第19课时 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
一、DNA分子的结构
记忆窍门 借图记忆
“3”→三种物质：○、、
“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸
“5”→五种元素：含C、H、O；○一定含P； 一定含N
练一练 现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是 ( )
A．含胸腺嘧啶32%的样品
B．含腺嘌呤17%的样品
C．含腺嘌呤30%的样品
D．含胞嘧啶15%的样品
[判一判]
1．DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋
结构 ( )
2．在①T＝32%，②A＝17%，③A＝30%，④C＝15%
的四个DNA分子中，最稳定(最有可能来自高温环
境的嗜热菌)的是② ( )
3．单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连
接成DNA链 ( )
4．DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产
物为6种 ( )
二、DNA的复制
[判一判]
1．DNA复制只发生在有丝分裂间期 ( )
2．DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制 ( )
3．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子( )
[练一练] (2011·海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是 ( )
A．DNA的复制需要消耗能量
B．RNA分子可作为DNA合成的模板
C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
三、染色体、DNA和基因的关系
[判一判]
1．构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 ( )
2．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种 ( )
3．基因是DNA片段 ( )
4．不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 ( )
1．教材51页练习一中1和3题，明确DNA结构、各组成成分及正确的连接方式。
2．教材52～53页DNA半保留复制的证据及实验方法过程。
3．教材55～56页[资料分析]——分析推断基因的化学本质和功能及与DNA、染色体的关系。
4．教材58页练习二及教材60页自我检测一和三，都是经典好题。
5．教材58页DNA指纹技术的应用。
考点57 提升识图析图能力——DNA分子的结构与特性
1．下图为DNA分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是 ( )
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．当DNA复制时，⑨的形成需要DNA连接酶
D．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
排雷 (1)明确○、、 的位置及作用；(2)双链的方向及与脱氧核糖相连的磷酸哪个是自身的哪个是相邻脱氧核苷酸的；(3)DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶、解旋酶作用的化学键有所区分；(4)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生H2O，即DNA＋H2O。
1．DNA分子的结构
(1)图示：见本课时第一部分。
(2)考点集锦
①每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
②○，， 之间的数量关系是1∶1∶1。
③○和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。
④碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
⑤每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。
⑥若碱基对为n，则氢键数为2n～3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
⑦每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳与碱基相连接，5号碳与磷酸相
连接，3号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如图。
2．DNA分子的特性
(1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(2)多样性：碱基对多种多样的排列次序。
提醒 若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。
(3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
1．在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过 ( )
A．肽键
B．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
C．氢键
D．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
考点58 提升计算能力——DNA碱基互补配对原则的有关计算
2．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 ( )
A．44% B．24% C．14% D．28%
排雷 (1)单链碱基数＝双链碱基数的一半
(2)DNA两条链中A1＝T2，A2＝T1
(3)(A＋T)/总链＝(A1＋T1)/单链＝(A2＋T2)/单链
解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链转化公式)
规律3：DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)
规律4：DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)
规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
规律6：若＝b%，则＝%。
规律7：若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
2．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 ( )
A．24% B．22% C．26% D．23%
考点59 提升实验探究和计算能力——DNA复制的研究方法和条件
3．(2011·上海卷，16)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在 ( )
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
排雷
(1)DNA复制场所
(2)解旋方法
(3)识图析图
解读相关信息如下：
①图中DNA分子复制是从多个起点开始的。
②图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。
③图中DNA分子在复制速率相同的前提下，复制开始的时间最右边最早。
④真核生物的这种复制方式提高了复制速率。
⑤从箭头看子链的合成方向与母链相反，且右上与左下段连续复制，而左上与右下段复制不连续，最终不连续的片段需要DNA连接酶连接成完整子链。
1．研究DNA复制的常用方法
同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。
2．DNA复制的条件
模板 原料 能量 酶
解旋后的两条链 四种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶
注意 ①影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。
②体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。
3．DNA分子复制中相关计算
DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：
(1)DNA分子数：①子代DNA分子数＝2n个；②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数：①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
3．用32P标记一个T2噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了200个后代，则后代中含32P的噬菌体最多占总数的 ( )
A．2% B．1% C．0.5% D．50%
DNA半保留复制的原理和相关计算
关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。
1．实验材料：大肠杆菌。
2．实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
3．实验假设：DNA以半保留的方式复制。
4．实验过程(如图)
(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。
(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。
(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。
(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。
5．实验预期：离心后应出现3条DNA带。(如上图)
(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。
(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。
(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。
6．实验结果：与预期的相符。
提醒 DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终为2条。
典例 (2010·北京理综，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带(14N/14N) 仅为重带(15N/15N) 仅为中带(15N/14N) 1/2轻带(14N/14N) 1/2中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
对细胞分裂和DNA复制相结合的知识
理解不透
典例 取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 ( )
A．2 B．3 C．4 D．前三项都对
纠错笔记 (1)细胞分裂过程中先进行DNA复制。
(2)DNA复制的方式：半保留复制。
(3)图示辨析
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
规律 只要亲代细胞所有DNA均标记且只复制1次，产生子代DNA分子全带放射性，不管有丝分裂一次产生2个子细胞还是减数分裂连续分裂2次产生4个子细胞，所有子细胞均带放射性。
纠错训练 用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，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20和20、后期40和20
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10
D．中期20和10、后期40和10
题组一 DNA的结构及计算
1．下列关于核酸的叙述中，正确的是 ( )
A．DNA分子是由4种核糖核苷酸组成的
B．DNA单链上相邻碱基A和T以氢键连接
C．组成DNA与ATP的元素种类不同
D．T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中
2．(2010·上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 ( )
A．G的含量为30% B．U的含量为30%
C．嘌呤含量为50% D．嘧啶含量为40%
题组二 基因概念和DNA复制
3．(2010·山东理综，1)下列实例与基因的作用无关的是 ( )
A．细胞分裂素延迟植物衰老
B．极端低温导致细胞膜破裂
C．过量紫外线辐射导致皮肤癌
D．细菌感染导致B细胞形成浆细胞
4．DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G。推测“P”可能是 ( )
A．胸腺嘧啶
B．腺嘌呤
C．胸腺嘧啶或腺嘌呤
D．胞嘧啶
题组三 DNA的综合考查
5．下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是 ( )
A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B．在复制过程中，解旋和复制是同时进行的
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
6．如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：
(1)图中1表示________，2表示________，1、2、3结合在一起的结构叫__________________。
(2)图中3有________种，中文名字分别是__________________________。
(3)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G共____________________________对。
②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸______个。
③在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。
(4)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养在含14N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为________，子二代DNA的平均相对分子质量为____________________。
课时规范训练
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
DNA的结构及基因 1、5、7、8、9、10、11、15
DNA的复制 6、16、17
相关计算题 2、3、4、12、13、14
特别推荐 识图析图题——1、6、10、17；经典计算题——2、3、4、12
1.如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是 ( )
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基
是T
2．(2011·上海卷，27)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述错误的是 ( )
A．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变
B．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
3．真核细胞内某基因由1 000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是( )
A．该基因一定存在于染色体上
B．该基因的一条脱氧核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸
D．该基因复制3次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 800个
4．已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的
( )
A．34%和16% B．34%和18%
C．16%和34% D．32%和18%
5．已知基因表达载体的复制原点处比较容易打开双链，可以推断该处 ( )
A．A＋T的比例较高
B．C＋G的比例较高
C．位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D．位于基因的尾端，是转录停止的信号
6．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是 ( )
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制
7．下列有关基因的叙述中，正确的是 ( )
①原核生物的基因与真核生物的基因本质和结构都相同
②基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
③种群中基因频率的改变不一定会导致新物种的形成
④DNA分子内部结构的改变都能引起基因突变
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
8．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 ( )
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基
B．基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子
9．下列关于DNA分子的叙述，不正确的是 ( )
A．磷酸和脱氧核糖交替连接排列构成DNA分子的基本骨架
B．由一个DNA分子复制形成的两个子代DNA分子的分离往往与着丝点的分裂同时发生
C．双链DNA分子中，若一条链上(A＋T)/(G＋C)＝b，则另一条链上一定有(A＋T)/(G＋C)＝b
D．DNA分子复制是在DNA连接酶的作用下将单个脱氧核苷酸连接成DNA分子的过程
10．关于下面概念图的叙述不正确的是 ( )
A．A是脱氧核糖
B．G是蛋白质
C．D在E中的排列顺序代表遗传信息
D．F的基本组成单位是图中的E
11.非同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是 ( )
A．碱基序列
B．碱基数目
C．(A＋T)/(G＋C)的比值
D．碱基种类
12．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是
( )
A．1/2n,1/2n B．1/2n,1/2n－1
C．1/2n,1/2n＋1 D．1/2n－1,1/2n
13．关于下图DNA分子片段的说法中，正确的是 ( )
A．限制性核酸内切酶可作用于①③处
B．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占3/4
14．关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的是 ( )
①含有n个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×n个 ②在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的M% ③细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂的每个子细胞染色体均有一半有标记 ④DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
15．若下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是( )
A．白眼基因含有多个核糖核苷酸
B．白眼基因是有遗传效应的DNA片段
C．白眼基因位于细胞质内
D．白眼基因基本组成单位是4种碱基
16．如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题。
(1)DNA复制发生在____________________期。
(2)②过程称为________。
(3)指出③中的子链________。
(4)③过程必须遵循________________原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，
由此说明DNA的复制具有____________________特点。
(6)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：含14N的DNA细胞占总细胞数的________。含15N的DNA细胞占总细胞数的______________。
17．如图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答问题：
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由________和________(填序号)交替排列构成，④为________。
(2)图乙为________过程，发生的场所为____________________，发生的时期为____________________。从图示可看出，该过程是从________起点开始复制的，从而________复制速率；图中所示的酶为________酶，作用于图甲中的________(填序号)。
(3)5－BrU(5－溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5－BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过________次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到C—G的替换。
答案
回扣基础构建网络
一、磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸链 双螺旋 2 3
练一练 B
判一判 1.× 2.√ 3．× 4.√
二、模板、原料、能量、酶 有丝分裂 减数第一次分裂前 边解旋边复制 半保留复制 遗传信息 解旋酶 碱基互补配对 DNA聚合酶
判一判 1.× 2．× 3．×
练一练 D
三、脱氧核苷酸 遗传效应 碱基的排列顺序 多个
判一判 1.× 2．× 3．× 4.√
知识网络 反向 外侧 碱基对 规则双螺旋 转录 翻译 有丝分裂间期和减Ⅰ 半保留复制 边解旋边复制
突破考点提炼方法
典例引领1 D 对位训练1 D
典例引领2 D 对位训练2 A
典例引领3 A 对位训练3 B
方法体验
典例 (1)多 15N(15NH4Cl) (2)3 1 2 半保留复制 (3)①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N
易错警示
典例 D
纠错训练 A
检测落实体验成功
1．D 2．C 3．B 4．D 5．B
6．(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸
(2)2 鸟嘌呤、胞嘧啶 (3)①40 60
②900 ③C和G (4)(a＋b)/2 (3a＋b)/4
课时规范训练
1．A 2．B 3．B 4．A 5．A 6．D 7．B 8．A 9．D 10．D 11．D 12．B 13．B 14．A 15．B
16．(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间
(2)解旋 (3)Ⅱ、Ⅲ (4)碱基互补配对
(5)半保留复制 (6)100% 12.5%
17．(1)① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸
(2)DNA复制 细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 多个 提高 DNA解旋 ⑨ (3)3第18课时 DNA是主要的遗传物质
一、肺炎双球菌转化实验
1．格里菲思体内转化实验
(1)材料：____型(有毒)和____型肺炎双球菌、小鼠。
(2)原理：____型细菌使小鼠患败血病而死亡。
(3)过程
(4)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“________”。
判一判 (1)格里菲思实验结果没有具体证明哪一种物质是遗传物质 ( )
(2)S型细菌和动物肝脏都能合成多糖 ( )
(3)(d)组死亡的小鼠中提取到的细菌全部是S型细菌 ( )
2．艾弗里体外转化实验
(1)原理：对S型细菌的成分提取、分离、鉴定，并与____________混合培养，以观察各成分的作用。
(2)过程
(3)结论：____才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。
拓展提升 如何辨析培养基中R型和S型细菌？
(1)制作装片，显微观察是否有荚膜结构。
(2)培养形成菌落——培养基中两种细菌不断增殖形成菌落的形态、大小、颜色可以区分——肉眼即可辨别。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．原理：T2噬菌体以自己的______为模板，利用______体内的物质合成自身组成物质而实现增殖。
2．方法：____________________，用____标记一部分噬菌体的蛋白质，用____标记另一部分噬菌体的DNA。
3．材料——T2噬菌体
4．过程
5．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______，即DNA是遗传物质。
[比一比] 与艾弗里实验比较，两者共同的实验设计思路是什么？
[练一练] 有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程，设计实验如图：
一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P，表中对结果的预测最可能发生的是
( )
选项 放射性 S P
A 全部无 全部32S 全部31P
B 全部有 全部35S 多数32P，少数31P
C 少数有 全部32S 少数32P，多数31P
D 全部有 全部35S 少数32P，多数31P
1．教材42页中第一段：当时人们认为蛋白质是遗传物质的理由：①蛋白质结构、功能多样性；②与性状关系密切；③氨基酸不同排列组合可以贮存大量遗传信息。(2010·江苏卷，4改编)
2．教材43页中图3－2和教材44页中图3－3，体内和体外转化实验。
3．教材45页中噬菌体侵染细菌实验过程图解及相关文字信息。
考点54 实验技能提升——肺炎双球菌转化实验
1．(2011·广东卷，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 蛋白质 R型
② R 荚膜多糖 R型
③ R DNA R型、S型
④ R 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
排雷 (1)明确转化因子(格里菲思提出)和遗传物质(艾弗里证实两者是相同物质)的关系。
(2)两个结论：DNA是遗传物质和DNA是主要的遗传物质，证据来源不同。
(3)对照原则：在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和与R型活细菌混合培养形成对照。在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。
肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较
体内转化实验 体外转化实验
实验者 格里菲思 艾弗里及其同事
培养细菌 用小鼠(体内) 用培养基(体外)
实验结论 S型细菌体内含有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是
联系 (1)所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌 (2)两实验都遵循对照原则、单一变量原则
注意 ①格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是转化因子。艾弗里的实验可以证明DNA是遗传物质。
②格里菲思实验第四组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里S型菌的DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。
③S型菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活细菌只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。
④加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但DNA氢键断裂变性失活后随温度降低又恢复活性(类似于PCR扩增)。
⑤转化导致的变异方式类似于转基因工程，故应界定为基因重组。
1．格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验证实了 ( )
①DNA是遗传物质 ②RNA是遗传物质 ③DNA是主要的遗传物质 ④蛋白质和多糖不是遗传物质 ⑤S型细菌的性状是由DNA决定的 ⑥在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入了R型细菌的细胞
A．①④⑤⑥ B．②④⑤⑥
C．②③⑤⑥ D．③④⑤⑥
考点55 实验技能提升——噬菌体侵染细菌的实验
2．(2011·江苏卷，12)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是 ( )
A．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
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
排雷 ①保温的目的——保证增殖(相应酶活性)顺利进行。
提醒：保温时间既不能过长也不能过短。
②搅拌的目的——将蛋白质外壳与大肠杆菌(含子代噬菌体)分开。
提醒：搅拌要充分，否则会影响实验结果。
③离心——利用蛋白质外壳和大肠杆菌密度不同，将两者分离开。
1．实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们的作用。
2．侵染特点及过程
(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。
(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入→合成→组装→释放五个过程。
注意 T2噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内，除噬菌体的DNA作模板起指导作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
3．结果及分析
分组 结果 结果分析
对比实验(相互对照) 含32P噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内 32P——DNA进入了宿主细胞内
含35S噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 35S——蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面
注意 ①必须分两组分别标记进行实验，不能同时对噬菌体既标记35S又标记32P。
②该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素。
4．结论：DNA是遗传物质。
提醒 (1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：
(2)该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面，其作用不能证明。
(3)该实验可同时证明：①DNA分子具有相对稳定性。②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。③DNA能控制蛋白质的生物合成。但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。
拓展提升 (1)少量放射性出现的原因
①用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机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，也会使上清液放射性含量升高。
②用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：可能由于搅拌不充分，有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
(2)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验设计思路和设计原则——对照原则是相同的，但所用技术手段(物质提纯与分离技术和同位素标记技术)、实验材料、实验结论(能否证明蛋白质不是遗传物质方面)都是不相同的。
2．噬菌体是一类细菌病毒。下列关于噬菌体侵染细菌实验的相关叙述中，不正确的是( )
A．该实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
B．侵染过程的“合成”阶段，噬菌体 DNA作为模板，而原料、ATP、 酶、 场所等条件均由细菌提供
C．为确认何种物质注入细菌体内，可用32P、35S分别标记噬菌体的 DNA和蛋白质
D．若用32P对噬菌体双链DNA标记，再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次，则含32P的DNA应占子代DNA总数的 1/2n－1
考点56 提升分析推断能力——生物的遗传物质
3．(2010·海南卷，13)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是 ( )
“杂合”噬菌体的组成 实验预期结果
预期结果序号 子代表现型
甲的DNA＋乙的蛋白质 1 与甲种一致
2 与乙种一致
乙的DNA＋甲的蛋白质 3 与甲种一致
4 与乙种一致
A.1、3 B．1、4 C．2、3 D．2、4
排雷 如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建后形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒既非甲也非丙而是乙，图示如下：
1．烟草花叶病毒侵染烟草实验
(1)过程及结果
(2)结论：RNA是遗传物质。
2．遗传物质的主要载体
(1)事实：绝大多数DNA存在于染色体上，少数存在于细胞质中的叶绿体、线粒体中。
(2)结论：DNA的主要载体是染色体。
3．主要的遗传物质
(1)事实
生物
(2)结论：绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
注意 ①细胞质中的核酸主要是RNA，细胞质中的遗传物质是DNA。
②DNA是主要的遗传物质是数量分析的结果，不是本节两个经典实验得出的结论。
3．回答下列有关遗传物质的问题：
(1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传物质的核苷酸分别有多少种 ( )
A．8、4、4、8 B．4、4、4、4
C．5、4、4、5 D．8、4、5、4
(2)上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种类分别是( )，这些核酸中含氮碱基种类分别是( )。(答案仍从(1)选项中选择)
(3)下列有关遗传物质的叙述，正确的是 ( )
A．DNA是所有生物的遗传物质
B．真核生物的DNA都以染色体为载体
C．遗传物质在亲代与子代之间传递性状
D．核酸是一切生物的遗传物质
(4)下列哪项不是蚕豆细胞内遗传物质的载体 ( )
A．染色体 B．叶绿体
C．线粒体 D．核糖体
探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋
白质
1．基本设计思路：设法将RNA(或DNA)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。
典例 自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒(简称禽流感病毒)，我国就参与了抗击禽流感的国际性合作，并已经研制出预防禽流感的疫苗。根据所学知识回答下列问题：
(1)实验室中为了获得大量禽流感病毒，不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上，而是以活鸡胚为培养基，其原因是
________________________________________________________________________。
(2)利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分，原理是：
①RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色；
②________________________________________________________________________；
③DNA与二苯胺试剂共热显蓝色。
(3)实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和RNA，不含DNA，则证明禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设计思路是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚存在的几种可能性：
①蛋白质与RNA都有遗传效应，说明蛋白质和RNA都是遗传物质。
②________________________________________________________________________，
说明：______________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________，
说明：______________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________，
说明：______________________________________________________________________。
对噬菌体亲子代个体与细菌之间同位
素标记关系不清
典例 某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。
噬菌体 细菌
DNA或脱氧核糖核苷酸 32P标记 31P标记
蛋白质或氨基酸 32S标记 35S标记
(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的______和________元素，各占______个和______个。
(2)子代噬菌体中，只含32P的有__________个；只含31P的有______个；同时含有32P、31P的有______个。
(3)子代噬菌体的蛋白质分子中都没有________元素，由此说明___________________
________________；子代噬菌体蛋白质都含有________元素，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
纠错笔记 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
噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
细菌 31P 32S 12C、1H、16O、14N
子代噬菌体 32P、31P 32S C、H、O、N两种都有
注意 解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌。
纠错训练 以含(NH4)SO4、KHPO4的培养基培养大肠杆菌，再向大肠杆菌培养液中接种以32P标记的T2噬菌体(S元素为32S)，一段时间后，检测子代噬菌体中的S、P元素，下表中对结果的预测，可能发生的是 ( )
选项 S元素 P元素
A 全部32S 全部31P
B 全部35S 多数32P、少数31P
C 全部32S 少数32P、多数31P
D 全部35S 少数32P、多数31P
题组一 肺炎双球菌转化实验
1．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是 ( )
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
2．在肺炎双球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下图中的哪个选项
( )
题组二 噬菌体侵染细菌的实验
3．某科学家做“噬菌体侵染细菌的实验”时，对噬菌体的DNA用32P标记，让其中一个已标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，最后释放出100个噬菌体，则下列说法正确的是
( )
A．噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是主要的遗传物质
B．最后释放出的100个噬菌体中，有98个噬菌体的DNA含32P
C．标记噬菌体的方法是用含32P的培养基培养噬菌体
D．标记噬菌体的方法是用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
4．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是( )
A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质
题组三 不同生物的遗传物质
5．下列关于遗传物质的说法，错误的是 ( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核中的遗传物质是DNA ④细胞质中的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．③④⑤
6．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是 ( )
A．a过程表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用
C．c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
课时规范训练
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
肺炎双球菌转化实验 2、4、6、13、15
噬菌体侵染细菌实验 8、10、14
遗传物质综合考查 1、3、5、7、9、11、12
特别推荐 放射性同位素技术应用——8、10、14；易忽视的知识点——10；教材实验深化拓展——15
1.一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是 ( )
A．最初认为遗传物质是蛋白质，推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息
B．在艾弗里肺炎双球菌转化实验中，细菌转化的实质是发生了基因重组
C．噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA完全分开
D．在用32P标记噬菌体侵染细菌实验中，只有在离心后沉淀物中才能检测到放射性同位素32P
2．在肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型活细菌和R型活细菌含量变化情况如图所示。下列有关叙述中，错误的是 ( )
A．在死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种类型的细菌
B．小鼠体内出现S型活细菌是R型细菌基因突变的结果
C．曲线ab段下降的原因是R型细菌被小鼠的免疫系统作用所致
D．曲线bc段上升，与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关
3．下列关于艾弗里等人的肺炎双球菌体外转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的结果的分析，不正确的是 ( )
A．S型细菌的性状是由DNA决定的
B．在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌中
C．噬菌体侵染细菌并经离心后，含32P的放射性同位素主要分布在离心管上清液中
D．肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都能够证明DNA控制蛋白质的合成
4．格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：
①将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；
②将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡；
③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；
④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
根据上述实验，下列说法不正确的是 ( )
A．整个实验证明DNA是转化因子
B．实验①、实验③可作为实验④的对照
C．实验②和实验④中的死亡小鼠体内都可分离到S型活细菌
D．重复做实验①与④，得到同样的结果，可排除S型活细菌由R型活细菌突变而来
5．下列关于“DNA是主要的遗传物质”的叙述中，正确的是 ( )
A．细胞核遗传的遗传物质是DNA，细胞质遗传的遗传物质是RNA
B．“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”都证明了DNA是主要的遗传物质
C．真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA
D．细胞生物的遗传物质是DNA，非细胞生物的遗传物质是RNA
6．肺炎双球菌的转化实验证明了 ( )
A．基因位于染色体上
B．染色体是遗传物质的主要载体
C．DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．在不含DNA的生物体内，RNA就是该生物的遗传物质
7．对肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述中，正确的是 ( )
A．二者设计思路相同，都是设法将DNA和蛋白质区分开，单独地、直接地研究它们在遗传中的作用
B．二者都运用了对照的原则，都巧妙地运用了同位素标记法
C．二者都能证明DNA能指导蛋白质的合成
D．二者都能证明DNA是主要的遗传物质
8．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌；④用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。以上4个实验，保温一段时间后离心，检测到放射性的主要部分是 ( )
A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
C．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
9．下列各项科学发现，都早于艾弗里等人证实“DNA是遗传物质”的实验，其中哪项成果不能作为当时生物学家推测“DNA可能是遗传物质”的证据 ( )
A．同一物种的不同个体的体细胞DNA含量稳定，但不同物种的体细胞DNA含量不同
B．配子中DNA含量是体细胞DNA含量的一半
C．诱发突变的最有效的紫外线波长是2.6×10－7m，与DNA分子的吸收峰值相同
D．DNA分子含磷酸、五碳糖、含氮碱基等化学成分
10.在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，在下图中标记元素所在部位依次是 ( )
A．①④ B．②④ C．①⑤ D．③⑤
11．下列关于遗传物质的叙述中，正确的是 ( )
①在女性的乳腺细胞中含有人类的全部遗传信息 ②同种生物个体间的DNA分子完全相同 ③核酸是生物的遗传物质 ④一个DNA分子可以体现许多性状 ⑤DNA分子主要存在于细胞核中
A．①②④⑤ B．①③④⑤
C．②③④ D．③⑤
12．下列能够证明DNA是遗传物质的实验是 ( )
①艾弗里将从S型细菌中分离的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养R型细菌的培养基中 ②格里菲思以小鼠为实验材料进行肺炎双球菌的转化实验 ③DNA双螺旋模型的构建 ④噬菌体侵染细菌的实验 ⑤孟德尔的豌豆杂交实验
A．①②④ B．③④⑤ C．②④ D．①④
13．S型肺炎双球菌菌体是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是 ( )
A．S型菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞中某些基因的表达
B．S型菌与R型菌致病性的差异是细胞分化的结果
C．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
D．高温处理过的S型菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应
14．1952年，赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌的实验，是人类探究“什么是遗传物质”的最具说服力的实验。如图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：
(1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。如果仅凭猜想，控制其性状的遗传物质有可能是_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)你认为怎样才能得到被32P标记的T2噬菌体？请简述你的实验方案。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)当接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中有放射性，其最可能的原因是_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)一个噬菌体含有一个DNA分子。理论上分析，一个被32P标记的T2噬菌体侵染细菌后，复制出n个子代噬菌体，其中携带32P的噬菌体有________个。复制用的原料来自于________________________________________________________________________。
15．如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，请据图回答：
(1)该实验是________________所做的肺炎双球菌转化实验的部分图解。
(2)该实验是在________________实验的基础上进行的，其目的是证明“________________”的化学成分。
(3)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是__________________________
______________________________________________。
(4)依据上图所示实验，可以作出____________________________的假设。
(5)为验证上面的假设，他们又设计了下面的实验：
实验中加入DNA酶的目的是________________，他们观察到的实验现象是________________。
(6)通过上面两步实验，仍然不能说明____________________________，为此他们设计了下面的实验：
他们观察到的实验现象是________________，该实验能够说明________________。
答案
回扣基础构建网络
一、1.(1)S R (2)S (4)转化因子
判一判 (1)√ (2)√ (3)×
2．(1)R型活细菌 (3)DNA
二、1.DNA 细菌 2.放射性同位素标记法 35S 32P 3.(1)DNA 头部 蛋白质 (2)寄生 大肠杆菌 不能 4.蛋白质外壳 高 子代噬菌体 低 未检测到 蛋白质外壳 低 子代噬菌体 高 检测到 5.DNA
比一比 设法把DNA与蛋白质等其他物质分开，单独地直接地观察它们各自的作用。
练一练 D
知识网络 DNA RNA 肺炎双球菌转化实验 DNA 蛋白质 DNA RNA
突破考点提炼方法
典例引领1 C 对位训练1 A
典例引领2 C 对位训练2 A
典例引领3 B
对位训练3 (1)B (2)A C (3)D (4)D
方法体验
典例 (1)病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行
(2)②蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色
(3)设法将禽流感病毒的蛋白质和RNA分开，单独地直接地去观察它们各自的作用
(4)②RNA有遗传效应，而蛋白质没有遗传效应 RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 ③RNA没有遗传效应，而蛋白质有遗传效应 RNA不是遗传物质，而蛋白质是遗传物质 ④RNA和蛋白质都没有遗传效应 RNA和蛋白质都不是遗传物质
易错警示
典例 (1)31P 32P n 2(或32P 31P 2 n)
(2)0 n－2 2 (3)32S 噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌内 35S 子代噬菌体的蛋白质外壳是以细菌内35S标记的氨基酸为原料合成的
纠错训练 D
检测落实体验成功
1．D 2．B 3．D 4.B 5．C 6．D
课时规范训练
1．D 2．B 3.C 4．A 5．C 6．C 7．A 8．B 9．D 10．A 11．D 12．D 13．A 14．(1)①蛋白质和DNA都是遗传物质；②其遗传物质是蛋白质，不是DNA；③其遗传物
质是DNA，不是蛋白质
(2)将细菌培养在含32P的培养基中，获得含有32P的细菌；用T2噬菌体去侵染被32P标记的细菌，待细菌细胞裂解后，释放出的噬菌体便被32P标记上了
(3)培养时间过长，复制增殖后的噬菌体从细菌体内释放出来
(4)2 细菌细胞内游离的脱氧核苷酸
15．(1)艾弗里及其同事 (2)格里菲思肺炎双球菌转化 转化因子 (3)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质
(4)DNA是遗传物质 (5)分解从S型细菌中提取的DNA 培养基中只长R型细菌 (6)蛋白质、多糖等不是遗传物质 培养基中只长R型细菌 蛋白质、多糖不是遗传物质重点题型研析6——碱基互补配对原则相关
解题
1．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的 ( )
A．24%,22% B．22%,28%
C．26%,24% D．23%,27%
答案 A
2．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是
( )
①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m
②碱基之间的氢键数为
③一条链中A＋T的数量为n
④G的数量为m－n
A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①②③
答案 D
3．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 ( )
A．m、m/3－1 B．m、m/3－2
C．2(m－n)、m/3－1 D．2(m－n)、m/3－2
解析 mRNA分子中A＋U数为m－n，故DNA分子的A＋T数为2(m－n)，氨基酸数为m/3，合成蛋白质时脱去的水分子数为m/3－2。
答案 D
1．有关碱基的计算及其应用
(1)由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类
①若有U无T，则该核酸为RNA。
②若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。
③若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。
(2)关于DNA及其转录的RNA计算
在双链DNA及其转录的RNA之间，有下列关系：设双链DNA中a链的碱基为A1、T1、C1、G1，b链的碱基为A2、T2、C2、G2，则A1＋T1＝A2＋T2＝RNA分子中(A＋U)＝1/2 DNA双链中的(A＋T)；G1＋C1＝G2＋C2＝RNA分子中(G＋C)＝1/2 DNA双链中的(G＋C)。
2．DNA复制中有关的计算
若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代。
(1)子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
(2)无论复制多少次，含15N的DNA分子数始终是2个，含15N的链始终是2条。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
(3)若一亲代DNA分子有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该种脱氧核苷酸数目为m×(2n－1)个。第n次复制，需该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
3．计算中“最多”和“最少”的分析
(1)翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(2)在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。
如：mRNA上有n个碱基，转录该mRNA的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
(3)蛋白质中肽键数＝缩合产生的水分子数＝水解所需水分子数＝氨基酸数－肽链数。
提醒 ①做题时应看清是DNA上(或基因上)的碱基对数还是个数，是mRNA上密码子的个数还是碱基个数。
②DNA(或基因)中的碱基对数∶密码子个数∶氨基酸个数＝3∶1∶1。
1．某一DNA分子含有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中的含鸟嘌呤的脱氧核苷酸6 200个，该DNA共复制了 ( )
A．4次 B．5次 C．6次 D．7次
2．牛胰岛素由2条肽链构成，共有51个氨基酸。则牛胰岛素含有的肽键数以及控制其合成的基因至少含有的脱氧核苷酸数依次是 ( )
A．49、306 B．49、153
C．51、306 D．51、153
3．HIV属于RNA病毒，具有逆转录酶，如果它决定某性状的一段RNA，含碱基A＝19%、C＝26%、G＝32%，则通过逆转录过程形成的双链DNA中含有的碱基A占碱基总数的
( )
A．19% B．21% C．23% D．42%
4．将大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是 ( )
A．1.3小时 B．1.6小时
C．2.0小时 D．4.0小时
实验技能突破6——同位素示踪法
同位素标记法是生物研究中的常用方法，若以3H标记的腺嘌呤脱氧核苷酸为实验材料进行某项研究，该研究不可能应用于 ( )
A．测定肺癌细胞的分裂速率
B．测定人体内肝细胞合成蛋白质的速率
C．研究生物细胞中腺嘌呤的代谢途径
D．比较不同组织细胞内DNA复制的情况
答案 B
1．适应范围及实验原理
放射性同位素示踪法，就是在需要研究的物质体系中，加入一些放射性同位素原子(示踪原子)，用放射性监测手段来跟踪其行迹，进而研究出该系统的变化规律的方法。同位素标记法是生物学中用来研究元素在生物与环境之间、生物与生物之间、同一生物个体内各细胞之间以及细胞内各细胞器之间、各物质之间的运行和变化的一种重要的研究方法，运用这种方法可以探究生物学中的许多未知规律。
2．实验方法及探究历程
(1)方法：用于示踪技术的放射性同位素一般是构成细胞化合物的重要元素。如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
(2)历程
3．考点内容梳理
(1)利用放射性同位素标记自显影技术，证明间期细胞最大的特点是完成DNA复制、RNA和蛋白质的合成。用放射性元素标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸并追踪，研究DNA的复制；用放射性元素标记尿嘧啶核糖核苷酸并追踪，研究RNA的合成；用放射性元素标记氨基酸并追踪，研究蛋白质的合成。
(2)科学家在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸并进行追踪，研究分泌蛋白在附着于内质网的核糖体上合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的。证明生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体。
(3)美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法，证明光合作用释放的O2全部来自水。
(4)科学家用放射性同位素35S和32P，证明DNA是遗传物质。
(5)用放射性同位素(如32P)或荧光分子等标记的DNA分子作探针，根据DNA分子的杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息。应用于产前诊断和环境监测，达到检测疾病和检测饮用水中病毒含量的目的。
(6)利用一些物质的特征元素追踪该物质在生物体内的变化情况。如用放射性的碘元素标记甲状腺激素，追踪甲状腺激素在体内的变化等。
跟踪训练 1.B 2.A 3.B 4.B
规范答题7——有关遗传物质基础综合应用的案例
答卷投影 规范审答
规范审题|抓关键词 信息1 表明该病毒的遗传物质是RNA，受体的本质是糖蛋白。信息2 表明病毒在宿主细胞的信息传递与表达过程，病毒RNADNA含病毒遗传信息的宿主DNA(前病毒)RNA病毒蛋白质。
规范答题|规范书写答其所问 批注1 此空填错原因：不能正确审图、识图。批注2 此空填错原因：对受体本质认识不清或不了解识别物质。批注3 此空填错原因不能正确审图，判断失误。批注4 此处填错主要在于不能正确应用语言文字与箭头概括，语言综合能力差。
满分答案 (1)RNA (2)蛋白质 (3)细胞质 逆转录 淋巴(宿主)细胞 3 6 (4)性接触 血液 母婴 (5)病毒RNADNA含病毒遗传信息的宿主DNA(前病毒)RNA病毒蛋白质 温馨提示 遗传信息的传递和表达的知识是本部分内容的重点。第20课时 基因指导蛋白质的合成及对性
状的控制
一、DNA和RNA
RNA的结构、种类和功能
[想一想]
1．结合中心法则考虑DNA、RNA产生的途径有哪些？
2．DNA和RNA在真核细胞中存在部位有何区别？
3．若某生物全部核酸中嘌呤≠嘧啶，则可能是哪类生物，不可能是哪类生物？
4．若某生物遗传物质中嘌呤≠嘧啶，则可能是哪类生物，不可能是哪类生物？
5．若某些核酸中共有8种核苷酸，5种碱基，4条链，则推断可能的核酸情况。
[判一判]
1．若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA ( )
2．若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A＝T、C＝G，则一般认为是双链DNA ( )
3．若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA ( )
4．要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率 ( )
[练一练] 经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别为 ( )
A G C T U
甲 60 40 60 40 －
乙 30 20 20 30 －
丙 41 23 44 － 28
A.双链DNA、单链DNA、RNA
B．单链DNA、双链DNA、RNA
C．双链DNA、RNA、单链DNA
D．RNA、单链DNA、双链DNA
二、遗传信息的转录和翻译
1．比较
项目 转录 翻译
场所 主要是________ 细胞质中的________
模板 DNA(基因)的一条链 ______
原料 4种____________ 20种______
其他条件 酶(RNA聚合酶等)和ATP 酶、ATP和______(搬运工具)
碱基配对方式 DNA Mrna A——________——A C——G G——C mRNA tRNA A——________——A C——G G——C
信息传递 DNA→mRNA mRNA→蛋白质
产物 RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的多肽
2.密码子和反密码子
(1)密码子存在于______上，共有____种。决定氨基酸的密码子有____种；终止密码子有____种，不决定氨基酸；起始密码子有____种，决定氨基酸。
(2)反密码子存在于______上(如下图)
①结构：三叶草状，有四条臂和四个环。
②位点
③种类：____种。
④单链结构，但有配对区域，不能出现“____”碱基。
名师点拨 ①一种氨基酸可由一种或几种密码子决定，但一种密码子只决定一种氨基酸；终止密码子不决定氨基酸。
②一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运，但一种tRNA只能转运一种氨基酸。
[判一判] (1)DNA是蛋白质合成的直接模板 ( )
(2)每种氨基酸仅由一种密码子编码 ( )
(3)DNA复制就是基因表达的过程 ( )
三、中心法则的提出及发展
1．提出人：________。
2．完善的中心法则内容(用简式表示)
3．最初提出的内容包括________、转录和______，补充完善的内容为RNA复制和________。
4．RNA的自我复制和逆转录只发生在______病毒在宿主细胞内的增殖过程中，且逆转录过程必须有________的参与。高等动植物体内只能发生另外三条途径。
四、基因、蛋白质与性状的关系
1．基因对性状的控制
连一连
规律 色素等非蛋白质类物质体现生物性状都属于间接控制途径。
2．基因与性状的关系
1．教材63页图4－4转录过程图解。
2．教材65页学会使用密码子表并关注特殊密码子及与氨基酸的关系。
3．教材62页图4－1，教材63页图4－3和教材66页图4－5，借图识别不同RNA及五碳糖。
4．教材66页图4－6蛋白质合成示意图。
5．教材67页图示及左边小字部分。
6．教材71页[技能训练]。
7．经典好题：教材67页中二拓展题；教材77页一中识图作答题和教材78页四中1题。
考点60 提升分析推断能力——基因指导蛋白质合成的过程——转录和翻译
1．(2011·江苏卷，7)关于转录和翻译的叙述，错误的是 ( )
A．转录时以核糖核苷酸为原料
B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
排雷 (1)基因表达的含义：包括转录和翻译两个过程；表达的产物为蛋白质(包括结构蛋白和有催化作用的酶)。
(2)转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。
(3)密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。
1．转录、翻译过程中有关图形解读
(1)转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录(如左下图)。
(2)翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程(如右上图)。
提醒 ①碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子，故A—U，U—A配对，不能出现T。
②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。
④翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
(3)mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
②目的、意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从左向右(见上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
提醒 图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
2．转录、翻译过程中碱基互补配对关系
DNA ACG GAT CTT
TGC CTA GAA
mRNA(密码子) UGC CUA GAA
反密码子 ACG GAU CUU
氨基酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸
提醒 (1)决定氨基酸的三个碱基应为mRNA上的密码子，查密码子表也以此为依据。
(2)数密码子个数的规则：①从左向右；②每相邻的3个碱基构成1个密码子；③不能重叠数，即第二个密码子必须为第4～6个碱基。
(3)示例：
图示mRNA中包含三个遗传密码子，分别为UAG、CUA、GAA。
1．如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是( )
A．能给该过程提供遗传信息的只能是DNA
B．该过程合成的产物一定是酶或激素
C．有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应
D．该过程中有水产生
考点61 提升计算能力——基因指导蛋白质合成的有关计算
2．某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是 ( )
A．75对碱基 B．78对碱基
C．90对碱基 D．93对碱基
排雷 基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转移的tRNA数目＝1/3mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数。这个比例关系都是最大值，原因如下：
(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
(2)在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。
(3)转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的6倍多。
1．转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是DNA分子中碱基数目的一半，且模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA分子中U＋A(或C＋G)相等。
2．翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的1/6。
3．蛋白质的有关计算
(1)蛋白质中氨基酸的数目＝肽键数＋肽链数。(肽键数＝失去的水分子数)
(2)蛋白质平均相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸数－(肽键数×18)。
(3)若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝·a－18(－m)，若改为n个碱基对，则公式为·a－18(－m)。
提醒 解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
2．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基数至少依次为 ( )
A．33 11 66 B．36 12 72
C．12 36 72 D．11 36 66
考点62 提升识图析图及分析推断能力——中心法则解读
3．下图为中心法则图解。下列有关的叙述中，正确的是 ( )
A．过程③只发生在含有逆转录酶的病毒中
B．转基因生物中能够体现①～⑤过程
C．①～⑤过程中都能发生碱基互补配对
D．③过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
排雷 (1)DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。含有逆转录酶的生物只有病毒，病毒只有在其宿主细胞中才能发生逆转录过程，在病毒中不能发生逆转录过程。现有的转基因生物是细胞生物，只能发生复制、转录和翻译过程，不能发生逆转录和RNA分子的复制过程。逆转录时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的配对原则。
(2)大分子有机物DNA、mRNA与蛋白质的核苷酸或氨基酸序列，都可蕴含遗传信息，但小分子的氨基酸、核苷酸就不能蕴含遗传信息。
(3)中心法则中每一过程能准确进行，主要取决于两个方面：前者为后者的产生提供了一个标准化的模板；严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。
(4)需解旋酶的过程——转录和DNA复制；需RNA聚合酶的过程——转录和RNA复制；需DNA聚合酶的过程——逆转录和DNA复制。
1．中心法则图解
2．中心法则五个过程的比较
过程 模板 原料 碱基互补 产物 实例
DNA复制DNA→DNA DNA的两条链 A、T、C、G四种脱氧核苷酸 A—T T—A C—G G—C DNA 绝大多数生物
DNA转录DNA→RNA DNA的一条链 A、U、C、G四种核糖核苷酸 A—U T—A C—G G—C RNA 绝大多数生物
翻译RNA→多肽 mRNA 20余种氨基酸 A—U U—A C—G G—C 多肽 所有生物(病毒依赖宿主细胞)
RNA复制RNA→RNA RNA A、U、C、G四种核糖核苷酸 A—U U—A C—G G—C RNA 以RNA为遗传物质的生物
RNA逆转录RNA→DNA RNA A、T、C、G四种脱氧核苷酸 A—T U—A C—G G—C DNA 某些致癌病毒、HIV等
3.识图析图
解读：(1)图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。
(2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。
注意 (1)逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。
(2)根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程，如模板DNA，原料脱氧核糖核苷酸(核糖核苷酸)即可确定为DNA复制(转录)。
3．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，请回答下列问题：
(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是________、________、________和________。
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是________(用图中的字母回答)。
(3)a过程发生在真核细胞分裂的________期。
(4)在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是________。
(5)能特异性识别信使RNA上密码子的分子是________，后者所携带的分子是________。
(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表达)：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(7)如图所示，给以适宜的条件各试管均有产物生成，则试管①～⑤分别模拟上图中哪个过程？
①______；②______；③______；④______；⑤______。
基因控制蛋白质合成
遗传信息、密码子和反密码子的区别与联系
(1)含义及作用
①遗传信息：基因中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序。
②密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，决定氨基酸的排列顺序。
③反密码子：与mRNA中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基，起识别密码子的作用。
(2)联系
①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，可传递到mRNA的核糖核苷酸上。
②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子与密码子互补配对，在翻译中起作用。
(3)对应关系
典例 (2010·江苏卷，34)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：
(1)图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为________________________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是______________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________。
体会 解答此题关键是能够准确结合图像理解基因表达过程及基本概念(遗传信息、密码子与反密码子)的内涵和外延。由此提醒考生要充分利用教材中过程图像直观地表达和理解相关生理过程。
对中心法则相关知识模糊不清
典例 结合图表分析，下列有关说法正确的是 ( )
抗菌药物 抗菌机理
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶(可促进DNA螺旋化)的活性
红霉素 能与核糖体结合
利福平 抑制RNA聚合酶的活性
A．①～⑤可发生在人体健康细胞中
B．青霉素和利福平能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D．环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③
纠错笔记 (1)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。
(2)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。
(3)进行碱基互补配对的过程——上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
(4)需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作模板)和转录(DNA一条链作模板)。
纠错训练 用链霉素或新霉素，可使核糖体与单链的DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译成多肽，说明 ( )
A．遗传信息可从RNA流向DNA
B．遗传信息可从蛋白质流向DNA
C．遗传信息可从DNA流向蛋白质
D．遗传信息可从RNA流向蛋白质
题组一 关于RNA的考查
1．(2011·海南卷，15)关于RNA的叙述，错误的是 ( )
A．少数RNA具有生物催化作用
B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸
2．(2011·上海卷，20)原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是
( )
A．原核生物的tRNA合成无需基因指导
B．真核生物tRNA呈三叶草结构
C．真核生物的核糖体可进入细胞核
D．原核生物的核糖体可以靠近DNA
题组二 核心概念——密码子、反密码子的
考查
3．下面关于tRNA和氨基酸相互关系的说法，正确的是 ( )
A．每种氨基酸都由一种特定的tRNA携带
B．每种氨基酸都可由几种tRNA携带
C．一种转运RNA可以携带几种结构相似的氨基酸
D．一种氨基酸可由一种或几种tRNA携带
4．已知AUG、CUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为 ( )
A．20个 B．15个 C．16个 D．18个
题组三 中心法则的考查
5．(2010·上海卷，21)1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是 ( )
A.
B.
C.
D.
题组四 转录、翻译过程的考查
6．(2010·天津卷，2)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是 ( )
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸
A.TGU B．UGA C．ACU D．UCU
7．阅读下图，回答问题：
(1)乙图过程发生的场所是______；GGU称为________。
(2)合成②的场所是______，丙图中③的名称为________。
(3)从图中可以看出，tRNA与氨基酸结合的过程中可能有________生成。
(4)细胞中①分子比②分子________(填“大”或“小”)得多，分子结构也很特别。
(5)在整个翻译过程中，下列事件发生的先后顺序是______________。
①tRNA与氨基酸的结合 ②氨基酸与下一个氨基酸形成肽键 ③tRNA与氨基酸分离
(6)图示tRNA中，G和C的数目是否相等？____________。从图中还可以看出tRNA具有________________________和__________________的功能。
课时规范训练
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
基因的表达 4、7、12、13、14、15
中心法则 1、8、9
基因对性状的控制 3、11
相关计算 2、5、6、10
特别推荐 新情景材料题——1、11；曲线能力题——2；原创题和改编题——12
1.生物体的细胞与细胞之间可通过激素等化学信号分子精确高效地发送、接收信息，从而对环境做出综合反应。不同的信号分子必须与相应的受体(化学本质多是糖蛋白)特异性结合才能发挥作用。如图是雌性激素与相应受体结合情况的示意图。由图可知，雌性激素与相应的受体结合后形成“激素—受体”复合体，并作用于核内基因的某区域，从而直接影响遗传信息的什么过程 ( )
A．DNA复制 B．转录
C．翻译 D．逆转录
2．(2011·上海卷，12)如图表示两基因转录的mRNA分子数在
同一细胞内随时间变化的规律。若两种mRNA自形成至翻
译结束的时间相等，两基因首次表达的产物共存至少需要
(不考虑蛋白质降解) ( )
A．4 h B．6 h C．8 h D．12 h
3．下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是 ( )
A．皱粒豌豆种子中，编码淀粉分支酶的基因被打乱，不能合成淀粉分支酶，淀粉含量低而蔗糖含量高
B．人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的
C．基因与性状呈线性关系，即一种性状由一个基因控制
D．囊性纤维病患者中，编码一个CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，这种变异属于染色体结构变异
4．下列关于蛋白质合成的叙述中，错误的是 ( )
A．噬菌体合成自身蛋白质的原料由细菌提供
B．绿色植物吸收的氮主要用于合成蛋白质等物质
C．tRNA、mRNA、rRNA都参与蛋白质的合成
D．脱水缩合产生的水中的氢只来自于氨基
5．下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，以下叙述不正确的是 ( )
A．甲、乙分子上含有A、G、C、U四种碱基
B．甲分子上有m个密码子，乙分子上有n个密码子，若不考虑终止密码子，该蛋白质中有m＋n－1个肽键
C．若控制甲合成的基因受到紫外线照射发生了一个碱基对的替换，那么丙的结构可能会受到一定程度的影响
D．丙的合成是由两个基因共同控制的
6．如图所示的哪一种物质或结构，彻底水解的产物种类最多 ( )
A．① B．② C．③ D．④
7．如图是某DNA双链的片段和由它控制合成的一段多肽链(甲硫氨酸的密码子是AUG)，下列说法中错误的是 ( )
A．该DNA片段含有2个游离的磷酸基团、4个游离的碱基
B．转录的模板是乙链，其碱基序列可代表遗传信息
C．转录形成的mRNA片段中至少有18个核糖核苷酸、6个密码子
D．若箭头所指的碱基对被替换，则其编码的氨基酸序列可能不会改变
8．下列有关遗传信息传递过程的叙述中，一般不可能发生的是 ( )
A．DNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则
B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中参与翻译过程
C．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．DNA复制、转录都是以DNA的一条链为模板，翻译则以mRNA为模板
9．如图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程，下列叙述不
正确的是 ( )
A．①②④过程分别需要DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶
B．②③过程均可在线粒体、叶绿体中进行，④过程发生在某些病毒体内
C．把DNA放在含15N的培养液中进行①过程，子代含15N的DNA占100%
D．①②③过程均遵循碱基互补配对原则，但碱基配对的方式不同
10．已知1个蛋白质分子由2条多肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有198个，翻译成这个蛋白质分子的mRNA中A和G共有200个，则转录成mRNA的DNA分子中，最少应有C和T共多少个 ( )
A．400 B．200 C．600 D．800
11.白化病和黑尿症都是由酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑，下图表示人体内与之相关的系列生化过程。图中不能表明的是 ( )
A．如果控制酶B合成的基因发生突变，则会导致黑色素无法合成而形成白化病
B．若控制酶A合成的基因发生突变，可能会引起多个性状改变
C．图中表明一个性状可受多个基因控制
D．基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
12．如图是真核生物信使RNA合成过程图，请根据图判断下列
说法中正确的是 ( )
A．R所示的阶段正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶
B．图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的
C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．图中的②合成后，直接进入细胞质中，在核糖体上合成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子
13．下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是 ( )
A．该过程的模板是脱氧核糖核酸，原料是氨基酸
B．一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运
C．若最终形成的②中含有17个基本组成单位，则①中至少含51个碱基
D．若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链的结构一定发生改变
14．下图为生物体内遗传信息的传递与表达过程。据图回答：
(1)比较图一与图二，两过程所需要的条件除模板有所不同之外，________和________也不同。
(2)图一中与A链相比，C链特有的化学组成是________________________________。
(3)图三所示的是遗传信息传递的规律，被命名为____________。图三中可在人体正常细胞内发生的过程有______。(填序号)
(4)图四中Bt为控制晶体蛋白合成的基因，c过程对应于图三中________过程(填序号)。活化的毒性物质应是一种__________分子。
15．如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答：
(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中________所示的遗传信息的传递过程。A过程发生在________的间期，B过程需要的原料是________________，图中需要解旋酶的过程有________。
(2)基因突变一般发生在________过程中，它可以为生物进化提供________。
(3)D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是________。
(4)图中a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是________。图中的不同核糖体最终形成的肽链________(填“相同”或“不同”)。
答案
回扣基础构建网络
一、核糖核苷酸 A、U、C、G 单 mRNA 模板 转运RNA rRNA 核糖体 催化
想一想 1.产生DNA的途径有DNA复制和逆转录；产生RNA的途径有RNA复制和转录。 2.共有细胞结构——细胞核、叶绿体和线粒体，而RNA可存在于核糖体中。
3．可能是细胞生物或RNA病毒，不可能是DNA类病毒，如噬菌体等。 4.可能是RNA类病毒，如HIV、SARS、烟草花叶病毒等；不可能是细胞生物和DNA类病毒。 5.1个DNA分子＋2个RNA分子。
判一判 1.√ 2.√ 3.√ 4.√
练一练 B
二、1.细胞核 核糖体 mRNA 核糖核苷酸
氨基酸 tRNA U T U U
2．(1)mRNA 64 61 3 2 (2)tRNA ③61 ④T
判一判 (1)× (2)× (3)×
三、1.克里克 2.
3．DNA复制 翻译 逆转录 4.RNA 逆转录酶
四、1.连一连
知识网络 DNA 密码子 mRNA rRNA mRNA tRNA 翻译
突破考点提炼方法
典例引领1 C 对位训练1 D
典例引领2 D 对位训练2 B
典例引领3 C
对位训练3 (1)DNA复制 转录 翻译 逆转录 (2)c (3)间(S) (4)细胞核 (5)tRNA(转运RNA) 氨基酸 (6)如下图
① ②RNA→DNA→RNA→蛋白质
(7)a b e d c
方法体验
典例 (1)GGU …CCACTGACC…
(2)核糖体在mRNA上的结合与移动 Fe3＋ 细胞内物质和能量的浪费
(3)mRNA两端存在不翻译的序列 (4)C→A
易错警示
典例 D 纠错训练 C
检测落实体验成功
1．B 2．D 3.D 4.C 5.D 6.C
7．(1)核糖体 反密码子 (2)细胞核 腺嘌呤
(3)水 (4)小 (5)①③② (6)不一定 识别 携带氨基酸
课时规范训练
1．B 2．B 3．A 4．D 5．B 6．B 7．A 8．D 9．B 10．C 11．D 12．A 13．C
14．(1)酶 原料 (2)核糖和尿嘧啶
(3)中心法则 ①③⑤ (4)③⑤ 多肽
15．(1)A、B、C 有丝分裂和减数第一次分裂前 游离的4种核糖核苷酸 A、B (2)A 原始材料 (3)酪氨酸 (4)由a到b 相同高考集训＋题型特训(六)
[高考集训]
1．完成下列两个问题：
(1)(2011·广东，2改编)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。据表完成下列问题：
实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况
A R 蛋白质 R型
B R 荚膜多糖 R型
C R DNA R型、S型
D R DNA(DNA酶处理) R型
①C和D说明S型菌的______是转化因子。
②R型菌转化成S型菌的变异属于__________。
③A－D说明______是遗传物质，____________不是遗传物质。
(2)(2011·江苏，12改编)依据噬菌体侵染细菌的实验，完成下列问题：
①简述用32P对噬菌体的标记过程：______________________________________________。
②用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性的原因可能是____________所致。用32P标记噬菌体的侵染实验中，若保温时间过长，会导致________中存在少量放射性。
2．下列有关DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的是 ( )
①DNA分子由4种脱氧核苷酸组成 (2009·广东，24A)
②磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架 (2009·广东，24D)
③DNA单链上相邻碱基以氢键连接 (2009·广东，24B)
④双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 (2010·江苏，1D)
⑤在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间(2011·上海，16A)
⑥真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量 (2009·江苏，12C和2011·海南，25A)
⑦真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期 (2011·海南，25D)
⑧DNA复制就是基因表达的过程 (2010·广东，4C)
3．(2010·上海卷，25)若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体 ( )
A．一定有35S，可能有32P
B．只有35S
C．一定有32P，可能有35S
D．只有32P
4．下列有关基因表达的叙述中，正确的是 ( )
①只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质 (2011·海南，16A)
②RNA分子可作为DNA合成的模板，DNA 是蛋白质合成的直接模板
(2011·海南，25B和2010·广东，4A)
③转录过程在细胞质基质中进行，以核糖核苷酸为原料，不需解旋酶
(2011江苏，7A和2011·安徽，5C改编)
④细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸 (2011·海南，15D)
⑤mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 (2011·海南，15C)
⑥不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 (2011·江苏，7D)
⑦mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 (2011·江苏，7C)
⑧DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则 (2010·海南，12D)
5．根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是 ( )
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸
A．TGU B．UGA
C．ACU D．UCU
[题型特训]
题型类型 题 号 错题统计 错因分析
碱基互补配对类 7、8、9、10
同位素示踪类 1、2、3、4、5、6、11
1.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DNAN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
2．下列有关生物体内遗传物质的叙述，正确的是 ( )
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
3．格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于此实验的结论不正确的是
( )
A．说明了R型活菌是无毒性的
B．说明了R型活菌在一定条件下能够转化为S型菌
C．说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA
D．说明了加热杀死的S型细菌是无毒的
4．若用32P标记“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
5.假设某高等生物体细胞的染色体数是10，其中染色体中的DNA用3H－胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含3H的培养液中连续培养2代，则在形成第2代细胞的有丝分裂后期，一个细胞中没有被标记的染色体数为 ( )
A．5 B．10 C．20 D．40
6．将大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是 ( )
A．2小时 B．4小时
C．1.6小时 D．1小时
7．某双链DNA分子含有200个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则有关该DNA分子的叙述正确的是 ( )
A．含有4个游离的磷酸基
B．连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸210个
C．4种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．碱基排列方式共有4100种
8．DNA分子中胸腺嘧啶的数量为M，占总碱基数的比例为q，若此DNA分子连续复制n次需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸为 ( )
A．(2n－1)M B．M(1/2q－1)
C．(2n－1)M(1－2q)/2q D．(2n－1)M/2nq
9．有关下图的叙述，正确的是 ( )
A．“甲→乙”和“丙→丁”过程主要发生在细胞核中；大肠杆菌细胞中不能进行这两个过程
B．能进行“乙→甲”过程的生物的核酸中含有5种碱基
C．假如丙所表示的分子含有200个碱基，其中胞嘧啶60个，且碱基可以任意排列，则理论上该分子有4100种
D．乙中共显示2个密码子；能特异性识别密码子的分子的基本组成单位与乙的相同
10．如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答：
(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链____________。
(2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。
(3)图中有______种碱基，______种碱基对。
(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共______对。
②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。
11．科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次)：
实验三：
(1)实验一和实验二的作用是________。
(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制________(是/不是)半保留复制。
(3)如果实验三的结果都为F，则可判断DNA分子的复制方式________(是/不是)半保留复制。
(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
(5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置________，放射性强度不同的是________带。
答案
高考集训
1．(1)①DNA ②基因重组 ③DNA 蛋白质、荚膜多糖 (2)①用含32P的培养基先培养细菌，再用细菌培养噬菌体 ②搅拌不充分 上清液
2．①②④⑤⑥
3．A
4．④⑤⑥
5．C
题型特训
1．C 2．B 3．C 4．A 5．B 6．C 7．C 8．C 9．D
10．(1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸
(3)4 4 (4)①40 60 ②G与C
11．(1)对照作用 (2)是 (3)不是 (4)15N (5)没有变化 轻
