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第三章 基因的本質——高一生物學人教版（2019）期末復習知識大盤點
第一部分：學習目標整合
通過肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染等實驗認同DNA是主要的遺傳物質。
設計實驗探究生物的遺傳物質。
分析加法原理和減法原理在生物實驗中的應用。
說出DNA分子的化學組成、基本單位及其結構。
根據堿基互補配對原則進行堿基數目或比例的計算。
結合DNA雙螺旋結構模型，運用結構與功能觀闡明DNA分子的轉錄和翻譯等過程。
根據結構與功能相統一的觀點理解DNA分子的復制方式和復制原則，理解染色體、DNA和基因在結構和功能上的關系，并根據DNA的結構分析DNA的多樣性與統一性。
根據DNA半保留復制特點進行子代DNA分子數或所需堿基數的計算。
理解DNA半保留復制的實驗設計方法，分析實驗結果。
闡明基因和DNA的關系，舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
運用數學方法，闡明DNA能夠儲存足夠量的遺傳信息。
通過了解DNA指紋技術，解釋DNA多樣性和特異性在現實生活中的應用。
理解生命的物質性和信息性，認同遺傳物質的結構與功能相適應、多樣性與特異性相統一的觀點。
第二部分：重難知識易混易錯
（一）遺傳物質的探索
1.肺炎鏈（雙）球菌的轉化實驗
（1）肺炎鏈（雙）球菌的體內和體外轉化實驗的比較
體內轉化實驗 體外轉化實驗
實驗者 格里菲思 艾弗里及其同事
培養細菌 用小鼠（體內） 用培養基（體外）
實驗結果 加熱致死的S型細菌能使R型細菌轉化為S型細菌 S型細菌的DNA使R型細菌轉化為S型細菌
實驗結論 加熱致死的S型細菌體內有轉化因子 S型細菌的DNA是遺傳物質
實驗聯系 ①所用材料相同，都是肺炎鏈球菌（R型和S型）；②體內轉化實驗是基礎，僅說明加熱致死的S型細菌體內有轉化因子，體外轉化實驗進一步證明轉化因子是DNA；③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則
（2）體內轉化實驗中細菌數量變化曲線分析
體內轉化實驗中，小鼠體內S型細菌和R型細菌的含量變化曲線如下圖所示：
（1）ab段：將加熱致死的S型細菌與R型細菌混合后注射到小鼠體內，ab時間段內，小鼠體內還沒形成大量的R型細菌的抗體，故該時間段內R型細菌數量增多。
（2）bc段：小鼠體內形成大量的抗R型細菌的抗體，致使R型細菌數量減少。
（3）cd段：c點對應的時間點之前，已有少量R型細菌轉化為S型細菌，S型細菌能降低小鼠的免疫力，導致R型細菌大量繁殖，所以cd段R型細菌數量增多。
（4）S型細菌的來源：少量R型細菌獲得了S型細菌的DNA，并轉化為S型細菌。
2.噬菌體侵染細菌實驗
（1）研究者：1952年赫爾希和蔡斯。
（2）實驗材料：T2噬菌體和大腸桿菌培養液等。
（3）實驗方法：放射性同位素標記法。
（4）T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒（無細胞結構），頭部和尾部的外殼都是由蛋白質構成的，頭部內含有DNA。
（5）T2噬菌體的復制式繁殖
增殖需要的條件 內容
模板 T2噬菌體的DNA
合成T2噬菌體DNA的原料 大腸桿菌提供的四種脫氧核苷酸
合成T2噬菌體蛋白質 原料 大腸桿菌的氨基酸
場所 大腸桿菌的核糖體
（6）實驗過程
①標記T2噬菌體
大腸桿菌用含35S的細菌培養基培養得到含35S的大腸桿菌，T2噬菌體經培養后得到含35S標記的T2噬菌體。
大腸桿菌用含32P的細菌培養基培養得到含32P的大腸桿菌，T2噬菌體經培養后得到含32P標記的T2噬菌體。
②T2噬菌體侵染細菌
（7）實驗結果分析
組別 現象 分析原因
35S標記T2噬菌體→細菌 上清液放射性很高 蛋白質外殼沒有進入大腸桿菌，離心后存
在于上清液中
沉淀物放射性低 攪拌不充分，有少量含35S的T2噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中
32P標記T2噬菌體→細菌 沉淀物放射性很高 DNA進入大腸桿菌，離心后存在于沉淀物中
上清液放射性低 （1）保溫時間過短，有一部分T2噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內；（2）保溫時間過長，T2噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放出子代T2噬菌體
（8）實驗結論
在噬菌體中，親代和子代間具有連續性的物質是DNA，子代噬菌體的各種性狀是通過親代噬菌體的DNA遺傳的，DNA是遺傳物質。
3.比較肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌
肺炎鏈（雙）球菌體外轉化實驗 噬菌體侵染細菌實驗
相同點 實驗原則 都遵循了對照原則
實驗思路 都是分別研究某種物質是不是遺傳物質
不同點 處理方法 將S型菌破碎后，設法去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質，制成細胞提取物。然后分別用不同的酶除去細胞提取物中少部分的蛋白質、脂質和RNA等物質加入有R型細菌的培養基中培養 同位素標記法：分別用同位素35S、32P標記蛋白質和DNA
檢測方式 觀察菌落類型 檢測放射性同位素存在位置
結論 證明DNA是遺傳物質而蛋白質等物質不是遺傳物質 證明DNA是遺傳物質但不能證明蛋白質不是遺傳物質
4.DNA是主要的遺傳物質
（1）RNA是遺傳物質的證據：煙草花葉病毒侵染實驗
①實驗過程
組別 煙草花葉病毒提取的物質 感染煙草后的現象
1 蛋白質 煙草葉不出現病斑
2 RNA 煙草葉出現病斑
3 蛋白質＋RNA 煙草葉不出現病斑
②實驗結論：沒有DNA的煙草花葉病毒能自我復制，并控制其遺傳性狀，RNA是其遺傳物質。
（2）不同生物的核酸和遺傳物質
生物類型 所含核酸 堿基種類 核苷酸種類 遺傳物質 實例
細胞生物 真核生物 DNA和RNA 5種 8種 DNA 玉米、人
原核生物 細菌、藍藻
非細胞生物 大多數病毒 僅有DNA 4種 4種 DNA T2噬菌體
極少數病毒 僅有RNA RNA SARS病毒
生物的遺傳物質是核酸（DNA或RNA，朊病毒除外）。細胞內既含有DNA又含有RNA的生物和體內只有DNA的生物，其遺傳物質都是DNA。凡是細胞生物，其遺傳物質都是DNA。對于體內只有RNA沒有DNA的生物，RNA是它們的遺傳物質。但是這種生物在自然界中占極少數，所以DNA是主要的遺傳物質。
例題1 人類對遺傳物質本質的探索先后經歷了艾弗里等人的肺炎鏈球菌轉化實驗，赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染大腸桿菌實驗以及煙草花葉病毒的相關實驗，最終探究出了生物體內遺傳物質的本質。下列相關敘述正確的是( )
A.艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗運用了“加法原理”證明DNA是遺傳物質
B.艾弗里、赫爾希與蔡斯在探究DNA是遺傳物質時的實驗均遵循對照原則
C.噬菌體侵染大腸桿菌實驗表明DNA是大腸桿菌和噬菌體的遺傳物質
D.煙草花葉病毒的核酸+蛋白酶→感染煙草→煙草將不會出現花葉病斑
【答案】B
【解析】艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗用酶去除了不同的物質，運用了“減法原理”證明DNA是遺傳物質，A錯誤；艾弗里、赫爾希與蔡斯在探究DNA是遺傳物質的實驗均遵循對照原則，B正確；噬菌體侵染大腸桿菌實驗表明DNA是噬菌體的遺傳物質，并未表明DNA是大腸桿菌的遺傳物質，C錯誤；煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，蛋白酶不能催化RNA水解，所以用煙草花葉病毒的核酸＋蛋白酶去感染煙草，則煙草將會出現花葉病斑，D錯誤。
（二）DNA的結構
數量關系：①互補的堿基數量相等，即A=T、C=G；②A—T堿基對間有兩個氫鍵、G-C堿基對間有三個氫鍵，故通常G-C堿基對比例高的DNA穩定性高；③脫氧核糖數＝磷酸數＝含氮堿基數；④每個DNA分子片段中，游離的磷酸基團有2個。
連接特點：①互補鏈中的相鄰堿基：通過氫鍵連接；②單鏈中相鄰脫氧核苷酸：通過磷酸二酯鍵連接；③單鏈中相鄰堿基：通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接；④3'端的脫氧核糖連接一個磷酸基團，其他每個脫氧核糖連接兩個磷酸基團；⑤5'端的磷酸基團連接一個脫氧核糖，其他每個磷酸基團連接兩個脫氧核糖。
酶的作用位點：①解旋酶：打開氫鍵，使DNA雙鏈解開；②DNA水解酶：打開磷酸二酯鍵；③限制酶：識別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列，并使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；④DNA聚合酶：形成磷酸二酯鍵，使子鏈延伸；⑤DNA連接酶：形成磷酸二酯鍵，連接DNA片段。
2.DNA分子的特點
①DNA分子結構的穩定性：即雙螺旋結構的相對穩定性。
a.DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式穩定不變。
b.DNA分子雙螺旋結構的中間是堿基對，堿基對之間形成氫鍵，維持雙螺旋結構的穩定。
C.DNA分子兩條鏈之間堿基互補配對原則嚴格不變，即A一T、C一G兩兩配對。
d.每一種DNA分子中堿基對的排列順序和堿基對數量穩定不變。
e.DNA分子由兩條脫氧核苷酸長鏈盤旋成粗細均勻、螺距相等的規則雙螺旋結構。
②DNA分子的多樣性：由DNA分子中堿基對的數量和排列順序多種多樣導致的。一個雙鏈DNA分子中有n個堿基對，每一對堿基都有4種組合方式，故該DNA分子的組合形式為4n種。DNA分子的多樣性導致了生物界生物性狀的多樣性。
③DNA分子的特異性：每種生物的DNA分子都有特定的堿基數目和排列順序。特定結構的DNA具有特定的功能，能指導合成特定的蛋白質，決定生物的某一特定性狀。
例題2 在確信DNA是生物的遺傳物質后，科學家展開了對DNA結構的探索。沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結構模型，是二十世紀自然科學的發展中劃時代的發現。具有里程碑式的意義。如圖表示DNA的部分結構，下列相關敘述錯誤的是( )
A.DNA分子的基本組成元素是C、H、O、N、P
B.①和②相間排列，構成DNA分子的基本骨架
C.④表示一個完整的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸
D.DNA中核苷酸的排列順序決定了其儲存的遺傳信息
【答案】C
【解析】DNA分子由磷酸，脫氧核糖、堿基組成，因此組成元素有C、H、O、N、P，A正確；①為磷酸，②為脫氧核糖。DNA分子的基本骨架是由磷酸和脫氧核糖交替連接構成的，B正確；④包含一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子胞嘧啶，但不是一個完整的胞嘧啶脫氧核苷酸，C錯誤；DNA中核苷酸的排列順序決定了其所攜帶的遺傳信息，D正確。
（三）DNA分子的復制
1.時間有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期。
2.場所：真核細胞中主要是細胞核，葉綠體、線粒體中也進行DNA的復制。
3.條件
①模板：解旋后的兩條單鏈。
②原料：四種脫氧核苷酸。
③能量：細胞提供的能量（ATP）。
④酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
4.過程
例題3 如圖是DNA復制過程的示意圖，圖中a、b表示相關酶。下列有關敘述正確的是( )
A.a表示DNA聚合酶，其作用是催化形成氫鍵
B.b表示解旋酶，其作用是連接脫氧核苷酸合成子代DNA鏈
C.新合成的兩條子鏈的堿基排列順序相同
D.邊解旋邊復制的方式提高了DNA復制的效率
【答案】D
【解析】D、邊解旋邊復制的方式提高了DNA復制的效率，縮短了復制的時間，D正確。
（四）遺傳信息的傳遞過程中的計算
1.DNA分子中堿基的相關計算
在DNA雙鏈中嘌呤總數與嘧啶總數相同，即A+G=T+C。
互補堿基之和的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同，即若在一條鏈中，則在互補鏈及整個DNA分子中都有。
非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數，在整個DNA分子中為1，即若在DNA一條鏈中，則在其互補鏈中，而在整個DNA分子中。
2.DNA復制的相關計算
（1）將1個含有15N的DNA分子放在含有14N的培養基上培養，復制n次。
①子代的DNA共有2n個，則含15N的DNA分子有2個，只含15N的DNA分子有0個，含14N的DNA分子有2n個，只含15N的DNA分子有（2n-2）個。
②脫氧核苷酸鏈共2n+1條，含15N的脫氧核苷酸鏈有兩條，含14N的脫氧核苷酸鏈有2n+1-2條。
（2）DNA復制中消耗的脫氧核苷酸數
①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為m·（2n－1）。
②第n次復制所需該種脫氧核苷酸數為m·2n-1。
例題4 已知一個DNA分子共有200個堿基對，其中A+T占54%，其甲鏈（互補鏈為乙鏈）中G占該鏈的28%，復制2次。下列有關該DNA的敘述，錯誤的是( )
A.互補鏈乙鏈中含有G的數目為36個
B.該DNA分子復制2次共需要消耗腺嘌呤162個
C.一條鏈上的相鄰堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連
D.DNA指紋技術利用的原理有DNA分子的特異性和堿基互補配對原則
【答案】B
【解析】DNA分子雙螺旋結構的主要特點：DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架。兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對有一定的規律：腺嘌呤一定與胸腺嘧啶配對，鳥嘌呤一定與胞嘧啶配對，堿基之間這種一一對應的關系，叫做堿基互補配對原則。A.DNA分子共有200個堿基對，其中A+T占54%，其甲鏈(互補鏈為乙鏈)中G占該鏈的28%，則C占18%，乙鏈中含有G也占18%，一條鏈共200個堿基，G的數目為36個，故A正確；B.一個DNA分子腺嘌呤為27%×400=98，該DNA分子復制2次共需要消耗腺嘌，(22-1)×98=294個，故B錯誤；C.一條鏈上的相鄰堿基通過“一脫氧核糖一磷酸一脫氧核糖一”相連，故C正確；D.DNA指紋技術利用的原理有DNA分子的特異性和堿基互補配對原則，故D正確。
例題5 為驗證DNA的半保留復制，某科研團隊將DNA被15N充分標記的大腸桿菌培養在僅含有14NH4Cl的普通培養液中，在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA進行分析，下列說法正確的是( )
A.該實驗可通過差速離心法并檢測15N的放射性分析親子代DNA的差異
B.大腸桿菌DNA復制時，親代DNA兩條鏈完全解開后再合成兩條子鏈
C.細胞分裂3代后，含15N的DNA占比為1/4，含14N的DNA占比為1
D.復制2代后，離心結果出現兩種條帶可證明DNA是半保留復制
【答案】C
【解析】DNA半保留復制的實驗中使用密度梯度離心法區分親子代DNA差異，且15N無放射性，A錯誤；DNA復制為邊解旋邊復制，B錯誤。
（五）基因通常是有遺傳效應的DNA片段
染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關系圖解
例題6 關于人體細胞中染色體、DNA和基因三者之間關系的敘述，錯誤的是( )
A.DNA分子中并非全部片段都含有遺傳信息
B.細胞中三者數量最多的是基因
C.基因是具有遺傳效應的DNA片段或RNA片段
D.染色體是DNA的主要載體，線粒體中也有DNA的分布
【答案】C
【解析】遺傳信息是指基因中控制生物性狀的脫氧核苷酸的排列順序，DNA分子中并非全部片段都含有遺傳信息， A正確：一條染色體上含有一個或兩個DNA，一個DNA上含有多個基因，三者中，在細胞中數量最多的是基因，B正確；在人體細胞中，基因是具有遺傳效應的DNA片段，C錯誤；在人體細胞中，染色體是DNA的主要載體，線粒體中也有DNA的分布，D正確。
辨析
易錯點1 不能正確理解肺炎雙球菌轉化實驗的“轉化”
點撥：（1）關于轉化的實質：轉化的實質是基因重組而非基因突變：肺炎雙球菌轉化實驗中S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發生了基因重組：
（2）關于轉化的細菌數量：發生轉化的只是少部分R型細菌，由于轉化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態等因素的影響，所以轉化過程中并不是所有的R型細菌都轉化成S型細菌，而只是少部分R型細菌轉化成S型細菌。
易錯點2 誤認為加熱殺死的S型細菌可使所有R型細菌實現轉化
點撥：并非所有的R型細菌都轉化為S型細菌，事實上轉化的效率很低，并且轉化受DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態等因素影響，因此只有少部分R型細菌被轉化為S型細菌。
易錯點3 混淆S型菌DNA和S型菌
點撥：肺炎雙球菌體內轉化實驗不能簡單地說成有毒性的S型細菌的DNA可使
小鼠致死，而是具有毒性的S型細菌可使小鼠致死。
易錯點4 獲得含放射性標記的噬菌體時不能用培養基直接培養
點撥：實驗中獲得含放射性標記的噬菌體時不能用培養基直接培養，因為病毒營
專性寄生生活，所以應先培養（標記）細菌，再用細菌培養噬菌體。
易錯點5 DNA結構與復制解題時的5個“注意”
點撥：（1）注意不要將DNA分子中堿基對之間氫鍵的形成與斷裂條件混淆，氫鍵可由解旋酶催化斷裂，同時需要ATP供能，也可加熱斷裂（體外）；而氫鍵是自動形成的，不需要酶和能量。
（2）注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別，前者包括所有的復制，但后者只包括第n次的復制。
（3）注意堿基的單位是“對”還是“個”。
（4）注意在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。
（5）注意看清試題中問的是“DNA分子數”還是“鏈數”，是“含”還是“只含”等關鍵詞，以免掉進陷阱。
第三部分：核心素養對接高考
1.【2023·河北·高考真題】關于基因、DNA、染色體和染色體組的敘述，正確的是（　　）
A.等位基因均成對排布在同源染色體上
B.雙螺旋DNA中互補配對的堿基所對應的核苷酸方向相反
C.染色體的組蛋白被修飾造成的結構變化不影響基因表達
D.一個物種的染色體組數與其等位基因數一定相同
【答案】B
【解析】A、細胞內決定相對性狀的等位基因絕大部分成對地排布在同源染色體上。但在具有異型性染色體的個體細胞內，位于性染色體上的等位基因并非完全成對排布，A錯誤；
B.雙螺旋DNA是由兩條單鏈按反向平行方式盤旋構成，且兩條鏈上的堿基遵循堿基互補配對原則一一對應。因此，組成DNA雙螺旋結構中的互補配對堿基所對應的單體核苷酸方向也必然相反，B正確；
C.在生物表觀遺傳中，除了DNA甲基化，構成染色體的組蛋白發生甲基化、乙酰化等修飾也會影響基因的表達，C錯誤；
D.一個物種的染色體組數不一定與等位基因數目相等，例如二倍體生物有兩個染色體組，但人體控制ABO血型的基因有三個，D錯誤。
故選B。
2.【2023·海南·高考真題】噬菌體ΦX174的遺傳物質為單鏈環狀DNA分子，部分序列如圖。
下列有關敘述正確的是（ ）
A.D基因包含456個堿基，編碼152個氨基酸
B.E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列，其互補DNA序列是5′-GCGTAC-3′
C.噬菌體ΦX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種核糖核苷酸
D.E基因和D基因的編碼區序列存在部分重疊，且重疊序列編碼的氨基酸序列相同
【答案】B
【解析】A、根據圖示信息，D基因編碼152個氨基酸，但D基因上包含終止密碼子對應序列，故應包含459個堿基，A錯誤；
B.分析圖示信息，E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列5′-GTACGC-3′，根據DNA分子兩條鏈反向平行，其互補DNA序列是5′-GCGTAC-3′，B正確；
C.DNA的基本單位是脫氧核糖核酸，噬菌體ΦX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種脫氧核糖核苷酸，C錯誤；
D.E基因和D基因的編碼區序列存在部分重疊，但重疊序列編碼的氨基酸序列不相同，D錯誤。
故選B。
3.【2023·山東·高考真題】將一個雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標記的脫氧核苷酸的體系中進行復制。甲、乙和丙分別為復制過程中3個時間點的圖像，①和②表示新合成的單鏈，①的5'端指向解旋方向，丙為復制結束時的圖像。該DNA復制過程中可觀察到單鏈延伸暫停現象，但延伸進行時2條鏈延伸速率相等。已知復制過程中嚴格遵守堿基互補配對原則，下列說法錯誤的是（ ）

A.據圖分析，①和②延伸時均存在暫停現象
B.甲時①中A、T之和與②中A、T之和可能相等
C.丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向為5'端至3'端，其模板鏈3'端指向解旋方向
【答案】D
【解析】A、據圖分析，圖甲時新合成的單鏈①比②短，圖乙時①比②長，因此可以說明①和②延伸時均存在暫停現象，A正確；
B.①和②兩條鏈中堿基是互補的，圖甲時新合成的單鏈①比②短，但②中多出的部分可能不含有A、T，因此①中A、T之和與②中A、T之和可能相等，B正確；
C.①和②兩條鏈中堿基是互補的，丙為復制結束時的圖像，新合成的單鏈①與②等長，圖丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等，C正確；
D.①和②兩條單鏈由一個雙鏈DNA分子復制而來，其中一條母鏈合成子鏈時①的5'端指向解旋方向，那么另一條母鏈合成子鏈時②延伸方向為5'端至3'端，其模板鏈5'端指向解旋方向，D錯誤。
第四部分：教材習題變式
（一）DNA是主要的遺傳物質
1.枯草桿菌具有不同類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種菌中提取的某種物質，加入培養基中，培養不能合成組氨酸的枯草桿菌，結果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質可能是( )
A.多肽 B.多糖 C.組氨酸 D.DNA
答案：D
解析：決定生物性狀的是遺傳物質，細菌屬于原核生物，遺傳物質是DNA。
2.赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗表明( )
A.DNA是遺傳物質
B.遺傳物質包括蛋白質和DNA
C.病毒中有DNA，但沒有蛋白質
D.細菌中有DNA，但沒有蛋白質
答案：A
解析：本題主要考查噬菌體侵染細菌實驗的基本知識點。赫爾 希和蔡斯用35S標記蛋白質的T2噬菌體和32P標記DNA的T2噬菌體分別侵染沒有標記的大腸桿菌，經過短時間保溫、攪拌和離心后， 檢測上清液和沉淀物中的放射性強度，從而證明了T2噬菌體的遺傳 物質是DNA， A正確、C錯誤；細菌中既有DNA，又有蛋白質，B錯誤； 病毒中也有蛋白質，D錯誤。
試題鏈接
關于赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗，下列敘述正確的是( )
A.將噬菌體放入含有 P和 S的培養基中培養，以獲得帶有標記的噬菌體
B.如果用被 P 和 S同時標記的噬菌體侵染細菌，將無法得出實驗結論
C.用于T2噬菌體DNA 復制的RNA 聚合酶是在細菌的核糖體上合成的
D.用 P標記的噬菌體侵染大腸桿菌產生的子代噬菌體都含有 P
答案：B
解析：A、在含有32p和35S的培養基中培養T2噬菌體，不能得到帶有標記的噬菌體，因為噬菌體無法在培養基中存活，A錯誤；B、實驗中用同時被32p和35S標記的噬菌體侵染細菌，將無法得出實驗結論，因為無法斷定子代噬菌體的放射性是來自32p，還是來自35S，B正確；C、T2噬菌體DNA復制所需要的DNA聚合酶是在細菌的核糖體上合成的，C錯誤；D、用32p標記的噬菌體侵染大腸桿菌產生的子代噬菌體不都含有32p，因為為子代噬菌體增殖提供原料的大腸桿菌沒有標記，D錯誤，故選B。
3.T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA進入細菌的細胞中，噬菌體的蛋白質外殼留在細胞外。大腸桿菌裂解后，釋放出的大量噬菌體卻同原來的噬菌體一樣具有蛋白質外殼。請分析子代噬菌體的蛋白質外殼的來源。
答案：噬菌體在感染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內的是DNA，而蛋白質卻留在大腸桿菌的外面。因此，大腸桿菌裂解后，釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來合成蛋白質外殼的。
試題鏈接
在噬菌體侵染細菌的實驗中，合成噬菌體蛋白質外殼所需的氨基酸和酶的來源是( )
A.均來源于細菌
B.均來源于噬菌體
C.氨基酸來源于細菌，酶來源于噬菌體
D.氨基酸來源于噬菌體，酶來源于細菌
答案：A
解析：噬菌體侵染細菌時，只有DNA進入細菌內并作為模板控制子代噬菌體的合成，而合成子代噬菌體所需的原料、酶等均由細菌提供。因此，合成噬菌體外殼蛋白質所需的氨基酸和酶均來自細菌，A正確。故選A。
4.結合肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗，分析DNA作為遺傳物質所具備的特點。
答案：肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染大腸桿菌的實驗證明，作為遺傳物質，至少要具備以下幾個條件：能夠精確地復制自己；能夠指導蛋白質的合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；具有儲存遺傳信息的能力；結構比較穩定等。
（二）DNA的結構
1.DNA兩條單鏈的堿基數量關系是構建DNA雙螺旋結構模型的重要依據。判斷下列相關表述是否正確。
（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數量相等，而且都有A、T、G、C四種堿基。( )
（2）在DNA的雙鏈結構中，堿基的比例總是（A+G）/（T+C）=1( )
答案：（1）×；（2）√
解析：（1）DNA的兩條單鏈堿基數目相等，但不一定都含有A、T、G、C四種堿基。
（2）在DNA的雙鏈結構中，從數量上看A=T、G=C，即A+G=T+C。
2.下面是DNA的結構模式圖，請寫出圖中①~⑩的名稱。
①_____；②_____；③_____；④_____；⑤_____；⑥_____；⑦_____；⑧_____；⑨_____；⑩_____。
答案：胞嘧啶；腺嘌呤；鳥嘌呤；胸腺嘧啶；脫氧核糖；磷酸；脫氧核苷酸；堿基對；氫鍵；一條脫氧核苷酸鏈的片段
試題鏈接
如圖是DNA片段的結構圖，請據圖回答問題：
（1）圖甲表示DNA片段的________結構，圖乙表示DNA片段的________結構。
（2）填出圖中部分結構的名稱：[2]________；[5]________。
（3）從圖中可以看出DNA分子的兩條鏈是由________和________交替連接形成的。
（4）堿基配對的方式如下：________與________配對，________與________配對。
（5）從圖甲中可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成規則的________結構。
答案：（1）平面；立體（或空間）
（2）一條脫氧核苷酸；單鏈片段
（3）腺嘌呤；脫氧核苷酸
（4）脫氧核糖；磷酸；A（腺嘌呤）T（胸腺嘧啶）；G（鳥嘌呤）C（胞嘧啶）
（5）相反；雙螺旋
解析：（1）題圖甲表示DNA的平面結構，圖乙表示DNA的立體(空間)結構。
（2）題圖中2表示一條脫氧核苷酸單鏈片段，而5表示腺嘌呤脫氧核苷酸。
（3）從題圖甲的平面結構可以看出，DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側構成了基本骨架。
（4）DNA兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，且有一定規律：A與T配對，G與C配對。
（5）根據題圖甲可以判斷：組成DNA的兩條脫氧核苷酸鏈是反向平行的；從題圖乙可以看出組成DNA的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規則的雙螺旋結構。
3.在含有4種堿基的DNA區段，有腺嘌呤a個，占該區段全部堿基的比值為b，則( )
A.b≤0.5 B.b≥0.5
C.胞嘧啶為a（1/2b-1） D.胞嘧啶為b（1/2a-1）
答案：C
解析：由題意可知，該DNA區段含有4種堿基，腺嘌呤占該區段全部堿基的比值是b，因此胸腺嘧啶的比值也是b，b<0.5，但b≠0.5，A、B錯誤；腺嘌呤a個，占該區段全部堿基的比值為b，所以該DNA分子的堿基總數是a/b，因此胞嘧啶=（a/b-2a）×1/2=a（1/2b-1）個，C正確，D錯誤。
4.一條DNA單鏈的序列是5′-GATACC-3′，那么它的互補鏈的序列是( )
A.5'-CTATGG-3' B.5'-GATACC-3'
C.5'-GGTATC-3' D.5'-CCATAG-3'
答案：C
5.堿基互補配對原則對遺傳信息的傳遞具有什么意義？
答案：堿基互補配對原則可以保證復制的準確進行，保證了遺傳信息在親子代之間準確傳遞。
（三）DNA的復制
1.DNA復制是在為細胞分裂進行必要的物質準備。據此判斷下列相關表述是否正確。
（1）DNA復制與染色體復制是分別獨立進行的。( )
（2）在細胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體組成的，所以DNA的復制也是在這個時期完成的。( )
答案：（1）×；（2）×
2.DNA復制保證了親子代間遺傳信息的連續性。下列關于DNA復制的敘述，正確的是( )
A.復制均在細胞核內進行
B.堿基互補配對原則保證了復制的準確性
C.1個DNA分子復制1次產生4個DNA分子
D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈
答案：B
解析：原核生物的細胞質和真核生物的細胞核、線粒體、葉綠體中均可發生DNA復制，A項錯誤。堿基互補配對原則保證了DNA復制的準確進行，B項正確。1個DNA分子復制1次產生2個DNA分子，C項錯誤。游離的脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成子鏈，D項錯誤。
試題鏈接
下列有關細胞內DNA 復制過程的敘述，正確的是( )
A.DNA復制時需要先將兩條鏈完全解旋后再進行復制
B.DNA復制時氫鍵的斷裂和形成都需要相應酶的催化
C.DNA子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到其3'-端
D.DNA復制與染色體復制是分別獨立進行的
答案：D
解析：A、真核生物的DNA分子是邊解旋邊復制的，A錯誤；
B.由于復制是以DNA的雙鏈為模板，遵循堿基互補配對原則合成子鏈，所以新形成的子鏈與DNA模板鏈互補，與母鏈之一相同，B錯誤；
C.1個兩條鏈均被15N標記的DNA分子轉入14N培養基中繁殖三代后，得到的23=8個DNA。由于DNA是半保留復制，親代DNA的兩條含15N的單鏈最終會分別出現在2個子代DNA中，因此含有15N的DNA分子有2個，而所有DNA分子都至少含有一條含14N的單鏈，因此所有的DNA中都含有14N，C錯誤；
D.在雙鏈DNA分子中，A與T的數量相等，G與C的數量相等，已知該DNA分子的總堿基數為a個，胞嘧啶C=m個，故A+T=a-2m，A=T=a/2-m，DNA分子復制三次，共得到8個DNA分子，新合成7個DNA分子，故需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為7(a/2-m)個，D正確。故選D。
3.將DNA雙鏈都被15N標記的大腸桿菌放在含有14N的培養基中培養，使其分裂3次，下列敘述正確的是( )
A.所有大腸桿菌都含有15N
B.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2
C.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4
D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8
答案：C
解析：子代大腸桿菌為8個，含有親代DNA的大腸桿菌為2個，A錯誤；據A分析，含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比值為1/4，B錯誤，C正確；子代共有8個DNA，含有15N的有2個，則含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/4，D錯誤。
試題鏈接
細菌在含15N的培養基中繁殖數代后，使細菌的DNA皆含有15N，然后再移入含14N的培養基中培養，提取其子代的DNA進行梯度離心，下圖①-⑤為可能的結果，下列敘述錯誤的是( )
A.第一次分裂的子代DNA應為⑤
B.第二次分裂的子代DNA應為①
C.第三次分裂的子代DNA應為③
D.該實驗運用了密度梯度離心和同位素示蹤法
答案：A
解析：細菌的DNA被15N標記后，放在14N培養基中培養，復制1次形成2個DNA分子，每個DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，離心形成中帶，即圖中的②，A錯誤。
4.雖然DNA復制通過堿基互補配對在很大程度上保證了復制的準確性，但是，DNA平均每復制109個堿基對，就會產生1個錯誤。請根據這一數據計算，約有31.6億個堿基對的人類基因組復制時可能產生多少個錯誤？這些錯誤可能產生什么影響？
答案：可能產生31.6億×2×10-9×6個錯誤。產生的影響可能很大，也可能沒有影響。
試題鏈接
已知某真核生物DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，在含15N的培養基中培養若干代，取一個雙鏈均被15N標記的DNA分子，轉入含14N的培養基中進行培養。下列有關推論正確的是( )
A.DNA復制過程中兩條鏈完全解旋后再進行復制
B.復制后，新形成的子鏈堿基序列與母鏈完全相同
C.轉入培養基中繁殖三代后含有14N的DNA占3/4
D.該DNA復制三次，共需胸腺嘧啶脫氧核苷酸7（a/2-m）個
答案：C
解析：A、DNA復制的特點是邊解旋邊復制，A錯誤；B、DNA復制時氫鍵的斷裂需要解旋酶的催化，但氫鍵的形成不需要酶的催化，B錯誤；C、DNA復制時，子鏈只能從5'-端向3'-端延伸，故子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3-端，C正確；D、DNA復制與染色體復制是同時進行的，D錯誤。故選C。
5.已知果蠅的基因組大小為1.8×108bp（bp表示堿基對），真核細胞中DNA復制的速率一般為50~100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結構叫作DNA復制泡，是DNA上正在復制的部分。請你推測果蠅DNA形成多個復制泡的原因。
答案：每個DNA分子有多個復制泡，說明DNA進行多起點復制，這種多起點復制可以提高復制的效率，在短時間內可以復制得到大量的DNA分子。
（四）基因通常是有遺傳效應的DNA片段
1.科學研究發現，未經人工轉基因操作的番薯都含有農桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應促使番薯膨大產生了可食用的部分，因此番薯被人類選育并種植。下列相關敘述錯誤的是( )
A.農桿菌這些特定的基因可以在番薯細胞內復制
B.農桿菌和番薯的基因都是4種堿基對的隨機排列
C.農桿菌和番薯的基因都是具有遺傳效應的DNA片段
D.農桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉入了番薯細胞
答案：B
解析：A、農桿菌這些特定的基因可以在番薯細胞內復制，A正確；B、基因中4種堿基對的排列順序是特定的，B錯誤；C、農桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應的DNA片段，C正確；D、農桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉入了番薯細胞，D正確。故選：B。
2.整理總結染色體、DNA和基因三者之間的關系，并以你認為最簡明的形式表示出來。
答案：
3.在嚴查偷獵野生動物的行動中，執法部門發現某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，經實驗室檢驗，執法部門確定這種“山羊肉”來自國家二級保護動物斑羚。你認為執法部門最可能采取哪種檢測方法？為什么？
答案：執法部門可能使用DNA檢測的方法，因為DNA具有多樣性和特異性，每種生物的DNA是他所特有的。
解析：生物的性狀是由基因決定的，生物的性狀千差萬別，表明組成生物的基因也成千上萬，同種生物如兔之間（有白的、黑的、灰的等）基因也有差別，每個物種都是一個獨特的基因庫，一旦從地球上消失，就無法再生。執法部門可能使用DNA檢測的方法，因為DNA具有多樣性和特異性，每種生物的DNA具有特異性。
試題鏈接
在嚴查偷獵野生動物的行動中，執法部門發現某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，執法部門通過檢驗確定這種“山羊肉”來自國家二級保護動物斑羚。執法部門作出此判斷的依據是( )
A.斑羚的遺傳物質主要是DNA
B.山羊和斑羚的DNA分子具有不同的堿基配對方式
C.山羊和斑羚的DNA分子具有各自特定的堿基排列順序
D.磷酸和脫氧核糖交替連接構成斑羚DNA分子的基本骨架
答案：C
解析：A、斑羚是真核生物，其遺傳物質只有DNA，A錯誤；
B.山羊和斑羚的DNA分子具有相同的堿基配對方式，B錯誤；
C.山羊和斑羚的DNA分子具有各自特定的堿基排列順序，體現為DNA的特異性，可以以此為依據判斷“山羊肉”來自國家二級保護動物斑羚，C正確；
D.DNA分子的基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替連接構成，是每個DNA分子都具有的結構，D錯誤。
故選C。
4.我國一些城市在交通路口啟用了人臉識別技術，針對行人和非機動車闖紅燈等違規行為進行抓拍。這種技術應用的前提是每個人都具有獨一無二的面孔。為什么人群中沒有一模一樣的兩個人呢？請你從生物學的角度評述人臉識別技術的可行性。
答案：因為人群中每個人的基因都具有特異性，而人臉的性狀表現由基因決定，所以人臉識別技術是可行的。

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