高三生物复习-第15讲-DNA是主要的遗传物质和DNA分子的结构.ppt

第,15,讲,DNA,是主要的遗传物质,和,DNA,分子结构,知识内容,考纲要求,考纲理解,人类对遗传物质的探索过程,掌握探究,DNA,为遗传物质的思维方法；掌握肺炎双球菌实验和噬菌体侵染细菌实验过程、结果及二者之间异同点；理解,“,同位素标记法,”,的科学研究方法；理解,DNA,是主要的遗传物质,DNA,分子结构的主要特点,掌握,DNA,分子的组成单位、过程方式及特点；有关碱基数量的计算,实验：制作,DNA,双螺旋结构模型,实验与探究能力,掌握制作,DNA,双螺旋结构的原理及注意事项,一、,DNA,是主要的遗传物质,1,DNA,是遗传物质的间接证据：,从生殖角度看，亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性；从染色体组成看，,DNA,在染色体上含量稳定，性质稳定，以染色体为其主要载体。,2,DNA,是遗传物质的直接证据：,肺炎双球菌的体内转化实验、肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。,(1),肺炎双球菌的体内转化实验,(,格里菲思,),肺炎双球菌的类型：,过程：,特点,类型,菌落,荚膜,毒性,是否致病,S,型,光滑,有,有,是,R,型,粗糙,无,无,否,结论：,加热杀死的,_,细菌中存在,“,转化因子,”,，将无毒,_,转化成有毒,_,。,R,型,S,型,S,型,(2),肺炎双球菌的体外转化实验,(,艾弗里,),结论,：,“,转化因子,”,是,_,，也就是说,_,是遗传物质，而,_,不是遗传物质。,蛋白质,DNA,DNA,(3),噬菌体侵染细菌的实验,T,2,噬菌体：,T,2,噬菌体是专门寄生在大肠杆菌内的一种病毒。它由蛋白质外壳和内部的,DNA,组成。,实验原理：,噬菌体侵染细菌后，在自身,_,的作用下，利用细菌体内的物质来合成,_,，从而大量增殖。,实验方法：,同位素标记法,(,同位素示踪法,),实验过程,遗传物质,自身所需的物质,a,用,35,S,和,32,P,分别标记噬菌体的蛋白质和,DNA(,方法：用分别含,35,S,和,32,P,的培养基培养细菌，再分别用上述细菌培养噬菌体,),；,b,用标记的噬菌体分别侵染未标记的细菌；,c,离心分离后，分别测定不同情况下放射性位置。,.,35,S,标记的蛋白质噬菌体侵染细菌细菌内无放射性表明噬菌体蛋白质未进入到细菌内部。,.,32,P,标记的,DNA,噬菌体侵染细菌细菌内有放射性表明噬菌体,DNA,进入到细菌内部。,结论：,在噬菌体中，亲子代之间具有连续性的物质是,DNA,，而不是蛋白质，噬菌体的各种性状是通过亲代的,DNA,遗传给后代的，因而,_,。,DNA,是遗传物质,注：,以上实验证实的是,DNA,是遗传物质，而不是证明,DNA,是主要遗传物质。,噬菌体侵染细菌实验还证明了,DNA,能自我复制，并能指导蛋白质的合成。,噬菌体,DNA,复制和噬菌体蛋白质合成所需的酶、原料、能量、场所等条件均由细菌提供。,病毒的繁殖方式为增殖，不同于无性生殖和有性生殖。,3,少数生物的遗传物质是,RNA,烟草花叶病毒,(TMV),的遗传物质是,RNA,。,4,DNA,是主要的遗传物质,绝大多数生物以,_,作为遗传物质，包括具有细胞结构,(,包括原核生物和真核生物,),的生物和,DNA,病毒；少数,_,以,RNA,作为遗传物质，如烟草花叶病毒、流感病毒、致癌病毒等。,DNA,RNA,病毒,二、,DNA,分子的结构,1,化学组成,(1),组成元素,：,C,、,H,、,O,、,N,、,P,。,(2),基本单位,：,_,脱氧核苷酸,(,腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸,),。,(3),化学结构,：,4,种脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链。,(4),空间结构,：两条脱氧核苷酸链按,_,方式盘旋成双螺旋结构；,_,和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基之间通过氢键按照,_,原则构成碱基对，排列在内侧。,4,种,反向平行,脱氧核糖,碱基互补配对,2,结构特性,(1),稳定性,：脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变。,(2),多样性,：一个最短的,DNA,分子也大约有,4000,个碱基对，可能的排列方式有,4,4000,种，排列顺序千变万化。,(3),特异性,：每个,DNA,分子中碱基对的特定排列顺序，构成了每个,DNA,分子的特异性。,一、肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较,肺炎双球菌转化实验,噬菌体侵染细菌实验,不,同,点,处理方式不同,艾弗里的实验：直接将,S,型细菌的,DNA,、多糖、蛋白质等分开，分别与,R,型细菌混合培养,赫尔希和蔡斯的实验：分别用同位素,35,S,、,32,p,标记噬菌体蛋白质和,DNA,，让其分别侵染大肠杆菌,实验结论不同,证明,DNA,是遗传物质，蛋白质不是遗传物质,证明,DNA,是遗传物质，在亲子代之间保持连续性,相,同,点,实验思路相同：设法将,DNA,与其他物质分开，单独地直接研究它们各自的作用；,实验设计原则相同：都遵循对照性原则,特别提醒：,本实验不能标记,C,、,H,、,N,等元素，因为,C,、,H,、,N,元素在蛋白质和,DNA,中都含有，无法起到区分蛋白质和,DNA,的作用。,二、肺炎双球菌转化实验中的几个问题,1,为什么有荚膜的,S,型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症，而无荚膜的,R,型细菌不能够引起上述症状呢？,因为当有荚膜的,S,型细菌被吞噬细胞吞噬后，由于受荚膜的保护，其能抵抗吞噬和消化作用，从而迅速繁殖、扩散，引起机体发生疾病，严重时引起死亡，这才是,S,型细菌有毒性的真正原因。,2,为什么加热杀死的,S,型细菌里的,DNA,还有生物活性？,加热到一定温度，蛋白质的分子结构会被破坏而变性,(,丧失生物活性,),，导致,S,型细菌死亡。,实验证明，把,DNA,溶液加热到沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但如将其缓慢冷却，分离的单链又可部分重聚，恢复双螺旋结构。因此，在一定温度范围内加热不会导致,DNA,变性。,3,为什么,S,型细菌的,DNA,水解后的产物就不能转化成,R,型活细菌？,如果用,DNA,酶处理从,S,型细菌中提取的,DNA,，使,DNA,分解为游离的脱氧核苷酸，因为不存在控制荚膜形成的基因，所以不能使,R,型细菌发生转化。,知识点,1,：肺炎双球菌的转化实验,【,例,1】,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：,S,型菌的,DNA,DNA,酶加入,R,型菌注射入小鼠,R,型菌的,DNA,DNA,酶加入,S,型菌注射入小鼠,R,型菌,DNA,酶高温加热后冷却加入,S,型菌的,DNA,注射入小鼠,S,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,(,),A,存活，存活，存活，死亡,B,存活，死亡，存活，死亡,C,死亡，死亡，存活，存活,D,存活，死亡，存活，存活,D,【思路点拨】,中,DNA,酶能够将,DNA,水解成脱氧核苷酸，而脱氧核苷酸不是遗传物质，不能够将,R,型细菌转化为,S,型细菌，因此小鼠,能够存活,；,中加入有毒的,S,型细菌，因此,小鼠死亡,；,由于高温加热，可导致,R,型菌死亡和,DNA,酶变性失活，注入小鼠体内的只是,S,型细菌的,DNA,，因此,小鼠存活,；,由于高温加热导致,S,型菌死亡和,DNA,酶变性失活，注入小鼠体内的只是,R,型菌的,DNA,，因此,小鼠存活,。,【,规律方法,】,小鼠的死亡与,S,型菌的多糖类荚膜有关，若只给小鼠注射,S,型细菌的,DNA,，只有,DNA,，,S,型细菌不能繁殖，对小鼠没有毒性，小鼠不能致死。,【,举一反三,】,肺炎双球菌中的,S,型菌具有多糖类荚膜，,R,型菌则不具有，下列叙述错误的是,(),A,培养,R,型活细菌时，加入,S,型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜的细菌,B,培养,R,型活细菌时，加入,S,型细菌的,DNA,的完全水解产物，不能产生具荚膜的细菌,C,培养,R,型活细菌时，加入,S,型细菌的,DNA,，能产生具荚膜的细菌,D,培养,R,型活细菌时，加入,S,型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌,A,【,思路点拨,】,35,S,型细菌的多糖类物质不是遗传物质，所以不能使,R,型活细菌转化，不能产生具荚膜的细菌。,知识点,2,：噬菌体侵染细菌实验,【,例,2】,(2010,黑龙江月考,),用,35,S,标记的噬菌体侵染,32,P,标记的大肠杆菌，最可能的结果是,(,),A,所有的子代噬菌体都既含有,35,S,又含有,32,P,B,所有的子代噬菌体都含,32,P,不含,35,S,C,大部分子代噬菌体都只含,35,S,不含,32,P,D,大部分子代噬菌体含,32,P,，但是不含,35,S,【,思路点拨,】,35,S,标记的噬菌体，,35,S,存在于噬菌体的蛋白质外壳，在侵染细菌时蛋白质外壳留在外面。由于合成子代噬菌体时利用大肠杆菌的原料，所以子代噬菌体都有,32,P,，即所有的子代噬菌体都含,32,P,不含,35,S,。,B,【,举一反三,】,噬菌体侵染细菌”的实验中，操作及结果正确的是,(),A,噬菌体侵染细菌后，含,35,S,的放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中,B,噬菌体侵染细菌后，含,32,P,的放射性同位素主要分布在离心管的上清液中,C,用含,35,S,的培养基直接培养含,35,S,的噬菌体,D,用含,35,S,的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体,【,思路点拨,】,噬菌体必须在活菌细胞中培养，不能在培养基中培养，噬菌体侵染细菌经离心分离后，含,35,S,的放射性同位素主要分布在离心管的上部，经离心后含,32,P,的放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中。,D,知识点,3,：,DNA,是主要的遗传物质,【,例,3】,所有病毒的遗传物质,(,),A,都是,DNA B,都是,RNA,C,是,DNA,和,RNA D,是,DNA,或,RNA,【,思路点拨,】,大多数病毒的遗传物质是,DNA,，只有少量病毒遗传物质是,RNA,。例如，艾滋病病毒、烟草花叶病毒等,D,【,举一反三,】,在下列生物中，既以,DNA,作为遗传物质又具有相同代谢类型的一组生物是,(),A,人和蛔虫,B,硝化细菌和大肠杆菌,C,细菌病毒和烟草花叶病毒,D,乳酸菌和蛔虫,【,思路点拨,】,有细胞结构,(,包括原核生物和真核生物,),的生物既含有,DNA,又含有,RNA,，但都以,DNA,作为遗传物质；病毒只含有一种核酸,(DNA,或,RNA),，含哪种核酸就以哪种核酸作为遗传物质。,D,知识点,4,：,DNA,分子结构,【,例,4】,关于,DNA,分子结构的叙述不正确的是,(,),A,每个,DNA,分子一般都含有四种脱氧核苷酸,B,一个,DNA,分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的,C,每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基,D,双链,DNA,分子中的一段，如果有,40,个腺嘌呤，就同时含有,40,个胸腺嘧啶,C,【,举一反三,】,下列关于,DNA,结构的描述错误的是,(),A,每一个,DNA,分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构,B,外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基,C,DNA,两条链上的碱基间以氢键相连，且,A,与,T,配对、,G,与,C,配对,D,DNA,的两条链等长，但是反向平行,A,【,思路点拨,】,DNA,双螺旋结构具有如下特点：,一个,DNA,分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构，两条链等长且是反向平行的。,DNA,分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架；碱基排列在内侧。,DNA,分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循一定规律：,A,与,T,配对，,G,与,C,配对。,知识点,5,：关于碱基互补配对规律的计算,【,例,5】,(2010,揭阳市摸底,),从某生物组织中提取,DNA,进行分析，其中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基的,46%,，又知该,DNA,分子的一条链,(H,链,),所含碱基中,28%,是腺嘌呤，,24%,是胞嘧啶，则与,H,链相对应的另一条链中腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的,(,),A,26%,22%B,24%,28%,C,14%,11%D,11%,14%,A,【,思路点拨,】,本题考查,DNA,分子中有关碱基比率的计算。由,DNA,分子中,G,与,C,之和占全部碱基的,46%,，可知,DNA,中,A,与,T,之和占全部碱基的,54%,，则在,DNA,分子双链中,A,T,27%,，,G,C,23%,，则与,H,链相对应的另一条链中,A,占,2,27%,28%,26%,，,C,占,2,23%,24%,22%,。,【,举一反三,】,某,DNA,分子中，,G,与,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%,【,思路点拨,】,由于,DNA,分子中,G,与,C,之和在整体中的比例与两链及单链,DNA,中该比例均相等，已知链中,G,C,35.8%,，又因,T,与,C,各占,32.9%,与,17.1%,，可求出该链中的,A,为,1,(G,C,T),1,(35.8%,32.9%),31.3%,，,G,35.8%,17.1%,18.7%,。其互补链中,T,和,C,应与该链中,A,与,G,含量相等。,B,