2021高考生物一轮复习新人教版教案：第6单元

第17讲DNA是主要的遗传物质

考点一肺炎双球菌转化实验

1.肺炎双球菌类型的比较

S型肺炎双球菌R型肺炎双球菌

菌落表面光滑表面粗糙

菌体有多糖类荚膜无多糖类荚膜

毒性有毒无毒

2.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验

(1)实验①、②对比说明R型细菌无毒性,S型细菌有毒性。

(2)实验②、③对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性。

(3)实验②、③、④对比说明R型细菌转化成了S型细菌。

(4)结论:已经加热杀死的S型细菌中,含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

3.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验

(1)实验①、②分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。

(2)实验③、④说明DNA有转化作用,DNA的水解产物没有转化作用。

[纠误诊断]

(1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质。(×)

提示:格里菲思的肺炎双球菌转化实验只是证明了S型细菌中存在“转化因子”,使无毒的

R型细菌转化为有毒的S型细菌。

(2)从格里菲思的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。

(×)

提示:S型活细菌是由R型细菌转化来的。

(3)从格里菲思实验中的第④组病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型

细菌。(×)

提示:病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌有两种类型。

(4)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发

生转化。(√)

(5)艾弗里的体外转化实验采用了放射性同位素示踪技术。(×)

提示:艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。

1.结合格里菲思的体内转化实验,思考回答下列问题:

(1)在体内转化实验中,如果没有实验③,能否得出格里菲思的结论?为什么?

提示:不能。因为无对照实验,不能说明实验④中的S型活菌是由R型活菌转化而来。

(2)如果由你设计完成体内转化实验,应该注意哪些无关变量对实验的影响?

提示:四组实验应选用年龄、体型相同且健康的小鼠;所用R型活菌液、S型活菌液的浓度

及注射量应该相同等。

2.结合艾弗里的体外转化实验,思考回答问题:

(1)肺炎双球菌体外转化实验的思路是什么?

提示:直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,单独研

究它们各自的作用。

(2)设置“S型细菌的DNA加DNA酶”的实验组的目的是什么?

提示:起对照作用。用DNA酶水解S型细菌的DNA,结果不能发生转化,说明起转化作用的是

DNA。

3.请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材

料。设计一个实验方案证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预

期实验结果及结论。

提示:实验思路:①将加热杀死的S型细菌分离,分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S

型细菌蛋白质和DNA分别与R型细菌混合培养一段时间后,再分别注射入甲、乙两组小鼠体

内,观察两组小鼠的生活情况。实验结果及结论:甲组小鼠不死亡,乙组小鼠死亡,并在乙组

小鼠体内发现活的S型细菌,则证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。

4.比较体内转化实验和体外转化实验的区别与联系

体内转化实验体外转化实验

培养

在小鼠体内体外培养基

细菌

实验R型细菌与S型细菌的毒

S型细菌各组成成分的作用进行对

照对照性对照

结果

小鼠是否死亡培养基中菌落类型

观察

实验S型细菌体内有“转化因S型细菌的DNA是“转化因子”,即遗传物质,蛋

结论子”白质等不是遗传物质

(1)所用材料相同:都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌;

(2)体内转化实验是体外转化实验的基础,仅说明S型细菌体内有“转化

因联

子”,体外转化实验是体内转化实验的延伸,进一步证明了“转化因子”是

系

DNA;

(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则

[深度思考]

细菌发生转化的实质是什么?

提示:转化的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组,使受体细胞获得了新的遗传信

息。因此,转化作用可以看成广义上的基因重组。

题型一考查肺炎双球菌转化实验

1.(2019·河北衡水中学五调)格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程和结果如图所示。下列

说法正确的是(D)

实验1:R型细菌+小鼠→存活

实验2:S型细菌+小鼠→死亡

实验3:S型细菌+加热+小鼠→存活

实验4:S型细菌+加热+R型细菌+小鼠→死亡

A.实验1为空白对照组,实验2、3和4均为实验组

B.能从实验2和实验4中死亡的小鼠体内分离出S型活细菌和R型活细菌

C.该实验证明了S型细菌的DNA可在R型活细菌内表达出相应的蛋白质

D.对比实验2、3的结果,说明加热能使有毒性的S型活细菌失去毒性

解析:四组实验相互对照,四组实验均为实验组;实验2中小鼠体内只存在S型细菌;该实验

只能证明转化因子的存在,但不能证明其化学成分。

2.(2019·山西太原月考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如表所示。

由表可知(C)

实验接种加入S型细培养皿

组号菌型菌的物质长菌情况

①R型蛋白质R型

②R型荚膜多糖R型

③R型DNAR型、S型

④R型DNA(经DNA酶处理)R型

A.①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子

B.②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性

C.③和④说明S型细菌的DNA是转化因子

D.①～④说明DNA是主要的遗传物质

解析:第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关;第③组实验说明

DNA与R型菌转化为S型菌有关;第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为

S型菌;①～④只能说明DNA是遗传物质,而不能说明DNA是主要的遗传物质。

题型二格里菲思实验和艾弗里实验的比较

3.(2019·山东潍坊期末)某同学对格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验进行

了分析比较,下列叙述错误的是(C)

A.都采用了两种肺炎双球菌做实验材料

B.都遵循了实验设计的对照原则

C.都遵循了相同的实验设计思路

D.体外转化实验可理解为体内转化实验的延伸

解析:艾弗里的体外转化实验是格里菲思的体内转化实验的延伸;艾弗里的体外转化实验的

思路是把S型细菌中的各种物质分开,单独观察每一种物质对R型细菌的作用;格里菲思实

验的思路是比较R型细菌和S型细菌对小鼠的作用,两者的设计思路不同。

4.下列关于肺炎双球菌转化实验的分析,错误的是(B)

A.在体外转化实验中,DNA纯度越高转化越有效

B.体内转化实验证明了DNA是遗传物质

C.S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌

D.肺炎双球菌转化的实质是基因重组

解析:转化率与所提取的S型细菌的DNA纯度有关,DNA纯度越高转化的效率也越高;体内转

化实验只证明了S型细菌中存在某种“转化因子”,没有证明DNA是遗传物质;S型细菌的

DNA使R型细菌转化为S型细菌,从而导致小鼠死亡;肺炎双球菌转化的实质是基因重组。

考点二噬菌体侵染细菌实验

1.T2噬菌体结构

2.实验过程及结果

3.实验结论:DNA是遗传物质。

[纠误诊断]

(1)噬菌体侵染细菌的实验不如肺炎双球菌转化实验有说服力。(×)

提示:噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力。

(2)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T噬菌体的蛋白质和DNA,下列被标记的部位组合为

2

②④。(×)

提示:被标记的部位组合为①②。

(3)在噬菌体侵染细菌实验中,分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培

养噬菌体。(×)

提示:分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌,而不是培养

噬菌体,再用被标记的大肠杆菌培养噬菌体。

(4)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。

(√)

(5)用1个含35S标记的T噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中只有2个含

2

35S。(×)

提示:子代噬菌体都不含35S。

(6)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物

质。(×)

提示:该实验不能说明蛋白质不是遗传物质。

1.分析噬菌体增殖需要的条件

(1)场所:大肠杆菌。

(2)蛋白质的合成

(3)DNA的合成

2.分析噬菌体侵染细菌实验

(1)为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记,而不用14C和18O进

行标记?

(2)搅拌、离心的目的在于。某科研小组搅拌离心后的实验数据

如图所示,则:

①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是。

②细胞外的32P含量约有30%,原因是。

(3)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实验中含有少量放射

性的原因是什么?

(4)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,若上清液中出现了较高的放射性,可能的原因是什

么?

提示:(1)S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记,由于蛋白

质和DNA都含有C和O,因此无法确认被标记的是何种物质。

(2)把蛋白质外壳和细菌分开,再分别检测其放射性

①作为对照组,以证明细菌未裂解②有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌

(3)搅拌、离心后,仍有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,

使沉淀物中出现了少量的放射性。

(4)①保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内,经离心后分布于上清液中,使上

清液出现放射性。

②保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中,也

会使上清液的放射性升高。

3.填表比较噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验

比较噬菌体侵染肺炎双球菌体

项目细菌实验外转化实验

设计

设法将DNA和其他物质分开,单独研究它们各自不同的功能

思路

处理放射性同位素标记法:分别标记直接分离法:分离S型细菌的多种组成物

方法DNA和蛋白质的特殊元素质,分别与R型细菌混合培养

检测

结

检测放射性位置观察菌落的类型

果的

方式

结论DNA是遗传物质DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质

[深度思考]

艾弗里和赫尔希选用细菌和病毒作实验材料的优点是什么?

提示:优点是①个体小、结构简单;②繁殖快。

题型一考查噬菌体侵染细菌实验

1.(2017·全国Ⅱ卷)在证明DNA是遗传物质的过程中,T噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了

2

重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是(C)

A.T噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖

2

B.T噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质

2

C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T噬菌体的核酸中

2

D.人体免疫缺陷病毒与T噬菌体的核酸类型和增殖过程相同

2

解析:T噬菌体营专性寄生生活,只能侵染大肠杆菌,在大肠杆菌中复制和增殖,不能侵染肺

2

炎双球菌;T噬菌体的生命活动离不开细胞,病毒自身并不能单独合成mRNA和蛋白质;用含

2

32P的培养基培养大肠杆菌即标记大肠杆菌,再让T噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌,32P

2

可出现在T噬菌体的核酸中;人类免疫缺陷病毒的核酸是RNA,而T噬菌体的核酸是DNA,两

22

者核酸类型不同。

2.(2019·云南曲靖模拟)下面是用32P标记噬菌体并侵染细菌的过程,有关叙述正确的是

(C)

①用32P标记噬菌体→②被标记的噬菌体侵染细菌→③搅拌、离心→④检测上清液和沉淀

物中的放射性

A.过程①32P标记的是噬菌体外壳的磷脂分子和内部的DNA分子

B.过程②应短时保温,有利于吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离

C.过程③离心的目的是析出噬菌体外壳,使被感染的大肠杆菌沉淀

D.过程④沉淀物的放射性很高,说明噬菌体的DNA是遗传物质

解析:过程①32P标记的是噬菌体内部的DNA分子;过程②表示噬菌体侵染大肠杆菌的过程,

时间要让噬菌体充分侵染大肠杆菌为宜;过程③离心的目的是析出噬菌体外壳,使被感染的

大肠杆菌沉淀;过程④沉淀物的放射性很高,说明噬菌体的DNA进入了细菌细胞中,在子代噬

菌体中检测到放射性,才能说明噬菌体的DNA是遗传物质。

题型二噬菌体侵染细菌实验的拓展考查

3.目前已发现T噬菌体有数千种突变型,这些突变来自同一个基因的突变或者不同基因的

4

突变。科学家利用T噬菌体的两种突变型A和B进行了如下实验(突变型A和B分别与野

4

生型相比,基因组成上只有一处差异)。下列说法不合理的是(D)

组别处理结果

1用突变型A侵染大肠杆菌噬菌体不增殖

2用突变型B侵染大肠杆菌噬菌体不增殖

3突变型A、突变型B同时侵染同一个大肠杆菌噬菌体增殖(A、B型组成)

注:噬菌体不发生新的突变和基因重组

A.T噬菌体DNA复制所需原料和酶来自宿主细胞

4

B.基因突变中的碱基对缺失不会导致基因数目减少

C.突变型A和突变型B的突变发生在不同的基因内

D.突变型A与突变型B的突变基因共同决定其增殖

解析:T噬菌体寄生在大肠杆菌内,增殖都在大肠杆菌细胞内利用其原料和酶来完成;基因突

4

变中的碱基对缺失不改变基因数目;突变型A和B两种噬菌体的组合同时侵染大肠杆菌,噬

菌体能正常增殖,说明二者中,某一基因补偿了另一个突变所不具有的功能,因此两种突变是

分属于不同基因的突变;由实验可知,突变型A与突变型B的突变基因功能丧失,二者未突变

基因共同决定了其增殖过程。

4.(2017·全国Ⅰ卷)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类

型,有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类

型。

假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培

养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型,简要写出(1)实验思路,(2)预期

实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)

解析:(1)DNA与RNA在碱基组成上存在不同,DNA特有的碱基为胸腺嘧啶、RNA特有的碱基

为尿嘧啶,题干中提示宿主细胞内碱基之间不能相互转换,由此可确定应分别用放射性标记

的胸腺嘧啶、尿嘧啶来区分新病毒的核酸类型。由于病毒只能寄生在宿主细胞内,故应分别

用含放射性标记的胸腺嘧啶、尿嘧啶的培养基培养宿主细胞,然后接种新病毒,一段时间检

测子代病毒的放射性。

(2)若用放射性标记尿嘧啶培养过的宿主细胞,在接种新病毒后产生的子代病毒含有放射性,

而用放射性标记胸腺嘧啶培养过的宿主细胞,在接种病毒后产生的子代病毒不含放射性,则

说明新病毒的核酸为RNA,该新病毒为RNA病毒;反之,则说明新病毒的核酸为DNA,该新病毒

为DNA病毒。

答案:(1)实验思路

甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时

间后收集病毒并检测其放射性。

乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段

时间后收集病毒并检测其放射性。

(2)结果及结论

若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。

考点三烟草花叶病毒侵染烟草实验及生物的遗传物质

1.RNA是遗传物质的实验

(1)实验材料:烟草花叶病毒和烟草,烟草花叶病毒的组成物质是蛋白质和RNA。

(2)实验过程及结果

(3)实验结论:烟草花叶病毒的RNA是它的遗传物质。

2.生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例

生物核酸遗传

实例

类型种类物质

酵母菌、

真核生物

有细胞结DNA和小麦、人

DNA

构的生物RNA乳酸菌、

原核生物

蓝藻

DNA病毒DNADNAT噬菌体

2

无细胞结

烟草花

构的生物RNA病毒RNARNA

叶病毒

[纠误诊断]

(1)RNA或DNA是T噬菌体的遗传物质。(×)

2

提示:T噬菌体的遗传物质是DNA。

2

(2)细胞生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是RNA。(×)

提示:细胞生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。

(3)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。(√)

(4)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。(×)

提示:细胞生物的遗传物质是DNA。

(5)小麦的遗传物质主要是DNA。(×)

提示:小麦的遗传物质是DNA。

DNA是主要的遗传物质,其“主要”两字如何理解?

提示:就生物个体而言,其遗传物质是唯一的,即真核生物与原核生物等细胞生物的遗传物质

是DNA,DNA病毒的遗传物质是DNA,RNA病毒的遗传物质是RNA。就整个生物界而言,绝大多

数生物的遗传物质是DNA,只有少数生物(RNA病毒)的遗传物质是RNA。因此,DNA是主要的

遗传物质是对整个生物界而言,而不是对某一特定的生物个体而言。

题型一烟草花叶病毒侵染烟草实验

1.(2019·河北衡水金卷)烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶片,但二者

致病斑不同。有人用这两种病毒做实验,具体步骤和结果如图所示。下列相关叙述错误的是

(D)

A.①表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草叶片,结果是烟草叶片上不出现病斑

B.②表示用HRV的RNA感染烟草叶片,结果是烟草叶片上出现病斑

C.④表示TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA组成的“杂种病毒”产生的后代是HRV

D.该实验的结论是病毒的遗传物质是RNA,而不是蛋白质

解析:由题图可知,①表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草叶片,结果烟草叶片上没有出现病

斑;②表示用HRV的RNA感染烟草叶片,结果烟草叶片上出现病斑;③中的“杂种病毒”感染

烟草叶片后,在繁殖子代病毒的过程中,合成蛋白质的模板来自HRV的RNA,合成蛋白质的原

料由烟草细胞提供,繁殖出来的子代病毒具有HRV的RNA和HRV的蛋白质外壳;该实验的结

论是车前草病毒的遗传物质是RNA,而不是蛋白质。

题型二综合考查人类对遗传物质的探索

2.(2019·海南卷)下列实验及结果中,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是

(B)

A.红花植株与白花植株杂交,F为红花。F中红花∶白花=3∶1

12

B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲

C.加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌

D.用放射性同位素标记T噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性

2

解析:红花植株与白花植株杂交,F为红花,F中红花∶白花=3∶1,属于性状分离现象,不能

12

说明RNA是遗传物质;病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,说

明病毒甲的RNA是遗传物质;加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S

型活菌,只能说明加热杀死的S型菌存在转化因子,不能说明RNA是遗传物质;用放射性同位

素标记T噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性,说明蛋白质未进入大肠杆菌,

2

不能证明RNA是遗传物质。

3.(2018·浙江卷)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的实验的叙述,正确的是(D)

A.噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性

B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果

C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传

物质,蛋白质不是遗传物质

D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMVA的RNA和TMVB的蛋白质重建的病毒感染烟草

叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMVA的遗传物质

解析:DNA复制为半保留复制,新链合成过程中的原料由细菌提供,故只有少部分子代噬菌体

具有放射性;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的

结果;肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗

传物质,但不能说明蛋白质不是遗传物质;烟草花叶病毒感染和重建实验中用TMVA的RNA

和TMVB的蛋白质混合后感染烟草,所繁殖的病毒类型为A型,说明RNA是TMVA的遗传物

质。

题型三考查生物的遗传物质

4.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述,不正确的是(C)

A.DNA是绝大多数生物的遗传物质

B.有些种类的生物遗传物质是RNA

C.在真核生物中,DNA和RNA都是遗传物质,其中DNA是主要的遗传物质

D.凡是具有细胞结构的生物其遗传物质是DNA

解析:具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA,DNA病毒的遗传物质是DNA,因此说DNA是绝

大多数生物的遗传物质,是主要的遗传物质;RNA病毒的遗传物质是RNA;真核生物的遗传物

质是DNA,不是RNA;细胞中既含有DNA,也含有RNA,但遗传物质只能是DNA。

[构建知识网络]

[强化思维表达]

1.格里菲思实验的结论是加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。

2.艾弗里实验的结论是DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质,即DNA是遗传物质。

3.在T2噬菌体的化学组成中,仅蛋白质分子中含有S,P几乎都存在于DNA分子中。

4.证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开,单

独地、直接地观察它们的生理作用。

5.病毒的遗传物质是DNA或RNA;细胞生物的遗传物质是DNA。

第18讲DNA的结构、复制与基因的本质

考点一DNA分子的结构和基因的本质

1.DNA分子的结构

2.DNA分子的特性

(1)多样性:不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,排列顺序多种多样。若某DNA分子中有

n个碱基对,则其碱基对排列顺序有4n种。

(2)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传

信息。

(3)稳定性:两条链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基之间有氢键相连,使DNA分子

具有稳定性。

3.基因与染色体、DNA的关系

[纠误诊断]

(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建数学模型的方法。(×)

提示:沃森和克里克运用了构建物理模型的方法。

(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(√)

(3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(×)

提示:核酸分子所携带的遗传信息取决于碱基排列顺序。

(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。(×)

提示:一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。

(5)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值一定不同。(×)

提示:不同生物的DNA分子中A+T/G+C的比值可能相同。

(6)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(×)

提示:DNA的空间结构都是双螺旋结构,与多样性和特异性无关。

(7)人体内控制β珠蛋白基因由1700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41700

种。(×)

提示:β珠蛋白的基因的碱基排列方式是特定的。

(8)HIV的基因是指具有遗传效应的RNA片段。(√)

1.下图是DNA分子结构示意图,请据图思考回答:

(1)由图1可知,每个DNA分子片段中,游离磷酸基团有2个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖

—磷酸—脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。

(2)图2是图1的简化形式,其中①是磷酸二酯键,②是氢键。解旋酶作用于②(填“①”或

“②”)部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①(填“①”或“②”)部位。

[深度思考]

(1)含G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较高,为什么?

提示:G、C碱基对中含三个氢键,断裂时所需能量多。

(2)基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗?

提示:基因中碱基对的排列顺序是特定的,特有的碱基对的排列顺序蕴含遗传信息,不是随机

排列成的DNA片段。

2.碱基互补配对原则及相关计算规律探究

(1)碱基互补配对原则:在双链DNA分子中,A一定与T配对,G一定与C配对。

(2)四个计算规律。

①规律一:一个双链DNA分子中,A=T、C=G,则A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总

数。

②规律二:在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如A+T或C+G)占全部碱基的比值等于其

任何一条单链中该种碱基比例的比值。

③规律三:在DNA双链中,一条单链的的值与其互补单链的的值互为倒数关

系。

提醒:在整个DNA分子中该比值等于1。

④规律四:在DNA双链中,一条单链的的值,与该互补链的的值是相等的,与整个DNA

分子中的的值是相等的。

题型一考查DNA分子的结构及特性

1.(2019·河北衡水金卷)如图是某DNA片段的结构示意图,下列叙述正确的是(C)

A.DNA复制时,解旋酶先将①全部切割,再进行复制

B.该DNA片段有两种碱基配对方式,四种核糖核苷酸

C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架

D.a链、b链方向相同,a链与b链的碱基互补配对

解析:DNA复制是边解旋边复制;该DNA片段有两种碱基配对方式,即A与T配对,G与C配

对,四种脱氧核苷酸;磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架;DNA分子的两条链

方向相反,a链与b链的碱基互补配对。

2.(2019·河北衡水中学五调)2018年是DNA分子双螺旋结构被发现的第65年。下列关于

DNA分子的叙述,错误的是(C)

A.DNA分子中G和C所占的比例越高,DNA分子的热稳定性越高

B.DNA分子互补配对的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构

C.不同生物的DNA分子中,(A+T)/(G+C)的值越接近,亲缘关系越近

D.DNA分子发生碱基对替换后,不会改变DNA分子中嘧啶碱基所占的比例

解析:生物的遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中,而与DNA分子中碱基的比例没有直接关

系。

题型二考查DNA分子中的碱基配对规律及相关计算

3.(2019·河北衡水金卷)某已知序列的双链链状DNA分子由200个脱氧核苷酸组成,其中有

胞嘧啶脱氧核苷酸40个。下列相关叙述正确的是(C)

A.四种碱基和氢键构成了DNA分子的基本骨架

B.每个脱氧核糖上均连接着2个磷酸和1个碱基

C.该DNA分子一定含有40个鸟嘌呤脱氧核苷酸

D.该DNA分子蕴含的遗传信息种类最多有4200种

解析:在双链链状DNA分子中,磷酸和五碳糖(脱氧核糖)排列在外侧,构成DNA分子的基本骨

架;该双链DNA分子的末端脱氧核糖连接着1个磷酸和1个碱基;已知该DNA分子含有200

个脱氧核苷酸,其中有胞嘧啶脱氧核苷酸40个,根据碱基互补配对原则,该DNA分子中一定

含有40个鸟嘌呤脱氧核苷酸;该DNA分子的序列是已知的,其蕴含的遗传信息种类有1种。

4.(2017·海南卷)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA

分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是(D)

A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同

B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高

C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链

D.经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1

解析:双链DNA分子中A=T,G=C,前者之间是两个氢键,后者之间是三个氢键;碱基序列不同

的双链DNA分子,前一比值不同,后一比值相同;前一个比值越小,双链DNA分子的稳定性越

高;当两个比值相同时,只能推出4种碱基数目相同,无法判断出这个DNA分子是双链还是单

链;双链DNA的复制方式为半保留复制,经半保留复制得到的DNA分子仍为双链,后一比值等

于1。

题型三考查基因的本质及与DNA和染色体的关系

5.(2019·重庆一模)下列有关基因的叙述,错误的是(A)

A.摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”

B.随着细胞质基因的发现,基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体

C.一个DNA分子上有多个基因,基因是有遗传效应的DNA片段

D.研究表明,基因与性状的关系并不都是简单的线性关系

解析:摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上,约翰逊给“遗传因子”起了一个新名

字为“基因”;DNA主要存在于染色体上,少量存在于细胞质中,故染色体是基因的主要载

体;基因是有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上有多个基因;生物的性状是由基因和环境

共同决定的,基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。

6.(2019·河北衡水金卷)如图表示细胞内与基因有关的物质或结构,其中i是遗传物质的主

要载体。下列相关叙述正确的是(B)

元素(a)e基因(f)gi

A.碱基对数目的差异是不同f携带信息不同的主要原因

B.f在i上呈线性排列,f与性状不是简单的一一对应关系

C.e为核糖核苷酸,h为蛋白质

D.若g中(G+C)/(A+T)=0.5,则A占g中总碱基数的比例为1/2

解析:f为基因,不同基因携带信息不同的主要原因是碱基对的排列顺序不同;i为染色体,基

因在染色体上呈线性排列,基因与性状不是简单的一一对应关系;e为基因的基本组成单位

——脱氧核糖核苷酸,h为组成染色体的成分——蛋白质;若g中(G+C)/(A+T)=0.5,假设

G=C=n,则A=T=2n,故A占g中总碱基数的比例为1/3。

考点二DNA分子的复制

1.DNA分子复制的概念和时间

(1)概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。

(2)时间:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。

2.复制过程图解

3.特点

(1)复制方式为半保留复制。

(2)边解旋边复制。

4.DNA分子精确复制的原因

(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供精确的模板。

(2)碱基互补配对原则保证复制精确进行。

5.意义

使遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。

[纠误诊断]

(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。(×)

提示:新合成的DNA分子的两条链有一条链是新合成的。

(2)DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制。(×)

提示:DNA复制时边解旋边复制。

(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(×)

提示:在DNA聚合酶的作用下,单个脱氧核苷酸连接到DNA单链片段上形成子链。

(4)所有的细胞中都要进行核DNA分子的复制。(×)

提示:哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器而不能进行核DNA分子复制;不分

裂的细胞不存在DNA分子复制。

(5)复制后的两个子DNA分子将在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时,随两

染色单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。(√)

1.分析各类生物体中DNA分子复制的场所

(1)真核生物:细胞核(主要场所)、叶绿体、线粒体。

(2)原核生物:拟核、细胞质(如质粒中DNA的复制)。

(3)DNA病毒:宿主细胞内。

2.探究DNA分子复制过程中相关计算的规律

DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下:

(1)子代DNA分子数为2n个。

①含有亲代链的DNA分子数为2个。

②只含亲代链的DNA分子数为0个。

③不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。

④含子代链的DNA分子数有2n个。

(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。

①亲代脱氧核苷酸链数为2条。

②新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1-2)条。

(3)若模板DNA中含有m个碱基,其中A有a个,则:

①连续复制n次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为[(m/2-a)×(2n-1)]个。

②第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为[(m/2-a)×2n-1]个。

题型一考查DNA复制的过程和特点

1.(2019·河北衡水中学五调)正常情况下,DNA分子在复制时,DNA单链结合蛋白能与解旋后

的DNA单链结合,使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是大肠杆菌DNA复制过程的示意

图,下列有关分析错误的是(B)

A.在真核细胞中,DNA复制可发生在细胞分裂的间期

B.DNA复制时,两条子链复制的方向是相反的,且都是连续形成的

C.如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中,酶①和酶②都是在核糖体上合成的

D.DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对

解析:DNA分子的两条链是反向平行的,从图中可以看出,在复制的过程中,子链的形成是由

片段连接而成的。

2.(2019·河北衡水金卷)真核细胞中DNA复制如图所示。下列表述错误的是(C)

A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代

C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则

解析:多起点双向复制能加快复制速度,保证DNA复制在短时间内完成;DNA的复制方式是半

保留复制,每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代;复制过程中氢键的破坏和形成不需要

DNA聚合酶的催化,DNA聚合酶用于催化磷酸二酯键的形成;由于碱基互补配对原则的存

在,DNA分子才得以准确复制。

题型二DNA复制的相关计算

3.(2019·河北衡水中学四调)一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成,其中腺

嘌呤占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(B)

A.DNA复制是一个边解旋边复制的过程

B.第三次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸

C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7

D.子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4

解析:DNA分子中共有10000个碱基,其中胞嘧啶3000个,DNA第三次复制需要游离的胞

嘧啶脱氧核苷酸数为(23-1)×3000-(22-1)×3000=1.2×104(个)。

4.某DNA分子含m对碱基,其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶

脱氧核苷酸数目的叙述中,错误的是(D)

A.在第一次复制时,需要(m-A)个

B.在第二次复制时,需要2(m-A)个

C.在第n次复制时,需要2n-1(m-A)个

D.在n次复制过程中,总共需要2n(m-A)个

解析:该DNA分子含胞嘧啶数目为(2m-2A)/2=(m-A)个;第二次复制时是以两个DNA分子为模

板复制出4个DNA分子的过程,所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸数目为2(m-A)个;DNA复制n次

需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为(m-A)(2n-1)个;第n次复制所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目是n

次复制所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数减去(n-1)次复制所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目,即(m-

A)(2n-1)-(m-A)(2n-1-1)=[2n-1(m-A)]个。

准确把握DNA复制的相关计算问题

(1)复制次数:“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别:前者包括所有的复制,后者只

包括最后一次复制。

(2)碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个”。

(3)复制模板:在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都

只有两个。

(4)关键词语:看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词。

题型三DNA半保留复制的实验分析

5.(2019·河北衡水金卷)细菌在含15N的培养基中繁殖数代后,细菌DNA的含氮碱基均含有

15N,然后再将其移入含14N的培养基中培养,提取亲代及子代的DNA并离心,如图①～⑤为可

能的结果,下列叙述错误的是(C)

A.子一代DNA应为②

B.子二代DNA应为①

C.子三代DNA应为④

D.亲代的DNA应为⑤

解析:DNA的复制方式是半保留复制,亲代DNA为15N/15N,在含14N的培养基中培养,子一代的

DNA应全为14N/15N,即图②;子二代DNA中1/2为14N/15N、1/2为14N/14N,即图①;子三代DNA

中1/4为14N/15N、3/4为14N/14N,即图③;亲代的DNA应为15N/15N,即图⑤。

6.(2018·浙江卷)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培

14NHCl或15NHCl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌

养大肠杆菌的唯一氮源是44

DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(B)

A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术

B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NHCl的培养液中培养的

4

C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N/14NDNA

D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的

解析:本活动中使用了14N和15N,即采用了同位素示踪技术,3个离心管中的条带是经密度梯

;a,15N/15NDNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NHCl的培

度离心产生的管中只有重带即4

养液中培养的;b管中只有中带,即DNA都是15N/14NDNA;c管中具有1/2中带(15N/14N

DNA),1/2轻带(14N/14NDNA),综合a、b、c三支管可推测,a管中为亲代DNA:15N/15NDNA,b

管中为在含14N的培养基上复制一代后的子代DNA:15N/14NDNA,c管中为在含14N的培养基

上复制两代后的子代DNA:1/215N/14NDNA、1/214N/14NDNA,据实验结果可说明DNA分子的复

制是半保留复制。

[构建知识网络]

[强化思维表达]

1.DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。

2.DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。

3.DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则,通过氢键连接。

4.DNA分子中脱氧核苷酸碱基的排列顺序代表了遗传信息。

5.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。

6.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶的参与。

7.基因是具有遗传效应的DNA片段。

8.染色体是基因的主要载体,线粒体、叶绿体中也存在基因。

第19讲基因的表达

考点一遗传信息的转录和翻译

1.RNA的结构和种类

(1)基本单位:核糖核苷酸。

(2)组成成分:

(3)结构:一般是单链,长度比DNA短;能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。

(4)种类及功能

(5)DNA与RNA的区别

物质组成

结构特点

五碳糖特有碱基

DNA脱氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是双链

RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链

2.遗传信息的转录

(1)概念:以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程。

(2)转录过程(见图):

3.遗传信息的翻译

(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质

的过程。

(2)密码子

①概念:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子。

②种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有61种,终止密码子有3种。

(3)翻译过程

(4)过程图示

[纠误诊断]

(1)一个tRNA分子中只有三个碱基,可以携带多种氨基酸。(×)

提示:一个tRNA分子与密码子配对的碱基有三个,只携带一种氨基酸。

(2)rRNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。(×)

提示:原核细胞无核仁。

(3)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。(√)

(4)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率。(×)

提示:基因进行转录时是以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成RNA。

(5)一个含n个碱基的DNA分子,转录的mRNA分子的碱基数是n/2个。(×)

提示:DNA上可能有不具有遗传效应的片段,且基因会选择性表达,因此mRNA分子的碱基数

远小于n/2个。

(6)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。(×)

提示:终止密码子无对应的反密码子。

(7)存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录,进而翻译出蛋白质。(√)

1.下图为两类细胞遗传信息表达示意图,据图思考:

(1)肺炎双球菌为原核生物,只进行(填“图1”或“图2”)过程。

(2)a～f依次为。

(3)图1中翻译方向为。判断依据是。图1信息

显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义在于。

提示:(1)图2(2)mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶(3)从左向右多肽

链的长短,长的表明先进行了翻译过程少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质

[深度思考]

(1)mRNA与其作为传递遗传信息的信使的分子特点有哪些?

提示:①由核糖核苷酸连接而成,含有四种碱基可以携带遗传信息;②一般为单链,而且比

DNA短,能够通过核孔从细胞核转移到细胞质。

(2)结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗?为什么?

提示:结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同,因为作为模板的mRNA相同。

2.填表比较DNA复制、转录、翻译

复制转录翻译

有丝分裂间期和

时间减数第一次分裂个体生长发育的整个过程

前的间期

细胞质的

场所主要在细胞核主要在细胞核

核糖体

模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA

原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸

酶(解旋酶、DNA酶(RNA聚合酶)、酶、ATP、

条件

聚合酶)、ATPATPtRNA

一个单链RNA

产物2个双链DNA(mRNA、tRNA、多肽链

rRNA)

产物传递到两个子细通过核孔进入细胞

组成细胞结构蛋白或功能蛋白

去向胞或子代质

①半保留复制边解旋边转录,DNA一条mRNA上可相继结合多个核

特点

②边解旋边复制双链全保留糖体,同时合成多条肽链

碱基A—T,T—A,A—U,T—A,A—U,U—A,

配对G—C,C—GG—C,C—GG—C,C—G

信息

DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质

传递

意义传递遗传信息表达遗传信息,使生物表现出各种性状

名师点拨:遗传信