（浙江选考）高考生物一轮复习 第16讲 核酸是遗传物质的证据、DNA的分子结构和特点课件-人教版高三全册生物课件.pptx

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1、第第1616讲核酸是遗传物质的证据、讲核酸是遗传物质的证据、DNADNA的分子结构和特点的分子结构和特点知识1 核酸是遗传物质的证据知识2 DNA的分子结构和特点知知识识梳梳理理考点一 肺炎双球菌转化实验考点二 DNA分子的结构和特点考考点点突突破破知识知识1 1核酸是遗传物质的证据核酸是遗传物质的证据一、染色体的组成和功能一、染色体的组成和功能教材研读二、肺炎双球菌的转化实验二、肺炎双球菌的转化实验1.格里菲思的活体细菌转化实验格里菲思的活体细菌转化实验(体内转化体内转化)(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠。S型细菌R型细菌菌落光滑粗糙菌体有多糖类的胶状荚膜无多糖类荚膜毒性有毒性,使

2、小鼠患败血症死亡无毒(2)实验过程及结果:(3)结论:加热杀死的S型细菌中含有能把某些R型菌转化为S型菌的转化因子。2.埃弗里的离体细菌转化实验埃弗里的离体细菌转化实验(体外转化体外转化)(1)实验材料:S型和R型细菌、培养基。(2)实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖?(3)实验过程及结果:(4)结论:S型细菌DNA是使R型细菌产生稳定遗传变异的物质,即DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料:噬菌体和大肠杆菌等。(1)噬菌体的结构增殖需要的条件内容模板噬菌体的DNA合成噬菌体DNA的原料大肠杆菌提供的四种

3、脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体(2)噬菌体的复制式增殖2.实验方法:放射性同位素标记法。3.实验过程及结果实验过程及结果(1)标记噬菌体(2)噬菌体侵染细菌:4.实验结果分析实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。5.结论结论:DNA是遗传物质。四、四、RNA是某些病毒的遗传物质的相关实验是某些病毒的遗传物质的相关实验1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的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:(2)结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草

4、花叶病毒的遗传物质。2.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)实验过程及结果:(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RNA的病毒类型。3.人类的探索结论人类的探索结论:DNA是主要的遗传物质,因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少部分生物的遗传物质是RNA。知识知识2 2DNADNA的分子结构和特点的分子结构和特点一、一、DNA的分子结构的分子结构1.基本单位基本单位磷酸;脱氧核糖;碱基(包括A、T、C、G四种);脱氧核苷酸(有4种)。2.空间结构空间结构:双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。(1)由两条脱氧核苷酸链组成,以反向平行方式盘旋

5、成双螺旋结构。(2)外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。内侧:由氢键相连的碱基对组成。3.碱基配对规律碱基配对规律:AT;(碱基互补配对原则)。二、二、DNA分子的特点分子的特点(1)多样性,n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)特异性,如每个DNA分子都有特定的碱基对排列顺序。(3)稳定性,如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对构成方式不变等。1.(2017浙江4月选考,20,2分)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(D)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为光滑的B.S型菌的DNA经加热后失活,因而注射加热杀死的S型菌

6、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引起的解析解析S型肺炎双球菌的菌落比较光滑,R型肺炎双球菌的菌落比较粗糙,A错误;S型菌的蛋白质经加热失活导致其失去致病能力,小鼠存活,B错误;S型菌的转化因子不能将所有的R型菌转化为S型菌,故从病死小鼠体内能同时分离出两种菌,C错误;该实验只能说明S型菌存在某种转化因子,但并不能证明该转化因子就是DNA,D正确。2.(2016浙江10月选考,11,2分)用R型和S型肺炎双球菌进行实验,其过程和结果如图所示。据图分析可知()A.RNA是转化因子B.荚膜多糖具有生物活性C.DN

7、A是转化因子D.DNA是主要的遗传物质答案答案C解析解析据图分析可知,只有S型菌的DNA与R型菌混合培养,才能得到S型菌,说明S型菌的DNA才是使R型菌转化为S型菌的转化因子。3.赫尔希与蔡斯用32P标记T2噬菌体与无标记的含细菌的培养液混合,一段时间后经过搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。与此有关的叙述不正确的是(B)A.32P集中在沉淀物中,上清液中也不排除有少量放射性B.如果离心前混合时间过长,会导致上清液中放射性降低C.本实验的目的是单独研究DNA在遗传中的作用D.本实验说明了DNA在亲子代之间传递具有连续性解析解析用32P标记T2噬菌体的DNA,与无标记的细菌培养液混合,一段时间后经过

8、搅拌、离心,32P主要集中在沉淀物中,也可能有少量噬菌体未侵入细菌中,导致上清液中有少量放射性,故A正确;如果离心前混合时间过长,子代噬菌体从大肠杆菌体内释放,会导致上清液中放射性升高,故B错误;在噬菌体侵染细菌的过程中,噬菌体只将自身的DNA注入细菌内,而蛋白质外壳留在外面,故C正确;噬菌体DNA注入细菌内,会产生许多同样的子代噬菌体,说明DNA在亲子代之间传递具有连续性,故D正确。4.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(见表)中,不可能出现的结果是()A.实验B.实验C.实验D.实验实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分

9、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型答案答案C解析解析烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,所以由RNA控制其性状。中的组合病毒感染植物后,病斑类型是b型,应分离出b型病毒。5.(2017浙江11月选考,20,2分)某真核生物DNA片段的结构示意图如下。下列叙述正确的是(D)A.的形成需要DNA聚合酶催化B.表示腺嘌呤脱氧核苷C.的形成只能发生在细胞核D.若链中A+T占48%,则DNA分子中G占26%解析解析氢键的形成不需要DNA聚合酶催化

10、,A错误;表示腺嘌呤,B错误;磷酸二酯键的形成可发生在细胞核或者线粒体和叶绿体,C错误;若链中A+T占48%,则DNA分子中G占26%,D正确。6.DNA分子具有多样性和特异性是由于(D)A.DNA分子是高分子化合物,相对分子质量大B.DNA分子中碱基数目很多,能形成很多氢键C.DNA分子中两条链上的脱氧核糖和磷酸之间的排列顺序变化多端D.DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化,但在特定的DNA分子中碱基对排列顺序不变解析解析DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化,构成了DNA分子的多样性,而特定的碱基对排列顺序又构成了特定的DNA分子。7.(2017浙江11月选考,17,2分)噬菌体侵染细菌的实

11、验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述,正确的是(D)A.噬菌体内可以合成mRNAB.搅拌的目的是使噬菌体与细菌充分混合C.噬菌体与细菌混合培养的时间越长,实验效果越好D.噬菌体侵染细菌后,产生许多遗传信息相同的子代噬菌体解析解析噬菌体属于病毒,其合成mRNA的过程发生在宿主细胞内,A错误;搅拌的目的是使细菌外的噬菌体与细菌分离,B错误;噬菌体与细菌混合培养的时间较长时,细菌的裂解会影响实验效果,C错误;噬菌体侵染细菌后,产生许多遗传信息相同的子代噬菌体,D正确。考点一肺炎双球菌转化实验考点一肺炎双球菌转化实验一、肺炎双球菌的转化实验一、肺炎双球菌的转化实验考点突破1.体内转化实验与体

12、外转化实验比较体内转化实验与体外转化实验比较体内转化实验体外转化实验培养细菌用小鼠(体内)用培养基(体外)实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分作用的相互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)所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌(2)体内转化实验是基础,仅说明S型细菌内有“转化因子”,体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA(3)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的分析肺炎双球菌转化实验的分析(1)加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白

13、质变性失活,但是其内部的DNA热稳定性较高,加热只使其氢键断裂,若将其慢慢冷却,分离的单链又可以恢复其双螺旋结构,即在一定的温度范围内,加热不会导致DNA变性。(2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌DNA与R型细菌DNA实现重组,表现出S型细菌的性状,此变异属于广义上的基因重组。(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去,说明S型细菌的DNA是遗传物质。(4)转化的只是少部分R型细菌。由于转化受到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,所以并不是所有的R型细菌都转化成了S型细菌。肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌的实验设计思路 设法将DNA与其他物质分开,单独研究

14、它们各自不同的功能处理方法 直接分离:分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型细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能自我复制二、肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验比较二、肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验比较1.用35S标记T2噬菌体,上清液中放射性很高的原因:蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,离心后存在于上清液中。2.用35S标记T2噬菌体,沉淀物中有放射性的原因:搅拌不充分,有少量含35S的T2噬菌体蛋白

15、质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。3.用32P标记T2噬菌体,沉淀物中放射性很高的原因:DNA进入大肠杆菌,离心后存在于沉淀物中。4.用32P标记T2噬菌体,上清液中含放射性的原因:(1)保温时间过短,有一部分T2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。(2)保温时间过长,T2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。一、标记噬菌体侵染细菌实验中的误区一、标记噬菌体侵染细菌实验中的误区1.因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素S,所以用35S标记蛋白质;因噬菌体DNA含有蛋白质没有的特殊元素P,所以用32P

16、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,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T2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。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。4.噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质,但是没有证明蛋白质不是遗传物质。二、生物的遗传物质的分析总结二、生物的遗传物质的分析总结1.一种生物只有唯一确定的遗传物质一种生物只有唯一确定的遗传物质有细胞结构的生物的遗传物质是

17、DNA,无细胞结构的生物(即病毒)的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是主要的遗传物质。2.不同生物的遗传物质归纳不同生物的遗传物质归纳生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体或烟草花叶病毒乳酸菌、蓝藻玉米、小麦、人典例典例1S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体,而R型菌菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是()A.加热杀死的S型菌与R型菌混合使R型菌转化成S型菌属于基因突变B

18、.S型菌与R型菌在结构上最大的不同是S型菌的菌体有多糖类的荚膜C.肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质D.高温处理过的S型菌蛋白质因高温变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应解题关键解题关键R型菌转化成S型菌属于基因重组,S型菌的菌体有多糖类的荚膜,肺炎双球菌利用自身细胞的核糖体合成蛋白质,蛋白质因高温变性但肽键未断,能与双缩脲试剂发生紫色反应。答案答案B解析解析加热杀死的S型菌与R型菌混合使R型菌转化成S型菌属于基因重组,A项错误;S型菌与R型菌在结构上最大的不同是S型菌的菌体有多糖类的荚膜,可以形成光滑的菌落,B项正确;肺炎双球菌利用自身的核糖体合成蛋白质,C项错误;高温处理过的S型菌蛋白

19、质变性时肽键不断裂,能与双缩脲试剂发生紫色反应,D项错误。1-1经查阅1944年和1946年埃弗里等人所发表论文发现,埃弗里的原始实验并没有逐一分析S型细菌中的各种成分,原论文也没有提及蛋白质和多糖的分离、提纯工作,而且在论文的预处理方法部分采取了“去除蛋白质和荚膜多糖”步骤,后续实验是在去除了S型细菌的蛋白质和多糖的基础上进行的。通过不断地去除各种成分,从而得到相对纯净的“转化因子”。得到纯化的“转化因子”后,埃弗里对其进行了肺炎双球菌转化实验,确认转化因子就是DNA。根据以上实验信息,下列说法正确的是()A.该实验只能证明DNA是遗传物质,不能证明蛋白质和多糖不是遗传物质B.该实验思路是将

20、DNA、蛋白质和多糖等物质分离,单独研究其作用C.该实验证明了蛋白质不是遗传物质,而赫尔希和蔡斯实验无法证明这一点D.该实验可以证明DNA是主要的遗传物质,不能证明RNA是遗传物质答案答案A解析解析依题意可知:埃弗里等人是通过不断地去除S型细菌的各种成分,从而得到相对纯净的“转化因子”后,对其进行了肺炎双球菌转化实验,因此,该实验只能证明DNA是遗传物质,不能证明蛋白质和多糖不是遗传物质,A正确;埃弗里只研究了DNA的作用,没有单独研究蛋白质和多糖等物质的作用,B错误;该实验没有证明蛋白质不是遗传物质,C错误;该实验确认转化因子就是DNA,即证明了DNA是遗传物质,但不能证明RNA是遗传物质,

21、D错误。1-2下列关于用32P标记的T2噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌实验的叙述,错误的是(C)A.子代噬菌体的DNA控制子代噬菌体的蛋白质合成B.合成子代噬菌体外壳的原料来自大肠杆菌,子代噬菌体外壳都含35SC.合成子代噬菌体DNA的原料来自大肠杆菌,子代噬菌体DNA都不含32PD.大肠杆菌的DNA中嘌呤碱基之和与嘧啶碱基之和的比值与噬菌体的相同解析解析T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中,亲代的DNA进入大肠杆菌细胞,利用大肠杆菌细胞内的原料等合成子代DNA,并以子代DNA为模板,合成子代噬菌体的蛋白质,A正确;由于大肠杆菌中的氨基酸被35S标记,因此子代噬菌体的蛋白质外壳都含有35S,B正确;亲

22、代噬菌体的DNA含有32P标记,根据DNA的半保留复制特点,子代噬菌体的DNA绝大多数不含32P,只有两个含32P,C错误;大肠杆菌和噬菌体DNA中的嘌呤碱基之和与嘧啶碱基之和的比值都为1,D正确。考点二考点二DNADNA分子的结构和特点分子的结构和特点DNA的分子结构和特点的分子结构和特点1.DNA的分子组成的分子组成2.DNA的分子结构的分子结构分类主链侧链构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接构成,两条主链呈反向平行,有规则地盘旋成双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成碱基对,碱基配对有一定规律(A-T,G-C),碱基平面之间平行排列位置双螺旋结构外侧双螺旋结构内侧动态变化相对稳定碱基比率和碱基序列可

23、变模型图解3.DNA分子的结构模型图解解读分子的结构模型图解解读(1)氢键:连接互补链中能配对碱基间的一种作用力。可用DNA解旋酶断裂,也可用高温断裂。A-T碱基对间有2个氢键,G-C碱基对间有3个氢键。(2)磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。可用限制性内切酶切断,也可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。(3)每个DNA分子片段中,游离的磷酸基团有2个。(4)在整个DNA分子中磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者的数目相等。DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸分布主要在细胞核中(在线粒体、叶绿体中也有少量)细胞核和细胞质中(包括线粒体、叶绿体)链数两条(绝大多数)一条碱基A、G、C、TA

24、、G、C、U五碳糖脱氧核糖核糖组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸代表生物真核生物、原核生物、噬菌体烟草花叶病毒、艾滋病病毒、H1N1DNA与与RNA的比较的比较典例典例2下列各项中,能正确表示RNA基本单位的是()解题关键解题关键RNA和DNA的基本单位的区别主要在五碳糖和含氮碱基上。RNA中的五碳糖是核糖,其特有的含氮碱基是U,不含T。答案答案D解析解析RNA基本单位为核糖核苷酸,由含氮碱基(A、U、C、G)、核糖、磷酸基团组成。2-1下列关于图中两种核酸分子的叙述,正确的是(C)A.中的嘌呤碱基数都等于嘧啶碱基数B.遗传基因在上,密码子位于上C.是由转录而来的D.肺炎双球菌和噬菌体均含和解析

25、解析是双链DNA,嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等,是单链RNA,嘌呤碱基数与嘧啶碱基数一般不相等,A项错误;是tRNA,密码子位于mRNA上,B项错误;tRNA、mRNA和rRNA都是由DNA转录而来的,C项正确;噬菌体是DNA病毒,没有RNA,因此没有,D项错误。2-2如图为DNA分子结构示意图,对该图的描述正确的是(D)A.和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架B.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C.当DNA复制时,的形成需要连接酶D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息解析解析和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架;的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸,是上一个脱氧核苷酸的磷酸;的形成不需要连接酶。