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(遗传物质)。
转化因子到底是什么?
(怎样证明DNA是遗传物质的?
)最关键的设计思路是设法把S菌的各种物质进行分离提纯,并分别观察它们对R菌的转化作用。
特别是把S菌的DNA与蛋白质分开,单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。
d.结论:
只有DNA具有转化作用——DNA是肺炎双球菌的遗传物质。
肺炎双球菌转化实验的原理和过程:
为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌?
——蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。
在80~100℃的温度范围内,蛋白质将会失活,DNA双链将解开;
当温度降至55℃左右时,DNA双链能够重新恢复,但蛋白质的活性却不能恢复。
艾弗里实验的DNA纯度不够,不能排除蛋白质的作用,——噬菌体侵染细菌的实验。
2.噬菌体侵染细菌的实验:
1)该实验用了什么方法?
(放射性同位素标记法)。
2)用35S、32P标记物质的理论基础是什么?
用35S、32P标记是因为DNA中P的含量多,蛋白质中P的含量少;
蛋白质中有S而DNA中没有S。
3)如果实验用上述方法进行,测试的结果如何?
表明了什么?
用带35S的噬菌体侵染细菌,产生的新的噬菌体都不带标记。
用带32P的T2噬菌体侵染细菌,产生的新的噬菌体带标记。
用32P标记蛋白质的噬菌体侵染后,细菌体内无放射性,即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部;
而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后,细菌体内有放射性,即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。
4)噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的?
子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的?
由实验过程分析可知:
噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。
DNA是自我复制形成的,蛋白质是在DNA指导下合成的。
5)此实验的指导思想是什么?
(将DNA与蛋白质分开,分别去感染细菌,直接、单独地观察它们的作用。
)
6)此实验证明DNA具备遗传物质的哪些特性?
实验的结论是什么?
结论:
DNA是遗传物质。
3.DNA是主要的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA。
但要考虑到某些病毒体内没有DNA而只有RNA,其起遗传作用的只能是RNA了,因此,DNA是主要的遗传物质。
4.DNA的结构
1)DNA的基本单位:
4种脱氧核苷酸,分别由A、T、G、C4种碱基决定。
每一个脱氧核苷酸均如图由一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮碱基组成。
2)DNA双链且反向平行:
双核苷酸链的外侧骨架一条为:
磷—脱—磷—脱氧;
另一条为:
脱氧—磷—脱氧—磷;
两条链上的脱氧核苷酸数目相等,长度一样,排列反向平行。
3)碱基互补配对原则:
在形成DNA双链时两条链之间的氢键一定是A-T配对,G-C配对,原因是A-T之间可形成两个稳定的氢键,G-C之间可形成三个稳定的氢键,若打破这一原则,不能形成稳定的氢键连接。
由于G-C之间可形成三个稳定的氢键,因此DNA中G-C碱基对占比例越多,DNA结构就越稳定。
4)DNA的半保留复制:
亲代DNA的两条链都做模板,按碱基互补配对原则,形成子代DNA分子;
因此,每个子代DNA分子均有一条母链和一条子链组成,称半保留复制。
DNA进行复制,条件是:
需要一条DNA链作模板,以含有A、T、G、C的四种碱基的脱氧核苷酸为原料、ATP为能源,加上DNA聚合酶。
1958年,科学家设计了DNA合成的同位素标记实验。
先将大肠杆菌放入含15N的培养基中培养若干代,使所有细菌的DNA都标记上15N,然后将这些细菌转移到只含有14N的培养基中培养。
分别取完成一次细胞分裂的细菌和完成两次细胞分裂的细菌,将细菌中的DNA分离出来,进行密度梯度离心并分析(含15N的DNA与含14N的DNA密度不同,离心后分层)。
经过同位素标记,将复制后的DNA分子进行密度梯度离心会出现什么样的结果呢?
可能会出现三种DNA分子:
a.双链均含15N的DNA分子;
双链均含14N的DNA分子;
b.双链分别含15N和14N的DNA分子。
C.双链DNA分子既含15N又含14N的
双链均含15N的分子密度大,离心后的条带应分布于离心管的底部;
双链均含14N的DNA密度较小,离心后的条带应距离心管底部最远;
而两条链分别含15N的DNA和双链均含14N的DNA分子密度应该介于双链均含15N的DNA和双链均含14N的DNA之间,离心后的条带应介于前两种条带之间。
讨论、分析:
1)从实验结果可知,亲代DNA分子是什么样的DNA分子?
2)请从实验结果推测,子一代细胞DNA分子的双链组成有什么特点?
子二代细胞DNA分子的双链组成又有什么特点?
DNA分子复制的特点(结论:
新合成的双链中,一条链来自亲代DNA,另一链是新合成的。
细胞中DNA分子的复制是以亲代的一条链DNA为模板,按照细碱基互补配对原则,合成另一条碱基互补的新链,复制称为半保留,子代DNA与亲代DNA分子完全相同,因此,DNA的复制称为半保留复制
5)DNA分子中各种碱基的数量关系
(1)在双链DNA分子中,A=T、G=C;
A十G=T+C或A+C=T+G;
(A+G)/(T+C)=1。
(2)如果一条链中的(A十T)/(G+C)=a,那么另一条链中其比例也是a;
如果一条链中(A十G)/(T+C)=b,那么在另一条链中其比例是1/b。
(3)根据碱基互补配对原则可知,两个非互补配对碱基之和占DNA碱基总数的50%,因为A十C=T+G、A+G=T+C。
6)有关DNA复制的计算
(1)复制n代后子代DNA的总数=2n。
(2)复制n代后,含有亲代DNA链的子代DNA数永远是两个,则占子代DNA的比例为2/2n。
(3)计算DNA复制n代时需要多少原料(所需的核苷酸数):
先计算出一个DNA含有的某种脱氧核苷酸个数为A,则复制n代后需要该种脱氧核苷酸=A×
(2n-1)。
5.基因概念的理解
基因是有遗传效应的DNA分子片段,是控制性状的遗传物质的功能单位。
遗传效应是指基因具有复制、转录、翻译、重组和突变以及调控等功能。
1)基因与性状关系:
控制性状的遗传物质的结构和功能单位,不同的基因控制不同的性状。
2)与DNA的关系:
基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA上有许多个基因。
3)与染色体的关系:
染色体是基因的主要载体,基因在染色体上呈线性排列,基因随染色体移动而移动。
4)与遗传信息的关系:
遗传信息是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序,基因所在的DNA片段的两条链,只有一条携带遗传信息(信息链),DNA双链中的一条链对某个基因来说是信息链,而对另一个基因来说可能是非信息链,转录时以基因为单位,以基因的信息链为模板。
5)与脱氧核苷酸的关系:
每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
6)与性状的关系:
基因控制生物的性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。
6.复制、转录和翻译三者之间的区别
(1)复制、转录、翻译过程中,都严格遵守碱基互补配对原则。
只不过在复制过程中,A是与T配对,而在转录过程中,A则是与U配对;
在翻译过程中氨基酸与信使RNA的碱基并不是直接对应关系,只能是转运RNA上一端的三个碱基(称反密码子)与信使RNA上的密码子配对,转运RNA的另一端则携带氨基酸。
(2)其他易混淆知识的比较
对比项目
复制
转录
翻译
场所
细胞核
核糖体
模板
DNA解旋后的两条母链
DNA解旋后的一条母链
mRNA
原料
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
产物
两个相同的DNA分子
mRNA分子
蛋白质(多肽链)
【达标训练】
一、选择题
1.DNA分子上有遗传效应的片段是基因,与基因有关的不正确叙述是
A.基因能复制B.基因能转录
C.基因在A、B中都要解旋D.基因只复制而不转录
【解析】复制是产生与亲代DNA分子完全相同的子代DNA的过程,所以DNA的任何片段都应复制;
转录是产生信使RNA进而翻译为蛋白质决定生物的某一性状,所以DNA转录时,只转录有遗传效应的DNA片段(基因)。
【答案】D
2.具有100个碱基对的1个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为
A.60个B.80个
C.120个D.180个
【解析】考查DNA分子的化学结构和复制的有关知识。
题干“具有100个碱基对的1个DNA分子区段”,提示该DNA分子为双链DNA,根据碱基互补配对原则,该DNA分子含有40个T,则必然含有40个A,其余碱基的数量为G=C=60;
根据DNA复制的特点,该DNA复制一次,需要60个C,形成两个完全一样的子代DNA,两个子代DNA继续复制一次又各需60个C,所以该DNA连续复制两次共需180个C。
搞清脱氧核苷酸与碱基的关系,熟练掌握DNA复制的特点,是解答本题的关键。
3.一种动物体内的某种酶由150个氨基酸组成,在控制这个酶合成的基因中核苷酸的最少个数是
A.300个B.450个C.600个D.900个
【解析】考查基因控制蛋白质合成的过程。
在信使RNA中,三个相邻的碱基决定一个氨基酸,而信使RNA是由DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成的。
所以,一个氨基酸和基因中的三个碱基对(6个碱基)相对应。
基因是由两条脱氧核苷酸链构成的(尽管只有一条链具有转录功能),解题过程中忽略基因和信使RNA的对应情况,是解题失误的主要原因。
4.在蛋白质合成的翻译过程中,碱基互补配对发生于哪两者之间
A.氨基酸与转运RNAB.信使RNA与转运RNA
C.DNA与信使RNAD.核糖体与信使RNA
【解析】A、D不存在碱基互补配对关系,C是转录过程中发生的碱基配对关系。
【答案】B
5.已知某物种的细胞中含有26个DNA分子,其中有2个DNA分子各含有24000个碱基,由这两个DNA分子所控制合成的多肽链中,最多含有多少种氨基酸
A.8000B.4000C.16000D.20
【解析】考查蛋白质分子的化学组成。
天然氨基酸种类较多,但构成蛋白质的氨基酸约有20种。
本题已知条件较多,但与题目解答并无直接联系,主要起迷惑干扰作用。
这就要求学生解题时认真、全面审视题目要求。
根据题目提供的诸多条件,错误认为本题会考查多肽链所含氨基酸的数量,从而根据转录、翻译的过程求解获得答案A,是本题出错的最主要原因。
6.DNA的复制需要
A.能量B.酶和模板
C.脱氧核苷酸D.上述三个答案
【解析】DNA复制的条件是:
①模板;
②能量;
③原料:
脱氧核苷酸;
④酶。
7.若用物理或化学方法抑制恶性肿瘤细胞的DNA复制,这些细胞将停留在细胞周期的
A.前期B.中期C.后期D.间期
8.某种DNA分子中,胸腺嘧啶数占全部碱基的23.8%,则腺嘌呤数与胞嘧啶数之和占全部碱基数的
A.23.8%B.26.2%C.50%D.76.2%
【解析】本题主要考查碱基互补配对原则。
解此类题目首先应弄清楚:
任意两个互不配对的碱基比率之和都占总量的50%,也就是A+G=T+C=A+C=T+G,而与单个碱基占总数的比例无关,由此可知,腺嘌呤数与胞嘧啶数之和占全部碱基总数的50%。
【答案】C
9.某DNA分子的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比例在其互补单链中和整个DNA分子中分别是
A.0.4和0.4B.0.4和0.6
C.0.6和1.0D.2.5和1.0
【解析】本题主要考查对碱基互补配对原则的理解。
根据碱基互补配对原则可知,在每个DNA分子中,嘌呤碱基(A+G)和嘧啶碱基(T+C)是相等的,而两条链上的碱基又是互补的,也就是说一条链上的A+G等于另一条链上的T+C,同样一条链上的T+C等于另一条链上的A+G。
则两条链上的(A+G)/(T+C)的比值是互为倒数。
现在,一条链上的A+G/T+C=0.4,那么,其互补链上的则是2.5,而整个DNA分子中的这个比值应是1。
10.已知某信使RNA的碱基中,U占20%,A占10%,求它的模板基因中胞嘧啶占
A.25%B.30%C.35%D.70%
【解析】本题主要考查对转录的理解。
信使RNA分子是通过DNA上基因中的一条链转录而来的,则信使RNA分子中碱基比率与模板链的碱基比率是相对应的,根据题意,U占20%,A占10%,则基因模板链中的A+T就占该链的30%,而根据碱基互补配对原则,基因中的一条链的A+T占该链的比率与另一条链中的A+T占另一条链的比率及整个基因中A+T的比率是相等的,即整个基因中的A和T之和占全部碱基的30%,那么G+C就占全部碱基的70%,又因为G=C,所以胞嘧啶C占35%。
11.某生物精原细胞的染色体上有2n个基因,DNA含量为6.4c(单位),则该生物肝细胞的染色体上含有基因数和DNA含量为
A.n和3.2cB.2n和6.4c
C.2n和3.2cD.4n和12.8c
【解析】考查不同类型细胞中染色体、DNA和基因的关系。
在生物的生殖细胞及其形成过程的某些阶段细胞内染色体、DNA和基因数量同正常体细胞相比会发生成倍的变化,某些特殊的组织细胞中其含量同体细胞也有差别。
本题精原细胞同肝细胞一样都是体细胞,它们染色体上含有的基因数和DNA含量应相同。
把精原细胞误解为初级精母细胞(DNA发生了复制)是本题出错的常见原因。
12.噬菌体侵染细菌后,在形成子代噬菌体时用来作模板的物质是
A.噬菌体的蛋白质外壳B.细菌内的蛋白质
C.噬菌体的DNA分子D.细菌内的DNA分子
【解析】在细菌细胞内,以噬菌体DNA为模板,复制产生许多子代噬菌体DNA,同时以噬菌体DNA为模板,转录形成信使RNA,再以信使RNA为模板翻译形成噬菌体蛋白质外壳。
13.下列关于遗传密码子的叙述中,错误的是
A.一种氨基酸可能有多种与之对应的遗传密码
B.GTA肯定不是遗传密码子
C.每种密码都有与之对应的氨基酸
D.信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸
【解析】密码子是信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,由于RNA分子中不含碱基T,所以B选择项说法正确。
由于信使RNA上的四种碱基组合成的遗传密码子有64种,氨基酸只有20种,所以一种氨基酸可能有多种遗传密码子,A选项说法正确。
由于遗传密码子在一切生物体内都是一样的,所以D答案所述正确。
因密码子有UAA等终止密码,故C选项说法错误。
14.对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中,错误的是
A.每条染色体上含有一或两个DNA,DNA分子上含有多个基因
B.都能复制、分离和传递,且三者行为一致
C.三者都是生物细胞内的遗传物质
D.生物的传种接代中,染色体的行为决定着DNA和基因的行为
【解析】每条染色体含有一个DNA(未复制时)或2个DNA(复制后)。
染色体是DNA和基因的主要载体,因而染色体的行为决定着DNA和基因的行为(复制、分离、组合、传递)。
染色体是遗传物质的主要载体,染色体的遗传作用是由DNA或基因决定的,因而不能说染色体是遗传物质。
15.DNA在真核细胞内的存在部位可能有
A.细胞核、核糖体、线粒体B.叶绿体、高尔基体、内质网
C.细胞核、线粒体、叶绿体D.线粒体、染色体、核糖体
16.下列有关染色体的叙述不正确的是
A.染色体主要由DNA和蛋白质组成B.染色体是遗传物质的主要载体
C.DNA在染色体上含量基本稳定D.细胞内的DNA都存在于染色体上
二、非选择题
17.已知有荚膜的肺炎球菌引起动物致死性肺炎,无荚膜的肺炎球菌对动物无害。
请仔细阅读下列实验过程和结果:
(1)注射有荚膜菌→使动物死亡→动物体内出现有荚膜菌(如下图)
(2)注射杀死的有荚膜菌→对动物无害→动物体内不出现有荚膜菌(如下图)
(3)注射无荚膜菌→对动物无害→动物体内出现无荚膜菌(如下图)
(4)注射无荚膜菌加杀死的有荚膜菌→使动物死亡→动物体内出现有荚膜菌
后代有荚膜菌使动物死亡(如下图)
(5)注射无荚膜菌加由杀死的有荚膜菌中提取的DNA→使动物死亡→动物体内出现有荚膜菌
后代有荚膜菌
使动物死亡(如下图)
(6)注射无荚膜菌加由杀死的有荚膜菌提取的蛋白质→对动物无害→动物体内出现无荚膜菌(如下图)
根据以上实验结果,可以说明:
___________________________。
【解析】注射无荚膜菌加杀死的有荚膜菌,使动物死亡,动物体内出现有荚膜菌。
注射无荚膜菌加由杀死的有荚膜菌中提取的DNA,使动物死亡,动物体内出现有荚膜菌,注射无荚膜菌加由杀死的有荚膜菌提取的蛋白质→对动物无害→动物体内出现无荚膜菌。
说明有荚膜菌中提取的DNA可使无荚膜菌转化为有荚膜菌,有荚膜菌提取的蛋白质则不能。
进而说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
【答案】①注射无荚膜菌加杀死的有荚膜菌,可使无荚膜菌转化为有荚膜菌;
②DNA可使无荚膜菌转化为有荚膜菌;
③DNA是遗传物质;
④蛋白质不是遗传物质
18.根据遗传信息传递的规律,填写下表,丙氨酸的密码子是GCA,GCC,GCG,GCU。
DNA
(1)
(2)
C
信使RNA
转运RNA
A
丙氨酸
【解析】解题的思路是先根据已知的碱基(转运RNA上的碱基A)填出信使RNA上相应位置上的碱基U,再根据信使RNA上的已知碱基U选定丙氨酸的密码子是GCU,然后根据碱基互补配对原则即可写出信使RNA的模板链
(1)上的碱基,最后仍然根据碱基互补配对原则可求出另一条DNA链
(2)上的碱基。
【答案】DNA双链:
(1)CGA
(2)GCT信使RNA:
GCU转运RNA:
CGA
19.自1985年我国发现第一例艾滋病病人到现在,艾滋病已传播全国31个省、自治区和直辖市,艾滋病的流行趋势已十分严峻。
截至2001年底,专家预测我国艾滋病病毒感染者已超过160万,传播势头迅速。
请结合下图的艾滋病病毒(HIV)[提示:
HIV是一种球形病毒,外有蛋白质外壳,内有两条RNA分子]侵染人体淋巴细胞及其繁殖过程的图解,回答下列问题:
(1)图中3表示病毒正在侵入淋巴细胞,进入淋巴细胞内的是病毒的_________。
(2)图中4至5所示的过程在生物学上称为_________,该过程必须在_________酶的参与下完成。
(3)图6至8是形成病毒RNA的过程,图中6的腺嘌呤与8中的_________相配对。
【解析】本题主要考查对中心法则的理解。
试题选择社会、科技发展中的热点问题——艾滋病的传播为命题材料,着重考查转录、逆转录及碱基配对等生物学基础知识以及科普知识中艾滋病病毒传播途径,这些都属于常识范围内知识。
从能力方面,着重考查对生物学基础知识的应用能力、识图能力以及图文信息转换能力。
解题时,首先要识别图解,辩认病毒的蛋白质外壳和病毒的RNA,联想噬菌体侵染细菌的实验,注入细菌细胞的是遗传物质,蛋白质不进入细胞,第一小题便可解。
联系中心法则,4和5的过程是逆转录,即以病毒RNA为模板合成DNA,然后整合到淋巴细胞DNA上。
再以DNA为模板转录病毒RNA,最后与病毒的蛋白质外壳组装成艾滋病病毒,完成其繁殖过程。
【答案】
(1)两个RNA分子
(2)逆转录逆转录(3)尿嘧啶(U)
有丝分裂和减数分裂的判断
第一步:
看染色体的数目,如为奇数,是减Ⅱ(再根据染色体特征判断前、中、后期)
第二步:
如为偶数,看是否有同源染色体,没有同源染色体,是减Ⅱ(再根据染色体特征判断前、中、后、末期)。
如果:
没有同源染色体,且染色体的大小各不相同(减Ⅱ前、中、末);
没有同源染色体,且染色体的大小两两相同(同一极的则各不相同),是着丝点分裂形成的(减Ⅱ后期)
第三步:
如果有同源染色体,看是否有联会、四分体、同源染色体的着丝点排在赤道板的两侧、同源染色体分离中的任意一项。
有,是;
无,是
第四步:
看细胞质分裂是否均等,如均等,是精子形成过程或第一极体的分裂过程的后期;
如不均等,则是初(次)级卵母细胞分裂的后期
4、细胞分裂DNA、染色体数的变化:
规律:
(1)有丝分裂的染色体变化的两个关键时期:
①后期着丝点分裂时染色体加倍;
②末期平分给两个子细胞时染色体数恢复。
(其他时期染色体数不变。
切记:
染色体复制时其数目不改变。
(2)有丝分裂的DNA:
①间期染色体复制时DNA数目加倍;
②末期平分给两个子细胞时DNA数目恢复。
(其他时期不变。
(3)减数分裂的染色体变化:
①减数第一次分裂的末期染色体数目减半(说明:
减数分裂染色体的减半就是发生在第一次分裂的末期,这时同源染色体分离,导致了染色体的减半。
);
②第二次分裂的后期染色体暂时增加(这时的染色体数等于体细胞的染色体数);
③分裂之后染色体数减半。
(4)减数分裂的DNA变化:
复制后加倍,然后二次减半,最后DNA是原来的一半。
5、细胞分裂图形的辨别:
*5、性状:
生物体在形态、结构、生理等方面所具有的区别性特征。
*6、DNA的复制:
是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。
7、半保留复制:
指DNA的复制过程中,子代DNA分子都保留了原来DNA分子中的一条链。
*8、基因:
是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,是有遗传效应的DNA片段。
基因在染色体上呈线性排列,每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。
*9、遗传信息:
基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息。
*10、转录:
指在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
*11、翻译:
指在细胞质中的核糖体上,以信使RNA为模板,一转运RNA为运载工具,按照碱基互补配对原则,合
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