专题03 基因的本质 2025-2026学年高中生物必修二期末专题复习课件（人教版2019）

这是一份专题03 基因的本质 2025-2026学年高中生物必修二期末专题复习课件（人教版2019），共65页。PPT课件主要包含了思维导图，知识剖析，DNA的结构组成，知识点八DNA的结构，综合训练等内容，欢迎下载使用。
知识点一对遗传物质的早期推测
1.两种肺炎链球菌的比较2.肺炎链球菌的体内转化实验(格里菲思)(1)实验材料：S型细菌和R型细菌、小鼠。
知识点二肺炎链球菌的转化实验
(2)实验原理：S型细菌有致病性，可使小鼠患肺炎，并发败血症死亡；R型细菌无致病性，不会使小鼠患病。(3)实验过程、结果及分析
(4)实验结论已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
3.肺炎链球菌的体外转化实验(艾弗里和他的同事)(1)设计思路：设法将DNA和蛋白质等分开，单独观察它们各自的作用。(2)实验过程及结果(如图所示)
(3)实验分析及结论分析：去除蛋白质、RNA、脂质后，细胞提取物仍然具有转化活性；去除DNA后细胞提取物失去转化活性推测：转化因子很可能就是DNA结论(进一步分析)：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。(1)T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA,如图所示。(2)T2噬菌体增殖的特点T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。
知识点三噬菌体侵染细菌的实验(赫尔希和蔡斯)
2.实验方法：同位素标记法。3.设计思路T2噬菌体的化学组成中，S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素³²P和⁵S分别标记DNA和蛋白质，直接地、单独地去观察它们的作用。
4.实验过程、结果、分析及结论
1.RNA是遗传物质的实验证据(1)实验材料：烟草花叶病毒、烟草。烟草花叶病毒(简称TMV)是一种RNA病毒，它由一个圆筒状的蛋白质外壳和内部的RNA分子组成，不含DNA。
知识点四DNA是主要的遗传物质
(2)实验过程及结论2.不同生物的遗传物质
3.DNA是主要的遗传物质“DNA是主要的遗传物质”是总结多数生物的遗传物质后得出的结论，而不是由肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验这两个实验得出的。对于整个生物界而言，生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质是RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。
在肺炎链球菌体内转化实验中，将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠体内S型活细菌、R型活细菌数量的变化情况如图所示。
知识点五对肺炎链球菌体内转化实验中细菌数量变化曲线的解读
1.R型活细菌数量的变化(1)ab段：小鼠体内还没形成大量的抗R型活细菌的抗体，故该时间段内R型活细菌数量增多。(2)bc段：小鼠体内形成大量的抗R型活细菌的抗体，致使R型活细菌数量减少。(3)cd段：c点对应时间点之前，已有少量R型活细菌转化为S型活细菌，S型活细菌能降低小鼠的免疫力，使小鼠对R型活细菌的杀伤力减弱，导致R型活细菌大量繁殖，所以cd段R型活细菌数量增多。
2.S型活细菌数量的变化少量R型活细菌获得了S型细菌的DNA,并转化为S型活细菌，S型活细菌有多糖类荚膜的保护，能在小鼠体内增殖，且随着小鼠免疫力的降低，小鼠对S型活细菌的杀伤力减弱，S型活细菌增殖加快、数量增多。
1.肺炎链球菌体内转化实验与体外转化实验的比较
知识点六遗传物质探究实验的比较
2.肺炎链球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较
1模型构建者：1953年，由美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建DNA双螺旋结构。2构建依据(1)DNA由6种小分子组成：脱氧核糖、磷酸和4种碱基(A、T、C、G)。这些小分子组成了4种脱氧核苷酸，再由4种脱氧核苷酸组成DNA。(2)威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA呈螺旋结构。(3)查哥夫告诉沃森和克里克，在DNA中，A和T的含量总是相等，G和C的含量也相等。
知识点七DNA双螺旋结构模型的构建
3构建历程4意义DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
2.DNA的结构特点(1)反向平行：DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)基本骨架：DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3)碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。
1制作原理DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；DNA中的磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧；两条链上的碱基依据碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
知识点九制作DNA双螺旋结构模型
2模型设计制作过程制作脱氧核苷酸模型：按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸制作多核苷酸长链模型：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次连起来，组成一条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同。制作DNA平面结构模型：按照碱基互补配对原则，将两条多核苷酸长链连接起来制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型：把DNA平面结构模型旋转一下，即可得到DNA双螺旋结构模型
3注意事项(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及比例。(2)磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。(3)制作两条长链时，注意两条链上的碱基总数要一致，互补碱基之间接口要吻合，且这两条链长度相等、方向相反。
1.碱基互补配对原则A与T配对，G与C配对，如图所示。
知识点十碱基互补配对原则及其推论
2.有关推论(1)规律一：一个双链DNA中，A=T、C=G,则A+G=T+C,即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”或“任意两个不互补的碱基之和恒等于碱基总数的50%”。(2)规律二：在双链DNA中，A+T或C+G在全部碱基中所占的比例等于其任意一条单链中A+T或C+G所占的比例。
由图知：A₁+T₁+G₁+C₁=m,A₂+T₂+G₂+C₂=m,整个双链DNA的碱基总数为2m。因为A₁=T₂、T₁=A₂,所以A₁+T₁=A₂+T₂,A+T=(A₁+T₁)+(A₂+T₂),A₁+T₁/m=A₂+T₂/m=A₁+T₁+A₂+T₂/2m。(3)规律三：双链DNA中，一条单链的A₁+T₁/G₁+C₁的值，与其互补链的A₂+T₂/G₂+C₂的值是相等的，也与整个DNA的A+T/G+C的值是相等的。简记为“每条单链及双链中的互补碱基和之比均相等”。
(4)规律四：在双链DNA中，一条单链的A₁+T₁/G₁+C₁的值与其互补链的A₂+T₂/G₂+C₂的值互为倒数关系。简记为“两条单链中的不互补碱基和之比互为倒数”。(5)规律五：不同生物的DNA中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA的特异性。(6)规律六：某碱基在双链DNA中所占的比例等于它在每条单链中所占比例的平均值，若某种碱基在DNA的一条链中所占比例为m%,在其互补链中所占比例为n%,则在双链中所占比例(m+n/2)100%；
(7)规律七：若已知A在双链DNA中所占的比例为c%,则A₁在单链中所占的比例虽然无法确定，但最大值为2c%,最小值为0。(8)规律八：由n对脱氧核苷酸(碱基)构成的DNA,如果碱基比例未确定，则理论上可构成4”种不同碱基序列的DNA;如果碱基比例已确定，则可构成的DNA种类应少于4”种。
1提出者：沃森和克里克。2内容(1)解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。(2)复制：解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。3特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，是半保留复制。
知识点十一对DNA复制的推测——DNA半保留复制假说
1实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。2研究方法：假说—演绎法。3实验材料：大肠杆菌。4实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心技术。5实验原理：只含¹⁵N的双链DNA密度大，只含¹⁴N的双链DNA密度小，一条链含4N、另一条链含⁵N的双链DNA密度居中。
知识点十二DNA半保留复制的实验证据
6实验假设：DNA以半保留的方式复制。7实验过程(1)让大肠杆菌在含¹⁵NH₄Cl的培养液中繁殖若干代，使其DNA双链充分被¹⁵N标记。(2)将部分含¹⁵N标记的大肠杆菌转移到含⁴N的普通培养液中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。(4)将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。
8实验预期——离心后应出现3种类型的DNA带(1)重带(密度最大):两条链都被¹⁵N标记的亲代双链DNA(¹⁵N/¹⁵N-DNA)。(2)中带(密度居中):一条链被⁵N标记，另一条链含¹⁴N的子代双链DNA(1⁵N/¹⁴N-DNA)。(3)轻带(密度最小):两条链都含¹⁴N的子代双链DNA(¹⁴N/¹⁴N-DNA)。
9实验结果——与预期相符(1)¹⁵N充分标记后取出，提取DNA→离心→全部重带(¹⁵N/¹⁵N-DNA)。(2)细胞分裂一次(即大肠杆菌繁殖一代)后取出，提取DNA→离心→全部中带(¹⁵N/¹⁴N-DNA)。(3)细胞分裂两次(即大肠杆菌繁殖两代)后取出，提取DNA→离心→1/2轻带(¹⁴N/¹⁴N-DNA)、1/2中带(¹⁵N/¹⁴N-DNA)。
10实验结论实验结果和预期结果一致，说明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。
1概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。2时期：有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期。⑨注意无丝分裂和二分裂等任何类型的细胞分裂都有DNA分子的复制。
知识点十三DNA复制的过程
3场所主要在真核生物的细胞核中。另外，线粒体、叶绿体等半自主性细胞器以及原核细胞的拟核等也含有DNA,因此，线粒体、叶绿体以及拟核也是DNA复制的场所。4过程
5 DNA复制的特点(1)半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。(2)边解旋边复制：亲代DNA利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，氢键断裂，部分双螺旋链解旋，然后以解开的每一段母链为模板，各自合成互补的子链，而不是两条母链完全解开后才合成新的子链。◎提醒(1)边解旋边复制和半保留复制都是DNA复制的特点，但半保留复制同时还是DNA复制的方式。(2)不仅DNA的两条母链是反向平行的，新合成的子链与其对应的模板链也是反向平行的。
6结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。7.DNA分子准确复制的原因(1)DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。(2)DNA通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。8意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
将1个被¹⁵N充分标记的DNA分子转移到含⁴N的培养基中培养n(n>0)代，结果如图所示。从图中可以得到如下规律：(1)DNA分子数：①子代DNA分子总数=2n②含¹⁵N的DNA分子数=2 ③含¹⁴N的DNA分子数=2n④只含⁵N的DNA分子数=0 ⑤只含¹⁴N的DNA分子数=2n-2
知识点十四与DNA复制有关的计算
(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1②含¹⁵N的脱氧核苷酸链数=2③含¹⁴N的脱氧核苷酸链数=2n+¹-2
(3)消耗的脱氧核苷酸数设亲代DNA中含有某种脱氧核苷酸m个，则：①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m×(2n-1)个。推导过程：一个DNA分子复制n次，可产生2n个子代DNA分子，除亲代DNA的两条母链不需新原料构建外，所有子链皆由新原料构建而成，因此相当于新形成(2n-1)个DNA分子，则需含该碱基(或其互补碱基)的脱氧核苷酸(2n-1)m个。
②在第n次复制时，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m×2n-¹个。推导过程：在计算第n次复制所需某种原料的量时，可据经n次复制可产生2n个DNA分子，得出第n次复制需新构建子链2n条(每个子代DNA分子均有一条新生子链),这2n条新生子链相当于2n/2=2n-¹个DNA分子，故第n次复制所需某种原料的量应为2n-¹乘以每个DNA分子中该原料的量。
1基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息每条染色体含有一个或两个DNA分子，每个DNA分子上有很多个基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
知识点十五DNA片段中的遗传信息
2.DNA的多样性和特异性(1)DNA的多样性构成DNA的碱基有4种，配对方式只有2种。但是，DNA中碱基数量的不同，碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。(2)DNA的特异性尽管不同的DNA中碱基的排列顺序多种多样，但对于某一特定的DNA而言，碱基的排列顺序是特定的，这种特定的碱基序列包含了特定的遗传信息，从而使DNA具有特异性。
知识点十六基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体之间的关系
◎提醒(1)有些病毒的遗传物质是RNA,其遗传信息储存在RNA片段中。(2)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体中也含有基因，线粒体和叶绿体也是基因的载体。(3)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA是裸露的，并没有与蛋白质结合而构成染色体。
考点01 肺炎链球菌转化实验
1.下列不能引起实验鼠患败血症死亡的处理方法是（　　）A．将无毒性的R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合后注射给实验鼠B．将有毒性的S型活细菌和加热杀死的R型细菌混合后注射给实验鼠C．将无毒性的R型活细菌注射给实验鼠D．将有毒性的S型活细菌注射给实验鼠
【答案】C【解答】解：A、加热杀死的S型菌中的DNA将无毒的R型菌转化为有毒的S型，A错误；B、将有毒性的S型活细菌和加热杀死的R型细菌混合后注射给实验鼠，B错误；C、将无毒性的R型活细菌注射给实验鼠，C正确；D、将有毒性的S型活细菌注射给实验鼠，D错误。故选：C。
考点02 噬菌体侵染细菌实验
2.噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程如图所示。该实验条件下，噬菌体每20分钟复制一代。下列叙述正确的是（　　）A．该实验证明了DNA的复制方式为半保留复制B．大肠杆菌为噬菌体增殖提供了模板、原料、酶和能量C．A组试管Ⅲ中含32P的子代噬菌体比例较低D．B组试管Ⅲ上清液中的放射性强度与接种后的培养时间成正比
【答案】C【解答】解：A、该实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质；B、大肠杆菌为噬菌体增殖提供了原料，模板由噬菌体提供；C、由于DNA为半保留复制，故A组试管Ⅲ中含32P的子代噬菌体比例较低，C正确；D、B组试管Ⅲ上清液中的放射性强度与接种后的培养时间无关。故选：C。
考点03 DNA是主要遗传物质
3.下列关于证明DNA是主要的遗传物质的实验中，叙述正确的是（　　）A．肺炎链球菌活体转化实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质B．噬菌体侵染实验中，离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离C．肺炎链球菌离体转化实验中，自变量控制采用的是“加法原理”D．用TMVA的RNA和TMVB的蛋白重建病毒，感染细胞中仅检测到A病毒，说明RNA是TMVA的遗传物质
【答案】D【解答】解：A、肺炎链球菌活体转化实验（格里菲思实验）说明加热致死的S型细菌中存在某种“转化因子”能将R型细菌转化为S型细菌，蛋白质不是遗传物质；B、噬菌体侵染实验中，离心目的是使上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，B错误；C、肺炎链球菌离体转化实验中，即通过酶解法分别去除RNA，C错误；D、TMVA重建实验中，感染后仅产生A病毒，D正确。故选：D。
考点04 DNA的结构层次及特点
4.Slexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸 （　　）A．1′﹣碱基B．2′﹣氢C．3′﹣羟基D．5′﹣磷酸基团
【答案】C【解答】解：A、1′﹣碱基主要参与碱基互补配对等过程，A错误；BC、DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键从而使DNA链延伸，就无法形成新的磷酸二酯键，保护底物中脱氧核糖2′﹣氢并不能阻止DNA的继续延伸，C正确；D、4'﹣磷酸基团是参与形成磷酸二酯键的重要部分，保护5'﹣磷酸基团不会阻止延伸。故选：C。
考点05 DNA分子的多样性和特异性
5.细胞生物都以DNA作为遗传物质，这是细胞具有统一性的证据之一、DNA可以像指纹一样用来识别身份，在刑侦、医疗等方面用来鉴定个人身份、亲子关系。如图表示某亲子鉴定的结果（1）DNA指纹技术能用来确认不同人的身份，其原理是 。据图1分析，孩子的生物学父亲是 （填字母）。（2）如图为真核生物DNA发生的相关生理过程（图2、3），据图回答下列问题：
①DNA的复制能准确进行的原因是 　 　 （答出2点即可）。②完成图2过程，除图中的外，还需要的条件有 （至少答出2点）。复制完成后，甲、乙在 　 （填细胞分裂时期）分开。③哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2m之长，预测复制完成至少需要8h，而实际上只需约6h。根据图3分析　 。
【答案】（1）DNA分子具有特异性（或多样性和特异性） B（2）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；碱基之间遵循碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行 能量、原料 有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期 DNA复制是多个起点双向复制【解答】解：（1）DNA指纹技术能用来确认不同人的身份，是因为DNA具有特异性。据图分析，其中上面一条来自于母亲，因此其生物学父亲是B。（2）①DNA复制是以亲代DNA分子的两条链作为模板合成子代DNA的过程，由于DNA独特的双螺旋结构；碱基之间遵循碱基互补配对原则。②酶2为DNA聚合酶，以4种脱氧核苷酸为原料合成子链、原料等，复制完成的6个DNA在1条染色体的两条姐妹染色单体上。③分析图3的方式可知，图中有5个复制起点、双向复制。故答案为：（1）DNA分子具有特异性（或多样性和特异性） B（2）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，保证了复制能够准确地进行 、原料 DNA复制是多个起点双向复制
考点06 DNA分子的复制过程
6.下列有关生物科学史的研究过程的叙述中，正确的是（　　）A．丹尼利和戴维森发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力B．辛格和尼科尔森通过对细胞膜的成分分析，提出了细胞膜的流动镶嵌模型C．查哥夫证明了DNA分子中嘌呤等于嘧啶，从而提出嘌呤和嘧啶间的配对关系D．梅塞尔森和斯塔尔运用放射性同位素标记法和密度梯度离心法证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的
【答案】A【解答】解：A、英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，A正确；B、辛格和尼科尔森在新的观察和实验证据的基础上，B错误；C、查哥夫发现DNA分子中腺嘌呤的总数等于胸腺嘧啶的总数，但并未提出嘌呤和嘧啶间的配对关系；D、N元素不具有放射性，D错误。故选：A。
考点07 证明DNA半保留复制的实验
7.下列“研究方法”与“教材对应实验”匹配错误的是（　　）A．假说—演绎法——证明DNA半保留复制的实验B．同位素标记法——赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验C．建构模型法——沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型D．“加法原理”——艾弗里的肺炎链球菌转化实验
【答案】D【解答】解：A、证明DNA半保留复制采用的是假说—演绎法，再通过各种复制方式预测相应的结果，A正确；B、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验通过35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA，验证DNA是遗传物质，B正确；C、沃森和克里克通过物理模型构建了DNA双螺旋结构，C正确；D、艾弗里通过相应的酶去除S菌提取液的相应一种成分（如DNA，观察转化效果，D错误。故选：D。