浙江专版2019版高考生物一轮复习第五单元遗传的物质基础第17讲核酸是遗传物质的证据DNA的分子结构和特点课件.pdf
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1、第17讲 核酸是遗传物质的证据、 DNA的分子结构和特点 第五单元 遗传的分子基础 考试标准必考加试考试标准必考加试 1.噬菌体侵染细菌 的实验 bb4.核酸分子的组成aa 2.肺炎双球菌转化 实验 bb 5.DNA分子的结构 和特点 bb 3.烟草花叶病毒的 感染和重建实验 aa 6.活动:制作DNA 双螺旋结构模型 bb 考点一 核酸是遗传物质的证据 考点三 活动:制作DNA双螺旋结构模型 考点二 DNA的分子结构与特点 模拟演练 课时训练 内容索引 核酸是遗传物质的证据 考点一 1.噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 (1)T2噬菌体的结构及生活方式 知识梳理 DNA C、H、O、
2、N、P C、 H、 O、 N、 S等外壳 寄生 (2)实验过程 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 蛋白质外壳含35S DNA含32P (3)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。 高 低 低 高 没有35S DNA DNA 2.肺炎双球菌转化实验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)材料: 型(有毒)和 型(无毒)肺炎双球菌、小鼠。 (3)过程 活体细菌转化 实验过程和结论 S SR S型活菌 不死亡 转化因子 离体细菌转化实验过程和结论 R型+S型R型 稳定遗传变异 转化因子 _ _ 3.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的
3、感染实验烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 (1)实验过程及现象 烟草花叶病毒 提取 蛋白质 感染 烟草 烟草叶不出现病斑 RNA 感染 烟草 烟草叶出现病斑 RNARNA酶 感染 烟草 _ 烟草叶不出现病斑 (2)结论: 是烟草花叶病毒的遗传物质, 不是遗传物质。RNA 蛋白质 4.病毒重建及其对烟草叶细胞的感染病毒重建及其对烟草叶细胞的感染 (1)实验过程及现象 (2)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 项目活体细菌转化实验离体细菌转化实验 培养细菌在小鼠体内体外培养基 实验对照_ 巧妙构思 用
4、加热杀死的S型菌注射到小 鼠体内作为对照实验来说明 确实发生了转化 _ _ _ 实验结论 加热杀死的S型菌体内有“转 化因子” _ 思考讨论思考讨论 1.利用表格比较两个肺炎双球菌转化实验的区别 R型菌与S型菌的毒性对照S型菌各组成成分的作用进行对照 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 S型菌的DNA是遗传物质 2.体外转化实验中导致R型菌转化为S型菌时的遗传物质、原料、能量 分别由哪方提供? 提示 提示 实现转化时遗传物质来自S型菌,原料和能量均来自R型菌。 提示 1.噬菌体的复制式增殖过程噬菌体的复制式增殖过程 重难突破 (1)模板:进入细菌体内的是噬菌体D
5、NA。 (2)合成噬菌体DNA的原料:大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。 (3)合成噬菌体的蛋白质 (4)噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌细胞,蛋白质外壳没有进入。 原料:大肠杆菌的氨基酸 场所:大肠杆菌的核糖体 2.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 (1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌 提示 提示 提示 (1)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。 (2)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
6、到存在部位,不能确定是何种元素的放射性。 (3)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。 3.肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 比较 项目 肺炎双球菌离体转化实验噬菌体侵染细菌实验 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 处理 方法 直接分离:分离S型菌的 DNA、荚膜物质、蛋白质等, 分别与R型菌混合培养 同位素标记法:分别用同位素 35S、32P标记蛋白质和DNA 结论 证明DNA是遗传物质, 而蛋白质不是遗传物质; 说
7、明了遗传物质可发生 可遗传的变异 证明DNA是遗传物质,但不能 证明蛋白质不是遗传物质; 说明DNA能控制蛋白质的合成; 说明DNA能自我复制 4.生物体内核酸种类及遗传物质生物体内核酸种类及遗传物质 生物类型所含核酸遗传物质举例 细胞 生物 真核生物DNA和RNADNA酵母菌、玉米、人 原核生物DNA和RNADNA细菌、蓝细菌、放线菌 非细胞 生物 大多数病毒仅有DNADNA 乙肝病毒、T2噬菌体、 天花病毒 极少数病毒仅有RNARNA 烟草花叶病毒、艾滋 病病毒、SARS病毒等 题型一 噬菌体侵染细菌的实验题型一 噬菌体侵染细菌的实验 1.用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,侵染一
8、段时间后搅拌、 离心得到上清液和沉淀物,检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体 放射性的30%。在侵染时间内,被侵染细菌的存活率接近100%。下列相 关叙述错误的是 A.离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中 B.沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA C.上清液的放射性主要来自噬菌体的蛋白质外壳 D.在噬菌体遗传特性的传递过程中起作用的是DNA 解题探究 答案解析 解析 解析 32P标记在噬菌体的DNA上,且在侵染时间内,被侵染细菌的 存活率接近100%,因此在实验过程中上清液中出现放射性的原因可 能是培养时间过短,部分噬菌体的DNA还没有注入大肠杆菌内。 2.(2017浙江模拟)1952年,“
9、噬菌体小组”的科学家赫尔希和蔡斯以 噬菌体为实验材料,进行了一系列实验。如图为用32P标记的T2噬菌体 侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验,下列 叙述错误的是 A.锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,其内的营养成分中不含32P B.测定发现在搅拌、离心后的悬浮液中含有0.8%的放射性,可能的原因 是培养时间较短,有部分噬菌体没有侵入大肠杆菌,仍存在于培养液中 C.当接种噬菌体后培养时间过长,发现在搅拌、离心后的悬浮液中也有 放射性,最可能的原因是复制增殖后的噬菌体从大肠杆菌体内释放出来 D.在培养基中加入用32P标记的脱氧核苷酸作为合成DNA的原料,再接种 T2噬菌体,
10、其体内的DNA会被标记上32P 答案解析 解析 解析 锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,其内的营养成分中不 含32P,A正确; 测定发现在搅拌、离心后的悬浮液中含有0.8%的放射性,可能的原因 是培养时间较短,有部分噬菌体没有侵入大肠杆菌,仍存在于培养液中, B正确; 当接种噬菌体后培养时间过长,发现在搅拌、离心后的悬浮液中也有放 射性,最可能的原因是复制增殖后的噬菌体从大肠杆菌体内释放出来, C正确; T2噬菌体必须寄生在活细胞中,不能用培养基培养,D错误。 图形解读图形解读 “二看法二看法”判断子代噬菌体标记情况判断子代噬菌体标记情况 题型二 肺炎双球菌转化实验题型二 肺炎双球菌转化实
11、验 3.(2017浙江4月选考)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 解析 解析 S型肺炎双球菌的菌落为光滑的,R型肺炎双球菌的菌落是粗糙 的,A错误; S型菌的蛋白质经过加热后已经失活,但其DNA经加热后没有失去活 性,B错误; S型菌中的DNA能将部分R型菌转化为S型菌,因此从病死小鼠中分离 得到的肺炎双球菌有S型菌
12、和R型菌,C错误; 该实验证明S型菌中存在某种转化因子,能将R型菌转化为S型菌,但 不能证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的,D正确。 4.肺炎双球菌的离体转化实验中,使R型菌转化为S型菌的转化因子是 A.荚膜 B.蛋白质 C.R型菌的DNA D.S型菌的DNA 答案解析 解析 解析 实现上述转化的转化因子为S型菌的DNA。 易错警示易错警示 肺炎双球菌转化实验的认识误区肺炎双球菌转化实验的认识误区 (1)在加热杀死的S型菌中,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。 (2)转化的实质是基因重组而非基因
13、突变:肺炎双球菌转化实验是指S型 菌的DNA 片段整合到 R型菌中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即 发生了基因重组。 (3)转化的只是少部分R型菌:由于转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘 关系、受体菌的状态等因素的影响,所以转化过程中并不是所有的R型 菌都转化成S型菌,而只是少部分R型菌转化成S型菌。 题型三 烟草花叶病毒的感染和重建实验题型三 烟草花叶病毒的感染和重建实验 5.(2017绍兴一中期末)如图,病毒甲、乙为两种不同的植物病毒,经 重建后形成“杂种病毒丙”,用病毒丙侵染植物细胞,在植物细胞内 增殖后产生的新一代病毒是 答案 A.烟草细胞的遗传物质是RNA B.烟草细胞的细胞膜上有
14、RNA的载体 C.感染病毒的烟草体内的蛋白质中有TMV的外壳蛋白 D.接种的RNA在烟草细胞中进行了逆转录 6.下图表示科研人员验证烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程, 由此推断正确的是 答案解析 解析 解析 从烟草花叶病毒中提取的RNA能使烟草感染病毒,而提取的 蛋白质却不能使烟草感染病毒,这说明RNA是烟草病毒的遗传物质, 它进入烟草细胞后能控制TMV的蛋白质合成,故C正确。 归纳整合归纳整合 对探索遗传物质的经典实验的对探索遗传物质的经典实验的5点总结点总结 (1)一切生物(朊病毒除外)的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。 (2)细胞内既有DNA又有RNA,但只有DNA是遗传物质,
15、其细胞中的 RNA只是遗传信息表达的媒介。 (3)病毒只含有一种核酸DNA或RNA,遗传物质是DNA或RNA。 (4)原核细胞的DNA分布于拟核和细胞质中的质粒中。真核细胞的DNA 主要存在于染色体上,少数存在于细胞质中的叶绿体、线粒体或质粒中。 (5)只有针对“所有生物”时,才可称“DNA是主要的遗传物质”,否 则,针对任何一种生物,其遗传物质均无“主要”之说任何生物的 遗传物质都是“唯一”的核酸(要么为DNA,无DNA时为RNA)。 DNA的分子结构与特点 考点二 1.DNA分子的化学分子的化学 组成及结构特点组成及结构特点 知识梳理 C、 H、 O、 N、 P A、 T、 G、 C 脱氧
16、核糖 脱氧核苷酸 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 2.卡伽夫法则卡伽夫法则 在DNA分子中,A和T的分子数相等,G和C的分子数相等,但AT的量 不一定等于GC的量。 3.DNA分子的特性分子的特性 (1)相对 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) :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。 稳定磷酸和脱氧核糖 碱基互补配对 排列顺序 4n 特异性碱基对排列顺序 (1)基本结构 由
17、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成,三者之间的数量关系为 。 磷酸:每个DNA片段中,游离的磷酸基团有 个。 思考讨论思考讨论 1.据图回答相关问题: 1 1 1 2 (2)水解产物 DNA的初步水解产物是 ,彻底水解产物是_ 。 (3)DNA分子中的氢键和磷酸二酯键 氢键:形成于 之间,可用解旋酶断裂,也可加热断裂,A与T之 间有 个氢键,G与C之间有 个氢键。 磷酸二酯键: 和 之间的化学键。 (4)碱基对数与氢键数的关系 若碱基对数为n,则氢键数为 ,若已知A有m个,则氢键数为 。 脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖和 含氮碱基 碱基对 两三 磷酸脱氧核糖 2n3n3nm (1)在双链DNA分子中, 互
18、补碱基两两相等, A , C , AG , 即嘌呤碱基总数 嘧啶碱基总数。 (2)在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如AT或CG)占全部碱基 的比例 其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。 (3)DNA分子一条链中(AG)/(CT)的比值的倒数 互补链中该种碱 基的比值,在整个DNA分子中该比值等于 (即不配对的碱基之和的比 值在两条单链中互为 )。 2.据图分析DNA分子结构中的碱基计算 TGCT 等于 等于 等于 1 倒数 (4)DNA分子一条链中(AT)/(CG)的比值 其互补链和整个DNA分 子中该种比例的比值(即配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值 )。 (
19、5)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值一般不同,即(A T)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的 。 (6)若已知A占双链的比例为c%,则A1/单链的比例无法确定,但最大值可 求出为 %,最小值为 。 等于 都相等 特异性 2c0 题型一 题型一 DNA分子的结构和特点分子的结构和特点 1.(2017衢州一中期末)下列有关双链DNA结构特点叙述,错误的是 A.每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团 B.每个DNA分子中脱氧核糖上都连接一个磷酸基团和一个碱基 C.每个DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等 D.每个DNA分子中AT的量不一定等于GC的量 解题探究 答案解析
20、解析 解析 每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团,分别位于DNA分 子的两端,A正确; 每个DNA分子中绝大多数脱氧核糖上连接2个磷酸基团和1个碱基,B 错误; 双链DNA分子中,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,且总是 嘌呤和嘧啶配对,所以每个DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等,C正确; 每个DNA分子中AT的量不一定等于GC的量,D正确。 2.(2017浙江模拟)如图为某核苷酸长链片段的 示意图,下列关于该长链的相关叙述中,错误 的是 A.2和3构成核苷 B.嘌呤数目等于嘧啶数目 C.4为胞嘧啶脱氧核苷酸 D.磷酸基团的数目等于脱氧核糖的数目 答案解析 解析 解析 2脱氧核糖3含氮碱基构
21、成核苷,A正确; 该链为DNA单链,嘌呤数目不一定等于嘧啶数目,DNA双链中嘌呤 数目等于嘧啶数目,B错误; 由题图分析可知,4是胞嘧啶脱氧核苷酸,C正确; 一分子磷酸1分子脱氧核糖1分子含氮碱基构成1个脱氧核苷酸, 其中磷酸基团的数目等于脱氧核糖的数目,D正确。 题型二 卡伽夫法则的应用题型二 卡伽夫法则的应用 3.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链 的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中,T 和C分别占该链碱基总数的 A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7% C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%
22、 答案解析 解析 解析 一个脱氧核苷酸含有1个碱基,因此DNA分子中碱基数目与脱氧 核苷酸数目相同;已知1个DNA分子中有4 000个碱基对,则这个DNA 分子含有8 000个脱氧核苷酸;双链DNA分子中,非互补配对的碱基之 和占全部碱基的一半;已知1个DNA分子中有4 000个碱基对,其中胞 嘧啶有2 200个,则腺嘌呤的数目为4 0002 2001 800个。 4.(2017高要期末)已知1个DNA分子中有4 000个碱基对,其中胞嘧啶有 2 200个,这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目 分别是 A.4 000个和900个 B.4 000个和1 800个 C.8 000
23、个和1 800个 D.8 000个和3 600个 答案解析 活动:制作DNA双螺旋结构模型 考点三 1.实验原理实验原理 (1)DNA分子由两条反向平行的 长链盘旋而成。 (2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成 。 (3)DNA分子两条链上的碱基按照 原则两两配对,并且以 键连接。 实验解读 脱氧核苷酸 基本骨架 碱基互补配对 氢 2.实验步骤实验步骤 (1)用不同颜色的卡纸剪成 碱基,用其他颜色的卡纸剪成圆形代 表磷酸,另一种颜色的卡纸剪成五边形,代表 。 (2)使用订书机将磷酸、脱氧核糖、碱基连接,制作成一个个含有不同 碱基的脱氧核苷酸模型。 (3)用订书机把一个个脱氧
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