2013届高考生物第一轮总复习 4.18 遗传的物质基础课件

1、1,第四单元,生物的生殖和发育、遗传与变异、生物的进化,第 18 讲,遗传的物质基础,【考纲搜索】 (1)DNA是主要的遗传物质； (2)DNA的分子结构和复制； (3)基因的概念； (4)基因控制蛋白质的合成； (5)基因对性状的控制。,2,【分析预测】 遗传的物质基础包括DNA是主要遗传物质、DNA的分子结构和复制、基因的概念、基因的表达，其中考查的重点是DNA是遗传物质的两个经典实验、DNA的结构和复制及基因的表达。这部分的内容多，能力要求高，常以选择、填空、填图、实验设计和图表分析等形式出现，充分体现由基础知识的考查向运用知识能力的考查，由单一知识的考查向综合能力的考查。题型情景更新颖

2、，关注生命科学新进展。,3,(一)DNA是遗传物质的证据,4,一、知识概述 生殖的类型,噬菌体侵染细菌的实验,DNA是遗传物质的证据,肺炎双球菌的转化实验,1.肺炎双球菌品系,5,光滑,粗糙,有,无,2.体内转化实验：1928年，英国科学家等人进行 原理：S型肺炎双球菌能使人患肺炎或小鼠患败血症R型肺炎双球菌对人和动物基本无影响 过程：A.无毒R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠正常B.有毒S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡C.加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠正常D.无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合，注射到小鼠体内，小鼠 结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有“转化因子”,6,格里菲

3、思,死亡,3.体外转化实验：1944年，美国科学家等人进行 过程： 结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 4.肺炎双球菌转化作用的实质： 外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。DNA越纯，转化率也就越高,7,艾弗里,1.T2噬菌体的特点 T2噬菌体由蛋白质和DNA两种化合物组成 元素仅存在于蛋白质分子中， 99%的都存在于DNA分子中 2.制备含放射性同位素T2噬菌体的方法 含放射性同位素(如32P)的培养基培养细菌用上述细菌培养含放射性元素(如DNA分子中含32P)的T2噬菌体,8,硫,磷,T2噬菌体,3.噬菌体侵染细菌的实验,9,过程,被标记的 噬菌体与

4、未标 记的细菌混合,搅拌 离心,上清液，放射性很高 沉淀物，放射性很低,被标记的 噬菌体与未标 记的细菌混合,搅拌 离心,上清液，放射性很低 沉淀物，放射性很高,结果说明：,35S,32P,上清液中主要含有重量较轻的T2噬菌体的蛋白质外壳，沉淀物中主要含有被感染的细菌。用35S标记的一组实验，主要在上清液中检测到放射性同位素，而用32P标记的一组实验，主要在沉淀物中检测到放射性同位素。这一结果说明：噬菌体侵染细菌时，留在细菌体外，进入细菌体内的是噬菌体的,10,蛋白质外壳,DNA,此实验中释放的大量T2噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，却不能检测到35S标记的蛋白质。这一结果进一步说明：

5、进入细菌的是噬菌体的DNA，DNA是在亲代和子代之间具有连续性的物质，因此，DNA是遗传物质,11,(二)DNA分子的结构和复制,12,DNA分子的结构和复制,DNA分子的复制,DNA分子的结构,化学组成： 元素组成：C、H、O、N、P 基本单位：脱氧核苷酸 聚合 脱氧核苷酸长链,13,14,规则的双螺旋结构 由两条脱氧核苷酸长链盘绕而成 外侧：和交替连接构 成基本骨架 内侧：碱基通过连接成碱基对 A与T配对，G与C配对 特点：稳定性；多样性；特异性,反向平行,脱氧核糖,磷酸,氢键,DNA分子的复制 概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程 时间： 有丝分裂的和的间期 场所：细胞核(

6、主要)、线粒体、叶绿体,15,模板：亲代DNA的每一条链 原料：4种游离的脱氧核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、DNA聚合酶等,条件,间期,减数第一次分裂,过程,16,解旋：在的作用下，氢键断开，双链解开 合成子链：以游离的为原料，按照原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链 形成两个DNA分子：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，从而形成2个子代DNA分子 特点： ,解旋酶,脱氧核苷酸,碱基互补配对,边解旋边复制,半保留复制,(三)基因,17,基因控制蛋白质的合成,基 因,基因的概念,基因的概念,18,化学本质：具有的DNA片段 基因的载体： 主要位于染色体上，呈线性排列 其次位

7、于细胞质中的线粒体和叶绿体中(真核生物) 遗传信息：指基因中脱氧核苷酸的排列顺序 功能： 通过复制传递遗传信息 通过控制蛋白质合成而表达遗传信息,遗传效应,基因控制蛋白质的合成,19,转录：在细胞核中，以为模板，按照碱基互补配对原则，合成 的过程。通过转录，DNA分子上的遗传信息传递到RNA上 翻译： 在细胞质的上，以为模板，以为运载工具，合成具有一定的蛋白质的过程 中心法则：,DNA的一条链,RNA,核糖体,信使RNA,转移RNA,氨基酸顺序,(四)基因控制生物性状的途径 基因通过控制来控制代谢过程，从而控制生物的性状 基因通过控制来直接影响性状,20,酶的合成,蛋白质分子的结构,二、要点归

8、纳 肺炎双球菌转化实验 1.格里菲思的体内转化实验 结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质“转化因子”，这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性S型活细菌。,21,2.艾弗里的体外转化实验 (1)实验设计思路 对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用体现了实验设计中的对照原则。 (2)实验过程,22,(3)结论： S型细菌的DNA是“转化因子”，即DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质。 注意：细菌转化实验属于基因重组。,23,噬菌体侵染细菌的实验 1.实验思路及方法 S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用放射性同位

9、素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独去观察它们的作用。 2.实验过程： (1)标记细菌 35S培养基+细菌35S标记的细菌 32P培养基+细菌32P标记的细菌,24,(2)标记噬菌体 噬菌体+35S标记的细菌35S标记的噬菌体 噬菌体+32P标记的细菌32P标记的噬菌体 (3)标记噬菌体侵染未标记细菌 35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体 + 细菌 细菌 离心 离心 (4)测放射性 上清液放 上清液放 射性高， 射性低， 沉淀物放射性低 沉淀物放射性高,25,3.实验结论：噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，DNA才进入了细菌内部，因此，DNA才是真正的遗传物质。 4.噬菌体侵染细

10、菌的实验说明： DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性； DNA能控制蛋白质的生物合成，从而能够控制新陈代谢及生物性状。 5.噬菌体侵染细菌的实验与肺炎双球菌转化实验的比较,26,相同点：两个经典实验的思路基本相同，都是设法把DNA和蛋白质等其他成分分开，单独、直接地去观察DNA的作用，且都充分运用了对照原则和单一变量原则。 不同点：他们采用的方法有所不同，在肺炎双球菌转化实验中是采用直接分离法，即真正将DNA和其他成分分离。在噬菌体侵染细菌实验中，是采用放射性同位素标记示踪法间接将DNA和蛋白质分离。,27,生物的遗传物质 1.作为遗传物质必须具备以下4个条件： (1)在生长和繁殖的过程

11、中，能够精确地复制自己，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)具有储存大量遗传信息的潜在能力。,28,(4)结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。 2.DNA是主要的遗传物质 绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA，所以DNA是主要的遗传物质。,29,注意：有细胞结构的生物体内核酸包括DNA和RNA，但DNA才是遗传物质；病毒只有一种核酸(DNA或RNA)，其遗传物质为DNA或RNA。,DNA分子的结构及特点 1.DNA分子的结构 (1)点：4种脱氧核苷酸 腺嘌呤

12、(A)腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤(G)鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶(C)胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶(T)胸腺嘧啶脱氧核苷酸,30,(2)线：脱氧核苷酸链：,(3)面：两条脱氧核苷酸链组成平面结构 两条链反向平行 外侧由脱氧核糖和磷酸交替排列构成 基本骨架 内侧由碱基通过氢键连接成碱基对 (4)体： 两条脱氧核苷酸链盘旋成立体双螺旋结构,31,2.DNA分子的特点 稳定性 DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定。 DNA分子的两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，使两条链连接在一起。 多样性 碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。,32,特异性 每个DNA分子的碱基对

13、的排列顺序都是特定的，构成了 每个DNA分子的特异性 决定了 遗传信息的特异性 决定了 生物的特异性。,33,染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系,34,基因的概念包括三方面的含义：基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。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。 说明：所谓遗传效应是指具备某性状的信息，能够控制某性状的发育和遗传。 细胞核的染色体上有基因，而细胞质中的线粒体和叶绿体中也有基因存在，也能控制生物性状。 基因并不是DNA的任一片段，只有具备遗传效应的DNA片段才是基因。,35,复制、转录、翻译的比较,36,37,注意： DNA、RNA中核苷酸成分的比较：

14、遗传信息存在于DNA上，遗传密码存在于mRNA上；不同生物的遗传信息不同，但几乎所有生物共用一套遗传密码。,38,与DNA复制相关的计算 (1)DNA分子中各种碱基的数量关系 最根本的原则： 碱基互补配对原则 在双链DNA分子中，A=T、G=C；A+G=T+C或A+C=T+G；(A+G)/(T+C)=1。 在双链DNA分子中，一条链中的A+T与另一条链中的T+A的和相等，一条链中的G+C与另一条链中的C+G的和相等。,39,在双链DNA分子中，如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a，那么另一条链中的此比值也为a；如果一条链中的(A+G)/(T+C)=b，那么另一条链中的此比值为1/b。 在双

15、链DNA分子中，因A=T、G=C，嘌呤碱基总数=嘧啶碱基总数，所以A+G=T+C=A+C=T+G=50%。 在双链DNA分子的一条链中A+T的和占该链的碱基比率=另一条链中A+T的和占该链的碱基比率=双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。,40,(2)DNA复制过程中的计算 已知DNA的复制次数，求子代DNA分子中含有亲代DNA单链的DNA分子数(或不含亲代DNA单链的DNA分子数)。 一个双链DNA分子，复制n次，形成的子代DNA分子数为2n个。一个DNA复制一次形成两个新的DNA分子，依据半保留复制的特点，这两个子代DNA分子中都含有亲代DNA单链；,41,一个DNA连续复

16、制两次形成四个新的DNA分子，由于亲代DNA分子只有两条单链，因此子二代DNA分子中只有两个DNA中含有亲代DNA分子的单链，依此类推，不管亲代DNA分子复制几次，子代DNA分子中含有亲代DNA单链的DNA分子都只有两个。 已知DNA分子中的某种脱氧核苷酸数(或碱基数)，求复制过程中需要的游离脱氧核苷酸数(或碱基数)。,42,DNA分子的复制为半保留复制，复制形成的子代DNA的单链中有2条是亲代DNA分子的单链，因此复制过程中实际合成的DNA分子数为2n-1(n为复制次数)，实际合成了22n-2条DNA单链，又因为子代DNA分子的结构与亲代DNA分子完全相同，所以复制过程中需要的游离脱氧核苷酸

17、数(或碱基数)为(2n-1)亲代DNA分子中某种脱氧核苷酸数(或碱基数)。如设一个DNA分子中有胸腺嘧啶m个，则该DNA复制n次后，形成子代DNA分子需游离的胸腺嘧啶为(2n-1)m个。,43,与基因控制蛋白质合成有关的计算 (1)已知蛋白质中的氨基酸数(或基因中的碱基数)，求控制这个蛋白质合成的基因中的碱基数(或蛋白质中的氨基酸数)。 基因控制蛋白质的合成要通过转录和翻译两个过程，基因中的碱基数信使RNA中的碱基数蛋白质中的氨基酸数=631。由此可知：已知蛋白质中的氨基酸数为n(基因中的碱基数为6n)，则控制它合成的基因中的碱基数为6n(蛋白质中的氨基酸数为n)。,44,因真核细胞的基因中不

18、仅存在非编码区，而且在编码区中还含有不能编码蛋白质的序列(内含子)，信使RNA中存在着终止密码。因此实际上基因中的碱基数大于6n，信使RNA中的碱基数大于3n。因此，一般题干中有“最多”、“至少”等字样。,45,(2)已知蛋白质的相对分子质量(n)，由a条肽链构成，氨基酸的平均相对分子质量(m)，求控制它合成的基因中的碱基数。 先求组成这个蛋白质的氨基酸数(X个)。因氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中要失去Xa分子的水，因此n=Xm(Xa)18，X=(n18a)/(m18)个；再求基因中的碱基数。基因中的碱基数=6X=6(n18a)/(m18)个。,46,(3)已知基因中的碱基数(6n个)，氨基酸

19、的平均相对分子质量(m)，求它控制合成的蛋白质的最大相对分子质量(假设此蛋白质由a条肽链构成)。 先求它控制合成的蛋白质的氨基酸数。氨基酸数=6n6=n个；再求它控制合成的蛋白质的最大相对分子质量。蛋白质的最大相对分子质量=nm(na)18，na为失去的水分子数。,47,(2010 江苏)下列关于核酸的叙述中，正确的是() ADNA和RNA中的五碳糖相同 B组成DNA与ATP的元素种类不同 CT2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中 D双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数,48,49,本题考查核酸的组成元素和结构。DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖，A错；DNA和ATP的化学元素组成

20、都是C、H、O、N、P，B错；T2噬菌体的遗传物质是DNA，遗传信息储存在DNA中，C错；双链DNA中碱基A和T的数量相等，C和G数量相等，D正确。 答案：D,(2010 山东)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,50,51,本题考查DNA复制与放射性同位素标记法。由于DNA分子的复制方式为半保留复制。在有放射性标记的培养基中培养一个细胞周期后，每个DNA分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养时，由于DNA的半保留复制，DNA分子一半含放射性，一半不含放射性。每条染色单体含一个DNA分子，所以每条染色体中都只有一条单体被标记。 答案：B,(2010 上海)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中() A