北京专用2019版高考生物一轮复习第12讲基因的本质课件.ppt

第12讲基因的本质,突破1遗传物质探索的经典实验,突破2DNA分子的结构及复制,总纲目录,一、肺炎双球菌转化实验1.体内转化实验(格里菲思)(1)过程,2.体外转化实验(艾弗里)(1)过程(2)结论:DNA才是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是转化因子,是遗传物质。,(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型细菌的转化因子。,1.实验方法:放射性同位素标记法。,二、噬菌体侵染细菌实验,2.实验过程及结果,3.结论: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: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,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。,1.控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上。(),2.T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成。(),3.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。(),4.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。(),5.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。(),6.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。(),7.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解。()8.32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。(),10.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。(),9.在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是DNA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。(),11.DNA复制时需使用解旋酶将DNA解旋成两条单链后再复制。(),突破1遗传物质探索的经典实验,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,名师点拨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。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。,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,1.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32P标记,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,C,答案C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()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,C,答案C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.(2017北京东城期末)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()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,D,答案D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2DNA分子的结构及复制,1.DNA双螺旋结构的形成过程,2.DNA分子结构模型解读图1,图2,(1)由图1可解读以下信息:数量关系位置关系化学键,(2)图2是图1的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于部位。,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=1111。(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。,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)。第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m2n-1。,考向1以图示为信息载体,考查DNA分子结构1.(2017北京平谷期末)如图表示某DNA分子结构片段,对此描述正确的是(),A.该段DNA分子内含有8种核苷酸B.和是DNA分子的基本支架C.所示为胞嘧啶D.构成了尿嘧啶脱氧核糖核苷酸,答案C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,所示为胞嘧啶,C正确;构成了胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,D错误。,2.如图是人体细胞中某DNA片段结构示意图,有关叙述正确的是()A.图中“X”代表磷酸基,“A”代表腺苷B.DNA复制时,图中“N”键首先全部断开C.DNA转录时,需要DNA聚合酶的催化D.DNA聚合酶能催化“M”键的形成,D,答案D图中的“A”代表腺嘌呤,而腺苷包括腺嘌呤和核糖,A错误;DNA复制是边解旋边复制,氢键是逐步断开的,B错误;DNA转录时,需要RNA聚合酶的催化,不需要DNA聚合酶的催化,C错误;DNA聚合酶能催化磷酸二酯键的形成,D正确。,考向2以图示分析或信息分析的形式,考查DNA的复制3.(2018北京东城期末)某精原细胞的DNA分子都用15N标记后置于仅含14N的环境中,该细胞进行减数分裂产生的四个精细胞中,含15N、14N的细胞所占比例分别是()A.100%、100%B.50%、100%C.50%、50%D.100%、50%,A,答案A起初,DNA双链均含15N标记,减数第一次分裂前的间期在14N的环境中进行DNA复制,每条染色单体上的DNA均是一条链含15N标记、一条链含14N标记,然后在减数第一次分裂过程中同源染色体分离,减数第二次分裂过程中姐妹染色单体分离,所形成的四个精细胞中所有染色体均含有15N和14N标记,故A正确。,4.(2016课标全国)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-PPP或dA-PPP)。回答下列问题:(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的(填“”、“”或“”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的(填“”、“”或“”)位上。,(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是。,答案(1)(2)(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记解析(1)由题意知,该酶可催化ATP水解产生ADP,此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键,从而使ATP中位上的磷酸基团脱离,此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的位上的磷酸基团,若用dATP作为DNA生物合成的原料,则dATP需脱去位和位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸,所以参与DNA分子组成的脱氧核苷酸中只有位上的磷酸基团。(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子,用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌,由于DNA分子复制为半保留复制,即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来,且分别进入不同的DNA分子中,所以理论上不管增殖多少代,子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。,5.关于DNA分子的说法正确的是()A.碱基对的排列构成了DNA分子的基本骨架B.DNA分子的特异性决定于四种脱氧核苷酸的比例C.双链DNA分子的两条链是反向平行的,解旋后均可作DNA复制的模板D.把只含14N的DNA放入15N培养液中,培养两代后含15N的DNA分子占1/2,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,C,答案C磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架,A错误;DNA分子的特异性决定于四种脱氧核苷酸的排列顺序,B错误;DNA双链为反向平行的,解旋后均可作DNA复制的模板,C正确;把只含14N的DNA放入15N培养液