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【步步高】2016版高考生物大二轮总复习 增分策略 专题四11“追根求源”的遗传物质及其本质课件


专题四 遗传的分子基础

必考点11

“追根求源”的遗传物质及其本质

依纲排查

1.人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)

(1)肺炎双球菌转化实验的过程及结论是什么?
(2)噬菌体侵染细菌实验的过程及结论是什么? 2.DNA分子结构的主要特点与DNA分子的复制(Ⅱ)

(1)DNA分子空间结构的主要特点有哪些? (2)DNA复制的过程、特点是什么?

3.基因的概念(Ⅱ) (1)基因的实质是什么? (2)基因与脱氧核苷酸,DNA及染色体之间具有怎样的关系?

栏目索引

核心提炼 题组突破

夯实基础

突破要点

剖析题型

提炼方法

核心提炼

1.理清“2”个经典实验 (1)肺炎双球菌体外转化实验 ①过程:S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质、脂质、 DNA经DNA酶处理后的水解物(分别加入)+R型细菌 相互对照 相互对照混合培养观察菌落特征。 ― ― ― ― ― ― ― ― ― → 混合培养 ②结论: 。 DNA是遗传物质,而蛋白质等不是

(2)噬菌体侵染细菌的实验
侵染 细菌→搅拌、离心 ①用35S标记蛋白质的噬菌体― ― ― ― →

上清液放射性高,沉淀物放射性低。 侵染 细菌→搅拌、离心 ②用32P标记DNA的噬菌体― ― ― ― → 上清液放射性低,沉淀物放射性高。 ③结论:①② 蛋白质不是遗传物质)。 DNA是遗传物质(不能证明

2.明确不同生物的遗传物质
(1)生物的遗传物质:核酸(DNA或RNA) 。 (2)具有细胞结构的生物的遗传物质: DNA 。 (3)病毒的遗传物质: DNA或RNA 。

3.巧用“五、四、三、二、一”记牢DNA的结构

(1)五种元素:C、H、O、N、P。
(2)四种碱基:A、G、C、T,相应地有四种脱氧核苷酸。 (3)三种物质: 磷酸、脱氧核糖、碱基 。 (4)两条链:两条反向平行的脱氧核苷酸链。 (5)一种结构:规则的 双螺旋结构 。

4.牢记DNA分子中有关碱基比例的计算 (1)常用公式

A=T,G=C;A+G=T+C=A+C=T+G= 50% 。
(2)“ 单链中互补碱基和 ” 所占该链碱基数比例= “ 双链中

互补碱基和”所占双链总碱基数比例。
(3)某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。

5.把握核酸种类的判断技巧 (1)有T的一定是 DNA ,有U的一定是 RNA 。 (2)有T且A=T,一般为双链DNA 。 (3)有T但A≠T,应为 单链DNA 。

6.关注“6”个DNA复制的常考点 (1)时间:细胞分裂间期、DNA病毒繁殖时。 (2)场所:细胞核(主要)、线粒体、叶绿体(真核生物)。 (3)模板: DNA的两条链 。 (4)原料:4种脱氧核苷酸。

(5)酶:解旋酶、DNA聚合酶。 (6)特点:边解旋边复制, 半保留复制 。

7.抓准DNA复制中的“关键字眼” (1)DNA复制:用15N标记的是“亲代DNA”还是“培养基 中原料”。 (2) 子代 DNA :所求 DNA 比例是 “ 含 15N 的 ” 还是 “ 只含
15N的”。

(3)相关计算:已知某亲代DNA中含某碱基m个。 n-1) m · (2 ①“复制n次”消耗的该碱基数: 。 2n-1。 ②“第n次复制”消耗的该碱基数:m·

题组突破 题组一 遗传物质探索的经典实验

1.遗传物质的相关判断
(1)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素

示踪技术区分蛋白质与 DNA , 证明了 DNA 是遗传物质
(2015· 江苏,4C)( √ ) (2)孟德尔的豌豆杂交实验,摩尔根的果蝇杂交实验,均证 明了DNA是遗传物质(2013· 新课标Ⅱ,5改编)( × ) (3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质 (2012· 福建,2D改编)( × )

(4) 噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
(2012· 江苏,2B)( √ )

(5)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养
噬菌体(2011· 江苏,12A)( × ) (6)32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质,蛋 白质不是遗传物质(2011· 江苏,12D)( × ) (7) 噬 菌 体 能 利 用 宿 主 菌 DNA 为 模 板 合 成 子 代 噬 菌 体 的 核 酸

(2012· 重庆,2B改编)( × ) (8)用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能 是搅拌不充分所致(2011· 江苏,12C)( √ )

2.关于格里菲思和艾弗里完成的肺炎双球菌转化实验,下列叙
述错误的是( S型菌 B.R型菌转化后出现荚膜,反对者认为可能是突变所致,不能 说明DNA是遗传物质 C.艾弗里提取的DNA掺杂有非常少量的蛋白质,实验中没有完 )

A.加热杀死的S型菌的DNA进入R型菌细胞内,使R型菌转化成

全排除蛋白质的作用
D.艾弗里无法使DNA与蛋白质完全分开,故该实验证明DNA

是主要的遗传物质

解析

由于技术所限,艾弗里未能将 DNA 与蛋白质完全

分开,但通过体外转化实验证明了 DNA 就是肺炎双球菌

的遗传物质。
答案 D

3.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:

①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠。
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠。

③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→
注射入小鼠。 ④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→ 注射入小鼠。

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是( C ) A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡
C.存活、死亡、存活、存活 D.死亡、死亡、存活、存活 解析 第①组DNA酶催化S型菌的DNA水解,不能使R型菌转化 成S型菌,所以小鼠存活;第②组S型菌使小鼠死亡;第③④组

高温使R型和S型菌死亡,加入DNA不会使小鼠死亡。所以C项
正确。

易错警示

肺炎双球菌转化实验的三个提醒

(1) 加热杀死的 S 型细菌,其蛋白质变性失活;而 DNA 在 加热过程中,双螺旋解开,氢键断裂,但缓慢冷却时, 其结构可恢复。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的 DNA中,即实现了基因重组。

(3)转化后形成的S型细菌可以遗传下去,说明S型细菌的
DNA是遗传物质。

4. “噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验,主要过程如下:①标记噬
菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性 下列叙述正确的是(
32P的细菌

)

A.完整的实验过程需要利用分别含有35S和32P及既不含35S也不含
B.②中少量噬菌体未侵入细菌会导致上清液中的放射性强度都偏高

C.③的作用是加速细菌的解体,促进噬菌体从细菌体内释放出来
D.用32P标记的噬菌体进行该实验,④的结果是只能在沉淀物中 检测到放射性

解析

由于噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能独立生活,所以

在标记噬菌体时,需要利用细菌;检测放射性时不能区分何种元
素,所以要分别利用含有35S和32P去标记既不含35S也不含32P的细 菌,A正确; 不会导致上清液中的放射性强度偏高,B错误; 搅拌和离心的作用是让细菌和噬菌体分开,C错误; 用 32P 标记的噬菌体进行该实验,④的结果是在沉淀物中检测到

若用 35S 标记的噬菌体侵染细菌,若②中少量噬菌体未侵入细菌,

较强的放射性,但在上清液中也会有少量的放射性,D错误。
答案 A

5.如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染大肠杆

菌,在产生的子代噬菌体的组成结构中,能够找到的标记
元素为( )

A.在外壳中找到15N和35S
B.在DNA中找到15N和32P

C.在外壳中找到15N
D.在DNA中找到15N、32P和35S

解析

用15N、32P、35S共同标记噬菌体,其中15N标记了噬菌体

的DNA和蛋白质外壳,32P标记了噬菌体的 DNA,35S标记了噬菌 体的蛋白质外壳。噬菌体侵染细菌过程中,蛋白质外壳留在细 菌外面,DNA进入细菌内部,在细菌中以噬菌体DNA为模板, 利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA,又由于 DNA复制具有半保留复制的特点,所以在子代噬菌体中能找到
15N 和 32P 标记的 DNA ,不能找到 35S 标记的蛋白质。故 B 项正确,

A、C、D项错误。
答案 B

技法提炼 噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看”法

题组二 DNA的结构与复制

6.DNA结构与复制的相关判断 (1)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用X射线衍 射的方法,破译了全部密码子(2015· 江苏,4D)( × ) (2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接

的(2014· 新课标Ⅱ,5C)( × ) (3)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架 (2009· 广东,24D)( √ )

(4)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(2014· 新 课标Ⅱ,5B)( √ )

(5) 沃森和克里克提出在 DNA 双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤
数(2012· 江苏,2C)( × )

(6)DNA复制需要消耗能量(2013· 海南,4A)( √ ) (7)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(2011· 海南,
25D)( × ) (8)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶(2009· 江苏,12C) ( √)

7.(2014· 上海,15)在DNA分子模型搭建实验中,如果用一种 长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T, 那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型( )

A.粗细相同,因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B.粗细相同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似

C.粗细不同,因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D.粗细不同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同

解析

A和G都是嘌呤碱基,C和T都是嘧啶碱基,在DNA

分子中,总是A=T、G=C,依题意,用一种长度的塑料 片代表A和G,用另一长度的塑料片代表 C和T,则DNA的 粗细相同。 答案 A

8.(2014· 上海,4)某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰

色表示第一次复制出的 DNA子链,以黑色表示第二次复制
出的DNA子链,该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产

物是(

)

解析

DNA的复制方式为半保留复制,复制第一次时,

由1个DNA复制成的2个DNA都是一条链白色,一条链灰 色;第二次复制时,2个DNA复制成4个DNA ,有8条链, 新产生4条链为黑色,分别与原来的链结合。 答案 D

9.下图甲为真核细胞中进行的DNA复制过程示意图,图乙是

该DNA片段的结构示意图。请判断下列说法正确的是(

)

A.DNA复制是从多个起点同时开始的,真核生物的这种复 制方式提高了复制效率

B. 图中DNA复制是边解旋边双向复制的,当DNA复制时,
DNA聚合酶催化④的形成

C.图乙中②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架
D.DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T

解析

图甲是DNA复制过程,从图中能看出DNA复制有多个复

制起点,但复制环的大小不一样,所以DNA复制起始的时间是 不同的;多起点、边解旋边双向复制的方式提高了复制的效率。 ④是氢键,在DNA复制时,当DNA聚合酶把脱氧核苷酸连接在 一起后,碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成。图

乙中①②③分别表示磷酸、脱氧核糖、碱基,磷酸和脱氧核糖
的相间排列构成了 DNA分子的基本骨架。根据碱基互补配对原

则,DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。
答案 D

10.真核细胞某生理过程如图所示,
下列叙述错误的是( 的碱基序列相同 B.酶1可使磷酸二酯键断裂,酶2可 催化磷酸二酯键的形成 C.该图表示DNA半保留复制过程,遗传信息传递方向是 )

A.a链和b链的方向相反,a链与c链

DNA→DNA
D.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程

解析

DNA分子中两条链是反向平行盘旋成双螺旋结构的,所

以a链和b链的方向相反,根据碱基互补配对原则, a链和c链均

与d链碱基互补配对,所以a链与c链的碱基序列相同,A项正确;
酶1是解旋酶,可使氢键断裂,酶2表示DNA聚合酶,可催化磷

酸二酯键的形成,B项错误;
该 图 表 示 DNA 半 保 留 复 制 过 程 , 遗 传 信 息 传 递 方 向 是 DNA→DNA,C项正确; 植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA复制过程,D项正确。 答案 B

题组三 DNA结构、复制中的相关计算 11.(2014· 山东,5)某研究小组测定了多个不同双链 DNA分子 的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其 互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系

图,下列正确的是(

)

解析

A项,无论DNA分子的一条单链中 (A+C)/(T+G)的值为

多少,整个DNA分子中(A+C)/(T+G)都等于1。

B项,由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对,故一条单链中
(A+C)/(T+G)的值与其互补链中的(A+C)/(T+G)的值互为倒数。

C项,由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对,故一条单链
中(A+T)/(G+C)的值与整个DNA分子中(A+T)/(G+C)的值相等。 D项,由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对,故一条单链 中(A+T)/(G+C)的值与其互补链中(A+T)/(G+C)的值相等。 答案 C

12. 5-BrU(5-溴尿嘧啶)既可以与A配对,又可以与C配对。将一个 正常的有分裂能力的细胞,接种到含有 A 、 G 、 C 、 T 、 5-BrU

五种核苷酸的适宜培养基上,至少需要经过几次复制后,才能
实现细胞中某 DNA 分子某位点上碱基对从 T—A 至 G—C 的替换 B

(

)

A.2 次 如下图所示, B.3次 B代表 C.4 次 D.5次 解析 5-BrU,至少经过 3次复制后,可 以实现碱基对从T—A到G—C的替换。

技法提炼

一个DNA分子复制后,有以下结论

(1)经n次复制,DNA分子总数为2n个;脱氧核苷酸链数 为2n+1条。 (2)子代所有链中始终保持2条母链,且占子代DNA分子 总链数的1/2n。

(3)一个DNA分子第n次复制时,形成的DNA分子总数
为2n-1个。

题组四 再练重难题,练后不再难

13. BrdU能替代T与A配对,而掺入新合成的DNA链中。当 用姬姆萨染料染色时, DNA 的一条单链掺有 BrdU 则着色 深,DNA的两条单链都掺有 BrdU则着色浅。现将水稻 (2n = 24) 根尖分生组织放在含有 BrdU 的培养液中进行培养,

下图 a~ c依次表示加入 BrdU后连续 3次细胞分裂中期,来
自1条染色体的各染色体的显色情况 (阴影表示深蓝色,非

阴影为浅蓝色)。下列有关说法正确的是(

)

A.b图每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链含BrdU
B.1个DNA复制3次所产生的DNA分别位于2条染色体上

C.c图中含BrdU染色体的细胞占全部细胞的50%
D.c图中2条染色单体的所有脱氧核苷酸链都不含BrdU

解析

根据DNA分子的半保留复制特点,在第一次有丝分

裂复制之后,子代两个 DNA 分子都是一条链含 BrdU 、一 条链不含BrdU,染色单体都显深蓝色(a)。第二次复制时, 由同一 DNA 复制形成的 2 个子代 DNA 分子中,一个子代 DNA 分子两条链均含 BrdU ,所在姐妹染色单体显浅蓝色, 另一条子代 DNA 分子一条链含 BrdU 、一条链不含 BrdU , 所在姐妹染色单体显深蓝色,即同一条染色体上的两条姐 妹染色单体一条是深蓝色,一条是浅蓝色(b)。第三次复制

后,共得到8个子代DNA分子,只有2个DNA分子一条链含

BrdU、一条链不含 BrdU,所在染色单体显深蓝色,其余 6
个DNA分子双链均含BrdU,所在染色单体显浅蓝色(c),因 此c图中所有染色体上都含有BrdU,即c图中含BrdU染色体 的细胞占全 部 细胞的 100% 。 1 个 DNA 复 制 3 次所 产 生 的 DNA分别位于8条染色体上。c图中只有2条染色单体的一条 脱氧核苷酸链不含BrdU。 答案 A

14.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养 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.每条染色体的两条染色单体都被标记

)

B.每条染色体中都只有一条染色单体被标记
C.只有半数的染色体中一条染色单体被标记

D.每条染色体的两条染色单体都不被标记

解析 蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后,根据DNA半保留复
制的特点,形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放

射性,另一条链不具有放射性,即每条染色体都具有放射性。当
在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时,完 成DNA复制后,有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染 色单体,每条染色单体含有一个DNA分子,这两个DNA分子一 个具有放射性,一个没有放射性,即细胞中每条染色体含有的两

条染色单体(两个DNA分子)都是一条染色单体(一个DNA分子)被
标记,另一条染色单体(另一个DNA分子)不被标记。

答案 B


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