第19讲DNA是主要的遗传物质和DNA的结构.docx
《第19讲DNA是主要的遗传物质和DNA的结构.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第19讲DNA是主要的遗传物质和DNA的结构.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第19讲DNA是主要的遗传物质和DNA的结构
第19讲DNA是主要的遗传物质及DNA的结构
考试要求
1．DNA是主要的遗传物质（肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验）。
要求能体会格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家的实验思路，理解从实验现象得出实验结论的基本方法；领悟证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路。
2．DNA分子的结构。
理解DNA分子的基本组成单位及DNA结构的主要特点。
知识整理
DNA是主要的遗传物质
一、DNA是遗传物质的证据
（一）肺炎双球菌的转化实验
1．将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。
说明。
2．将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
说明
。
3．将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。
说明
。
4．将R型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡，并在小鼠体内检测出活的S型细菌。
说明。
上述实验说明。
（二）艾弗里证明遗传物质是DNA的实验
1．从S型活细菌提取得到DNA、蛋白质和多糖等物质
2．⑴将上述提取得到的DNA加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落。
⑵将上述提取得到的蛋白质或多糖加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。
⑶将上述提取得到的DNA先与DNA酶混合一段时间后，再加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。
通过上述实验，艾弗里与他的同事得出了
的结论。
（三）噬菌体侵染细菌的实验
1．T2噬菌体的特点
T2噬菌体是由和这两种化合物组成。
硫元素仅存在于
分子中，99%的磷都存在于分子中。
2．制备含放射性同位素T2噬菌体的方法
首先用含放射性同位素（如32P）的培养基培养，然后再用上述细菌培养，就可得到含放射性元素（如DNA分子中含32P）的T2噬菌体。
3．噬菌体侵染细菌的实验
实验过程及结果：
被35S标记的噬菌体
与末标记的细菌混合
①该实验过程中搅拌的目的是使和分离。
上清液中主要含有，沉淀物中主要含有。
用35S标记的一组实验，主要在上清液中检测到放射性同位素，而用32P标记的一组实验，主要在沉淀物中检测到放射性同位素。
这一结果说明
。
②此实验中释放的大量T2噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，却不能检测到35S标记的蛋白质。
这一结果说明。
③噬菌体侵染细菌的实验说明。
二、少数生物的遗传物质是RNA
有些病毒不含DNA，只含有蛋白质和RNA，它们的遗传物质是，如
。
三、绝大多数生物的遗传物质是DNA
因为只有少数生物（有些病毒）的遗传物质是RNA，绝大多数生物的遗传物质是，所以说。
DNA分子的结构
一、DNA分子的基本组成单位—脱氧核苷酸
脱氧核苷酸由一分子，一分子脱氧核糖和一分子组成。
组成脱氧核苷酸的碱基有[A]、[G]、[]胞嘧啶和[T]胸腺嘧啶四种。
组成DNA的脱氧核苷酸有腺嘌呤脱氧核苷酸、、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸四种。
二、DNA分子的结构（规则的双螺旋结构）
（一）规则的双螺旋结构
1．由两条平行的脱氧核苷酸链组成。
2．外侧：
交替连接构成了DNA的。
3．内侧：
两条脱氧核苷酸链上的碱基通过连接成。
碱基配对
的方式有两种。
碱基之间的这种一一对应关系，
叫做原则。
（二）遗传信息：
碱基对的代表遗传信息；种类：
4n（n代表碱基对）。
（三）DNA分子的结构特点
⑴稳定性。
指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定。
⑵多样性。
碱基对的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
⑶特异性。
碱基对的的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
命题研究
考点搜索
出题方向
解题策略
DNA是主要的遗传物质（2004年）
考查是否掌握“转化因子”的化学本质
要理解肺炎双球菌转化实验的实验原理，在转化过程中起转化作用的真正物质是DNA
DNA分子中的碱基互补配对原则（2001年）
考查碱基互补配对原则的应用能力
能根据碱基互补配对原则推出解此类题的规律
DNA的基本组成单位（2003年）
考查组成DNA的四种脱氧核苷酸
掌握DNA的基本组成单位、DNA结构的特点，并能图文结合起来理解是解此类题的关键
DNA分子的结构特点（2003年）
考查沃森和克里克提出的DNA结构特点
DNA分子的特异性（2003年）
考查DNA分子特异性的结构基础
遗传信息（2001年）
考查遗传信息的概念
掌握遗传信息的概念，理解它与遗传密码的区别
提分关键
1．肺炎双球菌转化实验说明了DNA是遗传物质吗？
答：
没有。
因肺炎双球菌实验所用实验材料都是活的细菌或杀死的细菌，没有单独地直接观察DNA的作用，因此此实验不能表明DNA是遗传物质，只能表明S型细菌中有一种“转化因子”能使R型细菌转化为S型细菌。
2．噬菌体侵染细菌的实验表明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质吗？
答：
没有。
因为噬菌体侵染细菌的过程中，注入到细菌体内的是噬菌体的DNA分子，蛋白质外壳附着在细菌的表面，没有进入到细菌细胞内，因此在细菌细胞内，是噬菌体的DNA进行自我复制，指导噬菌体蛋白质外壳的合成，然后组装成噬菌体；没有直接观察到噬菌体蛋白质的作用。
因此噬菌体侵染细菌的实验只表明DNA是遗传物质，没有表明蛋白质不是遗传物质。
3．脱氧核苷酸、脱氧核苷酸序列、遗传信息这三者间的关系是怎样的？
答：
脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，许多个脱氧核苷酸分子聚合起来构成了脱氧核苷酸序列，有遗传效应的脱氧核苷酸序列就是遗传信息。
4．生物体内的核酸是否都是遗传物质？
答；一切生物的遗传物质是核酸，是不是生物体内的所有核酸都是遗传物质呢？
针对这个问题让我们通过两个常见的习题来分析一下。
⑴组成人、噬菌体和烟草花叶病毒核酸的核苷酸分别有多少种？
A．8、4、4B．4、4、4C．5、4、4D．8、4、5
⑵组成人、噬菌体和烟草花叶病毒遗传物质的核苷酸分别有多少种？
A．8、4、4B．4、4、4C．5、4、4D．8、4、5
对于病毒，它们体内只有DNA（如噬菌体）或只有RNA（如烟草花叶病毒），这种情况下，核酸即是遗传物质。
但由细胞构成的生物则不然，它们的细胞核和细胞质中同时都存在DNA和RNA，但是能作为遗传物质储存遗传信息并能控制蛋白质合成的只有DNA并非RNA。
那由细胞构成的生物体内的RNA有何作用呢？
RNA有转运RNA、信使RNA等，它们都是以DNA的一条链为模板转录而来的，其中信使RNA起的作用是传递遗传信息，它把遗传信息从细胞核传到细胞质中，并进一步反映到蛋白质结构上；转运RNA是运载氨基酸到核糖体上进行脱水缩合。
所以由细胞构成的生物的遗传物质是DNA，RNA不是遗传物质。
由此可见，人、噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，因此前两题的答案分别为A、B。
通过上述例题我们可得出结论：
核酸中的DNA是细胞生物的遗传物质，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
名师点拨
例1（2004年陕西卷）肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。
下列叙述错误的是
A．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能够产生一些具有荚膜的细菌
B．培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物，不能够产生具有荚膜的细菌
C．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能够产生具有荚膜的细菌
D．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能够产生具有荚膜的细菌
考点分析本题考查的是组成生物体的化合物中起转化作用的物质，即DNA才是“转化因子”。
解题思路题干中告诉我们：
肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有；要使R型具有有荚膜，必须使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌，而起这种转化作用的物质必须是遗传物质；在构成细菌的化合物中，DNA才是遗传物质，因此只有DNA才能使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌。
本题正确答案为A。
失分陷阱本题失分的主要原因是混淆DNA与DNA的完全水解产物的区别，不理解DNA的完全水解产物是碱基、脱氧核糖、磷酸，这些物质不是遗传物质，不可能是“转化因子”。
例2（2001年广东卷）下列关于双链DNA的叙述错误的是
Ａ．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等
Ｂ．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T
Ｃ．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链也是Ａ∶Ｔ∶Ｇ∶Ｃ＝1∶2∶3∶4
Ｄ．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链为Ａ∶Ｔ∶Ｇ∶Ｃ＝2∶1∶4∶3
考点分析DNA双螺旋结构中一个重要知识就是碱基互补配对原则，这不仅涉及到DNA分子的独特结构，还涉及到DNA分子的复制、转录、翻译等过程。
因此考生要很好地理解碱基互补配对原则，并能得出相应的规律应用到解题过程中。
本题考查的是考生应用碱基互补配对原则的能力。
解题思路从解题技巧来看，因C、D两选项中条件相同，只是推出的结论不同，所以C、D两选项肯定有一个选项是错误的，考生应马上放弃A、B两选项，考虑C、D两选项中哪个是错误的。
根据碱基互补配对原则，一条链中A的数目肯定等于另一链中T的数目，所以一条链中A占1/10，则另一条链中T也占了1/10，以此类推可知，若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链应为Ａ∶Ｔ∶Ｇ∶Ｃ＝2∶1∶4∶3。
本题正确答案为C。
失分陷阱缺乏解题技巧，加之对碱基互补配对原则不甚理解，使部分考生选A或B；选D的考生则是应用碱基互补配对原则的能力较低。
例3（2003年上海卷）今年是DNA结构发现50周年。
1953年，青年学者沃森和克里克发现了DNA的结构并构建了模型，从而获得诺贝尔奖，他们的成就开创了分子生物学的时代。
请回答：
①沃森和克里克发现的DNA结构特点为。
②组成DNA分子的四种脱氧核苷酸的全称是。
考点分析DNA结构模型的提出具有划时代的意义，使分子遗传学得以诞生。
本题主要考查考生对基本知识的掌握程度。
解题思路组成DNA分子的脱氧核苷酸是根据碱基的不同来分的，它们的命名也是根据碱基来命名的，如脱氧核苷酸中的碱基为腺嘌呤即此脱氧核苷酸就叫腺嘌呤脱氧核苷酸，由此举一反三就可知组成DNA分子的四种脱氧核苷酸为腺嘌呤脱氧苷酸、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。
本题正确答案为①双螺旋结构②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
失分陷阱只知碱基有A、T、C、G而不知其全称是该题失分的主要原因。
例4（2003年广东卷）决定DNA遗传特异性的是
A．脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B．嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C．碱基互补配对原则
D．碱基排列顺序
考点分析DNA分子结构的多样性使得每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序，这就是遗传特异性，这是作为主要遗传物质DNA的一个重要特征。
考生首先应能阐明DNA分子的双螺旋结构才能理解DNA中什么结构决定了DNA遗传特异性。
解题思路DNA遗传特异性指的是每种每个生物个体的DNA分子都具有自己独特的结构。
DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的结构，所有DNA分子是一样的；任何一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链之间的碱基互补配对都是A与T，C与G，因而DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数；每个DNA分子具有自己独特的碱基排列顺序，即遗传特异性。
本题正确答案为D。
失分陷阱不理解脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖是交替连接的，或单纯地记忆碱基互补配对原则而不能推出DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数是该题失分的原因。
例5（2001年上海卷）遗传信息是指
A．有遗传效应的脱氧核苷酸序列B．脱氧核苷酸
C．氨基酸序列 D．核苷酸
考点分析遗传信息是遗传的物质基础中的一个重要概念，也是一个比较抽象的知识。
对这一知识，首先要理清遗传物质上有遗传效应的核苷酸序列才是遗传信息，理解绝大多数生物的遗传物质是DNA。
本题要求考生根据遗传信息的基本知识来解题，属于容易题。
解题思路遗传信息是指遗传物质上的核苷酸序列，脱氧核苷酸、核苷酸分别是DNA和核酸的基本组成单位，它们不是遗传物质，不可能带有遗传信息；氨基酸是蛋白质的基本组成单位，它的排列顺序决定了蛋白质的结构；DNA是主要的遗传物质，其上有遗传效应的脱氧核苷酸序列就是遗传信息。
本题正确答案为A。
失分陷阱将有遗传效应的脱氧核苷酸序列与脱氧核苷酸这两个概念混淆，使部分考生选B。
DNA、蛋白质的基本组成单位混淆使部分考生选C。
例6图19—1表示细胞内与DNA有关的物质或结构，请据图回答：
⑴细胞内的遗传物质是[]，i代表的结构是。
⑵e彻底水解后的产物为（用图中标号表示）。
⑶g的基本骨架是。
考点分析DNA是主要的遗传物质，因此DNA的组成成分、结构和功能在遗传
变异中占有重要地位。
本题主要考查DNA的组成成分、结构的基本知识。
解题思路理清下面有关DNA的相关知识就可解此题。
基本组成元素（C、H、O、N、P）→磷酸、碱基、脱氧核糖→基本组成单位（脱氧核苷酸）→脱氧核苷酸长链→DNA，DNA+蛋白质→染色体。
基因是有遗传效应的DNA片断。
本题正确答案为⑴[g]DNA染色体⑵b、c、d⑶磷酸和脱氧核糖交替连接而成的结构。
失分陷阱不能把以DNA为核心的相关知识串联起来是解此题的障碍。
拓展提升
1．由碱基互补配对原则推出的有关规律
⑴在双链DNA分子中，A=T，C=G，A+G=C+T即嘌呤总数等于嘧啶总数，
（A+C）/（T+G）=1，（A+G）/（T+C）=1。
⑵双链DNA中，（A+T）/（C+G）在一条链上的比值与另一条链及整个DNA分子
相等，同理（C+G）/（A+T），可简单表示为a，a，a。
⑶双链DNA中，（A+C）/（T+G）或（A+G）/（T+C）在一条链上的比值与另一
条链互为倒数，在整个DNA分子中为1，可表示为a，1/a，1。
⑷在DNA单链中，互补的碱基之和相等，且等于双链DNA的一半，即一条链中
的（A+T）=另一条链中的（A+T）=1/2DNA中的（A+T），或一条链中的（C+G）=另一条链中的（C+G）=1/2DNA中的（C+G）。
2．正确理解DNA分子的结构特点——稳定性、多样性、特异性
⑴稳定性。
DNA分子结构的稳定性是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。
与这种稳定性有关的结构主要有：
1DNA分子是两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构，其双螺旋结构就是
稳定性原因之一。
②DNA分子的基本骨架稳定不变，都是脱氧核糖和磷酸交替排列构成的结构。
③DNA分子双螺旋结构的内侧是碱基对，碱基之间通过氢键互补配对。
这也导致
DNA分子的结构具有稳定性。
④DNA分子两条链间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。
⑤每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。
⑵多样性。
尽管组成DNA分子的碱基只有四种，四种碱基的配对方式只有二种，但是DNA分子中碱基对的排列顺序可千变万化，因而DNA分子的种类多种多样，
这就是DNA分子的多样性。
⑶特异性。
每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺
序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，因此这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。
巩固练习
1．在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有
①有毒R型②无毒R型③有毒S型④无毒S型
A．①④B．②③C．③D．①③
2．科学家通过实验，研究控制生物遗传的物质基础。
下面有关分析正确的是
A．将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠正常；将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。
实验结论：
S型细菌有毒，R型细菌无毒
B．将加热杀死的S型细菌与活的R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。
实验结论：
R型细菌有毒
C．从S型活菌中提取出蛋白质、多糖和DNA，分别与R型活细菌混合培养，从实验结果可以得出：
RNA是遗传物质
D．用15N和32P这两种同位素标记烟草花叶病毒，然后侵染烟草叶片。
通过示踪观察可以得出：
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，而蛋白质不是
3．肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现有S型活细菌出现的是
4．用同位素32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，然后去侵染没有标记的细菌。
侵染后产生的子代噬菌体的DNA分子、蛋白质分子应含有的P、S元素是
A．31P、32P与32SB．31P、32P与35S
C．31P、32P与32S、35SD．32P与32S、35S
5．用噬菌体去感染体内含32P的细菌，在细菌解体后，含32P的应该是
A.部分噬菌体DNAB.子代噬菌体蛋白质外壳
C.子代噬菌体所有部分D.全部子代噬菌体DNA
6．如图19—2，甲、乙为两种不同的病毒，经人工重建形成“杂种病毒丙”，用丙病毒侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒就是A、B、C、D中的
7．小麦遗传物质的基本组成单位和所含的碱基种类分别是
A．8种和8种B．8种和5种C．5种和5种D．4种和4种
8．组成大肠杆菌、冠状病毒和多利羊遗传物质的碱基种类分别有
A．4、4、4B．8、4、8
C．5、4、5D．8、8、8
9．小白兔生物体内不同的组织细胞中所含的DNA和RNA是
A.DNA相同，RNA也相同B.DNA相同，RNA不相同
C.DNA不相同，RNA相同D.DNA不相同，RNA也不相同
10．鱼的遗传物质完全水解后得到的化学物质是
A．磷酸、五碳糖、五种碱基B．四种脱氧核苷酸
C．脱氧核糖、磷酸、四种碱基D．四种核苷酸
11．图19—3示核苷酸结构，下列关于核苷酸的叙述不正确的是
A．图中a为磷酸，b为五碳糖
B．DNA中的b为脱氧核糖
C．烟草细胞内c共有五种
D．噬菌体内这样的结构有八种
12．某DNA分子片段中共有400个脱氧核苷酸，其中鸟嘌呤脱氧核苷酸占20%，。
则该DNA分子中“A—T”碱基对共有
A．80B．120C．200D．240
13．在某DNA片段中，有腺嘌呤a个，与该片段全部碱基的比值为b。
那么在该DNA片段中胞嘧啶的数目为
A．a/（2b）—aB．a（1/b—1）
C．a/（2b）—1D．a/b—2a
14．下列有关DNA的叙述中正确的是
A．同一生物个体各种体细胞核中的DNA分子相同
B．DNA只存在于细胞核中
C．细胞缺水和营养不足将影响DNA碱基组成
D．DNA分子的单链中A+G=C+T或A+C=G+T
15．对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是
A．蛋白质B．DNAC．RNAD．核苷酸
16．某双链DNA分子片段中共含有含氮碱基1400个，其中一条单链上（A+T）︰（C+G）=2︰5。
则该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是
A．100个B．200个C．300个D．600个
17．DNA分子杂交技术可比较不同种生物DNA分子的差异。
将来自不同种生物的两条DNA单链进行杂交，两种生物的DNA分子碱基序列越相似，形成的杂合双链区的部位就越多。
某人用甲、乙、丙三种生物的DNA单链进行杂交实验，结果如图19—4，据图判断，下列叙述中正确的是
图19—4
A．游离的单链所对应的原物种DNA片段均不含遗传信息
B．杂合双链区的存在表示两种生物携带的遗传密码相同
C．甲与乙的亲缘关系比甲与丙的亲缘关系远
D．甲与丙的亲缘关系比乙与丙的亲缘关系近
18．在含四种游离的脱氧核苷酸、酶和ATP的条件下，分别以不同生物的DNA为模板，合成新的DNA。
问：
（1）分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间，（A＋C）︰（T＋G）的比值是否相同?
为什么?
（2）分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间存在差异，这些差异是什么?
（3）在一个新合成的DNA中，（A＋T）︰（C＋G）的比值，是否与它的模板DNA任一单链的相同?
19．2003年上半年我国部分省市发生传染性非典型肺炎。
现已查明传染性非典型肺炎是由一种新的冠状病毒（SARS病毒）感染引起的。
SARS病毒属RNA病毒，与DNA病毒比较复制时出现的错误率较高，万分之一的碱基会发生错误，这就告诉我们该病毒有非常多变的特性。
在测定冠状病毒的遗传物质的碱基排列顺序时，因测定遗传物质的碱基序列排序必须使用DNA，研究人员必须首先将冠状病毒的RNA转换成DNA。
加拿大分子生物学家维克托·林博士说：
“RNA的稳定性要差许多，处理起来也难得多。
把它转换成DNA花去了差不多4天时间。
”
请阅读上述材料，回答下列问题：
⑴SARS病毒的遗传物质是。
与人的遗传物质相比，它特有的碱基是。
⑵在人体内合成子代SARS病毒蛋白质的原料来自于，是以的信使RNA作模板合成的。
⑶SARS病毒的基因突变与一般生物的基因突变相比，它具有特点。
产生这种特点的原因是。
20．图19—5是人类染色体的连续放大示意图。
请据图回答：
⑴请写出图中序号所代表的物质或结构：
③，④
⑵③经过②形成①的过程中需要核糖体合成的参与，此过程发生在有丝分裂的期。
⑶④的特定排列顺序构成了DNA分子的。
升级会员 