第三章 基因的本质-2024-2025学年高一生物下学期期末复习（人教版2019必修2）（原卷版）

第三章基因的本质明明考点一、DNA是主要的遗传物质（一）肺炎链球菌的转化实验1.体内转化实验(1928年格里菲思)（1）实验材料:S型和R型肺炎链球菌、小鼠。对小鼠的不同处理结果分析结论①注射R型活细菌→小鼠不死亡R型细菌无毒性已经加热致死的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②注射S型活细菌→小鼠死亡S型活细菌S型细菌有毒性③注射加热致死的S型细菌→小鼠不死亡加热致死的S型细菌已失活，毒性消失④将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射→小鼠死亡S型活细菌R型细菌转化为S型细菌，且性状可以遗传（2）实验过程：（3）结论:已被加热杀死的S型细菌含有某种使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——遗传因子。2.体外转化实验(20世纪40年代艾弗里及其同事)（1）实验材料:S型和R型细菌、培养基、蛋白酶、DNA酶、RNA酶、酯酶等。（2）实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是DNA、蛋白质、脂质还是糖类。（3）实验过程及结果结论:S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。转化的原因实质是一种基因重组。（6）实验原理：减法原理。【易混易错】(1）转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌转化成S型细菌。(2）由于DNA的热稳定性比蛋白质高，所以加热杀死S型细菌的过程中，蛋白质永久变性失活，但其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。(3）艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，每个实验组都通过添加特定的酶特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了自变量控制中的“减法原理”。(4）格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质；艾弗里证明DNA是遗传物质的实验则证明了转化因子是S型细菌的DNA。（二）噬菌体侵染大肠杆菌实验1.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌等(1)T2噬菌体的结构(2)T2噬菌体的复制式增殖增殖需要的条件内容模版噬菌体DNA合成T2噬菌体DNA的原料大肠杆菌内的脱氧核糖核苷酸合成T2噬菌体蛋白质原料大肠杆菌内的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体2.实验技术:同位素标记技术。3.实验过程及结果(1)标记T2噬菌体--方法：用没有标记的噬菌体侵染带有标记的大肠杆菌（2）DNA分子用32P标记；蛋白质用35S标记。(3)T2噬菌体侵染细菌①分别用带有32P和35S的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌。②结果：32P组，上清液中放射性较弱，沉淀物中放射性较强。35S组，上清液中放射性较强，沉淀物中放射性较弱。实验结论:T2噬菌体的遗传物质是DNA

。【易错提醒】噬菌体侵染细菌实验的误差分析（1）用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，上清液中出现放射性的原因如下。①保温时间短→部分噬菌体还未吸附、侵染大肠杆菌→离心后未侵染大肠杆菌的噬菌体分布在上清液中→32P标记的实验组上清液中有放射性。②保温时间过长→噬菌体在大肠杆菌内大量繁殖→大肠杆菌裂解死亡，释放出子代噬菌体→离心后部分子代噬菌体分布在上清液中→32P标记的实验组上清液中有放射性。③搅拌过于剧烈→大肠杆菌细胞被破坏→释放出其中的噬菌体→32P标记的实验组上清液中有放射性。（2）用35S标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，沉淀物中出现放射性的原因：搅拌不充分等→吸附在大肠杆菌细胞表面的噬菌体的蛋白质外壳随大肠杆菌离心到沉淀物中→35S标记的实验组沉淀物中有放射性。（三）RNA是遗传物质的证据（1）实验过程及结果（2）结论:在烟草花叶病毒中,RNA是遗传物质。（四）不同生物的核酸和遗传物质分析生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类455体内核苷酸种类488遗传物质DNA或RNADNADNA实例T2噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝细菌玉米、小麦、人对“DNA是主要的遗传物质”的理解生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA,因此说DNA是主要的遗传物质。二、DNA复制（一）DNA的分子结构1.DNA双螺旋模型构建者:沃森和克里克。2.DNA双螺旋结构的形成3.DNA的双螺旋结构内容(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成,这些链按反向互补平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧:脱氧核糖和磷酸基团交替连接构成主链基本骨架。(3)内侧:两条链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则:A T(两个氢键)、G C(三个氢键)。4.DNA分子结构特点(1)多样性,具n个碱基对的DNA具有4n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（二）DNA分子的复制1.概念：以亲代DNA分子为模版合成子代DNA分子的过程。2.时间：主要发生在有丝分裂间期和减数分裂间期。3.场所：主要在细胞核，线粒体和叶绿体中也存在。4.过程：（1）模版：DNA分子两条链；（2）原料：4种脱氧核糖核苷酸；（3）酶：解旋酶和DNA聚合酶；（4）原则：碱基互补配对；（5）方向：子链的5’→3’；5.特点（1）过程：边解旋，边复制。（2）方式:半保留复制。6.准确复制的原因和意义（1）原因:DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板;碱基互补配对原则,保证了复制能准确进行。（2）意义:DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性。7.半保留复制分析：DNA分子复制为半保留复制,若将一个全部N原子被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:【易错易混】(1）在做DNA复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA数”还是“链数”。(2）在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA为研究对象，而在分析DNA复制问题时，一定要从DNA2条单链的角度考虑，所以复制后的1条染色体上的2个DNA分子中都含有原来的单链。测题型测题型选择题1．为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化因子是DNA还是蛋白质，艾弗里进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示，下列叙述不正确的是（）A．实验设计采用减法原理，甲组为对照组B．三组培养皿中，只有丙组仅含R型菌落C．甲丙组的实验结果说明DNA是转化因子、蛋白质不是D．该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA2．噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程如下图所示。该实验条件下，噬菌体20分钟后会引起大肠杆菌裂解。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组试管中有少量子代噬菌体含32PD．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3．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，下列说法不正确的是（

）A．图中被侵染细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解，否则细胞外P放射性会增高B．通过用含有放射性同位素S和P的培养基分别培养噬菌体，再用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的变化C．细胞外的32P含量仍有30%，可能的原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌D．本实验证明噬菌体传递和复制遗传特性的过程中DNA起着重要作用4．下列有关“艾弗里研究组的肺炎链球菌转化实验”和“赫尔希与蔡斯完成的噬菌体侵染细菌实验”的分析，不正确的是（

）A．都巧妙地设计了对比实验进行研究B．都使用同位素示踪法证明了DNA是遗传物质C．都选用了结构简单、繁殖快的生物作实验材料D．都设法将DNA与蛋白质分开，单独地观察它们在遗传中的作用5．S型肺炎链球菌的某种“转化因子”使R型菌转化为S型菌。探究“转化因子”化学本质的部分实验流程如下图所示。下列叙述错误的是（

）A．该实验对自变量的控制采用的是“减法原理”B．步骤①中，所选用的蛋白酶最适pH需同DNA酶的相似C．步骤⑤中，若检测到S型菌落，则其产生的原理是基因重组D．该实验证明DNA是“转化因子”，而蛋白质、RNA等不是6．某DNA中碱基T共a个，约占全部碱基的32%，下列关于此DNA分子的叙述中，不正确的是（）A．G和C的比例都约占全部碱基的18%B．每条链上的T都约占该链碱基的32%C．复制形成的子代DNA中，A约占32%D．复制两次需要3×9/16a个G7．图表示DNA分子结构的片段，下列有关叙述错误的是（

）A．磷酸和脱氧核糖交替连接构成DNA的基本骨架B．⑤代表GC碱基对，互补配对的碱基间可形成氢键C．基因中④结构的排列顺序代表遗传信息D．双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性8．“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面能发挥重要作用，这是因为DNA具有（）A．特异性 B．稳定性 C．可变性 D．多样性9．下图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是（）A．DNA分子中甲链和乙链的方向相同B．解旋酶作用于①，DNA聚合酶作用于②C．乙链③-⑥处的碱基序列依次为-TGCA-D．若该分子中GC含量高，则热稳定性较好10．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现（A+T）与（C+G）的比值如下表。结合所学知识，判断以下说法中正确的是（

）DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾1．011．211．211．431．431．43A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定B．小麦和鼠的碱基比值相同，因此它们的DNA所携带的遗传信息相同C．不同生物体DNA的碱基比值有所差异，原因是组成不同生物体的碱基种类不同D．同种生物不同组织的DNA碱基比值基本相同，是因为同种生物不同组织的细胞中DNA碱基序列是相同的11．现将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，分裂4次，下列说法中错误的是（

）A．1个DNA复制4次可得16个DNAB．离心后试管中会出现两条DNA带C．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/8D．含有14N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为7/812．1958年，科学家运用同位素标记技术设计了DNA复制的实验，实验的培养条件与方法：（1）在含15N的培养基中培养大肠杆菌若干代，使其DNA均被15N标记，离心结果如图中的甲；（2）转至14N的培养基培养，每20分钟繁殖一代；（3）取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。图中的乙、丙、丁是某学生画的结果示意图。下列有关推论，正确的是（

）A．从甲结果到丁结果需要60分钟B．乙是转入14N培养基中繁殖一代的结果C．转入14N的培养基中繁殖三代后含有14N的DNA占3/4D．由丙、丁结果证明DNA复制是以半保留方式进行的13．DNA复制时，一条子链的合成是连续的，称为前导链；另一条子链的合成是不连续的（先合成一些小片段，最后连成一条完整的长链），称为后随链。下列叙述错误的是（

）A．前导链合成方向与复制叉移动方向一致，后随链的合成方向与之相反B．前导链合成所需的嘌呤碱基数目等于后随链合成所需的嘌呤碱基数目C．根据新合成子链的延伸方向，可判断图中b和c处是模板链的3′端D．图中所示的“空白”区域可能由DNA聚合酶催化合成的新链来填补14．某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A：T：G：C-1：2：3：4，则该DNA分子（

）A．该链中（A+G）/（T+C）=2/3，其互补链中（A+G）/（T+C）=2/3B．连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸90个C．该DNA分子中共含氢键300个D．若一条链上一个T突变为A，则复制后的子代DNA分子中嘌呤含量升高15．真核细胞DNA分子复制时可观察到多个复制泡，下图为其中一个复制泡的示意图，图中序号代表子链的相应位置。据图分析，下列相关叙述错误的是（

）A．图示DNA复制方式提高了复制速率B．由图可知，DNA边解旋边双向复制C．图中①处为子链的3’端，②处为5’端D．DNA复制需要DNA聚合酶及其它酶16．真核细胞的DNA分子复制时可观察到多个复制泡（如图所示）。据图推测，DNA分子具有多个复制泡的原因是（

）A．边解旋边复制 B．半保留复制C．单向复制 D．多起点复制17．下列关于基因、DNA和染色体的关系的叙述，正确的是（

）A．基因是具有遗传效应的DNA片段B．1条染色体上仅含1个DNA分子C．1个DNA分子上一般含有多个基因D．DNA分子的碱基总数小于其上基因的碱基总数18．生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为该种水母、DNA上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。这个资料不能（

）A．该基因是有遗传效应的DN片段B．该基因是DNA上有一定功能的特异性核苷酸序列C．基因是控制生物体性状的遗传物质的结构单位和功能单位D．DNA的任意片段都能在另一种生物体内控制性状19．DNA复制始于基因组中的特定位置（复制起点），即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白识别富含A-T碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。在原核生物中，复制起点通常为一个，在真核生物中则为多个。下列相关叙述错误的是（）A．启动蛋白识别富含A-T碱基对的序列有利于将DNA双螺旋解开B．在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶C．基因组中不同基因的本质区别是碱基的排列顺序不同D．真核细胞的DNA分子上可能有多个富含A-T碱基对的区域20．下列关于染色体、核酸和基因的叙述中，错误的是（

）A．真核细胞的基因主要分布于染色体上B．蓝细菌和酵母菌的细胞都有两种核酸，但只有DNA是遗传物质C．遗传信息蕴藏在碱基排列顺序之中D．生物的基因都是具有遗传效应的DNA片段21．如图表示一个DNA分子片段有a、b、c三个不同基因。下列有关叙述中不正确的是（

）A．组成基因a、b、c的基本单位相同B．a、b、c基因在染色体上呈线性排列C．基因a、b、c的遗传不遵循自由组合定律D．若利用某种药物阻止基因a的表达，则基因b、c也不能表达22．下列关于基因和染色体关系的叙述，正确的是（

）A．有些基因不位于染色体上 B．非等位基因一定位于非同源染色体上C．一条染色体上只有一个基因 D．染色体就是由基因组成的23．下列有关遗传信息的叙述错误的是（）A．遗传信息可以通过DNA复制传递给后代B．遗传信息控制蛋白质的分子结构C．遗传信息是指基因的脱氧核苷酸对的排列顺序D．遗传信息全部以密码子的方式体现出来24．下图是果蝇染色体上白眼基因示意图，下列叙述正确的是A．S基因中有5种碱基、8种核苷酸B．S基因在表达时，两条链均做模板C．S基因在果蝇的细胞核内，遵循遗传定律D．复制过程中解旋酶作用于a点所示的结构25．下图表示洋葱根尖分生区某细胞内正在发生的某种生理过程，图中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA的一条链，A、B表示相关酶。下列相关叙述正确的是（）A．图中酶A能使甲解旋，酶B在c链的形成及c链和d链的相互作用中发挥作用B．若图示过程发生在细胞核内，乙、丙分开的时期为有丝分裂后期C．若该DNA分子含1000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，第三次复制时需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸5600个D．DNA中核糖和磷酸交替连接，排列在内侧，构成双螺旋结构的骨架二、非选择题26．1928年，格里菲思用肺炎链球菌在小鼠体内进行著名的转化实验如图1所示；紧接着艾弗里团队在体外证明DNA是遗传物质的实验过程如图2所示：继格里菲思和艾弗里之后，1952年美国遗传学家赫尔希和助手蔡斯完成了另一个有说服力的实验—T2噬菌体侵染细菌实验如图3所示，请回答下列有关问题：(1)由图1的四组实验结果可以得出什么实验结论？。(2)图2实验中，组（填序号）对照可以证明S型活细菌DNA是转化因子。(3)图3实验过程中被标记的噬菌体与未标记的细菌混合过后还要保温一段时间，然后再进行搅拌和离心处理，最后再检测上清液和沉淀物中的放射性。上述操作中如果保温时间过短，被标记的噬菌体（填“能”或“不能”）全部侵染到细菌体内，若保温时间过长，会使上清液中放射性含量，其可能的原因是。图3实验能检测到放射性是因为利用了技术，能否直接用35S或32P标记的培养基来培养T2噬菌体，为什么？。27．图1中DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子复制过程中所需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2所示。请分析回答下列问题：(1)从图1可看出DNA复制的方式是，Ⅰ是酶，Ⅱ是酶。(2)图2中，DNA分子的基本骨架由（填序号）交替连接而成，该DNA片段中含有个游离的磷酸基团。(3)图2中④名称是。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“”连接。(4)该过程发生的时间为。(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，按照原则，合成与母链互补的子链。(6)若亲代DNA分子中C+G占60%，则子代DNA分子某一条单链中A+T占。(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA，分子中不含14N的占。28．关于DNA分子的复制方式主要有两种假说，如图1所示。科学家运用同位素标记、密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制。请回答问题：(1)研究者将大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中培养一段时间，使大肠杆菌繁殖多代（大肠杆菌约20分钟繁殖一代）。培养液中的N可被大肠杆菌用于合成，进一步作为DNA复制的原料。(2)从上述培养液中取部分菌液，提取大肠杆菌DNA（图2A）。经密度梯度离心后，测定溶液的紫外光吸收光谱（注：紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多），结果如图3a所示，峰值出现在离心管的P处。此时大肠杆菌内DNA分子两条链被15N标记的情况是。该步骤的目的是。(3)将图2A中的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中继续培养（图2B）。在培养到6、13、20分钟时，分别取样，提取大肠杆菌DNA，经密度梯度离心后，测定紫外光吸收光谱，结果如图3中b、c、d所示。①若全保留复制这一假说成立，则20分钟时紫外光吸收光谱的峰值个数及峰值的位置与点P的关系为。A．峰值个数为1，峰值出现在P点的位置B．峰值个数为2，一个峰值出现在P点的位置，另一个峰值出现在Q点上方C．峰值个数为1，峰值出现在Q点的位置D．峰值个数为2，一个峰值出现在P点的位置，另一个峰值出现在Q点的位置②现有实验结果（选填“是”或“否”）支持半保留复制假说。③根据半保留复制，40分钟时测定的DNA紫外吸收光谱预期有个峰值，峰值的位置。(4)DNA复制时，一条子链是连续合成的，另一条子链是不连续合成的（即先形成短链片段再相互连接），这种复制方式称为半不连续复制，如图4。①研究表明，富含G-C碱基对的DNA分子热稳定性较高，推测其原因是。②从图4可以看出，DNA复制的特点有（至少答2点），过程中严格按照原则进行，子链延伸的方向是。29．DNA复制的过程也是染色体形成染色单体的过程，研究者用植物根尖分生组织做实验，通过对色差染色体的观察，又一次证明了“DNA的半保留复制”。(1)5-溴尿嘧啶脱氧核苷（5-BrdU）结构与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，能够取代后者与（碱基的中文名称）配对。用姬姆萨染料染色对根尖染色，DNA两条链均不含5-BrdU的染色单体着色为深蓝、均含5-BrdU的染色单体着色为浅蓝，若DNA两条链中，，染色单体着色也为深蓝。如图1。(2)将植物的根尖分生组织放在含有5-BrdU的培养液中培养，在第一个、第二个细胞周期取样，观察中期细胞染色体的颜色并绘图，结果见图1.①有研究者认为，第一次分裂中期的染色体颜色能够否认“全保留复制”假说，你（同意、不同意）此观点，理由是：DNA若是“全保留复制”，两条染色单体上的DNA分子链的组成如图2中的所示，这两条染色单体的颜色应是②研究者一致认为，第二次分裂中期出现色差染色体的原因只有可能是“DNA半保留复制”。请结合图2进行分析：若DNA进行半保留复制，则两条染色单体上的DNA分子链的组成如图2中的，所示，这两条染色单体的颜色应是，其他复制方式均不会出现这种结果。(3)若继续将植物的根尖分生组织放在含有5-BrdU的培养液中培养到第三个周期，请按照图1中染色体的表示方法绘制中期染色体。（只画第三个周期的中期即可）30．学习以下材料，回答（1）～（4）题“永生”的DNA链DNA序列在一定程度上发生的改变既为生物的演化所必需，又是动物体内癌症发生、影响物种相对稳定存在的主要因素，它们之间必须要有一个平衡。在环境条件相对稳定的情况下，保持DNA序列的稳定对生物的生存更加重要。