第19讲 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
[考纲要求] 1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。
一、DNA分子的结构
[巧记] 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。
[判一判]
1．DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 ( × )
2．DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 ( √ )
3．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 ( √ )
4．DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝U，G＝C ( × )
[解惑] 碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G—C(或C—G)碱基对的比例越大，结构越稳定。
二、DNA分子的复制
1．概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3．条件
4．过程：DNA两条母链形成子链→新DNA分子。
5．方式：半保留复制。
6．特点：边解旋边复制。
7．意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
三、基因——具有遗传效应的DNA片段
1．据图①写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
2．将代表下列结构的字母填入图②中的相应横线上：a.染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。
3．基因的本质：具有遗传效应的DNA片段。
[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 ( × )
提示 排列顺序应为4n，n指碱基对数，100个＝50对，即应为450种，其中“4”有特定含义，代表4种碱基，不能写成2100。
3．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 ( √ )
[解惑] (1)基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。
(2)原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。
考点一 聚焦DNA分子的结构及碱基计算
1． 观察DNA分子结构模型，分析其空间结构
(1)空间结构分析
分类 主链 内侧
构成方式 磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋 主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(A—T，G—C)配对，碱基平面之间平行
动态变化 相对稳定 碱基比率和碱基序列可变
(2)说出DNA三个结构特点的含义
①稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
②多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2． DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：若一条链中，＝n，则另一条链中＝n，＝n。
规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝。
易错警示 有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点
(1)水解产物及氢键数目计算
①DNA水解产物：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。
②氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
(2)碱基计算
①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。
②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。
1． 如图为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是 ( )
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
C．DNA连接酶可连接断裂的化学键③
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
答案 A
解析 核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成；DNA中有A、T、C、G四种碱基，RNA中有A、U、C、G四种碱基；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。
2． 下图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是 ( )
A．该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上
B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸内切酶只作用于②部位
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8
答案 B
解析 真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中，少量存在于线粒体、叶绿体中。由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%，且DNA中A＝T、C＝G可知，C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故该基因中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2＝该基因一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)。DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即②)，而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键。15N标记的DNA在14N培养液中培养，复制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4。
1． DNA结构中化学键的形成与断裂
(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。
(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
2． 核酸种类的判断方法
(1)DNA和RNA的判断：
含有碱基T或脱氧核糖 DNA
含有碱基U或核糖 RNA
(2)单链DNA和双链DNA的判断：
若： 双链DNA
若：嘌呤≠嘧啶 单链DNA
(3)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。
考点二 探究DNA分子的复制和相关计算
1． DNA复制方式的探究
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。根据下面实验过程，回答相关问题。
(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)
(5)实验预期：离心后应出现3条DNA带(如上图)。(根据标记情况作答)
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。
2． DNA分子复制中的相关计算
(1)某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1。
(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。
易错警示 关于DNA复制的2个易错点
(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。
(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。
3． 如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA复制发生在______________________________________。
(2)②过程称为________。
(3)③中的子链是________。
(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复制具有__________________的特点。
(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次，则结果不可能是 ( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．共产生16个DNA分子
(7)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧 核苷酸。
①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A．(2n－1)(N－m) B．2n－1(N－m)
C．2n－1(N/2－m) D．2n(N/2－m)
(8)若用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
答案 (1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 (2)解旋 (3)Ⅱ、Ⅲ (4)碱基互补配对 (5)半保留复制 (6)B (7)①A ②B (8)A
解析 DNA的复制方式为半保留复制，子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链。(6)由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16－1)＝600(个)，选项A、C、D正确，B错误。(7)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸
的个数为(2N－2m)/2＝N－m。①该片段完成n次复制，共产生DNA分子片段数为2n个，新增DNA分子片段(2n－1)个。故其完成n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2n－1)(N－m)个，选A。②该片段完成第n－1次复制时共产生DNA分子片段2n－1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子片段数为2n－1个，故其完成第n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2n－1(N－m)个，选B。(8)玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40，DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点，即新产生的DNA中有一条链是来自于母链，另一条链是新合成的子链。所以，第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P，另一条链不含；第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P，另一半不含。所以，第二次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P，选A。
4． 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
答案 D
以上面第4题为例，利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。
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。
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 对“方式”与“特点”区分不清 半保留复制 ② 审题不清，该题是考查解旋的条件 能量(ATP)
③ 答非所问，没有注意题干中的“还需要” DNA连接 ④ 忽视题干中的“方向” 相反
⑤ 考虑问题不全面 细胞核、线粒体和叶绿体 ⑦ 对减数分裂与DNA复制的关系理解不清 1/4
⑥ 答案不全面 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期
题组一 DNA分子的结构及相关计算
1． 判断正误
(1)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(2010·江苏，1D) ( )
(2)DNA单链上相邻碱基以氢键连接(2009·广东，24B) ( )
(3)DNA单链上相邻碱基与磷酸基相连接(2009·广东，24C) ( )
(4)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
(2011·海南，16B)
( )
(5)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
(2011·海南，16C)
( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
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%
答案 C
解析 根据DNA双螺旋结构中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正确。其他碱基的含量分别为：T＝A＝30%，C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。
题组二 DNA复制及基因的本质
3． (2012·山东卷，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 ( )
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
答案 C
解析 根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是99×3 000＝297 000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
4． (2010·山东卷，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ( )
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
答案 B
解析 蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个DNA分子，这两个DNA分子一个具有放射性，一个没有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体(两个DNA分子)都是一条染色单体(一个DNA分子)被标记，另一条染色单体(另一个DNA分子)不被标记。
题组三 DNA复制的实验探究
5． (2010·北京卷，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) 轻带(14N/14N) 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________。
答案 (1)多 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
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
DNA分子的结构 1、2、3、13
有关碱基的计算 4、5、6
DNA分子的复制和相关计算 7、8、9、10、14、15
关于基因的探究 11、12
1． 下列关于人类探究遗传奥秘历程中所用的实验方法的叙述，错误的是 ( )
A．孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法
B．萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理的方法
C．格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，运用了放射性同位素标记法
D．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法
答案 C
解析 孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法；萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理法；格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，用不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠，并未运用放射性同位素标记法；沃森和克里克通过构建物理模型来研究DNA分子的结构。
2． 下列关于DNA分子结构的叙述中，错误的是 ( )
A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤
D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基和一个含氮碱基
答案 D
解析 DNA分子中除每条单链一端的脱氧核糖外，每个脱氧核糖连接两个磷酸基和一个含氮碱基。
3． 下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是 ( )
A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B．DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接
C．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定
D．DNA分子两条链反向平行
答案 B
解析 DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。
4． 经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是 ( )
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1－y)
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1－2y)/y
答案 D
解析 由题意可知，G、C所占比例都为y，数量都为x；A、T所占比例都为(1/2－y)，数量都为[(x/y)－2x]/2＝[(x/2y)－x]。与鸟嘌呤互补的碱基所占比例是y。该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是1。G、C之间有三个氢键，A、T之间有两个氢键，该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3x＋2[(x/2y)－x]＝(x＋x/y)。A、T与G不互补，其数目为[x(1－2y)/y]。
5． 已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的
( )
A．32.9%和17.l% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
答案 B
解析 由题中G＋C＝35.8%，可推出C＝G＝17.9%，A＝T＝32.1%；设它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的比例为X、Y，则有1/2(X＋32.9%)＝32.1%,1/2(Y＋17.1%)＝17.9%，解得X＝31.3%，Y＝18.7%。
6． 从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：(A＋T)/(G＋C)＝1，(A＋G)/(T＋C)＝1。据此结果，该样品 ( )
A．确定是双链DNA B．确定是单链DNA
C．无法确定单双链 D．只存在于细胞核中
答案 C
解析 该核酸内含有“T”，说明该核酸是DNA，DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量DNA，如果该生物是病毒，则不存在细胞结构，故D错误；由所给等式能推导出A＝C、G＝T，单链和双链都有可能。
7． 如图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的图像。下列有关叙述正确的是 ( )
A．此图反映出的DNA复制模式可作为DNA双向复制的证据
B．此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中A＝T，G＝C
C．若将该DNA彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基
D．若该DNA分子的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝a，则互补链中该比值为1/a
答案 A
解析 在一条链中A与T不一定相等；DNA彻底水解是指将脱氧核苷酸也水解，产物是脱氧核糖、磷酸和四种碱基；DNA分子的一条链中两互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值相等。
8． 下列关于DNA复制的叙述，正确的是 ( )
A．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
答案 B
解析 DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
9． 某DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该DNA分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是 ( )
A．200个 B．300个
C．400个 D．800个
答案 C
解析 由一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，计算得该单链上1 000个碱基中含有A＝100个，T＝300个，整个DNA分子中T＝400个，复制1次需要A为400个。
10．用32P标记玉米体细胞(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，让其分裂n次，若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40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期 ( )
A．第一次 B．第二次
C．第三次 D．第四次
答案 C
解析 由染色体总条数为40条可知该细胞处于有丝分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。
11．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，说明 ( )
A．基因在DNA上 B．基因在染色体上
C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应
答案 C
解析 正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。
12．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 ( )
A．基因一定位于染色体上
B．基因在染色体上呈线性排列
C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子
答案 A
解析 基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，故D正确。
13．下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。
(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。
(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。
(3)从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。
(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为____________。
(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为__________个。
答案 (1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段
(2)4 2 (3)反向平行 互补
(4)①②③④⑥⑧⑨ 1∶8
(5)15·(－m)
解析 根据碱基互补配对原则可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(－m)＝15·(－m)。
14．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
(1)将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是______________。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
(2)用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体上出现后，依次经过__________、__________和__________，最后出现在细胞外。
答案 (1)半保留复制 61
(2)内质网 高尔基体 细胞膜
解析 用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为半保留复制。DNA分子复制两次，净增加3个DNA分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则每个DNA分子中含胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为183÷3＝61(个)，双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。分泌蛋白合成和分泌的过程是先在核糖体中将氨基酸合成多肽链，然后进入内质网中加工，再运输到高尔基体中进一步加工、包装，最后分泌到细胞外。
15．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)。
b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条________________带和一条________________带，则可以排除____________________________________________________________。
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________________。
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出__________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除__________________，同时确定为________。
答案 (1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制和分散复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制
解析 从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。第20讲 基因的表达
[考纲要求] 1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。
一、RNA的结构与分类
1． RNA与DNA的区别
物质组成 结构特点
五碳糖 特有碱基
DNA 脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链
RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是单链
2． 基本单位：核糖核苷酸。
3． 种类功能
[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 ( √ )
思考 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。
提示 1个DNA分子＋2个RNA分子。
二、遗传信息的转录和翻译
1． 判断正误
(1)转录只发生在细胞核中 ( × )
(2)转录时以核糖核苷酸为原料 ( √ )
(3)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列 ( √ )
(4)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 ( × )
(5)不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 ( √ )
2． 密码子和反密码子
(1)密码子存在于mRNA上，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种；终止密码有3种，不决定氨基酸；起始密码子有2种，决定氨基酸。
(2)反密码子存在于tRNA上(如下图)
判一判 (1)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系 ( × )
(2)决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种 ( × )
(3)DNA复制就是基因表达的过程 ( × )
三、基因对性状的控制
1． 中心法则
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。
解惑 RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
2． 基因控制性状(连一连)
[以图助学] 基因与性状的关系
考点一 聚焦基因的表达——转录和翻译
1． 观察下列DNA复制、转录、翻译的过程图示并完善下表。
(1)区别
复制 转录 翻译
时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体
模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
条件 解旋酶、DNA聚合酶、ATP 解旋酶、RNA聚合酶、ATP 酶、ATP、tRNA
产物 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链
模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，重新组成双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸
(2)联系
2． 下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题。
(1)mRNA与核糖体的数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
(2)存在上述关系的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)蛋白质合成的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)蛋白质合成的结果：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。
(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？
答案 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。
3． 根据转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。
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
易错警示 与转录、翻译有关的5个注意点
(1)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。
(2)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。
(3)翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
(4)DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：
(5)解答蛋白质合成的相关计算时，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。
1． 如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是 ( )
A．图中共有2种RNA
B．图示过程中碱基间的配对方式有3种
C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键
D．终止密码子位于b端
答案 D
解析 图示为翻译过程。图中共有mRNA、tRNA、rRNA 3种RNA。碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。翻译方向为由a端到b端，氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。
2． 如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
(1)完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。
(2)从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。
(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。
(4)用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________(序号)，线粒体功能__________(会或不会)受到影响。
(5)已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某信使RNA的碱基排列顺序如下：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________。
答案 (1)ATP、核糖核苷酸、酶
(2)细胞质基质和线粒体
(3)细胞核
(4)① 会
(5)16个
解析 (1)过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。
(2)过程②和④表示翻译，其场所是核糖体，核糖体分布在细胞质基质和线粒体中。
(3)由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养时，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是由线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成的。
(4)用α－鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程①，线粒体由于前体蛋白减少，功能会受到影响。
(5)由于题中涉及mRNA中的起始密码子和终止密码子，所以开始翻译的碱基组合为AUG；此前碱基不能进行翻译过程，而在UAG处停止翻译，其间一共有48个碱基可控制蛋白质的合成，所以此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为16个。
技法提炼
碱基与氨基酸数目计算
根据蛋白质的合成过程，基因中每3个碱基对转录出mRNA中的3个碱基(一个密码子)，再翻译成1个氨基酸(无特别说明，不考虑终止密码)。
数量关系式：―→
―→―→
考点二 分析中心法则
1． 利用流程图分类剖析中心法则
(1)写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则
答案
(2)写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则
答案
(3)写出HIV等逆转录病毒的中心法则
答案
(4)总结所有生物的中心法则
答案
2． 利用图示分类剖析中心法则
(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。
易错警示 与中心法则有关的4点提示：(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(两条链都作为模板)和转录(DNA的一条链作为模板)。
3． 下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是 ( )
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可在RNA病毒体内发生
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
答案 D
解析 ①～⑤分别代表转录、逆转录、RNA的复制、翻译、DNA的复制。②和③过程在RNA病毒侵染宿主细胞后进行。②发生逆转录时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的配对原则。
4． 如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述中合理的
是 ( )
A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还要有其他RNA
答案 D
解析 若X是RNA，Y是DNA，表示逆转录过程，需加入逆转录酶；若X是CTTGTACAA，Y含有U，表示转录过程，需加入RNA聚合酶；若X与Y都是DNA，表示DNA的复制过程，需加入DNA聚合酶；若Y是蛋白质，X是mRNA，表示翻译过程，则试管内还要有其他RNA，如tRNA。
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种氨基酸 A—U U—AC—GG—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
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 题干信息没有显示DNA复制过程；流程图上应显示过程名称 DNARNA蛋白质 ② 应按题干所给定的数字作答 [①]解旋酶
③ 表述不完整 DNA复制 ④ 对DNA和RNA聚合酶区分不清 RNA聚合酶
⑤ 表述不准确 核糖核苷酸 ⑥ 没有结合空后的信息作答 tRNA
⑦ 对多肽和蛋白质区分不清 多肽(肽链) ⑧ 表述范围过宽 氨基酸的种类或数目
题组一 转录与翻译
1． 判断正误
(1)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列(2011·江苏，7B) ( )
(2)以“－GAATTG－”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是—CUUAAC—(2010·上海，2C) ( )
(3)转录和翻译两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料(2009·海南，12C) ( )
(4)每种tRNA只转运一种氨基酸(2009·广东，25B) ( )
(5)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(2009·广东，25C) ( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
2． (2012·新课标全国卷，1)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质 的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的( )
A．tRNA种类不同
B．mRNA碱基序列不同
C．核糖体成分不同
D．同一密码子所决定的氨基酸不同
答案 B
解析 tRNA的种类与其要转运的氨基酸的种类不同，由于组成两种分泌蛋白的氨基酸种类相同，因此tRNA种类相同；核糖体的组成成分相同，都是由蛋白质和rRNA组成的，A、C两项错误。所有生物共用一套遗传密码，同一密码子所决定的氨基酸相同，D项错误。根据中心法则，蛋白质中的氨基酸序列直接由mRNA的碱基序列决定，故氨基酸排列顺序不同是由mRNA碱基序列不同导致的，B项正确。
3． (2012·安徽卷，5)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在 ( )
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成
多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽
链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
答案 C
解析 真核细胞有以核膜为界限的细胞核，转录完成后，mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合才开始翻译，故D项错误；由图示知，在RNA聚合酶的作用下，细胞内正在发生转录，转录还未结束，mRNA就开始与多个核糖体结合进行翻译，故该细胞应为原核细胞，C项正确，A项错误；翻译过程中，核糖体在mRNA上移动，从而合成肽链，B项错误。
题组二 中心法则及其应用
4． (2012·上海卷，7)在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括 ( )
A．复制和转录 B．翻译和转录
C．复制和翻译 D．翻译和逆转录
答案 D
解析 根据中心法则可以看出，翻译是以RNA为模板合成蛋白质，逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，RNA为模板进行自我复制只存在于某些RNA病毒。
5． (2011·安徽卷，5)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是
( )
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
答案 D
解析 由图可以看出，甲图所示为DNA分子的复制过程，其方式为半保留复制，产生两个相同的子代DNA分子；乙图所示为以DNA分子的一条链为模板，产生单链RNA的转录过程，故A项错误。DNA分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中，转录过程主要发生在细胞核中，B项错误。在上述两个过程中，均需要解旋酶参与，故C项错误。在一个细胞周期中，DNA分子只复制一次，在整个细胞周期中每时每刻都需要多种酶的参与，多数酶的化学本质是蛋白质，因而转录、翻译过程贯穿于细胞周期的始终，因此，乙图所示过程可起始多次，D项正确。
6． (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_______。
答案 (1)GGU …CCACTGACC…(…CCAGTCACC…) (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
解析 从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为mRNA上的GGU；“”在mRNA上的碱基序列为：…GGUGACUGG…，所以对应模板链的DNA碱基序列应为…CCACTGACC…，也可以是…CCAGTCACC…(转录方向与前者相反)；Fe3＋浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖体在mRNA上的结合与移动，抑制了翻译的正常进行；当Fe3＋浓度高时翻译能够正常进行，既能有效减小Fe3＋对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和能量的浪费；图中显示：mRNA的碱基数量远远大于3n(n为氨基酸数)，是因为mRNA两端存在不翻译氨基酸的碱基序列；要使色氨酸(密码子为UGG)变为亮氨酸(密码子为UUG)，只要模板链上的ACC→AAC，即中间的碱基C→A。
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
遗传信息的转录和翻译 1、2、3、4、5、6、7、13
中心法则 8、9、10、11、12、14、15
1． 下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是 ( )
A．生物的遗传信息只存在于DNA分子中
B．真核生物的遗传物质是DNA，而原核生物的遗传物质是DNA或RNA
C．原核生物的DNA上不存在密码子，密码子只存在于mRNA上
D．在真核生物细胞内，既能以DNA为模板转录形成RNA，也能以RNA为模板逆转录形成DNA
答案 C
解析 有些病毒的遗传物质是RNA，其遗传信息存在于RNA中；凡是有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA，逆转录过程只存在于少数以RNA为遗传物质的病毒内。
2． 甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是
( )
A．甲图所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B．甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左
C．乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
D．甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，并且碱基互补配对方式相同
答案 B
解析 一条多肽链的合成由一个核糖体完成；转录产物有mRNA、tRNA和rRNA三种；转录和翻译过程中都发生了碱基配对，但碱基互补配对方式不同，如转录过程中有T和A的配对，翻译过程中则没有。
3． 如图所示为人体内蛋白质合成的部分过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是与蛋白质合成相关的三种重要结构或物质。下列说法正确的是 ( )
A．图示过程发生于细胞质基质中的核糖体上
B．Ⅰ、Ⅲ中含有RNA，Ⅱ中只含蛋白质
C．密码子表中GAA所编码的氨基酸就是Ⅰ中所携带的氨基酸
D．经过图示过程形成的蛋白质往往要经过进一步的加工才具有特定的功能
答案 D
解析 图示过程为翻译过程，在人体细胞内还可发生于线粒体中的核糖体上。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别含有tRNA、rRNA和mRNA。Ⅰ中所携带的氨基酸由密码子CUU决定。
4． 据研究发现，红霉素等抗生素能抑制细菌生长，原因是有的抗生素能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止mRNA与tRNA的结合，以上事实不能说明 ( )
A．有的抗生素能抑制蛋白质的合成
B．有的抗生素能阻止翻译过程
C．有的抗生素能阻止转录过程
D．有的抗生素能抑制rRNA的合成
答案 C
解析 核糖体主要是由rRNA和蛋白质组成的，有的抗生素能抑制核糖体的形成，说明其可能会抑制蛋白质的合成或rRNA的合成；翻译过程中有mRNA与tRNA的结合，有的抗生素能阻止mRNA与tRNA的结合，说明其可能阻止翻译过程；转录过程是以DNA为模板合成mRNA的过程，题干信息不能体现C项所述内容。
5． 关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是 ( )
A．可能发生于硝化细菌细胞内
B．表示噬菌体的转录和翻译过程
C．图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中
D．图中两核糖体合成的蛋白质不同
答案 A
解析 由图示可以看出，转录和翻译同时进行。人体细胞核基因转录出mRNA后，mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后指导蛋白质的合成。该过程与图示不符。图中两核糖体以同一mRNA为模板，合成的蛋白质也相同。
6． 在真核生物细胞内发生的tRNA和mRNA碱基互补配对的过程中，下列所述情况可能发生的是 ( )
A．tRNA和mRNA要分别穿过1层生物膜才能进行碱基互补配对
B．该过程发生在真核细胞的核糖体中
C．遗传信息的流向是tRNA→mRNA
D．mRNA上的反密码子与tRNA上的密码子发生碱基互补配对
答案 B
解析 真核细胞中，tRNA和mRNA之间的碱基互补配对发生在翻译过程中，遗传信息的流向是mRNA→蛋白质，翻译的场所是核糖体。细胞核中的tRNA和mRNA都是通过核孔进入细胞质中的核糖体上，穿过0层生物膜，如果翻译过程发生于线粒体或叶绿体中，则两者之间碱基互补配对发生于线粒体或叶绿体内部，并不发生穿膜行为。mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子发生碱基互补配对。
7． 如图所示为高等生物多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说
法正确的是 ( )
A．该图表示翻译过程，图中核糖体从左向右移动，共同翻译出一条
多肽链
B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上互不相同
C．若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
D．mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短
答案 C
解析 由图可知，该过程为翻译过程，由肽链的长短可知，图中核糖体的移动方向是从右向左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链，故A错误；图示中多个核糖体以同一条mRNA为模板，合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上完全相同，故B错误；合成某条肽链时脱去了100个水分子，说明该肽链有100个肽键，由101个氨基酸组成，肽链中的氧原子存在于肽键(100个)、羧基端(2个)和R基(可有可无)中，至少有102个O，故C正确；图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间大致相同，故D错误。
8． 在遗传信息的传递和表达过程中，一般不可能发生的是 ( )
A．DNA的复制主要发生在细胞核中，以DNA的两条链为模板
B．转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板
C．翻译发生在核糖体上，以mRNA为模板
D．DNA复制和转录的原料都是脱氧核苷酸
答案 D
解析 DNA复制所需要的原料是脱氧核苷酸，但转录所需要的原料是核糖核苷酸。
9． 如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是 ( )
A．①②过程中碱基配对情况相同
B．②③过程发生的场所相同
C．①②过程所需要的酶相同
D．③过程中核糖体的移动方向是从左向右
答案 D
解析 ①为DNA复制过程，碱基互补配对方式为A—T、G—C，②为转录，碱基互补配对方式为A—U、G—C、T—A；②转录主要发生在细胞核中，还可发生在叶绿体和线粒体中，③翻译主要发生在细胞质中的核糖体上；①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右。
10．下列有关真核生物DNA复制、转录与翻译的叙述，不正确的是 ( )
A．在一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而转录可进行多次
B．基因通过转录和翻译实现对生物性状的控制
C．通过翻译过程将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
D．DNA复制必须在细胞核内进行，而翻译必须在细胞质中进行
答案 D
解析 基因通过转录和翻译实现蛋白质的合成，从而实现对生物性状的控制，故B正确；翻译是指以mRNA为模板合成蛋白质的过程，此过程中mRNA中的碱基序列转化为蛋白质的氨基酸序列，故C正确；就真核生物而言，DNA的复制不一定发生在细胞核内，如细胞质中的线粒体等含有DNA的细胞器中也能发生DNA的复制，故D错误。
11．如图是中心法则的部分示意图，该示意图可以表示的过程包括 ( )
①DNA复制 ②转录 ③逆转录 ④翻译
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
答案 B
解析 图中上面一条链中含T，属于一条DNA链，下面一条链中含U，属于RNA链。因此此图不可能表示DNA的复制和翻译，因为DNA复制过程中不会出现RNA链，翻译过程中不会出现DNA链。
12．下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是 ( )
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
答案 A
解析 胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。
13．下图表示小鼠细胞内遗传信息流动的部分过程。请据图回答：
(1)在小鼠细胞中图甲所示生理过程发生的主要场所是________________。
(2)图甲和图乙所涉及的遗传信息的传递方向为(以流程图的形式表示)____________________________________。图甲和图乙所示过程相比，碱基互补配对方式的不同点是________________________________________________。
(3)如果图乙的⑦上GCU对应一个氨基酸，则GCU称为一个________。若⑦上的某一个碱基发生了改变，不一定引起相应的氨基酸的改变，原因是____________________________________________________________________。
答案 (1)细胞核
(2)DNA→mRNA→蛋白质 甲图有A—T，乙图没有 (3)密码子 一种氨基酸可能对应几个密码子(或密码子的简并性)
解析 (1)图甲所示生理过程为转录，主要发生在细胞核中。(2)图甲和图乙分别表示转录和翻译的过程，遗传信息的流动方向为DNA→mRNA→蛋白质。图甲中转录的模板链与mRNA链之间进行碱基互补配对，图乙中mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子之间进行碱基互补配对。(3)mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为一个密码子。由于密码子的简并性，不同的密码子可能决定相同的氨基酸。
14．图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题：
(1)图示甲、乙、丙过程分别表示________________、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在________________及________________中。
(2)生物学中，经常使用3H－TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)
研究甲过程的物质合成情况，原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是______________。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，而细胞核中的甲过程在每个起点一般起始________次。
(4)丙过程在核糖体中进行，通过______________上的反密码子来识别mRNA上的碱基，将氨基酸转移到相应位点上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经__________________和__________________加工修饰的结果。
答案 (1)DNA复制 线粒体 叶绿体
(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况
(3)RNA聚合酶 一 (4)tRNA 内质网 高尔基体
解析 (1)图甲是以DNA的两条链为模板进行DNA复制的过程。DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中，故在叶绿体和线粒体中也可发生DNA复制和转录。(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，故可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况。(3)转录的产物是RNA，故与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶；一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而基因可进行多次表达。(4)反密码子存在于tRNA上；AUG是起始密码，新合成的多肽链首端应是甲硫氨酸，但新生肽链经过内质网和高尔基体的加工后，甲硫氨酸被切除。
15．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是________________________________________________________________________。
(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明________________________________________________________________________。
(5)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常而引起的，这说明基因和性状的关系是____________________________________________________________。
答案 (1)b、c 解旋酶和DNA聚合酶 (2)②③⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸 (3)28 (4)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成 (5)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
解析 分析图示过程可知：a为DNA的复制，b为转录，c为翻译。DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成子链；图中含有核糖的物质包括mRNA、tRNA、rRNA；由mRNA的碱基组成推知DNA片段中共有7个T，第三次复制后，DNA片段由4个变为8个，故第三次复制需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为4×7＝28(个)。
教师备课资源
1． RNA的组成及分类
(1)RNA适于作DNA的信使的原因
①RNA的分子结构与DNA很相似，是由四种核苷酸连接而成的，既能储存遗传信息，也能通过“碱基互补配对原则”将DNA中的遗传信息转移到自身上来。
②RNA一般是单链结构，比DNA短，易通过核孔进出细胞核；单链不稳定，完成使命的RNA迅速降解，进而保证生命活动的有序进行。
(2)RNA的种类及功能
种类 信使RNA(mRNA) 转运RNA(tRNA) 核糖体RNA(rRNA)
特点 带有从DNA链上转录下来的遗传信息 带—OH的一端携带氨基酸，另一端有3个碱基(反密码子) 由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质
功能 携带着决定氨基酸排列顺序的信息，在蛋白质合成过程中起模板作用 转运特定的氨基酸，识别信使RNA上的遗传信息 是合成蛋白质的场所
结构 单链结构 三叶草结构 单链结构
2． 基因的概念、结构及其功能
(1)基因的概念：基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。
(2)基因的结构：由于基因是有遗传效应的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的双链，而且也是规则的双螺旋结构。 每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。
(3)基因的功能
①储存遗传信息：基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
②传递遗传信息：基因中的遗传信息，在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给子代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。
③表达遗传信息：基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫做遗传信息的表达。2014年高考生物大一轮复习 第六单元 第18讲 DNA是主要的遗传物质教案
1． 涵盖范围
本单元包括必修2第三章基因的本质——DNA的发现、结构与复制和第四章基因的表达——转录、翻译过程以及中心法则和基因对生物性状的控制两大部分内容。
2． 考情分析
(1)考查力度：本单元在高考中所占比重较大，易与其他单元的内容相联系。
(2)考查内容
①两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。
②与碱基互补配对原则相关的计算。
③DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。
④转录和翻译过程的比较。
(3)考查形式
①选择题考查以上各考点。
②简答题主要考查DNA的复制及中心法则，多以图解的形式出现。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以“DNA的发现—结构—复制—功能”为主线，系统复习两个经典实验、DNA的结构及与RNA的比较，DNA的复制及相关计算。
②以“中心法则”为纽带，比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别，尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。
(2)复习方法
①借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。
②采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。
③列表比较法和图文结合法理解基因的表达。
第18讲 DNA是主要的遗传物质
[考纲要求] 人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
一、肺炎双球菌转化实验
1． 格里菲思体内转化实验
(1)过程
(2)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“转化因子”。
判一判 (1)S型肺炎双球菌有毒性，R型肺炎双球菌无毒性 ( √ )
(2)加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌 ( × )
(3)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子 ( × )
2． 艾弗里体外转化实验
(1)过程
(2)结论：DNA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。
思考 艾弗里实验中设置DNA＋DNA酶这一组实验的目的是什么？
提示 一是对照说明只加DNA组的结论，二是说明DNA的基本构成成分不能实现转化。
[技巧] 培养基中R型和S型细菌的辨析
(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． 噬菌体结构及增殖
2． 实验过程
(1)标记噬菌体
(2)侵染细菌
3． 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DNA，即DNA是遗传物质。
思考 与艾弗里实验比较，两者共同的实验设计思路是什么？
提示 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。
三、DNA是主要的遗传物质
[连一连]
[判一判]
1． 豌豆细胞内既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要遗传物质 ( × )
2． 细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质是RNA ( × )
考点一 分析肺炎双球菌的转化实验
1． 比较体内转化实验与体外转化实验
体内转化实验 体外转化实验
操作人 格里菲思 艾弗里及其同事
细菌培养场所 小鼠体内 培养基(体外)
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌做对照 将物质提纯分离各自观察
结果观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落
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
2． 体内转化实验与体外转化实验存在怎样的关系？
答案 体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。
易错警示 肺炎双球菌转化实验中的4点易错分析
(1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌，使小鼠致死。
(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(4)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
1． 注射后能使小白鼠患败血症而死亡的是 ( )
A．R型肺炎双球菌
B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌
D．R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合
答案 D
解析 S型肺炎双球菌可使小白鼠患败血症死亡。R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合后，可在小白鼠体内转化为S型肺炎双球菌。
2． 格里菲思肺炎双球菌的转化实验是科学家研究、确定遗传物质的经典实验。请回答下列问题：
(1)实验中涉及的S型细菌和R型细菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)格里菲思根据实验得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该实验能否证明DNA是转化因子？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)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，两种细菌含量变化如图所示。从免疫学角度解释：曲线ab段下降的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
曲线bc段上升的原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙 (2)加热杀死的S型细菌中必然含某种“转化因子”，使R型细菌转化成S型细菌 (3)不能。因为没有把DNA和其他成分分开，单独观察各自的作用 (4)R型细菌被小鼠的免疫系统杀死 有毒的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力下降
解析 (1)S型细菌和R型细菌的菌落不同，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，可通过观察菌落来区分这两种肺炎双球菌。(2)(3)可联系教材实验作答。(4)注意从免疫学角度解释，R型细菌含量在后期上升是小鼠免疫力降低造成的。
技法提炼
肺炎双球菌体内和体外转化实验中的对照
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。
考点二 比较分析噬菌体侵染细菌的实验
1． 完善噬菌体增殖的相关条件
(1)模板：噬菌体DNA。
(2)合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成蛋白质
2． 对噬菌体侵染细菌实验的结果分析
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
易错警示 噬菌体侵染细菌实验的易错分析
(1)噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
①该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋`白质区分开。
②35S(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存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
(2)噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的方法不同
①前者采用放射性同位素标记法，即分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)；
②后者则采用直接分离法，即分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养。
3． 在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，下列对于沉淀物中含有少量放射性物质的解释，正确的是 ( )
A．经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌
答案 A
解析 在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在沉淀物中含有少量放射性，原因是搅拌不充分，有少量的含35S的T2噬菌体还吸附在大肠杆菌上。
4． 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，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C
解析 噬菌体是寄生生物，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，从而影响实验结果；用35S标记噬菌体的侵染细菌实验中，沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能说明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是不是遗传物质。
[互动探究] (1)按B选项所述的标记方法，进入细菌体内的成分是什么？(2)若C选项中的35S改为32P，若实验结果的上清液中含有放射性，其原因是什么？
提示 (1)用32P标记的DNA。(2)噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内或噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代
技法提炼
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，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，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
考点三 聚焦生物的遗传物质
1． 根据烟草花叶病毒感染烟草的实验，获得实验结论
实验过程与实验结果 ①烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组) ②烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)③烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)
实验结论 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
2． 判断下表中生物体内核酸种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞生物 真核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、玉米、人
原核生物 DNA和RNA DNA 细菌、蓝藻
非细胞生物 大多数病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体
极少数病毒 仅有RNA RNA SARS病毒、艾滋病病毒
易错警示 对遗传物质的3点总结
(1)一切生物(朊病毒除外)的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。
(2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)，其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。
(3)DNA病毒如噬菌体的遗传物质是DNA，只有RNA病毒的遗传物质是RNA。
5． 烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是 ( )
A．a过程表示用TMV的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的外壳和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
答案 D
解析 由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草叶片，因此没有证明烟草花叶病毒的RNA是不是遗传物质。
6． 要研制诺瓦克病毒疫苗，必须知道其大分子组成，设计实验探究其物质组成。
(1)实验原理：
①RNA溶液在盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色。
②蛋白质溶液与________________反应显________色。
③________________________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①用三支洁净的试管分别取等量含有诺瓦克病毒的溶液，编号A、B、C。
②向A试管中滴加适量的二苯胺试剂，水浴加热。
③向B试管中滴加适量浓盐酸与苔黑粉，加热。
④向C试管中____________________________________________________________。
(3)请设计一个表格并记录实验结果。
(4)实验结论：________________________________________________________。
答案 (1)②双缩脲试剂 紫 ③DNA溶液与二苯胺试剂共热显蓝色
(2)④加适量的双缩脲试剂，振荡
(3)表格如下：
双缩脲试剂 二苯胺试剂 苔黑酚
现象 紫色 不变色 绿色
成分 蛋白质 不存在DNA RNA
(4)诺瓦克病毒的大分子组成为RNA和蛋白质
注：(3)、(4)其他答案也可，但表格内容要与结论一致。
解析 诺瓦克病毒由蛋白质外壳和核酸组成，核酸包括DNA和RNA，要鉴定这些大分子物质，可利用某些化学试剂与这些物质发生颜色反应，根据特定的颜色，判断该病毒中是否含有这些大分子成分。设计表格方便记录实验结果，利用实验结果分析，并得出结论。
技法提炼
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。
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 对对照组的理解不到位，导致答案不完整 1、2、3 ② 结论表述不到位，没有抓住本质 S型细菌中的某种物质(转化因子)能使R型细菌转化成S型细菌
③ 忽视了题干中提供的材料“请利用DNA酶作试剂” 加入提取的S型细菌DNA和DNA酶 ⑤ 把该验证实验误判为探究实验 实验结果：A、C组培养基中未出现S型细菌，只有B组培养基中出现S型细菌；结论：DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌
④ 答案表述过于简化 将R型细菌分别接种到三组培养基上
题组一 两个经典实验的分析
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型细菌物质 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型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的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 第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，C项正确。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，D项错误。
2． (2012·重庆卷，2)针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注。下列有关噬菌体的叙述，正确的是 ( )
A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
答案 A
解析 病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。病毒的生活史包括五个基本过程：吸附、注入(病毒自身的遗传物质)、复制(利用宿主细胞的核苷酸，以病毒的核酸为模板，合成病毒自身的核酸；利用宿主细胞的氨基酸合成病毒的蛋白质外壳)、组装、释放，故B项错误；噬菌体抗菌的机理是通过噬菌体的寄生作用，使细菌裂解死亡，故C项错误；病毒的增殖方式叫做“复制”，原核生物主要进行二分裂增殖，故D项错误。
3． (2012·上海卷，11)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体
( )
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N放射性同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
答案 B
解析 噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N，故C项错误。蛋白质的组成元素中一般没有P，故D项错误。噬菌体侵染细菌时把DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，实验结果更科学、更准确，故B项正确。
题组二 遗传物质的探索
4． 判断正误
(1)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力(2012·江苏，2B)
( )
(2)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA(2012·江苏，2D)
( )
(3)DNA是主要的遗传物质(2010·广东，4D) ( )
(4)豌豆的遗传物质主要是DNA(2009·江苏，5A) ( )
(5)酶母菌的遗传物质主要分布在染色体上(2009·江苏，5B) ( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
5． (2010·江苏卷，4)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括 ( )
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息
答案 C
解析 早期人们认为：不同生物的蛋白质在结构上存在一定的差异，这是不同生物差异的直接原因；蛋白质是生命活动的体现者和承担者，与生物性状密切相关；蛋白质的差异性主要体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序不同引起了结构的不同，因此不同氨基酸的排列组合可以贮存大量遗传信息。后来发现，蛋白质的热稳定性差，易变性失活，并且不能自我复制，而DNA比蛋白质具有更高的热稳定性，并且能够自我复制。
【组题说明】
考 点 题 号 错题统计 错因分析
肺炎双球菌的转化实验 2、3、4、13
噬菌体侵染细菌的实验 6、7、10、14
对遗传物质的探究 1、5、8、9、11、12、15
1． 下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述，正确的是 ( )
A．格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术
C．赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质
D．烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质
答案 B
解析 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证实了加热杀死的S型细菌体内存在某种“转化因子”；赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
2． 下列有关肺炎双球菌转化实验的说法，不正确的是 ( )
A．格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了蛋白质不是遗传物质
C．若将加热杀死的R型细菌和S型细菌的DNA混合后注射到小鼠体内，小鼠不会死亡
D．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用
答案 A
解析 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证明了S型细菌内有转化因子，但当时他并没有证明出该转化因子就是DNA。加热杀死的R型细菌失去活性，即使有S型细菌的DNA，其也不会被转化为S型细菌。
3． 如图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是 ( )
A．实验一 B．实验二
C．实验三 D．实验一和三
答案 B
解析 实验二中加入的DNA酶能水解S型细菌的DNA，R型细菌不能转化为S型细菌，所以实验二的培养皿中只有一种菌落。
4． 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，如图所示标记元素所在部位依次是 ( )
A．①④ B．②④ C．①⑤ D．③⑤
答案 A
解析 赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，实际上是标记了脱氧核苷酸中的磷酸基和氨基酸中的R基。
5． 下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述，正确的是 ( )
A．分别给小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡
B．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
C．用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明DNA是遗传物质
D．用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液中具有较强的放射性
答案 A
解析 R型活细菌无毒性，加热杀死后的S型细菌失去活性，故小鼠均不死亡；噬菌体的蛋白质被35S标记，该物质没有进入被侵染的细菌中，故子代噬菌体中无35S标记；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA；用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后沉淀物中具有较强的放射性。
6． 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性的主要位置依次是 ( )
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、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
答案 D
解析 在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①③都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；②用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中；④用15N可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内，而DNA可以进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。
7． 某生物兴趣小组利用同位素标记法，重复了赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的部分实验，预期的实验结果是沉淀物中放射性强。可是检测实验结果时却得到了相反的结果：上清液中放射性强。你认为最可能的原因是 ( )
A．培养时间过长，细菌解体，子代噬菌体被释放出来
B．培养时间过短，大量的子代噬菌体没有被释放出来
C．搅拌力度过大，大量的亲代蛋白质外壳与细菌分离
D．搅拌力度过小，大量的亲代蛋白质外壳没有和细菌分离
答案 A
解析 该实验中，沉淀物主要是细菌，上清液主要含有亲代噬菌体的蛋白质外壳。该小组得到上清液中放射性强的结果，原因可能是培养时间过长，细菌解体，子代噬菌体被释放出来。
8． 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。下列关于这两个实验的叙述正确的是 ( )
A．二者都应用同位素示踪技术
B．二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照
D．二者都诱发了DNA突变
答案 B
解析 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，都遵循对照原则，二者都没有诱发DNA突变，其中只有噬菌体侵染细菌实验应用了同位素示踪技术。
9． 下列有关实验及实验结论的叙述中，错误的是 ( )
实验材料 实验过程 实验结果与结论
A R型和S型肺炎双球菌 将R型活细菌与S型细菌的DNA和DNA水解酶混合培养 只生长R型细菌，说明DNA被水解后就失去遗传效应
B 噬菌体和大肠杆菌 用35S标记的噬菌体去感染普通的大肠杆菌，短时间保温 离心后获得的上清液的放射性很高，说明DNA是遗传物质
C 烟草花叶病毒和烟草 用从烟草花叶病毒中分离出的RNA侵染烟草 烟草出现病斑，说明烟草花叶病毒的RNA可能是遗传物质
D 大肠杆菌 将已用15N标记DNA的大肠杆菌培养在普通(14N)培养基中 经三次分裂后，含15N的DNA占DNA总数的1/4，说明DNA分子的复制方式是半保留复制
答案 B
解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，离心后获得的上清液的放射性很高，不能说明DNA是遗传物质。
10．在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验，下列有关叙述正确的是 ( )
A．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体分别进行侵染实验
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．用32P标记T2噬菌体的蛋白质，用35S标记T2噬菌体的DNA
答案 B
解析 赫尔希和蔡斯在T2噬菌体侵染细菌的实验中，分别用32P标记T2噬菌体的DNA，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，该实验证明了DNA是遗传物质。T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，不能用培养基直接培养T2噬菌体。
11．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有：①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是 ( )
A．两者都运用了①和②
B．前者运用了①，后者运用了②
C．前者只运用了②，后者运用了①和②
D．前者只运用了①，后者运用了①和②
答案 D
解析 艾弗里的肺炎双球菌转化实验设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且还运用了放射性同位素标记法。
12．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细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是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
答案 C
解析 凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA。
13．1928年，英国科学家利用小鼠做了如下的实验：
实验1：R型活细菌＋小鼠→小鼠存活；
实验2：S型活细菌＋小鼠→小鼠死亡→分离出S型活细菌；
实验3：加热后杀死的S型细菌＋小鼠→小鼠存活；
实验4：加热后杀死的S型细菌＋R型活细菌＋小鼠→小鼠死亡。
请回答下列相关问题：
(1)在实验4中从死亡的小鼠体内能够分离出__________细菌。
(2)除了用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌外，你还可以利用怎样的方法来区别R型和S型细菌？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如图为实验4中小鼠体内R型细菌的增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。(用虚线绘制)
(4)通过该实验获得的结论是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，请预测该小鼠的生活情况：________；并分析其原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)S型和R型 (2)显微镜下观察细菌有无荚膜(或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若菌落表面光滑，则为S型；若菌落表面粗糙，则为R型) (3)如图 (4)S型细菌中存在着转化因子 (5)存活 加热后杀死的S型细菌相当于疫苗，能刺激小鼠产生大量的抗体和记忆细胞
解析 (1)在实验4中，小鼠的死亡是部分R型细菌转化成S型细菌的结果，故从死亡的小鼠体内能够分离出R型和S型两种细菌。(2)除了运用注射法，通过观察小鼠是否死亡来区分R型和S型细菌外，也可以通过培养细菌，直接观察细菌的菌落特征进行判断，以及借助显微镜观察细菌有无荚膜来判断。(3)绘图时需要注意：①S型细菌种群将呈现“S”型增长曲线；②S型细菌的初始数量应为0，体现转化从无到有的过程；③S型细菌应先于R型细菌开始增长，且最后数量要多于R型细菌。(4)该实验证明了S型细菌中存在着转化因子，但不能证明DNA就是遗传物质。(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，小鼠不会死亡，因为先前注射的加热后杀死的S型细菌相当于抗原，小鼠体内会产生相应的抗体和记忆细胞，能够杀死注射的S型活细菌。
14．1952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在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：
(1)他们指出“噬菌体在分子生物学中的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位。”这句话指出了噬菌体作为实验材料具有____________________________的特点。
(2)通过_________________________________________________________________
____________________________________________________________________的方法分别获得被32P和35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中______________________变化。
(3)侵染一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是__________________________，所以搅拌时间少于1 min时，上清液中的放射性________。实验结果表明当搅拌时间足够长时，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明________________________________________。图中“被侵染的细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明____________________________________，否则细胞外________________的含量会增高。
(4)本实验证明在病毒复制和遗传过程中______________起着作用。
答案 (1)结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)
(2)用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌 DNA和蛋白质的位置 (3)使噬菌体和细菌分离 较低 DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌 细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来 32P (4)DNA
解析 (1)噬菌体作为实验材料，是因为其结构简单，只含有蛋白质和DNA。(2)噬菌体是病毒，离开活体细胞不能繁殖，所以要标记噬菌体，首先应用含32P和35S的培养基
分别培养大肠杆菌，再让噬菌体分别侵染标记后的大肠杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的位置变化。(3)噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外32P含量增高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。细胞外的35S含量只有80%，原因是在搅拌时被侵染细菌和噬菌体外壳没有全部分离；细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。
15．阅读以下材料，回答有关问题。
材料 从2009年3月底开始，墨西哥、美国等国接连爆发大规模甲型H1N1流感疫情，并迅速蔓延至北美地区以外的国家，全球拉响防疫警报。
某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？下面是兴趣小组为探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计的实验，请将其补充完整。
(1)实验目的：____________________________________________________________。
(2)材料用具：显微注射器、甲型H1N1流感病毒的核酸提取液、猪胚胎干细胞、DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤：
第一步：把甲型H1N1流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_______________________________________________________________________；
第二步：取猪胚胎干细胞分成等量的三组，用显微注射技术分别把处理过的A、B、C三组核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中；
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有甲型H1N1流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③若A、B、C三组均出现甲型H1N1流感病毒，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
答案 (1)探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA (3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理 (4)①若A、C两组出现甲型H1N1流感病毒，B组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA ②若B、C两组出现甲型H1N1流感病毒，A组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA
教师备课资源
1． 噬菌体侵染细菌实验与肺炎双球菌转化实验的比较
相同点 ①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用，但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同②都遵循了对照原则③都能证明DNA是遗传物质，都不能证明DNA是主要的遗传物质
不同点 方法不同 艾弗里实验 直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养
噬菌体侵染细菌实验 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)
2． 利用流程图法解决实验设计题
[方法解读] 解读流程图时，要借助于题干中的文字叙述，把握流程图中的核心变化或 重要过程，以此为主线完成图文的转换。由于流程图中涉及箭头、字母或数字等，答案 的形式也可能用上述符号，这是解答流程图题与其他题型的区别。
[典例剖析] 请结合甲图用图解法完成实验设计，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
解析 (1)仔细审题、审图，注意烟草花叶病毒的结构是由螺旋RNA和方框蛋白质外壳组成，说明烟草花叶病毒的化学成分是RNA和蛋白质。(2)甲组实验表明：用烟草花叶病毒去感染正常烟草时，烟草出现病态叶，并从烟草体内分离出了烟草花叶病毒，但不能证明烟草花叶病毒的哪一成分是遗传物质。(3)设法把病毒的RNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察二者的作用。单独用烟草花叶病毒的蛋白质外壳感染烟草时，烟草不出现病斑，从烟草细胞中也未分离出烟草花叶病毒；把烟草花叶病毒的RNA接种到烟草上，结果烟叶发病，并从烟草细胞中分离出了完整的烟草花叶病毒，证明了RNA起着遗传物质的作用，而甲组实验在此起了对照作用。
答案
