1、考纲要求展示知识内容要求人类对遗传物质的探索过程DNA分子结构的主要特点基因的概念DNA分子的复制知识网络构建 第1节 DNA是主要的遗传物质 一、格里菲思转化实验1.肺炎双球菌的种类种类荚膜菌落生物特性R型无荚膜表面_无毒性S型有荚膜表面_有毒性2.格里菲思转化实验(1)过程(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种“转化因子”，这种转化因子将_活细菌转化为_活细菌。格里菲思证明DNA是遗传物质了吗？二、艾弗里转化实验1.实验思路将S型细菌的各种物质提取出来，并与_分别混合培养，_地、直接地观察每种物质的作用。2实验过程及结果3.实验结论结论：S型细菌的_才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
2、。即_才是遗传物质。S型细菌如何使R型细菌发生转化？三、噬菌体侵染细菌实验1.实验方法：_。2.过程及现象(1)标记大肠杆菌大肠杆菌含35S的培养基含_的大肠杆菌大肠杆菌含32P的培养基含_的大肠杆菌(2)标记T2噬菌体T2噬菌体含35S的大肠杆菌含_的T2噬菌体T2噬菌体含32P的大肠杆菌含_的T2噬菌体(3)噬菌体侵染大肠杆菌项 目含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌、离心上清液放射性_放射性_沉淀物放射性_放射性_细菌裂解后放出的T2噬菌体检测不到_标记的蛋白质检测到_标记的DNA3.结论：_是遗传物质。用18O或15N标记噬菌体，噬菌体哪些部位会出现放射
3、性？四、DNA是主要的遗传物质遗传物质生物种类结果结论DNA所有_生物及部分病毒绝大多数生物的遗传物质是_是主要的遗传物质RNA_病毒【自我校对】一、1.粗糙光滑2.（1）不死亡S 不死亡S （2）无毒性的R型有毒性的S型思考：没有。格里菲思仅证明转化因子的存在，不知道转化因子是哪一种物质。二、1.R型细菌单独2.DNA酶RSS 3.DNA DNA思考：S型细菌的DNA进入到R型细菌细胞内，使R型细菌遗传特性发生改变。三、1.放射性同位素标记法2.（1）35S 32P （2）35S 32P （3）高低低高35S 32P 3.DNA思考：因为蛋白质和DNA都含O和N,所以用18O或15N标记T2
4、噬菌体,噬菌体的蛋白质外壳以及DNA都会出现放射性。四、细胞部分DNA DNA肺炎双球菌转化实验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小鼠(体内)培养基(体外)实验结果加热杀死后的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA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.材料相同，都是肺炎双球菌(R型和S型)2.体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA3.两个转化实验都遵循对照原则转化作用的实质是外源DNA与受体DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。DNA
5、越纯转化效率越高。【例1】(2010江苏高考T4)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括()A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异B.蛋白质与生物的性状密切相关C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息【解析】蛋白质与生物的性状密切相关，体现了遗传物质控制生物的性状和新陈代谢；蛋白质中氨基酸的不同排列组合及其结构的差异说明蛋白质具有贮存大量遗传信息的潜在能力。蛋白质结构不稳定，温度过高、强酸、强碱均能使蛋白质变性，故C项错误。【答案】C加热杀死的S型肺炎双球菌，其蛋
6、白质分子和DNA分子都会发生变性。蛋白质分子变性后不能恢复其功能，但DNA分子变性后，随着温度的降低，DNA分子的两条单链又自动恢复成双螺旋DNA分子。S型肺炎双球菌的DNA片段进入到R型肺炎双球菌内，通过基因重组完成转化过程。1.(2009广东高考T9)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是()A.重组DNA片段，研究其表型效应B.诱发DNA突变，研究其表型效应C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递【解析】肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术，
7、肺炎双球菌转化实验属于基因重组，赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验不属于重组。二实验均不存在突变。【答案】C1.R型细菌转化成S型细菌的原因是S型菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状。2.体内、体外转化实验都遵循了单一变量原则和对照原则，各实验组互为对照，增强了结论的说服力。噬菌体侵染细菌实验一、实验设计思路同位素标记法：用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，再利用两种不同的噬菌体分别侵染细菌噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位实验材料T2噬菌体、大肠杆菌过程与结果(1)标记细菌细菌含35S的培养基含35S的细菌细菌含32P的培养基含32P的细菌(2)标记噬菌
8、体噬菌体含35S的细菌含35S的噬菌体噬菌体含32P的细菌含32P的噬菌体(3)噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体细菌上清液放射性高，沉淀物放射性很低含32P的噬菌体细菌上清液放射性低，沉淀物放射性很高实验分析过程(3)表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，噬菌体的DNA进入了细菌内部实验结论DNA是遗传物质二、相关问题剖析1.侵染细菌时，进入细菌体内的是噬菌体DNA，蛋白质成分的外壳未进入细菌细胞内，这也说明蛋白质分子在亲子代间不具备连续性。2.在细菌体内，噬菌体DNA的复制及噬菌体蛋白质的合成所需要的原料、酶、能量、场所等条件均由细菌提供，这时的代谢活动由噬菌体DNA控制。3.从噬菌体侵染
9、细菌的实验可知：噬菌体的增殖方式为复制式繁殖。这种方式不同于无性生殖和有性生殖。4.两个实验的比较艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验相同点设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能设计原则对照原则，单一变量原则不同点方法直接分离：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：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)结论DNA是遗传物质 蛋白质等不是遗传物质DNA是遗传物质5.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：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
10、后分布于上清液中，使上清液出现放射性；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，使上清液出现放射性。(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35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。噬菌体侵染细菌实验只能证明DNA是遗传物质，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。两个实验都不能证明DNA是主要的遗传物质。【例2】(2010海南高考T13)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表
11、现型作出预测，见表。其中预测正确的是()“杂合”噬菌体的组成实验预期结果预期结果序号子代表现型甲的DNA乙的蛋白质1与甲种一致2与乙种一致乙的DNA甲的蛋白质3与甲种一致4与乙种一致 A.1、3 B.1、4 C.2、3 D.2、4【解析】DNA和蛋白质这两种物质中DNA是噬菌体的遗传物质。【答案】B“重组型”病毒最后表现的性状要看核酸的来源。核酸来自哪一种病毒，最后表现的性状就与提供核酸的病毒性状相同。2.(2009江苏高考T13)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，不可能出现的结果是()编号实验过程实验结果病斑类
12、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TMV的RNA)感染植物a型a型A.实验 B.实验 C.实验 D.实验【解析】本题考查的是病毒遗传物质的特点。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质，因此在实验中，组合病毒的遗传物质是b型的，因此病斑类型是b型，病斑中分离出的病毒类型也应是b型的。【答案】C(1)培养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)因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素
13、S，所以用35S标记蛋白质；DNA含有蛋白质没有的元素P，所以用32P标记DNA；因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元素，所以此实验不能标记C、H、O、N元素。第2、3、4节 DNA分子的结构、DNA的复制、基因是有遗传效应的DNA片段 一、DNA分子的结构1.元素组成：_。2.基本单位：构成DNA分子的基本单位是_。由一分子_、一分子_和一分子_连接而成。3.整体：由2条脱氧核苷酸链按_方式盘旋成双螺旋结构。4.由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成_；_排列在内侧。5.碱基互补配对原则：A(_)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(_)一定与C(胞嘧啶)配对。即_T、_C。单链中相邻的碱基如
14、何连接？双链中相邻的碱基如何连接？二、DNA分子的复制1.概念：以亲代DNA分子为模板，按_原则，合成子代DNA分子的过程。2.过程：解旋以母链为模板按_原则合成与母链互补的子链延伸子链母链、子链盘绕成_。3.时期：有丝分裂的_和_的间期。8.意义：保持了遗传信息的_。DNA复制的场所？三、基因是有遗传效应的DNA片段1.基因与DNA的关系(1)基因是有_的DNA片段。(2)每个DNA分子含有_基因。(3)DNA分子中存在_的片段。2.DNA片段中的遗传信息(1)定义：基因中_的排列顺序。(2)DNA分子特点多样性：_的千变万化。特异性：每一个DNA分子有特定的_。稳定性：主要取决于DNA分子
15、的_结构。3.与生物体多样性和特异性的关系(1)基因与性状的关系：基因是控制生物性状的_单位和_单位。(2)生物体多样性和特异性的物质基础：_的多样性和特异性。DNA分子的片段都有遗传效应吗？【自我校对】一、1.C、H、O、N、P 2.脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 3.反向平行 4.基本骨架 碱基 5.腺嘌呤 鸟嘌呤 A G思考：在一条链中，相邻2个碱基之间通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖间接相连；双链中相邻碱基通过形成氢键连接。二、1.碱基互补配对 2.碱基互补配对 双螺旋子代DNA 3.间期 减数第一次分裂前 4.DNA分子的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 5.两个 6
16、.边解旋边复制 7.双螺旋结构 碱基互补配对原则 8.连续性思考：DNA复制的场所是细胞核、线粒体、叶绿体、拟核。复制的主要场所是细胞核、拟核。三、1.(1)遗传效应(2)多个(3)不是基因 2.(1)脱氧核苷酸(2)碱基排列顺序 碱基排列顺序 双螺旋3.(1)结构 功能(2)DNA分子思考：不是。基因之间的片段没有遗传效应。DNA分子的结构 一、关于DNA平面结构和空间结构(双螺旋结构)特点：1.两条链反向平行；2.脱氧核糖与磷酸交替排列在外侧；3.两条长链的碱基之间靠氢键连接成碱基对，碱基对的形成遵循碱基互补配对原则。二、DNA分子的结构特点1.稳定性的原因碱基之间通过氢键连接。A与T间两
17、个氢键，G与C间三个氢键，严格遵循碱基互补配对原则。2.多样性的原因(1)碱基对的数量不同。(2)碱基对的排列顺序千变万化。3.特异性的原因每一个特定的DNA分子具有特定的碱基数量和特定的碱基排列顺序。【例1】(2010上海高考T4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中()A.G的含量为30%B.U的含量为30%C.嘌呤含量为50%D.嘧啶含量为40%【解析】因在DNA双链间只有AT和GC碱基对，故AT30%，GC20%，AG50%，TC50%。【答案】CDNA分子中碱基互补配对原则及其延伸1.原则AT、GC，图示为2.延伸(1)腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即AT
18、，GC。(2)嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。(3)不互补的两碱基之和的比值等于1。即(AG)/(TC)(AC)/(TG)1。不互补的两碱基之和占总数的50%，即(AG)/总(AC)/总(TC)/总(TG)/总。(4)相互配对碱基之和所占比例“三不变”：(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)定值。(5)在DNA的两条互补链中，(AG)/(TC)的比例互为倒数关系。即(A1G1)/(T1C1)(T2C2)/(A2G2)。1.以上原则及延伸仅适用于双链DNA分子的碱基计算，不适用于单链DNA分子的碱基计算。2.应用上述结论，还可以解决转录时mRNA中相关碱基数目
19、和比例的计算等问题。3.决定DNA特异性的是(A+T)(G+C)。1.(2010山东省实验中学模拟)下面关于DNA分子结构的叙述中错误的是()A.每个双链DNA分子含有四种脱氧核苷酸B.每个碱基分子上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖C.每个DNA分子中碱基数磷酸数脱氧核糖数D.一段双链DNA分子中含有40个胞嘧啶，就会同时含有40个鸟嘌呤【解析】碱基分子和脱氧核糖相连，不和磷酸相连。【答案】BDNA分子复制及相关计算一、DNA分子的复制时期体细胞：有丝分裂的间期原始生殖细胞：减数第一次分裂前的间期场所细胞核、线粒体、叶绿体、拟核条件模板：亲代DNA分子的2条链原料：4种游离的脱氧核苷酸能量：AT
20、P酶：解旋酶、DNA聚合酶等特点边解旋边复制，半保留复制准确复制的原因独特的双螺旋结构能为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则，使复制准确无误的进行二、有关DNA复制的几个问题1.复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也进行DNA复制。2.外界条件对DNA复制的影响在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA复制。3.DNA复制的过程4.DNA复制的准确性(1)一般情况下，DNA能准确地进行复制，其原因有：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。DNA具有碱基互补配对的能力，能够使复
21、制准确无误地进行。(2)特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。5.DNA的半保留复制特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。6.DNA复制的有关计算(1)1个DNA分子复制n代后，能形成2n个DNA分子，这些DNA分子中，只有两个含有第一代DNA分子的单链。(2)已知1个DNA分子中的P全部为32P标记，然后转移到31P的培养基中复制n代，其计算规律为：被标记的DNA分子(含32P)的比例为1/2n1，被标记的DNA链(含32P)的比例为1/2n。(3)已知某DNA分子中含某种碱基(如腺嘌呤A)的数目为a，该D
22、NA分子经过n次复制，所需要的该种游离碱基数目的计算公式为：所需要的游离碱基数a(2n1)。注：(1)(2)(3)中的n均为DNA复制次数。一个DNA分子复制n次后能形成2n个DNA；只有2个DNA分子含有原DNA的一条单链，占子代DNA总数的2/2n；共有2n1条脱氧核苷酸链，母链有两条，子链有2n1-2条。【例2】(2010北京理综T30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子代
23、B的子代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2轻带(14N/14N)1/2中带(15N/14N)请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将子代DNA双链分开后再离心，其
24、结果是_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置是_。放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为_。【解析】(2)若证明DNA的复制为半保留复制，需要证明后代DNA的两条链一条是原来的，另一条是新合成的。(3)“轻”DNA为14N/14N DNA，“重”DNA为15N/15N DNA，根据表中信息“重带”DNA来自于B代。出现的结果只能是后代DNA的两条链或全是原来的，或全是新合成的，说明DNA分子的复制方式不是
25、半保留复制。若将子代DNA双链分开后再离心，则无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式。因为DNA是半保留复制，不管复制多少代，两条母链始终存在，所以在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA的情况为有两个为14N/15N DNA，其余全为14N/14N DNA，所以子n代DNA离心结果是：密度带的数量始终是一条中带、一条轻带，位置也没有变化。轻带的放射性强度会发生变化。“中带”为14N/15N DNA，“中带”略宽，说明新合成的DNA单链中尚有少部分15N。【答案】(1)多 15NH4Cl(2)3 1 2 半保留复制(3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N DNA分子复制
26、注意的问题 1.分清第n次复制和复制n次。如一DNA含有a个T，复制n次，需要的T是a(2n1)，第n次复制，需要的T是a(2n1)。2.分清具有放射性的DNA和具有放射性的脱氧核苷酸链的差别。如一DNA用32P标记，在不含32P的生物体内复制n次，共有DNA分子2n，其中具有放射性的DNA有两个；链总数2n1，其中具有放射性的脱氧核苷酸链有两个。2.(2010山东高考T7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()A.每条染色体的两条单体都被标记B.每条染色体中都只有一条单体被标记C.只
27、有半数的染色体中一条单体被标记D.每条染色体的两条单体都不被标记【解析】以体细胞中含有一对染色体为例：从图示中，可看出：每条染色体中都只有一条单体被标记了。【答案】B基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体的关系 真核细胞中并非所有基因都位于染色体上，也就是说，染色体并不是DNA的唯一载体，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA。另外原核细胞的DNA是裸露的，没有与蛋白质结合在一起构成染色体。【例3】(2010南京模拟)若下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是()A.白眼基因含有多个核糖核苷酸B.白眼基因是有遗传效应的DNA片段C.白眼基因位于细胞质内D.白眼基因基本组成单
28、位是4种碱基【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位与DNA相同，即为脱氧核苷酸，不是碱基；染色体是DNA的主要载体，白眼基因位于染色体上，是细胞核基因。【答案】B1.DNA上有很多片段，其中有遗传效应的片段才叫基因，没有遗传效应的片段不叫基因。2.真核细胞中线粒体、叶绿体中也有基因。3.原核细胞中的DNA没有与蛋白质一起构成染色体，是裸露的。3.(2010合肥模拟)染色体、DNA、基因三者关系密切，下列叙述中不正确的是()A.每个染色体至少含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多个基因B.复制、分离和传递，三者都能相伴随而行C.三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传作用D.在生物的传种接代过程中，染色体行为决定后两者【解析】细胞生物的遗传物质是DNA，染色体和基因不能称为遗传物质。【答案】C
