-3章 基因的本質(zhì)1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)課程要求核心素養(yǎng)知識導(dǎo)圖概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上1.通過分析圖示,理解證明DNA是遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的原理和過程。(科學(xué)思維)2.通過類比分析,掌握不同生物遺傳物質(zhì)種類。(科學(xué)思維)基礎(chǔ)知識·雙基夯實(shí) 一、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.肺炎鏈球菌的類型(連線)2肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)階段(1)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn):(2)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn):二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1T2噬菌體的結(jié)構(gòu)與代謝2實(shí)驗(yàn)過程3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論親代噬菌體寄主細(xì)胞內(nèi)子代噬菌體實(shí)驗(yàn)結(jié)論32P標(biāo)記DNA__________DNA__遺傳物質(zhì)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)________三、DNA是主要的遺傳物質(zhì)1RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)(1)煙草花葉病毒的組成:(2)侵染實(shí)驗(yàn):(3)結(jié)論:煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是__RNA__2DNA是主要的遺傳物質(zhì)連線生物類型與遺傳物質(zhì)的種類:〔活學(xué)巧練〕判斷下列敘述的正誤(1)格里菲思的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有具體證明哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。(  )(2)用含35S的噬菌體侵染細(xì)菌,經(jīng)離心后,可在沉淀物中發(fā)現(xiàn)大量的放射性物質(zhì)。( × )(3)可用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體,以使其DNA帶上放射性。( × )(4)DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)。( × )(5)酵母菌的遺傳物質(zhì)主要是DNA。( × )〔思考〕1.格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi)后,從死亡小鼠中是否只分離出S型活細(xì)菌?提示:不是,分離出S型活細(xì)菌和R型活細(xì)菌,且R型活細(xì)菌數(shù)量多。2T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)中,能否用14C18O標(biāo)記噬菌體?能否用32P35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體?提示:不能,因?yàn)?/span>DNA和蛋白質(zhì)都含CO。不能用32P35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體,因?yàn)闄z測放射性時(shí)不能檢測出是哪種標(biāo)記元素產(chǎn)生的。3.酵母菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是什么?提示:DNA。〔學(xué)霸記憶〕1.格里菲思實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子2.艾弗里實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì),即DNA是遺傳物質(zhì)。3.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明了DNA才是遺傳物質(zhì)。4.由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,因此說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛 知識點(diǎn) 肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 要點(diǎn)歸納  1.肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)細(xì)菌在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)對照R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的致病性對照S型細(xì)菌各組成成分的作用進(jìn)行對照巧妙構(gòu)思用加熱殺死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實(shí)驗(yàn)來說明確實(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)化將某種物質(zhì)用酶解法去除,直接地、單獨(dú)地觀察該物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中所起的作用實(shí)驗(yàn)結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)聯(lián)系所用材料相同體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的延伸兩實(shí)驗(yàn)都遵循對照原則、單一變量原則[特別提醒] 并非所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化(1)轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,而只是少部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。(2)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌是基因重組的結(jié)果。(3)由于DNA的熱穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)要高,所以加熱殺死S型細(xì)菌的過程中,其蛋白質(zhì)永久變性失活,但其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性。(4)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組都通過添加特定的酶特異性地去除了一種物質(zhì),從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì),利用了自變量控制中的減法原理。(5)格里菲思的實(shí)驗(yàn)證明了S型細(xì)菌體內(nèi)含有某種轉(zhuǎn)化因子,但并沒有證明轉(zhuǎn)化因子是哪種物質(zhì)。艾弗里的實(shí)驗(yàn)則證明了轉(zhuǎn)化因子是S型細(xì)菌體內(nèi)的DNA2自變量控制中的加法原理減法原理在對照實(shí)驗(yàn)中,控制自變量可以采用加法原理減法原理。(1)加法原理:與常態(tài)相比,人為增加某種影響因素的稱為加法原理。例如在比較過氧化氫在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)中,與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理,就是利用了加法原理。(2)減法原理:與常態(tài)比較,人為去除某種影響因素的稱為減法原理。例如,在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì),從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì),就是利用了減法原理 典例剖析  典例1 (2020·江蘇省姜堰中學(xué)期中)某生物興趣小組為了驗(yàn)證艾弗里關(guān)于肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),其中不能獲得活的S型細(xì)菌的是( C ) 將加熱致死的S型肺炎鏈球菌破碎后,設(shè)法去除絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì),制成細(xì)胞提取液并均分到編號為①②③④的四支試管中備用甲組號試管中的提取液與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)乙組號試管的提取液中加入蛋白酶,處理一段時(shí)間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)丙組號試管的提取液中加入DNA酶,處理一段時(shí)間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)丁組號試管的提取液中加入RNA酶,處理一段時(shí)間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)A.甲組   B.乙組  C.丙組   D.丁組[解析] 制備的細(xì)胞提取液中含有S型細(xì)菌的DNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì),S型細(xì)菌的DNA可使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化,DNA酶可催化DNA水解,將含S型細(xì)菌的DNA的細(xì)胞提取液用DNA酶處理一段時(shí)間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng),R型細(xì)菌不能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,故丙組實(shí)驗(yàn)不能獲得活的S型細(xì)菌。蛋白酶可催化蛋白質(zhì)水解,RNA酶可催化RNA水解,分析甲、乙、丁三組實(shí)驗(yàn),這三組實(shí)驗(yàn)均含有S型細(xì)菌的DNA,因此這三組實(shí)驗(yàn)都能獲得活的S型細(xì)菌。┃┃變式訓(xùn)練1__(2020·濟(jì)南月考)下列關(guān)于肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是( C )A.加熱殺死后的S型細(xì)菌中DNA全部失去活性B.加熱殺死后的S型細(xì)菌能使小鼠的體細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化C.加入S型細(xì)菌的DNA后,只有部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌D.在轉(zhuǎn)化過程中,加熱殺死后的S型細(xì)菌中的DNA沒有進(jìn)入R型活細(xì)菌中[解析] 加熱殺死后的S型細(xì)菌中DNA沒有失去活性,A錯(cuò)誤;加熱殺死后的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化,B錯(cuò)誤;加入S型細(xì)菌的DNA后,只有部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌,C正確;在轉(zhuǎn)化過程中,加熱殺死后的S型細(xì)菌中的DNA能進(jìn)入R型活細(xì)菌中,D錯(cuò)誤。知識點(diǎn) 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 要點(diǎn)歸納  1T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程:2二看法判斷子代噬菌體標(biāo)記情況 典例剖析  典例2 (2020·青島高一檢測)某校生物研究性學(xué)習(xí)小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程如圖所示,下列有關(guān)分析正確的是( A )A.理論上,bc中不應(yīng)具有放射性B.實(shí)驗(yàn)中b含少量放射性與過程中培養(yǎng)時(shí)間過長或過短有關(guān)C.實(shí)驗(yàn)中c含有放射性與過程中攪拌不充分有關(guān)D.該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)[解析] 35S標(biāo)記的是T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,32P標(biāo)記的是T2噬菌體的DNA,所以離心后,理論上,bc中不應(yīng)具有放射性,A正確;35S標(biāo)記的是T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),蛋白質(zhì)外殼留在外面,經(jīng)攪拌后與細(xì)菌分開,所以若b中含有放射性,說明攪拌不充分,B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中c含有放射性與過程中培養(yǎng)時(shí)間過長或過短有關(guān),C錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)只證明了DNA是遺傳物質(zhì),沒有證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),D錯(cuò)誤。┃┃變式訓(xùn)練2__(2020·赤峰期末)有關(guān)32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),敘述正確的是( D )A.該實(shí)驗(yàn)中T2噬菌體的DNA是用32P直接標(biāo)記的B.?dāng)嚢璧哪康氖亲屔锨逡何龀鲋亓枯^輕的T2噬菌體C.離心的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離D.保溫時(shí)間過長或過短都會導(dǎo)致上清液放射性偏高[解析] 噬菌體是病毒,不能在培養(yǎng)基上獨(dú)立生存,因此不能用含32P的培養(yǎng)基直接標(biāo)記噬菌體,應(yīng)該先用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,再用被32P標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體,A錯(cuò)誤。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中,攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體外殼與細(xì)菌分離,離心的目的是使培養(yǎng)液分層,形成上清液和沉淀物,B、C錯(cuò)誤。用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,保溫時(shí)間過短,部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射性;保溫時(shí)間過長,噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于上清液中,也會使上清液的放射性含量升高,D正確。知識點(diǎn) DNA是主要的遺傳物質(zhì) 要點(diǎn)歸納  不同生物的遺傳物質(zhì) 細(xì)胞生物非細(xì)胞生物真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒核酸種類DNARNADNARNADNARNA遺傳物質(zhì)DNADNADNARNA結(jié)果絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,只有少部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA結(jié)論DNA是主要的遺傳物質(zhì)[易錯(cuò)提示] 對于整個(gè)生物界來說,由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是DNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì);對于某一種具體的生物來說,其遺傳物質(zhì)要么是DNA,要么是RNA,不能說某種生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA。 典例剖析  典例3 DNA是主要的遺傳物質(zhì)是指( B )A.遺傳物質(zhì)的主要載體是染色體B.多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNAC.細(xì)胞里的DNA大部分在染色體上D.染色體在遺傳中起主要作用[解析] 生物的遺傳物質(zhì)是DNARNA,因多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,故DNA是主要的遺傳物質(zhì)。┃┃變式訓(xùn)練3__(2020·安徽蚌埠期末)下列關(guān)于DNA是主要的遺傳物質(zhì)的敘述,正確的是( D )A.所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNAB.煙草花葉病毒、T2噬菌體的遺傳物質(zhì)均為RNAC.動物、植物、真菌的遺傳物質(zhì)是DNA,除此之外的其他生物的遺傳物質(zhì)都是RNAD.真核生物、原核生物、大部分病毒的遺傳物質(zhì)是DNA[解析] 真核生物、原核生物、大部分病毒的遺傳物質(zhì)是DNA,少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,A錯(cuò)誤,D正確;煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNAT2噬菌體的遺傳物質(zhì)為DNA,B錯(cuò)誤;動物、植物、真菌的遺傳物質(zhì)是DNA,細(xì)菌和DNA病毒的遺傳物質(zhì)也是DNA,C錯(cuò)誤。 指點(diǎn)迷津·撥云見日 一、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中上清液和沉淀物放射性分析1.子代噬菌體的組成物質(zhì)來源分析:(1)從蛋白質(zhì)外殼方面:由寄主細(xì)胞提供原料氨基酸,在寄主細(xì)胞的核糖體上合成,與親代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼無關(guān)。(2)DNA方面:由親代噬菌體提供,利用寄主細(xì)胞提供的脫氧核苷酸,通過復(fù)制的方式,合成子代噬菌體的DNA(3)從子代噬菌體方面:釋放的眾多子代噬菌體中,只有少數(shù)含有親代噬菌體DNA,其余子代噬菌體的DNA均由寄主細(xì)胞提供原料合成,不含親代噬菌體的DNA。2上清液和沉淀物放射性分析:(1)32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌:(2)35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌:典例4 32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,經(jīng)培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測,上清液的放射性占15%,沉淀物的放射性占85%。上清液帶有放射性的原因可能是( A )A.噬菌體侵染大腸桿菌后,大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體B.?dāng)嚢璨怀浞?,吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細(xì)菌分離C.離心時(shí)間過長,上清液中析出較重的大腸桿菌D32P標(biāo)記了噬菌體蛋白質(zhì)外殼,離心后存在于上清液中[解析] 噬菌體侵染大腸桿菌后,如果保溫時(shí)間過長,就會使大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體,使上清液中也出現(xiàn)放射性;攪拌不充分,吸附在大腸桿菌上的噬菌體的蛋白質(zhì)外殼未與細(xì)菌分離,而32P標(biāo)記噬菌體的DNA,因此上清液中不會出現(xiàn)較多的放射性;離心時(shí)間過長,不會出現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;蛋白質(zhì)的元素組成主要是C、H、ON,因此不用32P標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼。二、肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較 肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開,單獨(dú)、直接研究它們各自不同的遺傳功能處理方法用加酶的方法分別去除S型菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等,再與R型菌混合培養(yǎng)同位素標(biāo)記法:分別用同位素35S、32P標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA結(jié)論證明DNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)說明了遺傳物質(zhì)可發(fā)生可遺傳的變異證明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)說明DNA能控制蛋白質(zhì)的合成說明DNA能自我復(fù)制典例5 (2020·福建廈門模擬)下列關(guān)于肺炎鏈球菌的體內(nèi)、體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),以及T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是( D )A.三個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是一致的B.三個(gè)實(shí)驗(yàn)都用到了同位素標(biāo)記法C.三個(gè)實(shí)驗(yàn)都不能得出蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的結(jié)論D.三個(gè)實(shí)驗(yàn)所涉及生物的遺傳物質(zhì)都是DNA[解析] 三個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路不一樣,A錯(cuò)誤;肺炎鏈球菌的體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)都沒有用到同位素標(biāo)記法,B錯(cuò)誤;肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)可證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),C錯(cuò)誤;題述三個(gè)實(shí)驗(yàn)所涉及的生物有T2噬菌體、小鼠、大腸桿菌、肺炎鏈球菌,它們的遺傳物質(zhì)都是DNA,D正確。教材問題·解疑答惑 問題探討?P421提示:遺傳物質(zhì)必須穩(wěn)定,能夠儲存大量的遺傳信息,可以準(zhǔn)確地復(fù)制出自己,傳遞給下一代等。2提示:這是一道開放性題目,答案并不唯一,只要提出正確的思路即可。思考·討論?P461提示:以細(xì)菌和病毒作為實(shí)驗(yàn)材料,具有的優(yōu)點(diǎn)是:(1)個(gè)體很小,結(jié)構(gòu)簡單,容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化;細(xì)菌是單細(xì)胞生物,病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu),只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。(2)繁殖快,細(xì)菌2030 min就可以繁殖一代,病毒短時(shí)間內(nèi)可大量復(fù)制。2提示:控制單一變量。細(xì)胞提取物的純度不夠。3提示: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)提取技術(shù)等。赫爾希采用的主要技術(shù)手段有噬菌體的培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)以及物質(zhì)的分離技術(shù)等。科學(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段做保證,技術(shù)的發(fā)展需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ),因此,科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互促進(jìn)的。練習(xí)與應(yīng)用?P47一、概念檢測1D DNA控制蛋白質(zhì)的合成。2A 赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)表明DNA是遺傳物質(zhì)。二、拓展應(yīng)用1提示:噬菌體在侵染大腸桿菌時(shí),進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的是DNA,而蛋白質(zhì)外殼卻留在大腸桿菌的外面。因此,大腸桿菌裂解后,釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息,以大腸桿菌中的氨基酸為原料來合成蛋白質(zhì)外殼的。2提示:肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)證明,作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下幾個(gè)條件:能夠準(zhǔn)確地復(fù)制自己;能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成,從而控制生物的性狀和新陳代謝;具有儲存遺傳信息的能力,結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等。 

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)

版本: 人教版 (2019)

年級: 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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