76下基因的本质(叶腾丰).ppt

基因的本质 第三组成员兼善中学叶腾丰 7 6下午作业如下 1 格里菲思实验的结论是 加热杀死的S型细菌中存在 转化因子 2 艾弗里实验的结论是 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 3 在T2噬菌体的化学组成中 仅蛋白质分子中含有硫 P几乎都存在于DNA分子中 4 证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是 设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开 单独地 直接地观察它们的生理作用 5 病毒的遗传物质是DNA或RNA 细胞生物的遗传物质是DNA 一 肺炎双球菌的转化实验1 格里菲思实验 体内转化 不死亡 死亡 不死亡 死亡 S型活细菌 2 分析实验现象 实验A B对照 说明 实验A B C对照 说明 四组实验对照 说明无毒性的R型活细菌在与加热杀死的S型细菌混合后 并且这种性状的转化是可以的 3 实验结论 R型细菌无毒性 S型细菌有毒性 加热杀死的S型细菌无毒性 转化为有毒的S型活细菌 遗传 加热杀死的S型细菌中有 转化因子 2 艾弗里实验 体外转化 1 实验过程 2 实验分析 只有加入 R型细菌才能转化为S型细菌 S型细菌的DNA加入后不能使R型细菌发生转化 实验结论 S型细菌的是 转化因子 即DNA是 S型细菌的DNA DNA酶 DNA 遗传物质 想一想 艾弗里实验中设置DNA DNA酶这一组实验的目的是什么 提示 一是对照说明只加DNA组的结论 二是说明DNA的水解产物不能实现转化 二 噬菌体侵染细菌的实验1 噬菌体结构及增殖 填图 2 实验过程 1 标记噬菌体 35S 32P 2 侵染细菌 3 实验分析 1 35S和32P分别标记的是和 2 35S标记的噬菌体侵染细菌后 上清液放射性高的原因是 3 32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌后 沉淀物中放射性高的原因是 4 实验结论 蛋白质 DNA 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 搅拌离心后存在 于上清液中 DNA进入大肠杆菌 离心后存在于沉淀物中 DNA是噬菌体的遗传物质 想一想 为什么选用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA 提示 在T2噬菌体的组成成分中 S仅存在于T2噬菌体的蛋白质外壳中 而P则主要存在于DNA中 三 DNA是主要的遗传物质 连线 知识体系构建 肺炎双球菌转化 噬菌体侵染细菌 烟草花叶病毒侵染烟草 DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 肺炎双球菌转化实验 1 2011 广东高考 艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验 结果如下表 从表可知 A 不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B 说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C 和 说明S型菌的DNA是转化因子D 说明DNA是主要的遗传物质解析 由 组相比较可知DNA是S型细菌的转化因子 再通过 组可进一步证明DNA是S型细菌的转化因子 而蛋白质 多糖以及DNA水解产物都不是S型细菌的转化因子 A错误 C正确 从表中不能得出B项的结论 表中信息不能说明DNA是S型细菌的主要遗传物质 D错误 答案 C 2 2008 江苏高考 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型菌的DNA DNA酶 加入R型菌 注射入小鼠 R型菌的DNA DNA酶 加入S型菌 注射入小鼠 R型菌 DNA酶 高温加热后冷却 加入S型菌的DNA 注射入小鼠 S型菌 DNA酶 高温加热后冷却 加入R型菌的DNA 注射入小鼠 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 存活解析 能使小鼠死亡的是活的S型细菌 只有实验 中有活的S型细菌 答案 D 1 体内和体外转化实验的比较 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 在小鼠体内 体外培养基 实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分的作用进行对照 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DNA能使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 体内转化实验 体外转化实验 巧妙构思 用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 将物质提纯分离后 直接地 单独地观察某种物质在实验中所起的作用 联系 所用材料相同 体内转化实验是体外转化实验的基础 体外转化实验是体内转化实验的延伸 两实验都遵循对照原则 单一变量原则 2 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 关键一点 肺炎双球菌转化的实质和影响因素 在加热杀死的S型细菌中 其蛋白质变性失活 但不要认为DNA也变性失活 DNA在加热过程中 双螺旋解开 氢键被打开 但缓慢冷却时 其结构可恢复 转化的实质并不是基因发生突变 而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中 即实现了基因重组 在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌 而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌 原因是转化受DNA的纯度 两种细菌的亲缘关系 受体菌的状态等因素影响 高考地位 本考点知识难度不大 关键在于深刻理解实验体现的思想方法 在历年高考命题中属于低频考点 一般单科试卷命题出现频率较高 命题角度 1 以教材实验为依托考查实验结论的得出与实验设计所遵循的原则 如典例1 2 以图示作信息载体 考查教材实验设计的思路 如典例2 典例1 格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下 将无毒的R型活细菌注入小鼠体内 小鼠不死亡 将有毒的S型活细菌注入小鼠体内 小鼠患败血症死亡 将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内 小鼠不死亡 将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后 注入小鼠体内 小鼠患败血症死亡 根据上述实验 下列说法正确的是 A 整个实验证明了DNA是转化因子B 实验 实验 可作为实验 的对照C 实验 中的死亡小鼠体内S型活细菌毒性不能稳定遗传D 重复做实验 与 得到同样的结果 说明S型活细菌由R型活细菌突变而来 解析 格里菲思的肺炎双球菌转化实验只能说明加热杀死的S型细菌可以使R型细菌发生转化 故A错误 在肺炎双球菌转化实验中 每一组既是实验组 又是其他组的对照组 故B正确 R型细菌转变成S型细菌是因为其接受了S型细菌的DNA 属于可遗传变异 故C错误 该变异属于基因重组 故D错误 答案 B 典例2 下图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验 则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是 A 实验一B 实验二C 实验三D 实验一和三 解析 实验二中加入的DNA酶能水解S型菌的DNA R型菌不能转化为S型菌 培养皿中只有R型菌一种菌落 答案 B 噬菌体侵染细菌的实验 1 2012 上海卷T11B 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 2 2012 江苏卷T2B 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 3 2012 重庆卷T2D 噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖 使该细菌裂解 4 2011 江苏卷T12D 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 5 2009 江苏卷T5C T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 1 噬菌体的增殖 1 模板 噬菌体DNA 2 合成DNA的原料 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸 2 实验误差分析 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 由于搅拌不充分 有少量含35S的噬菌体仍吸附在细菌表面 随细菌离心到沉淀物中 3 与肺炎双球菌的体外转化实验的比较 肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 不同点 方法不同 直接分离 分离S型细菌的DNA 多糖 蛋白质等 分别与R型菌混合培养 同位素标记 分别用32P和35S标记DNA和蛋白质 结论不同 证明DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 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 相同点 均使DNA和蛋白质分开 单独处理 观察它们各自的作用 都遵循了对照原则 都能证明DNA是遗传物质 但都不能证明DNA是主要的遗传物质 关键一点 噬菌体侵染细菌实验中的标记误区 该实验不能标记C H O N这些DNA和蛋白质共有的元素 否则无法将DNA和蛋白质区分开 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存在部位 不能确定是何种元素的放射性 高考地位 本考点知识稍有难度 较抽象 学生理解上难度较大 在高考命题中属于高频考点之一 命题角度 1 直接以选择题形式考查教材实验中操作方法 目的 实验结论等知识的识记理解 如典例3 2 通过噬菌体侵染细菌过程 考查同位素示踪法及元素去向分析 如典例4 典例3 在探索遗传物质的过程中 赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验 下列有关叙述正确的是 A 该实验证明了DNA是主要的遗传物质B 用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体分别进行侵染实验C 用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体D 用32P标记T2噬菌体的蛋白质 用35S标记T2噬菌体的DNA 解析 赫尔希和蔡斯在T2噬菌体侵染细菌的实验中 分别用32P标记T2噬菌体的DNA 用35S标记T2噬菌体的蛋白质 该实验证明了DNA是遗传物质 不能证明DNA是主要的遗传物质 T2噬菌体属于病毒 营寄生生活 不能用培养基直接培养 答案 B 典例4 2013 长春调研 如果用15N 32P 35S共同标记噬菌体后 让其侵染未标记的大肠杆菌 在产生的子代噬菌体中 能够找到的标记元素为 A 在外壳中找到15N和35SB 在DNA中找到15N和32PC 在外壳中找到15ND 在DNA中找到15N 32P和35S 解析 用15N 32P 35S共同标记噬菌体 15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳 32P标记了噬菌体的核酸 35S标记了噬菌体的蛋白质外壳 噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面 核酸进入细菌内部 在细菌中以噬菌体DNA为模板 利用细菌中的原料合成子代噬菌体的核酸 由于DNA复制的方式为半保留复制 故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA 不能找到35S和15N标记的蛋白质 答案 B 1 病毒结构特点病毒的组成成分简单 仅由蛋白质和核酸组成 2 探究思路 1 若探究蛋白质和核酸谁是遗传物质 设法将两者分开 单独侵染宿主细胞 看能否增殖或个体是否出现患病症状即可证明 2 若探究某种未知病毒遗传物质是DNA还是RNA 则借助酶水解法 观察能否增殖即可证明 具体步骤如下 分离提纯 肺炎双球菌的转化实验 缺点 物质纯度不能保证是100 同位素标记法 噬菌体侵染细菌的实验 方法 分别标记两者的特有元素 将病毒的化学物质分开 单独 直接地观察它们各自的作用 目的 把DNA与蛋白质区分开 病毒重组法 烟草花叶病毒的遗传物质验证实验 方法 将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合 得到杂种病毒 水解酶法 利用酶的专一性 控制起作用的物质 从而判断出起作用的物质种类 自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒 简称禽流感病毒 我国就参与了抗击禽流感的国际性合作 并已研制出预防禽流感的疫苗并投入生产应用 根据所学知识回答下列问题 1 实验室中要获得大量禽流感病毒 不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上 而是以活鸡胚为培养基 其原因是 2 利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分 原理是 RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色 DNA与二苯胺试剂共热显蓝色 3 实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和RNA 不含DNA 则证明禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设计思路是 4 请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚存在的几种可能性 蛋白质与RNA都有遗传效应 说明 蛋白质和RNA都是遗传物质 说明 说明 说明 解析 1 病毒营寄生生活 只有在活细胞内才能生存 2 DNA可用二苯胺试剂鉴定 蛋白质可用双缩脲试剂鉴定 分别显现不同的颜色 3 证明某生物的遗传物质的关键思路是设法把该生物的各种成分分离开来 单独地直接地观察每种成分的作用 4 进行探究性实验的结果预测与结论分析时要考虑各种可能的情况 答案 1 病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行 2 蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色 3 设法将禽流感病毒的蛋白质和RNA分开 单独地 直接地去观察它们各自的作用 4 RNA有遗传效应 而蛋白质没有遗传效应RNA是遗传物质 而蛋白质不是遗传物质 RNA没有遗传效应 而蛋白质有遗传效应RNA不是遗传物质 而蛋白质是遗传物质 RNA和蛋白质都没有遗传效应RNA和蛋白质都不是遗传物质 典例 下图是某种高等植物的病原体的侵染过程实验 该实验表明这种病原体 A 寄生于细胞内 通过RNA遗传B 可单独生存 通过蛋白质遗传C 寄生于细胞内 通过蛋白质遗传D 可单独生存 通过RNA遗传 解析 通过图示可知 将该病原体的成分分离后 分别感染植物健康叶片 只有接种RNA的叶片出现症状 由此判断该病原体的遗传物质是RNA 病毒不能单独生存 只能寄生在活细胞内才能生存 答案 A 1 作为遗传物质必须具备的四个条件 1 能够精确地自我复制 使前后代具有一定的连续性 2 能够指导蛋白质的合成 从而控制生物的性状和新陈代谢的过程 3 具有贮存大量遗传信息的潜在能力 4 具有相对稳定性 可产生可遗传的变异 技法归纳 2 生物体内遗传物质的判断 1 具有细胞结构的生物 其细胞中含有DNA和RNA两种核酸 遗传物质是DNA 2 病毒体内只含有DNA或RNA一种核酸 含DNA的病毒遗传物质是DNA 含RNA的病毒 其遗传物质是RNA 高考随堂体验 1 2012 江苏高考 人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程 下列有关叙述正确的是 A 孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质B 噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力C 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D 烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA 解析 孟德尔发现了遗传因子并证实了其传递规律 但并没有证实其化学本质 因噬菌体侵染细菌的实验通过同位素标记的方法将DNA和蛋白质彻底分离开来 故比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 沃森和克里克构建DNA双螺旋结构时利用了别人的一个重要成果 即嘌呤数等于嘧啶数 烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 并不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA 答案 B 2 2012 重庆高考 针对耐药菌日益增多的情况 利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注 下列有关噬菌体的叙述 正确的是 A 利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质B 以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸C 外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成 使该细菌死亡D 能在宿主菌内以二分裂方式增殖 使该细菌裂解 解析 噬菌体是一种专门寄生在细菌细胞内的病毒 在噬菌体侵染细菌的过程中 以细菌氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质 合成子代噬菌体的核酸是以噬菌体DNA为模板而不是以细菌DNA为模板 由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入宿主菌内 其与宿主菌蛋白质合成无关 噬菌体是病毒 增殖方式为复制式增殖 答案 A 3 2012 上海高考 赫尔希 A Hershey 和蔡斯 M Chase 于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质 这项实验获得成功的原因之一是噬菌体 A 侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞B 只将其DNA注入大肠杆菌细胞中C DNA可用15N放射性同位素标记D 蛋白质可用32P放射性同位素标记 解析 噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA 对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P 不能用共有元素15N 蛋白质的组成元素中一般没有P 噬菌体侵染细胞时把DNA注入大肠杆菌中 而蛋白质外壳留在外面 这一特性将蛋白质和DNA分离开 实验结果更科学 更准确 答案 B 4 2011 江苏高考 关于 噬菌体侵染细菌的实验 的叙述 正确的是 A 分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体B 分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 进行长时间的保温培养C 用35S标记噬菌体的侵染实验中 沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D 32P 35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 解析 噬菌体营寄生生活 不能用培养基直接培养 保温时间不能过长 若保温时间太长则可能有含32P子代的噬菌体释放出来 离心后存在于上清液中 导致上清液中也能检测到放射性 用35S标记的是噬菌体的蛋白质 理论上应存在于上清液中 但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面 离心后存在于沉淀物中 本实验可说明DNA是遗传物质 但不能证明蛋白质不是遗传物质 答案 C 5 2010 海南高考 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现型作出预测 见表 其中预测正确的是 A 1 3B 1 4C 2 3D 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 所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的 杂合 噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致 组成成分为乙的DNA和甲蛋白质的 杂合 噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致 答案 B 6 2009 江苏高考 下列有关生物体遗传物质的叙述 正确的是 A 豌豆的遗传物质主要是DNAB 酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上C T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 解析 豌豆 酵母菌均为真核生物 其遗传物质均为DNA 主要分布于细胞核内的染色体上 T2噬菌体的遗传物质为DNA DNA RNA的组成元素均为C H O N P HIV的遗传物质为RNA RNA水解产生4种核糖核苷酸 答案 B 课时达标检测 见 限时集训 十八 1 DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构 2 DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 3 DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则 通过氢键连接 4 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息 5 DNA复制具有边解旋边复制 半保留复制的特点 6 DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与 7 基因是具有遗传效应的DNA片段 基因在染色体上呈线性排列 8 染色体是基因的主要载体 线粒体 叶绿体中也存在基因 一 DNA分子的结构 1 元素组成 2 基本单位 C H O N P 4种脱氧核苷酸 腺嘌呤 磷酸基团 脱氧核糖 腺嘌呤脱氧核苷酸 3 平面结构 基本骨架 交替连接而成的反向平行长链 磷酸 脱氧核糖 碱基互补配对 4 A TG CC GT A 4 空间结构 规则的结构 双螺旋 想一想 脱氧核苷酸种类不同决定于哪一结构 提示 决定于碱基不同 二 DNA的复制 1 概念 以为模板 合成子代DNA的过程 2 时间 上述过程发生在 DNA两条链 有丝分裂间期 减数第 一次分裂前的间期 3 条件及过程 A过程是 需要和消耗 B过程是 需要 为原料 为模板 消耗能量 C过程是 解旋 解旋酶 能量 合成子链 DNA聚合酶 4种 脱氧核苷酸 解旋的DNA双链 形成子代DNA 4 特点 由图示C过程形成的子代DNA两条链组成可看出 DNA复制具有特点 5 意义 使从亲代传给子代 保持了遗传信息的 半保留复制 边解旋边复制 遗传信息 连续性 想一想 不同生物的DNA复制场所都相同吗 提示 不相同 原核生物 如细菌 拟核 真核生物 细胞核 线粒体 叶绿体 病毒 宿主细胞内 三 基因 有遗传效应的DNA片段 1 据图甲写出基因与染色体的关系 1 位置关系 2 数目关系 一条染色体上含有 2 写出图乙中字母所代表的内容a b c d 3 基因的本质是具有的片段 基因在染色体上呈线性排列 多个基因 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 遗传效应 DNA 知识体系构建 双螺旋 两条反向平行长链 磷酸 脱氧核糖交替连接 碱基互补配对形成碱基对 稳定性 多样性 特异性 边解旋边复制 半保留复制 解旋 合成子链 形成子代DNA 基因 DNA分子的结构 复制 1 2009 广东卷T24A DNA分子由4种脱氧核苷酸组成 2 2009 广东卷T24B DNA单链上相邻碱基以氢键连接 3 2010 江苏卷T1D 双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 4 2011 海南卷T25A 真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量 5 2011 上海卷T16A 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 6 2010 广东卷T4C DNA复制就是基因表达的过程 DNA的结构模式图解读 1 基本组成单位 脱氧核苷酸 每分子含有磷酸 脱氧核糖和含氮碱基各1个 磷酸 每个DNA片段中 游离的磷酸基团有2个 碱基 共有4种 分别是A 腺嘌呤 T 胸腺嘧啶 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 脱氧核糖 属于五碳糖 2 结构中的化学键 氢键 配对的碱基间形成碱基对 通过氢键相连 可用DNA解旋酶断裂 也可用高温断裂 磷酸二酯键 连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键 可用限制酶切断 可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接 3 结构特点 稳定性 DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变 两条链间碱基互补配对的方式不变 多样性 DNA分子中碱基对排列顺序多种多样 特异性 每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序 4 水解产物及氢键数目计算 DNA水解产物 初步水解产物是脱氧核苷酸 彻底水解产物是磷酸 脱氧核糖和含氮碱基 氢键数目计算 若碱基对为n 则氢键数为2n 3n 若已知A有m个 则氢键数为3n m 高考地位 本考点知识难度不大 重在理解识记 在高考命题中属常考点之一 命题角度 以DNA分子结构图示为信息载体 考查其结构 复制的相关知识及识图分析能力 如典例1 典例1 下图为DNA分子的结构示意图 对该图的正确描述是 A 和 相间排列 构成了DNA分子的基本骨架B 构成胞嘧啶脱氧核苷酸C 当DNA复制时 DNA连接酶催化 的形成D DNA分子中 依次代表A G C T 解析 图中 是脱氧核糖 是胞嘧啶碱基 是磷酸基团 构成DNA分子基本骨架的是图中 与 交替连接而成的 构成图中胞嘧啶脱氧核苷酸是 及连接在 脱氧核糖的5号碳原子上连着的磷酸基团 DNA复制时 碱基对之间氢键形成不需酶催化 通过碱基互补配对即可形成 根据碱基互补配对原则 与图中右侧链上碱基自上而下配对的碱基分别为A G C T 答案 D 1 2012 山东高考 假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000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3 105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B 噬菌体增殖需要细菌提供模板 原料和酶等C 含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1 49D 该DNA发生突变 其控制的性状即发生改变 DNA分子及复制过程中的相关计算 解析 该DNA分子中鸟嘌呤个数为5000 2 50 20 3000 个 产生100个子代噬菌体至少需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为3 103 99 2 97 105 个 噬菌体以自身的DNA分子作为模板进行增殖 子代噬菌体中含32P的有2个 只含31P的有98个 其比例为1 49 DNA分子发生突变 改变后的密码子所对应的氨基酸可能不变 故其性状可能不发生改变 答案 C 2 2010 上海高考 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 根据DNA双螺旋结构中A T C G可知 嘌呤之和等于嘧啶之和 其他碱基的含量分别为 T A 30 C G 1 30 30 2 20 答案 C 1 有关DNA的碱基计算 2 有关DNA复制的计算DNA的复制为半保留复制 一个DNA分子复制n次 则有 1 子代DNA分子数为 2n个 含有亲代链的DNA分子数为 2个 不含有亲代链的DNA分子数为 2n 2 个 2 子代脱氧核苷酸链数为 2n 1条 亲代脱氧核苷酸链为 2条 新合成的脱氧核苷酸链为 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次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m 2n 1 个 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1 高考地位 本考点知识难度较大 重在知识理解应用 在高考命题中属于常考点之一 命题角度 以选择题形式考查DNA复制过程中相关计算及计算能力 如典例2 典例2 2013 威海模拟 用15N标记含有100个碱基对的DNA分子 其中有胞嘧啶60个 该DNA分子在含14N的培养基中连续复制四次 其结果不可能是 A 含有15N的DNA分子占1 8B 含有14N的DNA分子占7 8C 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D 产生了16个DNA分子 解析 由于DNA复制是半保留复制 经过四次复制形成16个DNA分子 有2个DNA分子中一条链含有15N 另一条链含有14N 其余14个DNA分子两条链都含有14N 该DNA分子中含胞嘧啶60个 根据碱基互补配对原则G C 因此鸟嘌呤有60个 腺嘌呤A T 1 2 200 120 40个 复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40 24 1 600个 答案 B 1 实验方法探究DNA复制的方式 采用的是同位素示踪技术和离心处理 根据试管中DNA的分布位置确定复制方式 2 有关DNA复制方式的推测 1 全保留复制模型 作为模板的DNA的两条母链分开 分别复制形成两条DNA子链 此后两条母链彼此结合 恢复原状 新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子 2 弥散复制模型 亲代DNA双链被切成双链片段 而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板 新 老双链又以某种方式聚集成 杂种链 3 半保留复制 在复制过程中 原来双螺旋的两条链并没有被破坏 它们分成单独的链 每一条旧链作为模板再合成一条新链 这样在新合成的两个双螺旋分子中 每个分子中都有一条旧链和一条新链 3 实验过程 见下图 第一步 将大肠杆菌放在含有15N的培养基中培养 获得实验用的亲代细菌 使亲代的DNA双链都标记上15N 两条链均为重链 提取DNA进行CsCl梯度离心 结果只有一条重带 第二步 将双链均被15N标记的亲代DNA放在含14N的培养基中生长 让其再繁殖一代 取子代的DNA进行CsCl梯度离心 实验结果显示离心管中出现一条中带 一条链含15N 另一条链含14N 第三步 将第二步所得到的大肠杆菌放入含14N的培养基中培养 得到子二代 然后提取DNA进行CsCl梯度离心 实验结果是离心管中有2条带 即一条轻带 两条链都含14N 另一条为中带 某校一个生物活动小组借助某大学的实验设备 对有关DNA复制的方式进行探究 有人认为DNA是全保留复制 也有人认为DNA是半保留复制 为了证明这两种假设 这个小组设计了下列实验程序 请完成实验并对结果进行预测 1 实验步骤 第一步 在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌 其DNA分子均为14N 14N 在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌 其DNA分子均为15N 15N 用某种离心方法分离得到的结果如上图所示 其DNA分别分布在轻带和重带上 第二步 将亲代大肠杆菌 含15N 转移到含14N的培养基上繁殖一代 请分析 如果DNA位于 带位置 则是全保留复制 如果DNA位于 带位置 则是半保留复制 第三步 为了进一步验证第二步的推测结果 将亲代大肠杆菌 含15N 转移到含14N的培养基上连续繁殖两代 请分析 如果DNA位于 带位置 则是全保留复制 如果DNA位于 带位置 则是半保留复制 2 有人提出 第一代 的DNA用解旋酶处理后再离心 就能直接判断DNA的复制方式 如果轻带和重带各占1 2 则一定为半保留复制 你认为此人说法是否正确 原因是 解析 如果DNA的复制方式为全保留复制 则一个亲代 15N 15N 的大肠杆菌转移到含14N的培养基上繁殖一代 子代两个DNA分子是 一个15N 15N 一个14N 14N 其在离心管中分布的位置是一半在轻带 一半在重带 如果DNA的复制方式为半保留复制 则一个亲代 15N 15N 的大肠杆菌转移到含14N的培养基上繁殖一代 子代两个DNA分子都是15N 14N 其在离心管中分布的位置全部在中带 答案 1 1 2重和1 2轻全中1 4重和3 4轻1 2中和1 2轻 2 不正确无论是半保留复制还是全保留复制 离心后的结果是一致的 无法区分 典例 2010 北京高考 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 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 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 其结果 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 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DNA单链中的N尚有少部分为 解析 本题主要考查DNA分子复制的相关知识 意在考查学生对同位素示踪技术与密度梯度离心方法的掌握情况 经过一代培养后 只能是标记DNA分子的一条单链 所以要想对所有的DNA分子全部标记 要进行多代培养 在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中 重带 应为两个单链均被15N标记 轻带 为两个单链均被14N标记 中带 为一个单链被14N标记 另一个单链被15N标记 答案 1 多15N 15NH4Cl 2 312半保留复制 3 B半保留 不能 没有变化轻 15N 同位素用于追踪物质运行和变化过程时 叫示踪元素 用示踪元素标记的化合物 化学性质不变 人们可以根据这种化合物的放射性 对有关的一系列化学反应进行追踪 这种科学研究方法叫做同位素标记法 下面高中生物学教材中涉及的同位素标记类型 技法归纳 2 标记特征元素 探究化合物的作用 如噬菌体侵染细菌实验 用32P标记DNA 证明DNA是遗传物质 用35S标记蛋白质 证明蛋白质外壳未进入细菌体内 推测蛋白质不是遗传物质 3 标记特征化合物 探究详细生理过程 如 3H标记亮氨酸 探究分泌蛋白的合成 加工 运输过程 15N标记DNA 证明了DNA的半保留复制特点 分别用3H标记胸腺嘧啶和尿嘧啶 可以用来探究DNA和RNA的复制 RNA的逆转录 基因的表达 转录和翻译 等 高考随堂体验 1 2012 福建高考 双脱氧核苷酸常用于DNA测序 其结构与脱氧核苷酸相似 能参与DNA的合成 且遵循碱基互补配对原则 DNA合成时 在DNA聚合酶作用下 若连接上的是双脱氧核苷酸 子链延伸终止 若连接上的是脱氧核苷酸 子链延伸继续 在人工合成体系中 有适量的序列为GTACATACATG的单链模板 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸 则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有 A 2种B 3种C 4种D 5种 解析 分析题干可知 题中所给的单链模板中含有4个 A 其中每个 A 均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对 当单链模板上的 A 与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对时子链延伸终止 因此当单链模板上的 A 与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链 若单链模板上的 A 只与脱氧核苷酸结合 以该单链为模板合成出的子链只有1种 综上所述 以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有5种 答案 D 2 2011 上海高考 在一个细胞周期中 DNA复制过程中的解旋发生在 A 两条DNA母链之间B DNA子链与其互补的母链之间C 两条DNA子链之间D DNA子链与其非互补母链之间解析 在DNA复制时 首先是构成DNA的两条母链解旋 然后以分开的两条母链为模板 按照碱基互补配对原则合成子链 答案 A 3 2011 海南高考 关于核酸生物合成的叙述 错误的是 A DNA的复制需要消耗能量B RNA分子可作为DNA合成的模板C 真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D 真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期解析 真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期 复制过程需消耗能量 逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程 真核细胞核酸的合成主要是在细胞核中完成的 答案 D 4 2010 江苏高考 下列关于核酸的叙述中 正确的是 A DNA和RNA中的五碳糖相同B 组成DNA与ATP的元素种类不同C T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA