第13、14讲 人类对遗传物质的探索过程与DNA的结构和复制-备战2025年高考生物一轮复习精讲课件（新高考通用）

第13讲 人类对遗传物质的探索过程 目录 Contents 一 肺炎双球菌的转化实验 二 噬菌体侵染细菌实验 第13讲 人类对遗产物质的探索过程 三 烟草花叶病毒感染实验 【学习目标】 概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传； 第 页 1.格里菲思的体内转化实验 (1)实验材料： S型和R型肺炎双球菌、小鼠。 (2)两种肺炎双球菌类型的比较 　　类型 特点 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 多糖类的荚膜 多糖类的荚膜 毒性 有 性，使小鼠患败血症死亡 毒性 有 无 毒 无 表面光滑 表面粗糙 一 肺炎双球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验 (3)实验过程及结果 S型活细菌 不死亡 结果分析： 实验①、②对比说明 ； 实验②、③对比说明 ； 实验②、③、④对比说明 。 R型细菌无毒性，S型细菌有毒性 被加热杀死的S型细菌无毒性 R型细菌可转化为S型细菌 一 肺炎双球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验 已经被加热杀死的S型细菌中，含有某种将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的“ ”。 转化因子 (4)实验结论： ①仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但转化因子的本质不清楚。 ②发生转化的只是少部分R型细菌。 注意 一 肺炎双球菌的转化实验 2.艾弗里的体外转化实验 (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 R型、S型 R型 结果分析：实验①、②分别说明 。实验③、④说明 有转化作用。 荚膜多糖、蛋白质没有转化作用 DNA (4)实验结论： S型细菌的 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 DNA 一 肺炎双球菌的转化实验 (1)转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验是指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，即发生了基因重组。 (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在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。 (3)并非所有的R型细菌都能被转化，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。转化效率与DNA纯度有关，纯度越高，转化效率越高。 (4)体内转化实验不能说S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是转化后具有毒性的S型细菌可使小鼠致死。 1.实验材料： T2噬菌体和大肠杆菌。 T2噬菌体的模式图 DNA C、H、O、N、P 蛋白质 C、H、O、N、S等 (2)T2噬菌体的生活方式： 专门寄生在大肠杆菌体内 二 噬菌体侵染细菌实验 2.实验过程 (1)标记噬菌体 T2噬菌体属于病毒，专门寄生在大肠杆菌体内，不能直接用培养基培养。若要标记T2噬菌体，需先标记大肠杆菌。 二 噬菌体侵染细菌实验 (2)噬菌体侵染细菌 对比实验(相互对照) 搅拌的目的：吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分开； 离心的目的：上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 3.实验过程 二 噬菌体侵染细菌实验 4.实验结果分析 分组 结果 结果分析 对比实验 (相互对照) 被32P标记的噬菌体＋大肠杆菌 上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内 __________________________ 被35S标记的噬菌体＋大肠杆菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 __________________________________________ 32P—DNA进入了宿主细胞内 35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面 5.结论: DNA 才是真正的遗传物质。 裂解大肠杆菌，检测子代放射性 二 噬菌体侵染细菌实验 【误差分析】.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 二 噬菌体侵染细菌实验 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 【误差分析】噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” 二 噬菌体侵染细菌实验 (1)实验过程及现象 是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是烟草花叶病毒的遗传物质。 出现病斑 烟草叶不出现病斑 RNA 蛋白质 (2)实验结论： 三 烟草花叶病毒感染实验 2.DNA是主要的遗传物质 （2）病毒的遗传物质是DNA或RNA。 （1）真核生物与原核生物的遗传物质是DNA； 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。 是对所有生物而言； 就生物个体而言，其遗传物质是唯一的 总结 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种类 ______________ _____________ DNA和RNA 体内碱基种类 __________种 __________种 __________种 体内核苷酸种类 __________种 __________种 __________种 遗传物质 ________________ __________ __________ 实例 噬菌体、烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝细菌 玉米、小麦、人 DNA或RNA DNA和RNA 4 5 5 4 8 8 DNA或RNA DNA DNA 常见的RNA病毒有：2019新型冠状病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。 不同生物的遗传物质 第14讲 DNA的结构、复制 目录 Contents 一 DNA分子的结构及其特性 二 DNA的复制过程和特点 第14讲 DNA的结构、复制 复制和同位素标记的有关计算 三 【学习目标】 概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传； 3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 3.1.1 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上 3.1.2 概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常又两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息 3.1.3 概述DNA分子通过半保留的方式进行复制 第 页 【分析情境】下图为DNA复制过程图解，据图回答： 1.画出含有4个碱基对的DNA片段平面图，要求含四种脱氧核苷酸，标出磷酸二酯键。并说明DNA双螺旋结构的要点及其构建的实验依据。 2.根据DNA的结构，分析DNA适于做遗传物质的特点。 一 DNA分子的结构及其特性 A A T T G G G G C C C A T C ①.回归教材，熟悉DNA双螺旋结构的发现过程。 ②.分析DNA分子的结构特点。 ③.分析DNA分子中相关的数量关系、位置关系、化学键。 ④.分析DNA分子的三大特性。 ⑤.脱氧核苷酸、遗传信息、基因、DNA、染色体之间的关系？ 一 DNA分子的结构及其特性 （1）DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成的规则的双螺旋结构。 （2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 （3）两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基配对有一定规律：A一定与T配对；G一定与C配对。 DNA结构要点： 实验证据 富兰克林和威尔金斯的DNA的X射线衍射图谱 查戈夫的碱基数量关系：A=T，G=C DNA分子是以四种脱氧核苷酸连接而成的长链 1.DNA双螺旋结构的要点及其构建的实验依据。 2.根据DNA的结构，分析DNA适于做遗传物质的特点。 （1）DNA能进行自我复制：DNA的两条链的碱基遵循碱基互补配对原则。因此DNA可以进行半保留复制，保持亲子代的连续性。 （2）DNA分子结构具有稳定性：DNA的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式是固定不变的；碱基对之间的氢键等能维持双螺旋结构的稳定性；DNA受热不易变性，既使高温使DNA变性，温度降低后也能恢复其结构和功能。 GC碱基对比例越高，DNA稳定性越________，变性所需温度越______。 高 高 实际没有这么多种，因为基因是有遗传效应的DNA片段，是经过长期自然选择保留下来的，不是DNA中所有随机碱基序列都属于基因 2.根据DNA的结构，分析DNA适于做遗传物质的特点。 （3）DNA具有多样性和特异性：DNA的碱基排列顺序多种多样，可以存储大量遗传信息。特定的DNA具有特定的碱基排列顺序，可以储存特定的遗传信息。 （4）DNA可以控制代谢和性状 （5）DNA可以产生稳定的可遗传变异 若一个基因由n个碱基对组成，则理论上n个碱基对可构成多少种基因？实际有这么多种吗？ 可构成4n种基因 基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，通常是指有遗传效应的DNA片段。对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。 3.基因的本质 非基因片段 4.染色体、 DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 基因 DNA 染色体 生物性状 脱氧核苷酸 染色体是DNA的主要载体 一个染色体上有1个或2个DNA 一个DNA上有多个基因 基因是有遗传效应的DNA片段 染色体是基因的主要载体 一个染色体有多个基因，基因在染色体上呈线性排列 决定 成百上千 成百上千 多个基因 1个或2个DNA 1个染色体 是基本单位 是基本单位 (1)一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团? (2)含G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较高,为什么? (3)图中碱基之间是如何连接的?一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的? 【探究1】下图是DNA分子结构示意图,请据图思考回答下列问题。 (4)解旋酶作用于图中哪个部位?限制性核酸内切酶和DNA连 接酶作用于图中哪个部位? (5)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么? (6)若某双链DNA分子含有200个碱基,一条链上A∶T∶G∶C= 1∶2∶3∶4,该DNA分子碱基排列方式共有4100种,对吗? 【探究1】下图是DNA分子结构示意图,请据图思考回答下列问题。 【分析情境】下图为DNA复制过程图解，据图回答： 1.在图中标出①～⑦所示结构或物质的名称，并用文字和箭头写出DNA复制的过程。 2.据图分析，DNA复制的方式和特点是怎样的？ 3.关于DNA的双螺旋结构和DNA复制，你还可提出哪些问题？ 二 DNA的复制过程和特点 1.在图中标出①～⑦所示结构或物质的名称，并用文字和箭头写出DNA复制的过程。 解旋酶 DNA聚合酶 模板链 模板链 子链（先导链） 子链（滞后链） 游离的（鸟嘌呤）脱氧核苷酸 1.解旋（解旋酶、能量、断裂氢键） 2.合成子链（DNA聚合酶、游离的脱氧核苷酸、每条母链、碱基互补配对、3’末端、磷酸二酯键） 3.形成子代DNA（母链和子链盘旋） DNA复制的图像识别 概念 时间 场所 方式 条件 模板 原料 能量 酶 过程 以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程 半保留复制 解开的DNA的每条链（两条链） 四种游离的脱氧核苷酸 ATP等 解旋酶（解旋）、DNA聚合酶（将脱氧核苷酸连接到子链的3’末端，形成磷酸二酯键）等 解旋→合成子链→形成子代DNA 有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期，原核细胞二分裂过程中。 真核细胞：主要细胞核，细胞质的线粒体、叶绿体；原核细胞：拟核、质粒；病毒：宿主细胞 2.DNA复制的方式和特点 特点 意义 1.边解旋边复制、2.多起点复制 3.半保留复制、 4.精确复制 将遗传信息从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。 [例1]某DNA分子中，G+C之和占全部碱基的35.8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的 ( ) A．32.9％和17.l％ B．31.3％和18.7％ C．18.7％和31.3％ D．17.l％和32.9％ 复制和同位素标记的有关计算 三 复制和同位素标记的有关计算 三 复制和同位素标记的有关计算 三 复制和同位素标记的有关计算 三 复制和同位素标记的有关计算 三 【DNA复制与细胞分裂中染色体被标记问题】 复制和同位素标记的有关计算 三 复制和同位素标记的有关计算 三 【例9】.将蚕豆（2n=12）幼苗培养在含3H标记的胸腺嘧啶核苷的培养基上一段时间后，染色体都带有放射性，然后将根移到含秋水仙素的不含放射性的培养基中进行培养。一段时间后将根尖制成装片，观察到一个细胞中有中期染色体数目24条。 （1）秋水仙素的作用是__________________________________________________，根移到不含放射性培养基中培养后DNA复制了_____次。 （2）该细胞中含有放射性的染色体数为_______________条，每个染色体的两个染色单体的放射性情况是__________________________________________________。 （3）该实验结果说明DNA复制方式是_______________。 抑制纺锤体形成，使细胞中染色体数目加倍 2 24 一个染色单体有放射性，一个染色单体没有放射性 半保留复制 复制和同位素标记的有关计算 三 复制和同位素标记的有关计算 三 [例2] (2016·泉州模拟)7­乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7­乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为 (　　) A．10%　　　　　　　　 　 B．20% C．30% D．45% 【例3】真核细胞中DNA复制如下图所示， 下列表述错误的是 (　　) A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 【例4】 (2016·浙江高考)某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是 (　　) A．共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B．4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 C．若该DNA分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有4200种 D．若连续复制两次，则需180个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸 【例5】．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是 (　　) A．含有15N的DNA分子有两个 B．含有14N的DNA分子占总数的7/8 C．第四次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个 D．复制共产生16个DNA分子 [例6]　果蝇的体细胞含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条染色体被32P标记 (　　) A．第1次　　　　　　　 　 B．第2次 C．第3次 D．第4次 [例7]　某高等动物的一个细胞中DNA分子的双链均被32P标记(不考虑细胞质DNA)，将其放在含31P的细胞培养液中培养，正确的是 (　　) A．若该细胞进行有丝分裂，则完成一个细胞周期后产生的子细胞100%含有32P B．若该细胞进行无丝分裂，则产生的子细胞均不含32P C．若该细胞是精原细胞，则其进行减数分裂产生的子细胞50%含有32P D．若该细胞为精细胞，则其增殖产生的子细胞含32P [例8]　用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为 (　　) A．20、40、20 B．20、20、20 C．20、20、0～20 D．20、40、0～20 [例10]如果把人的精原细胞中的46个DNA分子用15N标记，此细胞在不含标记的环境中依次经过一次有丝分裂和一次减数分裂，则相关描述正确的是 (　　) A．在有丝分裂后期，含有15N的染色体有46条 B．在减数第一次分裂后期，一个初级精母细胞中含有15N的DNA有46个 C．在减数第二次分裂后期，每对同源染色体中有1条染色体含有15N D．形成的8个精细胞中，含有15N的细胞最少占25% $$