2027届高三生物学一轮复习课件 第19课时 基因的本质

该高中生物学高考复习课件聚焦“遗传的分子基础”核心模块，覆盖遗传物质的探索、DNA双螺旋结构、DNA复制及基因本质等高考高频考点。依据高考评价体系，通过梳理肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染实验等经典实验，结合近5年全国卷及地方卷真题，明确“实验分析”“结构与功能”等考点权重，归纳实验设计、结果分析等常考题型，体现备考的系统性和针对性。 课件亮点在于“科学思维引领+真题实战突破”，如以艾弗里实验的“减法原理”为例，引导学生构建实验变量控制的科学思维，结合2023天津卷真题解析模型构建方法，培养生命观念和探究实践素养。特设“易错点警示”（如噬菌体侵染实验中搅拌离心误差分析）和“答题模板”，帮助学生掌握实验题答题技巧，教师可依托课件精准定位学生薄弱环节，提升复习效率。

基因的本质 第1课时 第6单元 遗传的分子基础 木每老师 >>>2027届高三生物学一轮复习必修2 1 早期推测蛋白质是遗传物质 一系列实验证明DNA是遗传物质 发现RNA病毒的遗传物质是RNA DNA是主要的遗传物质 染色体是遗传物质的载体，遗传物质可能是蛋白质或DNA 01 遗传物质的本质 (2024甘肃,5,3分)科学家发现染色体主要由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验,下列叙述正确的是( ) A.肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B.肺炎链球菌体外转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子 C.噬菌体侵染实验中,用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA,发现其DNA进入宿主细胞后,利用自身原料和酶完成自我复制 D.烟草花叶病毒实验中,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 D 01 遗传物质的本质 肺炎链球菌 荚膜 菌落 致病性 R型细菌菌落 S型细菌菌落 粗糙 光滑 无 有 无 有 R型细菌菌落 S型细菌菌落 02 肺炎链球菌的转化实验 1、实验材料：肺炎链球菌（原核生物，胞外寄生性细菌） 4 步骤 方 法 现象 结论 ① R菌活菌注射 老鼠存活 ② S菌活菌注射 老鼠死亡 ③ S菌高温灭活注射 老鼠存活 ④ 加热致死的S菌+R活菌注射 老鼠死亡 R型细菌无致病性 S型细菌有致病性 死的S型细菌无致病性 格里菲斯认为：已经加热致死的型S细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。 2、1928，格里菲思：肺炎链球菌的体内转化实验 02 肺炎链球菌的转化实验 部分R型活细菌转化为S型活细菌 5 转化：指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 感受态R型菌 环境信号激活感受态相关基因的表达 表面受体、 核酸酶、 转运蛋白 同源重组 S型细菌的DNA片段侵入R型细菌的细胞中，与R型菌DNA实现基因重组。 2、1928，格里菲思：肺炎链球菌的体内转化实验 02 肺炎链球菌的转化实验 第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则： ①ab段R型细菌数量减少的原因是： ②bc段R型细菌数量增多的原因是： ③后期出现的大量S型细菌的来源： R型细菌转化为S型细菌后，S型细菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。 R型细菌转化成的S型细菌大量繁殖。 小鼠的免疫系统将外来的R型细菌杀死，并产生相应抗体，致使R型细菌数量减少。 2、1928，格里菲思：肺炎链球菌的体内转化实验 R活 + S死 S活 ? S菌的成分1 + R活 → ？ 加法原理： S菌的成分2 + R活 → ？ S菌的成分N + R活 → ？ S菌—成分1 + R活 → ？ 减法原理： S菌—成分2 + R活 → ？ S菌—成分N + R活 → ？ 2、20世纪40年代，艾弗里及其同事：肺炎链球菌的体外转化实验 02 肺炎链球菌的转化实验 加热杀死的S型细菌提取液 加入活的R型细菌，进行体外转化测试 去除荚膜多糖 R型＋S型 R型＋S型 R型＋S型 R型＋S型 去除绝大部 分蛋白质 去除绝大 部分脂质 …… R型＋S型 初纯化的 转化因子 纯化的转化因子是哪一类物质？ 2、20世纪40年代，艾弗里及其同事：肺炎链球菌的体外转化实验 02 肺炎链球菌的转化实验 初纯化的 转化因子 鉴 定 ＋蛋白酶 ＋RNA酶 ＋酯酶 ＋DNA酶 加入活的R型细菌，进行体外转化测试 R型＋S型 R型＋S型 R型＋S型 R型 酶学分析 元素分析 特定试剂鉴定 电泳分析 …… 鉴定分析表明：转化因子是DNA 艾弗里的体外转化实验表明：DNA是使R型细菌产生稳定性遗传变化的物质基础，DNA就是转化因子。 2、20世纪40年代，艾弗里及其同事：肺炎链球菌的体外转化实验 2.（2023·天津·高考真题）科学发现中蕴含着值得后人借鉴的方法或原理。下列探究实践与科学发现运用的方法或原理不一致的是（     ） 02 肺炎链球菌的转化实验 C 3.加热杀死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后，将R型活菌转化为S型活菌的机理如下图所示。下列相关叙述不正确的是（　　） A . 加热杀死的S型菌的DNA断裂成许多片段释放出来 B . 图中转化的实质是两种肺炎链球菌发生了基因重组 C . capS是格里菲思肺炎链球菌转化实验中的转化因子 D . 艾弗里用DNA酶处理R型菌细胞提取物以破坏capR D 注：capS为带有合成荚膜基因的DNA片段 02 肺炎链球菌的转化实验 4.（2022·浙江·高考真题）S型肺炎双球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示 下列叙述正确的是（     ） A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解 B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果 C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 02 肺炎链球菌的转化实验 D 5.（2021·全国乙卷·高考真题）在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（     ） A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关 B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成 C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌 02 肺炎链球菌的转化实验 D DNA 蛋白质 噬菌体是一大类感染细菌的病毒，多数是DNA病毒，也有少数是RNA病毒。 T2噬菌体是一种DNA病毒，专性寄生在大肠杆菌细胞中。 在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA 。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。 03 噬菌体侵染细菌的实验 1、实验材料 吸附 注入 合成 组装 释放 03 噬菌体侵染细菌的实验 1、实验材料 35S标记的噬菌体 搅拌 离心 放射性检测 32P标记的噬菌体 搅拌 离心 放射性检测 含35S的培养基培养大肠杆菌 用35S标记的大肠杆菌培养培养噬菌体 含32P的培养基培养大肠杆菌 用32P标记的大肠杆菌培养培养噬菌体 侵染未标记细菌 (短暂保温) 侵染未标记细菌 (短暂保温) 03 噬菌体侵染细菌的实验 2、实验过程 用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因： 由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 03 噬菌体侵染细菌的实验 3、实验结果 ①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 ②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。 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含少量放射性的原因: 03 噬菌体侵染细菌的实验 3、实验结果 6.（2025·海南·高考真题）某小组模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验时，应用假说-演绎法推测出①~⑥种假设，如图。下列有关叙述错误的是（     ） A．实验1中，若离心后上清液的放射性高，沉淀物的放射性极低，则说明仅假设②正确 B．实验2中，若离心后上清液的放射性极低，沉淀物的放射性高，则说明仅假设⑤正确 C．若实验1子代噬菌体无放射性、实验2子代的部分菌体有放射性，则说明噬菌体的遗传物质是DNA D．若用35S和32P同时标记的噬菌体进行实验，则离心后上清液和沉淀物均有放射性 B 结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。 ①在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地______________，使得前后代具有一定的连续性； ②能够指导________________，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程； ③具有________大量遗传信息的潜在能力； ④结构比较________，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续_________，并能遗传给后代。 复制自己 蛋白质合成 贮存 稳定 复制 04 DNA作为遗传物质具备的特点 蛋白质 RNA 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验 05 烟草花叶病毒侵染实验 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 格里菲斯的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是TMV的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据表明 更多实验证据表明 DNA是主要的遗传物质 支持 已知DNA的组成 不知DNA的结构 沃森和克里克推测 DNA为螺旋结构 维尔金斯和弗兰克林拍摄清晰的DNA的X射线衍射照片 沃森和克里克搭建多种双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定 查伽夫发现DNA中A=T，C=G 沃森和克里克成功 搭建DNA双螺旋模型 “X”形意味着DNA分子是螺旋的 推测：A与T配对, G与C配对, 推测：碱基在双螺旋内侧 磷酸-脱氧核糖在外侧 06 DNA的双螺旋结构 1、构建科学史 2、 DNA结构 元素组成： 磷酸 含氮碱基 脱氧核糖 H C、H、O、N、P A T C G 脱氧核苷酸 5’ 3’ 脱氧核苷酸长链 5’ 3’ 5’ 3’ 氢键 5’ 3’ 3’ 5’ DNA双螺旋结构 单体 平面结构 空间结构 06 DNA的双螺旋结构 25 ①稳定性 磷酸和脱氧核糖交替排列，排列在外侧构成DNA的结构骨架，保证了DNA的结构的稳定。 ③特异性 5’ 3’ 3’ 5’ ②多样性 碱基有多种多样的排列顺序，如有n个碱基对，碱基数量不限，则形成的DNA有_____种。 每个DNA都有特定的_________________，代表特定的遗传信息。 4n 碱基排列顺序 C-G对相对含量越多越稳定 物种多样性的根本原因 DNA鉴定个人身份的原理 3、DNA结构特性 06 DNA的双螺旋结构 26 脱氧核苷酸 基因 DNA 染色体 不同DNA(或基因)空间结构相同， 脱氧核苷酸(碱基)排列顺序不同 07 基因通常是有遗传效应的DNA片段 脱氧核苷酸 基因 DNA 染色体 染色体是DNA的_______载体 每条染色体上含有______个DNA分子 主要的__________ 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 每个DNA含有许多个基因 基因在染色体上 呈__________排列 遗传变异的结构和功能单位 每个基因中含有许多脱氧核苷酸 基因的脱氧核苷酸排列顺序代表______________ 位置关系 数量关系 位置关系 数量关系 本质 功能 数量关系 1或2 主要 线性 遗传信息 功能 遗传物质 07 基因通常是有遗传效应的DNA片段 28 半保留复制 全保留复制 弥散复制 N14—N14DNA N15—N15DNA N14—N15DNA N14 N15—N14N15DNA 08 DNA的复制 1、有关假说 密度梯度离心：提取大肠杆菌的DNA，密度梯度离心后，分子量不同的DNA会出现在离心管的不同位置。密度越大（分子量越大）的DNA分子位于离心管的最下部。 08 DNA的复制 Meselson-Stahl实验 2、DNA半保留复制的实验证据 30 BrdU(5-溴-2-脱氧尿苷)可以用代替碱基T与碱基A进行互补配对: 若DNA中含有T，则染色体经染色为深色； 若DNA中只含有BrdU，则染色体经染色为浅色。 染色体 DNA 染色体中含有T 第一次有丝分裂中期 第二次有丝分裂中期 置于不含T ，但含BrdU的培养基培养 置于不含T ，但含BrdU的培养基培养 深色 深色 深色 深色 浅色 深色 浅色 思考：上述方法的研究对象是原核细胞的DNA复制，研究真核生物的DNA复制可以采用上述方法研究吗？为什么？ 科学家想到了一种很巧妙的方法来研究真核生物DNA的复制，这里为了理解这种研究方法，我们需要大家先了解一点东西。BrdU可以代替碱基T也就是胸腺嘧啶与碱基A也就是腺嘌呤进行互补配对，简单来说就是：本来T和A配对，但是BrdU也可以和A配对。若DNA中含有T，则染色体经吉姆萨染色后为深色；若DNA中只含有BrdU，注意是只含有而不仅仅是含有，DNA中只含有BrdU时，则染色体经吉姆萨染色后呈浅色。 现在我们假定随手拿来一个真核细胞，培养它进行有丝分裂。随手拿来的这个细胞中，其DNA中肯定是含有碱基T的，这里含有碱基T的脱氧核苷酸链我们画成蓝色的，这样的含有碱基T的染色体经吉姆萨染色后应该是深色的。 接下来我们将这样的细胞培养在不含T但是含有BrdU的培养基中培养，其它营养物质都不缺。细胞在培养时会增殖，当培养到第一次有丝分裂中期时，细胞中的染色体含有姐妹染色单体，并且每条姐妹染色单体都含有一个DNA分子，而且这两个DNA分子是由亲代DNA分子复制而来，所以如果按照半保留复制，则姐妹染色单体的两个DNA分子中的两条链都是一条链含有碱基T，这是从亲代那边保留的一条链，我们画成蓝色的；另一条链只含有BrdU，这是用BrdU为原料新合成的子链，我们画成红色的，而作为整个的染色单体来说，则是含有碱基T的，因此吉姆萨染色会呈现深色。 接下来继续培养细胞分裂完成后，子代细胞只能获得姐妹染色单体中的一条。当培养至第二次有丝分裂中期，此时细胞中的染色体也是含有姐妹染色单体的，并且每条染色单体含有一个DNA分子，姐妹染色单体中的DNA分子是子一代的细胞复制而来，因此，按照半保留复制，原来的红色的链和蓝色的链分开，然后新合成的子链都是蓝色的。因此此时姐妹染色单体中的一条完全只含有BrdU，而另一条染色单体中的DNA则是由红色和蓝色两条链构成，是含有碱基T的。这时候再用吉姆萨染色，含有碱基T的也就是含有蓝色链的染色单体就会染成深色，而只含有BrdU的也就是只有红色链的染色单体就会染成浅色。 接下来，你可以按下暂停键，自己分析一下，按照全保留和弥散复制时，第一次和第二次有丝分裂中期染色单体的染色情况。 31 第二次有丝分裂中期 实验结果符合半保留复制的预期 思考：上述方法的研究对象是原核细胞的DNA复制，研究真核生物的DNA复制可以采用上述方法研究吗？为什么？ 32 7.(2024·浙江1月选考·10,2分)大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养,3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中,经特殊方法显色,可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色,仅单链掺入的显浅色,未掺入的不显色。掺入培养中,大肠杆菌拟核DNA第2次复制时,局部示意图如图。DNA双链区段①、②、③对应的显色情况可能是(　　) A.深色、浅色、浅色 B.浅色、深色、浅色 C.浅色、浅色、深色 D.深色、浅色、深色 B 3、DNA半保留复制的过程 08 DNA的复制 DNA复制 时间 场所 所需条件 模板 原料 酶 能量 意义 分裂间期 主要在细胞核、线粒体、叶绿体 解开的两条母链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶 ATP 将遗传信息由亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性 半保留复制 半不连续复制 边解旋边复制 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' DNA解旋酶 引物 引物 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 DNA聚合酶：不能从头合成DNA链，只能从已存在的DNA链的3'端延长。 在细胞中引物是一段与模板DNA互补配短的短链RNA。 引物：为NA聚合酶提供3 '端。 3、DNA半保留复制的过程 08 DNA的复制 35 5' 3' 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 连续复制链 不连续复制链 5' 3、DNA半保留复制的过程 08 DNA的复制 36 3' 5' 3' 5' 复制起点 绝大多数DNA采取双向复制，少数DNA单向复制。 08 DNA的复制 37 用DNA连接酶连接DNA片段 5' 3' 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 3' 3、DNA半保留复制的过程 08 DNA的复制 利用酶将 引物切除 38 端粒DNA 5′ 3′ 3′ 5′ 5′ 3′ 正常情况下无法补齐，随着复制次数增加，端粒DNA越来越短。 3′ 5′ 5′ 3、DNA半保留复制的过程 此外，DNA聚合酶只能将脱氧核苷酸加到已有链的3′-端，还会带来另一个问题。我们来考虑端粒DNA，也就是DNA分子母端的序列部分。两条黑色的链表示端粒DNA，复制时，DNA分子解旋，以其中一条母链为模板合成子链是连续的，不用考虑更多。但是这一条模板，以它为模板时，子链是分段合成的。当把RNA的引物切除后，这里，由于DNA聚合酶不能将脱氧核苷酸加到已有链的5′-端，因此引物切除后无法补齐，这样每复制一次，子链的5′-端就会比模板链短一截。伴随复制次数的增加，端粒DNA就会越来越短，这就是端粒学说的依据了。不过我们的干细胞中存在端粒酶，可以补齐端粒DNA，因此干细胞中端粒不会变短，干细胞也就可以一直保持分裂能力。 39 真核生物的染色体DNA进行多起点复制。原核生物的环状DNA、线粒体和叶绿体的环状DNA是单起点复制。 08 DNA的复制 思考、什么机制保证了DNA复制的准确性？ 思考、你认为DNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误， 可能会产生什么影响？ ①DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； ②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 基因突变 DNA复制的意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 08 DNA的复制 4、DNA半保留复制的意义 8.（2026·浙江·高考真题）阅读下列材料，完成下面小题。M13是专一侵染大肠杆菌的单链DNA噬菌体，其DNA含6407个碱基。在侵染过程中，M13的DNA和部分蛋白质会同时进入宿主细胞。M13DNA复制过程如图所示。增殖产生的子代M13会从宿主细胞中分泌出来，而宿主细胞仍然能继续生长和分裂。 (1)下列关于M13遗传物质和遗传信息的叙述，正确的是( ) A．M13遗传物质中的嘌呤数与嘧啶数相等 B．正链DNA与负链DNA的碱基序列相同 C．RFDNA的复制过程需DNA聚合酶参与 D．M13遗传信息的转录和翻译不能同时进行 C 9.(2023山东,5,2分)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是(　　) A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象 B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等 C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等 D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向 D 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 3’ ddNTP ddNTP是DNA合成的终结者 dNTP 2Pi 多拷贝的单链待测DNA序列 随机引物 dNTP DNA聚合酶 ddATP X X X X X X X X X X X X X X X 引物 T T T ddA ddA ddA A A A ddT ddT ddT ddNTP可以用做DNA测序 待测序列 + 引物 + dNTP + TaqDNA聚合酶 + 某种ddNTP ddATP ddGTP ddCTP ddTTP 点样处 引物 5’ 3’ A G C G T A G C AGCGTAGC 3’ 5’ TCGCATCG PCR PCR PCR PCR 电泳 电泳 电泳 电泳 $