高考生物专题课件12：基因的本质（共52张PPT）

第12讲　基因的本质
高考生物专题课件
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一、肺炎双球菌转化实验
1.体内转化实验(格里菲思)
(1)过程
必备知识
(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③????转化因子????。
2.体外转化实验(艾弗里)
(1)过程
?
(2)结论:④????DNA????才是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质,即
⑤????DNA????是转化因子,是遗传物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1.实验方法:⑥????放射性同位素标记法????。
2.实验过程及结果
?
3.结论:⑨????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:⑩????RNA????是烟草花叶病毒的遗传物质。
四、DNA是主要遗传物质
?
?
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
?巧学妙记????借图记忆
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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?????DNA????片段。
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1.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。?( √ )
2.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。?( ? )
3.艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌培养等
技术。?( √ )
4.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。?( √ )
5.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。
( √ )
6.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解。?( ? )
7.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。?( √ )
8.DNA分子中两个互补碱基之和是DNA分子总碱基数的一半。?( ? )
9.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相
同。?( ? )
10.沃森、克里克应用同位素标记法证明了DNA分子的复制是半保留
复制。?( ? )
11.DNA复制时需使用解旋酶将DNA解旋成两条单链后再复制。( ? )
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。?( √ )
13.DNA分子复制的原料是A、G、C、T四种碱基。?( ? )
14.高度分化的细胞中,DNA分子一般不复制。?( √ )
突破1　遗传物质探索的经典实验
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深化突破

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
①证明DNA是遗传物质,而蛋白质等不是遗传物质;
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质;
②说明DNA能控制蛋白质的合成;
③说明DNA能自我复制
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
?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
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
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。
?
?
?名师点拨????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
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
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生物类型
病毒
原核生物
真核生物
体内核酸种类
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA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
DNA或RNA
DNA
DNA
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
考向1　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
验的过程与结论
1.下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是?(　C　)
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
解析　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,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2　借助噬菌体侵染细菌实验,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?(　C　)
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
解析　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.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?????
(　D　)
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
解析　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、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2　DNA分子的结构及复制
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1.DNA双螺旋结构的形成过程
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2.DNA分子结构模型解读
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图1 图2
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(1)由图1可解读以下信息:
①数量关系
?
②位置关系
?
③化学键
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(2)图2是图1的简化形式,其中①是磷酸二酯键,③是氢键。解旋酶作用
于③部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
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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=
1∶1∶1∶1。
(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。
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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
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
该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)。
②第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。
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考向1　以图示为信息载体,考查DNA分子结构
1.如图表示某DNA分子结构片段,对此描述正确的是?(　　)
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A.该段DNA分子内含有8种核苷酸
B.⑩和?是DNA分子的基本支架
C.①所示为胞嘧啶
D.④⑤⑥构成了尿嘧啶脱氧核糖核苷酸
答案????C
解析　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,①所示为胞嘧啶,C正确;④⑤⑥构成了胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,D
错误。
2.如图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解(1~5),请据图探讨相关
问题:
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(1)物质1是构成DNA的基本单位,与RNA的基本单位相比,两者成分方
面的差别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????。
(2)催化形成图2中的磷酸二酯键的酶是　　　　　????。
(3)图3和图4中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链,如果DNA耐高温的
能力越强,则　　　????(填“G—C”或“A—T”)碱基对的比例越高。
(4)RNA病毒相比DNA病毒更容易发生变异,请结合图5和有关RNA的
结构说明其原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????。
答案　(1)物质1中的五碳糖是脱氧核糖,特有的碱基是T,而RNA的基本
单位中的五碳糖是核糖,特有的碱基是U　(2)DNA聚合酶　(3)G—C????
(4)DNA的双螺旋结构较RNA单链结构更稳定
解析　(1)DNA的基本单位与RNA的基本单位相比,主要区别是DNA
的基本单位中的五碳糖是脱氧核糖,特有的碱基是T,而RNA的基本单位
中的五碳糖是核糖,特有的碱基是U。(2)图2是由DNA分子的基本单位
脱氧核苷酸脱水缩合形成的脱氧核苷酸酶催化。(3)DNA分子中氢键
越多,DNA分子越稳定,C—G之间有3个氢键,A—T之间有2个氢键。
(4) RNA分子是单链结构,DNA分子是双链螺旋结构,其结构稳定性较强,而
单链RNA更容易发生变异。
考向2　以图示分析或信息分析的形式,考查DNA的复制
3.(2018山东泰安期末)下列关于真核细胞DNA复制的说法,正确的是(　D　)
A.新的子链由4种脱氧核苷酸聚合而成,核苷酸的聚合过程需要DNA连
接酶
B.构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时,ATP为降低反应活化能提供
能量
C.DNA分子在解旋酶的作用下,先完成解旋后再进行复制
D.DNA复制过程中若出现错误,生物出现的新性状可能适应环境也可
能不适应环境
解析　脱氧核苷酸的聚合需要DNA聚合酶的催化,A错误;构成
DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时,ATP为其提供能量,降低反应活化能
的为DNA聚合酶,B错误;DNA分子的复制为边解旋边复制,C错误;DNA
复制过程中若出现错误,则出现的新性状可能适应环境也可能不适应环
境,D正确。
4.某研究小组进行“探究DNA复制方式”的活动,结果如图所示。其中
培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管顺序
编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙
述错误的是?(　　)
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A.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
B.b管结果表明,该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N-DNA
C.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
D.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
答案????A
解析　分析图示,a管中条带密度较大,所以该管中大肠杆菌的DNA
为15N/15N-DNA,故该大肠杆菌是在15NH4Cl培养液培养的,A错误;b管中
条带居中,故该管中大肠杆菌的DNA为15N/14N-DNA,B正确;c管有两个条
带,根据b、c两管中条带情况,其大肠杆菌的DNA一个是14N/14N-DNA,另
一个为15N/14N-DNA,说明DNA分子的复制是半保留复制,C正确;此实验
应用了同位素示踪技术,同时应用密度梯度离心技术对DNA进行分层,
D正确。
考向3　以基础判断的形式,考查DNA分子结构与复制中的碱基计算
5.一个用15N标记的DNA分子有1 200个碱基对,其中腺嘌呤700个。该
DNA分子在无放射性标记的溶液中复制2次,则?(　C　)
A.复制完成后,具有放射性的腺嘌呤共有1 400个
B.复制完成后,不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为
3∶1
C.复制过程中,共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸1 500个
D.含有放射性的DNA分子的两条链都有放射性
解析　子代DNA中含放射性的腺嘌呤仍为700个,A错误;复制2次得
到4个DNA,其中含15N和不含15N的DNA分子均为2个,B错误;每个DNA
分子中C=1 200-700=500 个,所以复制2次消耗C=500×(22-1)=1 500 个,C
正确;由于DNA分子的半保留复制,复制后含有放射性的DNA分子仅一
条链有放射性,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?(　C　)
?
解析　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。
填充:①????DNA????　②????RNA????　③????DNA????　④????DNA????　⑤???RNA????
网络构建
核心构建
要语强记
1.转化实验的两个结论
(1)格里菲思实验的结论:加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)艾弗里实验的结论:DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质,即
DNA是遗传物质。
2.侵染实验的两次标记
(1)第一次标记:标记大肠杆菌,分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌。
(2)第二次标记:标记噬菌体,分别用含35S和32P的大肠杆菌培养噬菌体。
3.证明遗传物质实验的一个思路
设法将DNA和蛋白质区分开,单独地、直接地观察它们各自的作用。
4.关于遗传物质的三个问题
(1)真核生物和原核生物的遗传物质一定是DNA。
(2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。
(3)绝大多数生物的遗传物质是DNA,因此DNA是主要的遗传物质。