2023届新高考生物冲刺复习：基因的本质与表达

2023届新高考生物冲刺精品复习

的本质与表达

01考点一DNA是主要的遗传物质

52考点二DNA分子的结构、复制与基因的本质

考点三基因的表达

考点一：DNA是主要的遗传物质

-.肺炎链球菌的类型

种类［菌落特征||菌体图示|致病性

无荚膜

No

Image

二.肺炎链球菌体内转化实睑格里菲思

1.实验过程

小鼠正常

(1)

R型活细菌

(2)小鼠死亡，

分离出S型活细菌

>

(3)(^)/—小鼠正常

加热致死的S型活细菌

(4)

小鼠死亡，

力镰致死的S型细菌分离出S型活细菌

与R型活细菌混合

(1)对比一、二组的实验现象，说明了什么？

S型活细菌有致病性，使小鼠死亡

(2)对比二、三组的实验现象，说明了什么？

加热杀死的S型细菌无致病性

(3)综合对比第一、三、四组实验，分析第四组小鼠死

亡的直接原因是什么？

小鼠体内有有致病性的S型活细菌。

(4)为什么第四组会出现S型活细菌？

活的R型细菌转化为S型细菌。

(5)如何进行这一转化的呢？

在加热致死的S型细菌的刺激下

2.实验结论：“转化因子”

已经加热杀死的S型细菌中，必然含有促使R型细菌准话为S型活细菌的活性物质一

—转化因子。

加热杀死的S型细菌中含有哪些物质?

脂质RNA

DNA

&蛋白质上

J八_________

S型细菌的化学组分图

但究竟哪一个才是转化因子呢?

三.肺炎链球菌体外转化实睑—艾弗里

(有R匾弃S型细菌的细胞提取物

过»出现S型活细菌

型

细

程

菌

的第二〜四「S型细菌的细胞提取物

与

培

养组加入［分别加入蛋白酶、RNA»出现活细菌

现

基

共酸或酯酶

象

五

组第五组「型细菌的细胞提取物

王S一只长—细菌

加入」DNA酶

结

果才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质

、

⑴体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变

性？请说明理由。

(2)体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物

质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？

(3)体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”

实验组的作用是什么？

提示：起对照作用，用DNA酶分解从S型活细菌中提取的

DNA,不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不

能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。

热图导析：如图是艾弗里体外转化实验的一个操作步骤，下列

四组实验是对该实验的延伸实验，请判断下列四组实验中小鼠

的存活情况。

DNA酶

有R型细理S型细菌的

的培养基细胞提取物

只长R型细菌

①S型细菌的DNA+DNA酶加入R型细菌注射入小鼠;

②R型细菌的DNA+DNA酶f加入S型细菌f注射入小鼠;

③R型细菌+DNA酶f高温加热后冷却f加入S型细菌的

DNAf注射入小鼠；

④S型细菌+DNA酶一高温加热后冷却f加入R型细菌的

DNA一注射入小鼠。

(1)小鼠存活的是，小鼠死亡的是②。(均填序号)

(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。

【科学思维——归纳概括融会贯通】

1.对比分析体内转化实验和体外转化实验

体内转化实验体外转化实验

科学家格里菲思艾弗里及其同事

细菌培养

小鼠体内培养基（体外）

场所

R型细菌与S型细菌的毒性S型细菌各成分的作用进行

实验原则

进行对照对照

用加热杀死的S型细菌注射将物质酶解后，直接、单独

实验

到小鼠体内作为对照实验地观察某种物质在实验中所

构思

来说明确实发生了转化起的作用

结果

小鼠是否死亡培养基中菌落类型

观察

实验S型细菌的DNA是遗传物质，

S型细菌体内有转化因子

结论|蛋白质等不是遗传物质

2,归纳概括S型细菌和R型细菌转化的实质

(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加

热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构

可恢复。

(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的

DNA中，即实现还画。

(3)一般情况下转化率很蚓形成的S型细菌很少，转化

后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细

菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。

［易错提醒］

(1)肺炎链球菌的转化实验除能证明的DNA是遗传物质，

而蛋白质不是遗传物质外，还能说明能发生可遗传的变异。

(2)并非所有的R型细菌都能被转化，只是少部分R型细菌

被转化成S型细菌。

(3)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小

鼠致死，而是具有毒性的S型细菌可使小鼠致死。

【基础小题】

1.判断正误

(1)格里菲思的转化实验直接证明了DNA是转化因子。()

(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。()

(3)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的只有S型

细菌而无R型细菌。()

(4)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱

氧核甘酸，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物质提纯、鉴定与细菌体

外培养等技术。()

【典题例证】

（2020•浙江选考）下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙

述，正确的是（）

A.活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗

传

B.活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成

有荚膜的S型菌

C.离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S

型菌且可实现稳定遗传

D.离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能

使R型菌转化成S型菌

［解析］R型菌转化为S型菌属于基因重组，是可遗传变

异，能够稳定遗传，A项错误。能使R型菌转化为S型菌的转

化因子是S型菌的DNA而不是荚膜物质，B项错误。转化因子

是DNA而不是蛋白质，所以蛋白质不会使R型菌转化为S型

菌，C项错误。S型菌提取物中的DNA经过DNA酶处理后会被

降解，从而不能使R型菌转化为S型菌，D项正确。

［答案］D

【对点落实】

肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的

是)

S型

肺炎链球菌

A.S型肺炎链球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎链球菌的

菌落是光滑的

B.S型细菌的DNA经加热后失活，因而注射S型细菌后

的小鼠仍存活

C.从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有s型细菌而

无R型细菌

D.该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的

DNA引起的

解析:S型肺炎链球菌的菌落为光滑的，R型肺炎链球菌的菌

落是粗糙的；S型细菌的蛋白质经过加热后已经失活，但其

DNA经加热后没有失去活性；S型细菌中的DNA能将部分R型

细菌转化为S型细菌，因此从病死小鼠中分离得到的肺炎链球

菌有S型细菌和R型细菌；该实验证明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，但不能证明R型菌转化

为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的。

答案：D

犯.噬菌体侵染细菌的实验

美国遗传学家赫尔希

(1908-1997)赫尔希和蔡斯

1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌

（1）T2噬菌体的结构及生活方式

A.DNA：含—元素（填特征元素）

B.外壳：蛋白质，含元素（填特征元素）

C.生活方式：在大肠杆菌体内

(2)T2噬菌体的复制式增殖

增殖方式：在出身遗传物质作用

下，以大肠杆菌体内的物质为原料来

合成子代噬菌体。

2.实验方法：法。该实验中用分别

标记蛋白质和DNA。

3.实验过程

标

记'I含35s的培养基隹午后产恪的大肠杆菌

大

肠

菌

杆।含32P的培养基津e杆菌包倍―的大肠杆菌

4.实验结论

在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是

一，即是遗传物质。

【科学思维——归纳概括融会贯通】

1.归纳概括噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节

——“保温”与“搅拌”

⑴用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌

保

温

时

间

(2)用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌

2.对比分析体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验

体外转化实验噬菌体侵染细菌实验

设计设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各

思路自不同的遗传功能

酶解法：将某种物质用酶

处

理同位素标记法：分别用同

解法去除，直接地、单独

法

方位素35S、32P标记蛋白质

地观察该物质在实验中所

和DNA

起的作用

①证明DNA是遗传物质，

①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗

而蛋白质不是遗传物质传物质

结论

②说明了遗传物质可发生②说明DNA能控制蛋白

可遗传的变异质的合成

③说明DNA能自我复制

【基础小题】

1.判断正误

(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。()

(2)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂

解。()

(3产P、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。()

(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)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。()

(6)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成。

()

2.教材拾遗

(1)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，但实际上含有少量放射性的原因是什么？

3.热图导析:某科研小组搅拌离心后的实验数据如图所示,

贝(J：

-2o

4

-0o被侵染的细菌存活率

4▲

8O

6

4)0

2

0^胞外32P

2

3~4~5-6*

搅拌时间(min)

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._____________________O

②细胞外的32P含量有30%,原因是

O

③上清液中的35s先增大后保持在80%左右，原因是

核心素养

【典例导引】

（2020•浙江1月选考）某研究小组用放射性同位素32p、35s分别标记

丁2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如

图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液

中的放射性。下列分析错误的是)

A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA,但不产生含32P

的子代噬菌体

B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA,也可产生不

含32P的子代噬菌体

C.乙组的悬浮液含极少量35s标记的噬菌体蛋白质，也可产生含

的子代噬菌体

D.乙组被感染的细菌内不含35s标记的噬菌体蛋白质，也不产生

含3%的子代噬菌体

［解析］甲组离心后，放射性主要在沉淀物中，由于部分

噬菌体未来得及侵染大肠杆菌，所以悬浮液中含有少量放射

性，由于甲组的悬浮液中不存在大肠杆菌，所以噬菌体无法

繁殖产生含32P标记的子代噬菌体，A正确；甲组被感染的细

菌内含有32P标记的噬菌体DNA,由于DNA进行半保留复制，

故可产生不含32P的噬菌体，B正确；35s标记的是噬菌体的蛋

白质，噬菌体侵染细菌的时候，蛋白质外壳留在外面，只有

DNA注入细菌中，因此乙组的悬浮液含大量35s标记的噬菌体

蛋白质，不会产生含35s的子代噬菌体，C错误；乙组被感染

的细菌内不含35s标记的噬菌体蛋白质，由于细菌提供的原料

中不含3§S,所以也不产生含3ss的子代噬菌体，D正确。

［答案］C

【对点落实】

1.(2020•灵丘县模拟)在“噬菌体侵染细菌”和“肺炎链球菌

转化”实验中，科学家运用科学的思维和方法对遗传物质

究竟是什么进行了成功的探索，下列相关叙述正确的是

()

A.两个实验都能证明DNA是主要的遗传物质

B.“噬菌体侵染细菌”实验中，为了将DNA和蛋白质区

别开，分别用32P和35s进行标记

C.“噬菌体侵染细菌”实验中，对噬菌体作35s标记时，

向培养噬菌体的培养基中加入35s即可

D.“肺炎链球菌转化”实验中，R型活细菌和S型菌的

DNA混合，R型活细菌都转化成了S型活细菌

解析：两个实验都能证明了DNA是遗传物质，但都不能证明

DNA是主要的遗传物质，A错误；S是蛋白质的特征元素，P

是DNA的特征元素，所以在“噬菌体侵染细菌”实验中，为

了将DNA和蛋白质区别开，分别用32P和35s进行标记，B正

确；噬菌体是病毒，不能在普通培养基上独立生存，因此不

能用含3午的普通培养基直接标记噬菌体，应该先用含32P的培

养基培养大肠杆菌，再用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体，

C错误；肺炎链球菌“转化”实验中，R型活细菌和S型菌的

DNA混合，有部分R型活细菌转化成了S型活细菌，D错误。

答案：B

2.（多选）科研人员用3叩标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，探究

保温时间与沉淀物中放射性强度的关系，结果如图。有关

叙述正确的是()

4保温时间

A.用含32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，标记噬菌体DNA

B.b点时离心速度减慢会导致上清液放射性强度降低

C.保温时间过长、过短都会导致上清液中放射性增强

D.若用35s标记的T2噬菌体进行实验，结果将相似

解析:噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立

生存，因此要标记噬菌体的DNA,应该用含32P的大肠杆菌培

养T2噬菌体，A正确；离心的目的是让噬菌体的蛋白质外壳

与细菌分离，若b点时离心速度减慢会导致分离不彻底，可能

会导致上清液的放射性强度降低，B正确；由图可知，保温时

间过长、过短都会导致沉淀物中放射性减弱，即导致上清液

中放射性增强，C正确；35s标记的是噬菌体的蛋白质外壳，

噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，离心后分布在

上清液中，培养时间长短不会影响实验结果，因此与本实验

结果不同，D错误。答案：ABC

【科学探究—领悟方法提升能力】

同位素标记法在实验中的应用

同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的

放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，

也称为同位素示踪法。

1.噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系

DNA蛋白质DNA和蛋白质

32P

亲代噬菌体35s】4C、3H、180、15N

3ip

培养细菌32s12C、2H、16()、14N

子代噬菌体32p、3ip32sC、H、O、N两种都有

(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的

元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。

(2)3§S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬

菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不

能确定是何种元素的放射性。

2.高中生物其他常用同位素示踪举例

放射性标记

研究内容结论（结果）

7&M物质

暗反应中碳的转移

14cCO发现卡尔文循环

2途径

分泌蛋白的合成分核糖体f内质网f高

3H亮氨酸

泌过程尔基体一细胞膜

和光合作用中。2的产生的。2来自H?。，

18O

co2来源而不是CO?

15NDNADNA的复制DNA半保留复制

【对点落实】

3.（多选）下列是应用同位素示踪的方法进行的几种研究，其

中正确的是（）

A.分别用32P和3ss标记噬菌体的DNA和蛋白质用于探究

噬菌体的遗传物质

B.给予某人⑶I,通过测定甲状腺的放射性可以反映甲状

腺的功能状态

C.用单细胞绿藻做14co2示踪实验，不同时间点对放射性

碳分析可得出暗反应的途径

D.用放射性同位素标记某种氨基酸进行示踪，可得出分

泌蛋白合成、加工和分泌的途径

解析:噬菌体侵染细菌实验中分别用32P标记DNA、35s标记蛋

白质的噬菌体侵染细菌，证明了DNA是遗传物质，A正确；I

是甲状腺细胞合成甲状腺激素的原料，给予某人⑶L通过测

定甲状腺激素的放射性可以反映甲状腺的功能状态，B正确；

用单细胞绿藻做14co2示踪实验，不同时间点对放射性碳分析

可得出暗反应的途径是14co2-1七3一（|十氏0）,C正确；用放

射性同位素标记某种氨基酸进行示踪，可得出分泌蛋白合

成、加工和分泌的途径，即核糖体一内质网一高尔基体一细

胞膜，D正确。

答案：ABCD

4.如果用3H、"N、35s标记噬菌体后，让其侵染细菌（无放射

性），下列分析正确的是（）

A.只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记

B.子代噬菌体的外壳中可检测到3口、，N、35s

C.子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、

D.子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、I5N、35s

解析：DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、KN、35s标记

噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了；由于子代噬

菌体蛋白质外壳是利用无放射性的细菌中的物质为原料合成

的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、标记

了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到

3H>,5N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。

答案:C

［规律方法］

“两看法”判断子代噬菌体标记情况

细菌=>作原料，子代中都应含有放射性标记

一

看

标r*P=>标记DNA,部分子代中含有放射性标记

再

记

看

噬

生

标

菌

物-S0标记蛋白质，子代中不含有放射性标记

记

体

不

元

素

C、H、f标记DNA和蛋白质，部分子代中含有放

0、N=射性标记

两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题

所有生物的遗传物质都是DNA吗？

五.生物的遗传物质

1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验

⑴实验过程及现象

感染

蛋白质M烟草叶不出现病斑

烟草花提取咸染

心叶

叶病毒一A”

成染

」R、A+RNA酶二2

烟草

(2)实验结论：是烟草花叶病毒的遗传物质,

不是烟草花叶病毒的遗传物质。

2.病毒重建及其对烟草叶细胞的感染

(1)实验过程及结果

TMVHRV

降解降解

出现HRV的病斑出现TMV的病斑

*

HRV<病毒后代类型­*TMV

⑵结果分析与结论：重组病毒产生的子代病毒类型取决于

提供的病毒类型。

遗传物质生物类别实例

细胞生物（真核、原核）植物、细菌

DNA

DNA病母Tz噬菌体

RNARNA病毒HIV病毒

3.探索结论

是主要的遗传物质］因为实验证明生物的

遗传物质是DNA,只有少部分生物的遗传物质是RNA。

【基础小题】

判断正误

⑴只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。()

⑵细胞生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核昔

酸或核糖核甘酸。()

(3)所有生物的遗传物质都是DNA。()

(4)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是

RNAo()

(5)小麦的遗传物质主要是DNA。()

⑹乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。()

【科学思维—归纳概括融会贯通】

探究“遗传物质”种类的4种方法

艾弗里及其同事做的肺炎链球菌的体外转化实验,

缺点是物质纯度不能保证100%

噬菌体侵染细菌的实验。方法:分别标记DNA和蛋白质

的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地

观察它们各自的作用o目的:把DNA与蛋白质区分开

将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白

质外壳重新组合,得到杂种病毒

利用酶的专一性，如力口入DNA酶，将DNA水解，

观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若

“是”其遗传物质不是DNA,若“否”其遗传物质

可能是DNA

【典题例证】

（2020•天滓和平区二模）研究发现，一种病毒只含一种核酸

（DNA或RNA）,病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结

构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。

⑴酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入

酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若

在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。

（2）侵染法：将培养在含有放射性标

记的尿喘咤的培养基中繁殖数代，之后接种,

培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。若检测到子

代病毒有放射性，则说明该病毒为病毒。

(3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结

构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行

测定分析。

若含有T,且,则说明是单链DNA。

若含有T,且,则最可能是双链DNA

若含有U,且，则说明是单链RNA。

若含有U,且A的比例=1)的比例，则最可能是双链RNA。

［解析］（1）酶具有专一性，若该病毒为DNA病毒，

DNA（DNA水解）酶与病毒的核酸混合培养一段时间后，DNA酶

分解病毒的DNA,则在宿主细胞中不能检测到子代病毒。（2）根

据DNA和RNA的异同，可用放射性同位素标记碱基的方法来探

究该病毒是DNA病毒还是RNA病毒，实验思路为将该病毒的宿

主细胞培养在含有放射性标记尿嚏院的培养基中，然后接种该

病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性，若收集的病

毒含放射性，则该病毒为RNA病毒。（3）根据DNA和RNA的组成

成分分析，DNA病毒的核酸含有的特有碱基为胸腺啥咤，若A

的比例等于T的比例，则DNA最可能是双链结构；若A的比例不

等于T的比例，则为单链DNA。若为RNA病毒，则含有的特有

碱基为尿啥咤，若A的比例等于U的比例，则最可能为双链

RNA；若A的比例不等于U的比例，则为单链RNA。

［答案］(l)DNA(DNA水解)(2)该病毒的宿主细胞该

病毒RNA(3)A的比例不等于T的比例A的比例等于T的

比例A的比例不等于U的比例

【对点落实】

（多选）最近某科研小组在某动物体内发现一种新型病毒，为了

确定该病毒的分类，科研工作者们进行了如下讨论，不正确

的是（）

A.甲的方法是检测病毒增殖时产生酶的种类，若有DNA聚合

酶，则为DNA病毒

B.乙的方法是检测病毒核酸中喋吟碱基和喀咤碱基的数量，

若喋吟数W喀咤数，则一定为RNA病毒

C.丙的方法是用含放射性尿甘的宿主细胞培养，若子代病毒

有放射性，则为RNA病毒

D.丁的方法是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较

低，则该病毒为DNA病毒

解析：对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转

录，形成DNA,再进行DNA复制、转录和翻译过程，因此，

若增殖过程中产生了DNA聚合酶，只能说明该病毒在增殖过

程中，进行了DNA复制过程，并不能判定其遗传物质为

DNA,A错误；病毒的遗传物质是DNA或RNA,而DNA通常

为双链，RNA通常为单链，但在少数病毒体内也发现了单链

DNA和双链RNA,根据喋吟数W喀咤数，不能判定该病毒的

遗传物质为RNA,B错误；尿昔中的尿喘咤是RNA特有的，

若子代病毒具有放射性，说明该病毒一定为RNA病毒，C正

确；双链DNA或RNA的变异频率低于单链DNA或RNA的变异

频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证

据之一，不足以确定核酸的类型，D错误。

答案：ABD

考点三：DNA分子的结构、复制与基因的本质

-.DNA分子的结构和相关计算

1.1元素组成：UH、O、N、P

12基本单位:脱氧（核糖）核甘酸

磷酸基团

13单体种类:

腺嗦吟脱氧（核糖）核甘酸

胸腺噫咤脱氧（核糖）核苜酸

鸟噤吟脱氧（核糖）核甘酸

胞喀咤脱氧（核糖）核甘酸

（沃森和克里克）

1.4结构特点?卜侧：磷酸、脱氧核糖交替连接,构成

基本骨架，并按反向平行方式排列成两条长链;

守面结构《内侧：两条链上的碱基通过_^连成

<加基对，遵循碱基互补配对原则(A=T,G三C)

咨间结构：双螺旋结构(右旋)

1.5DNA分子的结构特点

(1)多样性:如〃个碱基对构成的DNA具有4〃种碱基对排列顺序。

(2)特异性:如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。

(3)稳定性:如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱

基对构成方式不变等。

DNA分子结构的3点提醒

(1)DNA在DNA酶作用下能够水解生成4种脱氧核甘酸；脱氧核甘酸彻底水解产

物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。

(2)相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过〃—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖―”

相连接，在DNA的双链之间通过〃氢键〃相连接。

(3)不是所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团，2条链各有一个3端的脱氧核糖

连接着一个磷酸基团；DNA分子链的方向是从磷酸基团到脱氧核糖，2条链反

向平行。

延伸思考

如图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有2个碱基对的DNA分子片

段(其中代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中哪位同学的

评价较合理?

①甲认为该图没有什么物质和结构上的错误。②乙认为该图至少有3处错误，其

中核糖应改为脱氧核糖，U应改为T,DNA单链中脱氧核甘酸的磷酸基团应与相邻脱

氧核甘酸3'碳上的羟基脱水形成磷酸二酯键。③丙认为如果他画的是双链RNA分

子，则该图就是正确的。【答案】提示：该同学要画的为DNA分子结构图，图中的

错误有：①五碳糖应为脱氧核糖；②碱基不含尿啜D定(U);③磷酸与磷酸之间无化

学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。故乙同学评价较合理。

1.6两种DNA结构模型解读

数一每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个

量

关A-T碱基对间有两个氢键，G-C碱基对间布.3

①

系一个氢键

一脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数

.____.厂单链中相邻碱基：通过“脱氧核糖一磷酸一

②hvsH脱氧核糖”连接

唉至「L互补链中相邻碱基：通过氢键相连

一氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键

③

一磷酸二酯键：连接单链中相邻2个脱氧

核苛酸的化学键

限制性核酸内切酶DNA聚合酶D^A连接酶

磷.

匕

-酉

T日

o②

t)

GAATTJLC

.——

—

—

II——

CTTAAG

图2

1.7DNA有关的计算1链2链

(1)DNA单链有关的计算&

T

①A1二12,Ti=AG=G?,Gi=^2,1

2fC]-----------^2

②若离二a%，则々=工_a%

双链2DNA分子

(2)DNA双链有关的计算

①A二1，C=G

②A+G=T+C

③A^=1A±c

T+CT+G

④Ai+TiAZ+T2=A+TAi

G1+C1G2+C2G+CTi

Ci

Gi

⑤双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。

设双链DNA分子中，一条链上：则：

Ti+Ci

Al+G21

Al+G1T2+C2m,互补链上:

T1+C1A2+G2T2+C2W0

简记为：DNA两互补链中，不配对的2个碱基之和的比值乘积为1。

;，争典题演练•破解高考

（2021年广东卷）5.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪

自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提

供主要依据的是（）

①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验

②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱

③查哥夫发现的DNA中瞟岭含量与喀碇含量相等

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制

A.①②B.②③C.③④D.①④

J

2》,典题演练•破解高考

【答案】B

【漏用①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证

明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①

错误.

②沃亲和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图

谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；

③查哥夫发现的DNA中嗦吟含量与口密嚏含量相等,沃森和克里

克据此推出碱基的配对方式，③正确；

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺

旋结构模型之后提出的，④错误。

故选B。

（2021•广东高考真题）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世

纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建

提供主要依据的是（）

①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验

②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱

③查哥夫发现的DNA中喋聆含量与口密咤含量相等

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制

A.①②B.②③C.③④D.①④

【答案】B

【详解】

①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了

DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①错误；

②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图

谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；

③查哥夫发现的DNA中瞟畛含量与口密陡含量相等，沃森和克

里克据此推出碱基的配对方式，③正确；

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺

旋结构模型之后提出的，④错误。

故选B。

J

典题演练•破解高考

，2。27•福建三嫄方,高三三椁）下列有关核酸的叙述，正确的

是（）

A.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上

B.DNA分子的木骨架是由C、H、0、N、P五种元素组成的

C.RNA中两个核糖核苗酸间可通过磷酸二酯、氢键连接

D,转录时在解旋的作用下DNA双链解开，碱基得以暴露

【答案】C

---------------------4

二.DNA分子的复制

LDNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）

子g

（1）提出假说亲代DNA

假说一：全保留复制

假说二：半保留复制

（沃森和克里克）

(2)演绎推理

检测方案(同位素标记法和密度梯度离心法)

n5

N/15N4N/H

JN卷

密度梯度离心省

度

密

多

名

-

-

DN的

-

上

下

懦

3鳏

简

图

全保留复制半保留复制

弋

子F

亲代子一代子二代

冏

纲

密度梯度离心I5N/15N1501取、"N/14N密度梯度离心lN5,15N/I4N、14N/MN

复=

制

$yd_复

密度:-一

密

度

==?

DNA带

高的位置

□

重带中带1/2轻带

1/2中带

简图简图

(3)检验推理：

大肠杆菌在含HN的培实验结果假说成立］

养液中生长若干代

提取DNA离心丁

亲代

实

转移到含卵

的培养液中

验15N/15N-DNA重

过

程

细胞分裂一次结果与半保留

提取DNA离心4

子一代

小15N/14N-DNA中r复制假说吻合

I细胞分裂两次

力i4N/i4N・DNA轻

提取DNA离心T

子二代

615N/14N-DNA中

(4)得出结论：DNA分子的复制方式为半保留复制。

2.DNA分子复制的过程

-----解旋:ATP,解旋酶催化（氢键断裂，

•・・♦..,需要消耗能量）

一^模板：＞同时进行（边解旋边复制）

'flaw"/

产）合成以母链为模板在DNA聚合酶的

子链催化下，利用游离的4种脱氧

jir）（

核甘酸为原料，进行碱基互

■

/I补配对

亨:-二-一形代成DN子A:组成「｛母子链链（（旧新链链））

时间有丝分裂间期减数第一次分裂前的间期

模板DNA的两条母链

条

件原料四种游离的脱氧核甘酸

能量ATP

酶解旋酶、DNA聚合酶等

主要场所真核生物：