資源簡介 第3章 基因的本質解讀章首圖文培養學習志向·勇擔社會責任章引言按照科學史的順序:“自從摩爾根提出基因的染色體理論以后,基因在人們的認識中不再是抽象的‘因子’,而是存在于染色體上的一個個單位。”對第1章和第2章知識的邏輯順序進行了回顧和確認,但又不止步于這兩章中科學家的認知水平,而是提出了新的研究問題:“但是基因到底是什么呢?”體現了科學一直在發展的認知觀和人類不斷追求科學真理的價值觀。要解決基因到底是什么的問題,引言首先順其自然地展示了摩爾根的假設:“我們仍然很難放棄這個可愛的假設:就是基因之所以穩定,是因為它代表著一個有機的化學實體。”摩爾根的假設是否成立,當然需要進行探究,而這恰恰是本章將要學習的內容。因此通過本章的探究學習,這些“謎團”就會迎刃而解。章首頁的小詩,抽象和概括了“基因是什么”的研究結果和歷程,展現了科學之美、生命之謎,揭示了懷疑、爭論、合作對于科學發展的重要意義,激發我們進一步學習的欲望和深入探究的興趣。章題圖是一幅組合圖。圖的左側是1953年沃森和克里克在《自然》雜志上發表的構建DNA雙螺旋結構模型的論文頁面,該論文在生物學的發展中具有里程碑式的意義。而且,教材在第2節“思考·討論”中呼應了這篇論文,因此,這篇劃時代的論文會引起我們閱讀的興趣。與論文圖搭配的是一幅DNA結構模式圖,這幅圖從右側的一個細胞開始,逐步放大細節,從細胞核到染色體,再到蛋白質和DNA結合形成的核小體,直至DNA雙螺旋結構,從整體到局部呈現了染色體和DNA的結構,既表達出遺傳物質的結構基礎,也帶給我們強烈的視覺沖擊。現在就讓我們帶著濃厚的興趣,進入本章的學習吧。理清本章架構初識概念體系·具備系統思維第1節 DNA是主要的遺傳物質學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背1.闡明DNA是主要的遺傳物質的探索過程。2.說明DNA是主要的遺傳物質。3.說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。4.認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程,認同實驗技術在證明DNA是遺傳物質中的作用。 1.格里菲思實驗的結論:已經加熱致死的S型細菌,含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子。2.艾弗里實驗的結論:DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質,即DNA是遺傳物質。3.噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA才是遺傳物質。4.由于絕大多數生物的遺傳物質是DNA,因此說DNA是主要的遺傳物質。【主干知識梳理】一、對遺傳物質的早期推測二、肺炎鏈球菌的轉化實驗1.肺炎鏈球菌的類型項目 有無多糖類莢膜 菌落特征 有無致病性S型細菌 有 表面光滑 有R型細菌 無 表面粗糙 無2.格里菲思的體內轉化實驗(1)過程與現象(2)實驗結論:已經加熱致死的S型細菌,含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子。3.艾弗里的體外轉化實驗三、噬菌體侵染細菌的實驗1.實驗材料:T2噬菌體。(1)結構[填圖](2)生活方式:寄生在大腸桿菌體內。2.實驗方法:放射性同位素標記法。3.實驗過程和現象4.實驗結論:DNA才是噬菌體的遺傳物質。四、DNA是主要的遺傳物質1.煙草花葉病毒侵染煙草的實驗(1)煙草花葉病毒的組成:只含有蛋白質和RNA。(2)侵染實驗蛋白質—RNA——(3)實驗結論:煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。2.DNA是主要的遺傳物質:因為絕大多數生物的遺傳物質是DNA,所以說DNA是主要的遺傳物質。【教材微點發掘】1.分析格里菲思的體內轉化實驗(教材P43圖32變式),回答下列問題:(1)實驗①②對比說明R型細菌無毒,S型細菌有毒。(2)實驗②③對比說明加熱致死的S型細菌無毒。(3)實驗②③④對比說明加熱致死的S型細菌能使部分R型細菌轉化為S型細菌。(4)綜合以上實驗得出的結論是S型細菌中含有一種“轉化因子”,能使R型細菌轉化為S型細菌。2.如圖1為噬菌體侵染細菌的電鏡照片,圖2表示T2噬菌體侵染細菌過程,結合教材P45相關內容據圖回答問題:(1)噬菌體中DNA和蛋白質共有的元素組成是C、H、O、N,蛋白質特有的元素是S,P幾乎全部存在于DNA中。(2)子代噬菌體物質合成所需要的原料來源于大腸桿菌,但合成的子代噬菌體與親代噬菌體幾乎相同,原因是指導子代噬菌體合成的遺傳物質來自親代噬菌體。(3)T2噬菌體不能(填“能”或“不能”)在肺炎鏈球菌體內增殖,原因是T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒。教材問題提示思考·討論(教材第46頁)1.細菌和病毒作為實驗材料,具有以下優點:(1)細菌個體很小,結構簡單,是單細胞生物;病毒無細胞結構,只有核酸和蛋白質外殼。易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。(2)繁殖快,細菌20~30 min就可繁殖一代,病毒短時間內可大量繁殖。2.從控制自變量的角度,艾弗里在每個實驗組中特異性地去除了一種物質,然后觀察在沒有這種物質的情況下,實驗結果會有什么變化。最大的困難是,如何徹底去除細胞中含有的某種物質(如糖類、脂質、蛋白質等)。3.艾弗里采用的主要技術手段有細菌的培養技術、物質的提純和鑒定技術等。赫爾希等人采用的主要技術手段有噬菌體的培養技術、放射性同位素標記技術,以及物質的提取和分離技術等。(學生可能回答出其他技術,但只要回答出上述主要技術即可)科學成果的取得必須有技術手段作保證,技術的發展需要以科學原理為基礎,因此,科學與技術是相互支持、相互促進的。新知探究(一) 肺炎鏈球菌的轉化實驗【拓展·深化】1.肺炎鏈球菌體內與體外轉化實驗的比較項目 體內轉化實驗 體外轉化實驗科學家 格里菲思 艾弗里及其同事細菌培養場所 小鼠體內 體外培養基實驗原則 R型細菌與S型細菌的毒性對照 加熱致死的S型細菌的細胞提取物及其經酶處理后的作用對照實驗結果 加熱致死的S型細菌能使R型細菌轉化為S型細菌 S型細菌的DNA能使R型細菌轉化為S型細菌實驗結論 S型細菌體內有“轉化因子” S型細菌的DNA是遺傳物質巧妙構思 用加熱致死的S型細菌注射到小鼠體內作為對照實驗來說明確實發生了轉化 分別用不同的酶處理S型菌細胞提取物的成分,再與R型菌混合培養,然后觀察除去相關物質后細胞提取物的功能聯系 ①所用材料相同;②體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎,體外轉化實驗是體內轉化實驗的延伸;③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則2.對S型細菌和R型細菌轉化的理解(1)轉化原理:加熱致死的S型細菌,其蛋白質變性失活,DNA在加熱過程中,雙螺旋解開,氫鍵斷裂,但緩慢冷卻時,其結構可恢復。(2)轉化實質:S型細菌的DNA片段整合到了R型細菌的DNA中。(3)一般情況下,轉化率很低,形成的S型細菌很少,轉化后形成的S型細菌可以遺傳下去,快速繁殖形成大量的S型細菌,說明S型細菌的DNA是遺傳物質。[思考·討論](1)格里菲思的體內轉化四組實驗中哪一組發生了細菌轉化?對比之后,你能否得出DNA就是轉化因子(遺傳物質)的結論?提示:第四組。不能,只能得出“S型細菌含有能讓R型細菌發生轉化的轉化因子”這一結論。(2)格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗中,R型活細菌與加熱后殺死的S型細菌混合注射到小鼠體內后,從死亡小鼠中是否只分離出S型活細菌?提示:不是,可以分離出S型活細菌和R型活細菌,且R型活細菌數量較多。(3)分析艾弗里的體外轉化實驗:①艾弗里的體外轉化實驗中DNA酶、酯酶、RNA酶的作用分別是什么?提示:DNA酶催化DNA水解,酯酶催化酯水解,RNA酶催化RNA水解。②在艾弗里體外轉化實驗中,能夠證明DNA是遺傳物質的最關鍵的實驗設計思路是什么?提示:艾弗里的實驗思路實際是將S型肺炎鏈球菌中的細胞提取物分別進行不同的處理,再進行轉化實驗,單獨、直接地觀察它們的作用效果。③實驗中導致R型細菌轉化為S型細菌的遺傳物質、原料、能量分別由哪方提供?提示:實現轉化時遺傳物質來自S型細菌,原料和能量均來自R型細菌。(4)請分析格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗和艾弗里轉化實驗的關系。提示:肺炎鏈球菌的轉化實驗包括格里菲思和艾弗里的實驗,其中格里菲思的實驗證明了S型細菌體內含有某種轉化因子,但并沒有證明轉化因子是哪種物質。艾弗里的實驗則證明了轉化因子是S型細菌體內的DNA。【典題·例析】[例1] 如圖表示某生物興趣小組做的肺炎鏈球菌的轉化實驗,下列相關敘述錯誤的是( )A.DNA酶的作用是水解S型細菌的DNAB.結果1中S型肺炎鏈球菌占絕大多數C.該實驗證明DNA是遺傳物質D.結果2中全部為R型肺炎鏈球菌[解析] DNA酶的作用是水解S型細菌中的DNA,使其失去轉化活性,A正確;結果1中只有少數R型細菌轉化為S型細菌,S型肺炎鏈球菌占少數,B錯誤;該實驗證明DNA是遺傳物質,C正確;S型細菌DNA被水解而失去作用,導致S型細菌無法轉化為R型細菌,因此結果2中全部為R型肺炎鏈球菌,D正確。[答案] B[例2] 某研究人員模擬肺炎鏈球菌轉化實驗,進行了以下4個實驗:①R型細菌的DNA+DNA酶→加入S型細菌→注射入小鼠 ②S型細菌的DNA+DNA酶→加入R型細菌→注射入小鼠 ③R型細菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型細菌的DNA→注射入小鼠 ④S型細菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型細菌的DNA→注射入小鼠以上4個實驗中小鼠的情況依次是( )A.存活、存活、存活、死亡B.死亡、存活、存活、存活C.死亡、死亡、存活、存活D.存活、死亡、存活、死亡[解析] 含有S型細菌的會使小鼠死亡,不含有S型細菌的不會使小鼠死亡。①中含有S型細菌;②中的S型細菌的DNA被DNA酶分解掉,所以只含有R型細菌;③④中經高溫加熱后R、S型兩種細菌均死亡,所以小鼠不死亡。故選B。[答案] B易錯提醒—————————————————————————————————肺炎鏈球菌轉化實驗的兩個常見認識誤區(1)并非所有的R型細菌都被轉化。由于轉化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態等因素的影響,因此轉化過程中并不是所有的R型細菌都被轉化成S型細菌,而只是少部分R型細菌被轉化成S型細菌。(2)轉化的實質并不是基因發生突變,而是S型細菌的DNA片段整合到了R型細菌的DNA中,即實現了基因重組。—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.下列關于肺炎鏈球菌體內和體外轉化實驗的說法,錯誤的是( )A.二者所用的材料相同,都是R型和S型兩種肺炎鏈球菌B.兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則C.二者均把DNA和蛋白質分開,單獨處理并觀察它們各自的作用D.體外轉化實驗是在體內轉化實驗的基礎上進行的解析:選C 二者所用的材料相同,都是R型和S型兩種肺炎鏈球菌,A正確;兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則,B正確;肺炎鏈球菌體內轉化實驗并沒有把DNA和蛋白質分開,C錯誤;體外轉化實驗是在體內轉化實驗的基礎上進行的,D正確。2.肺炎鏈球菌有許多類型,有莢膜的S型細菌有毒性,能引起人和小鼠患肺炎,小鼠并發敗血癥死亡,無莢膜的R型細菌無毒性。如圖為細菌轉化實驗,相關說法錯誤的是( )A.丙組為空白對照,實驗結果為小鼠不死亡B.能導致小鼠患肺炎并發敗血癥死亡的有甲、丁兩組C.戊組實驗表明,加S型細菌的蛋白質后試管中長出的還是無毒性的R型細菌D.丁組產生的有毒性的肺炎鏈球菌不能將該性狀遺傳給后代解析:選D 含有莢膜的肺炎鏈球菌是甲、乙、丁三組,煮沸處理能使有莢膜的肺炎鏈球菌失去毒性,所以只有甲、丁兩組能導致小鼠死亡;戊組加S型細菌的蛋白質后,試管中長出的是無毒性的R型細菌;丁組產生的有毒性的S型細菌是由遺傳物質改變引起的,可以遺傳給后代。新知探究(二) 噬菌體侵染細菌的實驗【探究·深化】[問題驅動] 如圖為用32P標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗,根據圖示并結合教材內容回答下列問題:(1)本實驗采用的是放射性同位素標記技術,為什么用35S和32P進行標記?提示:S是噬菌體蛋白質特有的元素,P幾乎都存在于DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分別標記噬菌體的DNA和蛋白質,可以單獨地觀察它們各自的作用。(2)為什么不能直接用含35S和32P的普通培養基來培養T2噬菌體?提示:因為T2噬菌體是細菌病毒,只有在細菌體內才能進行增殖,故應先培養細菌,再用細菌培養T2噬菌體,而不能直接用培養基培養T2噬菌體。(3)能否用14C和18O標記噬菌體?能否用32P和35S同時標記噬菌體?提示:不能。 因為DNA和蛋白質都含C和O元素,不能用32P和35S同時標記噬菌體,因為放射性檢測時只能檢測到放射性存在的部位,不能確定是何種元素的放射性。(4)圖2中T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中需經過短時間保溫后,再進行⑦⑧過程。⑦⑧分別代表攪拌和離心過程,其中⑦的目的是使吸附在細菌上的噬菌體(蛋白質外殼)與細菌分離,⑧的目的是讓上清液中析出質量較輕的T2噬菌體顆粒,而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。[重難點撥] 一、實驗結果及誤差分析(一)用含32P的噬菌體侵染大腸桿菌(二)用含35S的噬菌體侵染大腸桿菌二、肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的比較肺炎鏈球菌體外轉化實驗 噬菌體侵染細菌實驗方法 分別用除去蛋白質、RNA、脂質、DNA等成分的S型菌的細胞提取物與R型菌混合培養 分別用同位素35S、32P標記噬菌體的蛋白質和DNA結論 證明DNA是遺傳物質,而蛋白質等不是遺傳物質;②說明了遺傳物質可發生可遺傳的變異 ①證明DNA是遺傳物質,但不能證明蛋白質不是遺傳物質;②說明DNA能控制蛋白質的合成;說明DNA能自我復制【典題·例析】[例1] 某校生物研究性學習小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗,實驗過程如圖所示,下列有關分析正確的是( )A.理論上,b和c中不應具有放射性B.實驗中b含少量放射性與①過程中培養時間過長或過短有關C.實驗中c含有放射性與④過程中攪拌不充分有關D.該實驗證明了DNA是遺傳物質,蛋白質不是遺傳物質[解析] 35S標記的是T2噬菌體的蛋白質外殼,32P標記的是T2噬菌體的DNA,所以離心后,理論上,b和c中不應具有放射性,A正確;35S標記的是T2噬菌體的蛋白質外殼,T2噬菌體侵染細菌時,蛋白質外殼留在外面,經攪拌后與細菌分開,所以若b中含有放射性,說明與②過程中攪拌不充分有關,B錯誤;實驗中c含有放射性與④過程中培養時間過長或過短有關,C錯誤;該實驗只證明了DNA是遺傳物質,沒有證明蛋白質不是遺傳物質,D錯誤。[答案] A[例2] 如果用15N、32P、35S共同標記噬菌體后,讓其侵染未標記的大腸桿菌,在產生的子代噬菌體中,能夠找到的標記元素為( )A.在外殼中找到15N和35SB.在DNA中找到15N和32PC.在外殼中找到15N和32PD.在DNA中找到15N、32P和35S[解析] 噬菌體中P幾乎都存在于DNA中,S僅存在于蛋白質中,而N是DNA和蛋白質共有的元素,因此32P只標記DNA,35S只標記蛋白質,而15N可同時標記DNA和蛋白質。噬菌體侵染細菌時,只有DNA進入細菌內,利用細菌的脫氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌體的DNA和蛋白質,故在子代噬菌體中能找到15N和32P標記的DNA,不能找到35S和15N標記的蛋白質。故選B。[答案] B方法規律—————————————————————————————————“二看法”判斷子代噬菌體標記情況—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述,正確的是( )A.需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌B.攪拌是為了使大腸桿菌內的噬菌體釋放出來C.離心是為了沉淀培養液中的大腸桿菌D.該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA解析:選C 實驗過程中需單獨用32P標記噬菌體的DNA和35S標記噬菌體的蛋白質,A錯誤;實驗過程中攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體外殼與細菌分離,B錯誤;大腸桿菌的質量大于噬菌體,離心的目的是沉淀培養液中的大腸桿菌,C正確;該實驗證明噬菌體的遺傳物質是DNA,D錯誤。2.某實驗甲組用35S標記的T2噬菌體侵染32P標記的大腸桿菌,乙組用32P標記的T2噬菌體侵染35S標記的大腸桿菌,檢測子代噬菌體的放射性情況。下列有關敘述正確的是( )A.甲組子代有放射性,乙組子代沒有放射性B.甲組子代沒有放射性,乙組子代有放射性C.甲、乙兩組子代都有放射性D.該實驗能證明T2噬菌體的DNA是遺傳物質解析:選C 甲組用35S標記的是T2噬菌體的蛋白質,蛋白質不是遺傳物質,在子代噬菌體中不會出現35S,32P標記的大腸桿菌能為T2噬菌體增殖提供原料,使得子代噬菌體有放射性;乙組用32P標記的是噬菌體的DNA,DNA是遺傳物質,在子代噬菌體中能檢測到放射性,35S標記的大腸桿菌能為T2噬菌體合成蛋白質外殼提供原料,因此子代T2噬菌體也具有放射性,A、B錯誤,C正確。該實驗不能證明T2噬菌體的DNA是遺傳物質,D錯誤。新知探究(三) DNA是主要的遺傳物質【探究·深化】[問題驅動] (1)流感病毒中有幾種核酸、核苷酸、五碳糖和堿基?病毒的遺傳物質是否都是RNA 提示:一種、四種、一種和四種;不一定,如噬菌體的遺傳物質是DNA。(2)菠菜細胞中含有幾種核酸、核苷酸、五碳糖及堿基?細胞核中的遺傳物質是DNA,那么細胞質中的遺傳物質是DNA還是RNA 提示:兩種、八種、兩種和五種;細胞質中的遺傳物質也是DNA。(3)小麥根尖細胞中的“核酸”和“遺傳物質”是否含義相同?為什么?提示:不相同。因為小麥根尖細胞中有DNA和RNA兩種核酸,但遺傳物質僅指DNA。(4)為什么說DNA是主要的遺傳物質?提示:因為大部分生物的遺傳物質是DNA,只有極少數生物的遺傳物質是RNA,所以DNA是主要的遺傳物質。[重難點撥] (一)病毒重建及其對煙草葉細胞的感染1.實驗過程及現象2.結果分析與結論:重組病毒所繁殖的病毒類型取決于提供RNA的株系。(二)不同生物的遺傳物質細胞生物 非細胞生物真核生物 原核生物 多數病毒 少數病毒核酸種類 DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA遺傳物質 DNA DNA DNA RNA結果 絕大多數生物的遺傳物質是DNA,只有少部分病毒的遺傳物質是RNA結論 DNA是主要的遺傳物質【典題·例析】[例1] 下圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質”的實驗過程,由此可以判斷( )A.水和苯酚的作用是水解病毒的蛋白質和RNAB.TMV的蛋白質不能進入煙草細胞中C.侵入煙草細胞的RNA具有遺傳效應D.RNA是TMV的主要遺傳物質[解析] 水和苯酚的作用是將TMV中的RNA與蛋白質分離開,A錯誤;能將TMV的蛋白質接種到正常煙草細胞內,B錯誤;煙草花葉病毒的RNA能使正常煙草感染病毒,說明RNA具有遺傳效應,C正確;本實驗表明RNA是TMV的遺傳物質,而不是表明RNA是TMV的主要遺傳物質,D錯誤。[答案] C[例2] 下列關于生物遺傳物質的說法,正確的是( )A.同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質是DNAB.DNA是主要的遺傳物質是指一種生物的遺傳物質主要是DNAC.真核生物的遺傳物質都是DNA,病毒的遺傳物質都是RNAD.肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是主要的遺傳物質[解析] 同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質是DNA,A正確;DNA是主要的遺傳物質是指絕大多數生物的遺傳物質是DNA,B錯誤;真核生物的遺傳物質都是DNA,RNA病毒的遺傳物質是RNA,而DNA病毒的遺傳物質是DNA,C錯誤;肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是遺傳物質,但沒有證明DNA是主要的遺傳物質,D錯誤。[答案] A易錯提醒—————————————————————————————————有關遺傳物質的三點提醒(1)并不是所有的核酸都能作為遺傳物質,如細胞生物中的RNA。(2)DNA并不是所有生物的遺傳物質,如煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。(3)一種生物的遺傳物質是唯一的,對某種生物不能說“主要遺傳物質”。—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.如圖所示,甲、乙表示兩種不同的植物病毒,經重組形成雜種病毒丙,丙侵染植物細胞后,在植物細胞內增殖產生的新一代病毒是( )解析:選D 雜種病毒丙是由病毒甲的蛋白質外殼和病毒乙的核酸組裝而成的,核酸為遺傳物質,所以子代病毒應與病毒乙相同。故選D。2.下列關于遺傳物質的敘述,正確的是( )A.豌豆的遺傳物質主要是DNAB.流感病毒的遺傳物質含有硫元素C.酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上D.HIV的遺傳物質初步水解產生4種脫氧核苷酸解析:選C 豌豆是真核生物,其遺傳物質是DNA,A錯誤;流感病毒的遺傳物質是RNA,含有C、H、O、N、P元素,但不含硫元素,B錯誤;酵母菌是真核生物,其遺傳物質主要分布在細胞核的染色體上,C正確;HIV的遺傳物質是RNA,初步被水解的產物是四種核糖核苷酸,D錯誤。科學探究——探索遺傳物質的實驗方法“遺傳物質”探索的4種方法【素養評價】1.下列實驗及結果中,能作為直接證據說明“核糖核酸是遺傳物質”的是( )A.紅花植株與白花植株雜交,F1為紅花,F2中紅花∶白花=3∶1B.病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質混合后感染煙草只能得到病毒甲C.加熱殺死的S型肺炎雙(鏈)球菌與R型活菌混合培養后可分離出S型活菌D.用放射性同位素標記T2噬菌體外殼蛋白,在子代噬菌體中檢測不到放射性解析:選B 紅花植株與白花植株雜交,F1為紅花,F2中紅花∶白花=3∶1,并不能直接證明核酸是遺傳物質,A不符合題意;病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質混合后感染煙草只能得到病毒甲,可證明RNA(核糖核酸)是遺傳物質,B符合題意;加熱殺死的S型肺炎雙(鏈)球菌與R型活菌混合培養后可分離出S型活菌,只能證明加熱殺死的S型細菌中含有某種促使R型細菌轉化為S型細菌的“轉化因子”,并不能證明該轉化因子是何種物質,C不符合題意;用放射性同位素標記T2噬菌體外殼蛋白,在子代噬菌體中檢測不到放射性,是由于外殼蛋白沒有進入大腸桿菌細胞內,不能證明遺傳物質是何種成分,D不符合題意。2.煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都是以RNA為遺傳物質的病毒,由于所含RNA不同,因而侵染后導致的植物癥狀不同(如下圖所示)。將病毒的RNA和蛋白質分離,使其單獨感染植物;或使不同病毒的RNA與蛋白質之間重新組合形成“雜種”病毒,然后使其感染植物。回答下列問題:(1)圖(a)、圖(b)表現癥狀不同,其根本原因是________________________。(2)在圖中畫出葉片A、葉片B、葉片C表現出的感染癥狀。(3)從以上感染實驗可知,起感染作用的是____________________。(4)畫出葉片C中繁殖產生的子代病毒的圖示。(5)以上實驗證明__________________________________________。(6)該實驗的設計思路是________________________________________。答案:(1)TMV和HRV具有不同的RNA(2)如圖:(3)病毒的RNA(4)如圖:(5)TMV和HRV的遺傳物質是RNA(6)將病毒的RNA與蛋白質分離,單獨研究其遺傳功能3.流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA?下面是科研小組為探究流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA設計的實驗步驟,請將其補充完整。(1)實驗目的:________________________________。(2)材料用具:顯微注射器,流感病毒的核酸提取液,鼠胚胎干細胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。(3)實驗步驟:第一步:把流感病毒的核酸提取液分成相同的A、B、C三組,________________________________________________________________________。第二步:取等量的鼠胚胎干細胞分成三組,用顯微注射技術分別把A、B、C三組處理過的核酸提取物注射到三組鼠胚胎干細胞中。第三步:將三組鼠胚胎干細胞放在相同且適宜的環境中培養一段時間,然后從培養好的鼠胚胎干細胞中抽取樣品,檢測是否有流感病毒產生。(4)請預測結果及結論:①________________________________________________________________________;②若B、C兩組出現流感病毒,A組沒有出現,則流感病毒的遺傳物質是DNA;③若A、B、C三組均出現流感病毒,則流感病毒的遺傳物質既不是DNA也不是RNA。解析:(1)由題意知,該實驗的目的是探究流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA。(3)實驗的自變量是是否含有DNA或RNA,因變量是是否出現流感病毒,其他屬于無關變量,按照實驗設計的對照原則和單一變量原則,實驗步驟如下所示。第一步:把流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三組,分別用等量的相同濃度的DNA水解酶、RNA水解酶處理A、B兩組核酸提取液,C組不做處理。第二步:取等量的鼠胚胎干細胞分成三組,用顯微注射技術分別把A、B、C三組處理過的核酸提取物注射到三組鼠胚胎干細胞中。第三步:將三組鼠胚胎干細胞放在相同且適宜的環境中培養一段時間,然后從培養好的鼠胚胎干細胞中抽取樣品,檢測是否有流感病毒產生。(4)預測結果及結論:①若A、C兩組出現流感病毒,B組沒有出現,則流感病毒的遺傳物質是RNA;②若B、C兩組出現流感病毒,A組沒有出現,則流感病毒的遺傳物質是DNA;若A、B、C三組出現流感病毒,則流感病毒的遺傳物質既不是DNA也不是RNA。答案:(1)探究流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA (3)分別用等量的相同濃度的DNA水解酶、RNA水解酶處理A、B兩組核酸提取液,C組不做處理 (4)若A、C兩組出現流感病毒,B組沒有出現,則流感病毒的遺傳物質是RNA[課時跟蹤檢測][理解·鞏固·落實]1.判斷下列敘述的正誤,對的打“√”,錯的打“×”。(1)有莢膜的S型肺炎鏈球菌有毒,無莢膜的R型肺炎鏈球菌無毒,所以莢膜有毒。(×)(2)格里菲思和艾弗里分別用不同的方法證明DNA是遺傳物質。(×)(3)可用含32P的培養基培養T2噬菌體,以使其DNA帶上放射性。(×)(4)肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗均可說明DNA是主要的遺傳物質。(×)2.如圖表示肺炎鏈球菌的轉化實驗,下列有關說法正確的是( )A.該實驗模擬的是艾弗里實驗B.從d中死亡小鼠中提取的S型細菌可能是R型細菌自身變化而來C.從d中死亡小鼠中提取的S型細菌可能是死亡的S型細菌“死而復生”D.該實驗證明加熱致死的S型細菌中含有某種轉化因子,使R型細菌轉化為S型細菌解析:選D 該實驗模擬的是格里菲思實驗,A錯誤;b實驗否定了從死亡小鼠中提取的S型細菌是R型細菌自身變化而來的可能,B錯誤;c實驗否定了從死亡小鼠中提取的S型細菌是死亡S型細菌“死而復生”的可能,C錯誤;該實驗證明加熱致死的S型細菌中含有某種轉化因子,使R型細菌轉化為S型細菌,D正確。3.艾弗里的體外轉化實驗證明,促使R型細菌轉化為S型細菌的轉化因子是( )A.S型細菌的蛋白質 B.S型細菌的DNAC.R型細菌的DNA D.S型細菌的莢膜多糖解析:選B 艾弗里通過體外轉化實驗證明,促使R型細菌轉化為S型細菌的是S型細菌的DNA。4.在證明DNA是遺傳物質的過程中,T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發揮了重要作用。下列與該噬菌體相關的敘述,正確的是( )A.T2噬菌體也可以在肺炎鏈球菌中復制和增殖B.T2噬菌體病毒顆粒內可以合成蛋白質C.培養基中的32P經宿主攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中D.流感病毒與T2噬菌體的核酸類型相同解析:選C T2噬菌體只能侵染大腸桿菌,不能侵染肺炎鏈球菌,A錯誤;病毒沒有細胞結構,不能獨立生活,T2噬菌體病毒顆粒內不可以合成蛋白質,B錯誤;T2噬菌體侵染大腸桿菌時,其DNA進入大腸桿菌細胞內,以大腸桿菌的脫氧核苷酸為原料,合成子代噬菌體的DNA,而核苷酸中含有P,則培養基中的32P經宿主攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中,C正確;流感病毒為RNA病毒,T2噬菌體為DNA病毒,二者所含核酸類型不同,D錯誤。5.下列關于生物的遺傳物質的敘述,錯誤的是( )A.某一生物體內的遺傳物質只能是DNA或RNAB.除部分病毒外,生物的遺傳物質都是DNAC.絕大多數生物的遺傳物質是DNAD.細胞中DNA較多,所以DNA是主要的遺傳物質解析:選D 在生物中,只有部分病毒的遺傳物質是RNA,絕大多數生物的遺傳物質是DNA。故選D。6.為研究R型肺炎鏈球菌轉化為S型肺炎鏈球菌的轉化物質是DNA還是蛋白質,進行了肺炎鏈球菌體外轉化實驗,其基本過程如圖所示,下列敘述正確的是( )A.甲組培養皿中只有S型菌落,推測加熱不會破壞轉化物質的活性B.乙組培養皿中有R型及S型菌落,推測轉化物質是蛋白質C.丙組培養皿中只有R型菌落,推測轉化物質是DNAD.該實驗能證明肺炎鏈球菌的主要遺傳物質是DNA解析:選C 甲組中培養一段時間后可發現有極少的R型菌轉化成了S型菌,因此甲組培養皿中不僅有S型菌落也有R型菌落,A錯誤;乙組培養皿中加入了蛋白酶,故在乙組的轉化中已經排除了蛋白質的干擾,應當推測轉化物質是DNA,B錯誤;丙組培養皿中加入了DNA酶,DNA被水解后R型菌便不發生轉化,故可推測是DNA參與了R型菌的轉化,C正確;該實驗只能證明肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNA,無法證明還有其他的物質也可做遺傳物質,D錯誤。7.在噬菌體侵染細菌的實驗中,隨著培養時間的延長,培養基內噬菌體與細菌的數量變化如圖所示,下列相關敘述錯誤的是( )A.噬菌體增殖所需的原料、酶、能量均來自細菌B.在O~t1時間內,噬菌體還未侵入細菌體內C.在t1~t2時間內,噬菌體侵入細菌體內導致細菌大量死亡D.在t2~t3時間內,噬菌體因失去寄生場所而停止增殖解析:選B 噬菌體屬于病毒,必須在宿主細胞內才能代謝和繁殖,模板是親代噬菌體的DNA,原料是細菌體內的脫氧核苷酸和氨基酸,能量是細菌提供的ATP,場所是細菌的核糖體,A正確;在O~t1時間內,噬菌體可能已侵入到細菌體內,但還沒有大量繁殖,B錯誤;在t1~t2時間內,由于噬菌體侵入細菌體內,導致細菌大量死亡,C正確;在t2~t3時間內,被侵染的細菌已裂解死亡,所以噬菌體因失去寄生場所而停止增殖,D正確。8.赫爾希和蔡斯通過T2噬菌體侵染細菌的實驗證明DNA是遺傳物質,實驗包括六個步驟:①噬菌體侵染大腸桿菌 ②用35S或32P標記噬菌體 ③上清液和沉淀物的放射性檢測 ④離心分離 ⑤子代噬菌體的放射性檢測 ⑥噬菌體與大腸桿菌混合培養最合理的實驗步驟順序為( )A.⑥①②④③⑤ B.②⑥①③④⑤C.②⑥①④③⑤ D.②⑥①④⑤③解析:選C 該實驗首先要用32P和35S分別標記T2噬菌體,然后將標記的T2噬菌體和未標記的大腸桿菌混合培養,使T2噬菌體侵染大腸桿菌,保溫培養一段時間后,充分攪拌,離心分離,最后對上清液和沉淀物的放射性進行檢測,以此來判斷DNA和蛋白質在親子代之間的傳遞情況。故選C。9.如圖為肺炎鏈球菌轉化實驗的部分圖解,請據圖回答:(1)該實驗是____________________所做的肺炎鏈球菌轉化實驗的部分圖解。(2)該實驗是在______________實驗的基礎上進行的。(3)S型細菌的細胞提取物中,使R型細菌發生轉化的物質最可能是________。(4)為進一步探究細胞提取物中使R型細菌發生轉化物質的化學成分,他們又設計了下面的實驗。實驗中加入DNA酶的目的是__________________,當細胞提取物中加入DNA酶時,他們觀察到的實驗現象是______________________。(5)該實驗能夠說明________________________。解析:(1)由實驗圖解可看出,這是肺炎鏈球菌的體外轉化實驗,是艾弗里及其同事所做的。(2)該實驗是在格里菲思實驗的基礎上為進一步證明“轉化因子”的化學成分而設計的。(3)組成S型細菌的有機化合物中,除去大部分蛋白質、脂質、糖類等,剩余的物質最可能是核酸。(4)酶具有專一性,DNA酶可以特異性地水解DNA,細胞提取物中加入DNA酶時,培養基中只出現R型細菌。(5)通過對照實驗說明,蛋白質、RNA和脂質不是遺傳物質,DNA是遺傳物質。答案:(1)艾弗里及其同事 (2)格里菲思 (3)核酸(4)催化細胞提取物中DNA的水解 培養基中只出現R型細菌 (5)蛋白質、RNA和脂質不是遺傳物質,DNA是遺傳物質[遷移·應用·發展]10.某研究人員模擬赫爾希和蔡斯關于噬菌體侵染細菌的實驗,進行了以下3個實驗:①用未標記的噬菌體侵染35S標記的細菌②用32P標記的噬菌體侵染未標記的細菌③用3H標記的噬菌體侵染未標記的細菌以上3個實驗,經過短時間的保溫后,用攪拌器攪拌、離心,檢測到放射性的主要部位是( )A.上清液、沉淀、沉淀和上清液B.沉淀、沉淀、沉淀和上清液C.上清液、上清液、上清液D.沉淀、上清液、沉淀和上清液解析:選B ①用未標記的噬菌體侵染35S標記的細菌,35S將出現在新的噬菌體中,所以離心后主要在沉淀物中檢測到放射性;②用32P標記的噬菌體侵染未標記的細菌,32P標記噬菌體的DNA,將出現在新的噬菌體中,所以離心后主要在沉淀物中檢測到放射性;③用3H標記的噬菌體侵染未標記的細菌,由于3H可標記噬菌體的DNA和蛋白質,蛋白質外殼出現在上清液中,3H標記的噬菌體DNA將出現在新的噬菌體中,所以離心后在沉淀物和上清液中都可檢測到放射性。11.細菌轉化是指某一受體細菌通過直接吸收來自另一供體細菌的一些含有特定基因的DNA片段,從而獲得供體細菌的相應遺傳性狀的現象,如肺炎鏈球菌轉化實驗。S型肺炎鏈球菌有莢膜,菌落光滑,可致病,對青霉素敏感。在多代培養的S型細菌中分離出了兩種突變型:R型,無莢膜,菌落粗糙,不致病;抗青霉素的S型(記為PenrS型)。現用PenrS型細菌和R型細菌進行下列實驗,對其結果的分析最合理的是( )A.甲組中部分小鼠患敗血癥,注射青霉素治療后均可康復B.乙組中可觀察到兩種菌落,加青霉素后仍有兩種菌落繼續生長C.丙組培養基中含有青霉素,所以生長的菌落是PenrS型細菌D.丁組培養基中無菌落生長解析:選D 抗青霉素的S型(PenrS型)細菌的DNA是轉化因子。在甲組中,將加熱致死的PenrS型細菌與活的R型活細菌混合注射到小鼠體內,部分活的R型細菌會轉化為PenrS型細菌,部分小鼠會患敗血癥,注射青霉素治療后,體內有抗青霉素的S型細菌存在的小鼠不能康復,A不符合題意;在乙組中,PenrS型細菌的DNA與活的R型活細菌混合培養,可觀察到R型細菌和PenrS型細菌兩種菌落,加青霉素后R型細菌生長受到抑制,只有PenrS型菌落繼續生長,B不符合題意;丙組培養基中含有青霉素,活的R型細菌不能生長,也不能發生轉化,因此無菌落出現,C不符合題意;丁組中因為PenrS型細菌的DNA被DNA酶催化水解而無轉化因子,且活的R型細菌不抗青霉素,因此培養基中無菌落生長,D符合題意。12.在探究生物的遺傳物質的相關實驗研究中,有如下的實驗過程或理論解釋。Ⅰ.圖1是關于肺炎鏈球菌R型細菌的轉化過程圖。據研究,并非任意兩株R型細菌與S型細菌之間的接觸都可發生轉化,凡能發生轉化的,其R型細菌必須處于感受態,產生一些感受態特異蛋白,包括膜相關DNA結合蛋白、細胞壁自溶素和幾種核酸酶。Ⅱ.圖2是部分研究人員做的關于肺炎鏈球菌的體外轉化實驗過程圖(圖中表示無毒性R型細菌,表示有毒性S型細菌)。Ⅲ.圖3是噬菌體的蛋白質和DNA在侵染過程中的檢測數據。請回答下列問題:(1)圖1中,步驟________是將S型細菌加熱致死的過程,S型細菌的DNA雙鏈片段與A細胞膜表面的相關DNA結合蛋白結合,其中一條鏈(a)在______酶的作用下水解,另一條鏈(b)與感受態特異蛋白結合進入R型細菌細胞內。完成步驟④后,這條鏈(b)在相關酶的作用下,形成____(填“單”或“雙”)鏈整合進R型細菌的DNA中,這種變異屬于________。(2)圖2中,實驗最關鍵的設計思路是___________________________________________________________________________________________________________________。(3)圖3中所示實驗中,以噬菌體為研究材料,利用____________________技術,分別用32P和35S標記噬菌體,用標記的噬菌體侵染細菌,從而追蹤在侵染過程中 DNA和蛋白質的位置變化。實驗結果表明:______(填整數) min后的曲線變化基本上可說明DNA與蛋白質實現分離。圖中“被侵染的細菌的存活率”曲線基本保持在100%,這組數據的意義是作為對照組,以證明________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析:(1)實驗過程中,首先要將S型細菌加熱致死,因此步驟①是將S型細菌加熱致死的過程。S型細菌的DNA雙鏈片段與A細胞膜表面的相關DNA結合蛋白結合,其中一條鏈(a)在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解,另一條鏈(b)與感受態特異蛋白結合進入R型細菌細胞內。將外源DNA片段整合到R型細菌的DNA雙鏈,需要限制性內切核酸酶切割形成末端和DNA連接酶進行縫合,從而實現基因重組。(2)圖2中,實驗最關鍵的設計思路是把S型細菌的DNA和蛋白質等分開,單獨、直接地觀察它們在細菌轉化中的作用。 (3)標記噬菌體利用了放射性同位素標記技術,用含32P和35S的培養基分別培養大腸桿菌,再用噬菌體分別侵染被32P和35S標記的大腸桿菌的方法獲得被32P和35S標記的噬菌體。圖中“被浸染的細菌存活率”曲線基本保持在100%,本組數據的意義是作為對照組,以證明細菌沒有裂解,沒有子代噬菌體釋放出來。答案:(1)① 核酸(DNA水解) 雙 基因重組(2)把S型細菌的DNA和蛋白質等分開,單獨、直接地觀察它們在細菌轉化中的作用 (3)放射性同位素標記 2 細菌沒有裂解,無子代噬菌體釋放出來第2節 DNA的結構學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背1.概述DNA結構的主要特點。2.通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程的交流和討論,認同交流合作、多學科交叉在科學發展中的作用。3.制作DNA雙螺旋結構模型。 1.DNA雙螺旋結構的主要特點:①兩條脫氧核苷酸鏈反向平行;②脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,構成基本骨架;③堿基通過氫鍵連接成堿基對,排列在內側。2.雙鏈DNA分子中,嘌呤堿基數=嘧啶堿基數,即A+G=T+C。3.互補堿基之和的比例在DNA的任何一條鏈及整個DNA分子中都相等。【主干知識梳理】一、DNA雙螺旋結構模型的構建1.構建者:美國生物學家沃森和英國物理學家克里克。2.構建歷程3.模型的特點及意義二、DNA的結構項目 特點整體結構 由兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構基本骨架 由脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,構成基本骨架堿基配對 兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對,排列在內側并且遵循堿基互補配對原則:A與T配對、G與C配對三、制作DNA雙螺旋結構模型1.目的要求:通過制作DNA雙螺旋結構模型,加深對DNA結構特點的認識和理解。2.制作程序【教材微點發掘】1.下圖為DNA的結構模式圖,據圖回答有關問題:(1)寫出圖中相應序號表示的物質或結構:①胸腺嘧啶;②脫氧核糖;③磷酸;④胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸;⑤胞嘧啶;⑥腺嘌呤_;⑦鳥嘌呤;⑧胞嘧啶。(2)脫氧核糖中的1′C是指與堿基相連的碳,5′C是指與磷酸基團相連的碳。(3)從圖中看出DNA兩條鏈是反向平行的依據是:從雙鏈的一端起始,一條單鏈是從5′端到3′端的,另一條單鏈則是從3′端到5′端的。2.在沃森和克里克在構建模型的過程中,借鑒利用了他人的哪些經驗和成果?提示:①當時科學界已發現的證據;②英國生物物理學家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜;③奧地利生物化學家查哥夫的研究成果:腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量,鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。教材問題提示(一)思考·討論(教材第48、49頁)1.(1)DNA是由兩條鏈構成的。它的立體結構為:DNA是由兩條單鏈組成的,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。(2)DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸,它們排列在DNA的外側。(3)DNA中的堿基通過氫鍵連接成堿基對,它們位于DNA的內側。堿基配對有一定的規律:A一定與T配對,G一定與C配對。2.要善于利用他人的研究成果和經驗;要善于與他人交流、合作,閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的;研究小組成員在知識背景上最好是互補的,對所從事的研究要有興趣和激情等。(二)探究·實踐(教材第51頁)1.DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸,但是堿基的排列順序卻是千變萬化的。堿基排列順序的千變萬化,使DNA儲存了大量的遺傳信息。2.(1)靠DNA堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯;(2)在DNA雙螺旋結構中,由于堿基對平面之間相互靠近,形成了與堿基對平面垂直方向的相互作用力(該點可不作要求)。3.可從DNA的結構來進行推測,如從堿基互補配對原則出發去思考。新知探究(一) DNA的結構【探究·深化】[問題驅動] 坐落在北京中關村高新科技園區的DNA雕塑,以它簡潔而獨特的造型吸引著過往行人,它象征著中關村生生不息的精神,寓意創新的生命更加頑強。(1)該雙螺旋模型代表的雙鏈之間通過什么鍵連接?提示:氫鍵。(2)該雙螺旋模型代表的雙鏈長度是否相等?為什么?提示:相等。兩條鏈之間通過堿基互補配對,所以兩條鏈的脫氧核苷酸數目相等。(3)DNA中的N、P分別存在于脫氧核苷酸的哪種成分中?提示:N存在于含氮堿基中,P存在于磷酸基團中。(4)為什么“G—C”含量越多的DNA越耐高溫?提示:G—C之間的氫鍵數量是3個,而A—T之間的氫鍵數量是2個,所以含“G—C”越多則結構越穩定,越不容易被高溫破壞。(5)DNA分子中,每個脫氧核糖均連接一個磷酸和一個堿基嗎?提示:DNA分子中,每個脫氧核糖均連接一個堿基;而除3′端的脫氧核糖只連接一個磷酸外,其他部位的脫氧核糖均連接兩個磷酸。[重難點撥] 一、DNA分子的結構及特點1.由圖1得到以下信息:(4)DNA初步水解的產物是脫氧核苷酸,徹底水解的產物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。2.圖2是圖1的簡化形式,其中①是磷酸二酯鍵,②是氫鍵。二、DNA分子的結構特性1.穩定性:DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變,兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。2.多樣性:DNA分子中堿基對(脫氧核苷酸對)的排列順序多種多樣,構成了DNA的多樣性→遺傳信息的多樣性→生物多樣性。3.特異性:每種DNA都具有不同于其他DNA的特定的堿基排列順序。【典題·例析】[典例] (2022·廣東高考)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環化(如圖所示),該線性分子兩端能夠相連的主要原因是( )A.單鏈序列脫氧核苷酸數量相等B.分子骨架同為脫氧核糖與磷酸C.單鏈序列的堿基能夠互補配對D.自連環化后兩條單鏈方向相同[解析] 單鏈序列脫氧核苷酸數量相等和分子骨架同為脫氧核糖與磷酸都不是該線性DNA分子兩端能夠相連的原因,A、B錯誤;據圖可知,單鏈序列的堿基能夠互補配對,這是該線性DNA分子兩端能夠相連的主要原因,C正確;該線性DNA分子自連環化后兩條單鏈方向相反,D錯誤。[答案] C方法技巧————————————————————————————————巧用“五、四、三、二、一”記憶DNA的結構—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.如圖是某DNA分子的部分結構示意圖,下列敘述正確的是( )A.該DNA分子中①與②比例為2∶1B.該DNA分子的多樣性與其空間結構有關C.該DNA一條鏈中堿基⑥和③通過氫鍵相連D.該DNA分子的兩條鏈中⑥的數量可能不等解析:選D 該DNA分子中①磷酸與②脫氧核糖的比例為1∶1,A錯誤;DNA分子的空間結構只有雙螺旋結構一種,不具有多樣性,B錯誤;處于一條鏈中的互補堿基不能通過氫鍵相連,C錯誤;一個DNA分子兩條鏈中,某個堿基的數量可以不等,D正確。2.下列關于威爾金斯、沃森、克里克、富蘭克林和查哥夫等人在DNA分子結構構建方面突出貢獻的說法,正確的是( )A.威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像B.沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結構模型C.查哥夫提出了A與T配對、C與G配對的正確關系D.富蘭克林和查哥夫發現A的量等于T的量、C的量等于G的量解析:選B 威爾金斯和富蘭克林提供了DNA衍射圖譜,A錯誤;查哥夫發現腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量,鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量,C錯誤;沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結構模型,D錯誤,故選B。新知探究(二) DNA分子中有關堿基數量的計算【拓展·深化】1.堿基互補配對原則在雙鏈DNA分子中,A=T,G=C,A1=T2,T1=A2,G1=C2,C1=G2。如圖:2.DNA分子中堿基數量關系的規律(1)規律一:在雙鏈DNA分子中,嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數,各占全部堿基數的一半,或“不互補堿基之和相等,比值為1” 。即A+G=T+C=A+C=G+T(A+G)/(T+C)=(A+C)/(G+T)=1(2)規律二:在雙鏈DNA分子中,互補堿基之和的比值在兩條鏈中和整個DNA分子中相等。即若(A1+T1)/(G1+C1)=m,則(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C)=m。(3)規律三:在雙鏈DNA分子中,不互補堿基之和的比值在兩條鏈中互為倒數,在整個DNA分子中為 1 。 即若(A1+G1)/(T1+C1)=n,則(A2+G2)/(T2+C2)=1/n,雙鏈DNA分子中(A+G)/(T+C)=1。注意:規律二和規律三可巧記為“補則等,不補則倒”。[思考·討論](1)在整個雙鏈DNA分子中,嘌呤總數是否等于嘧啶總數?在DNA分子一條單鏈中呢?提示:整個雙鏈DNA分子中,嘌呤總數等于嘧啶總數,因為A=T,G=C,所以A+G=T+C。在DNA分子一條單鏈中,上述關系一般不成立。(2)某雙鏈DNA分子中,鳥嘌呤占23%,求腺嘌呤占多少?提示:27%。(3)在DNA的一條單鏈中,(A+G)/(T+C)=0.4,上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少?提示:2.5和1。(4)若DNA的一個單鏈中,(A+T)/(G+C)=0.4,上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少?提示:0.4和0.4。【典題·例析】[例1] 下面四個DNA分子的一條單鏈與其所在DNA分子中、一條單鏈與其互補鏈中堿基數目比值的關系圖,錯誤的是( )[解析] DNA分子中,(A+C)/(T+G)一定等于1;一條單鏈中(A+T)/(G+C)與其互補鏈中(A+T)/(G+C)及DNA分子中(A+T)/(G+C)都相等;一條單鏈中(A+C)/(G+G)與其互補鏈中(A+C)/(T+G)互為倒數,一條單鏈中(A+C)/(T+G)=0.5時,則其互補鏈中(A+C)/(T+G)=2。故選C。[答案] C[例2] 在一個DNA分子中,腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數的54%。若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數的22%,胸腺嘧啶占28%,則另一條鏈上,胞嘧啶、胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數的( )A.24%、26% B.22%、28%C.27%、23% D.20%、30%[解析] 已知雙鏈DNA分子中,腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基的54%,即A+T=54%,則A=T=27%,C=G=50%-27%=23%。又已知一條鏈上的胞嘧啶占該鏈堿基總數的22%、胸腺嘧啶占28%,即C1=22%,T1=28%,根據堿基互補配對原則,C=(C1+C2)÷2,所以C2=24%,同理T2=26%。故選A。[答案] A方法規律————————————————————————————————解答DNA分子中有關堿基計算的“三步曲”—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.(2022·浙江6月選考)某同學欲制作DNA雙螺旋結構模型,已準備了足夠的相關材料。下列敘述正確的是( )A.在制作脫氧核苷酸時,需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基B.制作模型時,鳥嘌呤與胞嘧啶之間用2個氫鍵連接物相連C.制成的模型中,腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥嘌呤和胸腺嘧啶之和D.制成的模型中,磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內側解析:選C 在制作脫氧核苷酸時,需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基,A錯誤;鳥嘌呤和胞嘧啶之間由3個氫鍵連接,B錯誤;DNA的兩條鏈之間遵循堿基互補配對原則,即A=T、C=G,故在制作的模型中A+C=G+T,C正確;DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,構成基本骨架,堿基在內側,D錯誤。2.某雙鏈DNA分子含有400個堿基,其中一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列表述正確的是( )A.該DNA分子的另一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4B.該DNA分子共有腺嘌呤60個C.該DNA分子共有鳥嘌呤160個D.其中一條鏈中(A+T)/(G+C)=3/7,另一條鏈中(A+T)/(G+C)=7/3解析:選B 根據堿基互補配對原則,該DNA分子另一條鏈上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,則A+T占該鏈堿基總數的比例為30%,G+C占70%,即DNA分子中A+T占30%,G+C占70%,共有A=T=400×(30%÷2)=60(個),G=C=400×(70%÷2)=140(個),A、C錯誤,B正確;該DNA分子一條鏈中(A+T)/(G+C)=3/7,則另一條鏈中(A+T)/(G+C)=3/7,D錯誤。科學視野——DNA分子雜交技術和DNA指紋技術DNA分子雜交的基礎是具有互補堿基序列的DNA分子,可以通過堿基對之間形成氫鍵等,形成穩定的雙鏈區。其基本原理就是應用核酸分子的變性和復性的性質,使來源不同的 DNA片段,按堿基互補關系形成雜交雙鏈分子。DNA分子雜交技術可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當兩種生物的DNA單鏈具有互補的堿基序列時,互補的堿基序列就會結合在一起,形成雜合雙鏈區;在沒有互補堿基序列的部位,仍然是兩條游離的單鏈(如圖所示)。形成雜合雙鏈區的部位越多,說明這兩種生物的親緣關系越近。人的遺傳信息主要分布于染色體上的DNA中。兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微,因此,DNA可以像指紋一樣用來識別身份,這種方法就是DNA指紋技術。因為每個人的DNA指紋圖是獨一無二的,所以我們可以根據分析指紋圖的吻合程度來幫助確認身份。【素養評價】1.已知病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA和單鏈RNA四種類型,現發現了一種新病毒,要確定其核酸屬于上述哪一種類型,應該( )A.分析堿基類型,確定堿基比率B.分析堿基類型,分析五碳糖類型C.分析蛋白質的氨基酸組成,分析堿基類型D.分析蛋白質的氨基酸組成,分析核糖類型解析:選A 含有堿基T的核酸為DNA,含有堿基U的核酸為RNA,雙鏈DNA中A=T,G=C。分析堿基類型和五碳糖類型只能確定是DNA還是RNA,無法確定是雙鏈還是單鏈結構,所以還得確定堿基比率。故選A。2.如圖為DNA測序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片。其中圖1的堿基排列順序已經解讀,其順序是:GGTTATGCGT,那么圖2顯示的堿基排列順序應該是( )A.GCTTGCGTAT B.GATGCGTTCGC.TAGTCTGGCT D.GCTGAGTTAG解析:選B 圖1為DNA測序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片。圖1的堿基排列順序已經解讀,其順序是:GGTTATGCGT,所以圖中堿基序列應從下向上讀,且由左至右的順序依次是ACGT,所以圖2中堿基序列是:GATGCGTTCG,B正確。3.DNA指紋技術正發揮著越來越重要的作用,可用于親子鑒定、偵察罪犯等方面,請思考并回答下列有關DNA指紋技術的問題。(1)DNA親子鑒定中,DNA探針必不可少,DNA探針是一種已知堿基順序的DNA片段。請問用DNA探針檢測基因所用的原理是________________________________________。現在已知除了同卵雙生雙胞胎外,每個人的DNA都是獨一無二的,就好像指紋一樣,這說明:__________________________________________________。(2)為了確保實驗的準確性,需要克隆出較多的DNA樣品。若一個只含31P的DNA分子被32P標記的脫氧核苷酸為原料連續復制3次后,含32P的單鏈占全部單鏈的________。(3)DNA指紋技術可應用于尸體的辨認工作中,煤礦瓦斯爆炸事故中尸體的辨認就可借助于DNA指紋技術。①如表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的某條染色體上同一區段DNA單鏈的堿基序列,根據堿基配對情況判斷(不考慮基因突變),A、B、C三組DNA中不是同一人的是________組。A組 B組 C組尸體中的DNA堿基序列 ACTGACGGTT GGCTTATCGA GCAATCGTGC家屬提供的DNA堿基序列 TGACTGCCAA CCGAATAGCA CGGTAAGACG②為什么從尸體與死者家屬提供的死者生前的生活用品中分別提取的DNA可以完全互補配對?______________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析:(1)DNA探針檢測基因依據的原理是堿基互補配對原則和DNA分子的特異性。每個人的DNA獨一無二,說明DNA分子具有多樣性;每個人又有特定的DNA序列,說明DNA分子具有特異性。(2)一個雙鏈被31P標記的DNA分子,在復制過程中,只能提供2條含31P的單鏈,復制3次后,得到8個DNA分子、16條脫氧核苷酸鏈,其中只有2條單鏈含31P,所以含32P的單鏈占全部單鏈的(16-2)/16=7/8。(3)①分析表格可知,A組尸體中的DNA堿基序列和家屬提供的DNA堿基序列能完全進行互補配對,但B組與C組的不能完全配對,說明B、C組不是同一個人的。②一個人的所有細胞都來自同一個受精卵的有絲分裂,不考慮基因突變時,家屬提供的死者生前物品上的DNA與死者尸體中的DNA相同,堿基可以完全互補配對。答案:(1)堿基互補配對原則和DNA分子的特異性 DNA分子具有多樣性和特異性 (2)7/8 (3)①B、C ②人體所有細胞均由一個受精卵經有絲分裂產生,細胞核中均含有相同的遺傳物質(或DNA)[課時跟蹤檢測][理解·鞏固·落實]1.判斷下列敘述的正誤,對的打“√”,錯的打“×”。(1)在DNA模型構建過程中,沃森和克里克曾嘗試構建三螺旋結構模型。(√)(2)DNA是由四種核糖核苷酸連接而成的。(×)(3)在DNA分子中一定存在如下數量關系:A=G,C=T。(×)(4)DNA的一條單鏈中相鄰兩個堿基通過氫鍵連接。(×)(5)雙鏈DNA分子中的每個磷酸都與兩個五碳糖相連接。(×)2.DNA分子具有雙螺旋結構,下列有關敘述錯誤的是( )A.雙螺旋結構由科學家沃森和克里克提岀B.兩條鏈反向平行C.脫氧核糖和磷酸交替排列構成基本骨架D.堿基間通過肽鍵構成堿基對解析:選D DNA分子雙螺旋結構由科學家沃森和克里克提岀,A正確;DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的,B正確;DNA分子中,脫氧核糖和磷酸交替連接構成基本骨架,排列在外側,堿基排列在內側,C正確;堿基間通過氫鍵構成堿基對,D錯誤。3.某同學制作了DNA分子結構模型,其中一條鏈所用堿基A、C、T、G的數量比為1∶2∶3∶4,下列相關敘述正確的是( )A.兩條脫氧核苷酸鏈以反向平行方式盤旋成雙螺旋結構B.該DNA分子中A、C、T、G的數量比為1∶1∶1∶1C.脫氧核糖、磷酸、堿基交替連接構成該模型的基本骨架D.DNA分子雙鏈中堿基隨機配對且因物種而異解析:選A DNA分子的兩條鏈是按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構的;該DNA分子中A、C、T、G的數量比為2∶3∶2∶3;脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側,構成基本骨架;DNA分子雙鏈中堿基A和T配對,G和C配對。4.DNA由反向平行的兩條脫氧核苷酸長鏈組成。如果DNA的一條鏈上某堿基序列是5′-AGCTGCG-3′,則另一條鏈與之配對的部分是( )A.5′-CGCAGCT-3′ B.5′-TCGACGC-3′C.5′-AGCTGCG-3′ D.5′-GCGTCGA-3′解析:選A 雙鏈DNA的兩條單鏈通過堿基互補配對,且兩條單鏈方向相反。故選A。5.下列與生物體內核酸分子功能多樣性無關的是( )A.核苷酸的組成種類 B.核苷酸的連接方式C.核苷酸的排列順序 D.核苷酸的數量解析:選B 核酸包括DNA和RNA,兩種物質功能不同。DNA由4種脫氧核苷酸組成,RNA由4種核糖核苷酸組成;核苷酸的數量和排列順序的不同,決定了核酸分子結構的多樣性,結構的多樣性決定了功能的多樣性;組成核酸的核苷酸分子之間都是通過磷酸二酯鍵連接的。故選B。6.下列關于沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型的敘述,錯誤的是( )A.沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型是建立在DNA分子以4種脫氧核苷酸(堿基為A、T、G、C)為單位連接而成的長鏈的基礎上B.威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關數據進行分析,得出DNA分子呈螺旋結構C.沃森和克里克曾嘗試構建了多種模型,但都不科學D.沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量,鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發,構建出了科學的模型解析:選B 沃森和克里克以威爾金斯和富蘭克林提供的 DNA衍射圖譜的有關數據為基礎,推算出DNA分子呈螺旋結構。故選B。7.查哥夫對多種生物DNA做了堿基定量分析,發現(A+T)/(C+G)的值如表。結合所學知識,你認為能得出的結論是( )DNA來源 大腸桿菌 小麥 鼠 豬肝 豬胸腺 豬脾(A+T)/ (C+G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43A.豬的DNA結構比大腸桿菌的DNA結構更穩定一些B.小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同C.小麥DNA中(A+T)的數量是鼠DNA中(C+G)數量的1.21倍D.同一生物不同組織的DNA堿基組成相同解析:選D 大腸桿菌DNA中(A+T)/(C+G)的值小于豬的,說明大腸桿菌DNA所含C—G堿基對的比例較高,而C—G堿基對含三個氫鍵,因此大腸桿菌的DNA結構穩定性高于豬的,A錯誤;雖然小麥和鼠的DNA中(A+T)/(C+G)的值相同,但不能代表二者的堿基序列與數目相同,B、C錯誤;同一生物的不同組織所含DNA的堿基序列是相同的,因此DNA堿基組成也相同,D正確。8.假設一個DNA分子片段中堿基A共有312個,占全部堿基總數的26%,則此DNA分子片段中堿基G所占的百分比和數目分別是( )A.26%;312 B.24%;312C.26%;288 D.24%;288解析:選D 雙鏈DNA分子中,非互補配對堿基之和占堿基總數的一半。某DNA分子片段,含有312個堿基A,占全部堿基總數的26%,則此DNA片段中堿基G所占百分比為50%-26%=24%,數目=312/26%×24%=288(個)。故選D。9.如圖是DNA分子片段的結構圖,請據圖回答問題:(1)圖甲是DNA分子片段的__________結構,圖乙是DNA分子片段的________結構。(2)寫出圖中部分結構的名稱:[2]______________、[5]__________________。(3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條長鏈是由________和________交替連接的。(4)堿基配對的方式為:__________與__________配對,__________與__________配對。(5)從圖甲中可以看出,組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的;從圖乙中可以看出,組成DNA分子的兩條鏈相互盤旋成________的________結構。解析:(1)從圖中可以看出:甲表示的是DNA分子片段的平面結構,而乙表示的是DNA分子片段的立體(或空間)結構。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸長鏈的片段,而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結構可以看出,DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,構成了基本骨架。(4)DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對,且有一定規律:A與T配對,G與C配對。(5)從圖甲中可以看出,組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈是反向平行的;從圖乙中可以看出,組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互盤旋成有規則的雙螺旋結構。答案:(1)平面 立體(或空間) (2)一條脫氧核苷酸長鏈的片段 腺嘌呤脫氧核苷酸 (3)脫氧核糖 磷酸 (4)A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鳥嘌呤) C(胞嘧啶) (5)反向 有規則 雙螺旋[遷移·應用·發展]10.科學家發現DNA也有酶催化活性,他們根據共有序列設計并合成了由47個核苷酸組成的單鏈DNAE47,它可以催化兩個DNA片段之間的連接。下列有關敘述正確的是( )A.在單鏈DNAE47中,嘌呤堿基數一定等于嘧啶堿基數B.在單鏈DNAE47中,堿基數=脫氧核苷酸數=脫氧核糖數C.單鏈DNAE47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的D.在單鏈DNAE47中,每個脫氧核糖上均連有一個磷酸和一個含氮堿基解析:選B 單鏈DNA中嘌呤堿基數不一定等于嘧啶堿基數;單鏈DNAE47催化DNA片段間的連接,DNA聚合酶則催化單個脫氧核苷酸的連接;在脫氧核苷酸鏈中的脫氧核糖可連有兩個(或一個)磷酸和一個含氮堿基。故選B。11.對DNA分子的堿基進行數量分析,可以通過檢測其中某種堿基的數目及其比例來推斷其他堿基數目及其比例。假如檢測某DNA分子得知堿基A的數目為x,其比例為y,以下推斷正確的是( )A.堿基總數量為x/yB.堿基C的數目為x(0.5y-1)C.嘌呤數與嘧啶數之比為x/(1-y)D.堿基G的比例為(1-y)/2解析:選A 根據題意知,A=x,則T=x,它們所占比例均為y,則堿基總數量為x/y;C+G=x/y-A-T=x/y-2x,則C=G=x;嘌呤數與嘧啶數之比為1;堿基G的比例為(1-2y)/2。12.犬細小病(CPV)是由犬細小病毒感染幼犬所引起的一種急性傳染病。細小病毒是一種單鏈DNA病毒,堿基A約占30%。下列關于犬細小病毒的敘述正確的是( )A.可在液體培養基中繁殖B.遺傳物質是DNAC.DNA中(A+G)/(T+C)=1D.DNA中C約占20%解析:選B 犬細小病毒不能獨立代謝,必須寄生在活細胞中才能表現出生命活性,所以不能在液體培養基中繁殖,A錯誤;犬細小病毒是一種單鏈DNA病毒,故遺傳物質是DNA,B正確;作為單鏈DNA病毒,沒有堿基互補配對關系,(A+G)/(T+C)的值無法計算,也無法計算C的數量,C、D錯誤。13.圖甲是用DNA測序儀測出的某DNA片段上一條脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(TGCGTATTGG),請回答下列問題:(1)據圖甲推測,此DNA片段上的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數量是________個。(2)根據圖甲中脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序,推測圖乙中顯示的脫氧核苷酸鏈的堿基排列順序為__________________________(從上往下)。(3)圖甲所顯示的DNA片段與圖乙所顯示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)總是為__________,由此證明DNA分子中堿基的數量關系是________________________。圖甲中的DNA片段與圖乙中的DNA片段中的 A/G分別為________、________,由此說明了DNA分子具有特異性。解析:(1)圖甲中顯示的一條鏈上鳥嘌呤脫氧核苷酸的數量是4個,胞嘧啶脫氧核苷酸的數量是1個,根據堿基互補配對原則,其互補鏈上還有1個鳥嘌呤脫氧核苷酸,因此該DNA片段上的鳥嘌呤核苷酸數量是5個。(2)看清楚圖甲中各列所示的堿基種類是讀出圖乙中脫氧核苷酸鏈堿基序列的關鍵。(3)在雙鏈DNA分子中,因為堿基互補配對,所以嘌呤數等于嘧啶數;根據圖甲中DNA片段的一條脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(TGCGTATTGG),可計算出此DNA片段中A/G=(1+4)/(4+1)=1;由圖乙中脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(CCAGTGCGCC),可計算出此DNA片段中A/G=2/8=1/4,不同的DNA分子中(A+T)/(G+C)、A/G、T/C是不同的,體現了DNA分子的特異性。答案:(1)5 (2)CCAGTGCGCC (3)1 嘌呤數等于嘧啶數 1 1/4第3、4節 DNA的復制、基因通常是有遺傳效應的DNA片段學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背1.運用假說—演繹法探究DNA的復制方式,概述DNA通過半保留方式進行復制。2.通過對DNA半保留復制方式的學習,理解DNA的準確復制是遺傳信息穩定傳遞的基礎。3.舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段。4.說明基因與DNA的關系。 1.DNA復制需要DNA模板、4種脫氧核苷酸為原料以及酶和能量等。2.DNA復制的特點是邊解旋邊復制和半保留復制。3.DNA通過復制將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞,從而保持了遺傳信息的連續性。4.遺傳信息蘊藏在DNA(RNA)4種堿基的排列順序中。5.基因通常是有遺傳效應的DNA片段,對少數病毒而言,基因是有遺傳效應的RNA片段。【主干知識梳理】一、DNA的復制1.對DNA復制的推測(1)提出者:沃森和克里克。(2)假說內容:①解旋:DNA復制時,DNA雙螺旋解開,互補的堿基之間的氫鍵斷裂。②復制③特點:新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈,因此,這種復制方式稱作半保留復制。2.DNA半保留復制的實驗證據(1)實驗材料:大腸桿菌。(2)實驗方法:運用同位素標記技術。(3)實驗過程(4)實驗預期①親代DNA分子中兩條鏈均含15N,DNA分子密度高。②復制一次產生的DNA分子中,一條鏈含 14N,另一條鏈含 15N,DNA分子密度居中。③復制兩次產生的DNA分子中,有兩個DNA分子雙鏈均含14N,DNA分子密度較低;另兩個DNA分子中一條鏈含 15N,另一條鏈含 14N。3.DNA復制的過程(1)相關知識歸納總結概念 以親代DNA為模板合成子代DNA的過程時間 有絲分裂間期和減數分裂Ⅰ前的間期場所 主要是細胞核條件 模板、原料、能量、酶等特點 半保留復制、邊解旋邊復制意義 通過復制將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞,從而保持了遺傳信息的連續性(2)復制的過程(3)準確復制的原因①DNA分子獨特的雙螺旋結構,為復制提供了精確的模板。②通過堿基互補配對,保證了復制能夠準確地進行。二、基因通常是有遺傳效應的DNA片段1.基因與DNA關系的實例(結合教材P57“思考·討論”資料分析)2.DNA片段中的遺傳信息(1)遺傳信息:蘊藏在4種堿基的排列順序之中。(2)特點①多樣性:堿基排列順序的千變萬化。②特異性:每一個DNA分子有特定的堿基排列順序。③穩定性:DNA分子的結構較穩定。3.與生物體多樣性和特異性的關系DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。4.基因的延伸:對于遺傳物質是RNA的生物,基因就是有遺傳效應的RNA片段。【教材微點發掘】 下圖是DNA復制的示意圖(教材第55頁圖310),據圖回答有關問題:(1)DNA復制時,解旋酶的作用是將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。(2)DNA聚合酶的作用是連接相鄰的兩個脫氧核苷酸形成與母鏈互補的子鏈。(3)在DNA復制過程中,兩條子鏈延伸的方向相反的原因是DNA中兩條母鏈是反向平行的。(4)真核生物的核DNA復制通常發生在細胞分裂的間期。(5)有絲分裂或減數分裂的細胞進行DNA的復制;蛙的紅細胞進行無絲分裂,進行DNA的復制;哺乳動物成熟的紅細胞,不會進行DNA的復制。(均填“會”或“不會”)教材問題提示第3節 (一)思考·討論(教材第54頁)1.細胞分裂一次后,方框中填15N/14NDNA;細胞再分裂一次后,試管上部的方框中填14N/14NDNA,試管中部的方框中填15N/14NDNA。2.假如全保留復制是正確的,第一代的結果:一半的細胞中DNA是15N/15NDNA,另一半的細胞中DNA是14N/14NDNA;第二代的結果:1/4的細胞中DNA是15N/15NDNA,3/4的細胞中DNA是14N/14NDNA。(二)旁欄思考(教材第55頁)第一代只出現一條居中的DNA條帶,這個結果排除了全保留復制的方式。第4節 思考·討論1(教材第57~58頁)1.生物體內的DNA分子數目小于基因數目,生物體內所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數。這說明基因是DNA片段,基因不是連續分布在DNA上的,而是由堿基序列將其分隔開的。2.此題旨在引導學生理解遺傳效應的含義,并不要求唯一答案。可以結合提供的資料來理解,如能夠指導相應蛋白質的合成、控制生物體的性狀等。“問題探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應是使轉基因鯉魚的生長速率加快。3.基因是有遺傳效應的DNA片段。思考·討論2(教材第58~59頁)1.4100種。2.堿基排列順序的千變萬化,構成了DNA的多樣性,而堿基特定的排列順序,又構成了每個DNA分子的特異性。DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。3.在人類的DNA中,脫氧核苷酸序列多樣性表現為每個人的DNA幾乎不可能完全相同,因此,DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。4.略。新知探究(一) DNA復制的過程和特點【探究·深化】[問題驅動] 根據圖1、圖2思考下列問題:(1)圖1中進行的是什么過程?發生的時期和場所是什么?提示:DNA復制;有絲分裂間期和減數分裂前的間期,無絲分裂也有DNA復制。真核生物DNA復制的場所有細胞核、線粒體、葉綠體;原核生物DNA復制的場所主要是擬核。(2)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶?分別作用于圖2中的哪個部位?a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中,哪些鏈的堿基排列順序是相同的?提示:酶1是解旋酶,作用于f,酶2是DNA聚合酶,作用于e;a和c的堿基排列順序相同,b和d的堿基排列順序相同。(3)從圖1中是否可以看出DNA復制是半保留復制?為什么?圖1所示的特點還有什么?可用什么方法檢測母鏈和子鏈?提示:可以,因為兩條母鏈進入到兩個子代DNA分子中,新形成的子代DNA分子中只有一條鏈是親代的母鏈。圖中還能看出DNA分子是邊解旋邊復制;可采用同位素標記法檢測母鏈、子鏈。(4)DNA分子復制受到各種外界因素的干擾時,堿基序列會發生變化嗎?提示:堿基序列可能會發生改變,使后代DNA分子與親代DNA分子不同,遺傳信息發生改變。[重難點撥] (一)DNA復制的場所1.真核生物:細胞核、線粒體、葉綠體,其中主要場所是細胞核。2.原核生物:核區、細胞質(如質粒的復制)。3.病毒:宿主細胞內。(二)真核生物細胞核中DNA復制發生的時間分裂前的間期在體細胞中發生在有絲分裂間期;在有性生殖過程中發生在減數第一次分裂前的間期。(三)DNA復制所需的酶1.解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。2.DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。3.DNA連接酶的作用是連接DNA片段。(四)兩個子代核DNA的位置及分開時間復制產生的兩個子代核DNA分子位于一對姐妹染色單體上,由著絲粒連在一起,在有絲分裂后期或減數分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時分開,分別進入兩個子細胞中,如下圖所示:【典題·例析】[例1] 下列有關DNA復制的敘述,正確的是( )A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脫氧核苷酸B.在復制過程中解旋和復制是同時進行的C.解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈D.兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA分子[解析] DNA分子在解旋酶的作用下,將雙螺旋的兩條鏈解開,變成單鏈,A錯誤;DNA復制過程是邊解旋邊復制,所以解旋和復制是同時進行的,B正確;解旋后的每條脫氧核苷酸鏈都可以作為DNA復制的模板,C錯誤;形成的DNA分子中各含有一條母鏈和一條子鏈,兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對,組成一個新的DNA分子,D錯誤。[答案] B[例2] 圖1是果蠅DNA電鏡照片,圖中的泡狀結構是DNA復制泡,是DNA上正在復制的部分;圖2為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖。下列有關敘述錯誤的是( )A.圖2 DNA分子復制是從多個起點同時開始的B.圖2 DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的C.真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶D.真核生物的這種復制方式提高了復制速率[解析] 由該DNA分子復制過程示意圖可看出,DNA分子復制有多個復制起始點,且邊解旋邊雙向復制(箭頭代表DNA復制方向),DNA分子復制需要解旋酶參與。這種多起點復制可有效地提高復制速率。由圖示不同復制起點復制出的DNA片段長度不同可知,DNA分子的多個復制起點并不是同時開始復制的。故選A。[答案] A【應用·體驗】1.真核細胞中DNA復制如下圖所示,下列敘述錯誤的是( )A.多起點雙向復制能保證DNA復制在短時間內完成B.每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代C.復制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化D.DNA分子的準確復制依賴于堿基互補配對原則解析:選C 多起點雙向復制能保證DNA復制在短時間內完成,提高復制效率,A正確。DNA為半保留復制,每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代,B正確。DNA解旋酶破壞堿基對的氫鍵,使DNA雙鏈解旋,而氫鍵的形成不需要酶的催化;DNA聚合酶可催化形成磷酸二酯鍵,C錯誤。堿基對之間嚴格的堿基互補配對原則,保證了遺傳信息準確地從親代DNA傳向子代DNA,D正確。2.下圖表示DNA復制的過程,結合圖示判斷,下列有關敘述錯誤的是( )A.DNA復制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈間的氫鍵,使兩條鏈解開B.DNA分子的復制具有邊解旋邊復制的特點,生成的兩條子鏈方向相反C.DNA分子的復制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段D.DNA的兩條子鏈都是連續合成的解析:選D 由圖可知,兩條子鏈中,一條是連續合成的,另一條是不連續合成的。新知探究(二) DNA復制的相關計算【拓展·深化】DNA復制過程中相關物質數量變化規律將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養基上培養,復制n次,則:1.DNA分子數①子代DNA分子數=2n個。②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數=2個。③不含親代鏈的子代DNA分子數=(2n-2)個。2.脫氧核苷酸鏈數①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數=2n+1條。②親代脫氧核苷酸鏈數=2條。③新合成的脫氧核苷酸鏈數=(2n+1-2)條。3.消耗的脫氧核苷酸數若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個,經過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸m×(2n-1)個;第n次復制,消耗該脫氧核苷酸數為m×2n-1。[思考·討論](1)用15N標記的DNA分子,放入含14N的培養基中進行復制,當測得含有15N的DNA分子數為12.5%時,該DNA分子復制了幾次?提示:4次。含15N的DNA分子在含14N培養基中復制n次,則形成2n個DNA分子,其中含15N的DNA分子占2/2n,已知2/2n=12.5%,則n=4。(2)DNA復制n次與第n次復制各形成多少個DNA分子?提示:DNA復制n次形成2n個DNA分子,第n次復制形成2n-1個DNA分子。【典題·例析】[例1] 假設一個雙鏈均被32P標記的DNA由5 000個堿基對組成,其中腺嘌呤占全部堿基的20%,將其置于只含有31P的環境中復制3次。下列敘述錯誤的是( )A.該DNA分子中含有氫鍵的數目為1.3×104B.子代DNA分子平均相對分子質量與親代相比減少3.75×103C.子代DNA分子中含32P的脫氧核苷酸單鏈與含31P的脫氧核苷酸單鏈之比為1∶7D.復制過程中需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸[解析] 根據題干信息分析可知,DNA中A=T=2 000,C=G=3 000,A、T堿基對之間有2個氫鍵,G、C堿基對之間有3個氫鍵,因此該DNA分子中含有氫鍵的數目為2 000×2+3 000×3=1.3×104,A正確。親代DNA中的磷元素全為32P,復制3次后,共形成8個DNA分子。其中有2個DNA分子的一條鏈只含32P、另一條鏈只含31P,其相對分子質量比原來減少了5 000;另6個DNA分子的兩條鏈都只含31P,其相對分子質量比原來減少了10 000,則子代DNA的相對分子質量平均比親代DNA減少(5 000×2+10 000×6)÷8=8 750,B錯誤。由題意可知,被32P標記的DNA單鏈是2條,含有31P的單鏈是2×8-2=14(條),因此子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7,C正確。復制過程需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數為3 000×(8-1)=2.1×104(個),D正確。[答案] B[例2] 已知某DNA分子含有500個堿基對,其中一條鏈上A∶G∶T∶C=1∶2∶3∶4。該DNA分子連續復制數次后,消耗周圍環境中含G的脫氧核苷酸2 100個,則該DNA分子已經復制了( )A.3次 B.4次C.5次 D.6次[解析] 根據DNA分子含有500個堿基對,而一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C=1∶2∶3∶4,則該鏈中A、G、T、C分別是50、100、150、200(個),另一條單鏈上依次是150、200、50、100(個)。因此,該DNA分子中含有鳥嘌呤的脫氧核苷酸為100+200=300(個)。復制數次后,所有DNA中的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數量是2 100+300=2 400(個),設該DNA分子復制了n次,則有關系式:2n ×300=2 400,解得n=3。故選A。[答案] A易錯提醒—————————————————————————————————DNA復制相關計算的3個易錯點(1)“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別,前者包括所有的復制,但后者只包括最后一次復制。(2)在DNA復制過程中,無論復制了幾次,含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。(3)看清堿基的數目單位是“對”還是“個”,“DNA分子數”還是“鏈數”,“含”還是“只含”等關鍵詞。—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.用一個32P標記的噬菌體侵染在31P環境中培養的大腸桿菌,已知噬菌體DNA上有m個堿基對,其中胞嘧啶有n個。下列敘述錯誤的是( )A.大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等B.噬菌體DNA含有(2m+n)個氫鍵C.該噬菌體繁殖4次,子代中只有14個含有31PD.噬菌體DNA第4次復制共需要8(m-n)個腺嘌呤脫氧核苷酸解析:選C 噬菌體侵染細菌時,只有DNA進入細菌并作為模板控制子代噬菌體的合成,其DNA的復制及表達需要大腸桿菌提供原料、酶和ATP等,A正確;噬菌體DNA上有m個堿基對,其中胞嘧啶有n個,則鳥嘌呤有n個,胸膘嘧啶=腺嘌呤=(m-n)個,因此氫鍵個數=2(m-n)+3n=(2m+n)個,B正確;噬菌體繁殖4次,子代噬菌體中有16個含31P,C錯誤;噬菌體DNA第4次復制共需要腺嘌呤脫氧核苷酸=2n-1(m-n)=8(m-n)個,D正確。2.某DNA分子含m對堿基,其中腺嘌呤有a個。下列有關此DNA在連續復制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數目的敘述,錯誤的是( )A.在第一次復制時,需要(m-a)個B.在第二次復制時,需要2(m-a)個C.在第n次復制時,需要2n-1(m-a)個D.在n次復制過程中,總共需要2n(m-a)個解析:選D DNA分子復制一次,可產生2個DNA分子,因為每個DNA分子中含有(m-a)個胞嘧啶脫氧核苷酸,所以復制一次時,需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(m-a)個,A正確;在第二次復制時,2個DNA分子會形成4個DNA分子,相當于形成2個新DNA分子,所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為2(m-a)個,B正確;在第n次復制后,會形成2n個DNA分子,所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n-2n-1)(m-a)=2n-1(m-a)個,C正確;在第n次復制過程中,1個DNA分子變為2n個DNA分子,總共需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n-1)(m-a)個,D錯誤。新知探究(三) 基因通常是有遺傳效應的DNA片段【探究·深化】[問題驅動] 下圖甲表示果蠅某一條染色體上的幾個基因,圖乙表示物質或結構的從屬關系,請分析回答:(1)圖甲體現了基因與染色體有什么關系?基因都在染色體上嗎?提示:①基因在染色體上呈線性排列;②一條染色體上含有多個基因;③染色體是基因的載體。基因并不是都在染色體上,真核生物的核基因位于染色體上,質基因位于葉綠體或線粒體中,原核生物的基因位于擬核或質粒中,病毒的基因位于核酸分子中。(2)一條染色體上有幾個DNA分子?一個DNA分子中有很多個基因,這些基因是不是連續排列的?提示:一條染色體上有1個或2個DNA分子。一個DNA分子中基因并非連續排列的,基因之間有一些堿基序列不屬于基因。(3)圖乙中表示染色體、基因、DNA、脫氧核苷酸之間的關系,則a、b、c、d分別是什么?提示:a為染色體,b為DNA,c為基因,d為脫氧核苷酸。[重難點撥] (一)全面理解基因的內涵(1)本質上,基因通常是有遺傳效應的DNA片段。(2)結構上,基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列。(3)功能上,基因是遺傳物質的結構和功能的基本單位。(4)位置上,基因在染色體上呈線性排列。(二)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關系(三)基因、染色體、蛋白質、性狀的關系(1)對于真核細胞來說,染色體是基因的主要載體;線粒體和葉綠體中也含有基因。(2)對于原核細胞來說,基因存在于擬核中的DNA分子或質粒上,DNA是裸露的,并沒有與蛋白質一起構成染色體,因此,沒有染色體這一載體。【典題·例析】[例1] 下列有關基因的敘述,錯誤的是( )A.每個基因通常都是DNA分子上的一個片段B.DNA分子上的每一個片段都是基因C.DNA分子的結構發生改變,基因的結構不一定發生改變D.真核細胞的核基因位于染色體上,在染色體上呈線性排列[解析] 每個基因通常都是DNA分子上的一個片段,A正確;基因通常是有遺傳效應的DNA片段,B錯誤;DNA分子的非基因結構發生改變,不會引起基因結構變化,C正確;染色體是基因的主要載體,基因在染色體上呈線性排列,D正確。[答案] B[例2] 如圖表示脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體間的關系。下列有關敘述錯誤的是( )A.d是脫氧核苷酸,其種類取決于c的種類B.基因通常是具有遺傳效應的f片段C.e含有的堿基總數等于fD.基因的主要載體是染色體[解析] 圖中c為含氮堿基,d為脫氧核苷酸,根據含氮堿基不同,可將脫氧核苷酸分為四種,A正確;基因(e)是有遺傳效應的DNA(f)片段,故基因含有的堿基總數小于f,B正確,C錯誤;基因的主要載體是染色體,并在其上呈線性排列,D正確。[答案] C易錯提醒—————————————————————————————————基因概念理解的三個誤區(1)不是所有的DNA片段都是基因,必須是有遺傳效應的DNA片段才是基因。(2)不是所有的基因都位于染色體上,葉綠體、線粒體和擬核區也有基因。(3)基因不全是有遺傳效應的DNA片段,對于遺傳物質是RNA的生物而言,基因就是有遺傳效應的RNA片段,遺傳信息蘊藏在4種堿基(A、U、G、C)的排列順序之中。—————————————————————————————————————【應用·體驗】1.如圖是果蠅某條染色體上的一段DNA分子的示意圖。下列說法正確的是( )A.白眼基因含有多個核糖核苷酸B.白眼基因是有遺傳效應的DNA片段C.白眼基因位于細胞質內D.白眼基因基本組成單位是4種堿基解析:選B 基因通常是有遺傳效應的DNA片段,其基本組成單位與DNA相同,即為脫氧核苷酸,脫氧核苷酸共有4種,B正確,D錯誤;每個DNA分子上含有很多個基因,每個基因中含有許多個脫氧核苷酸,A錯誤;染色體是DNA的主要載體,白眼基因位于染色體上,是細胞核基因,C錯誤。2.從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析,錯誤的是( )A.堿基對的排列順序的千變萬化,決定了DNA分子的多樣性B.堿基對的特定的排列順序,決定了DNA分子的特異性C.一個含2 000個堿基的DNA分子,其堿基對可能的排列方式就有41 000種D.人體內控制β 珠蛋白的基因由1 700個堿基對組成,其堿基對可能的排列方式有41 700種解析:選D 堿基對的排列順序的千變萬化,構成了DNA分子基因的多樣性,A正確;堿基對的特定的排列順序,又構成了每一個DNA分子基因的特異性,B正確;DNA中的堿基有A、T、C、G 4種,由n對堿基形成的DNA分子,其堿基對可能的排列方式最多有4n種,C正確;β 珠蛋白基因堿基對的排列順序是β 珠蛋白所特有的,D錯誤。科學探究——探究DNA半保留復制方式的假說—演繹過程分析1.實驗方法:同位素標記法和離心技術。2.實驗原理:含15N的雙鏈DNA密度大,含14N的雙鏈DNA密度小,一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。3.假說—演繹過程(1)實驗假設:DNA以半保留的方式復制。(2)實驗預期:離心后應出現3條DNA帶。①重帶(密度最大):兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA。②中帶(密度居中):一條鏈為14N標記,另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA。③輕帶(密度最小):兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA。(3)實驗過程(4)過程分析①立即取出,提取DNA→離心→全部重帶。②繁殖一代后取出,提取DNA→離心→全部中帶。③繁殖兩代后取出,提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。4.實驗結論:DNA的復制是以半保留方式進行的。【素養評價】1.細菌在含15N的培養液中繁殖數代后,細菌DNA的含氮堿基皆含有15N,然后再將其移入含14N的培養液中培養,抽取親代及子代的DNA離心分離,如圖①~⑤為可能的結果。下列敘述錯誤的是( )A.子一代DNA應為② B.子二代DNA應為①C.子三代DNA應為④ D.親代DNA應為⑤解析:選C 親代DNA只含15N標記,應為⑤;復制一次后,DNA一條鏈含15N,一條鏈含14N,應為②;復制兩次后形成4個DNA,其中2個DNA只含14N標記,2個DNA的一條鏈含15N,一條鏈含 14N,應為①;復制三次后形成8個DNA,其中6個DNA只含 14N標記,2個DNA的一條鏈含 14N,一條鏈含15N,應為③。故選C。2.下列有關“探究DNA的復制過程”活動的敘述,正確的是( )A.培養過程中,大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架B.通過對第二代大腸桿菌DNA的離心,得出DNA復制的特點為半保留復制C.將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養液中培養若干代,所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15ND.將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養液中繁殖一代后,若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行離心,離心管中將只出現1個條帶解析:選C 培養過程中,大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成含氮堿基,進而形成DNA兩條鏈之間的堿基對,A錯誤;通過對親代、第一代、第二代大腸桿菌DNA的離心,對比分析才可得出DNA復制的特點為半保留復制,B錯誤;根據DNA的半保留復制特點,將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養液中培養若干代,所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N,C正確;將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養液中繁殖一代后,若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行離心,離心管中將出現輕、重2個條帶,D錯誤。3.DNA的復制方式,可以通過設想來進行預測,可能的情況是全保留復制、半保留復制、分散(彌散)復制三種。究竟是哪種復制方式呢?用下面設計實驗來證明DNA的復制方式。實驗步驟:a.在氮源為14N的培養基中生長的大腸桿菌,其DNA分子均為14NDNA(對照)。b.在氮源為15N的培養基中生長的大腸桿菌,其DNA分子均為15NDNA(親代)。c.將親代15N大腸桿菌轉移到氮源為含14N的培養基中,再連續繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ),用離心法分離,不同分子量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。實驗預測:(1)如果與對照(14N/14N)相比,子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶:一條________帶和一條________帶,則可以排除____________和分散復制。(2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶,則可以排除__________,但不能肯定是______________________。(3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶,再繼續做子代ⅡDNA密度鑒定:若子代Ⅱ可以分出____________和________,則可以排除分散復制,同時肯定是半保留復制; 如果子代Ⅱ不能分出________兩條密度帶,則排除__________,同時確定為________。解析:從題目中的圖示可知,深色代表親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈),淺色代表新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。全保留復制后得到的兩個DNA分子,一個是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子,一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子;半保留復制后得到的每個子代DNA分子的一條鏈為母鏈,另一條鏈為子鏈;分散復制后得到的每個子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的。答案:(1)輕(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留復制(2)全保留復制 半保留復制或分散復制 (3)一條中密度帶 一條輕密度帶 中、輕 半保留復制 分散復制 展開更多...... 收起↑ 資源列表 2024春新教材高中生物第3章基因的本質第1節DNA是主要的遺傳物質教師用書新人教版必修2.doc 2024春新教材高中生物第3章基因的本質第2節DNA的結構教師用書新人教版必修2.doc 2024春新教材高中生物第3章基因的本質第34節DNA的復制基因通常是有遺傳效應的DNA片段教師用書新人教版必修2.doc 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫