第3章基因的本質(zhì)（考點(diǎn)串講）-2023-2024學(xué)年高一生物章末復(fù)習(xí)考點(diǎn)梳理測(cè)試卷（人教版2019必修2）

第3章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)[主干知識(shí)]一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)1.20世紀(jì)20年代，大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)，原因是：各種氨基酸可以按照不同的順序排列，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。2．20世紀(jì)30年代，人們認(rèn)識(shí)到DAN的重要性，但由于對(duì)DNA的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。3.作為遺傳物質(zhì)具有的特點(diǎn)：（1）可以精確復(fù)制，保證親子代的連續(xù)性；（2）能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，保證控制生物性狀和代謝過程；（3）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證物種的穩(wěn)定性；（3）能夠儲(chǔ)存大量遺傳信息，保證生物的多樣性。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)材料：格里菲思以小鼠為實(shí)驗(yàn)材料，研究肺炎鏈球菌的致病情況。（2）實(shí)驗(yàn)原理：S型肺炎鏈球菌可以使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡；R型肺炎鏈球菌因?yàn)榫w沒有莢膜，易被吞噬細(xì)胞吞噬并殺死，不會(huì)使人或小鼠患病，無致病性。提示：S型在培養(yǎng)基培養(yǎng)，菌落表面光滑，菌體表現(xiàn)有莢膜；R型菌落表面粗糙。（3）實(shí)驗(yàn)過程：第一組：小鼠體內(nèi)注射R型活細(xì)菌，小鼠不死亡第二組：小鼠體內(nèi)注射S型活細(xì)菌，小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌第三組：小鼠體內(nèi)注射加熱致死的S型細(xì)菌，小鼠不死亡第四組：將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離現(xiàn)S型活細(xì)菌總結(jié)：第一組與第二組形成對(duì)比，說明R型活細(xì)菌沒有致死性，而S型有致死性；第二組和第三組可以對(duì)比，說明加熱殺死的S型菌無致病性；第二、三、四組可以對(duì)比，說明加熱殺死的S型菌可以使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促進(jìn)使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)—轉(zhuǎn)化因子。2.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1）制備細(xì)胞提取物將加熱殺死的S型細(xì)菌破碎后，去除糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。（2）實(shí)驗(yàn)過程第一組：將細(xì)胞提取物加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，出現(xiàn)了S型活細(xì)菌第二組：將細(xì)胞提取物用蛋白酶處理后，加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果出現(xiàn)了S型活細(xì)菌第三組：將細(xì)胞提取物用RNA酶處理后，加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果出現(xiàn)了S型活細(xì)菌第四組：將細(xì)胞提取物用酯酶處理后，加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果出現(xiàn)了S型活細(xì)菌第五組：將細(xì)胞提取物用DNA酶處理后，加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果只長R型活細(xì)菌提示：第一至四組，培養(yǎng)基上除了S型活細(xì)菌還有大量R型活細(xì)菌；實(shí)驗(yàn)用到的酶均是水解酶。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：細(xì)胞提取物中存在轉(zhuǎn)化因子，該轉(zhuǎn)化因子很可能是DNA。（4）艾弗里的觀點(diǎn)：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體。一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，頭部和尾部的外殼是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，頭部含DNA。T2噬菌體侵染大腸桿菌后，在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌的物質(zhì)進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖達(dá)到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量噬菌體。2.實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記技術(shù)。利用蛋白質(zhì)和DNA組成元素的不同，用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，用32P標(biāo)記噬菌體的DNA。3.實(shí)驗(yàn)過程：（1）獲得35S和32P分別標(biāo)記的噬菌體（兩組）：分別用含有35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，才能獲得所需類型的噬菌體。（2）噬菌體侵染大腸桿菌：用35S或32P標(biāo)記的T2噬菌體分別侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，經(jīng)過短時(shí)間的保溫后，用攪拌器攪拌、離心，之后，檢查上清液和沉淀物中放射性物質(zhì)。提示：攪拌的目的是為了使T2噬菌體顆粒（蛋白質(zhì)外殼）與細(xì)菌分離，離心的目的是為了分開T2噬菌體顆粒和被侵染的大腸桿菌，上清液中含有質(zhì)量較輕的T2噬菌體顆粒，沉淀物含有被侵染的大腸桿菌。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用35S標(biāo)記的一組侵染實(shí)驗(yàn)，放射同位素主要分布在上清液中；用32P標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)，放射性同位素主要分布在沉淀物中。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。因?yàn)槭删w侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中，蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代DNA遺傳的。四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)1.煙草花葉病毒侵染實(shí)驗(yàn)：從煙草花葉病毒中提取的蛋白質(zhì)，不能使煙草感染病毒，但是，從煙草花葉病毒中提取的RNA，卻能使煙草感染病毒。因此，煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。2.DNA是主要的遺傳物質(zhì)：因?yàn)榻^大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。提示：（1）每個(gè)實(shí)驗(yàn)只能證明DNA或RNA是遺傳物質(zhì)，而不是證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。（2）實(shí)驗(yàn)選細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)榧?xì)菌或病毒個(gè)體很小，結(jié)構(gòu)簡單，繁殖快等。（3）從實(shí)驗(yàn)自變量的角度分析，艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，利用了“減法原理”。（4）艾弗里采用的主要技術(shù)手段有細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純和鑒定技術(shù)等；赫爾希等采用的主要技術(shù)有噬菌體的培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)，以及物質(zhì)的提取和分離技術(shù)等。[易錯(cuò)辨析]1.依據(jù)格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，推測(cè)S型細(xì)菌DNA進(jìn)入R型活細(xì)胞中可以指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成（√）（21年全國卷改編）2.與R型活細(xì)菌相比，S型活細(xì)菌的致病性可能與莢膜有關(guān)（√）（P43教材改編）3.用DNA酶處理的S型細(xì)菌提取物可以使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)胞(×)（P44教材改編）4.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)需要同時(shí)含有35S和32P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌(×)（22年浙江卷改編）提示：35S和32P分別標(biāo)記不同組的噬菌體。5.攪拌是為了使大腸桿菌中噬菌體釋放出來(×)（P45教材改編）6.某團(tuán)隊(duì)模擬噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中，則該組用32P標(biāo)記噬菌體，大腸桿菌未進(jìn)行標(biāo)記(√)（22年海南卷改編）7.在“比較過氧化氫在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)中”利用了“加法原理”(√)（P46科學(xué)方法）8.絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA（×）（P46教材改編）提示：細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是DNA，絕大多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)是RNA。9.肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)均采用了能區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)的技術(shù)(√)（22年河北卷）第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)【主干知識(shí)】一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.事實(shí)：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別是A、T、G、C4種堿基；DNA分子中，A的量總是等于T的量，G的量總是等于C的量。2.研究方法：X射線晶體衍射法。3.構(gòu)建模型：依據(jù)DNA衍射圖譜，構(gòu)建出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)；依據(jù)A=T，C=G，構(gòu)建A與T配對(duì)，C與G配對(duì)，DNA兩條鏈的方向相反。二、DNA的結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):（1）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(jié)構(gòu)；（2）DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)；（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)具有一定的規(guī)律：A一定與T配對(duì)，C一定與C配對(duì)，即遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。2.反向平行：如右圖所示，DNA一條單鏈具有兩個(gè)末端，一端一個(gè)游離的堿酸基因，這一端稱為5/端,另一端有一個(gè)羥基，稱作3/端。反向平行是指兩條鏈走向相反，一條鏈從5/端到3/端，另一條鏈則是從3/端到5/端。[易錯(cuò)辨析]1.在制作DNA模型時(shí)，腺嘌呤與鳥嘌呤之和等于胸腺嘧啶與胞嘧啶之和（√）（P49教材改編）2.制做脫氧核苷酸時(shí)，需要在磷酸上連接脫氧核糖和堿基（×）（22年浙江卷）3.DNA分子自身環(huán)化后，基本骨架不變（√）（22年廣東卷改編）4.沃森和克里克依據(jù)X射線衍射圖譜得到堿基配對(duì)方式（×）（P49思考討論改編）提示：依據(jù)X射線圖譜得到DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。5.DNA分子中（A+T）/（C+G）=1（√）（21年北京卷）6.DNA分子中一條單鏈序列是5/GATAGG3/，則其互補(bǔ)鏈序列為5/CTATCC3/(×)(P52練習(xí)與應(yīng)用改編)提示：其互補(bǔ)鏈為5/CCTATC3/，遵循反向平行原則。第3節(jié)DNA的復(fù)制【主干知識(shí)】一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)1.半保留復(fù)制：DNA雙螺旋解開，兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板，合成新的子鏈后，新合成的單鏈與模板鏈依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則結(jié)合成新的DNA分子。2.全保留復(fù)制：DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA雙鏈都是新合成的。3.半保留復(fù)制和全保留復(fù)制的示意圖二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1．方法和技術(shù)：假說演繹的方法。利用同位素標(biāo)記技術(shù)完成實(shí)驗(yàn)，14N和15N的相對(duì)原子質(zhì)量不同，利用離心的方法可以在試管中將其標(biāo)記的DNA分子分開。2.實(shí)驗(yàn)過程：（1）先用含15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓其繁殖若干代后，大腸桿菌的DNA幾乎都是15N標(biāo)記的。（2）將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的培養(yǎng)液中，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，再將DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中的DNA位置。3.演繹實(shí)驗(yàn)預(yù)期：4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：完成上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與預(yù)期一致：親代大腸桿菌的DNA分子離心后，只在底部出現(xiàn)一條帶，密度最大，即DNA分子兩條鏈均被15N標(biāo)記；將轉(zhuǎn)移培養(yǎng)后第一代細(xì)菌的DNA離心后，試管中部出現(xiàn)一條帶，說明其密度居中，即DNA分子中一條鏈被15N標(biāo)記，另一條鏈被14N標(biāo)記（15N/14NDNA）；將第二代細(xì)菌的DNA離心后，試管中出現(xiàn)兩條帶，一條帶位置居中，為15N/14NDNA，另一條帶位置居上，說明密度最小，兩條鏈均沒有被15N標(biāo)記。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。三、DNA復(fù)制的過程1．時(shí)間：在真核生物中，DNA復(fù)制是在細(xì)胞分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成的。場(chǎng)所有細(xì)胞核、葉綠體和線粒體。2.條件：需要細(xì)胞提供模板、能量驅(qū)動(dòng)、解旋酶完成解旋、DNA聚合酶催化原料（脫氧核苷酸）合成子鏈。3.過程：解旋→合成子鏈→子鏈與模板鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)→完成復(fù)制。4.方向：子鏈從3/端結(jié)合游離脫氧核苷酸延伸，即模板鏈?zhǔn)菑?/端向5/端方向被復(fù)制。5特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制邊螺旋（解旋部分DNA雙鏈后，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在DNA聚合酶的作用下，4種游離脫氧核苷酸合成子鏈，合成的部分子鏈會(huì)也模板鏈盤繞形成雙螺旋結(jié)構(gòu)）、半保留復(fù)制。6.結(jié)果:親子代DNA分子完成相同，新復(fù)制的兩個(gè)DNA分子通過細(xì)胞分裂分配到子細(xì)胞中。7.復(fù)制保障：DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確進(jìn)行。8.意義：將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。[易錯(cuò)辨析]科學(xué)家通過假說演繹證明了DNA進(jìn)行半保留復(fù)制（√）（P54思考討論）利用15N和14N放射性不同，探究DNA半保留復(fù)制（×）（P54思考討論）提示：15N和14N兩種元素的原子質(zhì)量不同，不是利用放射性來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。若DNA復(fù)制時(shí)進(jìn)行半保留復(fù)制，連續(xù)培養(yǎng)至第三代，細(xì)胞DNA離心后出現(xiàn)一條中帶和一條輕帶（√）（22年海南高考）真核細(xì)胞中DNA復(fù)制需要解旋酶和DNA聚合酶（√）（P55教材改編）DNA復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期（×）（P55教材改編）提示：間期不屬于細(xì)胞分裂過程。DNA復(fù)制時(shí)，脫氧的核苷酸都是加到子鏈3/端（√）（21年遼寧卷改編）DNA復(fù)制均是在細(xì)胞核中進(jìn)行，且與染色體復(fù)制同步（×）（P56練習(xí)與應(yīng)用改編）提示：原核細(xì)胞DNA復(fù)制發(fā)生在擬核，真核細(xì)胞中除了細(xì)胞核，還有葉綠體和線粒體也會(huì)進(jìn)行DNA復(fù)制。第4節(jié)基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段【主干知識(shí)】一、說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例實(shí)例1.大腸桿菌擬核有1個(gè)DNA分子，長度約4.7×106個(gè)堿基對(duì)，該DNA分子上約有4.4×103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長度約為1×103個(gè)堿基。說明：基因數(shù)目多于DNA數(shù)；基因堿基數(shù)總和小于DNA堿基總數(shù)；基因是DNA片段；基因是不連續(xù)的，基因間有堿基對(duì)分隔。實(shí)例2.將水母綠色熒光蛋白基因小鼠，在紫外線的照射下，也能使水母一樣發(fā)光。說明：基因具有遺傳效應(yīng)（即基因控制蛋白質(zhì)合成、基因控制性狀等）。實(shí)例3.人類基因組測(cè)定22條常染色體（非同源染色體）+X+Y，大約含有31.6億個(gè)堿基對(duì)，基因構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過2%。說明同實(shí)例1結(jié)論?；蚨x：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。拓展：有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，對(duì)這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。二、DNA片段