1、遗传的分子基础第 17 讲 DNA 是主要的遗传物质考试说明 人类对遗传物质的探索过程()。考点一 肺炎双球菌转化实验1.肺炎双球菌类型项目 S 型肺炎双球菌 R 型肺炎双球菌菌落 粗糙菌体 无多糖类荚膜毒性 无2.格里菲思的体内转化实验(1)实验过程图 6-17-1(2)结论:加热杀死的 S 型细菌中含有 ,将无毒的 R 型活细菌转化为 S 型活细菌。 3.艾弗里的体外转化实验(1)方法:直接分离 S 型细菌的 DNA、荚膜多糖、蛋白质等,将它们分别与 混合培养,研究它们各自的遗传功能。 (2)实验过程及结果图 6-17-2(3)结论: 才是使 R 型菌产生稳定遗传变化的物质,即 是转化因子
2、,是遗传物质。 4.体内转化实验和体外转化实验的比较项目 体内转化实验 体外转化实验培养细菌的场所小鼠(体内) 培养基(体外)原则 R 型细菌与 S 型细菌的毒性对照 S 型细菌体内各成分的 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 能使 R 型细菌转化为 S型细菌 实验结论加热杀死的 S 型细菌体内含有某种“ ” 是 S 型细菌的遗传物质,而 等其他物质不是遗传物质 两实验的联系所用材料相同,都是 R 型和 S 型肺炎双球菌体内转化实验是基础,仅说明加热杀死的 S 型细菌体内含有某种“ ”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是 两实验都遵循 原
3、则、 原则 正误辨析(1)加热杀死后的 S 型细菌的 DNA 已经全部断裂,失去活性。 ( )(2)格里菲思的体内转化实验证明了 DNA 是遗传物质。 ( )(3)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。 ( )(4)艾弗里的体外转化实验证明了 DNA 是主要的遗传物质。 ( )(5)R 型菌与 S 型菌控制有无荚膜性状的基因的遗传遵循分离定律。 ( )(6)加热杀死的 S 型菌与 R 型活菌混合后注射给小鼠,从死亡小鼠体内只能分离出 S 型菌。( )教材拓展1.加热后 S 型细菌死亡,但加入 R 型细菌后为何能转化成活的 S 型
4、细菌?2.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?命题角度 1 肺炎双球菌的体内转化实验1.2018武汉模拟 肺炎双球菌转化实验的部分过程如图 6-17-3 所示。下列叙述正确的是 ( )图 6-17-3A.S 型肺炎双球菌的菌落为粗糙的,R 型肺炎双球菌的菌落是光滑的B.S 型菌的 DNA 经加热后失活,因而注射加热杀死的 S 型菌后小鼠仍存活C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有 S 型菌而无 R 型菌D.该实验未证明 R 型菌转化为 S 型菌是由 S 型菌的 DNA 引起的2.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下 4 个实验:S 型
5、菌的 DNA+DNA 酶加入 R 型菌注入小鼠R 型菌的 DNA+DNA 酶加入 S 型菌注入小鼠R 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 S 型菌的 DNA注入小鼠S 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 R 型菌的 DNA注入小鼠以上 4 个实验中小鼠存活的情况依次是 ( )A.存活、存活、存活、死亡B.存活、死亡、存活、死亡C.死亡、死亡、存活、存活D.存活、死亡、存活、存活题后归纳 辨析细菌体内的转化问题(1)格里菲思实验只证明了加热杀死的 S 型细菌中含有某种“转化因子”,并没有证明 DNA是遗传物质。(2)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验的实质是 S 型细菌的 DN
6、A 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,即发生了基因重组。(3)使小鼠死亡的是 S 型肺炎双球菌而不是 S 型菌的 DNA。(4)并非所有的 R 型细菌都被转化。由于转化受到 DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此转化过程中并不是所有的 R 型细菌都被转化成 S 型细菌,而只是少部分 R 型细菌被转化成 S 型细菌。命题角度 2 肺炎双球菌转化的实质3.2018浙江温州二模 下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述,正确的是 ( )A.DNA 酶与 S 型活菌混合后注入正常小鼠体内,小鼠不会患败血症致死B.提取 S 型活菌的 DNA 直接注射
7、到正常小鼠体内,小鼠会患败血症致死C.活体转化实验中,从患病致死小鼠血液中可分离出 S 型活菌D.离体转化实验中,R 型活菌转化为 S 型活菌的原因是基因突变4.S 型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如、型等),不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换;在特殊条件下离体培养 S-型肺炎双球菌可从中分离出 R-型菌。格里菲思将加热杀死的 S-型菌与 R-型菌混合后同时注入小鼠体内,小鼠患病大量死亡,并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的 S-型菌;而单独注射加热杀死的 S-型菌,小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是 ( )A.S-型菌经突变形成了耐高温型菌B.S-型菌是由 R-型菌突变形成的C
8、.R-型菌经过转化形成了 S-型菌D.加热后 S-型菌可能未被完全杀死考点二 噬菌体侵染细菌实验1.实验方法: 法,用 35S、 32P 分别标记 。 2.实验材料:T 2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构图 6-17-4(2)噬菌体的生活方式: 。 3.实验过程(1)标记噬菌体图 6-17-5(2)侵染细菌图 6-17-64.实验结果分析分组 结果 结果分析含 32P 的噬菌体+细菌上清液中几乎无32P,32P 主要分布在宿主细胞内 对比实验(相互对照) 含35S 的噬菌体+细菌宿主细胞内无35S,35S 主要分布在上清液中 5.结论: 是遗传物质。 正误辨析(1)分别用含 32P、 35S
9、 及各种营养成分的培养基培养噬菌体,可得到标记的噬菌体。 ( )(2)噬菌体侵染细菌实验过程中,通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和 DNA 分开。 ( )(3)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。 ( )(4)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。 ( )(5)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力。 ( )教材拓展为什么选择 35S 和 32P 这两种同位素分别对蛋白质和 DNA 进行标记,而不用 14C 和 18O 标记?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项目 肺炎双球菌 噬菌体侵染细菌实验体外转化实验设计
10、思路 设法将 DNA 与其他物质分开,单独、直接研究它们各自的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2.噬菌体侵染细菌实验的上清液和沉淀物放射性分析(1)用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性的原因:保温培养时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上
11、清液中,使上清液中出现放射性。保温培养时间过长,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,也会使上清液中出现放射性。 (2)用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性的原因:搅拌不充分,有少量含 35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。(3)35S(标记蛋白质)和 32P(标记 DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位,不能确定是何种元素产生的放射性。命题角度 1 考查噬菌体侵染细菌的实验分析1.2017全国卷 在证明 DNA 是遗传物质的过程中,T 2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙
12、述,正确的是 ( )A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成 mRNA 和蛋白质C.培养基中的 32P 经宿主摄取后可出现在 T2噬菌体的核酸中D.人类免疫缺陷病毒与 T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同2.2018江苏盐城三模 图 6-17-7 是“以 32P 标记的 T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验示意图。下列有关叙述正确的是 ( )图 6-17-7A.锥形瓶内的培养液中有含 32P 的物质,以便用 32P 标记噬菌体B.过程的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离C.若只有 C 中含大量放射性,可直接证明噬菌体的遗传物质是 DNAD.实验中 B 对应部分有少量放
13、射性,可能原因是搅拌不充分命题角度 2 考查噬菌体侵染细菌实验中放射性的分布3.如果用 3H、 15N、 35S 标记噬菌体后,让其侵染细菌(无放射性),下列分析正确的是 ( )A.只有噬菌体的蛋白质被标记了,DNA 没有被标记B.子代噬菌体的外壳中可检测到 3H、 15N、 35SC.子代噬菌体的 DNA 分子中可检测到 3H、 15ND.子代噬菌体的 DNA 分子中部分含有 3H、 15N、 32S4.2018武汉调研 在用 35S 和 32P 分别标记的噬菌体探究遗传物质是 DNA 还是蛋白质的实验中,先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心,并测定放射性();再将大肠杆菌和不同标记
14、的噬菌体混合培养一段时间后再离心,并测定放射性(),则下列有关放射性分布的论述,正确的是 ( )A.若放射性为 35S,则主要分布在上清液中,主要分布在沉淀物中B.若放射性为 35S,则主要分布在沉淀物中,主要分布在上清液中C.若放射性为 32P,则主要分布在上清液中,主要分布在沉淀物中D.若放射性为 32P,则主要分布在沉淀物中,主要分布在上清液中技法提炼1.“两看法”判断子代噬菌体标记情况图 6-17-82.同位素标记法归类分析(1)标记某元素,追踪其转移途径。如用 18O 标记 H2O,光合作用只产生 18O2;再用 18O 标记 CO2,光合作用只产生 O2;证明光合作用产生的氧气中的
15、氧原子全部来自于 H2O,而不来自于 CO2。(2)标记特征元素,探究化合物的作用。如在 T2噬菌体侵染细菌的实验中,用 32P 标记噬菌体的 DNA,大肠杆菌内发现放射性物质;用 35S 标记蛋白质,大肠杆菌内未发现放射性物质;证明DNA 是噬菌体的遗传物质。(3)标记特征化合物,探究详细生理过程,研究生物学原理。如用 3H 标记亮氨酸,探究分泌蛋白的分泌过程;用 3H 标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸,研究有丝分裂过程中染色体的变化规律;用15N 标记 DNA,证明 DNA 复制的特点是半保留复制。命题角度 3 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较5.2018哈尔滨第六中学二模 下列关于肺炎
16、双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述中,错误的是 ( )A.培养基中的 32P 经宿主摄取后可出现在 T2噬菌体的核酸中B.格里菲思和艾弗里所做的转化实验都能证明 DNA 是遗传物质C.离心的目的是让上清液中析出重量较轻的 T2噬菌体颗粒D.将 S 型菌的 DNA 与 R 型活菌混合培养,一段时间后培养基中会有两种菌落6.2018贵州贵阳模拟 在确定 DNA 是遗传物质的研究过程中,艾弗里和赫尔希与蔡斯进行的实验有重要意义。下列相关叙述错误的是 ( )A.两个实验的设计思路的共同点是将 DNA 与蛋白质分开B.他们都选用了结构十分简单的生物病毒展开研究C.两个实验都应用了细菌培养技术,为实
17、验成功提供了保障D.两个实验表明:亲代的各种性状是通过 DNA 遗传给后代的考点三 DNA 是主要的遗传物质1.RNA 是遗传物质的实验证据烟草花叶病毒对烟草细胞的感染实验(1)实验过程及现象:图 6-17-9(2)结论:烟草花叶病毒中的 是遗传物质。 2.生物含有的核酸及其遗传物质生物类型 所含核酸 遗传物质 举例真核生物 动物、植物、真菌细胞生物 原核生物DNA 和RNA 细菌、蓝藻、放线菌DNA 病毒 仅有 DNA 乙肝病毒、T 2噬菌体、天花病毒非细胞生物 RNA 病毒 仅有 RNA 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS 病毒3.DNA 是主要的遗传物质:生物界绝大多数生物的遗传物质是
18、,只有极少数生物的遗传物质是 ,因而 DNA 是主要的遗传物质。 正误辨析(1)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。 ( )(2)细胞核内的遗传物质是 DNA,细胞质内的遗传物质是 RNA。 ( )(3)小麦的遗传物质主要是 DNA。 ( )(4)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。 ( )(5)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。 ( )教材拓展DNA 是主要的遗传物质,其“主要”两字如何理解?命题角度 1 考查对生物体遗传物质的判断1.图 6-17-10 是某种高等植物病原体的遗传实验过程,实验表明这种病原体 ( )图 6-17-10A.寄生于细胞内,通过 RNA
19、 遗传B.寄生于细胞间,通过蛋白质遗传C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传D.寄生于细胞间,通过 RNA 遗传2.下列关于遗传物质的说法,错误的是 ( )真核生物的遗传物质是 DNA 原核生物的遗传物质是 RNA 细胞核中的遗传物质是DNA 细胞质中的遗传物质是 RNA 甲型 H1N1 流感病毒的遗传物质是 DNA 或 RNAA. B.C. D.易错提醒 (1)艾弗里的体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验均只能证明 DNA 是遗传物质,而不能证明DNA 是主要的遗传物质。(2)对于任何一种生物来说,其遗传物质只有一种,是 DNA 或 RNA,没有主要和次要之分,因此不能说具体的某种生物的遗传物质主要是
20、 DNA。(3)真核生物的遗传物质是 DNA,DNA 主要分布在细胞核,少量分布在细胞质,细胞核与细胞质中的遗传物质都是 DNA。命题角度 2 考查病毒的感染及重组实验3.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,对实验结果描述错误的是 ( )实验结果实验编号实验过程 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 TM
21、V 的RNA)感染植物 a 型 a 型A.实验 B.实验C.实验 D.实验技法提炼 “遗传物质”探索的 4 种方法真题预测1.2018全国卷 下列关于病毒的叙述,错误的是( )A.从烟草花叶病毒中可以提取到 RNAB.T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解C.HIV 可引起人的获得性免疫缺陷综合征D.阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率2.2018浙江选考 下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述,正确的是( )A.噬菌体侵染细菌实验中,用 32P 标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R 型肺炎双球菌转化为 S 型菌是基因突变的结果C.肺炎
22、双球菌离体细菌转化实验中,S 型菌的 DNA 使 R 型菌转化为 S 型菌,说明 DNA 是遗传物质,蛋白质不是遗传物质D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用 TMV A 的 RNA 和 TMV B 的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到 A 型病毒,说明 RNA 是 TMV A 的遗传物质3.2017江苏卷 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
23、 32P 标记4.2017全国卷 根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA 病毒两种类型,有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路。(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)1.S 型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体,而 R 型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是 ( )A.加热杀死的 S 型菌与 R 型菌混合使 R 型菌转化成 S 型菌,属
24、于基因突变B.S 型菌与 R 型菌在结构上最大的不同是 S 型菌的菌体有多糖类的荚膜C.肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质D.高温处理过的 S 型菌的蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应2.下列有关噬菌体侵染细菌实验的叙述,正确的是 ( )A.用 32P 和 35S 标记的噬菌体侵染普通细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到 32P 和 35SB.用噬菌体侵染 32P 和 35S 标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到 32P 和 35SC.用 14C 标记的噬菌体侵染普通细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到 14CD.用噬菌体侵染 14C 标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳
25、中均可检测到 14C1.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验得出的结论:加热杀死的 S 型细菌中含有某种转化因子使 R 型活细菌转化为 S 型活细菌。2.艾弗里实验的结论:DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质,即 DNA 是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质。3.噬菌体侵染细菌实验证明了 DNA 是遗传物质。4.细胞生物的遗传物质是 DNA,病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA。5.证明 DNA 是遗传物质的两大实验的共同思路是设法将 DNA 和蛋白质等其他物质分开,单独地、直接地观察它们各自的作用。第 18 讲 DNA 分子的结构、复制及基因的本质考试说明 1.DNA 分子结构的主要特点
26、()。2.DNA 分子的复制()。3.基因的概念()。考点一 DNA 分子的结构及相关计算1.图解 DNA 分子结构图 6-18-12.DNA 分子的特性(1)稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架,两条链互补的碱基之间通过 相连。 (2) 性:遗传信息蕴藏在 中。碱基排列顺序千变万化,如某 DNA 分子中有 n 个碱基对,则排列顺序有 种(其中 n代表碱基对数)。 (3) 性:每种 DNA 分子都有 。 正误辨析(1)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 ( )(2)DNA 分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸,每个碱基都连接一个脱氧核糖。 ( )(3)DNA 有氢键
27、,RNA 没有氢键。 ( )(4)大肠杆菌的拟核 DNA 分子和质粒 DNA 分子都为双链环状。 ( )(5)沃森和克里克提出在 DNA 双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。 ( )(6)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。 ( )教材拓展1.DNA 分子都是双链结构吗?2.DNA 分子都是“链状”吗?1.解读两种 DNA 结构模型图 6-18-2(1)由图甲可解读以下信息:(2)图乙是图甲的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制酶和 DNA 连接酶作用于部位。2.碱基互补配对原则及相关计算(1)碱基互补配对原则:AT,GC,如图 6-18-3 所示:
28、图 6-18-3(2)有关推论嘌呤总数与嘧啶总数相等,即 A+G=T+C。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 A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。双链 DNA 分子中,非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链 DNA 分子中,一条链上 =m,则 = =m,所以互补链上 = 。1+11+11+11+12+22+22+22+21简记为“DNA 两互补链中,不配对两碱基和的比值乘积为 1”。命题角度 1 考查
29、DNA 分子的结构与特性1.2018吉林四校联考 下列关于 DNA 结构的描述,错误的是 ( )A.每一个 DNA 分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架,内部是碱基C.DNA 两条链上的碱基间以氢键相连,且 A 与 T 配对、G 与 C 配对D.DNA 的两条链等长,但是反向平行2.2018锦州渤大附中模拟 图 6-18-4 为 DNA 分子部分结构示意图,对该图的描述不正确的是 ( )A.脱氧核糖核苷酸相互连接形成 DNA 单链时能够产生水B.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,和相间排列,构成了 DNA 分子的基本骨架图 6-18-4C.对应的碱基依次为
30、A、G、C、TD.DNA 分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基位于不同端易错提醒(1)DNA 分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的,而不是由配对方式决定的,配对方式只有两种:AT、CG。(2)并不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团,两条链各有一个 3端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。(3)双螺旋结构并不是固定不变的,复制和转录过程中会发生解旋。(4)在 DNA 分子中,A 与 T 分子数相等,G 与 C 分子数相等,但 A+T 的量不一定等于 G+C 的量,的值恰恰反映了 DNA 分子的特异性。+命题角度 2 考查 DNA 分子结构中碱基的相关计算3.2018济南调研 已知某 DNA
31、分子中,G 与 C 之和占全部碱基总数的 35.8%,其中一条链的 T 与 C 分别占该链碱基总数的 32.9%和 17.1%。则在它的互补链中,T 和 C 分别占该链碱基总数的 ( )A.32.9%,17.1%B.31.3%,18.7%C.18.7%,31.3%D.17.1%,32.9%4.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,下列图示正确的是 ( )A B C D图 6-18-5技法提炼 解答有关碱基计算的“三步曲”图 6-18-6考点二 DNA 的复制及基因的本质1
32、.DNA 分子复制的过程(1)概念:以亲代 DNA 为模板,合成子代 DNA 的过程。(2)时间: 。(3)过程 图 6-18-7(4)特点: (过程上)、 (结果上)。 (5)精确复制的原因: 为复制提供了精确的模板。 保证了复制能够准确地进行。 (6)意义:将 从亲代传给子代,保持了 的连续性。 2.基因的本质(1)本质:基因是具有 的 片段。 (2)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系图 6-18-8(3)基因的基本功能:遗传信息的 和 。 正误辨析(1)DNA 分子全部解旋后才开始进行 DNA 复制。( )(2)DNA 必须在 DNA 酶的作用下才能连接形成子链。 ( )(3)DNA
33、 聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。 ( )(4)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生 DNA 的复制。 ( )(5)DNA 复制就是基因表达的过程。 ( )(6)解旋酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、限制性核酸内切酶都能作用于 DNA 分子,它们的作用部位都是相同的。 ( )教材拓展DNA 复制过程中形成的两个子 DNA 位置如何?其上对应片段中基因是否相同?两个子 DNA 将于何时分开?1.DNA 复制方式的探究 假说演绎法实验材料:大肠杆菌实验方法:同位素标记法和密度梯度离心法(亲代 DNA 分子与子代 DNA 分子的区分方法)实验假设:DNA 分子以半保留的方式复制实验结果:与
34、预期结果一致实验结论:DNA 分子以半保留的方式复制2.DNA 复制的有关计算DNA 复制为半保留复制,若将亲代 DNA 分子复制 n 代,其结果分析如下:图 6-18-9(1)子代 DNA 分子数为 2n个。其中:含有亲代链的 DNA 分子数为 2 个。不含亲代链的 DNA 分子数为 2n-2 个。含子代链的 DNA 分子有 2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为 2n+1条。其中:亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。新合成的脱氧核苷酸链数为 2n+1-2 条。(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个,经过 n 次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为 m(2n-1)个。第
35、 n 次复制所需该脱氧核苷酸数为 m2n-1个。3.DNA 半保留复制应用于细胞分裂过程的分析(1)有丝分裂中染色体标记情况分析过程图解(一般只研究一条染色体):复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素):图 6-18-10转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期:图 6-18-11规律总结:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子染色体只有一半带有标记。(2)减数分裂中染色体标记情况分析过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如图 6-18-12 所示:图 6-18-12规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA 只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。命题
36、角度 1 考查 DNA 复制的过程及相关计算1.真核细胞中 DNA 复制过程如图 6-18-13 所示,下列表述错误的是 ( )图 6-18-13A.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2.图 6-18-14 为一个双链 DNA 分子( 15N 标记)中某基因的部分结构示意图,该基因全部碱基中 A 占 20%。下列说法正确的是 ( )图 6-18-14A.DNA 的特异性是由四种碱基的数量比例决定的B.DNA 聚合酶可催化形成和
37、处的化学键C.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)的值为 1.5D.将该 DNA 置于不含 15N 的环境中复制 3 次后,含 15N 的 DNA 分子占总数的 1/8易错提醒 DNA 复制相关计算的 4 个易错点(1)“DNA 复制了 n 次”和“第 n 次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。(2)碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)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)另外,还要看清是“DNA 分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。 命题角度 2 考查基因的本质3.下列关
38、于基因的说法,正确的是 ( )A.携带致病基因的个体一定患遗传病,不携带致病基因的个体不会患遗传病B.一个基因的碱基排列顺序的多样化构成了基因的多样性C.性染色体上基因的遗传不遵循分离定律D.DNA 和蛋白质是染色体的主要成分,一个 DNA 分子上含有许多个基因4.2018大连二十四中模拟 如图 6-18-15 为果蝇 X 染色体的部分基因图,下列对此 X 染色体的叙述,错误的是 ( )图 6-18-15A.基因在染色体上呈线性排列B.l、w、f 和 m 为非等位基因C.说明了各基因在染色体上的绝对位置D.雄性 X 染色体上的基因来自其雌性亲本易错提醒(1)对于真核细胞来说,染色体是基因(遗传
39、物质 DNA)的主要载体;线粒体和叶绿体也是基因的载体。(2)遗传效应是指基因能够转录成 mRNA,进而翻译成蛋白质,能够控制一定的性状。(3)DNA 分子中还存在着不具有遗传效应的片段,在真核细胞中这部分片段所占比例很大,但这些片段不是基因。(4)通常的基因是指双链 DNA 片段,而 RNA 病毒的基因是指具有遗传效应的 RNA 片段。命题角度 3 综合考查 DNA 复制与细胞分裂5.2018四川成都外国语学校模拟 某 DNA 被 32P 标记的精原细胞在不含 32P 的培养液中经过一次有丝分裂,产生两个精原细胞,其中一个接着进行一次减数分裂,其四分体时期的一对同源染色体上的 DNA 组成示
40、意图正确的是 ( )A B C D图 6-18-166.将某一经 3H 充分标记 DNA 的雄性动物细胞(染色体数为 2N)置于不含 3H 的培养基中培养,该细胞经过两次连续分裂后形成 4 个大小相等的子细胞。下列有关的说法正确的是 ( )A.若子细胞中染色体数为 2N,则其中含 3H 的染色体数一定为 NB.若子细胞中染色体数为 N,则其中含 3H 的 DNA 分子数为 N/2C.若子细胞中染色体都含 3H,则细胞分裂过程中可能会发生基因重组D.若子细胞中有的染色体不含 3H,则原因是同源染色体分离真题预测1.2018全国卷 生物体内的 DNA 常与蛋白质结合,以 DNA-蛋白质复合物的形式
41、存在。下列相关叙述错误的是 ( )A.真核细胞染色体和染色质中都存在 DNA-蛋白质复合物B.真核细胞的核中有 DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有C.若复合物中的某蛋白参与 DNA 复制,则该蛋白可能是 DNA 聚合酶D.若复合物中正在进行 RNA 的合成,则该复合物中含有 RNA 聚合酶2.2018江苏卷 下列关于 DNA 和 RNA 的叙述,正确的是 ( )A.原核细胞内 DNA 的合成都需要 DNA 片段作为引物B.真核细胞内 DNA 和 RNA 的合成都在细胞核内完成C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的 DNA 和 RNA 都是遗传物质D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质
42、都需要 DNA 和 RNA 的参与3.2017海南卷 DNA 分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA 分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是 ( )A.碱基序列不同的双链 DNA 分子,后一比值不同B.前一个比值越大,双链 DNA 分子的稳定性越高C.当两个比值相同时,可判断这个 DNA 分子是双链D.经半保留复制得到的 DNA 分子,后一比值等于 11.下列有关双链 DNA 的结构和复制的叙述,正确的是 ( )A.复制后产生的两个子代 DNA 分子共含有 4 个游离的磷酸基团B.某 DNA 分子内胞嘧啶占 25%,则每条单链上的胞
43、嘧啶占 25%50%C.DNA 双螺旋结构以及碱基间的氢键使 DNA 分子具有较强的特异性D.DNA 的一条单链上相邻碱基之间以氢键连接2.图 6-18-17 为真核细胞 DNA 复制过程模式图,相关分析错误的是 ( )图 6-18-17A.酶为解旋酶,酶为 DNA 聚合酶B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C.在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开D.将该模板 DNA 置于 15N 培养液中复制 3 次后,含 15N 的 DNA 占 100%1.DNA 分子复制的时期:细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。2.DNA 复制需要的基本条件:模板、原料、能量和酶
44、等。3.DNA 分子独特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能够准确地进行。4.DNA 通过半保留复制方式将遗传信息从亲代传给子代,其意义是保持遗传信息的连续性。5.1 条染色体上有 1 个(未复制)或 2 个(复制后)DNA 分子,每个 DNA 分子上有许多个基因。6.DNA 分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。第 19 讲 基因的表达考试说明 1.遗传信息的转录和翻译()。2.基因与性状的关系()。考点一 遗传信息的转录和翻译1.RNA 的结构与功能2.遗传信息的转录(1)概念:以 为模板,按碱基互补配对原则合成 RNA 的过程。 (2)转录过程
45、(如图 6-19-1)图 6-19-13.遗传信息的翻译(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (2)密码子概念: 上 3 个相邻的碱基决定 1 个氨基酸,每 3 个这样的碱基称为 1 个密码子。 种类:64 种,其中决定氨基酸的密码子有 种,终止密码子有 种。 密码子与反密码子的比较项目 密码子 反密码子位置 作用 直接决定蛋白质中 的序列 识别 , 转运 特点 与 上的碱基互补 与 的碱基互补 (3)翻译过程(如图 6-19-2)图 6-19-2(4)产物:多肽或蛋白质。正误辨析(1)tRNA 上的反密码子由 mRNA 转录而来。 ( )(
46、2)每种氨基酸都有多个密码子,每个密码子都决定一种氨基酸。 ( )(3)一个 mRNA 中含有多个密码子,一个 tRNA 中只含有一个反密码子。 ( )(4)结合在同一条 mRNA 上的核糖体,最终合成的肽链在结构上各不相同。 ( )(5)mRNA、tRNA、rRNA 都是以 DNA 链为模板转录而来的,都携带遗传信息。 ( )(6)DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶的结合位点分别在 DNA 和 RNA 上。 ( )(7)一个含 n 个碱基的 DNA 分子,转录形成的 mRNA 分子的碱基数是 n/2 个。 ( )(8)基因 B1和由其突变而来的 B2在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码。 (
47、)教材拓展组成蛋白质的 20 种氨基酸应对应多少种密码子?由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子,这对生物体的生存发展有何意义?1.解析两个翻译模型图图 6-19-3(1)图甲翻译模型分析、分别为 tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。一个核糖体与 mRNA 的结合部位形成 2 个 tRNA 结合位点。翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸),翻译停止。翻译进程:核糖体沿着 mRNA 移动,mRNA 不移动。(2)图乙翻译模型分析图乙中,1、2、3 分别为 mRNA、核糖体、多肽链。数量关系:一个 mRNA 可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。意义
48、:少量的 mRNA 分子可以迅速合成出大量的蛋白质。方向:从左向右,判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。结果:合成多个氨基酸序列完全相同的多肽,因为模板 mRNA 相同。2.DNA 复制、转录和翻译的比较(1)区别比较项目DNA 复制 转录 翻译图示时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 生物个体发育的整个过程(分裂期不能进行转录)场所真核细胞主要在细胞核,部分在线粒体和叶绿体;原核细胞在细胞质或拟核 核糖体模板 DNA 的两条单链 DNA 的一条链 mRNA原料 4 种脱氧核苷酸 4 种核糖核苷酸 20 种氨基酸条件解旋酶、DNA 聚合酶、ATPRNA 聚合酶、ATP 酶、ATP、tRNA过程DNA 边解旋边以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化DNA 解旋,以一条链为模板,按碱基互补配对原则形成 mRNA(单链 rRNA、tRNA),mRNA 进入细胞质与核糖体结合tRNA 一端的反密码子与mRNA 上的密码子配对,另一端携带相应氨基酸,合成有一定氨基酸序列的多肽链产物 2 个双链 DNA 1 个单链 RNA 多肽链模板去向分别进入两个子代 DNA分子中恢复原样
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