第1章 人类探索遗传物质的历程 本章练测（北大师版必修2）
建议用时 实际用时 满分 实际得分
60分钟 100分
一、选择题（本题共20小题，每小题3分，共60分。）
1.魏斯曼的“种质论”有什么进步意义？（ ）
A.不仅说明了遗传现象，而且说明了发育的机制
B.确定了基因的位置
C.首次把遗传现象缩小到细胞的范围
D.总结出了遗传的基本规律
2.在解释分离现象时，下列哪项不属于孟德尔假说的要点？( )
A.生物的性状由遗传因子控制
B.体细胞中遗传因子成对存在
C.生物体在形成配子时，不成对的基因自由组合
D.在受精时，雌雄配子随机组合
3.能证明RNA是遗传物质的实验是（ ）
A.豌豆杂交实验
B.肺炎双球菌转化实验
C.噬菌体侵染细菌实验
D.烟草花叶病毒拆合实验
4.第一个用实验手段阐明遗传现象的科学家是（ ）
A.达尔文 B.孟德尔
C.摩尔根 D.艾弗里
5.通过实验证实基因位于染色体上的科学家和揭示出DNA分子是双螺旋结构的科学家分别是（ ）
A.孟德尔、摩尔根 B.萨顿、沃森和克里克
C.萨顿、艾弗里 D.摩尔根、沃森和克里克
6.格里菲斯用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果( )
A.证明了DNA是遗传物质
B.证明了RNA是遗传物质
C.证明了蛋白质是遗传物质
D.没有具体证明哪一种物质是遗传物质
7.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的遗传信息
8.生命舞台上的“演员”是（ ）
A.DNA B.核酸和蛋白质的复合体
C.性状 D.蛋白质
9.关于遗传信息实质的描述正确的是（ ）
A.蛋白质中氨基酸的排列顺序
B.DNA中4种核苷酸碱基的排列顺序
C.DNA中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序
D.染色体上基因的排列顺序
10.1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( )
①证明DNA是主要的遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何储存遗传信息
④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A.①③ B.②③
C.②④ D.③④
11.格里菲斯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
②基因是有遗传效应的DNA片段
③蛋白质和多糖不是遗传物质
④S型细菌的性状是由DNA决定的
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
⑥在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌细胞中
A.①④⑤⑥ B.②④⑤⑥
C.②③⑤⑥ D.①③④⑥
12.与证明DNA是遗传物质无关的实验是( )
A.格里菲斯的肺炎双球菌转化实验
B.烟草花叶病毒的拆合实验
C.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
D.噬菌体侵染细菌的实验
13.摩尔根的重要贡献是( )
A.进行了豌豆杂交实验
B.总结了遗传学上的三大定律
C.用实验证明了基因位于染色体上
D.首先提出了“基因”一词
14.下列关于生物的遗传物质的叙述中，不正确的是( )
A.核酸是一切生物的遗传物质(朊病毒除外)
B.绝大多数生物的遗传物质是DNA
C.除少数病毒外，生物的遗传物质都是DNA
D.生物细胞内DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质
15.遗传信息是指( )
A.DNA中4种核苷酸碱基的排列顺序
B.脱氧核苷酸
C.氨基酸序列
D.核苷酸
16.下列说法不正确的是( )
A.最初人们对遗传的认识仅停留在子代与亲代的长相方面
B.“泛生论”是由达尔文提出的
C.“种质论”是由魏斯曼提出的
D.遗传因子是由摩尔根提出的
17.下列不属于孟德尔观点的是( )
A.性状是由遗传因子决定的
B.遗传因子能够传递性状
C.遗传因子在体细胞中成对存在
D.遗传因子在染色体上
18.达尔文根据假设“芽球”的作用，进一步的猜测是“芽球”中含有( )
A.营养物质
B.遗传物质
C.上帝的旨意
D.DNA
19.基因的遗传行为与染色体的行为是平行的。根据这一事实作出的如下推测,哪一项是没有说服力的 ( )
A.基因在染色体上
B.每条染色体上有许多基因
C.同源染色体分离导致等位基因分离
D.非同源染色体之间的自由组合使相应的非等位基因重组
20.下列能够证明DNA是遗传物质的实验是( )
①艾弗里将从S型细菌中分离出的DNA 蛋白质和多糖等物质分别加到培养R型细菌的培养基中 ②格里菲斯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
二、非选择题（共40分）
21.（25分）在研究生物遗传物质的过程中，人们做了很多的实验进行探究，包括著名的“肺炎双球菌转化实验”。某人曾重复了“肺炎双球菌转化实验”，步骤如下。请分析以下实验并回答问题。
A.将一部分S型细菌加热杀死；
B.制备符合要求的培养基，并分为若干组，将菌种分别接种到各组培养基上（接种的菌种如下图中文字所示）；
C.将接种后的培养皿放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况（见下图甲）。
甲
（1）本实验中的对照组有_________ _______
____________________________________________________________________。
（2）本实验得出的结论是______ ____________
___________________________________________________________________。
（3）下图乙表示在格里菲斯肺炎双球菌转化实验的基础上进行的实验的部分图解，其目的是证明“转化因子”的化学成分。请据图回答：
①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是___ _________________ _________________________________________。
②依据上面实验的图解，可以作出__ __的假设。
③为验证上面的假设，又设计了如下图丙所示的实验：
该实验中加DNA酶的目的是_ ____ __________________________________________，
观察到的实验现象是__ _________ _______________________________________。
④通过上面两步实验，仍然不能说明__________
___________ ___ ，
为此还需设计下图丁所示实验：
乙
丙
丁
观察到的实验现象是___ _，
该实验能够说明___ _。
（4）由此可见，_ ___是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质22.(15分)经实验测定，得到下列两组数据：
(1)衣藻细胞中的DNA 84%在染色体上，14%在叶绿体上，1%在线粒体上，1%游离在细胞质中。
(2)豌豆细胞的染色体中，DNA占41.5%，RNA占9.6%，蛋白质占48.9%。
通过以上数据可以说明：
(1)______________________________________________________________________ __
_____________________________________________________________________ __ _________________________________________；
(2)____________________________________________________________________ ____
_________________________________________________________________ __________ _________________________________________________________________________________。
第1章 人类探索遗传物质的历程 本章练测
（北师大版必修2）参考答案
1.C 解析：A项为达尔文泛生论的意义；B项确定基因位置的是摩尔根的基因论；C项是种质论的意义，种质论肯定了在有机体中只有一种细胞负责遗传，首次把遗传现象缩小到细胞的范围；D项总结出遗传基本规律的是孟德尔。
2.C 解析：孟德尔当时还没有出现“基因”一词，1909年，丹麦遗传学家约翰逊首次使用“基因”一词代替了孟德尔的“遗传因子。孟德尔指出：决定和传递性状的是遗传因子，性状的分离是由于成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。
3.D 解析：孟德尔通过豌豆的杂交实验总结出了分离定律和自由组合定律；肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都是证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒中只含一种核酸RNA，其拆合实验证明了RNA是遗传物质。
4.B 解析：达尔文是根据自己的观察对遗传现象进行解释，提出了“泛生论”的假说，但没有进一步的实验验证；孟德尔、摩尔根和艾弗里都通过实验对自己所研究的问题或假说进行了验证，但孟德尔是第一个用实验手段阐明遗传现象的科学家。
5.D 解析：萨顿提出基因位于染色体上的假说；摩尔根通过果蝇杂交实验证实了基因位于染色体上；艾弗里是通过肺炎双球菌实验证明DNA是遗传物质；沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。
6.D 解析：美国科学家格里菲斯只是通过肺炎双球菌的转化实验推论出加热杀死的S型细菌中含有促进R型细菌转化的活性物质即“转化因子”，没有具体证明何种物质是遗传物质。
7.C 解析：本题考查的是人类对遗传物质的推测及蛋白质与DNA的热稳性的差异，旨在考查考生对教材基础知识的识记判断能力。不同的生物遗传物质不同，而不同生物体内的蛋白质结构也不同，故推测遗传物质可能是蛋白质，A项叙述正确；蛋白质是生物性状的直接体现者，B项叙述正确；与蛋白质相比，DNA更耐高温，所以DNA的热稳定性大于蛋白质，另外蛋白质也不能自我复制，C项叙述错误；由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，故推测不同的氨基酸排列顺序可贮存大量不同的遗传信息，D项叙述正确。
8.D 解析：携带遗传信息的物质不是蛋白质而是DNA，蛋白质只是生命舞台的前台“演员”，而DNA则是后台的“总导演”。
9.B 解析：遗传信息在DNA上，排除A、D项；而DNA中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序是稳定不变的，与“遗传信息决定了蛋白质的不同性质”不相符，C项错误；DNA中4种核苷酸碱基的排列顺序千变万化，4种核苷酸的排列顺序代表不同的遗传信息，这些遗传信息决定了蛋白质的不同性质，B项正确。
10.D 解析：解答本题可用排除法，也可直接进行判断。证明DNA是遗传物质的实验是肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质，①错误，排除A项；沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型时没有从染色体中提取DNA，也不涉及蛋白质等其他成分，故不能确定DNA是染色体的组成成分，②错误，排除B、C两项；DNA的双螺旋结构模型揭示了DNA的构成，其遗传信息储存在4种碱基的排列顺序之中，并且指出了DNA两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，为DNA复制机制的阐明奠定了基础，故③④正确，D项正确。
11.D 解析:格里菲斯进行的肺炎双球菌的体内转化实验证明了S型细菌中含有“转化因子”，艾弗里的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质和多糖不是遗传物质，S型细菌的性状是由DNA决定的。在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌细胞中。
12.B 解析：烟草花叶病毒属于RNA病毒，其拆合实验证明了RNA是遗传物质。
13.C
14.D 解析：因为DNA能控制蛋白质的合成，进而控制遗传性状，故其为遗传物质。绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
15.A
16.D
17.D 解析：D项观点是由沃尔特·萨顿提出来的，后被摩尔根所证实。
18.B
19.B 解析:基因位于染色体上,同源染色体分离导致等位基因分离,非同源染色体之间的自由组合使相应的非等位基因重组,都可以体现基因遗传行为与染色体行为的平行关系;每条染色体上有许多基因,不能很好地体现二者的平行关系。
20.D 解析:能够证明DNA是遗传物质的实验有艾弗里体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。格里菲斯的实验证明并推论已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型细菌的“转化因子”,并没有证明遗传物质就是DNA。DNA双螺旋模型的构建 孟德尔的豌豆杂交实验与证明DNA是遗传物质无关。
21.（1）1、2、3组 （2）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，产生可遗传的变异 （3）①分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖类荚膜等物质 ②DNA是遗传物质 ③分解从S型细菌中提取的DNA 培养基中只长R型细菌 ④蛋白质、多糖类荚膜等不是遗传物质 培养基中只长R型细菌 蛋白质、多糖类荚膜不是遗传物质 （4）DNA
解析：（1）本实验探究的课题是“加热杀死的S型细菌能否导致R型细菌发生转化”，所以必须设置正常的R型细菌、S型细菌及加热杀死的S型细菌的培养组，与混合培养形成对照。（2）从四组菌落生长情况的对照中就可以确定S型细菌中有某种物质（转化因子）能使R型细菌转化成S型细菌。（3）本实验的目的是验证“转化因子”的化学成分，因此应将S型细菌的各种成分分离、提纯后分别与R型细菌混合，观察实验结果，分析得出正确结论。（4）综合分析题目，DNA是遗传物质。
22.(1)DNA的主要载体是染色体 (2)染色体的主要成分是DNA和蛋白质
解析：第一组数据反映了细胞中DNA分子的分布特点：主要分布在细胞核内的染色体上，少数分布在细胞质中的线粒体、叶绿体和细胞质基质中；第二组数据反映了染色体的化学组成特点，其中蛋白质和DNA所占比例最大。第1章 人类探索遗传物质的历程
内容拓展（北师大版必修2）
由此可见，F2性状表现及比例为高∶矮＝3∶1，F2的基因型及比例为DD∶Dd∶dd=1∶2∶1。
Ⅲ.对分离现象解释的验证——演绎推理
(1)验证的方法：测交实验，选用F1和隐性纯合子作为亲本，目的是为了验证F1的基因型。
(2)测交的结果：子代出现两种表现型，比例为1∶1。
Ⅳ.分离定律的实质及发生时间——得出结论
(1)实质：等位基因随同源染色体的分开而分离(如下图所示)。
(2)时间：减数第一次分裂后期。
B.孟德尔两对相对性状遗传实验分析
Ⅰ．F1的配子分析
F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合，F1产生的雌、雄配子各4种：YR︰Yr︰yR︰yr=1︰l︰l︰l，图解如下：
Ⅱ．F2表现型分析
(1)在自由组合定律中的每一对相对性状，若单独地分析，都遵守基因的分离定律，即黄︰绿(或圆︰皱)=3︰1。
(2)亲本中只有黄圆和绿皱两种表现型，F2中不但有黄圆和绿皱(叫做亲本组合，共占10/16)，还出现了亲本没有的黄皱和绿圆(叫做重组类型，共占6/16)，四种比例为黄圆︰黄皱︰绿圆︰绿皱=9︰3︰3︰1。
(3)上述每种表现型中的纯合子都为l/16。
Ⅲ．F2基因型分析
F1的雌雄配子的结合是随机的，雌雄配子的结合有l6种方式，产生9种基因型：
4YyRr︰2YYRr︰2YyRR︰2Yyrr︰2yyRr︰1YYRR︰IYYrr︰lyyRR︰lyyrr。
[拓展](1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的，在减数第一次分裂后期，同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。这是基因的自由组合定律发生的实质。
(2)配子的随机结合不是基因的自由组合，基因的自由组合发生在减数第一次分裂过程中，而不是受精作用时。
(3)自由组合强调的是非同源染色体上的非等位基因。一条染色体上的多个基因也称为非等位基因，它们是不能自由组合的。
2.萨顿的遗传染色体学说
萨顿的工作及贡献
20世纪初W.Sutton对蝗虫的研究表明，不同对的染色体常常可以从形态和大小加以区别，父方和母方的染色体在减数分裂过程中联会。以后他把细胞学和遗传学的资料结合起来，说明了染色体在遗传中的作用，开创了细胞遗传学研究领域。1903年Boveri发表的论文也提出了类似的论点，他们一道建立了把基因和染色体传递联系起来的假说，称为Sutton?Boveri假说。这个假说的内容如下。
（1）在体细胞中有两组相同的染色体，一组来源于父方，一组来源于母方。同源染色体的成对存在和基因的成对存在是平行的。
（2）染色体在细胞分裂的各个时期，保持其形态特点。基因也显示同样的连续性。
（3）减数分裂时，同源染色体配对，然后每对的两个成员分离，进入不同的生殖细胞，每对的分离和其他各对的分离是独立的。配子形成前的某个时期，基因也独立地分离。
（4）每条或每对染色体在生活和发育中都有一定的作用。基因也是这样。
Sutton和Boveri的工作促进了细胞遗传学的发展。Sutton同时还提出，如果有一些基因在同一染色体上，必然会是非独立分配的，否则，“各种性状的数目，……就不能超过染色体的数目。”由此可见，他已预见到连锁遗传现象。
3.摩尔根的基因论
摩尔根定位果蝇染色体上基因的方法
1910年5月，在摩尔根果蝇室的大群野生型红眼果蝇中出现了一只白眼雄果蝇。对于这只后来在科学史上非常出名的昆虫，摩尔根当时是爱护备至，努力使它在死亡之前与野生型红眼雌果蝇交配而留下了后代。摩尔根将实验结果写成以“果蝇的限性遗传”为题的论文，发表在1910年7月的《科学》杂志上。
摩尔根用这只白眼雄蝇与通常的红眼雌蝇交配时，子一代不论雌雄都是红眼，但子二代中雌的全是红眼，雄的半数是红眼，半数是白眼。如果雌雄不论，则子二代中红眼∶白眼为3∶1。这显然是个孟德尔比数，但与一般孟德尔比数不同的是，白眼全是雄蝇。
摩尔根做了回交实验。用最初出现的那只白眼雄蝇和它的后代中的红眼雌蝇交配，结果产生1/4红眼雄蝇、1/4红眼雌蝇、1/4白眼雌蝇、1/4白眼雄蝇，这也完全是孟德尔比数。
摩尔根根据实验结果，提出了如下假设：控制白眼性状的基因W位于X染色体上，是隐性的。因为Y染色体上不带有这个基因的显性等位基因，所以最初发现的那只雄蝇的基因型是XWY，表现为白眼，跟这只雄蝇交配的红眼雌蝇是显性基因的纯合子，基因型是++。白眼基因W是突变基因，红眼基因+是野生型基因，因为这对等位基因都在X染色体上，所以为明确起见，分别记作XW和X+，Y代表Y染色体。
白眼雄蝇与纯种红眼雌蝇交配，白眼雄蝇的基因型是XWY，产生两种精子，一种精子带有X，上面有W基因，一种精子带有Y，上面没有相应的基因。红眼雌蝇的基因型是X+X+，产生的卵细胞都带有X，上面都有+野生型基因。两种精子(XW和Y)与卵细胞（X+)结合，子代雌蝇的基因型是X+XW，因为+对W是显性，所以表现型是红眼，子代雄蝇的基因型是X+Y，所以表现型也是红眼。子一代的红眼雌蝇与红眼雄蝇交配时，红眼雌蝇(X+XW)产生两种卵细胞：一种是X+，一种是XW。红眼雄蝇也产生两种精子：一种是X+，一种是Y。卵细胞与精子结合，形成4种合子，长大后，雌蝇都是红眼(X+X+和X+XW)，而雄蝇中一半是红眼(X+Y)，一半是白眼(XWY)，表现型比例是2∶1∶1。
在摩尔根所做的回交实验中，子一代红眼雌蝇与白眼雄蝇交配，子一代红眼雌蝇的基因型是X+XW，产生两种卵细胞，一种是X+，一种是XW。白眼雄蝇的基因型是XWY，产生两种精子，一种是XW，一种是Y。雌雄配子结合后，如下图所示。
后代有4种表现型：红眼雌蝇(X+XW)、白眼雌蝇(XWXW)、红眼雄蝇(X+Y)、白眼雄蝇(XWY)，比例是1∶1∶1∶1。摩尔根圆满地说明了他的实验结果。为了验证他的假设，他又设计了三个新的实验。
（1）根据假设，子二代雌蝇虽然都是红眼，但基因型有两种，半数是X+X+，半数是X+XW，所以子二代雌蝇与白眼雄蝇做单对交配时，应当半数子二代雌蝇所产的后裔全部是红眼，半数子二代雌蝇则与子一代雌蝇回交一样，所产的后裔是1/4红眼雌蝇、1/4白眼雌蝇、1/4红眼雄蝇、1/4白眼雄蝇。
（2）根据假设，白眼雌蝇与红眼雄蝇交配时，子代中雌蝇都是红眼，雄蝇都是白眼。
（3）根据假设，白眼雌蝇和白眼雄蝇交配时，子代雌雄都是白眼，而且以后也能真实传代，成为稳定的品系。这三个实验中，以第二个实验最为关键，实验的结果跟预期完全符合，假设得到证实。 这样摩尔根就把决定红眼和白眼的基因定位在X染色体上。
要点二 从分子水平上研究遗传物质
1.肺炎双球菌
肺炎球菌是一种可以引起人类患肺炎和小鼠患败血症的病原微生物。已知的肺炎双球菌包括很多不同类型的菌株，但只有光滑型（S型）菌株能引起疾病。S型菌株的细胞外表面有一层胶状的多糖类物质──荚膜，它们通常不能被宿主的正常防护机构所破坏，因而导致宿主感染。粗糙型（R型）菌株的细胞没有荚膜包被，对宿主无毒性。光滑型菌株在培养基上形成明亮的光滑菌落，因而得名；粗糙型菌株无荚膜，菌落表面无光泽，显得粗糙。
2.肺炎双球菌转化实验的实质
遗传转化是指同源或异源的游离DNA分子（质粒或染色体DNA）被细菌的细胞摄取，并得以表达的基因转移过程。遗传转化可以分为自然转化和人工转化，前者是细胞在一定生长阶段出现容易接受外源DNA的生理特性；后者则是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力，或人为地将DNA导入细胞内。
自然转化现象首先是在肺炎双球菌中发现的。近几十年来，已经发现许多细菌属中的某些种类或某些特殊的菌株有自然转化能力。在肺炎双球菌中，自然转化的第一步是R型受体细胞处于感受态，即能从周围环境中吸取DNA的一种生理状态，然后是DNA在细胞表面的结合和进入。进入细胞的DNA分子一般以单链形式整合进宿主的染色体DNA，并获得遗传特性的表达。这一系列的过程涉及细菌染色体上10多个基因编码的功能。]
R型细菌在生长到一定阶段时，就会分泌一种小分子的蛋白质，称为感受态因子。这种因子又与细胞表面受体相互作用，诱导感受态特异蛋白质（如自溶素）的表达，它的表达使细胞表面的DNA结合蛋白及核酸酶裸露出来，使其具有与DNA结合的活性。加热灭活的S型细菌遗留下了完整的细菌染色体DNA的各个片段，其中包括控制荚膜形成的基因，即S基因（smooth gene）。这一片段从S型细菌中释放出来，并且在后继的培养中被一些R型细菌所摄取，S基因的DNA以双链的形式在R型细菌细胞的几个位点上结合并被切割。核酸内切酶首先切断DNA双链中的一条链，被切割的链在核酸酶的作用下降解，成为寡核苷酸释放到培养基中，另一条链与R感受态细菌的特异蛋白质结合，以这种形式进入细胞，并通过同源的重组以置换的方式整合进入R细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。
3.噬菌体侵染细菌的过程
噬菌体的分子组成比较简单。例如，T2噬菌体约有60%的蛋白质和40%的DNA，蛋白质构成它的外壳，而DNA藏在它的头部中。噬菌体通过一系列过程感染大肠杆菌。细菌被感染后不再繁殖，菌体内形成大量的噬菌体。接着菌体裂解，几十个至几百个跟原来一样的噬菌体就释放出来。下面是噬菌体侵染细菌的详细过程。
（1）感染阶段
噬菌体侵染宿主细胞的第一步是“吸附”，即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上，然后进行“侵入”。噬菌体首先释放溶菌酶，在细菌的细胞壁上打开一个缺口，尾鞘做类似肌动蛋白和肌球蛋白的收缩，露出尾轴，伸入细胞壁内，像注射器一样把头部的DNA注入细菌细胞，其蛋白质外壳留在壁外，不参与增殖过程。
（2）增殖阶段
噬菌体DNA进入细菌细胞后，会引起一系列的变化：细菌的DNA合成停止，酶的合成也受到阻抑，噬菌体逐渐控制了细胞的代谢。子代噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机制，由噬菌体本身的核酸物质操纵的。噬菌体的DNA巧妙地利用宿主细胞的“机器”，大量复制子代噬菌体的DNA和蛋白质，并形成完整的噬菌体颗粒。据观察，当噬菌体侵入细菌细胞后，细胞质里很快便充满了DNA细丝，10 min左右开始出现完整的多角形头部结构。噬菌体成熟时，这些DNA高分子聚缩成多角体，头部蛋白质通过排列和结晶过程，包围多角形DNA聚缩体，然后头部和尾部相互结合，组装成一个完整的子代噬菌体。
（3）成熟阶段
在潜伏后期，噬菌体增加溶菌酶的释放，用以溶解宿主细胞壁，促使细胞裂解，从而释放出成熟的子代噬菌体。在光学显微镜下观察培养的感染细胞，可以直接看到细胞的裂解现象。T2噬菌体在37 ℃下只需40 min就可以产生100～300个子代噬菌体。子代噬菌体释放出来后，又去侵染邻近的细菌细胞，产生子二代噬菌体。
4.艾弗里的实验结果不被接受的原因
（1）虽然已经有科学家证明了DNA是染色体的主要成分之一，但人们仍然认为遗传与染色体上的蛋白质有关。这是因为蛋白质的相对分子质量大，结构复杂，其中20种氨基酸不同的排列组合将是个天文数字，可以作为一种遗传信息，且在不同生物体中，同源蛋白之间在结构特异性上也存在着极大的差异。而DNA的相对分子质量相对较小，只有4种不同的碱基，人们一度认为不同种的有机体的核酸只有微小的差异，因而形成一种观念，基因和染色体的活性成分是蛋白质。
（2）人们认为转化实验中的DNA并未能提得很纯，还附有其他物质，可能正是这些少量的特殊蛋白质在起转化作用。
（3）也有人认为即使转化因子确实是DNA，但DNA也可能只是对荚膜的形成起着直接的化学效应，而不是充当遗传信息的载体。
要点三 遗传信息理论的兴起
1.查哥夫研究DNA碱基组成的实验数据
20世纪50年代初，查哥夫应用紫外分光光度法结合纸层析等技术，对多种生物DNA做碱基定量分析（下表），发现DNA的碱基组成是有规律的。
不同来源DNA四种碱基的摩尔比例关系
DNA
来源 A T G C （A+T）/
（G+C）
大肠
杆菌 25.4 24.8 24.1 25.7 1.01
小麦 24.8 28.0 23.2 22.7 1.21
鼠 24.1 25.6 21.9 22.8 1.21
猪肝 25.7 29.7 20.5 20.5 1.43
猪胸腺 26.8 28.9 20.4 20.7 1.43
猪脾 28.0 29.2 20.4 20.8 1.43
酵母 23.2 32.9 18.7 17.5 1.08
（1）同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；
（2）每一种生物的DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变；
（3）几乎所有的DNA，无论种属来源如何，其腺嘌呤摩尔含量与胸腺嘧啶摩尔含量相同，即A=T，鸟嘌呤摩尔含量与胞嘧啶摩尔含量相同，即G=C，总的嘌呤摩尔含量与总的嘧啶摩尔含量相同，即A+G=C+T。
（4）不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现为A+T/G+C的比值不同。
2.核酸与核苷酸的化学组成
核酸的元素有C、H、O、N、P。与蛋白质相比，核酸在组成上主要有两个特点：核酸一般不含有S元素；核酸中P含量较多并且恒定，约占9%～10%。通常情况下通过测定P含量来代表核酸的量。核酸经水解可得到很多核苷酸（nucleotide），核苷酸是核酸的基本单位。核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸。核苷酸可被水解产生核苷（nucleoside）和磷酸（phosphate），核苷还可再进一步水解，产生戊糖和含氮碱基，戊糖包括核糖（ribose）和脱氧核糖（deoxyribose）两类。
（1）碱基
核苷酸中的碱基都是含氮的杂环化合物，它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤碱（purine）主要是鸟嘌呤（guanine，G）和腺嘌呤（adenine，A），嘧啶碱（pyrimidine）主要是胞嘧啶（cytosine，C）、尿嘧啶（uracil，U）和胸腺嘧啶（thymine，T）。DNA和RNA都含有鸟嘌呤（G）、腺嘌呤（A）和胞嘧啶（C）；胸腺嘧啶（T）一般而言只存在于DNA中，不存在于RNA中；而尿嘧啶（U）只存在于RNA中，不存在于DNA中。
（2）核苷
戊糖和嘧啶碱或嘌呤碱以糖苷键连接起来称为核苷。RNA中的核苷以核糖作为糖基组成，称为核糖核苷。DNA中的糖基为脱氧核糖，因而称为脱氧核糖核苷。DNA中有腺嘌呤脱氧核苷，鸟嘌呤脱氧核苷，胸腺嘧啶脱氧核苷和胞嘧啶脱氧核苷。在各种核苷中，都是糖基的C-l通过碱基的N原子连接到碱基上（下图）。若碱基是嘧啶，则所结合的N原子为1位的氮原子（N-l）；若碱基是嘌呤，则所结合的是碱基的第9位氮原子（N-9）。
胞嘧啶脱氧核苷和腺嘌呤脱氧核苷
（3）核苷酸
核苷中戊糖羟基与磷酸以磷酸酯键连接的形式连接在一起成为核苷酸。生物体内的核苷酸大多数是核糖或脱氧核糖的C-5上羟基被磷酸酯化，形成单磷酸核苷。单磷酸核苷进一步被磷酸化，生成二磷酸核苷和三磷酸核苷。以核糖腺苷酸为例，除AMP外，还有二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）和三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）两种形式。
核苷酸的二磷酸酯和三磷酸酯多为与核苷酸有关的代谢的中间产物或者酶活性和代谢的调节物质，也是生理储能和提供能量的重要形式。
DNA的一级结构 DNA的一级结构是指四种核苷酸（dAMP、dCMP、dGMP、dTMP）按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基顺序的不同，又可称为碱基顺序。
核苷酸之间的连接方式是，一个核苷酸的5′位磷酸与下一个核苷酸的3′-OH形成3′，5′?磷酸二酯键，构成不分支的线性大分子。其中磷酸基和戊糖基构成DNA链的骨架，可变部分是碱基排列顺序。核酸是有方向性的分子，通常将DNA的羟基（—OH）末端称为3′端，而磷酸基的末端称为5′端。这两个末端并不相同，生物学特性也有差异。
3.DNA的双螺旋结构
沃森和克里克提出的DNA结构的双螺旋模型的主要内容如下。在DNA分子中，两股DNA链围绕一个假想的共同轴心形成右手双螺旋结构，双螺旋的螺距为3.4 nm，直径为2.0 nm；双螺旋的外侧是DNA链的骨架（backbone），由交替出现的、亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成；碱基位于双螺旋的内侧，两股链中的嘌呤和嘧啶以它们疏水的、近于平面的环形结构彼此接近，平面与双螺旋的长轴相垂直；一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢键相连，称为碱基互补配对或碱基配对（base pairing），碱基对层间的距离为0.34 nm；碱基互补配对总是出现在腺嘌呤与胸腺嘧啶之间（A=T），形成两个氢键；或者出现于鸟嘌呤与胞嘧啶之间（G≡C），形成三个氢键；DNA双螺旋的两股链走向是反平行的，一股链是5′→3′走向，另一股链是3′→5′走向。两股链之间在空间上形成一条大沟（major groove）和一条小沟（minor groove），这是蛋白质识别DNA的碱基序列并与其发生相互作用的基础。第1章 人类探索遗传物质的历程 内容拓展
（北师大版必修2）
【经典例题诠释】
考点一 寻找遗传物质
1.孟德尔遗传实验的科学方法
例1 (2009·上海生物)用豌豆进行遗传实验时，下列操作错误的是( )
A.杂交时，须在开花前除去母本的雄蕊
B.自交时，雌蕊和雄蕊都无需除去
C.杂交时，须在开花前除去母本的雌蕊
D.人工授粉后，应套袋
解析：杂交需要在花蕾期去除母本的雄蕊，在开花期进行人工异花授粉后套袋处理。自交则不需要去除雌蕊或雄蕊。
答案：C
例2 (2009·江苏生物)下列有关孟德尔豌豆杂交实验的叙述。正确的是( )
A.孟德尔在豌豆开花时进行去雄和人工授粉，实现亲本的杂交
B.孟德尔研究豌豆花的构造，但无需考虑雌蕊、雄蕊的发育程度
C.孟德尔根据亲本中不同个体表现型来判断亲本是否纯合
D.孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性
解析：孟德尔以豌豆作为实验材料，利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性，这样可避免外来花粉的干扰。但需要考虑雌蕊、雄蕊的发育程度，在花蕾期进行去雄，确保实现亲本杂交。孟德尔依据性状是否稳定地遗传给后代，来判断某表现型个体是否为纯合子。
答案：D
2.基因的分离定律及应用[
例3 (2010·江苏生物)喷瓜有雄株、雌株和两性植株，G基因决定雄株，g基因决定两性植株，gˉ基因决定雌株。G对g、gˉ是显性，g对gˉ是显性，如：Gg是雄株，ggˉ一是两性植株，gˉgˉ是雌株。下列分析正确的是( )
A.Gg和Ggˉ能杂交并产生雄株
B.一株两性植株的喷瓜最多可产生三种配子
C.两性植株自交不可能产生雌株
D.两性植株群体内随机传粉，产生的后代中，纯合子比例高于杂合子
解析：Gg和Ggˉ均为雄株，所以不能杂交；两性植株的喷瓜的基因型是gg或ggˉ，所以一株两性植株最多可产生g和gˉ两种配子；基因型为ggˉ的植株自交可产生雌株gˉgˉ；两性植株的基因型有两种：一种是纯合子gg，另一种是杂合子ggˉ，所以两性植株群体内随机传粉，后代中纯合子比例高于杂合子。
答案：D
例4 (2008·北京理综)无尾猫是一种观赏猫。猫的无尾、有尾是一对相对性状，按基因的分离定律遗传。为了选育纯种的无尾猫，让无尾猫自交多代，但发现每一代中总会出现约l/3的有尾猫，其余均为无尾猫。由此推断正确的是( )
A.猫的有尾性状是由显性基因控制的
B.自交后代出现有尾猫是基因突变所致
C.自交后代无尾猫中既有杂合子又有纯合子
D.无尾猫与有尾猫杂交后代中无尾猫约占l/2
解析：根据题意可知，无尾是显性性状(A)，有尾是隐性性状(a)，符合基因分离定律。但无尾猫自交后代总是出现无尾猫与有尾猫且比例总是接近2︰1，这说明无尾猫是杂合(Aa)的且纯合(AA)致死。
答案：D
3.自由组合定律及应用
例5 (2010·北京理综)决定小鼠毛色为黑(B)/褐(b)色、有(s)/无(S)白斑的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。基因型为BbSs的小鼠间相互交配，后代中出现黑色有白斑小鼠的比例是( )
A.1/16 B.3/16
C.7/16 D.9/16
解析：本题主要考查基因自由组合定律的应用。基因型为BbSs的小鼠间相互交配，后代表现型比为9︰3︰3︰1，其中黑色有白斑小鼠(基因型为B＿ss)的比例为3/16。
答案：B
例6 (2011·全国理综)人类中非秃顶和秃顶受常染色体上的染色体上的等位基因(B、b)控制，其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶，而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。控制褐色眼(D)和蓝色眼(d)的基因也位于常染色体上，其表现型不受性别影响。这两对等位基因独立遗传。
回答问题：
(1)非秃顶男性与非秃顶女性结婚，子代所有可能的表现型为 。
(2)非秃顶男性与秃顶女性结婚，子代所有可能的表现型为 。
(3)一位其父亲为秃顶蓝色眼而本人为秃顶褐色眼的男性与一位非秃顶蓝色眼的女性结婚。这位男性的基因型为 或 ，这位女性的基因型为 或 。若两人生育一个女儿，其所有可能的表现型为 。
解析：由题干信息可知，男性秃顶的基因型为Bb或bb，非秃顶的基因型为BB；女性秃顶的基因型为bb，非秃为BB或Bb。控制眼色的基因和秃顶基因都位于常染色体上，这两对基因遵循自由组合定律。
(1)非秃顶男性(BB)与非秃顶女性(BB或Bb)结婚，子代的基因型为BB或Bb，女儿全部表现为非秃顶，儿子表现为秃顶(Bb)或非秃顶(BB)。
(2)非秃顶男性(BB)和秃顶女性(bb)结婚，子代的基因型为Bb，女儿全部表现为非秃顶，儿子全部表现为秃顶。
(3)父亲为蓝色眼(dd)的褐色眼男性的基因型为Dd，该男性又是秃顶，其基因型为BbDd或bbDd。非秃顶蓝色眼女性的基因型为Bbdd或BBdd。若两人生育一个女儿，控制秃顶或非秃顶的基因型有BB、Bb和bb三种；控制眼色的基因型有Dd和dd，表现为褐色眼或蓝色眼；以上两对性状组合后，其表现型为非秃顶褐色眼、非秃顶蓝色眼、秃顶褐色眼和秃顶蓝色眼。
答案：(1)女儿全部为非秃顶，儿子为秃顶或非秃顶
(2)女儿全部为非秃顶，儿子全部为秃顶
(3)BbOd bbDd Bbdd BBdd 非秃顶褐色眼、非秃顶蓝色眼、秃顶褐色眼和秃顶蓝色眼
4.萨顿的遗传染色体学说
例7 下列叙述中，不能说明“核基因和染色体行为存在平行关系”的是( )
A.基因发生突变而染色体没有发生变化
B.非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合[
C.二倍体生物形成配子时基因和染色体数目均减半
D.Aa杂合子发生染色体缺失后，可表现出a基因的性状
解析：“核基因和染色体行为存在平行关系”是说两者之间存在着一定的联系，即基因就在染色体上，随着染色体的变化，基因也发生相应的变化。如Aa杂合子发生染色体缺失后，如果缺失的正好是A基因，那么可表现出a基因的性状等。基因发生突变而染色体没有变化，可以说明两者之间没有必然的联系，因而不能说明两者之间存在着平行关系。
答案：A
考点二 从分子水平上研究遗传物质
1.肺炎双球菌转化实验的实质
例8 肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型、R型活细菌含量的变化情况如下图所示。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、R型两种类型的细菌
B.小鼠体内出现活S型细菌是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
解析：加热杀死的S型细菌能在小鼠体内将R型细菌转化成具有活性的S型细菌。但在转化之前，R型细菌无毒，所以小鼠的免疫系统对R型细菌进行攻击，导致其数量下降。但是一旦S型细菌转化成功，S型细菌的毒性使小鼠的免疫功能严重受损，所以最终两种细菌的数量均大大增加。
答案：B
例9 下图为“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过程，能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是( )
A.①②④ B.①②③
C.①③④ D.①②③④
解析:本题主要考查对艾弗里肺炎双球菌转化实验的理解与分析。实验①中活的R型细菌在S型细菌DNA的作用下，转化为S型细菌，说明S型细菌的DNA肯定进入了R型细菌中，并实现了对其性状的控制，证明DNA是遗传物质。为了排除其他物质是遗传物质的可能性，还要设计一系列对照实验，题中的②③④分别与①形成对照，说明S型细菌的蛋白质、多糖类荚膜、DNA的水解产物等都不能使R型细菌发生转化，即证明了蛋白质、多糖类荚膜、DNA水解产物等其他物质不是遗传物质。
答案：D
2.噬菌体侵染细菌的过程[
例10 下图是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对此过程的有关叙述中正确的是( )
A.选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和DNA
B.被35S标记的噬菌体是通过将其接种在含有35S的培养基中培养而获得的
C.采用搅拌和离心等手段是为了使DNA和蛋白质分离
D.该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质
解析:噬菌体是营专性寄生生活的一种病毒，不能在普通培养基上生活，所以标记噬菌体的蛋白质（35S）时，是先在35S标记的培养基上培养细菌，先标记细菌蛋白质，然后再让噬菌体侵染细菌，释放出的噬菌体的蛋白质就被35S标记了。搅拌和离心的目的都是使噬菌体和细菌分离开。该实验只能证明遗传物质是DNA，而不能证明蛋白质不是遗传物质，因为没有进一步追踪蛋白质在该实验中的作用。
答案：A
例11 （双选）在噬菌体侵染细菌的实验中,分别用32P标记的噬菌体和35S标记的噬菌体去侵染未标记的细菌,噬菌体在细菌体内复制了3代,则下列说法不正确的是( )
A.噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是遗传物质
B.含有32P的子代噬菌体和含有35S的子代噬菌体分别占各自子代噬菌体总数的1/4和0
C.标记噬菌体的方法是分别用含32P的培养基和35S的培养基培养噬菌体
D.上述过程中噬菌体的遗传信息流动方向是DNA→RNA→蛋白质
解析：噬菌体只有DNA侵染到细菌细胞内并决定子代噬菌体的性状，因而只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质；1个噬菌体繁殖3代后产生8个子代，其中含有32P（亲代DNA）的只有2个，占其子代噬菌体总数的2/8=1/4，而子代噬菌体均不含35S（亲代蛋白质）。噬菌体不能在普通培养基上生存，因而不能用普通培养基培养噬菌体。噬菌体在繁殖过程中，信息流动方向除DNA→RNA→蛋白质外，还有DNA的自我复制，因为噬菌体能通过复制进行繁殖。
答案：CD
3.艾弗里的实验结果不被接受的原因
例12 格里菲斯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 ②基因是有遗传效应的DNA片段 ③蛋白质和多糖不是遗传物质 ④S型细菌的性状是由DNA决定的 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 ⑥在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌细胞中
A.①④⑤⑥ B.②④⑤⑥
C.②③⑤⑥ D.①③④⑥
解析:格里菲斯进行的肺炎双球菌的体内转化实验证明了S型细菌中含有“转化因子”，艾弗里的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质和多糖不是遗传物质，S型细菌的性状是由DNA决定的。在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌细胞中。
答案：D
