第1节 DNA是主要的遗传物质
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.阐明人类对遗传物质的探索过程的相关实验。
2.说明DNA是主要的遗传物质。
1.生命观念——认同遗传物质的结构与功能观；
2.科学思维——运用归纳与概括的方法，认同DNA是主要的遗传物质；
3.科学探究——分析肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，学会实验方法。
遗传物质
转化
|预知概念|
一、肺炎双球菌转化实验
1.格里菲思的体内转化实验
（1）两种类型的肺炎双球菌：S型细菌的菌落表面光滑，可使人患肺炎或小鼠患败血病。
（2）实验过程：
第一组：给小鼠注射R型活菌，结果是小鼠不死亡。
第二组：给小鼠注射S型活菌，结果是小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型活菌。
第三组：注射加热杀死后的S型活菌，结果是小鼠不死亡。
第四组：将R型活菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射，结果是小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型活菌。
（3）实验结论：S型细菌含有促进R型细菌转化成S型细菌的转化因子。
2.艾弗里的体外转化实验
R型菌＋S型菌的DNA→出现R型菌和S型菌。
R型菌＋S型菌的蛋白质或荚膜多糖→只长R型菌。
R型菌＋S型菌的DNA＋DNA酶→只长R型菌。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1.噬菌体的结构和成分
2.该实验分两个分组，请完善下图两个实验的流程图
3.实验结论
和肺炎双球菌体外转化实验一样，都证明了DNA是遗传物质。
三、DNA是主要的遗传物质
由于大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
|过程评价|
1.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质（ ）
2.高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应（ ）
3.35S和32P分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质（ ）
4.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，放射性都出现在上清液中（ ）
5.DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA（ ）
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√
|联想·质疑|
★作为遗传物质，应具备的特点：1.分子结构稳定，贮存遗传信息；2.分子可以自我复制，传递遗传信息；3.能够指导蛋白质的合成，表达遗传信息；4.能够产生可遗传的变异。
S型细菌的转化作用。
★噬菌体侵染细菌时，子代噬菌体放射性的分析要看被放射性标记的对象是噬菌体的DNA，蛋白质还是细菌。
先培养含32P的细菌，再用这些细菌培养噬菌体，获得32P标记的噬菌体。
细胞中的核酸有几种？其中遗传物质是哪种？病毒呢？
提示：细胞中的核酸有DNA和RNA两种，其中只有DNA是遗传物质。病毒中的核酸只有一种——DNA或RNA，所具有的核酸就是病毒的遗传物质。
科学探究1 肺炎双球菌的转化实验
1.格里菲思的体内转化实验
根据教材P43图3－2回答下列问题：
（1）第一组和第二组实验对照能得到什么结论？
提示：R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。
（2）第二组和第三组实验对照能得到什么结论？
提示：加热能使S型细菌失去毒性。
（3）从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌吗？
提示：从死亡小鼠中分离出S型活细菌和R型活细菌。
（4）四组实验中哪一组发生了细菌转化？对比之后，你能否得出DNA就是转化因子（遗传物质）的结论？
提示：第四组。不能，只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”。
2.艾弗里的体外转化实验
请根据教材P44图3－3思考下列问题：
（1）哪一组发生了R型菌的转化？该培养基中哪种细菌更多？发生转化的原因是什么？
提示：第一组，R型菌；R型菌得到了S型菌的遗传物质。
（2）第三组和第一组相对照，为什么能更有力地说明DNA是遗传物质？
提示：第三组中的DNA酶将DNA水解，与第一组对照，能说明DNA是遗传物质，而DNA的基本单位——脱氧核苷酸不是遗传物质。
（3）请分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。
提示：肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。
【探究应用】
肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S型菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型菌无毒性。下图为所做的细菌转化实验。相关说法错误的是（ ）
A.丙组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡
B.能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组
C.戊组实验表明，加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌
D.丁组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代
解析 含有荚膜的肺炎双球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。戊组加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌，而丁组产生的有毒性的肺炎双球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。
答案 D
【一题多变】
（1）将S型细菌的DNA和DNA酶一同加入试管丁，培养后将所得细菌注入小鼠体内，小鼠是否死亡？
提示：不死亡。
（2）R型细菌转化为S型细菌后，该S型细菌培养的后代是什么细菌？
提示：S型细菌。
1.肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较
项目
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
细菌培养
在小鼠体内
体外培养基
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各成分的作用对照
实验结果
加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
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
巧妙构思
用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
联系
①所用材料相同；②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
2.实验拓展分析
（1）在加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
（2）转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
科学探究2 噬菌体侵染细菌的实验分析
请你根据教材P45图3－6回答下列问题：
1.处理方法分析
（1）两个实验分组中，为什么要分别用35S和32P标记噬菌体？为什么不能用14C或18O或3H进行标记？
提示：35S和32P可以分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，用不同的放射性同位素标记噬菌体，可以探究是何种成分侵染大肠杆菌。因为噬菌体的蛋白质和DNA中都含有C、H、O，所以不能标记这三种元素。
（2）搅拌和离心的目的分别是什么？
提示：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体外壳，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
2.实验结果分析
（1）两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性“有、无”还是“高、低”？
提示：高、低。
（2）如果用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组搅拌不充分，实验结果会有怎样的异常现象？
提示：沉淀物中的放射性会升高，上清液中的放射性会降低。
（3）在32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，保温时间过长或过短，会出现怎样的异常现象？其原因分别是什么？
提示：保温时间过长或保温时间过短，都会导致上清液放射性升高，沉淀物中放射性降低。保温时间过久，侵染大肠杆菌的噬菌体增殖使大肠杆菌细胞裂解，释放出的噬菌体经离心后分布于上清液中；保温时间过短，一些被标记的噬菌体未侵染入大肠杆菌，经离心后也分布于上清液中。
【探究应用】
某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是（ ）
A.35S标记的是噬菌体的DNA
B.沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C.上清液a中放射性较强
D.上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S元素，A错误；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀中，使沉淀物b中放射性增强，该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质，B、D正确；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强，C正确。
答案 A
【一题多变】
（1）如何将噬菌体用35S标记？
提示：先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，在大肠杆菌中繁殖出的子代噬菌体就被35S所标记。
（2）为什么图中的搅拌不充分或没有搅拌，会导致沉淀物中的放射性增强？
提示：搅拌不充分或没有搅拌，一些附着于大肠杆菌表面上的被35S标记的噬菌体随着大肠杆菌进入沉淀物中，从而使沉淀物中的放射性增强。
噬菌体侵染细菌实验过程
实验过程
实验组别
一
二
设计思路
S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们的作用
标记大肠杆菌
含35S的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌
含32P的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌
标记噬菌体
无标记的噬菌体→侵染含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体
无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体
噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养（搅拌后离心）
含32P的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养（搅拌后离心）
实验结果
上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
实验分析
噬菌体侵染细菌时，含32P的噬菌体DNA进入了细菌体内，而含35S的噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内
结论
DNA是噬菌体的遗传物质
科学探究3 DNA是“主要的”遗传物质
1.病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？病毒的遗传物质是否都是RNA?
提示：一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。
2.细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?
提示：两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。
3.为什么说DNA是主要的遗传物质？
提示：因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
【探究应用】
下列关于核酸和遗传物质的叙述中，正确的是（ ）
A.原核细胞中的遗传物质是RNA，真核细胞中的遗传物质是DNA
B.病毒中的遗传物质是RNA，细胞中的遗传物质是DNA
C.由于大部分细胞中的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质
D.病毒中所含有的核酸就是该病毒的遗传物质
解析 无论是哪种细胞，细胞中的遗传物质一定是DNA，A错误；有的病毒遗传物质是RNA，有的是DNA，B错误；全部的细胞中遗传物质都是DNA，因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质，C错误；病毒中的核酸是DNA或RNA，含有哪种核酸，哪种核酸就是遗传物质，D正确。
答案 D
【一题多变】
（1）小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？为什么？
提示：否，因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。
（2）HIV和噬菌体中的碱基种类有何区别？
提示：HIV中含尿嘧啶（U）不含胸腺嘧啶（T），而噬菌体中含胸腺嘧啶（T）不含尿嘧啶（U）。
1.不同生物的遗传物质
生物
细胞生物
非细胞生物
类型
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
实例
真菌、原生生物、所有动植物
细菌、蓝藻、放线菌等
噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等
HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
结果：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA
结论：DNA是主要的遗传物质
2.生物的遗传物质总结
（1）生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。
（2）既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。
（3）只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。
（4）由于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。
【运用概念】
1.艾弗里细菌转化实验中，为了弄明白什么是遗传物质，他设计了有关实验，下列选项所列的实验过程中，培养基中有光滑菌落产生的是（ ）
A.S型菌的蛋白质＋R型菌
B.S型菌的多糖＋R型菌
C.S型菌的DNA＋R型菌
D.S型菌的多糖＋S型菌的蛋白质＋R型菌
解析 表面光滑的是S型菌落，表面粗糙的是R型菌落。在A、B、D中所利用的蛋白质和多糖不是遗传物质，菌落中只有R型菌落，C项中加入了S型菌的DNA，所以可以使R型菌进行转化，出现S型菌落。
答案 C
2.1944年，科学家从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖等物质，将S型细菌的DNA加入到培养R型细菌的培养基中，结果发现其中的部分R型细菌转化成了S型细菌；而加入蛋白质、多糖等物质的培养基中，R型细菌不能发生这种变化。这一现象不能说明的是（ ）
A.S型细菌的性状是由其DNA决定的
B.在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到R型细菌细胞中
C.DNA是主要的遗传物质
D.DNA是遗传物质
解析 题干所述实验能说明DNA是遗传物质。DNA是主要的遗传物质的结论的得出是基于绝大多数生物是以DNA作为遗传物质。
答案 C
3.若用3H标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，则对于子代噬菌体的叙述，正确的是（ ）
A.外壳可能含有3H
B.DNA可能含有3H
C.外壳和DNA都可能含有3H
D.外壳和DNA都不可能含有3H
解析 用3H标记噬菌体标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，DNA注入细菌，而外壳留在外面；然后利用细菌的脱氧核苷酸合成DNA，细菌的氨基酸合成蛋白质，所以子代噬菌体外壳一定不含有3H，DNA可能含有3H。
答案 B
【科学思维】
4.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，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
解析 艾弗里的肺炎双球菌转化实验是设法把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。
答案 D
5.下列关于遗传物质的说法，哪项中的组合全都是错误的（ ）
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
解析 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。
答案 C
课时提升训练
（时间：30分钟 满分：50分）
【运用概念】
1.下列关于格里菲思的细菌转化实验的叙述中，错误的是（ ）
A.证明了DNA是遗传物质
B.将S型菌杀死后与R型菌混合注入小鼠体内仍然会出现S型菌
C.加热杀死S型菌注入小鼠体内不会导致小鼠死亡
D.注射活的或死亡的R型菌都不会引起小鼠死亡
解析 格里菲思的实验只能证明S型菌含有转化因子，但不能证明DNA是遗传物质。
答案 A
2.在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的l、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、蛋白质、多糖、DNA和DNA酶，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是（ ）
A.2和3 B.1、2和3
C.2、3和4 D.1、2、3和4
解析 四支试管中都培养有R型细菌，加入S型细菌DNA的1号试管中有部分R型细菌转化成S型细菌，即1号试管中有R型细菌和S型细菌，其余三支试管中都只有R型细菌。
答案 D
3.人类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储存大量遗传信息
解析 蛋白质不具备热稳定性，也不能复制，故选C项；其他选项所述的蛋白质的特点，与遗传物质应具备的特征一致，可作为判断的理由。
答案 C
4.如图是“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 实验①中活的R型细菌在S型细菌的DNA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均分别与①构成对照实验，说明S型细菌的蛋白质、多糖荚膜等都不能使R型细菌发生转化，即证明了蛋白质和多糖荚膜等其他物质不是遗传物质。
答案 D
5.如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质（氨基酸），然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体（10～
1 000个）与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是（ ）
A.31P B.32P
C.32S D.35S
解析 噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有DNA，蛋白质外壳保留在外面，因此在子代噬菌体中不可能含有32S。
答案 C
6.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
解析 噬菌体侵入宿主后，利用宿主细菌的原料（氨基酸和核苷酸），合成噬菌体的蛋白质、DNA，A正确；子代噬菌体的DNA是以噬菌体的DNA为模板来复制的，B错误；噬菌体消耗细菌细胞内的物质，导致细菌死亡，C错误；噬菌体没有细胞结构，不能以二分裂方式增殖，而是在宿主菌体内合成各个部件后，组装，释放，使细菌裂解，D错误。
答案 A
7.肺炎双球菌转化实验中，发现无毒R型细菌和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列哪些类型的细菌（ ）
①有毒R型 ②无毒R型 ③有毒S型 ④无毒S型
A.①② B.③④
C.②③ D.②④
解析 R型菌部分转化为S型菌，R型菌无毒，S型菌有毒。
答案 C
8.下列有关生物体遗传物质的叙述，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
解析 豌豆的遗传物质只有DNA；酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸。
答案 B
9.如图表示科研人员验证烟草花叶病毒（TMV）遗传物质的实验过程，由此推断正确的是（ ）
A.烟草细胞的遗传物质是RNA
B.烟草细胞的细胞膜上有RNA的载体
C.被感染的烟草细胞中能合成TMV的蛋白质
D.接种的RNA在烟草细胞中进行了逆转录
解析 从烟草花叶病毒中提取的RNA能使烟草感染病毒，而提取的蛋白质却不能使烟草感染病毒，这说明RNA是遗传物质，可在烟草细胞内合成TMV的蛋白质。
答案 C
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.①、④ B.②、④
C.①、⑤ D.③、⑤
解析 赫尔希和蔡斯用32P标记的是噬菌体的DNA，用35S标记的是噬菌体的蛋白质，在DNA中只有①磷酸含有P元素，在蛋白质中S元素应存在于R基上，也就是图中的④。
答案 A
【科学思维】
11.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哪个选项（ ）
解析 将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，S型细菌的DNA分子进入部分R型细菌，并整合到R型细菌的DNA分子上，并且新形成的S型细菌不断增殖，从而使重组的S型细菌数量不断增加，A、B图符合；另一部分未发生转化的R型细菌则通过增殖，产生大量的R型细菌，B图符合。
答案 B
12.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。
以上4个实验，经过一段时间后离心，检测到放射性的主要部位分别是（ ）
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
解析 用噬菌体侵染细菌一段时间后离心，上清液是噬菌体的蛋白质外壳，沉淀物是细菌（其中含有噬菌体的DNA）。用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，上清液是没有放射性的，放射性主要出现在沉淀物中；用32P标记的噬菌体浸染未标记的细菌，放射性主要出现在DNA即沉淀物中；用3H标记细菌，放射性主要在沉淀物中；而用15N标记的噬菌体，含有放射性的物质是蛋白质和DNA，即放射性位于上清液和沉淀物中。
答案 D
13.下图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，有关说法正确的是（ ）
A.①②都要加热处理
B.③要将所有提取物与R菌共同培养
C.④的结果是只有S或R一种菌落
D.①④的结果可能会有S、R两种菌落
解析 ①过程是将加热杀死的S菌和R菌混合培养，接种到固体培养基上，经④过程后，可以培养出S、R两种菌落，②过程是分离出S菌的DNA和蛋白质等大分子物质，经③过程分别和R菌混合培养，接种到固体培养基，经④过程后，可以培养出S、R两种菌落或R一种菌落。
答案 D
14.（原创）如图是赫尔希和蔡斯研究遗传物质实验过程图，请回答下列问题：
（1）标记噬菌体的方法是先用含放射性的培养基培养 ，然后再用噬菌体侵染被标记的细菌。之所以不能直接用培养基标记噬菌体的原因是 。
（2）如果图中的搅拌过程不充分，则会出现的异常现象是___________________
_____________________________________________________。
（3）本实验需要设计另一小组实验作为对照，另一小组实验如果保温时间过长或过短都会导致异常现象发生，请说明理由： 。
解析 （1）由于噬菌体属于病毒，无细胞结构，所以不能用含放射性的培养基直接培养病毒，应先标记噬菌体的宿主细胞——大肠杆菌（或细菌），再用噬菌体侵染被标记的细菌。（2）如果图中的实验搅拌不充分，则没有侵入细菌的蛋白质外壳会附着在大肠杆菌的表面，再经过离心会使得沉淀物中的放射性增强。（3）另一组实验是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，正常情况下该实验的结果是沉淀物中的放射性较高而上清液中的放射性很低。如果保温时间过短或过长均会使上清液中的放射性增强，而沉淀物中的放射性减弱，原因见答案。
答案 （1）大肠杆菌（或细菌） 噬菌体无细胞结构，只有在宿主细胞中才能增殖（其他合理答案也可）
（2）沉淀物中的放射性增强
（3）如果保温时间过短，一些被标记的噬菌体未来得及侵入细菌；如果保温时间过长，细菌裂解释放出带有放射性的噬菌体，两种情况都导致沉淀物中放射性降低而上清液中放射性增强
15.（科学探究）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的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。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，用搅拌机搅拌，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分钟时，上清液中的放射性 。实验结果表明当搅拌时间足够长以后，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 放射性会增高。
（4）本实验证明了病毒传递和复制遗传特性的过程中 起着重要作用。
解析 （1）噬菌体属于病毒，病毒是生物界最小的一种非细胞生物，并且结构简单，组成物质中只含有蛋白质和核酸。（2）赫尔希和蔡斯在实验时，由于噬菌体不能直接生活在培养基中，因此用含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标记的大肠杆菌的方法分别获得被32P和35S标记的噬菌体。其中32P标记噬菌体的DNA，35S标记噬菌体的蛋白质，从而追踪在侵染过程中DNA和蛋白质的位置变化。（3）搅拌的目的是将噬菌体和细菌分离，所以搅拌时间过短时，含有放射性的蛋白质外壳就会留在细菌表面，经过搅拌离心后分布于沉淀物中，从而使得上清液中的放射性较低。由于32P标记噬菌体的DNA，35S标记噬菌体的蛋白质，实验结果表明当搅拌时间足够长以后，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 DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌。图中“被侵染细菌”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，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来，否则细胞外32P放射性会增高。（4）由于噬菌体的DNA进入细菌中并且产生了子代噬菌体，因此本实验证明了病毒传递和复制遗传特性中DNA起着重要作用。
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）将噬菌体和细菌分离开（蛋白质外壳与细菌菌体分离开） 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
课件39张PPT。第1节 DNA是主要的遗传物质|预知概念|表面光滑一、肺炎双球菌转化实验
1.格里菲思的体内转化实验
(1)两种类型的肺炎双球菌：S型细菌的菌落__________，可使人患肺炎或小鼠患________。败血病(2)实验过程：
第一组：给小鼠注射__________，结果是____________。
第二组：给小鼠注射__________，结果是小鼠________，且从小鼠体内分离出__________。
第三组：注射加热杀死后的__________，结果是小鼠_________。
第四组：将_________与加热杀死后的S型细菌混合后注射，结果是__________，且从小鼠体内分离出__________。
(3)实验结论：S型细菌含有促进R型细菌转化成S型细菌的__________。R型活菌小鼠不死亡S型活菌死亡S型活菌S型活菌不死亡R型活菌小鼠死亡S型活菌转化因子2.艾弗里的体外转化实验
R型菌＋S型菌的DNA→出现_______________。
R型菌＋S型菌的蛋白质或荚膜多糖→只长________。
R型菌＋S型菌的DNA＋DNA酶→只长________。R型菌和S型菌R型菌R型菌二、噬菌体侵染细菌的实验
1.噬菌体的结构和成分头部DNA尾部蛋白质2.该实验分两个分组，请完善下图两个实验的流程图35S35S搅拌离心高低35S32P32P搅拌离心低高32P3.实验结论
和肺炎双球菌体外转化实验一样，都证明了_______是遗传物质。
三、DNA是主要的遗传物质
由于______________________________，所以DNA是主要的遗传物质。DNA大部分生物的遗传物质是DNA|过程评价|1.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质( )
2.高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应( )
3.35S和32P分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质( )
4.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，放射性都出现在上清液中( )
5.DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√|联想·质疑|★作为遗传物质，应具备的特点：1.分子结构稳定，贮存遗传信息；2.分子可以自我复制，传递遗传信息；3.能够指导蛋白质的合成，表达遗传信息；4.能够产生可遗传的变异。S型细菌的转化作用。★噬菌体侵染细菌时，子代噬菌体放射性的分析要看被放射性标记的对象是噬菌体的DNA，蛋白质还是细菌。先培养含32P的细菌，再用这些细菌培养噬菌体，获得32P标记的噬菌体。细胞中的核酸有几种？其中遗传物质是哪种？病毒呢？
提示：细胞中的核酸有DNA和RNA两种，其中只有DNA是遗传物质。病毒中的核酸只有一种——DNA或RNA，所具有的核酸就是病毒的遗传物质。科学探究1 肺炎双球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验
根据教材P43图3－2回答下列问题：
(1)第一组和第二组实验对照能得到什么结论？
提示：R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。
(2)第二组和第三组实验对照能得到什么结论？
提示：加热能使S型细菌失去毒性。(3)从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌吗？
提示：从死亡小鼠中分离出S型活细菌和R型活细菌。
(4)四组实验中哪一组发生了细菌转化？对比之后，你能否得出DNA就是转化因子(遗传物质)的结论？
提示：第四组。不能，只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”。2.艾弗里的体外转化实验
请根据教材P44图3－3思考下列问题：
(1)哪一组发生了R型菌的转化？该培养基中哪种细菌更多？发生转化的原因是什么？
提示：第一组，R型菌；R型菌得到了S型菌的遗传物质。
(2)第三组和第一组相对照，为什么能更有力地说明DNA是遗传物质？
提示：第三组中的DNA酶将DNA水解，与第一组对照，能说明DNA是遗传物质，而DNA的基本单位——脱氧核苷酸不是遗传物质。(3)请分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。
提示：肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。【探究应用】
肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S型菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型菌无毒性。下图为所做的细菌转化实验。相关说法错误的是( )A.丙组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡
B.能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组
C.戊组实验表明，加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌
D.丁组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代
解析 含有荚膜的肺炎双球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。戊组加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌，而丁组产生的有毒性的肺炎双球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。
答案 D【一题多变】
(1)将S型细菌的DNA和DNA酶一同加入试管丁，培养后将所得细菌注入小鼠体内，小鼠是否死亡？
提示：不死亡。
(2)R型细菌转化为S型细菌后，该S型细菌培养的后代是什么细菌？
提示：S型细菌。1.肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较2.实验拓展分析
(1)在加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(2)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。科学探究2 噬菌体侵染细菌的实验分析请你根据教材P45图3－6回答下列问题：
1.处理方法分析
(1)两个实验分组中，为什么要分别用35S和32P标记噬菌体？为什么不能用14C或18O或3H进行标记？
提示：35S和32P可以分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，用不同的放射性同位素标记噬菌体，可以探究是何种成分侵染大肠杆菌。因为噬菌体的蛋白质和DNA中都含有C、H、O，所以不能标记这三种元素。(2)搅拌和离心的目的分别是什么？
提示：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体外壳，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。2.实验结果分析
(1)两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性“有、无”还是“高、低”？
提示：高、低。
(2)如果用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组搅拌不充分，实验结果会有怎样的异常现象？
提示：沉淀物中的放射性会升高，上清液中的放射性会降低。(3)在32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，保温时间过长或过短，会出现怎样的异常现象？其原因分别是什么？
提示：保温时间过长或保温时间过短，都会导致上清液放射性升高，沉淀物中放射性降低。保温时间过久，侵染大肠杆菌的噬菌体增殖使大肠杆菌细胞裂解，释放出的噬菌体经离心后分布于上清液中；保温时间过短，一些被标记的噬菌体未侵染入大肠杆菌，经离心后也分布于上清液中。【探究应用】
某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是( )A.35S标记的是噬菌体的DNA
B.沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C.上清液a中放射性较强
D.上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S元素，A错误；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀中，使沉淀物b中放射性增强，该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质，B、D正确；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强，C正确。
答案 A【一题多变】
(1)如何将噬菌体用35S标记？
提示：先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，在大肠杆菌中繁殖出的子代噬菌体就被35S所标记。
(2)为什么图中的搅拌不充分或没有搅拌，会导致沉淀物中的放射性增强？
提示：搅拌不充分或没有搅拌，一些附着于大肠杆菌表面上的被35S标记的噬菌体随着大肠杆菌进入沉淀物中，从而使沉淀物中的放射性增强。噬菌体侵染细菌实验过程科学探究3 DNA是“主要的”遗传物质1.病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？病毒的遗传物质是否都是RNA?
提示：一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。
2.细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?
提示：两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。
3.为什么说DNA是主要的遗传物质？
提示：因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。【探究应用】
下列关于核酸和遗传物质的叙述中，正确的是( )
A.原核细胞中的遗传物质是RNA，真核细胞中的遗传物质是DNA
B.病毒中的遗传物质是RNA，细胞中的遗传物质是DNA
C.由于大部分细胞中的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质
D.病毒中所含有的核酸就是该病毒的遗传物质解析 无论是哪种细胞，细胞中的遗传物质一定是DNA，A错误；有的病毒遗传物质是RNA，有的是DNA，B错误；全部的细胞中遗传物质都是DNA，因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质，C错误；病毒中的核酸是DNA或RNA，含有哪种核酸，哪种核酸就是遗传物质，D正确。
答案 D【一题多变】
(1)小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？为什么？
提示：否，因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。
(2)HIV和噬菌体中的碱基种类有何区别？
提示：HIV中含尿嘧啶(U)不含胸腺嘧啶(T)，而噬菌体中含胸腺嘧啶(T)不含尿嘧啶(U)。1.不同生物的遗传物质2.生物的遗传物质总结
(1)生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。
(2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。
(3)只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。
(4)由于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。转化因子DNA标记法DNA第2节 DNA分子的结构
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.概述DNA分子的双螺旋结构。
2.活动要求：（1）搜集DNA分子结构模型建立过程的资料，并进行讨论和交流；
（2）制作DNA分子双螺旋结构模型。
1.生命观念——认同DNA分子的结构与功能观；
2.科学思维——通过模型构建，理解DNA分子的化学组成、平面结构以及立体结构；
3.科学探究——领悟模型构建在科学研究中的应用。
DNA双螺旋结构
碱基互补
配对原则
|预知概念|
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.构建者 沃森和克里克。
2.构建过程
二、DNA分子的结构
1.DNA分子的结构
写出下图中各部分的名称：
①胸腺嘧啶（T）；②脱氧核糖；③磷酸；④碱基对；⑤腺嘌呤（A）；⑥鸟嘌呤（G）；⑦胞嘧啶（C）。
2.双螺旋结构特点
（1）DNA分子是由两条链构成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
|过程评价|
1.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的主要依据是DNA的X射线衍射图谱（ ）
2.双链DNA中嘌呤和嘧啶的含量相等（ ）
3.DNA分子的基本骨架是磷酸和核糖交替排列而成，且分布于外侧（ ）
4.A—T和G—C间的氢键数量相等（ ）
5.DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行方式盘旋成双螺旋结构（ ）
6.嘌呤只能和嘧啶发生碱基互补配对（ ）
答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√
|联想·质疑|
★DNA的结构模型
★G—C碱基对的比例越高，DNA分子的稳定性越强
（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是多少？
提示：2个；1∶1∶1。
（2）关于DNA分子中碱基的配对问题，化学家查哥夫提出了DNA中嘧啶和嘌呤数目相等，这对DNA模型的构建有何提示？
提示：嘌呤总是和嘧啶配对，而不是嘌呤和嘌呤配对，或嘧啶和嘧啶配对。
（3）你认为在DNA的结构中，千变万化的是其空间结构还是碱基对的排列顺序？
提示：碱基对的排列顺序。
科学探究1 DNA的分子结构及其特点
如图是DNA片段的结构图，请据图思考下列问题：
（1）DNA的基本单位是什么？四种基本单位的主要区别是什么？
提示：脱氧核苷酸；碱基种类。
（2）写出图中数字的名称。
提示：1：碱基对；2：脱氧核苷酸链；3：脱氧核糖；4：磷酸基团；5：腺嘌呤脱氧核苷酸；6：腺嘌呤；7：氢键。
（3）为什么“G—C”含量越多的DNA越耐高温？
提示：G—C之间的氢键数量是3个，而A—T之间的氢键数量是2个，所以含“G—C”越多则结构越稳定，越不容易被高温破坏。
（4）乙比甲结构更稳定，为什么？
提示：甲所示的是平面结构，乙是双螺旋结构，螺旋化使DNA分子的结构更稳定。
（5）不同的DNA分子哪些方面会有所不同？（供选：脱氧核苷酸的数量、碱基种类、基本骨架、碱基对的排列顺序）
提示：脱氧核苷酸的数量和碱基对的排列顺序。
【探究应用】
下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（ ）
A.DNA分子是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的单链结构
B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
解析 DNA分子是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。
答案 C
【一题多变】
（1）DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？
提示：DNA分子中，每个脱氧核糖均连一个碱基；而除3′端的脱氧核糖只连一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连两个磷酸。
（2）DNA分子中，互补链之间相邻两个脱氧核苷酸靠什么连接？
提示：互补链配对的两脱氧核苷酸之间靠氢键相连。
利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
科学探究2 DNA分子中的碱基数量计算
结合DNA分子双螺旋结构模型的特点思考下列问题：
1.为什么DNA分子中嘌呤和嘧啶数量相等？
提示：碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。
2.为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？
提示：设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上：T2＋A2＝n%，整个DNA分子中：A＋T＝n%。
3.如果一条链上＝m，则其互补链上比值是多少？
提示：双链DNA分子的一条链上：＝m，因为＝＝m，所以互补链上＝。
4.DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则该DNA分子可能有多少种排列方式？
提示：4n。
【探究应用】
某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（ ）
解析 DNA分子中（A＋C）/（T＋G）应始终等于1；一条单链中（A＋C）/（T＋G）与其互补链中（A＋C）/（T＋G）互为倒数，一条单链中（A＋C）/（T＋G）＝0.5时，互补链中（A＋C）/（T＋G）＝2；一条单链中（A＋T）/（G＋C）与其互补链中（A＋T）/（G＋C）及DNA分子中（A＋T）/（G＋C）都相等。
答案 C
【一题多变】
（1）DNA的两条链之间，哪些比例是相等的？
提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即（A＋T）或（G＋C）在每条链上占的比例。
（2）DNA的两条链之间，哪些比例互为倒数？
提示：或在互补链上的比值互为倒数。
三步解决DNA分子中有关碱基比例计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
【运用概念】
1.在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。下图中连接错误的是（ ）
解析 同一条脱氧核苷酸链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接是通过脱氧核糖上的3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团之间脱水聚合连接而成的。
答案 B
2.某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链（b）上的G占该链碱基总数的比例是（ ）
A.35% B.29%
C.28% D.21%
解析 整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以a链上的C占该链碱基总数的（56%－21%）＝35%，又因a链C与b链G互补，推得G占该链碱基总数的35%。
答案 A
3.下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段（其中○代表磷酸基团），下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是（ ）
A.甲说：该图没有什么物质和结构上的错误
B.乙说：该图有一处错误，就是U应改为T
C.丙说：该图中核糖应改为脱氧核糖
D.丁说：如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的
解析 该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误：五碳糖应为脱氧核糖；碱基不应含尿嘧啶（U）；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。
答案 C
【科学思维】
4.地球上的生物多种多样，不同生物的DNA不同，每一种生物的DNA又具有特异性。决定DNA遗传特异性的是（ ）
A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C.碱基互补配对的原则
D.碱基排列顺序
解析 生物的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中，所以说DNA的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序。
答案 D
5.下面图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），请回答下列问题：
（1）据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是 个。
（2）根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为 （从上往下）。
（3）图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的（A＋G）/（T＋C）总是为 ，由此证明DNA分子中碱基的数量关系是 。图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为 、 ，由此说明了DNA分子具有特异性。
解析 （1）图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸。（2）看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出脱氧核苷酸链碱基序列的关键。（3）在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数；不同的DNA分子中（A＋T）/（G＋C）、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。
答案 （1）5 （2）CCAGTGCGCC （3）1 嘌呤数等于嘧啶数 1 1/4
课时提升训练
（时间：30分钟 满分：50分）
【运用概念】
1.下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是（ ）
A.每个DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸
B.每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的
C.DNA分子中每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基
D.某双链DNA分子片段中如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶
解析 只有位于3′端的脱氧核糖才连接着一个磷酸和一个碱基，其他部位的脱氧核糖总是连接着两个磷酸。
答案 C
2.下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是（ ）
A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B.沃森和克里克构建了DNA分子的双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
解析 威尔金斯和富兰克林提供了DNA衍射图谱；查哥夫发现腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量；沃森和克里克构建了DNA的双螺旋结构模型。
答案 B
3.下面为DNA分子的结构示意图，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.①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
C.④占的比例越大，DNA分子越稳定
D.DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
解析 DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，A错误；胞嘧啶脱氧核苷酸由②③⑨组成，B错误；④是A与T之间的氢键，G、C含量越多，DNA分子越稳定，C错误；根据碱基互补配对原则，⑤、⑥、⑦、⑧依次代表A、G、C、T，D正确。
答案 D
4.某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占58%，嘧啶碱基占42%，此生物不可能是（ ）
A.噬菌体 B.大肠杆菌
C.人或酵母菌 D.烟草
解析 噬菌体由DNA和蛋白质构成，DNA为双链，嘌呤数与嘧啶数应相等，在人、酵母菌、大肠杆菌、烟草中既有DNA，也有RNA，且RNA为单链，因此嘌呤数与嘧啶数可能不相等。
答案 A
5.下列关于双链DNA分子的叙述，错误的是（ ）
A.若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链中的A和T数目也相等
B.若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链中的G的数目为C的0.5倍
C.若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D.若一条链中G∶T＝1∶2，则另一条链中C∶A＝2∶1
解析 双链DNA分子中A＝T，若一条链中A＝T，则另一条链中也是A＝T，A正确；双链DNA分子中G＝C，一条链G/C＝2，则另一条互补链G/C＝＝0.5，B正确；若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3，C正确；若一条链中G∶T＝1∶2，则另一条链中C∶A＝1∶2，D错误。
答案 D
6.DNA的一条单链中（A＋G）/（T＋C）＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为（ ）
A.0.4、0.6 B.2.5、1.0
C.0.4、0.4 D.0.6、1.0
解析 根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因为A＝T，G＝C，所以（A＋G）/（T＋C）比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的（A＋G）/（T＋C）与另一条链上（T＋C）/（A＋G）相等为0.4，因而互补链中（A＋G）/（T＋C）＝2.5。
答案 B
7.经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总数量的比例是y，以下推断正确的是（ ）
A.与鸟嘌呤互补的碱基比例是1－y
B.该DNA分子的嘌呤和嘧啶的比例是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
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比例是y；该DNA分子的嘌呤和嘧啶的比例是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是3x＋2（x/2y－x）＝x＋x/y；A、T与鸟嘌呤不互补，其数目为x（1－2y）/y。
答案 D
8.在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则（ ）
A.能搭建出20个脱氧核苷酸
B.所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对
C.能搭建出410种不同的DNA分子模型
D.能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段
解析 每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数，因脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个，故最多只能搭建出14个脱氧核苷酸。DNA分子的碱基中A＝T、C＝G，故提供的4种碱基最多只能构成4个C—G对和3个A—T对，但由于脱氧核苷酸之间结合形成磷酸二酯键时还需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物，故7碱基对需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物是14＋12＝26（个）。设可搭建的DNA片段有n碱基对，按提供的脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个计算，则有14＝n×2＋（n－1）×2，得n＝4，故能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段。
答案 D
9.下图中4种化合物的化学组成中，与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是（ ）
①表示腺苷 ②表示腺嘌呤核糖核苷酸 ③表示腺嘌呤脱氧核苷酸 ④表示腺嘌呤
A.①② B.②③
C.①④ D.③④
解析 ①ATP中的A代表核糖和腺嘌呤即腺苷；②是DNA上一个基本单位：腺嘌呤脱氧核糖核苷酸；③是RNA上一个基本单位：腺嘌呤核糖核苷酸；④是核糖核苷酸的组成成分腺嘌呤。
答案 C
【科学思维】
10.下列关于DNA分子模型构建的叙述中，错误的是（ ）
A.富兰克林的DNA衍射图谱为模型的构建提供了重要依据
B.根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构
C.沃森和克里克最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱基安排在内部，且A与T配对，G与C配对
D.DNA分子是以四种脱氧核苷酸为单位形成的
解析 对于DNA结构认识经过的历程是：基本单位是四种脱氧核苷酸→构成脱氧核苷酸链→两条脱氧核苷酸链螺旋成DNA。在这个认识过程中，起初并不知道A一定与T配对，G一定与C配对。
答案 C
11.假设一个双链DNA分子片段中，含碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是（ ）
A.26%，312个 B.24%，288个
C.24%，298个 D.12%，144个
解析 DNA的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即DNA中A＝T，G＝C根据这个原理可知G＝＝24%，又知T共312个，占26%，则可知该DNA中共有碱基312÷26%＝1 200，前面已计算出G占24%，则G的数目是1 200×24%＝288个。
答案 B
12.20世纪90年代，Cuenoud等发现DNA也有酶催化活性，他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNA—E47，它可以催化两个底物DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是（ ）
A.在DNA—E47分子中，嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数
B.在DNA—E47分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C.在DNA—E47分子中，含有碱基U
D.在DNA—E47分子中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含N的碱基
解析 由于DNA—E47分子是单链DNA，嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，A错误；无论是单链还是双链DNA分子，其基本单位都是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸分子由一个碱基、一个脱氧核糖和一分子磷酸组成，B正确；DNA—E47为单链DNA分子，不含碱基U，C错误；在单链DNA分子中，除其中3′端外，每个脱氧核糖上均连有两个磷酸和一个含N的碱基，D错误。
答案 B
13.如图为不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中（A＋T）/（G＋C）的比值情况，据图回答问题：
（1）猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是_______________
_____________________________________________________________________。
（2）上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最强的是 。
（3）假设小麦DNA分子中（A＋T）/（G＋C）＝1.2，那么（A＋G）/（T＋C）＝ 。
（4）假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的 。
（5）小麦的DNA分子中，（G＋C）之和占全部碱基的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%，则它的互补链中，T和C分别占碱基总数的 。
解析 （1）猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例大致相同，是因为它们由同一个受精卵经有丝分裂而来。
（2）根据图中数值可判断小麦中G＋C所占比例最大，而在A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以小麦DNA的热稳定性最高。
（3）只要是双链DNA分子，（A＋G）/（T＋C）的值均为1。
（4）据A＋G＝T＋C＝50%，则鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上，则分母缩小一半，一条链上的鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的40%。
（5）DNA分子中（G＋C）占全部碱基的比例与在单链DNA中该比例均相等。已知一条链中G＋C＝35.8%，因T与C分别占32.9%与17.1%，则可推知该链中的A为1－（G＋C＋T）＝1－（35.8%＋32.9%）＝31.3%，G＝35.8%－17.1%＝18.7%。
答案 （1）不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂 （2）小麦
（3）1 （4）40% （5）31.3%、18.7%
14.如图是DNA片段的结构图，请据图完成问题：
（1）图甲是DNA片段的 结构，图乙是DNA片段的 结构。
（2）从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由 和 交替连接的；排列在内侧的是 ，DNA中的这种结构决定了DNA分子结构的 性。
（3）连接碱基对的化学键是 键，碱基配对的方式是严格的，即 、 配对，且DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化，决定了DNA分子结构的 性。
（4）就某一确定的DNA分子而言，其碱基的排列顺序一般与其他的DNA分子有很大不同，这体现了DNA分子结构的 性。
（5）从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是 的，从图乙中可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的 。
解析 DNA由两条链螺旋而成，两条链反向平行，磷酸和脱氧核糖排列在链的外侧，形成基本骨架，含氮碱基通过碱基互补配对原则以氢键相连。由于组成DNA的脱氧核苷酸的数目、排列顺序不同，故DNA具有多样性，又因组成每种生物的DNA中的碱基排列顺序具有稳定的和独特的结构，所以DNA又具有特异性。
答案 （1）平面 立体
（2）脱氧核糖 磷酸 碱基对 稳定
（3）氢 A与T G与C 多样
（4）特异 （5）反向平行 双螺旋结构
15.（科学探究）已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从两种生物中提取DNA，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题。
生物
A
T
C
G
甲
25
33
19
21
乙
31
31
19
19
（1）从生物 的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为 链，是极少数病毒具有的。
（2）从生物 的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为 。
（3）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
解析 双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C，若A≠T，G≠C，则说明该DNA分子不是双链，而是单链，DNA分子双螺旋结构中，A与T之间可以形成2个氢键，而G与C之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此，G和C含量多的生物，稳定性大于G与C含量少的生物。
答案 （1）甲 单 （2）乙 A＝T、G＝C （3）B
课件25张PPT。第2节 DNA分子的结构|预知概念|沃森一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.构建者 ________和__________。克里克2.构建过程衍射图谱ATCG螺旋外外内相同A=TG=CTC二、DNA分子的结构
1.DNA分子的结构
写出下图中各部分的名称：①_____________；② ____________；③ _______；④ __________；⑤ __________；⑥ _____________；⑦ _____________。胸腺嘧啶(T)脱氧核糖磷酸碱基对腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)2.双螺旋结构特点
(1)DNA分子是由________链构成的，这两条链按___________方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子中的__________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；_________排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过______连接成碱基对。碱基配对的规律是：___与T配对， ___与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做_____________原则。两条反向平行脱氧核糖和磷酸碱基对氢键AG碱基互补配对|过程评价|1.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的主要依据是DNA的X射线衍射图谱( )
2.双链DNA中嘌呤和嘧啶的含量相等( )
3.DNA分子的基本骨架是磷酸和核糖交替排列而成，且分布于外侧( )
4.A—T和G—C间的氢键数量相等( )
5.DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行方式盘旋成双螺旋结构( )
6.嘌呤只能和嘧啶发生碱基互补配对( )
答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√|联想·质疑|★DNA的结构模型★G—C碱基对的比例越高，DNA分子的稳定性越强(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是多少？
提示：2个；1∶1∶1。
(2)关于DNA分子中碱基的配对问题，化学家查哥夫提出了DNA中嘧啶和嘌呤数目相等，这对DNA模型的构建有何提示？
提示：嘌呤总是和嘧啶配对，而不是嘌呤和嘌呤配对，或嘧啶和嘧啶配对。
(3)你认为在DNA的结构中，千变万化的是其空间结构还是碱基对的排列顺序？
提示：碱基对的排列顺序。科学探究1 DNA的分子结构及其特点如图是DNA片段的结构图，请据图思考下列问题：(1)DNA的基本单位是什么？四种基本单位的主要区别是什么？
提示：脱氧核苷酸；碱基种类。
(2)写出图中数字的名称。
提示：1：碱基对；2：脱氧核苷酸链；3：脱氧核糖；4：磷酸基团；5：腺嘌呤脱氧核苷酸；6：腺嘌呤；7：氢键。
(3)为什么“G—C”含量越多的DNA越耐高温？
提示：G—C之间的氢键数量是3个，而A—T之间的氢键数量是2个，所以含“G—C”越多则结构越稳定，越不容易被高温破坏。(4)乙比甲结构更稳定，为什么？
提示：甲所示的是平面结构，乙是双螺旋结构，螺旋化使DNA分子的结构更稳定。
(5)不同的DNA分子哪些方面会有所不同？(供选：脱氧核苷酸的数量、碱基种类、基本骨架、碱基对的排列顺序)
提示：脱氧核苷酸的数量和碱基对的排列顺序。【探究应用】
下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A.DNA分子是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的单链结构
B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
解析 DNA分子是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。
答案 C【一题多变】
(1)DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？
提示：DNA分子中，每个脱氧核糖均连一个碱基；而除3′端的脱氧核糖只连一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连两个磷酸。
(2)DNA分子中，互补链之间相邻两个脱氧核苷酸靠什么连接？
提示：互补链配对的两脱氧核苷酸之间靠氢键相连。利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构科学探究2 DNA分子中的碱基数量计算结合DNA分子双螺旋结构模型的特点思考下列问题：1.为什么DNA分子中嘌呤和嘧啶数量相等？
提示：碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。2.为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？
提示：设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上：T2＋A2＝n%，整个DNA分子中：A＋T＝n%。4.DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则该DNA分子可能有多少种排列方式？
提示：4n。【探究应用】
某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是( )解析 DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时，互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
答案 C【一题多变】
(1)DNA的两条链之间，哪些比例是相等的？
提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即(A＋T)或(G＋C)在每条链上占的比例。
(2)DNA的两条链之间，哪些比例互为倒数？三步解决DNA分子中有关碱基比例计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。反向双螺旋脱氧核苷酸A=T脱氧核糖第3节 DNA的复制
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.概述 DNA 分子的复制过程；
2.阐明DNA复制的特点及意义；
3.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
4.说明基因和遗传信息的关系。
1.生命观念——通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观；
2.科学思维——分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力；
3.科学探究——运用假说－演绎法，探究DNA半保留复制。
解旋
半保留复制
遗传信息
基因
|预知概念|
一、DNA的复制
1.概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2.时间 细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
3.场所 主要是细胞核。
4.过程
5.结果 一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
6.特点 （1）半保留复制；（2）边解旋边复制。
7.意义 将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
8.准确复制的原因
（1）DNA分子的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
（2）通过碱基互补配对保证了复制准确无误地进行。
二、基因是核酸的功能片段
1.基因与DNA的关系
（3）基因（遗传信息）能控制生物的性状。
2.DNA片段中的遗传信息
（1）遗传信息：DNA分子中4种碱基的排列顺序。
（2）DNA分子的特性：
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
（3）DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
|过程评价|
1.DNA的复制只发生于有丝分裂和减数第一次分裂前的间期（ ）
2.DNA复制也需要消耗ATP（ ）
3.DNA复制的原料是四种游离的核糖核苷酸（ ）
4.DNA分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代DNA分子中都保留了一条母链（ ）
5.遗传信息储存在四种碱基的排列顺序中（ ）
6.每个DNA分子所具有的特定的碱基排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性（ ）
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√
|联想·质疑|
★无论复制多少次，始终含有2条母链。
★基因、DNA和染色体的关系：DNA是染色体的组成部分，基因是有遗传效应的DNA片段。
（1）不同的DNA分子在结构方面可能有哪些不同？
提示：脱氧核苷酸的数目、种类和排列顺序。
（2）结合减数分裂和受精作用的相关知识分析，为什么一个人全部基因中来自母亲的基因要多于来自父亲的基因？
提示：细胞核中的基因基本上来自父亲和母亲的各占一半，但细胞质基因几乎全部来自母亲，因为卵细胞形成过程中有两次细胞质不均等的分裂，使得卵细胞含丰富的细胞质，且受精时精子仅头部进入卵细胞中。
科学探究1 DNA的复制
1.根据图1、图2思考下列问题：
（1）图1中进行的是什么过程？发生的时期和场所是什么？
提示：DNA复制；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂也有DNA复制。真核生物DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物DNA复制的场所主要是拟核。
（2）图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中的哪个部位？abcd四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
提示：酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
（3）从图1中是否可以看出DNA复制是半保留复制？为什么？图1所示的特点还有什么？可用什么方法检测母链和子链？
提示：可以，因为两条母链进入到两个子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一条链是亲代的母链。图中还能看出DNA分子是边解旋边复制；可采用同位素标记法检测母链、子链。
（4）DNA分子复制受到各种外界因素的干扰时，碱基序列会发生变化吗？
提示：碱基序列可能会发生改变，使后代DNA分子与亲代DNA分子不同，遗传信息发生改变。
2. 如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，请据图分析DNA复制效率较高的原因。
提示：（1）从多个起点开始进行复制；（2）边解旋边复制；（3）每个起点都是同时向两个方向进行复制。
【探究应用】
下列关于DNA复制的叙述中，正确的是（ ）
A.DNA的复制只发生于有丝分裂间期
B.DNA的复制只能发生于细胞核中
C.DNA的复制需要解旋酶和DNA聚合酶，原料是八种游离的核苷酸
D.DNA复制有精确的模板并严格遵守碱基互补配对原则，所以能准确地将遗传信息传递给子代
解析 DNA的复制发生于有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；DNA复制也可以发生于线粒体和叶绿体中，B错误；DNA的复制原料是四种游离的脱氧核苷酸，C错误；DNA复制有精确的模板，并严格遵守碱基互补配对原则，所以DNA中的遗传信息可以准确地传递给后代，D正确。
答案 D
【一题多变】
（1）在DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶，这两种酶的作用分别是什么？
提示：解旋酶的作用是将两条脱氧核苷酸链打开，DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到3′端。
（2）DNA的复制为什么需要适宜的温度和pH?
提示：因为DNA复制过程需要酶，而酶的活性受温度和pH的影响。
项目
具体内容
复制时间
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
复制场所
细胞核（线粒体和叶绿体）
需要条件
（1）模板：解旋后的两条DNA单链
（2）原料：4种脱氧核苷酸
（3）能量：ATP中的化学能
（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等
复制模型
复制过程
（1）解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开
（2）合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链
（3）形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子
复制特点
（1）半保留复制 （2）边解旋边复制
（3）多起点复制 （4）双向复制
复制结果
形成两个完全相同的DNA分子，每个DNA分子的两条链中一条为母链，一条为子链
复制意义
通过复制，将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性
科学探究2 与DNA复制相关的计算
如图为DNA的连续复制过程，请分析回答：
（1）第一代中的DNA分子体现了什么DNA复制方式？若子代DNA分子中有一个两条链都为14N，一个两条链都为15N，又是什么复制方式？
提示：半保留复制；全保留复制。
（2）第n代中，含有亲代链的DNA分子数为多少？不含亲代链的DNA分子数为多少？含有子代链的DNA分子数呢？
提示：2个，2n－2个，2n个。
（3）第n代中，亲代脱氧核苷酸链数为几条？新合成的脱氧核苷酸链数为多少条？
提示：2条，2n＋1－2条。
（4）假如一个DNA分子中有m个腺嘌呤（A），则该DNA分子复制n次需要多少个腺嘌呤？第n次复制需要多少个腺嘌呤？
提示：（2n－1）·m；2n－1·m。
【探究应用】
假如某大肠杆菌的DNA分子用15N标记后其相对分子质量为a，用14N标记后其相对分子质量为b。现将用15N标记后的大肠杆菌，培养在含有14N的培养基中，则子一代、子二代的DNA分子平均相对分子质量分别为（ ）
A.（a＋b）/2；（a＋3b）/4
B.a＋b；a＋3b
C.（a＋b）/2；（a＋b）/2
D.a＋b；（a＋b）/3
解析 在子一代的两个DNA分子中，都是一条单链含有14N，一条单链含有15N，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为（a＋b）/2；在子二代的四个DNA分子中，有两个只含有14N，另两个是一条单链含有15N、一条单链含有14N，所以平均相对分子质量为[（a＋b）＋2b]/4＝（a＋3b）/4。
答案 A
【一题多变】
（1）假如两条链都含15N为重链，两条链都含14N为轻链，两条链中一条含15N一条含14N为中链。则本题中子一代和子二代分别出现几条带？每条带所占的比例是多少？
提示：子一代中只有一条带，全部是中链；子二代中有轻链和中链两条带，各占1/2。
（2）随着复制次数的增加，中链和轻链所占的比例有何变化规律？
提示：中链所占的比例逐渐减小，轻链所占的比例逐渐增大。
1.脱氧核苷酸链数的计算
（1）子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数＝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。
2.所需脱氧核苷酸数的计算
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：
（1）经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·（2n－1）个。
（2）第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。
3.与染色体、细胞数目相关的计算
研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：
（1）一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记。
（2）每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记便带标记。
（3）每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体（减数分裂时只需分析一对同源染色体）即可。
科学探究3 基因是具有遗传效应的DNA片段
下图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，请分析回答：
（1）图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都在染色体上吗？
提示：①基因在染色体上呈线性排列；②一条染色体上含有多个基因；③染色体是基因的载体。不是，真核生物的核基因位于染色体上，质基因位于叶绿体或线粒体中，原核生物的基因位于拟核或质粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
（2）一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？
提示：一条染色体上有1个或2个DNA分子。一个DNA分子中基因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。
（3）若由2 000个脱氧核苷酸构成一个基因，则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序？由此可说明DNA（基因）具有什么特性？某个基因中含2 000个脱氧核苷酸，则该基因中有多少种脱氧核苷酸排列顺序？
提示：41 000种；多样性；1种。
（4）图乙中表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别是什么？
提示：a为染色体，b为DNA，c为基因，d为脱氧核苷酸。
（5）在刑侦领域，DNA分子能够像指纹一样用来鉴定个人的身份，你能解释其中的生物学原理吗？
提示：DNA分子具有多样性和特异性，每个人的DNA分子中脱氧核苷酸序列是不同的，故每个人的DNA分子中脱氧核苷酸序列是特定的。
【探究应用】
如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是（ ）
A.白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸
B.S基因是有遗传效应的DNA片段
C.白眼基因为该DNA分子的任意片段
D.基因片段中有5种碱基，8种核苷酸
解析 DNA的基本单位不是核糖核苷酸，而是脱氧核苷酸，A错误；基因是具有遗传效应的DNA片段，并非任意一个片段就是一个基因，B正确，C错误；基因片段的基本组成单位是4种脱氧核苷酸，有4种碱基，D错误。
答案 B
【一题多变】
（1）在果蝇体内的一个细胞中最多有多少个白眼基因？
提示：4个。
（2）白眼基因的初步水解产物是什么？彻底水解产物有几种化合物？
提示：4种脱氧核苷酸；6种。
1.脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解
2.基因的理解
（1）本质上：基因是有遗传效应的DNA片段。
（2）结构上：基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
（3）功能上：基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
（4）位置上：基因在染色体上呈线性排列。
【运用概念】
1.下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是（ ）
A.DNA复制时只有DNA的一条链作模板
B.以4种游离的脱氧核苷酸为原料
C.DNA复制过程需要消耗能量
D.没有酶的催化，细胞DNA复制无法进行
解析 DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将双链解开，以解开的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
答案 A
2.一个无标记DNA分子在15N的环境中复制，若子一代 DNA的一条单链出现差错，则子二代DNA中，差错 DNA单链和含15N的DNA分子分别占（ ）
A.1/3，1 B.1/4，1
C. 1/3，1/2 D.1/4，1/2
解析 一条初始DNA分子有两条链，没被标记，在15N的环境中复制两次后，形成4个DNA分子，全部被15N标记。若子一代DNA一条单链出现差错，则子二代DNA中会有两条单链出现差错。
答案 B
3.下列有关基因的叙述，正确的是（ ）
A.基因是控制生物性状的结构单位和功能单位
B.人体细胞内的基因全部位于染色体上
C.经测定，一个由n个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，包含了m个基因，则每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对长度
D.基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过减数分裂传递给后代
解析 基因是有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的结构单位和功能单位；人体细胞内的基因主要在染色体上，线粒体DNA分子上也有少量基因；一个DNA分子上有许多个基因，但并非基因与基因紧密相连，那些没有遗传效应的DNA片段并不是基因，因此C项中基因的平均长度小于n/2m个脱氧核苷酸对长度；有性生殖的生物通过减数分裂将遗传信息传递给下一代，无性生殖的生物通过有丝分裂将遗传信息传递给下一代。
答案 A
【科学思维】
4.如图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是（ ）
A.此过程需要ATP和尿嘧啶核糖核苷酸
B.真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核
C.b中（A＋G）/（T＋C）的值一定与c中的相同
D.正常情况下a、d链应该到不同的细胞中去
解析 据图可知，此生理过程是DNA的复制，该过程不需要尿嘧啶核糖核苷酸，A错误；真核生物发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体，B错误；b中（A＋G）/（T＋C）的值与c中的比值呈倒数关系，C错误；a、d进入2个子代DNA中，进入不同的细胞中，D正确。
答案 D
5.下图是DNA分子复制的图解，请据图回答：
（1）图中的[1]表示 过程，需要 酶的作用。
（2）图中的[2]过程表示以母链为模板进行碱基 。
（3）图中的[3]过程包括子链中相邻脱氧核苷酸的 与 交替连接以及子链与母链在空间结构上的 化。参与此过程的酶有 等。
（4）分析DNA复制过程所需条件：模板是 ；原料是 ；酶有 、 等；能量由 提供。
（5）DNA分子被15N标记的大肠杆菌，放在没有标记的培养基中培养，繁殖3次后所有大肠杆菌体内，标记的DNA分子占DNA分子总数的 ，标记的链占全部DNA单链的 。
解析 分析题图可知：[1]过程表示解旋，需要解旋酶的参与；[2]过程表示以DNA的单链为模板进行碱基互补配对；[3]过程表示合成子代DNA分子的过程，此过程需要4种游离的脱氧核苷酸的参与，相邻脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖交替连接，两条链之间通过氢键相连，此过程需要DNA聚合酶等的参与。不论复制几次，含15N的DNA分子和DNA单链都是2，复制3次后DNA分子数为8，DNA单链总数为16，因此标记的DNA分子占DNA分子总数的1/4，标记的链占全部DNA单链的1/8。
答案 （1）解旋 解旋 （2）互补配对
（3）脱氧核糖 磷酸 螺旋 DNA聚合酶
（4）DNA的两条母链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶 DNA聚合酶 ATP （5）1/4 1/8
课时提升训练
（时间：30分钟 满分：50分）
【运用概念】
1.下列关于DNA结构及复制的叙述正确是（ ）
A.碱基对特定的排列顺序及空间结构决定DNA分子的特异性
B.减数分裂中DNA的两条链分别进入两个细胞导致等位基因分离
C.DNA分子同一条链的相邻碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接
D.DNA的复制发生在细胞核、线粒体和叶绿体中
解析 碱基对特定的排列顺序决定DNA分子的特异性；同源染色体分离导致等位基因分离；DNA分子同一条链的碱基直接与脱氧核糖连接，相邻脱氧核糖连接在同一磷酸上；真核生物中DNA的复制发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，原核生物中DNA的复制发生在拟核中。
答案 C
2.某DNA分子片段为，可进行人工复制使其数量增加，复制时应给予的条件是（ ）
①—ATGTG—和—TACAC—作模板链 ②四种核糖核苷酸 ③四种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶 ⑤DNA水解酶
A.①③④ B.①②④
C.①②⑤ D.①③⑤
解析 DNA的每一条链都可以作为DNA复制的模板，需要的原料是脱氧核苷酸，需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA水解酶。
答案 A
3.某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A.330 B.660
C.990 D.1 320
解析 根据题干信息可以计算出该DNA分子中，胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为330，该DNA复制2次，得到的4个DNA分子中，相当于新合成3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为990。
答案 C
4.下列有关真核生物基因的说法，正确的有（ ）
A.基因的基本单位是脱氧核糖核苷酸
B.基因存在于细胞核、核糖体等结构中
C.DNA分子上每一个片段都是一个基因
D.DNA的分子结构模型首先由摩尔根构建
解析 核糖体中不存在基因，DNA中只有具有遗传效应的DNA片段才是基因，DNA的结构模型是由沃森和克里克构建的。
答案 A
5.用一个32P标记的噬菌体侵染31P标记的细菌。若该细菌解体后释放出16个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有（ ）
A.1个 B.2个
C.15个 D.16个
解析 用一个32P标记的噬菌体侵染含有31P的细菌。若该细菌解体后释放出16个大小、形状一样的噬菌体，其中有2个是杂合的DNA，即其中一条单链含32P，另一条单链含31P；其余的14个噬菌体的DNA分子的两条单链仅含31P。
答案 B
6.下列关于DNA、染色体、基因的关系的叙述，错误的是（ ）
A.复制前每条染色体有一个DNA分子，经复制每条染色单体上有一个DNA分子
B.每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段
C.基因在染色体上呈线性排列
D.基因在DNA分子双链上成对存在
解析 基因在一个DNA分子上不会成对存在。
答案 D
7.由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种类最多可达（ ）
A.4120 B.804
C.440 D.260
解析 DNA分子中特定的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息。在DNA分子内部碱基互补配对的方式虽然只有两种，但碱基对的排列顺序有多种，因为DNA分子的两条链是遵循碱基互补配对原则结合而成的，所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列。根据数学的排列知识，n个不同碱基对的排列有4n种，由于在一条单链上有40个碱基，其排列的种类就有440种。
答案 C
8.基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80%相同。则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是（ ）
A.20% B.80%
C.10% D.无法确定
解析 基因研究结果表明人与小鼠的基因碱基序列约80%相同，但不能根据部分碱基序列相同的比例来推断全部碱基序列相同的比例。
答案 D
9.DNA具有多样性的原因是（ ）
A.组成基因的脱氧核糖和磷酸的排列顺序多种多样
B.空间结构千变万化
C.碱基种类有许多种
D.碱基排列顺序的千变万化
解析 DNA分子具有多样性、特异性和稳定性三个特点。其中，碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
答案 D
10.一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是（ ）
A.该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个
B.复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D.子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
解析 该DNA分子中A－T碱基对的数目为5 000×2×20%＝2 000个，G－C碱基对的数目为5 000－2 000＝3 000个，则该DNA分子中含有的氢键数目为2 000×2＋3 000×3＝1.3×104个；该复制过程需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数为（23－1）×3 000＝21 000个；子代中含32P的单链与含31P的单链之比为2∶（23×2－2）＝1∶7；子代中含32P与只含31P的DNA分子数之比为2∶（23－2）＝1∶3。
答案 B
【科学思维】
11.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N-DNA（相对分子质量为a）和15N-DNA（相对分子质量为b）。将含15N－DNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述不正确的是（ ）
A.Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N
B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为（7a＋b）/8
D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
解析 15N-DNA转移到14N的培养基上后，该DNA再进行复制时就会以14N为原料。由于大肠杆菌的DNA是双链DNA，这种DNA在复制时采取半保留复制，也就是说，15N-DNA在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的DNA链（混合型DNA分子），这样的DNA用离心法分离后，应该全部处在试管的中部；子Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为全14N-DNA分子和14N、15N-DNA分子（混合型DNA分子），此时，将该DNA作离心处理，产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部，含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2；Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，其相对分子质量之和为（7a＋b），平均相对分子质量为（7a＋b）/8。
答案 B
12.（2016·临川高一检测）将一个用15N标记的DNA放到含14 N的培养基上培养，让其连续复制三次，将每次复制产物置于试管内进行离心，右图中分别代表复制1次、2次、3次后分层结果的是（ ）
A.c、e、f B.a、e、b
C.a、b、d D.c、d、f
解析 DNA分子的复制特点是半保留复制，一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养，复制1次后，每个DNA分子的一条链含15N，一条链含14N，离心后全部位于中密度带，对应题图中的c；复制2次后，产生4个DNA分子，其中含15N、14N的DNA分子为2个，只含14N的DNA分子为2个，离心后一半位于中密度带，一半位于低密度带，对应题图中的e；复制3次后，产生8个DNA分子，其中含15N、14N的DNA分子为2个，只含14N的DNA分子为6个，离心后少部分位于中密度带，大部分位于低密度带，对应题图中的f。
答案 A
13.若用32 P标记“人类胚胎干细胞”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
解析 有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：人体的一个正常细胞中含有染色体条数为46，有丝分裂后期染色体条数加倍（92），中期染色体条数与体细胞相同（46）有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记，第二次有丝分裂完成时，只有的DNA分子被32P标记，中期时，染色单体没有分开，而这两条没有分开的染色单体上，其中有1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记，后期时，由于染色单体分开变成染色体，故只有一半的染色体被标记。
答案 A
14.假定某高等生物体细胞的染色体数是10条，其中染色体中的DNA分子用含3H的胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有3H标记的培养液中连续培养2代，则在形成的第2代细胞的1个细胞的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为（ ）
A.5条 B.40条
C.20条 D.10条
解析 根据DNA半保留复制的特点，DNA双链被含3H的胸腺嘧啶标记，在不含3H标记的培养液中完成第一次分裂后，每条染色体的DNA分子中一条链有3H标记，另一条链没有3H标记。在不含3H标记的培养液中进行到第二次分裂的后期时一半染色体被标记，一半染色体没有被标记。
答案 D
15.如图为DNA分子的复制图解，请据图回答：
（1）该过程主要发生在细胞的 （部位）。正常进行所需的条件是 等。
（2）图中A′链与 链相同，B′链与 链相同，因此该过程形成的两个DNA分子完全相同，每个子代DNA分子中均保留了其亲代DNA分子的一条单链，这种复制方式称为 。
（3）假如经过科学家的测定，A链上一段（M）中的A∶T∶C∶G 为2∶1∶1∶3， （填“能”或“不能”）说明该科学家的测定是错误的，原因是_____________
____________________________________________________________________。
（4）如果以A链的M为模板，复制出的A′链碱基比例应该是 。
（5）15N标记的DNA分子，放在没有标记的培养基上培养，复制三次后，标记的链占全部DNA单链的 。
解析 （1）DNA分子复制的主要场所是细胞核，在线粒体、叶绿体中也存在着DNA分子的复制，正常进行DNA分子复制所需要的条件是模板、酶、原料、能量等。（2）DNA分子复制为半保留复制，在合成子链时遵循碱基互补配对原则，新合成的子链与另一条母链相同。（3）在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，但在DNA分子单链中A与T，G与C不一定相等。（4）在以A链的M段为模板合成的A′链中，碱基A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶1。（5）不论复制几次，含15N的DNA分子和DNA单链都是2，经复制三次后DNA分子数为8，DNA单链总数为16，因此标记的链占全部DNA单链的1/8。
答案 （1）细胞核 酶、能量、模板、原料 （2）B A 半保留复制
（3）不能 在单链中不一定是A＝T，G＝C （4）A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶1 （5）1/8
16.下图所示为细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答下列问题：
g元素→→→→
（1）细胞内的遗传物质是[ ] ，基因和b的关系是_______________
_____________________________________________________________________。
（2）遗传物质的主要载体是[ ] ，基因和a的关系是_____________
_____________________________________________________________________。
（3）c和b的关系是 ，b被彻底水解后的产物是 （填字母）。
（4）如果基因存在于 上，则其遗传方式与性别相关联，这就是 。这种遗传方式既遵循 定律，又有特殊性。
（5）b的空间结构是 。若其中的（A＋T）/（G＋C）＝0.25，则G占总碱基数的比例为 ，其中一条单链中（A＋T）/（G＋C）＝ 。
答案 （1）b DNA 基因是有遗传效应的b片段
（2）a染色体 基因在a上呈线性排列
（3）c是组成b的基本单位 d、e、f
（4）性染色体 伴性遗传 基因分离
（5）规则的双螺旋结构 40% 0.25
【科学探究】
17.正常情况下，细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。若基因变化引起细胞不能自主合成核糖和脱氧核糖，则必须从培养基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。
（1）实验目的：验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
（2）实验材料：基因变化的细胞、基本培养基、核糖核苷酸、14C－核糖核苷酸、脱氧核苷酸、14C－脱氧核苷酸、放射性探测显微仪等。
（3）实验原理：
DNA主要分布在 中，其基本组成单位是 ；RNA主要分布在 中，其基本组成单位是 。
（4）实验步骤：
分组编号
培养基甲
培养基乙
设置对照实验
加入适量的核糖核苷酸和14C－脱氧核苷酸
培养
分别接种等量的 ，在相同且适宜条件下培养
观察
分别选取培养基甲和培养基乙中的细胞，用放射性探测显微仪观察
（5）预期结果：
①培养基甲中细胞的放射性部位主要在 ；
②培养基乙中________________________________________________________。
（6）实验结论：________________________________________________________。
解析 DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。要验证DNA复制的原料是脱氧核苷酸，可根据被标记的脱氧核苷酸在细胞中的分布情况来判断。
答案 （3）细胞核 脱氧核苷酸 细胞质 核糖核苷酸
（4）加入等量的14C－核糖核苷酸和脱氧核苷酸 基因变化的细胞 细胞核和细胞质的放射性强弱
（5）①细胞核 ②细胞的放射性部位主要在细胞质
（6）DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸
课件37张PPT。第3节 DNA的复制
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段|预知概念|亲代DNA一、DNA的复制
1.概念 以____________为模板合成子代DNA的过程。
2.时间 细胞有丝分裂的________和减数第一次分裂前的________。
3.场所 主要是_________。间期间期细胞核4.过程能量解旋两条螺旋的双链母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对双螺旋结构5.结果 一个DNA分子形成了_______________的DNA分子。
6.特点 (1) _______________；(2) _______________。
7.意义 将______________从亲代传给了子代，从而保持了______________的连续性。
8.准确复制的原因
(1)DNA分子的______________，为复制提供了精确的模板。
(2)通过_______________保证了复制准确无误地进行。两个完全相同半保留复制边解旋边复制遗传信息遗传信息双螺旋结构碱基互补配对二、基因是核酸的功能片段
1.基因与DNA的关系(3)_________________能控制生物的性状。基因部分遗传效应基因（遗传信息）2.DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：DNA分子中_________的排列顺序。
(2)DNA分子的特性：
①多样性： ______________的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有____________________。
(3)DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的__________。4种碱基碱基排列顺序特定的碱基排列顺序物质基础|过程评价|1.DNA的复制只发生于有丝分裂和减数第一次分裂前的间期( )
2.DNA复制也需要消耗ATP( )
3.DNA复制的原料是四种游离的核糖核苷酸( )
4.DNA分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代DNA分子中都保留了一条母链( )
5.遗传信息储存在四种碱基的排列顺序中( )
6.每个DNA分子所具有的特定的碱基排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√|联想·质疑|★无论复制多少次，始终含有2条母链。★基因、DNA和染色体的关系：DNA是染色体的组成部分，基因是有遗传效应的DNA片段。(1)不同的DNA分子在结构方面可能有哪些不同？
提示：脱氧核苷酸的数目、种类和排列顺序。
(2)结合减数分裂和受精作用的相关知识分析，为什么一个人全部基因中来自母亲的基因要多于来自父亲的基因？
提示：细胞核中的基因基本上来自父亲和母亲的各占一半，但细胞质基因几乎全部来自母亲，因为卵细胞形成过程中有两次细胞质不均等的分裂，使得卵细胞含丰富的细胞质，且受精时精子仅头部进入卵细胞中。科学探究1 DNA的复制1.根据图1、图2思考下列问题：(1)图1中进行的是什么过程？发生的时期和场所是什么？
提示：DNA复制；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂也有DNA复制。真核生物DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物DNA复制的场所主要是拟核。
(2)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中的哪个部位？abcd四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
提示：酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。(3)从图1中是否可以看出DNA复制是半保留复制？为什么？图1所示的特点还有什么？可用什么方法检测母链和子链？
提示：可以，因为两条母链进入到两个子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一条链是亲代的母链。图中还能看出DNA分子是边解旋边复制；可采用同位素标记法检测母链、子链。
(4)DNA分子复制受到各种外界因素的干扰时，碱基序列会发生变化吗？
提示：碱基序列可能会发生改变，使后代DNA分子与亲代DNA分子不同，遗传信息发生改变。2.如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，请据图分析DNA复制效率较高的原因。提示：(1)从多个起点开始进行复制；(2)边解旋边复制；(3)每个起点都是同时向两个方向进行复制。【探究应用】
下列关于DNA复制的叙述中，正确的是( )
A.DNA的复制只发生于有丝分裂间期
B.DNA的复制只能发生于细胞核中
C.DNA的复制需要解旋酶和DNA聚合酶，原料是八种游离的核苷酸
D.DNA复制有精确的模板并严格遵守碱基互补配对原则，所以能准确地将遗传信息传递给子代解析 DNA的复制发生于有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；DNA复制也可以发生于线粒体和叶绿体中，B错误；DNA的复制原料是四种游离的脱氧核苷酸，C错误；DNA复制有精确的模板，并严格遵守碱基互补配对原则，所以DNA中的遗传信息可以准确地传递给后代，D正确。
答案 D【一题多变】
(1)在DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶，这两种酶的作用分别是什么？
提示：解旋酶的作用是将两条脱氧核苷酸链打开，DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到3′端。
(2)DNA的复制为什么需要适宜的温度和pH?
提示：因为DNA复制过程需要酶，而酶的活性受温度和pH的影响。科学探究2 与DNA复制相关的计算如图为DNA的连续复制过程，请分析回答：(1)第一代中的DNA分子体现了什么DNA复制方式？若子代DNA分子中有一个两条链都为14N，一个两条链都为15N，又是什么复制方式？
提示：半保留复制；全保留复制。
(2)第n代中，含有亲代链的DNA分子数为多少？不含亲代链的DNA分子数为多少？含有子代链的DNA分子数呢？
提示：2个，2n－2个，2n个。(3)第n代中，亲代脱氧核苷酸链数为几条？新合成的脱氧核苷酸链数为多少条？
提示：2条，2n＋1－2条。
(4)假如一个DNA分子中有m个腺嘌呤(A)，则该DNA分子复制n次需要多少个腺嘌呤？第n次复制需要多少个腺嘌呤？
提示：(2n－1)·m；2n－1·m。【探究应用】
假如某大肠杆菌的DNA分子用15N标记后其相对分子质量为a，用14N标记后其相对分子质量为b。现将用15N标记后的大肠杆菌，培养在含有14N的培养基中，则子一代、子二代的DNA分子平均相对分子质量分别为( )
A.(a＋b)/2；(a＋3b)/4 B.a＋b；a＋3b
C.(a＋b)/2；(a＋b)/2 D.a＋b；(a＋b)/3
解析 在子一代的两个DNA分子中，都是一条单链含有14N，一条单链含有15N，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为(a＋b)/2；在子二代的四个DNA分子中，有两个只含有14N，另两个是一条单链含有15N、一条单链含有14N，所以平均相对分子质量为[(a＋b)＋2b]/4＝(a＋3b)/4。
答案 A【一题多变】
(1)假如两条链都含15N为重链，两条链都含14N为轻链，两条链中一条含15N一条含14N为中链。则本题中子一代和子二代分别出现几条带？每条带所占的比例是多少？
提示：子一代中只有一条带，全部是中链；子二代中有轻链和中链两条带，各占1/2。
(2)随着复制次数的增加，中链和轻链所占的比例有何变化规律？
提示：中链所占的比例逐渐减小，轻链所占的比例逐渐增大。1.脱氧核苷酸链数的计算
(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数＝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。
2.所需脱氧核苷酸数的计算
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·(2n－1)个。
(2)第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。3.与染色体、细胞数目相关的计算
研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：
(1)一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记。
(2)每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记便带标记。
(3)每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。科学探究3 基因是具有遗传效应的DNA片段下图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，请分析回答：(1)图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都在染色体上吗？
提示：①基因在染色体上呈线性排列；②一条染色体上含有多个基因；③染色体是基因的载体。不是，真核生物的核基因位于染色体上，质基因位于叶绿体或线粒体中，原核生物的基因位于拟核或质粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
(2)一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？
提示：一条染色体上有1个或2个DNA分子。一个DNA分子中基因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。(3)若由2 000个脱氧核苷酸构成一个基因，则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序？由此可说明DNA(基因)具有什么特性？某个基因中含2 000个脱氧核苷酸，则该基因中有多少种脱氧核苷酸排列顺序？
提示：41 000种；多样性；1种。
(4)图乙中表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别是什么？
提示：a为染色体，b为DNA，c为基因，d为脱氧核苷酸。(5)在刑侦领域，DNA分子能够像指纹一样用来鉴定个人的身份，你能解释其中的生物学原理吗？
提示：DNA分子具有多样性和特异性，每个人的DNA分子中脱氧核苷酸序列是不同的，故每个人的DNA分子中脱氧核苷酸序列是特定的。【探究应用】
如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是( )A.白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸
B.S基因是有遗传效应的DNA片段
C.白眼基因为该DNA分子的任意片段
D.基因片段中有5种碱基，8种核苷酸
解析 DNA的基本单位不是核糖核苷酸，而是脱氧核苷酸，A错误；基因是具有遗传效应的DNA片段，并非任意一个片段就是一个基因，B正确，C错误；基因片段的基本组成单位是4种脱氧核苷酸，有4种碱基，D错误。
答案 B【一题多变】
(1)在果蝇体内的一个细胞中最多有多少个白眼基因？
提示：4个。
(2)白眼基因的初步水解产物是什么？彻底水解产物有几种化合物？
提示：4种脱氧核苷酸；6种。1.脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解2.基因的理解
(1)本质上：基因是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上：基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上：基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上：基因在染色体上呈线性排列。遗传效应遗传效应脱氧核苷酸多样性特异性
