗传物质是 。
选择
下列有关赫尔希和蔡斯的“T2噬菌体侵染细菌实验”的叙述,正确的是( )
A.离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
B.该实验运用了同位素标记法和差速离心法
C.T2噬菌体与细菌所含的核酸中嘌呤总数都等于嘧啶总数
D.32P标记的噬菌体侵染细菌的时间过长或过短,都会导致上清液放射性偏高
DNA
D
四、RNA是遗传物质的实验证据
阅读教材P46,完成以下问题。
1.烟草花叶病毒的组成
2.侵染过程
3.结论
烟草花叶病毒的遗传物质是 。
选择
烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了它的遗传物质是( )
A.DNA B.RNA
C.DNA和RNA D.以上都不是
RNA
B
不感染病毒
感染病毒
五、生物的遗传物质
阅读教材P46,完成以下问题。
RNA
遗传物质 生物种类 结果 结论
DNA 所有细胞生物及部分病毒 绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物的遗传物质是 . DNA是主要的遗传物质
RNA 部分病毒
判断
(1)豌豆的遗传物质主要是DNA。( )
(2)病毒的遗传物质都是RNA。( )
(3)烟草花叶病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸。( )
(4)真核生物、原核生物、部分病毒的遗传物质是DNA。( )
×
×
×
√
探究一
课堂探究 解疑难·提能力
肺炎双球菌体内转化实验与体外转化实验的比较
教师参考
问题引领:
1.体内转化实验是否证明DNA是遗传物质
2.体内外转化实验中的巧妙之处在哪 两种转化之间有什么联系
体内转化实验 体外转化实验
实验者 格里菲思 艾弗里及其同事
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验
原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分的作用进行对照
实验
结果 加热杀死的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是遗传物质或转化因子是DNA
巧妙
构思 用加热杀死的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 将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
联系 ①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
②两实验都遵循对照原则、单一变量原则
【典例1】 下列关于肺炎双球菌转化实验的说法,正确的是( )
A.肺炎双球菌转化实验说明DNA是主要的遗传物质
B.将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养,R型细菌可全部转化为S型细菌
C.艾弗里的体外转化实验对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定
D.肺炎双球菌转化实验中,若给小鼠注射S型细菌的DNA,则小鼠死亡
解析:肺炎双球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质;将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养,只有少数的R型细菌可转化为S型细菌;艾弗里的体外转化实验对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定,分别进行实验;肺炎双球菌转化实验中,使小鼠死亡的是S型细菌,而不是S型细菌的DNA,因此,若给小鼠注射S型细菌的DNA,小鼠不会死亡。
答案:C
备选例题
艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是( )
A.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
B.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌
C.R型菌+S型菌DNA→预期出现S型菌
D.R型菌+S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
A
解析:R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌,该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化,而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此,该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。
【题组演练】
1.格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,关于实验的结论不正确的是( )
A.说明了R型活菌是无毒性的
B.说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的
C.说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA
D.说明了R型活菌在一定条件下能够转化为S型菌
解析:格里菲思实验仅仅提出了“转化因子”的存在,没有证明“转化因子”(遗传物质)是什么。
C
2.(2017·江苏江阴期中)将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内,小白鼠不死亡,从体内分离出来的依然是R型肺炎双球菌;将分离后的S型肺炎双球菌的DNA与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内,则小白鼠死亡,并从体内分离出了S型有荚膜肺炎双球菌。以上实验说明了( )
A.S型菌的DNA可诱导R型菌转化为S型菌,说明了DNA是遗传物质
B.R型菌的蛋白质外壳可诱导S型菌转化为R型菌
C.R型菌的DNA可使小鼠死亡
D.R型和S型肺炎双球菌可以相互转化
解析:S型细菌的DNA可诱导R型细菌转化为S型,说明了DNA是遗传物质;S型细菌的蛋白质外壳不能诱导R型细菌转化为S型;R型菌的DNA不能使小鼠死亡;以上实验说明R型细菌能转化为S型细菌,不能说明R型和S型肺炎双球菌可以相互转化。
A
探究二
教师参考
问题引领:
1.噬菌体的组成成分是什么 用噬菌体做实验材料有什么优点
2.分别标记什么元素才能达到实验目的
3.如何完成对噬菌体的同位素标记
4.该实验的设计思路是什么 与肺炎双球菌体外转化实验的设计思路相同吗
噬菌体侵染细菌实验分析
1.噬菌体侵染细菌的过程
2.实验过程及结论分析
亲代噬菌体 寄主细胞内 合成的子
代噬菌体 结论
用32P标记
DNA的噬菌体 有32P标记
的DNA 有32P标记
的DNA 噬菌体的DNA注
入了细菌体内
用35S标记蛋
白质的噬菌体 无35S标记
的蛋白质 无35S标记
的蛋白质 噬菌体的蛋白质外壳
没有进入细菌体内
3.上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的原因:①保温时间过短,部分噬菌体没有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。②保温时间过长,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,也会使上清液的放射性含量升高。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也有少量放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。
4.肺炎双球菌体外转化和噬菌体侵染细菌实验比较
对比项目 肺炎双球菌
体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
不
同
点 DNA
与蛋白
质分开
的方式 采用直接分离法,即真正将S型细菌的DNA与其他成分分离,然后用每种单一成分与R型细菌混合培养,做体外转化实验 采用放射性同位素标记法分别标记DNA和蛋白质进行实验,以便单独观察它们各自的作用
对照
原则 相互对照 自身对照
实验
结论 证明DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质 证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质(因蛋白质没有进入细菌体内)
相同点 ①均使DNA和蛋白质区分开,单独处理,观察它们各自的作用
②都遵循对照原则
③都能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质
【典例2】 若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染,裂解后所释放的噬菌体中( )
A.只有35S
B.只有32P
C.一定有35S,可能有32P
D.一定有32P,可能有35S
解析:噬菌体在侵染细菌时,只将自身的DNA注射到细菌菌体中,蛋白质外壳留在细菌体外。由于DNA是半保留复制的,因此亲代噬菌体被32P标记的那两条DNA链存在于某两个子代噬菌体中,而细菌中没有32P标记,因此子代噬菌体中始终只有两个子代DNA分子有32P标记。由于子代噬菌体的蛋白质是以细菌体内的原料合成的,而大肠杆菌被35S标记,因此合成的噬菌体的蛋白质外壳均有35S标记,因此子代噬菌体一定有35S,可能有32P。
答案:C
方法透析 噬菌体中的放射性元素分析
放射性元素 标记生物 检测物质 检测结果
32P 噬菌体 子代噬菌
体的核酸 部分含放射性
大肠杆菌 全部含放射性
35S 噬菌体 子代噬菌
体蛋白质 均无放射性
大肠杆菌 均含放射性
14C、3H 噬菌体 子代噬菌
体的核酸 部分含放射性
子代噬菌
体蛋白质 均不含放射性
大肠杆菌 子代噬菌
体的核酸 全部含放射性
子代噬菌
体蛋白质 全部含放射性
备选例题
(2017·江苏联盟大联考)1952年,赫尔希和蔡斯用32P或35S标记T2噬菌体,并分别与无标记的细菌混合培养,经过一定时间保温后再搅拌、离心得到了上清液和沉淀物,并检测放射性。与此实验相关的叙述不正确的是( )
A.搅拌不充分会使含35S标记组沉淀物的放射性偏高
B.保温时间过长会使含32P标记组上清液的放射性偏低
C.实验所获得的子代噬菌体均不含35S而部分可含有32P
D.实验目的是研究T2噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质
B
解析:35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在外面,如果搅拌不充分,蛋白质外壳与细菌不分开,会使35S标记组沉淀物的放射性偏高;如果保温培养时间过长,部分被侵染的大肠杆菌会裂解,从而导致32P标记组上清液中的放射性偏高;由于35S标记的蛋白质外壳留在外面,DNA分子复制是半保留复制,所以实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P;实验目的是通过对照实验,研究遗传物质是DNA还是蛋白质。
【题组演练】
1.(2017·辽宁六校月考)用含15N、35S、32P的噬菌体侵染不含放射性元素的细菌,则释放出来的子代噬菌体中( )
A.DNA中含有32P,蛋白质中含有35S
B.大多数噬菌体含有15N、32P
C.少数噬菌体含有15N、32P
D.全部含有35S
C
解析:用含15N、35S、32P的噬菌体去侵染不含放射性元素的细菌,其中亲代噬菌体的蛋白质中含15N和35S,噬菌体的DNA中含15N和32P。因此噬菌体侵染细菌时,由于只有DNA进入细菌中并作为模板控制子代噬菌体DNA的合成,而合成子代噬菌体所需的原料均由不含放射性元素的细菌提供,因此子代噬菌体外壳中不含35S;但由于DNA复制方式为半保留复制,因此子代噬菌体只有少数含有15N和32P。
2.(2017·河北武邑期末)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测,上清液的放射性占15%,沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是( )
A.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌
D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中
解析:32P标记的是DNA。在侵染时头部的DNA进入细菌,理论上放射性应在沉淀物中,而现在上清液中也有放射性,有可能是侵染后大肠杆菌裂解释放出了子代噬菌体,噬菌体较轻,经搅拌离心后出现在上清液中。如果搅拌不充分应是在沉淀物中。离心时间过长时,大肠杆菌是不会出现在上清液中的。
A
【知识回顾与网络构建】
(一)关键语句
(1)S型肺炎双球菌有荚膜,有毒性;R型肺炎双球菌无荚膜,无毒性。
(2)在肺炎双球菌转化实验中,只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌,即转化因子是DNA。
(3)T2噬菌体由蛋白质和DNA组成,S存在于蛋白质中,P几乎全部存在于DNA中。
(4)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。
(5)烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
(6)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,因此说DNA是主要的遗传物质。
2.请结合以上关键语句,尝试构建本课时知识网络。
参考:(共36张PPT)
第2节 DNA分子的结构
教师参考
新课导入一:通过上节课学习,我们知道DNA是主要的遗传物质,作为遗传物质,DNA应具备怎样的什么结构呢 引入新课。
新课导入二:同学们去过北京中关村高科技园吗 那里有个独特形状的雕塑,看课本P47问题探讨中的图片,这个雕塑是以什么为蓝本制作的呢
提示:DNA。
请同学们仔细观察这个雕塑有什么特点 DNA分子究竟有什么样的结构呢 引入课题。
【学习目标】 1.概述DNA分子结构的主要特点。2.制作DNA分子双螺旋结构模型。3.理解碱基互补配对原则,掌握DNA分子结构的相关计算。
自主学习
课堂探究
自主学习 读教材·学基础
一、DNA双螺旋结构模型的构建
阅读教材P47～P48,完成以下问题。
1.构建者: 和 。
2.构建过程
沃森
克里克
脱氧核苷酸
DNA衍射图谱
外部
相同碱基
A=T,G=C
T
C
选择
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是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上,这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基
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.查哥夫提出了嘌呤数等于嘧啶数
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,构建出科学的模型
B
二、DNA分子的结构
阅读教材P49,完成以下问题。
1.图示
2.解读
C、H、O、N、P
基本组
成元素 . .
组成物质 ①磷酸 ② ③碱基
基本组
成单位 ④ ,共4种
整体结构 由两条链按 方式盘旋成双螺旋结构
结构
特点 外侧 由 和 交替连接组成基本骨架
内侧 碱基之间通过氢键连接;遵循 原则,即A( )一定与⑧ 配对,C( )一定与⑥ 配对
脱氧核糖
脱氧核苷酸
反向平行
脱氧核糖
磷酸
碱基互补配对
腺嘌呤
胸腺嘧啶
鸟嘌呤
胞嘧啶
判断
(1)每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸。( )
(2)DNA分子中的碱基、磷酸基团、脱氧核糖三者的数量是相等的。( )
(3)每个脱氧核糖上均连着一个磷酸基团和一个碱基。( )
(4)一段双链DNA分子中,如果有40个腺嘌呤,就含有40个胸腺嘧啶。( )
√
√
×
√
三、制作DNA双螺旋结构模型
阅读教材P50,完成以下问题。
1.目的要求
通过制作DNA 结构模型,加深对DNA分子结构特点的认识和理解。
2.制作程序
双螺旋
制作若干个磷酸、 、碱基
脱氧核糖
若干个脱氧核苷酸
单链
DNA分子的平面结构
DNA分子 结构
双螺旋
脱氧核苷酸
选择
下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型( 表示脱氧核糖、 表示碱基、 表示磷酸基团),其中正确的是( )
D
探究一
课堂探究 解疑难·提能力
DNA分子的结构特点
教师参考
问题引领:
1.组成DNA分子基本单位的4种脱氧核苷酸的差异是什么
2.4种基本单位是怎样连接为DNA单链的 两条单链之间又是通过什么连接的
3.DNA分子的空间结构也像蛋白质分子那样多种多样吗
1.DNA的结构单位:脱氧核苷酸(4种)
2.平面结构
(1)一条脱氧核苷酸链:由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3′碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学键相连接。
(2)两条链之间的连接:A一定与T配对,两碱基之间形成两个氢键;G一定与C配对,两碱基之间形成三个氢键。
3.空间结构——规则的双螺旋结构
(1)两条链反向平行,有规则地盘绕成双螺旋。
(2)脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。
(3)碱基排列在内侧,且遵循碱基互补配对原则。如图。
【典例1】 (2017·福建龙岩期末)如图为DNA分子部分结构示意图,对该图的不正确描述是( )
解析:①脱氧核糖和②磷酸的交替排列构成了DNA分子的基本骨架;图中④包含的胞嘧啶、脱氧核糖和磷酸不属于同一个脱氧核苷酸;按照碱基互补配对原则,⑤、⑥、⑦、⑧对应的碱基依次为A、G、C、T;⑨表示氢键,两条链之间氢键数越多,DNA分子越稳定。
答案:B
A.①和②相间排列,构成了DNA分子的基本骨架
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C.⑤、⑥、⑦、⑧对应的碱基依次为A、G、C、T
D.⑨表示两个氢键,两条链之间氢键数越多,DNA分子越稳定
方法透析 巧用五个数字记忆DNA分子结构
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(种小分子或物质):磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
二(条长链):两条DNA单链。
一(种双螺旋结构)。
备选例题
(2017·湖南株洲期中)下列关于DNA分子结构的叙述,正确的是( )
A.每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的单链结构
B.DNA分子中的每个磷酸基均连接着两个脱氧核糖和一个碱基
C.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
D.双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对
D
解析:DNA分子是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的双链结构;
DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖,且磷酸不与碱基直接相连;DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连;DNA分子中,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,因此两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对。
【题组演练】
1.下列关于双链DNA分子的叙述,正确的是( )
A.DNA单链上相邻碱基以磷酸二酯键相连
B.DNA分子的基本骨架能够储存遗传信息
C.两条链上的碱基遵循A与U、G与C的配对原则
D.DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成
解析:DNA单链上相邻碱基以脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连;DNA分子的基本骨架是磷酸和糖交替连接,排列在外侧,储存遗传信息的是碱基对的排列顺序;两条链上的碱基遵循A与T、G与C的配对原则;DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成。
D
2.(2017·上海嘉定期末)某同学制作一DNA片段模型,现有若干不同类型塑料片,见表。还需准备脱氧核糖的塑料片数目是( )
解析:DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸,每分子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。在双链DNA中,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,即A=T、G=C,所以16个碱基A塑料片,10个碱基T塑料片,能形成10个A—T碱基对;16个碱基C塑料片,10个碱基G塑料片,能形成10个G—C碱基对。因此,为了充分利用现有材料,还需准备40个脱氧核糖塑料片。
B
塑料片 碱基G 碱基C 碱基A 碱基T 磷酸
数量(个) 10 16 16 10 52
A.32 B.40 C.26 D.52
探究二
教师参考
问题引领:
1.构成DNA分子的4种碱基基本的数量关系是什么
2.由碱基互补配对原则还能推导出哪些规律
碱基间的数量关系
DNA分子中碱基的计算
(1)双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等,即A+G=T+C。简记为:“DNA分子中两个非互补碱基之和是DNA分子总碱基数的一半。”
(2)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。
设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,则
所以A+T=A1+A2+T1+T2= =n%。
简记为:“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
简记为:“DNA两条互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1。”
(3)双链DNA分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中,一条链上, ，
则
互补链中
，
。
【典例2】 (2017·宁夏银川月考)某双链DNA分子中含有200个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该DNA分子( )
A.四种含氮碱基A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
B.在复制过程中,将双链全部解开,再复制
C.可能的碱基排列方式共有4100种
D.含有4个游离的磷酸基
解析:由题意知该单链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,另一条链上A∶T∶G∶C=
2∶1∶4∶3,则双链中A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;在复制过程中,DNA是边解旋边复制的;含200个碱基的DNA不考虑每种碱基比例关系的情况下,可能的碱基排列方式共有4100种,但因碱基数量比例已确定,故碱基排列方式肯定少于4100种;DNA分子是由两条反向平行的脱氧核糖核苷酸链组成的,游离的磷酸基只有2个。
答案:A
方法透析 解答碱基计算问题的方法步骤
(1)搞清楚题中所给和所求的碱基比例是占整个DNA分子的碱基比例,还是占DNA分子一条链的碱基比例。
(2)画一个DNA分子的平面结构模式图,并在图中标出已知的和所要求的碱基。
(3)根据碱基互补配对原则及其有关规律进行计算。
备选例题
(2017·甘肃天水月考)从某生物中提取出DNA进行化学分析,发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( )
A.24% B.26% C.14% D.11%
B
解析:已知DNA分子中,C+G=46%,则C=G=23%、A=T=50%-23%=27%。又已知一条链中腺嘌呤占该链碱基总数的比例为28%,即A1=28%,根据碱基互补配对原则,A=(A1+A2)÷2,则A2=26%,故B正确。
【题组演练】
1.(2017·湖南五市十校期中)已知在甲DNA分子的一条单链中(A+G)/(T+C)=a,乙DNA分子一条单链中的(A+T)/(G+C)=b,分别求甲、乙两DNA分子中各自的另一条链中对应的碱基比例分别为( )
A.a、1/b B.1/a、b C.a、1 D.1、b
B
解析:由于双链DNA分子中,遵循A与T配对、C与G配对的配对原则,配对的碱基相等,因此两条单链上的(A+G)/(T+C)的比值互为倒数,每一条DNA单链中的(A+T)/(G+C)比例与双链DNA分子中的该比例相同,由题意知,甲DNA分子的一条单链(A+G)/(T+C)=a,则另一条单链中该比值是1/a,乙DNA分子一条单链中的(A+T)/(G+C)=b,另一条单链中该比值是b。
2.(2017·湖北武汉期中)下列对双链DNA分子的叙述,不正确的是( )
A.若一条链G的数目为C的2倍,则另一条链G的数目为C的1/2
B.若一条链A和T的数目相等,则另一条链A和T的数目也相等
C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D.若一条链的G∶T=1∶2,另一条链的C∶A=2∶1
解析:一条链G与C分别与另一条链上的C与G配对,因此一条链G与另一条链上的C相等,一条链的C与另一条链上的G相等,故若一条链G的数目为C的2倍,则另一条链G的数目为C的1/2;在双链DNA中,一条链上的A与另一条链上的T配对(相等),一条链上的T与另一条链上的A配对(相等),因此若一条链上A和T的数目相等,则另一条链上的A和T数目也相等;由碱基互补配对原则可知,一条链上的A与另一条链上的T相等,一条链上的G与另一条链上的C相等,因此,若一条链上的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链是A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3;由碱基互补配对原则可知,一条链上的G与另一条链上的C相等,一条链上的T与另一条链上的A相等,因此若一条链的G∶T=
1∶2,则另一条链的C∶A=1∶2。
D
图说教材：DNA分子的结构
(1)DNA分子的基本组成单位为脱氧核苷酸,有4种,即腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(如平面结构图中的7)、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸。一分子脱氧核苷酸又由一分子含氮碱基(如平面结构图中的A、T、G、C)、一分子脱氧核糖(如平面结构图中的5)和一分子磷酸(如平面结构图中的6)组成。
(2)两个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖之间通过磷酸二酯键相连,多个脱氧核苷酸可连接成一条脱氧核苷酸链(如平面结构图中的10)。两条脱氧核苷酸链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构,其中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,排列在内侧(如立体结构图)。
(3)碱基配对有一定的规律即碱基互补配对原则:A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对,且两者间形成两个氢键;G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对,且两者间形成三个氢键(如平面结构图9)。
【跟踪训练】 (2017·安徽铜陵期中)如图是DNA分子结构模式图,请据图回答下列问题:
(1)组成DNA的基本单位是 。
(2)图中1、2、6的名称依次为 、 、 。
解析:(1)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。
(2)图中1、2、6的名称依次为:磷酸、脱氧核糖、碱基对。
答案: (1)脱氧核苷酸 (2)磷酸 脱氧核糖 碱基对
解析:(3)图中8表示的是一条脱氧核苷酸链的片段,在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系为相等。
(4)图中共有2个游离的磷酸基。
答案:(3)一条脱氧核苷酸链的片段 相等 (4)2
(3)图中8表示的是 。在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系为 (填“相等”或“不相等”)
(4)图中共有 个游离的磷酸基。
1.关键语句
(1)DNA分子的双螺旋结构:①两条链反向平行;②脱氧核糖和磷酸交替连接,排列于外侧,构成基本骨架;③碱基通过氢键连接成碱基对,排列在内侧。
(2)双链DNA分子中,嘌呤碱基数=嘧啶碱基数,即A+G=T+C。
(3)互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。
(4)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,而在整个DNA分子中比值为1。
(5)在DNA分子中,含G—C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。
【知识回顾与网络构建】
2.请结合以上关键语句,尝试构建本课时知识网络。
参考:(共32张PPT)
第3节 DNA的复制
教师参考
新课导入一:请同学们思考:细胞有丝分裂的意义是什么
提示:亲代细胞的DNA复制之后,精确地平均分配到两个子细胞中。在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性,对于生物的遗传具有重要意义。
那么DNA是怎样复制的呢 引入课题。
新课导入二:展示两幅相同的“中国印·舞动的北京 ”,让同学们看看两幅图有什么区别。
提示:没有区别。
同学们,这两幅图是复制而来的,所以两者没有区别,那么在生物界中的DNA要保持亲代子代之间相同,也需要复制。DNA是如何完成复制的呢 引入课题。
【学习目标】 1.概述DNA分子的复制。2.探讨DNA复制的生物学意义。
自主学习
课堂探究
自主学习 读教材·学基础
一、对DNA分子复制的推测
阅读教材P52,完成以下问题。
1.提出者: 。
2.假说内容
(1)解旋:DNA分子复制时,DNA分子的双螺旋解开,互补碱基之间的 .断裂。
沃森和克里克
氢键
(2)复制
两条单链
脱氧核苷酸
碱基互补配对
(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,这种复制方式称做 。
半保留复制
选择
下列关于DNA分子复制的叙述,正确的是( )
A.复制不需要模板
B.复制不消耗能量
C.复制方式为半保留复制
D.在核糖体内复制
C
二、DNA分子复制的过程
阅读教材P54,完成以下问题。
1.DNA复制的概念、时间、场所
概 念 以亲代 为模板合成子代DNA的过程
时 间 有丝分裂 和减数第一次分裂前的______
场 所 主要是细胞核
DNA
间期
间期
2.DNA复制的过程
能量
解旋酶
螺旋
母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
模板链
双螺旋结构
3.DNA复制的特点
(1)过程: 。
(2)方式:半保留复制。
4.DNA复制的意义
将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了 的连续性。
5.准确复制的原因
(1)DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。
(2)通过 原则保证了复制准确无误地进行。
边解旋边复制
遗传信息
碱基互补配对
判断
(1)DNA分子先完全解开双螺旋然后再进行复制。( )
(2)DNA通过半保留复制合成的两条新链的碱基组成完全相同。( )
(3)DNA分子的两条链均作为复制时的模板。( )
(4)含32P的DNA分子在不含32P的环境连续复制三代,子代DNA分子中含32P的占1/8。 ( )
×
×
√
×
探究一
课堂探究 解疑难·提能力
对DNA复制的理解
教师参考
问题引领: 1.DNA复制的场所有哪些 真核细胞DNA复制的时间
2.DNA复制过程中需要哪些酶 复制产生的子代DNA分子位于哪种结构
1.DNA复制的场所
主要场所是细胞核,但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。
2.真核生物细胞核中DNA复制发生的时间
在体细胞中发生在有丝分裂间期;在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的 间期。
3.复制所需的酶是指一个酶系统,不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶,还包括DNA连接 酶等
(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
(2)DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。
4.两个子代DNA的位置及分开时间
复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上,由着丝点连在一起,在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开,分别进入两个子细胞中。
【典例1】 (2017·天津红桥区期末)下列关于DNA复制的叙述,正确的是( )
A.复制后的DNA分子组成同源染色体
B.新形成的DNA分子中含有原DNA分子中的一条链
C.DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制
D.复制过程需要酶的参与,但不消耗能量
解析:复制后的DNA分子组成姐妹染色单体,而不是同源染色体;DNA复制方式为半保留复制,因此新形成的DNA分子中含有原DNA分子中的一条链;DNA复制过程为边解旋边复制,而不是双螺旋结构全部解旋后才开始复制;DNA分子复制的四个基本条件是模板、原料、能量和酶。
答案:B
方法透析 DNA的复制过程中的“一、二、三、四”
备选例题
下列关于DNA复制的叙述中,不正确的是( )
A.根尖分生区细胞中的DNA复制主要发生在细胞核中
B.DNA复制过程中,要消耗ATP且需要酶的催化
C.脱氧核糖核苷酸是DNA复制的原料
D.DNA复制时期,细胞中染色体数目加倍
D
解析:DNA复制时,DNA数目加倍,染色单体数目加倍,而染色体数目不加倍。
【题组演练】
1.(2017·福建龙岩期末)保证准确无误地进行DNA复制的关键是( )
A.解旋酶促使DNA的两条链分离
B.模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构
C.配对脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
D.游离的脱氧核苷酸上的碱基与母链碱基进行互补配对
解析:解旋酶促使DNA的两条互补链分离,为复制提供模板;模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构,是DNA复制完成阶段;在DNA聚合酶的作用下,配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链;游离的脱氧核苷酸与母链进行碱基互补配对,确保准确无误地进行复制。
D
2.下列关于DNA复制的说法,错误的是( )
A.通过DNA复制,遗传信息在亲子代细胞间始终保持不变
B.以亲代DNA分子的两条母链分别作为模板进行复制
C.复制过程中,始终按照碱基互补配对原则进行
D.形成子链时,相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸间可形成磷酸二酯键
解析:通过DNA复制,将遗传信息从亲代传给子代,从而保持了遗传信息的连续性,若复制出现差错,则会导致遗传信息在亲子代细胞间发生改变;在DNA复制过程中,以解开的亲代DNA分子两条母链的每一段为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链;在形成子链时,相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸间通过磷酸二酯键相连接。
A
探究二
教师参考
问题引领:
1.若将15N标记的DNA分子放在含有14N的培养基中培养,复制n次后,子代DNA会出现怎样的结果
2.DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数有什么规律
DNA分子复制的有关计算
DNA的复制方式为半保留复制,一个被15N标记的DNA分子在含有14N脱氧核苷酸的培养基中复制n次:
1.合成子代DNA分析
分子或链
所占比例
世代 只含15N
分子 只含14N、15N
杂交分子 只含14N
分子 含15N
的链 含14N
的链
0 1 0 0 1 0
第1代 0 1 0 1/2 1/2
第2代 0 1/2 1/2 1/4 3/4
第n代 0 2/2n 1-2/2n 1/2n 1-1/2n
2.消耗的脱氧核苷酸数
(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个。
(2)第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。
【典例2】 (2017·江苏苏州期末)一个被32P标记的DNA双链片段有100个碱基对,其中腺嘌呤占碱基总数的20%,将其置于31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是( )
A.该DNA双链片段中含有胞嘧啶的数目是60个
B.第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D.子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶3
解析:腺嘌呤数目为100×2×20%=40(个),该DNA双链片段中含有胞嘧啶的数目是(100×2-40×2)÷2=60(个);第三次复制过程DNA分子数由4个变为8个,增加4个DNA分子,需要60×4=240(个)游离的胞嘧啶脱氧核苷酸;复制3次,共得到8个DNA分子,16条DNA单链,其中只有两条单链含32P,含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7;由于DNA的复制为半保留复制,子代DNA均含31P,子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶4。
答案:D
备选例题
(2017·安徽安庆期末)用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是( )
A.中期20和20、后期40和20
B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和10
D.中期20和10、后期40和10
A
解析:玉米体细胞是通过有丝分裂的方式进行增殖的,在第一次有丝分裂结束后,每个子细胞中含有20条染色体,每条染色体上所含有的双链DNA分子中只有一条链被32P标记;在第二次有丝分裂的间期DNA分子完成复制后,每条染色体含2个DNA分子,这2个DNA分子分别位于组成该染色体的2条姐妹染色单体上,其中只有一条染色单体上的DNA被32P标记,所以有丝分裂前期和中期的细胞中都有20条被标记的染色体。在有丝分裂后期,因着丝点分裂导致2条姐妹染色单体分开成为2条子染色体,此时细胞中的染色体数目加倍为40条,其中被标记的染色体有20条。
【题组演练】
1.将含有15N—15N—DNA的大肠杆菌放入以 14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养n代,分离出细菌中的DNA做密度梯度超速离心和分析。下列叙述错误的是( )
A.离心后的条带分布于离心管的上部和中部
B.离心后的条带分布于离心管上部的占(2n-2)/2n
C.含有15N的子代DNA分子占总数的1/2n
D.含有14N的子代DNA分子占总数的100%
解析:培养n代后,培养液中有两种DNA,一种只含有14N,另一种含15N和14N,离心后的条带分布于离心管的上部和中部;2n-2个DNA只含有14N,DNA总量为2n,故离心后的条带分布于离心管上部的占(2n-2)/2n;含有15N的子代DNA分子有两个,占总数的1/2n-1;由于DNA复制是半保留复制,所以每个DNA中都含有14N。
C
2.(2017·湖南衡阳月考)假设果蝇的一个精原细胞中的一个DNA分子用15N进行标记,正常情况下该细胞分裂形成的精细胞中,含15N的精细胞所占的比例为多少 假设果蝇的一个体细胞中的一个DNA分子用15N进行标记,正常情况下该细胞进行两次有丝分裂形成的子细胞中,含15N的细胞所占的比例为( )
A.50%、100% B.100%、100%
C.50%、50% D.100%、50%
C
解析:一个精原细胞减数分裂形成4个精子中,两个含有15N,两个不含,标记的比例为1/2;在有丝分裂间期,DNA进行半保留复制,一次复制产生的2个DNA分子均含有15N,分裂进入两个子细胞,每个子细胞均有1个含15N的DNA,所以比例为100%。第二次复制时,由于含15N的DNA分子两条链中只有一条链含有15N,另一条单链没有,因此两次分裂产生的4个子细胞中有两个含有15N,另外两个没有,比例为50%。
图说教材：DNA分子的复制过程
(1)DNA分子复制的过程主要包括三个步骤:解旋、合成子链、形成子代DNA。
解旋:利用细胞提供的能量,并在解旋酶的作用下打开碱基对之间的氢键,从而将两条螺旋的双链解开一部分,如图中的“解旋”。
合成子链:利用细胞提供的能量,且在DNA聚合酶等酶的作用下,以解开的DNA分子的两条母链为模板,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链,如图中的“合成子链”。
形成子代DNA:每条新链与相应的模板链盘绕成双螺旋结构,如图中的“形成子代DNA”。
(2)DNA分子复制的特点是边解旋边复制、半保留复制。
(3)DNA分子的双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板,碱基互补配对保证复制的准确进行。
【跟踪训练】 (2017·河南豫北月考)据研究,蛋白laminA在维持细胞核中DNA结构的稳定性中起到了核心作用。这种蛋白能让染色质内部形成“交联”,在细胞核中限制DNA的行动。这种结构保护了染色质的完整性,同时允许DNA正常复制。下列有关叙述正确的是( )
A.通过DNA分子的复制,储存在DNA中的遗传信息实现稳定表达
B.染色体解螺旋形成染色质,为DNA的复制创造了有利条件
C.去除蛋白laminA后,染色质的运动高度分散而且不能复制
D.严格的碱基互补配对原则即可保证DNA分子复制准确无误
B
解析:通过DNA分子的复制,储存在DNA中的遗传信息能稳定遗传;染色体解螺旋形成染色质,有利于DNA打开其空间结构,为DNA的复制创造了有利条件;由题意可知,去除蛋白laminA后,染色质的运动高度分散而且DNA复制速度较快;DNA复制的准确无误进行的原因包括其独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板以及遵循严格的碱基互补配对原则。
1.关键语句
(1)DNA复制发生在细胞分裂的间期。
(2)DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸作原料以及酶和能量。
(3)DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对保证了复制的准确性。
(4)DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。
(5)新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子的一条链。
【知识回顾与网络构建】
2.请结合以上关键语句,尝试构建本课时知识网络。
参考:(共21张PPT)
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
教师参考
新课导入一:科学家通过实验已经证明DNA是主要的遗传物质,但在生活中常常听到的是:某人聪明,是他父母的基因好。还有科学家在进行人类基因组计划的研究,那么基因与DNA是什么关系呢 引入新课。
新课导入二:请问哪位科学家将基因定位于染色体上
提示:摩尔根。 后来证明染色体中只有DNA是遗传物质。那么,基因与DNA有什么关系呢 引入新课。
【学习目标】 1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。2.运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。3.说明基因和遗传信息的关系。
自主学习
课堂探究
自主学习 读教材·学基础
一、基因与DNA分子的关系
阅读教材P55～P56,完成以下问题。
1.从数量上看
(1)每个DNA分子上有多个基因。
(2)所有基因的碱基总数 (填“大于”“等于”或“小于”)DNA分子的碱基总数,即DNA分子上只有部分碱基参与基因的组成。
2.从功能上看
基因是有 的DNA片段。
小于
遗传效应
判断
(1)基因是具有遗传效应的DNA片段。( )
(2)染色体是DNA的主要载体。( )
(3)一条染色体上含有2个DNA分子。( )
(4)一个DNA上只有一个基因。( )
√
√
×
×
二、DNA片段中的遗传信息
阅读教材P56～P57,完成以下问题。
1.含义
DNA分子中4种碱基的排列顺序。
2.特点
(1)多样性: 的千变万化。
(2)特异性:每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
3.与生物体多样性和特异性的关系
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 。
碱基排列顺序
物质基础
思考 DNA分子上的非基因片段中的碱基排列顺序有特异性吗
提示:有。
探究一
课堂探究 解疑难·提能力
脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解
教师参考
问题引领:
1.遗传信息是指什么
2.基因、DNA和染色体的结构层次由小到大应如何排列
【典例1】 (2017·湖北襄阳月考)对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中,正确的是( )
A.每条染色体上含有一个或两个DNA分子;一个DNA分子上含有一个基因
B.在生物的传宗接代中,基因的行为决定着染色体的行为
C.都能复制、分离和传递,且三者行为一致
D.在DNA分子结构中,与所有脱氧核糖直接相连的均是两个磷酸和一个碱基
解析:每条染色体上含有一个或两个DNA分子,而一个DNA分子上含有很多个基因;基因位于染色体上,呈线性排列,所以在生物的传宗接代中,染色体的行为决定着基因的行为;基因是有遗传效应的DNA片段,DNA和蛋白质构成染色体,所以三者的行为一致,染色体、DNA和基因都能复制、分离和传递;在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基,但每条脱氧核苷酸链的一端有一个脱氧核糖只连着一个磷酸和一个碱基。
答案:C
方法透析 全方位理解基因
(1)本质上,基因是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上,基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(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,基因在染色体上呈线性排列。
备选例题
(2017·江苏苏州期末)果蝇是遗传学实验中常用的材料之一。下图表示果蝇某一条染色体上的几个基因,下列有关叙述正确的是( )
A.由图可知,基因是DNA上任意一个片段 B.朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因 C.图中所示的各个基因是同时并由同一个细胞完成表达的 D.基因与性状之间并非是简单的线性关系,基因表达是一个受多种因素影响的复杂过程
D
解析:基因是有遗传效应的DNA片段,而不是任意片段;等位基因是位于同源染色体上控制相对性状的一对基因,朱红眼基因和深红眼基因位于同一条染色体上,不属于等位基因;个体的基因在个体发育的不同时期、不同细胞中选择性表达;基因的表达受到内部因素和外界因素的共同影响。
【题组演练】
1.(2017·天津红桥区期末)下列关于基因的描述正确的是( )
A.1个基因就是1个DNA分子
B.基因的基本组成单位有5种脱氧核苷酸
C.等位基因位于同源染色体上
D.摩尔根通过果蝇杂交实验发现了基因的结构
解析:1个DNA分子上有若干个基因;基因的基本组成单位是4种脱氧核苷酸;等位基因是位于同源染色体的同一位置上,控制相对性状的基因;摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因在染色体上。
C
2.如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图。下列叙述不正确的是( )
A.白眼基因是有遗传效应的DNA片段,含有许多个脱氧核苷酸
B.白眼基因与果蝇其他基因的区别是碱基的种类不同
C.白眼基因与红眼基因的区别是碱基排列顺序的不同
D.基因在染色体上呈线性排列,一条染色体上有许多基因
解析:白眼基因与果蝇其他基因的区别是碱基排列顺序不同,而碱基种类相同,都含A、T、G、C。
B
探究二
DNA片段中遗传信息的多样性与特异性
【典例2】 DNA分子的多样性和特异性分别决定于( )
A.碱基对不同的排列顺序和特定的碱基排列顺序
B.细胞分裂的多样性和DNA复制的稳定性
C.碱基对不同的排列顺序和碱基互补配对原则
D.DNA分子的双螺旋结构和解旋酶的特异性
解析:碱基对的不同排列顺序决定了DNA分子的多样性,而特定的碱基排列顺序决定了DNA分子的特异性。
答案:A
【题组演练】
(2017·河南南阳期末)豌豆的高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是( )
A.分别控制显性和隐性性状
B.所含的核苷酸种类不同
C.脱氧核苷酸的排列顺序不同
D.在染色体上的位置不同
解析:高茎基因(D)与矮茎基因(d)分别控制显性和隐性性状,但这不是它们的根本区别;高茎基因(D)与矮茎基因(d)都是由 4种 脱氧核苷酸组成的;高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同;高茎基因(D)与矮茎基因(d)是一对等位基因,位于同源染色体的相同位置上。
C
1.关键语句
(1)基因位于染色体上,基因是有遗传效应的DNA片段。
(2)一个DNA分子上有许多基因,基因以一定的次序排列在DNA分子上。
(3)DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。
(4)DNA分子具有多样性和特异性。
(5)碱基序列的多样性构成了DNA分子的多样性。
【知识回顾与网络构建】
2.请结合以上关键语句,尝试构建本课时知识网络。
参考:
