第3章 基因的本质-2023-2024学年高一生物下学期期末复习考点归纳与训练（人教版2019必修2）

第3章 基因的本质 目 录 第一节 DNA是主要的遗传物质 考点1 肺炎链球菌体内转化实验 考点2 肺炎链球菌体外转化实验 考点3 加法原则和减法原则 考点4 噬菌体的同位素标记 考点5 上清液和沉淀物放射性分析 考点6 子代噬菌体组成物质的来源 考点7 噬菌体侵染细菌实验与艾弗里实验比较 考点8 烟草花叶病毒感染实验 考点9 病毒遗传物质类型探究 第二节 DNA的结构 考点1 DNA的基本组成单位-脱氧核苷酸及DNA的方向性 考点2 DNA的结构特点及应用 考点3 DNA分子的碱基数量及比例计算 第3节 DNA的复制 考点1 DNA的复制过程及特点 考点2 DNA能够精确复制的原因和意义 考点3 子代DNA分子数与复制次数的关系 考点4 DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数的计算 考点5 减数分裂过程中染色体标记情况分析 第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 考点1 准确理解基因 考点2 真核生物中染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 考点3 基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 第1节 DNA是主要的遗传物质 考点1 肺炎链球菌体内转化实验 ①实验材料包括S型和R型肺炎双球菌、小鼠。 ②肺炎双球菌的培养是在小鼠体内进行的。首先通过对小鼠单独注射S型和R型肺炎球菌，说明S型菌有毒性，使小鼠患败血症死亡；R型菌无毒，不能使小鼠患败血症死亡。通过用加热杀死的S型菌注射到小鼠体内与加热杀死的S型菌与活R型菌混合注射的对照，说明加热杀死的S型菌与活R型菌混合注射导致小鼠死亡的原因是R型菌转化为S型菌导致的。 ③小鼠体内是否出现S型菌判断采用了两种方法，一是通过观察小鼠是否患败血症死亡，推测小鼠体内是否有S型菌；二是通过分离小鼠的细菌确定小鼠体内的细菌类型，第一组小鼠体内只有R型菌，第二组小鼠体内只有S型菌，第三组小鼠体内既没有S型菌，也没有R型菌，第四组小鼠体内既有S型菌，也有R型菌。 ④实验得出的结论：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。 特别提醒：格里菲斯没有证明遗传物质是什么。 【例1】S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S ­Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R ­Ⅱ型菌。格里菲思将加热杀死的S ­Ⅲ型菌与R ­Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡的小鼠体内获得了具有活性的S ­Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S ­Ⅲ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是(　　) A．S ­Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌 B．S ­Ⅲ型菌是由R ­Ⅱ型菌突变形成的 C．R ­Ⅱ型菌经过转化形成了S ­Ⅲ型菌 D．加热后S ­Ⅲ型菌可能未被完全杀死 考点2 肺炎链球菌体外转化实验 ①实验材料包括S型和R型肺炎双球菌。 ②肺炎双球菌的培养是在生物体外进行的。首先将加热致死的S型菌破碎制成细胞提取物，然后将提取物加入有R型菌的培养基培养、将提取物用不同酶加入有R型菌的培养基培养，观察培养基中出现的菌落类型。提取物不经处理就加入有R型菌的培养基培养的有S菌出现，提取物经蛋白酶、RNA酶和酯酶处理后加入有 ③实验得出的结论：DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。 规律总结： 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 培养细菌 在小鼠体内 体外培养基 实验对照 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各组成成分的作用进行对照 巧妙构思 用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用 实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质 联系 (1)所用材料相同； (2)体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸； (3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则 特别提醒： ①转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 ②加热并没有使DNA完全失去活性：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。 ③并非所有的R型细菌都能被转化，只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。转化效率与DNA纯度有关，纯度越高转化效率越高。 【例2】艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表中可知(　　) 实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况 ① R型 蛋白质 R型 ② R型 荚膜多糖 R型 ③ R型 DNA R型、S型 ④ R型 DNA(经DNA 酶处理) R型 A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子 B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子 D.①～④说明DNA是主要的遗传物质 考点3 加法原则和减法原则 ①生物学实验是通过控制和干预实验现象而进行的探索活动。控制本身就是在分析的基础上找出影响现象产生的各种因素，从而以控制或干预某一需要研究的因素来达到认识事物本质的目的。从认识论的角度来看，生物学实验的控制可分为两大类：一类是设法排除对研究对象的干扰，另一类是设法对研究对象进行干扰。这两个相反方式的控制所依据的原理是减法原理和加法原理。 ②加法原则和减法原则比较 实验原理 实验目的 观察的现象 举例 加法原则 给研究对象施加自变量进行干预 为了探求某一变量会产生什么结果 使研究对象在某些因素的作用下反映出某些特征 探究过氧化氢酶的高效性实验时，实验组滴加肝脏研磨液 减法原则 设法排除某种因素对实验对象的干扰，同时尽量保持被研究对象的稳定 为了探求消除某一变量会产生什么结果 使研究对象在消除某些因素的作用下反映出某些特征 在设计某种药物对动物疗效的实验研究中，选择纯种的某种动物作为实验材料，以排除个体差异对疗效的干扰作用 【例3】艾弗里在探索肺炎双球菌遗传物质的实验中，很好的设计了“加法”实验和“减法”实验，请回答下列问题： （1）在“加法”实验中，艾弗里在培养R型肺炎双球菌的培养基中分别加入了分离提纯的S型肺炎双球菌的DNA、蛋白质等物质，结果，只在加入DNA的培养基上出现了S型肺炎双球菌，实验结论是         。 （2）在“加法”实验之后，艾弗里又设计了“减法”实验，他在培养R型肺炎双球菌的培养基中除了加入分离提纯的S型肺炎双球菌的DNA之外，还同时加入了DNA水解酶，结果培养基上没有出现S型肺炎双球菌，该实验的结论是           ，从而进一步证明DNA是遗传物质。 （3）虽然艾弗里实验设计非常巧妙，但是受当时技术限制，他实验提取的DNA纯度最高时也还含有少量蛋白质，因此，仍有部分人对实验结果表示怀疑，请参考上述艾弗里的实验设计一组新的实验加以证明         。（写出思路即可） 考点4 噬菌体的同位素标记 ①所以用选择35S和32P标记噬菌体，是因为蛋白质一般都含有S、而不含P，DNA含有P、但不含S。用35S和32P标记噬菌体，可以把噬菌体的蛋白质和DNA区分开。 ②噬菌体侵染细菌实验不能用放射性C、H、O、N元素标记，原因是C、H、O、N元素为DNA和蛋白质共有的元素，无法将DNA和蛋白质区分开。 ③35S(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。 特别提醒：噬菌体不能在人工培养基增殖，只能寄生在大肠杆菌细胞中，所以，标记噬菌体应先用含放射性元素的培养基培养大肠杆菌，在用噬菌体侵染含放射性元素的大肠杆菌获得标记噬菌体。 【例4】如果用32P、35S、15N标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体组成结构中，能够找到的放射性元素为(　　) A.可在外壳中找到35S、15N B.可在DNA中找到32P、15N C.可在外壳中找到32P、15N D.可在DNA中找到32P、35S、15N 考点5 上清液和沉淀物放射性分析 （1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因 ①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。 ②噬菌体和大肠杆菌混合培养到离心分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液中出现放射性。 （2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中含放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳还吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 【例5-1】下列有关噬菌体侵染细菌实验的说法，错误的是(　　) A.赫尔希和蔡斯的实验是以T2噬菌体为材料，采用了同位素标记技术 B.用含32P的培养基直接培养噬菌体，将获得DNA含有32P标记的噬菌体 C.噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开，单独观察它们各自的作用 D.用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心，结果沉淀物的放射性很高 【例5-2】1952年，赫尔希和蔡斯用32P或35S标记嗤菌体并分别与无标记的细囷混合培养，保温后经过搅拌、离心得到了上清液和沉淀物，并检测放射性。有关叙述错误的是（ ） A.实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P B.若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏低 C.若保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏高 D.该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性 考点6 子代噬菌体组成物质的来源 ①从蛋白质外壳方面分析：由寄主细胞提供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体无关。 ②从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。 ③从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，与亲代噬菌体无关。 【例6】某研究小组用放射性同位素、分别标记噬菌体，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35S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35S的子代噬菌体 考点7 噬菌体侵染细菌实验与艾弗里实验比较 实验名称 艾弗里肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 实验思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的作用 设计原则 对照原则和单一变量原则 处理方式 直接分离法：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型活细菌混合培养 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S) 实验结论 DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质 【例7】艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是(　　) A.重组DNA片段，研究其表型效应 B.诱发DNA突变，研究其表型效应 C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的遗传效应 D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递 考点8 烟草花叶病毒感染实验 ①实验过程及现象 ②结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 特别提醒：真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。 【例8】科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验的结果(见下表)中，不可能出现的是(　　) 实验 编号 实验过程 实验结果 病斑类型 病斑中分离出 的病毒类型 ① a型TMV感染植物 a型 a型 ② b型TMV感染植物 b型 b型 ③ 组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 ④ 组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 A.实验①　　　　　B.实验② C.实验③ D.实验④ 考点9 病毒遗传物质类型探究 探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质 1．基本设计思路：设法将DNA(或RNA)与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。 2．基本设计原则：对照原则。 【例9】根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒病毒两种类型。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： ⑴ 实验思路， ⑵ 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） 第二节 DNA的结构 考点1 DNA的基本组成单位-脱氧核苷酸及DNA的方向性 ①脱氧核苷酸的结构如下图所示： 碱基与脱氧核糖的1’-C相连，磷酸基团与脱氧核糖的5’-C相连。 ②DNA由两条脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构。DNA的一条链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称为5’-端，另一端有一个羟基（—OH），称为3’-端。两条单链的方向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5’一端到3’一端，另一条单链则是从3’一端到5’一端。 ③外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。 ④内侧：两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)。 特别提醒：DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。 【例1】关于DNA分子的方向性的叙述正确的是（ ） A.DNA的两条链是反向平行的 B.通常将DNA的羟基（－OH）末端称为5′端 C.通常将DNA磷酸基团的末端称为3′端 D.DNA的双螺旋结构没有方向性 考点2 DNA的结构特点及应用 ①DNA分子的多样性取决于DNA分子碱基对的排列方式，理论上具n个碱基对的DNA可以具有4n种碱基对排列顺序。 ②DNA分子的特异性是指每一个DNA都有特定的脱氧核苷酸排列顺序。 ③DNA分子的稳定性由DNA分子规则的双螺旋结构和严格的互补配对决定，此外，G≡C占比越高的DNA稳定性越高。 规律总结：若一个DNA碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。 【例2-1】如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是(　　) A.④代表的物质中储存着遗传信息 B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性 C.决定DNA分子多样性的是磷酸和脱氧核糖排列顺序 D.DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定 【例2-2】下列关于DNA分子结构的叙述正确的是(　　) A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 考点3 DNA分子的碱基数量及比例计算 ①在双链DNA中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G等于T＋C。 ②互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中（A+T）/（G+C）＝m，在互补链及整个DNA分子中（A+T）/（G+C）＝m。 ③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝1/a，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝1。 【例3】某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　) 第三节 DNA的复制 考点1 DNA的复制过程及特点 ①DNA复制是以两条链为模板合成子代DNA分子的过程。 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，发生的场所是细胞核、线粒体和叶绿体。 ②DNA复制是开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA的双螺旋的两条链解开。然后以解开的每一条链为模板进行的。 ③解开的每一条链在DNA聚合酶等的作用下，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成互补的子链。每条新链(子链)与其对应的模板链(母链)盘绕成双螺旋结构。 ④DNA的复制边解旋边复制的，复制方式是半保留复制。 【例1】如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　) A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率 考点2 DNA能够精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。 【例2】真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是(　　) 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 考点3 子代DNA分子数与复制次数的关系 子代DNA分子数与复制次数的关系（以被15N完全标记的DNA分子转移到14N培养液为例） 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则： ①子代DNA共2n个，含15N的DNA分子2个，只含15N的DNA分子0个，含的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，含15N的脱氧核苷酸链2条，含14N的脱氧核苷酸链2n＋1-2条。 【例3】若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　) A.中期是46和46、后期是92和46 B.中期是46和46、后期是92和92 C.中期是46和23、后期是92和23 D.中期是46和23、后期是46和23 考点4 DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数的计算 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。 【例4】用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断不正确的是(　　) A.复制结果共产生16个DNA分子 B.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个 C.含有15N的DNA分子占1/8 D.含有14N的DNA分子占7/8 考点5 减数分裂过程中染色体标记情况分析 ①过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图： ②规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。 【例5】用15N标记精原细胞的一个DNA分子，并供给含14N的原料。则该细胞产生的4个精子中，含15N的有(　　) A．1个　　　　　　　 B．2个 C．3个 D．4个 第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 考点1 准确理解基因 ①从功能上讲：基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 ②从本质上看：基因是由遗传效应的DNA或RNA片段。 ③从结构上看：基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列或含有特定遗传信息的核糖核苷酸序列。 ④从存在位置看：基因在真核生物中存在于染色体、线粒体和叶绿体，且在染色体上呈线性排列；基因在原核生物中存在于拟核、质粒的DNA分子中；基因在病毒存在于DNA或RNA分子中。 【例1】下列关于基因的叙述，正确的是(　　) A.DNA分子上任意一个片段都是基因 B.人体细胞中染色体是基因的唯一载体 C.等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同 D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性 考点2 真核生物中染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 真核生物中染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 【例2】下图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述错误的是(　　) A.H是遗传物质的主要载体 B.C的种类有五种 C.E在H上呈线性排列 D.E在复制过程中遵循碱基互补配对原则 考点3 基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 1.基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 (1)每条染色体上含有一个或两个(复制后)DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因通常都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。 (2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，而DNA片段并不都携带遗传信息。基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2.脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。 3.DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 【例3】人类14号染色体信息已被破译，总计含87 410 661个碱基对，这一结果发表在英国科学周刊《自然》杂志上。研究报告称，14号染色体含有1 050个基因。则平均每个基因含有的碱基数为(　　) A．83 248 B．166 496 C．1 050 D．不能确定 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 基因的本质 目 录 第一节 DNA是主要的遗传物质 考点1 肺炎链球菌体内转化实验 考点2 肺炎链球菌体外转化实验 考点3 加法原则和减法原则 考点4 噬菌体的同位素标记 考点5 上清液和沉淀物放射性分析 考点6 子代噬菌体组成物质的来源 考点7 噬菌体侵染细菌实验与艾弗里实验比较 考点8 烟草花叶病毒感染实验 考点9 病毒遗传物质类型探究 第二节 DNA的结构 考点1 DNA的基本组成单位-脱氧核苷酸及DNA的方向性 考点2 DNA的结构特点及应用 考点3 DNA分子的碱基数量及比例计算 第3节 DNA的复制 考点1 DNA的复制过程及特点 考点2 DNA能够精确复制的原因和意义 考点3 子代DNA分子数与复制次数的关系 考点4 DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数的计算 考点5 减数分裂过程中染色体标记情况分析 第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 考点1 准确理解基因 考点2 真核生物中染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 考点3 基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 第1节 DNA是主要的遗传物质 考点1 肺炎链球菌体内转化实验 ①实验材料包括S型和R型肺炎双球菌、小鼠。 ②肺炎双球菌的培养是在小鼠体内进行的。首先通过对小鼠单独注射S型和R型肺炎球菌，说明S型菌有毒性，使小鼠患败血症死亡；R型菌无毒，不能使小鼠患败血症死亡。通过用加热杀死的S型菌注射到小鼠体内与加热杀死的S型菌与活R型菌混合注射的对照，说明加热杀死的S型菌与活R型菌混合注射导致小鼠死亡的原因是R型菌转化为S型菌导致的。 ③小鼠体内是否出现S型菌判断采用了两种方法，一是通过观察小鼠是否患败血症死亡，推测小鼠体内是否有S型菌；二是通过分离小鼠的细菌确定小鼠体内的细菌类型，第一组小鼠体内只有R型菌，第二组小鼠体内只有S型菌，第三组小鼠体内既没有S型菌，也没有R型菌，第四组小鼠体内既有S型菌，也有R型菌。 ④实验得出的结论：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。 特别提醒：格里菲斯没有证明遗传物质是什么。 【例1】S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S ­Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R ­Ⅱ型菌。格里菲思将加热杀死的S ­Ⅲ型菌与R ­Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡的小鼠体内获得了具有活性的S ­Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S ­Ⅲ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是(　　) A．S ­Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌 B．S ­Ⅲ型菌是由R ­Ⅱ型菌突变形成的 C．R ­Ⅱ型菌经过转化形成了S ­Ⅲ型菌 D．加热后S ­Ⅲ型菌可能未被完全杀死 【答案】C 【解析】由题意知，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换。特殊条件下离体培养的S ­Ⅱ中可分离出R ­Ⅱ，说明R ­Ⅱ是由S ­Ⅱ突变而来，R ­Ⅱ也可突变为S ­Ⅱ，但S ­Ⅱ不能突变为S ­Ⅲ，故S ­Ⅲ不会是由R ­Ⅱ突变而来的；加热杀死的S ­Ⅲ型菌与R ­Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S ­Ⅲ型菌，而单独注射加热杀死的S ­Ⅲ型菌，小鼠未死亡，说明R ­Ⅱ型菌经过转化形成了S ­Ⅲ型菌。 考点2 肺炎链球菌体外转化实验 ①实验材料包括S型和R型肺炎双球菌。 ②肺炎双球菌的培养是在生物体外进行的。首先将加热致死的S型菌破碎制成细胞提取物，然后将提取物加入有R型菌的培养基培养、将提取物用不同酶加入有R型菌的培养基培养，观察培养基中出现的菌落类型。提取物不经处理就加入有R型菌的培养基培养的有S菌出现，提取物经蛋白酶、RNA酶和酯酶处理后加入有 ③实验得出的结论：DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。 规律总结： 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 培养细菌 在小鼠体内 体外培养基 实验对照 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各组成成分的作用进行对照 巧妙构思 用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用 实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质 联系 (1)所用材料相同； (2)体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸； (3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则 特别提醒： ①转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 ②加热并没有使DNA完全失去活性：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。 ③并非所有的R型细菌都能被转化，只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。转化效率与DNA纯度有关，纯度越高转化效率越高。 【例2】艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表中可知(　　) 实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况 ① R型 蛋白质 R型 ② R型 荚膜多糖 R型 ③ R型 DNA R型、S型 ④ R型 DNA(经DNA 酶处理) R型 A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子 B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子 D.①～④说明DNA是主要的遗传物质 【答案】C 【解析】①中加入的是S型菌的蛋白质，R型菌没有转化出S型菌，能证明S型菌的蛋白质不是转化因子；②说明S型菌的荚膜多糖不是转化因子，不能说明其具有酶活性；③④可组成对照实验，可证明S型菌的DNA是转化因子；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。 考点3 加法原则和减法原则 ①生物学实验是通过控制和干预实验现象而进行的探索活动。控制本身就是在分析的基础上找出影响现象产生的各种因素，从而以控制或干预某一需要研究的因素来达到认识事物本质的目的。从认识论的角度来看，生物学实验的控制可分为两大类：一类是设法排除对研究对象的干扰，另一类是设法对研究对象进行干扰。这两个相反方式的控制所依据的原理是减法原理和加法原理。 ②加法原则和减法原则比较 实验原理 实验目的 观察的现象 举例 加法原则 给研究对象施加自变量进行干预 为了探求某一变量会产生什么结果 使研究对象在某些因素的作用下反映出某些特征 探究过氧化氢酶的高效性实验时，实验组滴加肝脏研磨液 减法原则 设法排除某种因素对实验对象的干扰，同时尽量保持被研究对象的稳定 为了探求消除某一变量会产生什么结果 使研究对象在消除某些因素的作用下反映出某些特征 在设计某种药物对动物疗效的实验研究中，选择纯种的某种动物作为实验材料，以排除个体差异对疗效的干扰作用 【例3】艾弗里在探索肺炎双球菌遗传物质的实验中，很好的设计了“加法”实验和“减法”实验，请回答下列问题： （1）在“加法”实验中，艾弗里在培养R型肺炎双球菌的培养基中分别加入了分离提纯的S型肺炎双球菌的DNA、蛋白质等物质，结果，只在加入DNA的培养基上出现了S型肺炎双球菌，实验结论是         。 （2）在“加法”实验之后，艾弗里又设计了“减法”实验，他在培养R型肺炎双球菌的培养基中除了加入分离提纯的S型肺炎双球菌的DNA之外，还同时加入了DNA水解酶，结果培养基上没有出现S型肺炎双球菌，该实验的结论是           ，从而进一步证明DNA是遗传物质。 （3）虽然艾弗里实验设计非常巧妙，但是受当时技术限制，他实验提取的DNA纯度最高时也还含有少量蛋白质，因此，仍有部分人对实验结果表示怀疑，请参考上述艾弗里的实验设计一组新的实验加以证明         。（写出思路即可） 【答案】（1）DNA是肺炎双球菌的遗传物质，蛋白质等其他物质不是 （2）DNA只有保持结构完整才能作为遗传物质（或DNA水解产物不是肺炎双球菌的遗传物质）　 （3）将实验提取的DNA用蛋白酶进行处理，然后再加入到培养R型肺炎双球菌的培养基中，观察是否出现S型肺炎双球菌 【解析】S型肺炎双球菌有荚膜，有毒，会导致小鼠死亡；R型肺炎双球菌无毒，不会导致小鼠死亡。 （1）艾弗里在培养R型肺炎双球菌的培养基中分别加入了分离提纯的S型肺炎双球菌的DNA、蛋白质等物质，只有加入DNA培养基上出现了S型肺炎双球菌，实验证明DNA是肺炎双球菌的遗传物质，蛋白质等其他物质不是。 （2）培养R型肺炎双球菌的培养基中加入DNA，可以转化出S型菌，若加入DNA的同时加入了DNA水解酶，结果培养基上没有出现S型肺炎双球菌，说明DNA只有保持结构完整才能作为遗传物质。 （3）由题意可知，部分人对实验结果表示怀疑是因为艾弗里实验提取的DNA纯度最高时也还含有少量蛋白质，所以，参考“减法”实验，将实验提取的DNA用蛋白酶进行处理，分解蛋白质，然后再加入到培养R型肺炎双球菌的培养基中，观察是否出现S型细菌。 考点4 噬菌体的同位素标记 ①所以用选择35S和32P标记噬菌体，是因为蛋白质一般都含有S、而不含P，DNA含有P、但不含S。用35S和32P标记噬菌体，可以把噬菌体的蛋白质和DNA区分开。 ②噬菌体侵染细菌实验不能用放射性C、H、O、N元素标记，原因是C、H、O、N元素为DNA和蛋白质共有的元素，无法将DNA和蛋白质区分开。 ③35S(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。 特别提醒：噬菌体不能在人工培养基增殖，只能寄生在大肠杆菌细胞中，所以，标记噬菌体应先用含放射性元素的培养基培养大肠杆菌，在用噬菌体侵染含放射性元素的大肠杆菌获得标记噬菌体。 【例4】如果用32P、35S、15N标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体组成结构中，能够找到的放射性元素为(　　) A.可在外壳中找到35S、15N B.可在DNA中找到32P、15N C.可在外壳中找到32P、15N D.可在DNA中找到32P、35S、15N 【答案】B 【解析】用32P、35S、15N标记后，亲代噬菌体的DNA中含有32P、15N，蛋白质外壳中含有35S、15N。噬菌体侵染细菌过程中，噬菌体外壳留在外面，DNA进入细菌。子代噬菌体的蛋白质外壳完全以细菌体内的氨基酸为原料合成，无放射性，A、C错误；子代噬菌体DNA只有一部分含有亲代链(含32P、15N)，B正确；DNA中不含有S元素，D错误。 考点5 上清液和沉淀物放射性分析 （1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因 ①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。 ②噬菌体和大肠杆菌混合培养到离心分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液中出现放射性。 （2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中含放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳还吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 【例5-1】下列有关噬菌体侵染细菌实验的说法，错误的是(　　) A.赫尔希和蔡斯的实验是以T2噬菌体为材料，采用了同位素标记技术 B.用含32P的培养基直接培养噬菌体，将获得DNA含有32P标记的噬菌体 C.噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开，单独观察它们各自的作用 D.用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心，结果沉淀物的放射性很高 【答案】B 【解析】噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接培养噬菌体，B错误。 【例5-2】1952年，赫尔希和蔡斯用32P或35S标记嗤菌体并分别与无标记的细囷混合培养，保温后经过搅拌、离心得到了上清液和沉淀物，并检测放射性。有关叙述错误的是（ ） A.实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P B.若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏低 C.若保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏高 D.该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性 【答案】B 【解析】35S标记的是噬菌体蛋白质外壳，不进入寄主细胞，所以子代噬菌体中不含35S，而32P标记噬菌体的DNA进入寄主细胞，因而在寄主细胞内经复制形成的子代噬菌体，有部分噬菌体含32P，A正确；搅拌的目的是使噬菌体蛋白质外壳与细菌分开，若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高，B不正确；如果保温培养时间过长，部分被侵染的大肠杆菌会裂解释放子代噬菌体，从而导致32P标记组上清液中的放射性偏高，C正确；由于子代噬菌体中出现32P标记的DNA而没有35S标记的蛋白质，因此该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性，D正确。 考点6 子代噬菌体组成物质的来源 ①从蛋白质外壳方面分析：由寄主细胞提供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体无关。 ②从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。 ③从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，与亲代噬菌体无关。 【例6】某研究小组用放射性同位素、分别标记噬菌体，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35S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35S的子代噬菌体 【答案】C 【解析】甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，说明这一部分DNA没有和蛋白质外壳组装在一起，不会产生含32P的子代噬菌体，A正确；甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌体内，由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌，且DNA复制为半保留复制，所以可产生含32P的子代噬菌体和不含32P的子代噬菌体，B正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的悬浮液含较多35S标记的噬菌体蛋白质，不会产生含35S的子代噬菌体，C不正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，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35S的子代噬菌体，D正确。 考点7 噬菌体侵染细菌实验与艾弗里实验比较 实验名称 艾弗里肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 实验思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的作用 设计原则 对照原则和单一变量原则 处理方式 直接分离法：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型活细菌混合培养 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S) 实验结论 DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质 【例7】艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是(　　) A.重组DNA片段，研究其表型效应 B.诱发DNA突变，研究其表型效应 C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的遗传效应 D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递 【答案】C 【解析】艾弗里等人肺炎双球菌体外转化实验，首次证明DNA是使R型细菌转化为S型细菌的物质；赫尔希与蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，两者都是设法将DNA与蛋白质分离，单独地、直接地观察各自在遗传中的作用。肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术。 考点8 烟草花叶病毒感染实验 ①实验过程及现象 ②结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 特别提醒：真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。 【例8】科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验的结果(见下表)中，不可能出现的是(　　) 实验 编号 实验过程 实验结果 病斑类型 病斑中分离出 的病毒类型 ① a型TMV感染植物 a型 a型 ② b型TMV感染植物 b型 b型 ③ 组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 ④ 组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 A.实验①　　　　　B.实验② C.实验③ D.实验④ 【答案】C 【解析】因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型应该是b型，因此C项符合题意。 考点9 病毒遗传物质类型探究 探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质 1．基本设计思路：设法将DNA(或RNA)与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。 2．基本设计原则：对照原则。 【例9】根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒病毒两种类型。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： ⑴ 实验思路， ⑵ 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） 【答案】（1）甲组用添加放射性同位素标记的碱基T的培养基培养的宿主细胞，与新病毒混合培养；乙组用添加放射性同位素标记的碱基U的培养基培养的宿主细胞，与新病毒混合培养。 （2）分离出甲乙两组的病毒，进行放射性检测，若甲组中病毒不带放射性，乙组中病毒带放射性，则说明该病毒为RNA病毒。若甲组中病毒带放射性，乙组中病毒不带放射性，则说明该病毒为DNA病毒。 【解析】（1）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，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型．因此，实验思路为： 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并并监测其放射性。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并毒并监测其放射性。 （2）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。 第二节 DNA的结构 考点1 DNA的基本组成单位-脱氧核苷酸及DNA的方向性 ①脱氧核苷酸的结构如下图所示： 碱基与脱氧核糖的1’-C相连，磷酸基团与脱氧核糖的5’-C相连。 ②DNA由两条脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构。DNA的一条链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称为5’-端，另一端有一个羟基（—OH），称为3’-端。两条单链的方向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5’一端到3’一端，另一条单链则是从3’一端到5’一端。 ③外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。 ④内侧：两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)。 特别提醒：DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。 【例1】关于DNA分子的方向性的叙述正确的是（ ） A.DNA的两条链是反向平行的 B.通常将DNA的羟基（－OH）末端称为5′端 C.通常将DNA磷酸基团的末端称为3′端 D.DNA的双螺旋结构没有方向性 【答案】A 【解析】组成DNA的两条链是反向平行的，为了明确表示DNA的方向，通常将DNA的羟基（—OH）末端称为3′端，而磷酸基团的末端是5′端。 考点2 DNA的结构特点及应用 ①DNA分子的多样性取决于DNA分子碱基对的排列方式，理论上具n个碱基对的DNA可以具有4n种碱基对排列顺序。 ②DNA分子的特异性是指每一个DNA都有特定的脱氧核苷酸排列顺序。 ③DNA分子的稳定性由DNA分子规则的双螺旋结构和严格的互补配对决定，此外，G≡C占比越高的DNA稳定性越高。 规律总结：若一个DNA碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。 【例2-1】如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是(　　) A.④代表的物质中储存着遗传信息 B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性 C.决定DNA分子多样性的是磷酸和脱氧核糖排列顺序 D.DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定 【答案】B 【解析】遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息，A错误；不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(④)组成，B正确；决定DNA分子多样性的是碱基对的排列顺序而不是磷酸和脱氧核糖排列顺序，C错误；由于C—G碱基对含3个氢键，所以C—G碱基对含量越高，DNA越稳定，D错误。 【例2-2】下列关于DNA分子结构的叙述正确的是(　　) A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 【答案】C 【解析】DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，C正确；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。 考点3 DNA分子的碱基数量及比例计算 ①在双链DNA中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G等于T＋C。 ②互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中（A+T）/（G+C）＝m，在互补链及整个DNA分子中（A+T）/（G+C）＝m。 ③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝1/a，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝1。 【例3】某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　) 【答案】C 【解析】双链DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，A错误；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝1时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝1，B错误；在DNA分子中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，C正确、D错误。 第三节 DNA的复制 考点1 DNA的复制过程及特点 ①DNA复制是以两条链为模板合成子代DNA分子的过程。 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，发生的场所是细胞核、线粒体和叶绿体。 ②DNA复制是开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA的双螺旋的两条链解开。然后以解开的每一条链为模板进行的。 ③解开的每一条链在DNA聚合酶等的作用下，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成互补的子链。每条新链(子链)与其对应的模板链(母链)盘绕成双螺旋结构。 ④DNA的复制边解旋边复制的，复制方式是半保留复制。 【例1】如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　) A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率 【答案】A 【解析】由图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不一定是同时开始的；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化。 考点2 DNA能够精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。 【例2】真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是(　　) 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 【答案】C 【解析】DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。 考点3 子代DNA分子数与复制次数的关系 子代DNA分子数与复制次数的关系（以被15N完全标记的DNA分子转移到14N培养液为例） 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则： ①子代DNA共2n个，含15N的DNA分子2个，只含15N的DNA分子0个，含的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，含15N的脱氧核苷酸链2条，含14N的脱氧核苷酸链2n＋1-2条。 【例3】若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　) A.中期是46和46、后期是92和46 B.中期是46和46、后期是92和92 C.中期是46和23、后期是92和23 D.中期是46和23、后期是46和23 【答案】A 【解析】有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细胞中含有染色体条数为46，有丝分裂过程中后期染色体条数加倍(92)，中期染色体条数与体细胞相同(46)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46，后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记。中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体上，其中有1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记。 考点4 DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数的计算 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。 【例4】用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断不正确的是(　　) A.复制结果共产生16个DNA分子 B.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个 C.含有15N的DNA分子占1/8 D.含有14N的DNA分子占7/8 【答案】D 【解析】根据题意，DNA分子中有胞嘧啶＝鸟嘌呤＝60(个)，则A＝T＝100－60＝40(个)。该DNA分子连续复制4次，形成的子代DNA分子有24＝16(个)，含有15N的DNA分子只有2个，占1/8。含有14N的DNA分子是16个，占100%。复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－1)×40＝600(个)。 考点5 减数分裂过程中染色体标记情况分析 ①过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图： ②规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。 【例5】用15N标记精原细胞的一个DNA分子，并供给含14N的原料。则该细胞产生的4个精子中，含15N的有(　　) A．1个　　　　　　　 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】B 【解析】用15N标记的一个DNA分子，即该精原细胞中一对同源染色体中的一条染色体被15N标记，在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，被标记的一条染色体进入一个次级精母细胞中，由该次级精母细胞最终产生的两个精子中含15N，其他两个精子不含15N。 第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 考点1 准确理解基因 ①从功能上讲：基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 ②从本质上看：基因是由遗传效应的DNA或RNA片段。 ③从结构上看：基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列或含有特定遗传信息的核糖核苷酸序列。 ④从存在位置看：基因在真核生物中存在于染色体、线粒体和叶绿体，且在染色体上呈线性排列；基因在原核生物中存在于拟核、质粒的DNA分子中；基因在病毒存在于DNA或RNA分子中。 【例1】下列关于基因的叙述，正确的是(　　) A.DNA分子上任意一个片段都是基因 B.人体细胞中染色体是基因的唯一载体 C.等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同 D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性 1.【答案】C　 【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，而不是DNA分子中任意一片段；人体细胞中染色体是基因的主要载体，线粒体中也分布着一定数量的基因；构成基因的基本单位是脱氧核苷酸；基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。 考点2 真核生物中染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 真核生物中染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 【例2】下图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述错误的是(　　) A.H是遗传物质的主要载体 B.C的种类有五种 C.E在H上呈线性排列 D.E在复制过程中遵循碱基互补配对原则 【答案】B　 【解析】细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体；因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种；基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列；基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代。 考点3 基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 1.基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 (1)每条染色体上含有一个或两个(复制后)DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因通常都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。 (2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，而DNA片段并不都携带遗传信息。基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2.脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。 3.DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 【例3】人类14号染色体信息已被破译，总计含87 410 661个碱基对，这一结果发表在英国科学周刊《自然》杂志上。研究报告称，14号染色体含有1 050个基因。则平均每个基因含有的碱基数为(　　) A．83 248 B．166 496 C．1 050 D．不能确定 【答案】　D 【解析】　一个DNA分子中含有多个基因。基因之间的DNA片段属于间隔区段，这些间隔区段因为没有遗传效应而不属于基因。人类14号染色体上的87 410 661个碱基对是该染色体DNA分子上的碱基对总数，但据此无法确定1 050个基因上的碱基对数，故不能确定每个基因含有的碱基数。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$