1、第六部分 遗传的分子基础,第18讲 核酸是遗传物质的证据、 DNA分子的结构和特点,-3-,-4-,教材梳理,题型探究,真题演练,核酸是遗传物质的证据 1.噬菌体侵染细菌实验 (1)实验材料T2噬菌体,(2)噬菌体侵染大肠杆菌实验操作 原理:噬菌体侵染细菌, 外壳不进入细菌,进入细菌内部。 方法: 、离心法。,DNA,P,外壳,S,寄生,蛋白质,遗传物质DNA,同位素示踪法,-5-,教材梳理,题型探究,真题演练,具体过程: a.同位素标记噬菌体的步骤,-6-,教材梳理,题型探究,真题演练,b.已标记噬菌体侵染大肠杆菌实验及离心操作,高,低,低,高,没有35S,-7-,教材梳理,题型探究,真题演
2、练,(3)实验分析。 实验步骤分析: 搅拌的目的是使 分离;离心的目的是让上清液中析出重量较轻的 颗粒,离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 实验结论:在噬菌体中,保证亲代与子代之间具有连续性的物质是 ,即 是遗传物质。,吸附在细菌上的噬菌体与细菌,噬菌体,DNA,DNA,-8-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.肺炎双球菌转化实验 (1)原理:活的 型菌使小鼠患败血症而死亡。 (2)肺炎双球菌类型,S,光滑,有,有,粗糙,无,无,-9-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)活体细菌转化实验 实验过程:,R型,S型活菌,加热杀死,S型活菌,-10-,教材梳理,题型探究,真题演练,实验结论:加
3、热杀死的S型细菌体内含有 ,该物质进入R型菌体内,引起R型菌稳定的遗传变异。 (4)肺炎双球菌离体转化实验,转化因子,R型+S型,R型,稳定遗传变异,转化因子,-11-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.烟草花叶病毒的感染和重建实验 (1)烟草花叶病毒的结构烟草花叶病毒(TMV)由一条 和 外壳组成,能使烟草患病。,RNA链,蛋白质,-12-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验实验过程及现象 结论: 是烟草花叶病毒的遗传物质, 不是遗传物质。,蛋白质,RNA,烟草叶不出现病斑,RNA,蛋白质,-13-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)病毒重建及其对烟草叶
4、细胞的感染 实验过程及现象,结果分析与结论:重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供的株系而不是提供 的株系。,出现病斑,出现病斑,B型,A型,RNA,蛋白质,-14-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 肺炎双球菌转化实验 【典例1-1】 (2018温州高三第二次模拟考试)下列关于肺炎双球菌实验的叙述,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,答案,解析,-15-,教材梳
5、理,题型探究,真题演练,导师点睛关于肺炎双球菌转化实验的几点说明 (1)肺炎双球菌的转化实验分为两个,一个是采用活的小鼠(或其他活的生物)进行侵染实验,这是活体转化实验;另一个是采用分离的方法,获取S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜等物质,分别与R型细菌进行混合,然后检测是否出现活的S型细菌(也可混合后侵染小鼠,看小鼠的存活状态),这是离体转化实验。因此,区分活体与离体转化实验的标准不是对象是不是小鼠,而是有没有将S型细菌分离,单独研究每一种物质的功能。 (2)活体转化实验与离体转化实验都遵循了实验设计所需单一变量的原则,活体转化实验之所以只能得到在加热杀死的S型细菌内存在某种转化因子,主要原因是
6、未单独研究S型细菌各物质的功能,而是将S型细菌作为一个整体来研究。,-16-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)离体转化实验的成功与否与DNA的纯度存在比较大的关联,DNA纯度越高,成功的可能性越大。 (4)肺炎双球菌的转化实验是一种类似人类转基因技术的操作,因此该转化的原理是基因重组。,-17-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例1-2】 (2018浙江稽阳联谊学校高三3月联考)下列关于肺炎双球菌离体转化实验的叙述,错误的是( ) A.本实验需对细菌进行悬浮培养 B.转化效率与S型菌的DNA纯度有密切关系 C.转化来的S型菌的遗传物质中不含R型菌的遗传信息 D.一种细菌的DNA掺入到另一
7、种细菌中,能够引起稳定的遗传变异,答案,解析,-18-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 噬菌体侵染细菌实验 【典例1-3】 (2018杭州学军中学高三3月选考模拟)T2噬菌体侵染细菌的部分实验如下图所示。下列叙述正确的是( )A.中噬菌体为子代DNA复制提供了模板和逆转录酶 B.适当时间保温后进行操作,使细菌外的噬菌体外壳与细菌分离 C.由该图分析可知,实验结果可说明DNA是主要的遗传物质 D.该实验得到的子代噬菌体中,大多数含有放射性32P,答案,解析,-19-,教材梳理,题型探究,真题演练,易错分析结果出现异常现象的原因 (1)用35S标记的噬菌体,沉淀物中有放射性是由于搅拌不充分,
8、有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。 (2)用32P标记的噬菌体,上清液中含放射性的原因: 保温时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,上清液中出现放射性。 保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后,细菌裂解释放出子代噬菌体,经离心后分布于上清液中,也会使上清液中出现放射性。,-20-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例1-4】 (2018浙江杭州学军中学高三3月选考模拟)下列关于“DNA是遗传物质的证据”的叙述,正确的是 ( ) A.活体细菌转化实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状 B.S型菌的DNA经RNA酶处理后,不能使活的R
9、型菌转化成S型菌 C.若改用未标记的噬菌体侵染被35S标记的细菌,则子一代噬菌体都不含35S D.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,答案,解析,-21-,教材梳理,题型探究,真题演练,归纳提升(1)噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 含32P的噬菌体侵染大肠杆菌,-22-,教材梳理,题型探究,真题演练,含35S的噬菌体侵染大肠杆菌,-23-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看”法,-24-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向三 烟草花叶病毒侵染和重建实验 【典例1-5】 (2018浙江名校新高考联盟第一次联考)下图为烟草花叶
10、病毒对烟草叶片细胞的感染和病毒重建实验示意图,相关描述正确的是( ),-25-,教材梳理,题型探究,真题演练,A.该实验证明了病毒的遗传物质是RNA B.烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成 C.对烟草花叶病毒进行降解的步骤需要用蛋白酶 D.烟草叶片受感染后出现病斑是因为接种的病毒进行了逆转录,答案,解析,-26-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向四 肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染实验综合分析 【典例1-6】 图甲表示将杀死的S型菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化,图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列叙述错误的是( ),-27-,教材梳理,题型探究,真题演练,A.图甲中小
11、鼠体内能分离出活的S型菌和R型菌 B.图甲中小鼠体内的S型菌由R型菌转化而来 C.图乙中如果噬菌体和细菌混合培养后不经过搅拌,上清液中的放射性增强 D.图乙中噬菌体被标记的成分是蛋白质,但在沉淀物中也有少许放射性,答案,解析,-28-,教材梳理,题型探究,真题演练,易错辨析肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较,-29-,教材梳理,题型探究,真题演练,-30-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向五 生物遗传物质综合分析 【典例1-7】 下列关于遗传物质的叙述,错误的是( ) A.只含有DNA的生物,遗传物质是DNA B.只含有RNA的生物,遗传物质是RNA C.有细胞结构的生物,遗传物质
12、是DNA D.既含有DNA又含有RNA的生物,遗传物质主要是DNA,答案,解析,-31-,教材梳理,题型探究,真题演练,归纳拓展生物体内核酸种类及遗传物质类型,-32-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向六 噬菌体侵染细菌的实验与DNA复制 【典例1-8】 (2018浙江名校新高考联盟第一次联考)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%,用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( ) A.该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含31P C.每个DNA分子中均
13、只有一条脱氧核苷酸链含31P D.含32P与含31P的子代噬菌体的比例为150,答案,解析,-33-,教材梳理,题型探究,真题演练,1.(2018浙江11月选考,18)下列关于遗传物质的叙述,正确的是( ) A.烟草的遗传物质可被RNA酶水解 B.肺炎双球菌的遗传物质主要是DNA C.劳氏肉瘤病毒的遗传物质可逆转录出单链DNA D.T2噬菌体的遗传物质可被水解成4种脱氧核糖核酸,答案,解析,-34-,教材梳理,题型探究,真题演练,解题思路:本题考查噬菌体侵染菌实验,解题关键能识记DNA分子的半保留复制特点,分析出子代DNA分子中含31P和32P的情况。,-35-,教材梳理,题型探究,真题演练,
14、2.(2018浙江6月学考,16)1952年,Hershey和Chase用32P和35S标记的T2噬菌体完成了噬菌体侵染细菌实验,该实验用到的关键技术是( ) A.转基因技术 B.病毒的感染与重建技术 C.DNA的提取技术 D.放射性同位素示踪技术,答案,解析,-36-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.(2018浙江4月选考,23)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.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型
15、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,答案,解析,-37-,教材梳理,题型探究,真题演练,4.(2017浙江11月选考,17)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述,正确的是 ( ) A.噬菌体内可以合成mRNA B.搅拌的目的是使噬菌体与细菌充分混合 C.噬菌体与细菌混合培养的时间越长,实验效果越好 D.噬菌体侵染细菌后,产生许多遗传信息相同的子代噬菌体,答案,解析,-38-,
16、教材梳理,题型探究,真题演练,5.(2017浙江4月选考,20)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.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S型菌后的小鼠仍存活 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,答案,解析,-39-,教材梳理,题型探究,真题演练,6.(2016浙江10月选考,11)用R型和S型肺炎双球菌进行实验,其过程和结果如图所示。据图分析可知( ) A.RNA是转化因子 B.荚膜多糖具有生物活性 C. DNA是转化因子
17、 D.DNA是主要的遗传物质,答案,解析,-40-,教材梳理,题型探究,DNA的分子结构和特点和制作DNA双螺旋结构模型 1.分析DNA分子的组成层次,完成图示中内容,答案:C、H、O、N、P A、T、G、C 脱氧核糖 脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 磷酸与脱氧核糖交替连接 碱基 氢键 A 与T、G与C配对 反向平行,真题演练,-41-,教材梳理,题型探究,2.DNA分子的结构特点 (1)主要特点 两条脱氧核苷酸长链 平行盘旋而成。 交替连接,排列在外侧,构成基本骨架; 排列在内侧。 两条链上的碱基通过 连接成碱基对,例如:,(2)空间结构:规则的 结构。,反向,脱氧核糖和磷酸,碱基,氢键,碱基互
18、补配对,双螺旋,真题演练,-42-,教材梳理,题型探究,3.DNA分子的特性 (1)相对稳定性:DNA分子中 交替连接的方式不变;两条链间 的方式不变。 (2)多样性:不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同, 多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有 种。 (3)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的 ,代表了特定的遗传信息。,磷酸和脱氧核糖,碱基互补配对,排列顺序,4n,碱基对排列顺序,真题演练,-43-,教材梳理,题型探究,4.活动:制作DNA双螺旋结构模型 (1)实验原理 DNA分子由两条反向平行的 长链盘旋而成。 DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构
19、成 。 DNA分子两条链上的碱基按照 原则两两配对,并且以 键连接。 (2)实验步骤:,脱氧核苷酸,基本骨架,碱基互补配对,氢,碱基,脱氧核糖,磷酸,真题演练,-44-,教材梳理,题型探究,制备脱氧核苷酸模型:利用订书机将磷酸、脱氧核糖、碱基连接。 制备脱氧核苷酸长链:订书机把一个个脱氧核苷酸模型连接起来,形成一条 的长链,根据 原则,制作一条与这条链完全互补、方向相反的脱氧核苷酸长链。 将两条核苷酸链上对应的碱基互补配对:将脱氧核苷酸中的磷酸固定在细铁丝上,然后把两条链平放在桌子上,用订书机把配对的碱基两两连接在一起。 形成 模型:将两条链的末端分别与硬纸方块连接在一起,两手分别提起硬纸方块
20、、轻轻旋转,即可得到。,多核苷酸,碱基互补配对,DNA分子双螺旋,真题演练,-45-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 DNA分子结构和特点 【典例2-1】 (2018浙江选考十校联盟3月适应性考试)下图为DNA分子结构示意图,对该图的正确描述是( )A.按序排列,构成了DNA分子的基本骨架 B.的名称是鸟嘌呤脱氧核苷酸 C.DNA彻底氧化后,中能产生含氮废物的只有 D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息,答案,解析,-46-,教材梳理,题型探究,真题演练,易错警示对DNA分子结构特点认识的误区 (1)DNA分子中稳定不变的是脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖、磷酸交替排列的顺序,脱氧核
21、糖、磷酸、脱氧核糖、磷酸交替排列构成了DNA分子基本骨架,千变万化的是DNA分子中碱基对的排列顺序,遗传信息便储存在碱基对的排列顺序中。 (2)双链DNA分子中,因碱基互补配对原则,A和T的分子数相等,G和C的分子数相等,即嘌呤数等于嘧啶数,但A+T的量不一定等于G+C的量。 (3)DNA分子中若碱基G、C含量比例高,说明该DNA分子的热稳定性比较强。 (4)双链中,碱基通过氢键连接,而在DNA分子的一条单链中相邻的碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接。,-47-,教材梳理,题型探究,真题演练,(5)在DNA分子中一个脱氧核糖连一个或两个磷酸(大多数连两个),一个磷酸也是连一个或两个脱氧核糖(
22、大多数连两个)。,-48-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 DNA分子中不同碱基含量的计算 【典例2-2】 (2018浙江温州高三第二次模拟考试)已知某双链DNA片段含有400个碱基,其中A和T共有160个,则该片段中的一条链上C和G之和为( ) A.40个 B.80个 C.120个 D.240个,答案,解析,-49-,教材梳理,题型探究,真题演练,解题技巧DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤 (1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 (2)画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知和所求的碱基。 (3)根据碱基互补配对原则及
23、其规律进行计算。,-50-,教材梳理,题型探究,归纳提升碱基互补配对原则中的计算规律根据上图可得出:一条链中某碱基数目等于另一条链中与其配对的碱基数目,即:A1=T2,T1=A2,C1=G2,G1=C2,并可进一步推导出以下规律。 规律1:互补的两种碱基数量相等,即A=T(A1+A2= T2+T1),C=G(C1+C2=G2+G1)。 规律2:双链DNA中,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,即A+G=C+T。 规律3:任意两种不互补的碱基之和占总碱基的50%,如A+G=C+T=A+C=G+T=总碱基的50%。,真题演练,-51-,教材梳理,题型探究,规律4:一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种
24、碱基的和,如A1+T1 = A2+T2。,规律7:不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 规律8:若已知A占双链的比例为c %,则A1占单链的比例无法确定,但可求出最大值为2c %,最小值为0。,真题演练,-52-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向三 制作DNA的双螺旋结构模型 【典例2-3】 如图表示某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有( ),A.3处 B.5处 C.7处 D.8处,答案,解析,-53-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例2-4】 (2018浙江名校新高考联盟第
25、一次联考)在DNA双螺旋模型搭建实验中,使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体。A与T之间以及C与G之间需要的钉子个数分别是( ) A.2和2 B.2和3 C.3和2 D.3和3,答案,解析,-54-,教材梳理,题型探究,真题演练,导师点睛本题考查DNA分子结构的主要特点和双链间碱基的配对遵循碱基互补配对原则,明确DNA双链上的A与T之间有2个氢键,C与G之间有3个氢键是解题的关键。,-55-,教材梳理,题型探究,真题演练,1.(2018浙江6月学考,21)某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时,采用了如下流程:制作脱氧核苷酸制作脱氧核苷酸链制作双链DNA螺旋化。下列列述错误的是 ( ) A.制作脱氧核苷酸时,将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置 B.制作脱氧核苷酸链时,相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连 C.制作双链DNA时,两条链之间的A与T配对、G与C配对 D.各组DNA模型的碱基序列往往不同,反映了DNA分子的多样化,答案,解析,-56-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.(2016浙江4月选考,18)下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构,确的是( ),答案,解析,
