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(共51张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
内容考情——知考向 核心素养——提考能 内容要求 人类对遗传物质的探索过程 生命观念 DNA的结构与其作为遗传物质的功能相适应
近三年考情 2021·全国卷乙 2020·全国卷Ⅱ 2018·全国卷Ⅱ 2018·全国卷Ⅲ 科学思维 分析总结肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程，培养逻辑分析能力
科学探究 分析人类对遗传物质探索的实验设计思路
菌落
菌体
毒性
S型细菌
R型细菌
光滑
粗糙
有多糖类的荚膜
无荚膜
有毒性，可致死
无毒性
一 肺炎双球菌的转化实验
原核生物
代谢类型：
异养
需氧型
1. 体内转化实验——格里菲思
(1)实验过程及结果
死亡
不死亡
死亡
(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒性的R型活细菌转化为 。
有毒性的S型活细菌
一 肺炎双球菌的转化实验
　　将各种成分分开，单独、直接地观察它们的作用。
转化因子是DNA，即DNA是遗传物质，
而蛋白质、多糖等不是遗传物质。
结论？
　2、体外转化实验——艾弗里
思路？
艾弗里使用了哪些实验技术？
细菌培养技术、物质的提纯和鉴定
(1)所用材料相同
(2)体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸
(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则
联系
S型细菌的DNA是遗传物质
S型细菌体内有“转化因子”
实验结论
将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
巧妙构思
S型细菌各组成成分的作用进行对照
R型细菌与S型细菌的毒性对照
实验对照
体外培养基
在小鼠体内
培养细菌
体外转化实验
体内转化实验
项目
3、肺炎双球菌体内转化实验和体外转化实验的比较
1.(2021·四川成都七中模拟)在肺炎链球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是(　　)
B
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是
________________________________。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是
___________________________________。
(3)后期出现的大量S型细菌是由
______________________________而来的。
b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖
小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
4. 提醒几点
(1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但DNA受热不会变性失活。
(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即基因重组。
(3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
(4)体内转化实验不能说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌，使小鼠致死。
（5）艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质
A. ：蛋白质，含 元素
二 噬菌体侵染细菌实验
1. T2噬菌体结构
B. ：含 元素
生活方式： 在大肠杆菌体内
外壳
S
DNA
P
专门寄生
2、噬菌体侵染细菌的过程
合成
组装
释放
吸附
注入
吸附
注入
合成
组装
释放
(1)标记细菌
细菌＋含 的培养基→含35S的细菌。
细菌＋含 的培养基→含32P的细菌。
3. 实验法： 。
放射性同位素标记法
35S
32P
(2)标记噬菌体
噬菌体＋含___的细菌→含35S的噬菌体。
噬菌体＋含___的细菌→含32P的噬菌体。
35S
32P
（3）实验过程及结果
含35S的噬菌体
普通大肠杆菌
存在32P
（4）结论： DNA是噬菌体的遗传物质。
如何让T2噬菌体含有标记物？
实验过程:
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
离心的目的：让上清液中析出质量较轻的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。
用被35S或32P标记的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌
1、子代噬菌体蛋白质外壳S的来源？子代噬菌体DNA分子中P的来源？
子代噬菌体的蛋白质外壳中的S全部来自于大肠杆菌,
DNA中既有噬菌体中的P（ 32P ），也有大肠杆菌中的P。
4. 噬菌体的增殖
(1)模板：
(2)合成DNA的原料：
原料：
(3)合成蛋白质
场所：
思考：
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
噬菌体DNA。
大肠杆菌的氨基酸
大肠杆菌核糖体
3、用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：
搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
2、用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因
①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；
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中，也会使上清液的放射性含量升高。
特别提醒
1. 该实验能不能标记C、H、O、N元素？
2. 35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)能不能同时标记在同一噬菌体上？
这些元素DNA和蛋白质共有的元素，无法将DNA和蛋白质区分开
因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
3. “二看法”判断子代噬菌体标记情况
例、用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，用这种噬菌体去感染培养基中有31P和15N的大肠杆菌，则新生的噬菌体内可含有（ ）。
A、均不含有35S，部分含有15N
B、均不含有32P，全部含有15N
C、部分含有32P，全部含有15N
D、部分含有35S，全部含有15N
提醒：一定要看清 ①标记元素，P还是S？ ②标记对象，噬菌体还是细菌？
C
【即时应用】
①证明DNA是遗传物质②说明DNA能控制蛋白质的合成③说明DNA能自我复制①证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质②说明了遗传物质可发生可遗传的变异结论同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养处理方法设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能设计思路噬菌体侵染细菌实验肺炎双球菌体外转化实验项目三 RNA是遗传物质的实验
1. 过程及结果
RNA
蛋白质
2. 结论： 是遗传物质。
RNA
(2)结论：绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
(1)生物
无细胞结构的生物
只含有RNA：如艾滋病毒、流感病毒、烟草花叶病毒等
只含有DNA：如噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等
有细胞结构的生物
原核生物：细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体等
真核生物：真菌、原生生物、及所有的动植物
遗传物质是RNA
遗传物质是DNA
四 DNA是主要的遗传物质
体验高考题
（2017年全国Ⅰ卷，10分）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
　　假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
RNA DNA
五碳糖 核糖 脱氧核糖
含氮碱基 A、G、C、U A、G、C、T
基本单位 核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸
实验目的
确定一种病毒为RNA病毒还是DNA病毒（探究实验）
预期结果及结论
确定变量
完善实验思路
RNA DNA
含氮碱基 U T
参考答案
（1）思路
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。（3分）
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 （3分）
小结2：作为遗传物质必须具备的四个条件
(1)能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性。
(2)能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。
(3)具有储存大量遗传信息的潜在能力。
(4)具有相对稳定性，可产生可遗传的变异。
小结1：探究遗传物质的方法（紫皮P166）
方法1：分离提纯法
方法2：同位素标记法
方法3：病毒重组法
方法4：酶解法
知识积累
高中生物其他同位素标记法
同位素 标记物质 研究内容 结论(结果)
14C CO2
3H
18O
15N DNA
暗反应中碳的转移途径
发现卡尔文循环
亮氨酸
分泌蛋白的合成分泌过程
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
H2O和CO2
光合作用中O2的来源
产生的O2来自H2O，而不是CO2
DNA的复制
DNA半保留复制
DNA分子的结构和复制、
基因的本质
1.DNA分子的结构及特点(Ⅱ)　
2.DNA分子的复制(Ⅱ)　
3.基因的概念(Ⅱ)
考点一 DNA分子的结构
腺嘌呤(A)脱氧（核糖）核苷酸
胸腺嘧啶(T)脱氧（核糖）核苷酸
胞嘧啶(C)脱氧（核糖）核苷酸
鸟嘌呤(G)脱氧（核糖）核苷酸
磷酸基团
P
脱氧
核糖
含氮碱基
外侧： 交替连接，构成基本
骨架，并按 方式排列成两条脱氧核苷酸链；
内侧：两条链上的碱基通过 连成 ，遵循 ______________原则（A ,G ）
磷酸、脱氧核糖
反向平行
氢键
碱基对
＝T
≡C
碱基互补配对
1．一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？
2．双链DNA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？
A
P
C
P
T
P
G
P
T
P
A
P
G
P
C
P
氢键
2个，分别位于DNA分子的两端。
通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。
3．DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
5．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？
初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
※深度思考
RNA分子
1个
磷酸二酯键
4 . DNA分子中所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团。
线粒体、叶绿体、拟核处DNA有___个游离的磷酸基团
（DNA为裸露的环状形式）
一个磷酸基团可与一个或两个脱氧核糖相连
0
通过磷酸二酯键连接？
（一个或两个）
通过氢键连接成碱基对
磷酸二酯键
氢键
解旋酶
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
——磷酸二酯键和氢键
RNA聚合酶、
高温、
自动连接，不需要酶
DNA水解酶
逆转录酶
知识积累
例1（紫皮P170）如图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有2个碱基对的DNA分子片段(其中“○”代表磷酸基团)，请纠错：
【答案】提示：该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误有：①五碳糖应为脱氧核糖；② 碱基不含尿嘧啶(U)；③磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。④五碳糖和磷酸基团上有共价键。
DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
五种
元素
四种
碱基或脱氧核苷酸
三种
物质
二条
长链
一种
结构
C、H、O、N、P
A、G、C、T
磷酸基团、脱氧核糖、碱基
两条脱氧核苷酸长链
双螺旋结构
DNA分子的结构
DNA：
1.两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构
2.外侧：磷酸、脱氧核糖交替接—构成基本骨架
3.内侧：2条链上的碱基按碱基互补配对原则通过氢键形成碱基对
外侧
外侧
内侧
A—T(2个氢键）；G—C（3个氢键）
外侧基本骨架稳定不变
内侧碱基互补配对原则不变
双螺旋结构、氢键
稳定性
内侧的碱基对的排列顺序是千变万化的
（遗传信息）
多样性
特定个体的DNA有其特定的碱基排列顺序
特异性
→G—C对所占比例越大，DNA热稳定性越强
考点二 DNA分子的特性
结构特点
（4n）
例2、如图为DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是（ ）
A.②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C.DNA聚合酶用于⑨的形成
D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表遗传信息
D
考点三、DNA碱基互补配对原则的有关计算规律
A1
T2
T1
C1
G1
G2
C2
A2
A2=T1
T2=A1
G2=C1
C2=G1
A=T
G=C
A+G=T+C
DNA碱基互补配对原则：指DNA分子形成碱基对时，A与T配对，G与C配对。推论如下：
（1）双链DNA分子互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
提醒：在整个DNA分子中不互补碱基之和的比值等于1。
双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C
简记为“DNA分子中两个不互补碱基之和恒等且是DNA分子总碱基数的一半”。
例：若1链中A1占b% ，2链中A2占c%,则双链中A=(b%+c%)/2
(2)双链DNA分子中，
(3)在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。（或两互补碱基之和的比值）
即：A1+T1= n% = A2+T2 ；双链中A+T=n%
A1
T2
T1
C1
G1
G2
C2
A2
(4)双链DNA分子中，不互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
A1
T2
T1
C1
G1
G2
C2
A2
例3．从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中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
考点一、DNA分子复制方式的研究方法—— 。
（沃森和克里克）
DNA分子的复制
新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分
形成的分子一半是新的，
一半是旧的
思考：如何区分母链和子链及亲代DNA和子代DNA？
同位素标记法和密度梯度离心
（假说——演绎法）
提出假说
假说一：全保留复制
假说二：半保留复制
提取DNA，进行密度梯度离心
密度梯度离心
材料：用15N标记的培养液培养亲代得到含15N母链，再转移到14N的培养液中复制得到子链。
同位素标记法
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/15N DNA
15N/15N DNA
亲代
子一代
子二代
15N/15N
DNA
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
14N/14N
DNA
14N/14N
DNA
14N/14N
DNA
半保留复制
全保留复制
演绎推理
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/15N DNA
15N/15N DNA
15N/15N
DNA
14N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
14N/14N
DNA
半保留结果
全保留结果
重带
重带
中带
轻带
重带
轻带
重带
轻带中带
亲代
子一代
子二代
演绎推理
预期结果：
如果将亲代、子一代、子二代的DNA提取出来，进行离心，
若试管出现DNA 3条带，则为 ；
若试管出现DNA 2条带，则为 ；
半保留复制
全保留复制
演绎推理
重带(下部)
15N//15N
中带(中间)
15N//14N
轻带(上部)
14N//14N
中带(中间)
15N //14N
3、实验验证：
1958年, Meselson和Stehl科学家以大肠杆菌为实验材料
通过实验结果可知，将亲代，子一代和子二代的DNA提取出来，进行离心，离心后试管出现3条带。
4、结论：
DNA复制是半保留复制方式
实验验证
得出结论
模板：亲代DNA的 母链
原料：游离的四种 。
酶： 酶和 酶
能量：_____。
考点二、DNA分子的复制
DNA两条链
间期
间期
1.概念:
以___________为模板,
合成子代DNA的过程。
边解旋边复制
3.过程:
4.条件：
每条
脱氧核苷酸
解旋
DNA聚合
ATP
碱基互补配对
5. 原则： 原则
2.时间: 有丝分裂_____、
减数第一次分裂前的_____。
6.特点：____________。
7.意义：使 从亲代传给子代，保持了遗传信息的 性。
8.精确复制的原因：
①双螺旋结构为其提供 ；
② 原则保证了复制准确进行。
半保留复制
遗传信息
连续
精确模板
碱基互补配对
9.场所：
真核生物：
原核生物：
DNA病毒：
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
拟核（主要）、细胞质（如质粒）
宿主细胞内
螺旋
在没有外来因素的影响时，DNA分子复制也可能发生差错。
例1、真核细胞某生理过程如图所示,下列叙述正确的是(　　)
D
A.酶1可使磷酸二酯键断裂,酶2可催化磷酸二酯键的形成
B.a链和b链的方向相反,a链与c链的碱基序列互补配对
C.该图表示DNA半保留复制过程,遗传信息传递方向是 DNA→RNA
D.c链和d链中G+C所占比例相等,该比例越大,DNA 热稳定性越高
例2.DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板,合成两个子代DNA分
子,在复制起始点呈现叉子的形式,被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧
核苷酸片段连接在一起,如图表示某DNA分子复制的的过程,下列说法错误
的是 (　　)
A
A.在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B.DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C.前导链和后随链延伸的方向都是由5'端向3'端
D.该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
例3.真核细胞中DNA复制如图所示,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
C
多起点不同时
考点三、DNA复制的相关计算:
DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下:
(1)DNA分子数:
(2)脱氧核苷酸链数:
(3)消耗的脱氧核苷酸数(或碱基数):某脱氧核苷酸(或碱基)的个数为m,
①连续复制n代,共需要该脱氧核苷酸(或碱基)的个数为____________;
②第n次复制,需要该脱氧核苷酸(或碱基)的个数为____________。
①子代DNA分子数为 个。
②含有亲代链的DNA分子数为___个。
③不含亲代链的DNA分子数为_____个。
④含子代链的DNA分子数为____个。
①子代脱氧核苷酸链数为______条。
②亲代脱氧核苷酸链数为___条。
③新合成的脱氧核苷酸链数为________条。
2n
2
2n-2
2n
2n+1
2
2n+1-2
2n-1×m
(2n-1)×m
例4、(2018·海南高考)现有DNA分子的两条单链均只含14N(表示为14N14N)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖两代,再转到含14N的培养基中繁殖一代,则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是 (　　)
A.有15N14N和14N14N两种,其比例为1︰3
B.有15N15N和14N14N两种,其比例为1︰1
C.有15N15N和14N14N两种,其比例为3︰1
D.有15N14N和14N14N两种,其比例为3︰1
D
四、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因与DNA的关系
(1)基因是有________的DNA片段
(2)每个DNA分子含有______个基因
(3)DNA分子中存在不是基因的片段
遗传效应
多
2．DNA片段中的遗传信息
(1)DNA分子能够储存足够量的________
(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的________之中
(3)DNA分子的多样性源于 的多样性
(4)DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基 顺序
遗传信息
排列顺序
碱基排列顺序
特定的排列
用图解的形式表示染色体、DNA、蛋白质、基因及核苷酸的关系？
染色体
DNA是主要的 。
蛋白质
DNA
基因
脱氧核苷酸
每个DNA分子含有 个基因
基因是有 的DNA片段（本质）
基因在染色体上呈 。
基因是 的基本单位
染色体是DNA的 。
（DNA的载体还有 和 等）
每条染色体含有 个DNA分子
每个基因含有 个脱氧核苷酸
脱氧核苷酸（碱基）的 代表遗传信息
主要载体
线粒体
叶绿体
1个或2
遗传物质
多
遗传效应
线性排列
控制生物性状
成千上万
排列顺序
1.真核细胞的基因只存在于细胞核中,而核酸并非仅存在于细胞核中。 ( )
2.DNA分子中每一个片段都是一个基因。 ( )
3.真核细胞基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。 ( )
4.基因只位于染色体上,所以染色体是基因的载体。 ( )
5.非等位基因位于非同源染色体上。 ( )
6.基因研究最新发现表明,人与小鼠的基因约80%相同,则人与小鼠DNA碱基序
列相同的比例也是80%。 ( )
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请判断：
反思：

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