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专题十四 核酸是遗传物质的证 据与DNA的分子结构,内容索引,考点一 核酸是遗传物质的证据,考点二 DNA的分子结构和特点,考点三 活动：制作DNA双螺旋结构模型,探高考 练模拟,考点一 核酸是遗传物质的证据,1.噬菌体侵染细菌实验 (1)T2噬菌体结构及生活方式,答案,DNA,P,外壳,S,寄生,(2)实验过程,答案,含35S的大肠杆菌,含32P的大肠杆菌,蛋白质外壳含35S,DNA含32P,高,低,低,高,没有35S,(3)结论：在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是 ，即DNA是遗传物质。,答案,DNA,技巧 噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看”法,2.肺炎双球菌转化实验 (1)原理：活的 型菌使小鼠患败血症而死亡。 (2)材料： 型(有毒)和 型(无毒)肺炎双球菌、小鼠。,答案,S,S,R,(3)过程 活体实验过程和结论,答案,S型活菌,不死亡,转化因子,离体实验过程和结论,答案,R型+S型,R型,稳定遗传变异,转化因子,遗传物质,3.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： 是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是遗传物质。,答案,蛋白质,RNA,烟草叶不出现病斑,RNA,蛋白质,4.病毒重建及其对烟草叶细胞的感染 (1)实验过程及现象,答案,出现病斑,出现病斑,B型,A型,(2)结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供 的株系而不是提供 的株系。,答案,RNA,蛋白质,答案,思考诊断,提示,1.赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，证明了DNA的半保留复制 ( ) 提示 该实验证明了DNA是遗传物质。 2.肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质 ( ) 提示 肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质。 3.噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌离体转化实验更具说服力 ( ),答案,提示,4.噬菌体能利用宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸 ( ) 提示 噬菌体是利用自己的DNA为模板合成子代的DNA。 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 ( ) 提示 培养基培养细菌，不能培养噬菌体。 6.用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致 ( ),1.噬菌体的复制式增殖过程,(1)模板：进入细菌体内的是噬菌体DNA。 (2)合成噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。 (3)合成噬菌体的蛋白质,2.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 (1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌,(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌,3.肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较,4.生物体内核酸种类及遗传物质,题型一 噬菌体侵染细菌的实验,解析,1.(2015嘉兴五校第一次联考)用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，侵染一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体放射性的30%。在侵染时间内，被侵染细菌的存活率接近100%。下列相关叙述错误的是( ) A.离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中 B.沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA C.上清液的放射性主要来自噬菌体的蛋白质外壳 D.在噬菌体遗传特性的传递过程中起作用的是DNA,1,2,3,4,5,6,解析 32P标记在噬菌体的DNA上，因此在实验过程中上清液中出现放射性的原因可能是培养时间过短，部分噬菌体的DNA还没有注入大肠杆菌内，或培养时间过长，部分被噬菌体侵染的大肠杆菌裂解，使含有放射性的子代噬菌体存在于上清液中。,1,2,3,4,5,6,解析,2.(2015杭州二中月考)赫尔希和蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无32P标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。下列叙述不正确的是( ) A.搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离 B.32P主要集中在沉淀物中，上清液中也能检测到少量的放射性 C.如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性降低 D.本实验结果说明DNA在亲子代之间的传递具有连续性,1,2,3,4,5,6,解析 噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是通过物理作用使已吸附的噬菌体与大肠杆菌分离，A项正确； 32P主要存在于噬菌体的DNA上，进入细菌体内复制和指导蛋白质合成，噬菌体合成后主要存在于细菌体内，有少量没有侵入到细菌内，B项正确； 离心前混合时间过长，会导致细菌裂解，大量噬菌体释放，故上清液中放射性增加，C项错误； 本实验结果说明DNA在噬菌体增殖中起到连续性作用，D项正确。,1,2,3,4,5,6,解析,题型二 肺炎双球菌转化实验 3.(2016浙江10月选考)用R型和S型肺炎双球菌进行实验，其过程和结果如图所示。 据图分析可知( ) A.RNA是转化因子 B.荚膜多糖具有生物活性 C.DNA是转化因子 D.DNA是主要的遗传物质,1,2,3,4,5,6,解析 分析题图可知，DNA酶使DNA水解为核苷酸，加入S型菌的荚膜多糖、RNA的两组都没有S型菌出现，只有加入S型菌的DNA的那一组出现了S型菌，说明DNA是转化因子，故选C。,1,2,3,4,5,6,解析,4.下图是肺炎双球菌的转化实验，下列说法中正确的是( ) A.实验遵循了对照原则和单一变量原则 B.a、d组小鼠死亡是小鼠免疫功能丧失的结果 C.从d组死亡小鼠身上分离到的S型菌是由S型死细菌转化的 D.从变异的角度看，细菌的转化属于基因突变,1,2,3,4,5,6,解析 图中a、b，a、c和c、d相互对照，各对照组间只有一个变量不同，不要误以为a、d和b、d之间有两个变量，单一变量原则主要指对照组之间，A正确； a、d组小鼠死亡是S型菌使小鼠患败血症的结果，B错误； S型菌经过加热后蛋白质发生变性，不可能转化为活细菌，而是R型菌转化为S型活菌，C错误； 细菌的转化属于基因重组，D错误。,1,2,3,4,5,6,题型三 烟草花叶病毒的感染和重建实验 5.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是( ),1,2,3,4,5,6,解析,A.a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用 B.b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用 C.c、d过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒 D.该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质,1,2,3,4,5,6,解析 由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草叶片，因此没有证明烟草花叶病毒的RNA是不是遗传物质。,1,2,3,4,5,6,6.某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见下表。其中预测正确的是( ),A.1、3 B.1、4 C.2、3 D.2、4,1,2,3,4,5,6,解析,返回,解析 DNA和蛋白质这两种物质中，DNA是噬菌体的遗传物质。所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。,返回,1,2,3,4,5,6,考点二 DNA的分子结构和特点,1.DNA分子的化学组成 (1)基本组成元素： 。 (2)基本单位,答案,C、H、O、N、P,脱氧核苷酸,胸腺嘧啶,腺嘌呤,2.DNA分子结构的特点 (1)DNA分子由两条长链按 方式盘旋成双螺旋结构 外侧(基本骨架)：每条链上的一个脱氧核苷酸的 与另一个脱氧核苷酸的 结合。 内侧： 。 (2)碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过 形成碱基对，且腺嘌呤与 通过两个氢键相连，鸟嘌呤与 通过3个氢键相连。 (3)卡伽夫法则：在DNA分子中，A和T的分子数相等，G和C的分子数相等，但AT的量不一定等于GC的量。 (4)空间结构：规则的 结构。,答案,反向平行,脱氧核糖,磷酸基团,碱基对,胸腺嘧啶,胞嘧啶,氢键,双螺旋,技巧 DNA分子结构的“五、四、三、二、一”,答案,思考诊断,提示,1.双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过氢键连接的 ( ) 提示 一条脱氧核苷酸链中磷酸和脱氧核糖之间通过磷酸二酯键连接起来。 2.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架 ( ) 3.DNA有氢键，RNA没有氢键 ( ) 提示 DNA是双链结构，两条链是通过氢键连接的，RNA也有局部双链结构，也含有氢键。,答案,提示,4.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 ( ) 提示 HIV的遗传物质是RNA，水解产生4种核糖核苷酸。 5.DNA单链上相邻碱基以氢键相连 ( ) 提示 DNA单链上相邻碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接，不是以氢键连接。 6.真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA ( ),1.DNA的分子组成,2.DNA分子的空间结构分析,3.DNA碱基互补配对原则的有关计算 规律1：互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。 规律2：任意两个不互补的碱基之和占总碱基数的50%。 规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。 规律4：若一条链中， 则另一条链中 即DNA分子中互补碱基对之和之比为一恒定值。,规律5：若一条链中 则另一条链中 即DNA分子中非互补碱基对之和之比总等于1且在所有DNA中无特异性。,题型一 核酸分子的组成 1.组成核酸分子的单体是( ) A.一分子含氮碱基 B.一分子五碳糖 C.一分子磷酸 D.一个核苷酸 解析 核酸是由核苷酸聚合形成的，因此其单体是核苷酸。,1,2,3,4,解析,解析,2.如图所示，一分子b由一分子磷酸、一分子碱基和一分子a构成，则下列叙述不正确的是( ) A.b的组成元素有C、H、O、N、P五种 B.a属于不能水解的糖，是构成生物体的重要成分 C.蓝细菌内含的m共四种 D.b是组成核酸分子的单体,1,2,3,4,解析 b是核苷酸，组成核苷酸的元素有C、H、O、N、P五种，A正确； a为五碳糖(核糖或脱氧核糖)，属于不能水解的单糖，是构成生物体的重要成分，B正确； 蓝细菌内既含有DNA，又含有RNA，故蓝细菌内含的m的种类是五种(A、C、G、T、U)，C错误； 由以上分析可知，b是核苷酸，是组成核酸的基本单位，D正确。,1,2,3,4,解析,题型二 DNA分子的结构和特点 3.(2016宁德质检)下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是( ) A.有可能是碱基A B.和相间排列，构成DNA分子的 基本骨架 C.、中特有的元素分别是P、C和N D.与有关的碱基对一定是AT,1,2,3,4,解析 DNA分子含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与有关的碱基对一定是AT，与有关的碱基对一定是GC，但无法确定、具体是哪一种碱基。DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，应为图中的和。中特有的元素是P，中特有的元素是N，而C并不是所特有的，中也含有C。,1,2,3,4,解析,4.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( ) A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7% C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%,1,2,3,4,解析 由题中GC35.8%可推知，在整个DNA分子中及任意一条链中该比值都相等。一条链中 可推知互补链中：T31.3%，C18.7%。,1,2,3,4,单双链转化公式的推导：本题的直接应用 公式推导(结合下图)：,方法技巧,1,2,3,4,返回,由图知：A1T1C1G1m，A2T2G2C2m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。 因为A1T2、T1A2，则A1T1A2T2，AT(A1T1)(A2T2)， 比值： 单链1的比值 单链2的比值 双链DNA的比值,1,2,3,4,考点三 活动：制作DNA双螺旋结构模型,1.实验原理 (1)DNA分子由两条反向平行的 长链盘旋而成。 (2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成 。 (3)DNA分子两条链上的碱基按照 原则两两配对，并且以 键连接。,答案,脱氧核苷酸,基本骨架,碱基互补配对,氢,2.实验步骤 (1)用不同颜色的卡纸剪成 碱基，用其他颜色的卡纸剪成 形代表磷酸，另一种颜色的卡纸剪成五边形，代表 。 (2)使用订书机将磷酸、脱氧核糖、碱基连接，制作成一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。 (3)用订书机把一个个脱氧核苷酸模型连接起来，形成一条 的长链；根据碱基互补配对原则，制作一条与这条链完全互补的脱氧核苷酸长链。,答案,长方形,圆,脱氧核糖,多核苷酸,(4)将脱氧核苷酸中的磷酸固定在细铁丝上，然后把两条链平放在桌子上，用订书机把配对的碱基两两连接在一起。 (5)将两条链的末端分别与硬纸方块连接在一起，两手分别提起硬纸方块、轻轻旋转、即可得到一个 模型。,答案,DNA分子双螺旋结构,1.制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时，须注意各分子的大小比例。 2.磷酸、脱氧核糖、碱基三者之间的连接部位要正确。 3.整个制作过程中，各种模型零件间的连接必须牢固。 4.制作DNA的两条长链时，必须注意每条链上的碱基总数要一致，碱基对间应是互补配对的，两条链的方向是相反的。 5.由平面结构右旋成立体结构时，若未形成规则的双螺旋，则应矫正。,问题探究,提示,(1) 每组制作的模型与其他组相同吗？各组所制作模型的差异在哪里？ 提示 不同，碱基的数量、排列顺序、位置等。 (2) 我们制作的 DNA片段模型最多有多少种(20对碱基)? 提示 420。,题型一 实验基础 1.(2015浙江10月选考)下图表示某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有( ) A.3处 B.5处 C.7处 D.8处,解析,1,2,3,4,解析 组成DNA的五碳糖为脱氧核糖；构成DNA的碱基中不含尿嘧啶；腺嘌呤通过两条氢键与胸腺嘧啶配对，胞嘧啶与鸟嘌呤间形成三条氢键。,1,2,3,4,2.某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是( ),解析,1,2,3,4,解析 DNA的两条链反向平行构成双螺旋结构，即C、D错误； 碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A和T配对、C和G配对，且A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，即A正确、B错误。,1,2,3,4,题型二 实验应用 3.(2016泰安调研)下列从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是( ) A.碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子中基因的多样性 B.碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个基因的特异性 C.一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种 D.人体内控制珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的 排列方式有41 700种 解析 珠蛋白基因碱基对的排列顺序具有特异性。,解析,1,2,3,4,4.许多天然生物大分子或生物结构为螺旋状，下列与生物螺旋结构相关的叙述，不正确的是( ) A.破坏某蛋白质的螺旋结构，其功能丧失，但仍能与双缩脲试剂发生 紫色反应 B.螺旋藻细胞质内的遗传物质中含有A、G、C、U四种碱基 C.染色体的高度螺旋化会导致其基因转录受阻而难以表达 D.DNA双螺旋结构中，磷酸、脱氧核糖、碱基三者数目相等,解析,返回,1,2,3,4,解析 蛋白质的空间结构被破坏之后，功能丧失，但肽键依然存在，仍可与双缩脲试剂发生紫色颜色反应。螺旋藻细胞质内的遗传物质是DNA，含有A、T、G、C四种碱基。染色体高度螺旋化会导致DNA难以解旋，基因转录受阻难以表达。DNA由脱氧核苷酸组成，每一个脱氧核苷酸分子中都含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基。,返回,1,2,3,4,探高考 练模拟,解析,1,2,3,4,5,1.关于T2噬菌体的叙述，正确的是( ) A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素 B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中 C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质 D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖,解析 T2噬菌体由蛋白质和核酸构成，其中蛋白质中含有S元素，而核酸中不含，A错误； T2噬菌体是细菌病毒，其寄主细胞是细菌，而酵母菌是真菌，B错误； T2噬菌体是DNA病毒，不含RNA，其遗传物质是DNA，C错误； 病毒可以以自身的遗传物质为模板，利用寄主细胞内的物质为原料进行大量增殖，D正确。,1,2,3,4,5,解析,1,2,3,4,5,2.下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述错误的是( ) A.活体细菌转化实验证明加热杀死的S型菌存在某种促进细菌转化的 因子 B.离体细菌转化实验证明促使R型菌向S型菌转化的物质是DNA C.埃弗里用化学方法将S型菌的各种成分分开分别研究其作用 D.将S型菌的DNA与R型菌混合后可将R型菌全部转化为S型菌,解析 科学家根据肺炎双球菌在小鼠体内的转化实验，提出S型菌中存在一种转化因子的假说。埃弗里用化学方法将S型菌的各种成分分开，分别进行实验，证明了起转化作用的物质是S型菌的DNA，只有少数R型菌转化为S型菌。,1,2,3,4,5,解析,1,2,3,4,5,3.如图是核酸的基本组成单位，则下列叙述错误的是( ) A.若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B.若m为胞嘧啶，则a为核糖或脱氧核糖 C.若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物 D.若m为胸腺嘧啶，则b一定是构成DNA的基本单位 解析 若m为腺嘌呤，则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能为腺嘌呤核糖核苷酸。,解析,1,2,3,4,5,4.有关DNA结构特点的叙述中不正确的一项是( ) A.每个DNA分子(双链)都含有4种脱氧核苷酸 B.每个DNA分子中脱氧核糖上连接一个磷酸和一个碱基 C.DNA分子两条链中的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对 D.某一段双链DNA分子中若含有20个胞嘧啶，就一定会同时含有20个 鸟嘌呤,解析 每个DNA分子(双链)都含有4种脱氧核苷酸，A正确； DNA分子中绝大多数脱氧核糖上连接两个磷酸和一个碱基，只有末端的脱氧核糖连接一个磷酸和一个碱基，B错误； DNA分子两条链中的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对，C正确； 双链DNA分子中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，且互补配对的碱基彼此相等，即AT、CG，因此某一段双链DNA分子中若含有20个胞嘧啶，就一定会同时含有20个鸟嘌呤，D正确。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.如图是“噬菌体侵染大肠杆菌”实验的部分示意图，下列有关叙述正确的是( ),解析,返回,1,2,3,4,5,A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要 加入32P标记的无机盐 B.要证明DNA是遗传物质，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验， 两组相互对照，都是实验组 C.噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离 定律 D.图示实验中，若锥形瓶内噬菌体与大肠杆菌混合时间过长，则试管上 清液的放射性越弱,返回,1,2,3,4,5,解析 题图所示锥形瓶中培养液内的营养成分不应进行放射性标记，A错； 要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照，都是实验组，B对； 大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律，C错； 若锥形瓶内噬菌体与大肠杆菌混合时间过长，一些大肠杆菌会裂解，释放出来的子代噬菌体含有放射性，经过离心处理，上清液中的放射性会增强，D错。,
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