2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版 第六单元　第29课时　DNA是主要的遗传物质含答案

2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版第六单元第29课时DNA是主要的遗传物质含答案第29课时DNA是主要的遗传物质课标要求概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。考情分析1.肺炎链球菌的转化实验2022·浙江1月选考·T202021·全国乙·T52020·浙江7月选考·T122.噬菌体侵染细菌的实验2022·海南·T132022·湖南·T22022·浙江6月选考·T222020·浙江1月选考·T233.烟草花叶病毒感染实验2018·全国Ⅱ·T5考点一肺炎链球菌的转化实验1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验知识拓展1．在格里菲思实验中，格里菲思对S型细菌进行加热(65℃)处理，仅仅使蛋白质永久变性，而DNA在缓慢降温后仍然可以复性，使单链重新聚合，恢复双螺旋结构。2．R型细菌生长到一定阶段时，就会分泌感受态因子，这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达，它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合，从而进入细胞，并通过同源重组以置换(基因重组)的方式整合到R型细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。判断正误(1)S型细菌与R型细菌存在致病性差异的根本原因是发生了细胞分化(×)提示肺炎链球菌是单细胞生物，不会发生细胞分化，S型细菌与R型细菌的致病性差异是基因不同造成的。(2)将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射给小鼠，从死亡小鼠体内只能分离出S型细菌(×)提示加热致死的S型细菌只能转化一部分R型细菌，未被转化的R型细菌在小鼠体内也能增殖产生后代。(3)由格里菲思实验可以推断，加热致死的S型细菌的DNA促使R型活细菌转化为S型活细菌(×)提示格里菲思的结论为加热致死的S型细菌中存在促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子，但不知道转化因子的本质。(4)肺炎链球菌体内转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传(×)提示肺炎链球菌体内转化实验中，R型细菌转化成S型细菌的实质是发生了基因重组，属于可遗传变异，所以S型细菌能稳定遗传。(5)在艾弗里的实验中，实验组分别加入了相应的水解酶，这是利用了自变量控制中的加法原理(×)提示实验组分别加入各种酶，一一排除各种物质的作用，这是采用了“减法原理”。(6)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质(×)提示艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是S型细菌的遗传物质。1．在格里菲思实验中如果没有第三组实验(注射加热致死的S型细菌后小鼠不死亡)，能否得出结论加热致死的S型细菌中含有促成“R型活细菌转化成S型活细菌”的转化因子？提示不能；因为无对照实验无法排除“加热致死的S型细菌”也能导致小鼠死亡的可能，因此不能说明实验结论。2.在格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：(1)ab段R型细菌数量减少的原因：小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。(2)bc段R型细菌数量增多的原因：b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。(3)后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖产生的。(4)在格里菲思转化实验中，R型细菌转化为S型细菌时所需转化因子、原料、能量分别由哪方提供？提示转化因子来自S型细菌，而原料和能量均来自R型细菌。3．某同学在格里菲思实验的基础上补充完成了如下第五组实验：将加热致死的R型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；第六组实验：将活的S型细菌和加热致死的R型细菌混合后注入小鼠体内，小鼠死亡。该同学由此得出了实验结论：S型细菌未转化为R型细菌，R型细菌体内没有“转化因子”。该同学得出实验结论的证据充足吗？如不充足，应如何补充才能得出正确结论？提示不充足；应补充第七组实验：抽取第六组实验中死亡小鼠的血液，接种于固体培养基上，观察记录菌落特征。考向一肺炎链球菌转化实验的原理及过程分析1．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示。下列叙述正确的是()A．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质B．从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡C．活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变D．从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落答案D解析分析题图可知，活菌乙能导致小鼠死亡，为S型细菌，活菌甲不能使小鼠死亡，为R型细菌。该实验能体现S型死细菌的某种物质能让R型活细菌转化为S型活细菌，但不能证明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质，A错误；实验②过程中活菌甲与加热致死的菌乙混合后注射到小鼠体内，活菌甲能转化为活菌乙，但小鼠体内仍存在活菌甲，所以从小鼠血液中能分离出两种活菌，其中活菌甲不能使小鼠死亡，B错误；活菌甲与加热致死的菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因重组，C错误；实验⑤过程中，死菌甲与活菌乙混合后注射到小鼠体内，鼠5体内只能分离出活菌乙(S型活细菌)，S型细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑，D正确。2．S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是()A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果答案D解析步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同且适宜，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落表面光滑，R型细菌无荚膜，菌落表面粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。考点二噬菌体侵染细菌的实验1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。(1)T2噬菌体的模式图(2)噬菌体的增殖过程增殖需要的条件内容合成T2噬菌体DNA模板噬菌体的DNA原料大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸合成T2噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体2.实验方法放射性同位素标记技术，用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。3．实验过程4．实验结论(1)直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。(2)间接证明：DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制蛋白质的合成，从而控制生物体的代谢和性状。5．噬菌体侵染细菌实验的误差分析(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌判断正误(1)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体(×)提示噬菌体必须寄生在细菌内才能繁殖，在培养基上无法生存，得不到被标记的噬菌体。(2)在噬菌体侵染细菌的实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开(×)提示在该实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒。(3)用35S和32P同时标记噬菌体，可使实验更具说服力(×)提示35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。(4)在用35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致(√)提示35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，经过搅拌、离心后35S主要出现在上清液中，若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高。(5)用1个含32P标记的T2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32P(√)(6)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解(×)提示T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，在大肠杆菌体内增殖可导致其裂解，故T2噬菌体不可感染肺炎链球菌导致其裂解。某科研小组在利用噬菌体侵染细菌的实验中，经搅拌、离心后的实验数据如图1所示。请思考回答下列问题：(1)在上述实验中选择32P和35S这两种放射性同位素分别对DNA和蛋白质进行标记，而不用14C和18O标记的原因是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分子中都含有C和O，且18O不具放射性，是稳定同位素，因此无法确认被标记的是何种物质。(2)用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，参照如图2被标记的部位分别是①②(填编号)。(3)图1中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据意义是作为参考数据，以证明细菌未裂解。细胞外的32P含量有30%，原因是有部分被32P标记的噬菌体还没有侵染细菌。上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是有约20%的噬菌体没有与细菌脱离。(4)T2噬菌体和细菌保温时间长短与放射性强度的可能关系如图3(甲组为35S标记的T2噬菌体，乙组为32P标记的T2噬菌体)，下列关系中最合理的是B(填字母)。A．甲组—上清液—① B．乙组—上清液—②C．甲组—沉淀物—③ D．乙组—沉淀物—④(5)如图4为T2噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果，曲线b(填“a”或“b”)最可能表示放射性RNA与大肠杆菌DNA杂交的结果，出现该趋势的原因可能是随感染时间延长，以大肠杆菌DNA为模板合成的放射性RNA减少。考向二噬菌体侵染细菌的实验原理过程分析3．(2024·黄石高三模拟)赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，对T2噬菌体的遗传物质进行了探究，如图是他们所做实验的部分过程图。下列有关说法正确的是()A．在培养基中添加含35S标记的氨基酸培养噬菌体，不能使噬菌体的蛋白质外壳被35S标记B．图中被噬菌体侵染的细菌为肺炎链球菌C．图示过程结束后，所获得的子代噬菌体都不含35S，可作为噬菌体蛋白质外壳不是噬菌体遗传物质的证据D．若沉淀物中出现较高的放射性，则原因是噬菌体和细菌混合后，就马上搅拌、离心了答案A解析T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，必须在活细胞内才能生存，在培养基上直接培养不能得到子代噬菌体，A正确；病毒寄生具有专一性，图中被T2噬菌体侵染的细菌为大肠杆菌，B错误；图示过程结束后，所获得的子代噬菌体都不含35S，证明蛋白质外壳不能遗传给后代，但不可作为噬菌体蛋白质外壳不是噬菌体遗传物质的证据，C错误；若沉淀物中出现较高的放射性，则原因是搅拌不充分，使35S标记的噬菌体蛋白质外壳和细菌一同沉降，D错误。4．(2024·珠海高三模拟)某实验小组模拟“T2噬菌体侵染细菌实验”做了如图所示的实验，下列说法中错误的是()A．搅拌不充分会导致上清液的放射性强度减小B．改用14C标记噬菌体，可以证明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳未进入细胞C．细菌裂解后得到的所有子代噬菌体都带有32P标记D．该实验保温时间过短对上清液放射性强度的大小几乎无影响答案B解析搅拌不充分，35S标记的噬菌体的蛋白质吸附在大肠杆菌上，会导致上清液的放射性强度减小，A正确；DNA和蛋白质都含有C，若用14C标记噬菌体，上清液和沉淀物中都有放射性，不能证明蛋白质外壳未进入大肠杆菌，B错误；35S标记的噬菌体的蛋白质不进入子代噬菌体，子代噬菌体以32P标记的脱氧核苷酸为原料合成有放射性的DNA，因此子代噬菌体的核酸有放射性，C正确；正常情况下，上清液放射性强度来自35S标记的噬菌体的蛋白质，若保温时间过短，未侵染大肠杆菌的噬菌体仍会进入上清液，几乎不会影响上清液放射性强度，D正确。考点三烟草花叶病毒感染实验及DNA是主要的遗传物质1．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验(1)实验材料：烟草花叶病毒(只由蛋白质和RNA组成)、烟草(高等植物)。(2)实验过程：(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。2．DNA是主要的遗传物质生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNADNA动物、植物、真菌原核生物DNA细菌非细胞生物DNA病毒仅有DNADNAT2噬菌体、乙肝病毒RNA病毒仅有RNARNA烟草花叶病毒、HIV病毒结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。3．探索“遗传物质”的3种方法判断正误(1)在真核生物中，DNA是主要的遗传物质(×)提示真核生物的遗传物质就是DNA，只有针对“所有生物”时方可描述为“DNA是主要的遗传物质”。(2)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均为DNA，不论细胞核中还是细胞质中。(3)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上(×)提示乳酸菌为原核生物，没有染色体。(4)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(×)提示病毒没有细胞结构，但病毒的核酸也是携带遗传信息的物质。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不同研究，得出了不同结论。1．根据实际情况，分析结论是否正确，并说明理由。(1)甲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。提示错误；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。(2)乙方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤数≠嘧啶数，则一定为RNA病毒。提示错误；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，根据嘌呤数≠嘧啶数，不能判定该病毒的遗传物质为RNA。(3)丙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。提示错误；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。2．若该科研小组计划利用放射性同位素标记法探究该新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，请简述该实验的设计思路：用含同位素标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸为原料分别培养活细胞，再用上述标记的两种细胞培养该病毒，一段时间后分别检测子代病毒中是否出现放射性。考向三探究遗传物质的思路和方法5．为了探究烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质，某实验小组进行了如图所示的实验。下列说法正确的是()A．实验1为空白对照组，以消除无关变量对实验结果的影响，增强实验的可信度B．根据实验1、2、3的实验现象可得出结论：烟草花叶病毒的遗传物质是蛋白质C．实验4是利用“加法原理”设计的一个补充实验组，可以进一步验证实验结论D．该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用答案D解析没有作处理的为空白对照，实验2为空白对照组，以消除无关变量对实验结果的影响，增强实验的可信度，A错误；实验1、2、3的实验现象显示TMV病毒的RNA能引起烟草花叶病，蛋白质不能，因而能得出结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，B错误；实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组，可以进一步验证实验结论，得出RNA是遗传物质的结论，C错误；该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用，D正确。6．慢性乙型肝炎病毒(HBV)是嗜肝病毒的一种，在全球占比较大，严重威胁人类健康。研究者利用放射性同位素标记技术，以体外培养的肝脏细胞等为材料，设计可相互印证的甲、乙两组实验，以确定该病毒的核酸类型。下列有关叙述正确的是()A．本实验设置了空白对照组B．HBV病毒复制所需的原料、模板和酶都来自肝脏细胞C．本实验应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸D．本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含放射性同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中，再培养HBV病毒答案D解析本实验设计的是对比实验，甲、乙均为实验组，没有设置空白对照组，A错误；该病毒复制所需的原料、场所、能量、酶都来自肝脏细胞，模板来自其自身，B错误；DNA和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U来获得肝脏细胞，然后用未标记的HBV病毒去侵染，最后通过检测子代病毒的放射性来确定其遗传物质的种类，C错误；由于病毒无细胞结构，必须寄生于活细胞中才能生存，故本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中，然后用该病毒去侵染肝脏细胞，D正确。7．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。(1)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嘧啶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。①若含有T，且_____________________________________，则说明是单链DNA。②若含有T，且_____________________________________，则最可能是双链DNA。③若含有U，且_____________________________________，则说明是单链RNA。④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。答案(1)DNA(DNA水解)(2)该病毒的宿主细胞该病毒RNA(3)①A的比例不等于T的比例②A的比例等于T的比例③A的比例不等于U的比例1．(必修2P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是基因重组；实验结论是在加热致死的S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。2．(必修2P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的减法原理，实验结论是DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。3．(必修2P45)赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。4．为使得噬菌体带上32P标记，其操作过程是先在含32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。5．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含较高放射性的原因是保温时间过短或过长。用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是搅拌不充分，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。6．(必修2P45)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。7．仅有如图的实验过程不能(填“能”或“不能”)说明DNA是遗传物质，原因是该实验只能说明蛋白质外壳没有进入细菌体内，不能证明DNA进入细菌体内并发挥遗传物质的作用，需要标记DNA继续进行实验。8．冠状病毒的增殖过程不是简单地将其遗传物质注入宿主细胞内，而是病毒包膜与宿主细胞膜融合，最后病毒核衣壳蛋白和核酸一起进入宿主细胞，完成感染过程。新合成的病毒通过囊泡排出细胞。不能(填“能”或“不能”)利用噬菌体侵染细菌实验的原理和方法，分别用放射性同位素32P、35S标记RNA和蛋白质的冠状病毒，侵染人肺细胞的方法来探究该冠状病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质。原因是冠状病毒侵染宿主细胞时，病毒核衣壳蛋白和核酸通过胞吞作用一起进入宿主细胞，无法确定放射性来源于蛋白质还是RNA。课时精练1．(2021·全国乙，5)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是()A．与R型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌答案D解析与R型细菌相比，S型细菌具有荚膜多糖，S型细菌有毒，故可推测S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；S型细菌的DNA进入R型细菌细胞后使R型细菌具有了S型细菌的性状，可知S型细菌的DNA进入R型细菌细胞后指导蛋白质的合成，B正确；加热杀死的S型细菌不会使小鼠死亡，说明加热杀死的S型细菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C正确；将S型细菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型细菌混合，不能得到S型细菌，D错误。2．如图四幅图表示了在“肺炎链球菌转化实验”(搅拌强度、时长等都合理)和“噬菌体侵染细菌的实验”中相关含量的变化。下列相关叙述正确的是()A．图甲表示在“32P标记的噬菌体侵染细菌的实验”中，沉淀物放射性含量的变化B．图乙表示在“35S标记的噬菌体侵染细菌的实验”中，沉淀物放射性含量的变化C．图丙表示“肺炎链球菌体外转化实验”中，R型细菌与S型细菌的数量变化D．图丁表示“肺炎链球菌体外转化实验”中，R型细菌与S型细菌的数量变化答案C解析“32P标记的噬菌体侵染细菌的实验”中，随着时间的推移，细菌被裂解，子代噬菌体释放，导致沉淀物放射性含量不断降低，A错误；“35S标记的噬菌体侵染细菌的实验”中，沉淀物放射性含量很低，B错误；据图丙可知，S型细菌曲线的起点为0，且在R细菌之后，故该图表示“肺炎链球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌DNA组，R型细菌与S型细菌的数量变化，C正确；在“肺炎链球菌的体内转化实验”中，开始时，R型细菌在小鼠体内大部分会被免疫系统消灭，所以曲线在开始段有所下降，后随着小鼠免疫系统的破坏，R型细菌数量又开始增加，所以曲线上升。而加热致死的S型细菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌，并通过繁殖使数量增多，曲线上升，故图丁表示“肺炎链球菌体内转化实验”中R型细菌＋S型细菌DNA组，R型细菌与S型细菌的数量变化，D错误。3．(2024·徐州高三预测)为了研究噬菌体侵染细菌的过程，研究者分别用32P和35S标记的T2噬菌体侵染了未被放射性标记的大肠杆菌。在短时间保温后进行离心(未搅拌)，测定了上清液中的放射性，结果如表。下列相关说法中不正确的是()细菌处理噬菌体处理上清液中的放射性比例(%)加入DNA酶未加入DNA酶不处理35S21不处理32P87侵染前加热杀死35S1511侵染前加热杀死32P7613注：DNA酶与噬菌体同时加入；离心后长链DNA出现在沉淀物中、短链DNA出现在上清液中。A．用32P和35S分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质B．细菌被杀死后会促进噬菌体DNA被DNA酶降解C．DNA被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中D．由实验结果中可知，噬菌体的蛋白质没有进入细菌答案D解析DNA含有P元素，蛋白质含有S元素，则用32P和35S分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质，A正确；细菌被杀死后加入DNA酶，上清液中的放射性比例上升，说明DNA被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中，细菌被杀死后会促进噬菌体DNA被DNA酶降解，B、C正确；本实验不能判断噬菌体的蛋白质有没有进入细菌，D错误。4．研究发现，肺炎链球菌的R型细菌分为R1和R2型，R1型细菌可通过基因突变形成S1型，R2型细菌也可通过基因突变形成S2型。研究人员设计了两组实验，甲组为R1型活细菌与S2型死细菌混合培养后产生S2型活细菌；乙组为R1型活细菌经紫外线照射后产生S1型活细菌。下列相关叙述错误的是()A．实验目的是证明甲组中S2型细菌是受转化因子作用产生，而不是基因突变形成B．甲组实验也可设计为R1型活细菌与S1型死细菌混合培养后，产生S1型活细菌C．若增设R2型活细菌经紫外线照射产生S2型活细菌作对照组，则更有说服力D．乙组实验可以排除S2型活细菌的产生是R1型活细菌基因突变导致的答案B解析甲、乙组实验的自变量是R1型细菌接受条件的差异，本实验目的是证明甲组中S2型细菌是受转化因子作用产生的，而不是基因突变形成的，A正确；R1型细菌发生基因突变会产生S1型细菌，R1型活细菌与S1型死细菌混合培养后，R1型活细菌也可能会转化为S1型活细菌，因此甲组实验不可设计为R1型活细菌与S1型死细菌混合培养后，产生S1型活细菌的相关实验，B错误；乙组实验可以排除S2型活细菌的产生是R1型活细菌基因突变导致的，进而可以说明R1型细菌经过细菌转化成为S2型细菌，D正确。5．(2022·海南，13)某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是()材料及标记实验组T2噬菌体大肠杆菌①未标记15N标记②32P标记35S标记③3H标记未标记④35S标记未标记A.①和④ B．②和③C．②和④ D．④和③答案C解析噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA和蛋白质，可用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的DNA被32P标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被35S标记，C正确。6．(2024·福州高三模拟)在进行T2噬菌体侵染细菌实验时，用含14C标记的尿嘧啶培养基培养细菌，待细菌裂解后，分离出含有14C的RNA。实验人员把该RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA可与噬菌体的DNA形成稳定的DNA—RNA双链杂交分子，但不能与细菌的DNA形成杂交分子。下列叙述不正确的是()A．用含14C的胸腺嘧啶代替尿嘧啶进行实验，结果完全相同B．含14C标记的RNA的模板是噬菌体的DNA分子C．获得14C噬菌体，需先用含14C的培养基培养细菌，再用噬菌体侵染细菌D．据结果推测，被噬菌体侵染的细菌体内合成的是噬菌体的蛋白质答案A解析尿嘧啶是组成RNA的特有碱基，而胸腺嘧啶是组成DNA的特有碱基，所以不能用含14C的胸腺嘧啶代替尿嘧啶进行实验，A错误；噬菌体的DNA分子能与该RNA形成稳定的DNA—RNA双链杂交分子，因此含14C标记的RNA的模板是噬菌体的DNA分子，B正确；噬菌体是病毒，营寄生生活，得先培养细菌，再用标记的细菌培养病毒，C正确；被噬菌体侵染的细菌体内合成的是噬菌体的蛋白质，以噬菌体的DNA为模板控制合成的，D正确。7．科研人员将感染了烟草花叶病毒的烟草叶片的提取液分成甲、乙、丙、丁四组，甲组不作处理，乙组加入蛋白酶，丙组加入RNA酶，丁组加入DNA酶。然后分别接种到正常烟草叶片上一段时间，观察并记录烟草叶片上病斑的数量。能正确表示结果的图示是()答案B解析感染了烟草花叶病毒的叶片提取液中含有烟草花叶病毒，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，在甲、乙、丙、丁四组实验中，只有丙组加入了RNA酶，破坏了其遗传物质，故其接种后的子代病斑数量最少，甲、乙、丁三组实验均未破坏烟草花叶病毒的遗传物质RNA，故这三组实验病斑数量多且数量应一致，B符合题意。8．(2024·无锡高三模拟)烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科研人员分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了如表所示的重组实验。下列相关叙述正确的是()重组实验过程子代病毒的类型第一组：S－RNA＋HR－蛋白质→感染烟草S株系第二组：HR－RNA＋S－蛋白质→感染烟草HR株系A.可以通过培养基上不同的菌落特征鉴别TMV的不同株系B．将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色C．根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成D．该病毒在增殖时，催化其RNA合成的酶由宿主细胞的基因控制合成答案C解析病毒专营活细胞寄生，不能用培养基培养，A错误；DNA与二苯胺试剂沸水浴加热后，溶液才会变成蓝色，而TMV的遗传物质为RNA，B错误；该病毒在增殖时，催化其RNA合成的酶由病毒的基因控制合成，D错误。9．科学家发现一种称为朊粒的病原微生物(PrPS)，其只有蛋白质、没有核酸，能够侵染牛脑组织，并将牛脑组织中的PrPC蛋白转化为PrPS，二者的氨基酸排列顺序完全相同，但后者具有感染性，可以诱导体内更多的PrPC蛋白转变成PrPS。科研小组欲模拟蔡斯与赫尔希的噬菌体侵染细菌实验，采用35S标记的朊病毒侵染牛脑组织。下列说法错误的是()A．可先用含35S的培养液培养牛脑组织，再用朊病毒侵染牛脑组织，一段时间后获得35S标记的朊病毒B．与赫尔希和蔡斯的实验不同的是，模拟实验过程中不需要搅拌C．离心后获得上清液和沉淀物，放射性主要集中在上清液D．上述实验说明蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化答案C解析由题意可知，朊病毒能够侵染牛脑组织，所以要获得被35S标记的朊病毒，可以先用含35S的培养基培养牛脑组织，再用朊病毒侵染被35S标记的牛脑组织，一段时间后获得35S标记的朊病毒，A正确；根据蔡斯与赫尔希的噬菌体侵染细菌的实验可知，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，而由题意可知，朊粒(PrPS)只有蛋白质、没有核酸，能够侵染牛脑组织，并将牛脑组织中的PrPC蛋白转化为PrPS，所以朊病毒全部侵入牛脑组织，模拟实验过程中不需要搅拌，B正确；离心后获得上清液和沉淀物，放射性主要集中在沉淀物，C错误；由题意可知，PrPC蛋白可转变成PrPS，二者的氨基酸排列顺序完全相同，说明其空间结构发生变化，导致PrPS具有感染性，因此可以说明蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化，D正确。10．(2024·太原高三模拟)研究发现，细菌被T4噬菌体(DNA病毒)侵染后，自身蛋白质合成停止，转而合成噬菌体的蛋白质，在此过程中细菌内合成了新的噬菌体RNA。为探究细菌核糖体是否是噬菌体蛋白质合成的场所，研究者进行了如图所示的实验。下列有关叙述错误的是()A．上述实验运用了微生物培养技术和密度梯度离心技术B．被T4噬菌体侵染后，细菌体内没有合成新的核糖体C．离心结果表明新合成的噬菌体RNA与“重”核糖体结合D．细菌为子代噬菌体的形成提供了模板、原料、酶、能量等答案D解析图示过程中有培养基中培养细菌的过程和对裂解细菌的离心技术，即运用了微生物培养技术和密度梯度离心技术，A正确；结合图示过程可知，细菌最初的核糖体为“重”核糖体，此后在普通培养基培养后，经裂解、离心得到的核糖体仍为“重”核糖体，说明被T4噬菌体侵染后，细菌体内没有合成新的核糖体，B正确；细菌为子代噬菌体的形成提供了原料、酶、能量等，模板是由噬菌体提供的，D错误。11．已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成。如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析，下列叙述正确的是()A．该实验的自变量是烟草叶片上出现的不同病斑B．杂交病毒1和杂交病毒2产生的原理是基因重组C．该实验只能说明TMV、HRV的遗传物质是RNAD．若实验运用同位素标记法，则可以选择15N进行标记答案C解析该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑，自变量是不同病毒，A错误；杂交病毒是蛋白质外壳和核酸重组形成的，不是基因重组，B错误；病毒的蛋白质外壳和RNA均含有N，故无法用15N将蛋白质外壳和RNA区分开，且15N不具有放射性，因此不能选择15N进行标记，D错误。12．现有新发现的一种感染A细菌的病毒B，科研人员设计了如图所示两种方法来探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。一段时间后检测甲、乙两组子代病毒B的放射性和丙、丁两组子代病毒B的产生情况。下列相关说法正确的是()A．同位素标记法中，若换用3H标记上述两种核苷酸不能实现实验目的B．酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理C．若甲组产生的子代病毒无放射性而乙组有，则说明该病毒的遗传物质是RNAD．若丙组能产生子代病毒而丁组不能产生，则说明该病毒的遗传物质是DNA答案C解析同位素标记法中只需检测子代病毒的放射性，不需确定是哪种物质的放射性，换用3H标记后仍能实现实验目的，A错误；酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了减法原理，B错误；若甲组产生的子代病毒无放射性而乙组有，说明子代病毒中含有32P标记的尿嘧啶，说明该病毒的遗传物质是RNA，C正确；若丙组能产生子代病毒而丁组不能产生，说明RNA被RNA酶水解后病毒无法增殖产生子代，所以该病毒的遗传物质是RNA，D错误。13．枯草杆菌S型对噬菌体敏感，枯草杆菌R型对噬菌体不敏感，噬菌体能特异性地侵染S型细菌。实验小组用三组培养基分别培养S型菌株、R型菌株和混合培养S型＋R型菌株，一段时间后，向三组培养基中接入噬菌体。接入噬菌体后枯草杆菌的相对含量变化如图所示。下列相关叙述正确的是()A．S型细菌能为噬菌体的增殖提供模板、原料和相关的酶B．混合培养过程中，有可能发生染色体变异C．混合培养过程中，噬菌体能侵染被S型细菌转化的R型枯草杆菌D．S型和R型枯草杆菌细胞膜上均含有能被噬菌体识别的受体答案C解析噬菌体增殖过程中的模板由自身提供，A错误；噬菌体是病毒，枯草杆菌属于原核生物，都不含有染色体，混合培养过程中不会发生染色体变异，B错误；枯草杆菌S型对噬菌体敏感，噬菌体能特异性地侵染S型细菌，使得S型细菌裂解死亡，释放出遗传物质，混合培养过程中，S型细菌的DNA会进入部分R型细菌中，从而使其转化为S型细菌，因此混合培养过程中，噬菌体能侵染被S型细菌转化的R型枯草杆菌，C正确；R型枯草杆菌对噬菌体不敏感，噬菌体能特异性地侵染S型细菌，则R型枯草杆菌细胞膜上不含有噬菌体识别的受体，D错误。14．(2024·四川眉山高三模拟)为了研究噬菌体的遗传物质，研究人员分别用35S或32P标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌进行保温，一段时间后搅拌、离心，得到上清液和沉淀物，研究人员预测的上清液放射性强度随保温时间的变化曲线如图。下列叙述错误的是()A．搅拌是否充分会影响两组实验上清液的放射性B．理论上35S标记组的上清液有放射性，沉淀物无放射性C．32P标记组上清液的放射性与保温时间的关系如图bD．35S标记组上清液的放射性与保温时间的关系如图c答案A解析噬菌体的蛋白质外壳不会侵入细菌体内，会吸附在细菌外表，而噬菌体的DNA会侵入细菌体内，故搅拌是否充分会影响35S标记组的上清液的放射性，不会影响32P标记组，A错误；理论上蛋白质外壳不进入大肠杆菌，搅拌后外壳全部进入上清液，沉淀物大肠杆菌中不含有噬菌体的蛋白质外壳，因此上清液中有放射性，沉淀物中没有，B正确；用32P标记噬菌体的DNA，然后用噬菌体侵染大肠杆菌，实验开始一段时间，DNA逐渐进入大肠杆菌，上清液中放射性逐渐降低，但随着时间的延长，大肠杆菌逐渐裂解，释放出的噬菌体离心后进入上清液，上清液中的放射性逐渐增强，即图b，C正确；35S标记噬菌体的蛋白质外壳，其外壳经离心后一直存在于上清液中，上清液的放射性不会随着保温时间而变化，即图c，D正确。15．关于艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验，一些科学家认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用，形成荚膜，而不是起遗传作用”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎链球菌中分离出了一种抗青霉素的突变型(抗—S，产生分解青霉素的酶)，提取它的DNA，将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗—R)共同培养。结果发现，某些非抗—R型细菌被转化为抗—S型细菌并能稳定遗传，从而否定了一些科学家的错误认识。关于哈赤基斯实验的叙述，不正确的是()A．缺乏对照实验，所以不能支持艾弗里的结论B．能证明DNA是遗传物质C．实验巧妙地选用了抗青霉素这一性状作为观察指标D．证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化答案A解析将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗—R)共同培养，非抗－R型细菌被转化为抗—S型细菌并能稳定遗传，说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，能支持艾弗里的结论，A错误；该实验与艾弗里实验都证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质，B正确；根据题干信息，实验选用了抗青霉素这一性状作为观察指标，从而可以判断非抗—R型细菌是否发生了转化，C正确；青霉素抗性与荚膜形成无关，证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化，D正确。第30课时DNA的结构与复制课标要求1.概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链盘旋成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。考情分析1.DNA结构模型的构建2022·重庆·T42022·河北·T82022·浙江6月选考·T132021·广东·T52.DNA结构、特点与计算2023·海南·T132022·广东·T122021·北京·T42020·浙江7月选考·T33.DNA复制过程及计算2023·山东·T52022·海南·T112021·山东·T52021·浙江6月选考·T142021·海南·T62021·辽宁·T44.DNA复制与细胞分裂2021·浙江6月选考·T222019·浙江4月选考·T25考点一DNA分子的结构与基因本质1．DNA双螺旋结构模型的构建(1)构建者：沃森和克里克。(2)构建过程2．DNA的结构3．DNA结构特点多样性若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序特异性每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序稳定性两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基配对方式不变等归纳总结DNA双螺旋结构的热考点4．DNA中的碱基数量的计算规律设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝eq\f(1,2)(A＋G＋T＋C)。规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。(2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。eq\f(A1＋T1,N1)＝eq\f(A2＋T2,N2)＝eq\f(A＋T,N)(N为相应的碱基总数)，eq\f(C1＋G1,N1)＝eq\f(C2＋G2,N2)＝eq\f(C＋G,N)。规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。(3)eq\f(A1＋C1,T1＋G1)与eq\f(A2＋C2,T2＋G2)的关系是互为倒数。规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。(4)若eq\f(A1,N1)＝a，eq\f(A2,N2)＝b，则eq\f(A,N)＝eq\f(1,2)(a＋b)。规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。5．基因本质基因通常是具有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。拓展延伸真、原核细胞基因的结构6．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系判断正误(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式(×)提示沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。(2)某同学制作DNA双螺旋结构模型，在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基(×)提示在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。(3)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基(×)提示DNA的每条脱氧核苷酸链除了3′端的脱氧核糖外，其余的脱氧核糖都是连接着两个磷酸。(4)某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1(×)提示该DNA分子为双链，其中A与T互补配对，即A＝T，则该DNA分子中A∶T＝1∶1。(5)人体内控制β－珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种(×)提示人体内控制β－珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成，其碱基对的排列顺序是特定的。(6)DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等(×)提示基因通常是有遗传效应的DNA片段，所以DNA分子的碱基对总数大于所含有的基因的碱基对总数。考向一DNA的结构分析1．(2022·广东，12)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是()A．单链序列脱氧核苷酸数量相等B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C．单链序列的碱基能够互补配对D．自连环化后两条单链方向相同答案C解析单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性DNA分子两端能够相连，A、B不符合题意；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C符合题意；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D不符合题意。2．(2024·连云港高三期末)如图是某学生在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中制作的一个模型，①②③④分别代表四种不同的碱基模型(①③代表嘌呤碱基，②④代表嘧啶碱基)。下列叙述正确的是()A．该模型可代表一个双链脱氧核糖核酸分子B．该模型表明每个脱氧核糖都与一个磷酸相连C．①②③④位于DNA双螺旋结构的外侧D．若要将此链和其互补链连接，则需要10个连接物代表氢键答案D解析该模型只有一条单链，不可代表一个双链脱氧核糖核酸分子，A错误；该模型中有三个脱氧核糖都与两个磷酸相连，有一个脱氧核糖与一个磷酸相连，B错误；①②③④是碱基，位于DNA双螺旋结构的内侧，磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，C错误；若要将此链和其互补链连接，其中的A－T之间有2个氢键，C－G之间有3个氢键，图中A－T碱基对有2个，C－G碱基对有2个，则需要2×2＋2×3＝10(个)连接物代表氢键，D正确。考向二DNA结构的相关计算3．(2023·承德高三联考)下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是()A．若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链中的碱基A所占比例也一定为aB．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为mC．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个答案B解析若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基A所占比例，A错误；如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为m，B正确；如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。4.如图表示不同DNA分子中各种碱基的比例关系，下列说法正确的是()A．若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则乙可表示其互补链中C的比例变化B．若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例C．若甲表示不同DNA分子一条单链中A＋T的比例，则乙可以表示其互补链中A＋T的比例D．若甲表示不同DNA分子一条单链中(A＋G)/(T＋C)，则乙可以表示其互补链中(A＋G)/(T＋C)答案B解析DNA分子两条链中的G与C互补，二者含量相同，若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则甲也可表示其互补链中C的比例变化，A错误；DNA分子单链中，嘌呤比例＋嘧啶比例＝1，若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例，B正确；DNA分子中，一条链中的A＋T与另一条链中的T＋A相等，若甲表示不同DNA分子一条单链中A＋T的比例，则甲也可表示其互补链中A＋T的比例，C错误；非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，若甲表示不同DNA分子一条单链中(A＋G)/(T＋C)，则乙可以表示其互补链中(T＋C)/(A＋G)，D错误。归纳提升三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。考点二DNA的复制1．对DNA复制方式的推测(1)假说一：全保留复制在复制过程中新的DNA分子单链结合在一起，形成一条新的DNA双链，而亲本DNA双链仍然被保留在一起。(2)假说二：半保留复制①提出者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。②内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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。(3)假说三：弥散型复制在复制过程中亲本DNA双链被切割成小片段，分散在新合成的两条DNA双链中。2．DNA半保留复制的实验(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：同位素标记技术和离心技术。(5)实验背景：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA的密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。(6)实验过程(7)实验预期(演绎推理)①图示分析：若亲代DNA分子完全被15N标记，请分别按照半保留复制、全保留复制和弥散型复制的假说，分析绘制15N标记的亲代DNA分子在含有14N的环境中连续复制所得子一代和子二代的DNA分子中的15N和14N的分布状态，实线表示15N标记，虚线部分表示14N标记。②请依据上述分析，预测离心后DNA在离心管中分布的位置。提示如图所示(8)实验结果①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。(9)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。3．DNA的复制(1)概念、时间、场所(2)过程(3)结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。(4)特点eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(边解旋边复制,半保留复制))(5)DNA准确复制的原因DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能准确地进行。(6)DNA复制的意义：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。4．“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：①子代DNA共2n个eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：2n－2个))②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的脱氧核苷酸链：2条,含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条))(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。热图解读真核生物和原核生物的DNA复制真核DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；而原核生物的DNA是环状双链且只有一个复制起点，但其复制速度很快，弥补只有一个复制位点的不足。5．细胞分裂中标记染色体去向的分析(1)有丝分裂中染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：(注：体细胞染色体为2n条)第一次有丝分裂中期第一次有丝分裂后期第二次有丝分裂中期第二次有丝分裂后期15N标记的染色体数2n4n2n2n15N标记的染色单体数4n02n01个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为0～2n条。(2)减数分裂中染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含15N。(3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂细胞中染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂，再继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：若该生物的正常体细胞的核DNA为2n，则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0～n个。判断正误(1)在DNA复制方式的探究实验中，若通过对第一代DNA解旋获得的DNA单链进行离心，其结果也可确定DNA复制的方式是全保留复制还是半保留复制(×)提示因为两种复制方式得到的第一代DNA分子解旋后再离心所得的条带一样，无法区分其复制方式。(2)DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链(×)提示DNA复制是一个边解旋边复制的过程，而非完全解开后再复制。(3)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA－蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一定是DNA聚合酶(×)提示该蛋白质也有可能是解旋酶。(4)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞中都可以发生DNA复制过程(×)提示蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。(5)DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n(×)提示子代DNA中有标记的只有2个，占1/2n－1。(6)一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×m个(×)提示n次复制共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸(2n－1)×m个。据图分析DNA复制过程：(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？提示解旋酶使氢键打开，将DNA双螺旋的两条链解开；DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键，将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA链上，从而形成新的子链。(2)据图思考：DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能从3′－端以5′－端→3′－端方向催化延伸聚合子代DNA链(因此DNA复制需要引物，为DNA聚合酶提供3′－端)，但是DNA的两条链是反向平行的，那么DNA的两条链是如何同时作为模板合成其互补链的呢？DNA复制还需要什么酶？提示DNA复制过程中，当以a链为模板时，DNA聚合酶可以沿5′－端→3′－端方向连续合成新的互补链(称为前导链)；以b链为模板时，DNA聚合酶也是沿5′－端→3′－端方向合成新链片段，但是与前导链的合成方向相反，最终合成的互补链(称为后随链)实际上是由许多沿5′－端→3′－端方向合成的DNA片段连接起来的。DNA复制还需要解旋酶等的参与。(3)通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H－脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。①请利用放射性自显影技术、低放射性3H－脱氧胸苷和高放射性3H－脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向。提示复制开始时，首先用含低放射性3H－脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H－脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。②预测实验结果并得出结论。提示若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。(4)将发生癌变的小肠上皮细胞用含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同间隔时间取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，解释出现上述结果的原因。提示依据DNA半保留复制的特点，移到普通培养液中的被标记的癌细胞，随着细胞增殖次数的增加，不被标记的癌细胞开始出现并不断增多，故被标记的癌细胞比例减少。(5)不进行细胞分裂的细胞中，还会发生DNA的复制吗？提示会发生DNA的复制。叶绿体和线粒体之中也含有DNA，它们自我复制增殖时会进行DNA的自我复制，但细胞此时不一定处于分裂状态。考向三DNA复制过程及实验证据辨析5．单分子荧光测序技术原理如图所示。某种脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP，N可代表碱基A、G、C、T)提供一个相应的脱氧核苷酸连接到DNA子链上的同时，会产生一分子的焦磷酸(PPi)，一分子的PPi可以通过一系列反应使荧光素发出一次荧光，通过检测荧光的有无可推测模板链上相应位点的碱基种类。下列说法错误的是()A．测序过程中dNTP可以为反应提供能量B．单分子荧光测序需要在DNA复制过程中进行C．测序时需要在反应体系中同时加入4种dNTPD．利用该技术测序时可能会连续多次出现荧光现象答案C解析测序过程中的能量来自dNTP水解释放的能量，A正确；单分子荧光测序时dNTP提供一个脱氧核苷酸作为DNA复制的原料，B正确；每一轮测序中只加入1种dNTP，C错误；在连续的位置可能出现相同碱基，则会连续多次出现荧光现象，D正确。6．(2022·海南，11)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验(图2)。下列有关叙述正确的是()A．第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制B．第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制C．结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制D．若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带答案D解析第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，则可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制，继续做子二代DNA密度鉴定，若子二代可以分出一条中带和一条轻带，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代DNA有两条链均为14N，或一条链为14N、一条链为15N两种类型，因此细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。考向四DNA复制过程的有关计算7．如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5000对碱基，A＋T占碱基总数的34%。若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是()A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶B．DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9900个C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D．子代中含15N的DNA分子占1/2答案B解析复制时作用于③(氢键)处的酶为解旋酶而不是DNA聚合酶，A错误；由题干信息可知，G＋C＝1－34%＝66%，则G＝C＝3300(个)，则复制2次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为3300×(22－1)＝9900(个)，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核苷酸，C错误；图示DNA分子只有一条链含15N，根据DNA的半保留复制特点，连续复制2次后，形成的4个DNA分子，只有1个DNA分子含有15N，因此子代中含15N的DNA分子占1/4，D错误。8．(2021·浙江6月选考，14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为()A．240个B．180个C．114个D．90个答案B解析分析题意可知，该DNA片段含有100个碱基对，即每条链含有100个碱基，其中一条链(设为1链)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40(个)，则C1＋G1＝60(个)；互补链(设为2链)中G与T分别占22%和18%，即G2＝22，T2＝18，可知C1＝22，则G1＝60－22＝38＝C2，故该DNA片段中C＝22＋38＝60(个)。已知DNA复制了2次，则DNA分子的个数为22＝4(个)，4个DNA分子中共有胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的数量为4×60＝240(个)，原DNA片段中有60个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为240－60＝180(个)，B符合题意。考向五DNA复制与细胞分裂的关系9．(2019·浙江4月选考，25)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察(以一条模板DNA观察)。下列推测错误的是()A．1/2的染色体荧光被抑制B．1/4的染色单体发出明亮荧光C．全部DNA分子被BrdU标记D．3/4的DNA单链被BrdU标记答案D解析第一个细胞周期结束，每条染色体DNA都是一条链为旧链，一条链为新链，发荧光；第二个细胞周期结束时，有一半染色体的DNA两条链都是新链，荧光被抑制(记作甲类型)，有一半染色体DNA一条链是旧链、一条链是新链，发荧光(记作乙类型)；这样的染色体再次进入下一个细胞周期，在中期时，甲类型的染色体上有一条染色单体发荧光，一条应该被抑制；乙类型的染色体上两条染色单体都是荧光被抑制，所以有一半的染色体荧光被抑制，A正确；染色单体发出明亮荧光比例为1/2×1/2＝1/4，B正确；所有DNA分子都含有新合成的DNA链，所以全部DNA分子被BrdU标记，C正确；亲本单链占的比例为1/8，所以新合成单链被BrdU标记比例为1－1/8＝7/8，D错误。10．将某雄性动物细胞的全部DNA分子的两条链经32P标记(染色体数为2n)后，置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的放射性情况。下列推断正确的是()A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1C．若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂D．若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂答案B解析若子细胞中的染色体都含32P，说明DNA只复制一次，则一定进行减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行的是有丝分裂，D错误。1．DNA只含有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种碱基(脱氧核苷酸)的排列顺序千变万化。2．DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制。DNA精确复制的原因：DNA双螺旋结构提供了复制的模板，碱基互补配对原则保证了复制的精确进行。3．一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为2n。第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/2n－1。若某DNA分子中含碱基T为a，则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a×2n－1。4．果蝇DNA形成多个复制泡的原因：果蝇的DNA有多个复制起点，可从不同起点开始DNA的复制，由此加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备。5．某哺乳动物体细胞中的DNA分子展开长2m左右，预测复制完成至少需要8h，而实际上只需约6h。据图分析，最可能的原因是DNA复制是多个起点、双向复制。6．研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，解链需要的温度越高，原因是DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA分子结构越稳定。7．将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其侵染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是一个含32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链分配到2个噬菌体的双链DNA分子中，因此得到的n个噬菌体中，只有2个带标记。8．用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下，则：(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是dATP分子中的两个特殊的化学键断裂后形成的dA－P是组成DNA的基本单位之一，所以α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA具有32P的放射性。(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是防止RNA分子与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合。课时精练1．(2021·广东，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中嘌呤含量与嘧啶含量相等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解析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；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；查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式；DNA半保留复制机制是在DNA双螺旋结构模型建立之后提出的。2．某同学利用塑料片、曲别针、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等材料制作DNA双螺旋结构模型，以加深对DNA结构特点的认识和理解。下列操作或分析错误的是()A．一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接在一起B．制成的模型上下粗细相同，是因为A—T碱基对与G—C碱基对的形状和直径相同C．在构建的不同长度DNA分子中，碱基G和C的数量越多化学结构越稳定D．观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出DNA两条链方向相反答案C解析一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接在一起，A正确；A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，制成的模型上下粗细相同，B正确；在构建的相同长度DNA分子中，碱基G和C的数量越多，形成的氢键越多，化学结构越稳定，C错误；DNA的两条链反向平行，具有方向性，具有游离磷酸基团的一端为该脱氧核苷酸链的5′－端，所以当观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出DNA两条链方向相反，D正确。3．(2024·江苏盐城中学高三模拟)某双链DNA分子中，一条单链中(A＋T)/(C＋G)＝a，且(A＋C)占该链的比例为b，则其互补链中(A＋T)/(C＋G)的值及(A＋C)占该互补链的比例分别是()A．a，b B．1/a，bC．1/a,1－b D．a,1－b答案D解析某双链DNA分子中，一条单链(设为1链)，一条互补链(设为2链)。已知1链中(A1＋T1)/(C1＋G1)＝a，