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专题１０遗传的分子基础对应学生用书起始页码Ｐ９７考点１人类对遗传物质的探索过程 一、肺炎双球菌的转化实验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。Ｓ型细菌Ｒ型细菌菌落表面光滑表面粗糙菌体有多糖类荚膜无多糖类荚膜毒性有毒性，使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型细菌中含有某种转化因子使Ｒ型活细菌转化为Ｓ型活细菌。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、蛋白质还是多糖？（３）实验过程及结果： Ｓ型活菌分离→ＤＮＡＤＮＡ＋Ｒ型活菌→Ｒ型活菌→Ｓ型活菌→蛋白质蛋白质＋Ｒ型活菌→Ｒ型活菌→多糖多糖＋Ｒ型活菌→Ｒ型活菌→ＤＮＡ＋ＤＮＡ酶ＤＮＡ水解物＋Ｒ型活菌→Ｒ型活菌→（４）结论：Ｓ型细菌的ＤＮＡ是使Ｒ型细菌产生稳定遗传变化的物质，即ＤＮＡ是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质。二、噬菌体侵染细菌的实验１．实验材料：Ｔ２噬菌体和大肠杆菌等。（１）Ｔ２噬菌体的结构（２）Ｔ２噬菌体的增殖———自我复制增殖需要的条件内容模板Ｔ２噬菌体的ＤＮＡ合成子代噬菌体ＤＮＡ的原料大肠杆菌提供的四种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．实验方法：放射性同位素标记法。３．实验过程及结果（１）标记Ｔ２噬菌体：（２）Ｔ２噬菌体侵染细菌：４．实验结果分析（１）Ｔ２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Ｔ２噬菌体的各种性状是通过亲代ＤＮＡ来遗传的。５．结论：ＤＮＡ是遗传物质。三、ＲＮＡ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（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（１）实验过程及结果：（２）结果分析与结论：重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供ＲＮＡ的病毒类型。四、不同生物的遗传物质１．有细胞结构的生物遗传物质是ＤＮＡ，无细胞结构的生物（即病毒）遗传物质是ＤＮＡ或ＲＮＡ。生物界绝大多数的生物的遗传物质是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Ｔ２噬菌体、烟草花叶病毒等乳酸菌、蓝藻等玉米、小麦、人等 ３．人类的探索与结论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，只有少数种类的病毒遗传物质是ＲＮＡ。 （１）艾弗里与赫尔希等人以细菌或病毒作为实验材料，具有哪些优点？提示：细菌和病毒作为实验材料具有的优点是①个体很小，结构简单，容易看出由遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构。②繁殖快，细菌２０～３０分钟就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。（２）艾弗里与赫尔希等人的实验设计思路的相同之处是什么？提示：最关键的实验设计思路是设法把ＤＮＡ和蛋白质分开，单独地、直接地去观察ＤＮＡ或蛋白质的作用。（３）艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。考点２ＤＮＡ分子的结构与复制 一、ＤＮＡ分子的结构１．基本单位图中各部分的名称：①磷酸，②脱氧核糖，③碱基（包括Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ四种），④脱氧核苷酸（有４种）。２．空间结构：双螺旋结构模型。（１）由两条脱氧核苷酸链盘旋而成。（２）基本骨架：由磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧。（３）碱基对ＡＴ（或ＴＡ）Ｇ Ｃ（或Ｃ Ｇ）{①排列在内侧，遵循碱基互补配对原则；②ＤＮＡ分子中Ｇ—Ｃ含量越高，ＤＮＡ分子的热稳定性越高。３．ＤＮＡ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，如两条主链中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。二、ＤＮＡ分子的复制ＤＮＡ分子的半保留复制时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期场所主要发生在细胞核中条件模板ＤＮＡ分子的２条脱氧核苷酸链原料游离的４种脱氧核苷酸酶主要有解旋酶、ＤＮＡ聚合酶等能量直接由ＡＴＰ提供遵循原则碱基互补配对原则过程特点边解旋边复制，包括解旋、合成子链、形成子代ＤＮＡ三步复制方式半保留复制结果１个亲代ＤＮＡ分子→２个子代ＤＮＡ分子意义使遗传信息从亲代传给子代，从而保证了遗传信息的连续性 （１）ＤＮＡ只含有四种脱氧核苷酸，它如何能够储存足够量的遗传信息？提示：ＤＮＡ虽然只含有四种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列顺序使ＤＮＡ储存了大量的遗传信息。（２）ＤＮＡ分子是如何维系它的遗传稳定性的？提示：①靠ＤＮＡ分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联。②在ＤＮＡ双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。（３）ＤＮＡ复制是如何引发的呢？提示：ＤＮＡ复制时，往往先由引物酶在ＤＮＡ模板上合成一段ＲＮＡ引物，再由ＤＮＡ聚合酶从ＲＮＡ引物３′端开始合成新的ＤＮＡ链。考点３基因的表达 一、基因与ＤＮＡ和性状之间的关系１．基因的实质是具有遗传效应的ＤＮＡ片段。２．一个ＤＮＡ分子含有许多个基因。３．基因与性状的关系：基因是控制生物性状的结构单位和功能单位。二、ＲＮＡ的结构和种类三、遗传信息的转录与翻译 转录 翻译 ìîíïïïïïïïï ìîíïïïïïï 主要是细胞核←场所→核糖体 模板：ＤＮＡ的一条链原料：４种核糖核苷酸能量：ＡＴＰ酶：ＲＮＡ聚合酶等←条件→模板：ｍＲＮＡ原料：２０种氨基酸能量：ＡＴＰ酶：多种酶搬运工具：ｔＲＮＡ 碱基互补配对原则：Ａ—Ｕ、Ｔ—Ａ、Ｃ—Ｇ、Ｇ—Ｃ←原则→碱基互补配对原则：Ａ—Ｕ、Ｕ—Ａ、Ｃ—Ｇ、Ｇ—Ｃ ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｒＲＮＡ←产物→多肽链（盘曲折叠→蛋白质）四、基因对性状的控制１．中心法则（１）提出者：克里克。（２）补充后的内容图解：。２．基因、蛋白质与性状的关系（１）基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。（２）基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物体的性状。 （１）从密码子表中可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称为遗传密码的简并性。你认为遗传密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？提示：一种氨基酸对应几个密码子，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；同时，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以提高容错性。（２）如果把细胞核想象成司令部，把细胞质想象成战场，那么ＤＮＡ相当于什么角色？它为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成？提示：ＤＮＡ相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。ＤＮＡ被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于保证这两项重要生命活动的高效、准确。对应学生用书起始页码Ｐ９９一 分析、推理细胞周期中ＤＮＡ、染色单体及染色体的数量关系（科学思维）１．物理模型法建构ＤＮＡ分子的双螺旋结构２．概念模型法建构ＤＮＡ分子的半保留复制与细胞分裂的关系１．有丝分裂中期的１条染色体含有２个ＤＮＡ分子、４条脱氧核苷酸单链。２．在用同位素标记法研究有丝分裂过程中动态的染色体行为变化时，可以通过图解法解决。用３２Ｐ标记了玉米体细胞（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，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被３２Ｐ标记的染色体条数分别是（ ）Ａ．中期２０和２０、后期４０和２０Ｂ．中期２０和１０、后期４０和２０Ｃ．中期２０和２０、后期４０和１０Ｄ．中期２０和１０、后期４０和１０ 思路导引 锁定考点有丝分裂过程中ＤＮＡ与染色体的关系图解作答↓获取信息解析 依据题目信息，第一次ＤＮＡ复制的结果是一条脱氧核苷酸链被标记，一条链未被标记；在第二次分裂的中期，每条染色体中有两条染色单体，即两个ＤＮＡ分子，４条脱氧核苷酸单链，其中有３条未被标记，１条被标记，故中期的染色体全被标记，为２０条；后期着丝点分裂，染色单体分离，染色体数目加倍，故此时细胞中含４０条染色体，２０条被标记，２０条未被标记，选Ａ。答案 Ａ类题通法 在解决这类问题时，按照从小到大的顺序画出结构模型，先画ＤＮＡ，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。建模如下：１－１ （２０１６北京海淀期末，２４）将蚕豆根尖置于含放射性３Ｈ标记的胸腺嘧啶的培养液中，培养一个细胞周期的时间。取出根尖，移至不含放射性物质的培养液中，继续培养两个细胞周期的时间。在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，检测中期细胞染色体上的放射性分布。下列判断不正确的是（ ）Ａ．第一个细胞周期中的染色体均如甲所示Ｂ．第二个细胞周期中的染色体均如乙所示Ｃ．第三个细胞周期中１／４的染色体如丙所示Ｄ．图丙所示染色体仅出现在第三个细胞周期１－１答案 Ｃ 此题的关键是题目示意图中给出的染色体示意图。第一次细胞分裂的结果是每一个ＤＮＡ中一条脱氧核苷酸链被标记，一条未被标记，因为染色体中只要有一条脱氧核苷酸链被标记，则认为该染色体有放射性，第一次细胞周期中期的每一条染色单体均有放射性，如图甲所示，Ａ正确；第二次分裂的中期，每条染色体有２条染色单体，即２个ＤＮＡ分子，４条脱氧核苷酸单链，其中有３条未被标记，１条被标记，故第二次细胞周期中期的染色体如图乙所示，Ｂ正确；但第二个细胞周期中，标记的染色体的单体并不一定都分到同一个子细胞中，所以第三个细胞周期中有的染色体如图乙，有的染色体如图丙，但是比例无法确定，Ｃ错误，Ｄ正确。二 模型法分析中心法则的过程（科学思维）１．比较复制、转录和翻译（以真核生物为例）比较项目ＤＮＡ复制转录翻译场所主要在细胞核中主要在细胞核中细胞质中的核糖体模板ＤＮＡ的两条单链ＤＮＡ的一条链ｍＲＮＡ原料４种脱氧核苷酸４种核糖核苷酸２０种氨基酸条件ＡＴＰ、酶（ＤＮＡ解旋酶、ＤＮＡ聚合酶）酶（ＲＮＡ聚合酶等）、ＡＴＰ酶、ＡＴＰ、ｔＲＮＡ产物２个双链ＤＮＡ一条单链ＲＮＡ（ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｒＲＮＡ）多肽链特点①半保留复制②边解旋边复制③多起点复制边解旋边转录，ＤＮＡ双链全保留一条ｍＲＮＡ上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递ＤＮＡ→ＤＮＡＤＮＡ→ＲＮＡｍＲＮＡ→蛋白质 ２．建构复制、转录和翻译的联系３．解读不同类型生物遗传信息的传递（１）以ＤＮＡ为遗传物质的生物遗传信息的传递（２）以ＲＮＡ为遗传物质的生物遗传信息的传递①具有ＲＮＡ复制功能的ＲＮＡ病毒（如烟草花叶病毒）：②具有逆转录功能的ＲＮＡ病毒（如艾滋病病毒）：４．三看法推理中心法则各过程“一看”模