DNA是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
二、肺炎双球菌的转化实验
1．实验材料——肺炎双球菌
2.实验过程
图1
(1)图1中出现小鼠正常存活的是①③，小鼠出现死亡的是②④(填序号)。
(2)图1中⑤⑥分离出的分别是S型活细菌、R型和S型活细菌。
(3)图2中⑦⑧加入的物质分别是DNA、DNA和DNA酶。
(4)图2中⑨⑩分离出的都是R型活细菌。
3．实验结论
(1)图1实验结论：加热杀死的S型细菌中含有转化因子，使R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)图2实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1．T2噬菌体
(1)结构：
(2)生活方式：寄生。
(3)增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。
2．实验方法
放射性同位素标记法。
3．过程及现象
(1)标记噬菌体：
第1步 标记大肠杆菌①大肠杆菌＋含35S的培养基→含35S的大肠杆菌；②大肠杆菌＋含32P的培养基→含32P的大肠杆菌
第2步 标记T2噬菌体①T2噬菌体＋含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体；②T2噬菌体＋含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体
(2)噬菌体侵染大肠杆菌：
①含35S的噬菌体＋细菌混合,培养))搅拌、离心
②含32P的噬菌体＋细菌搅拌、离心
4．实验分析
(1)噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。
5．结论
DNA是噬菌体的遗传物质。
四、RNA是遗传物质的实验证据
1．烟草花叶病毒的组成：蛋白质和RNA。
2．侵染过程
3．结论：烟草花叶病毒的RNA控制其性状，即RNA是遗传物质。
五、生物的遗传物质
一、肺炎双球菌的转化实验
1．仔细观察并分析教材P43图3－2、P44图3－3肺炎双球菌的转化实验，讨论交流下列问题：
(1)格里菲思的转化实验中有无设计对照实验？若有，则对照组和实验组分别是第几组？怎样设计的？
提示：有对照设计。对照组是第一至三组，分别向健康小鼠体内注射R型活细菌、S型活细菌、加热杀死的S型细菌。实验组是第四组，向健康小鼠体内注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌的混合液。
(2)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中，所有R型细菌全部都转化为S型细菌吗？
提示：没有。大多数后代是R型细菌，因转化效率很低，只有少数R型细菌转化为S型细菌。
(3)艾弗里实验第三组，设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？
提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必须保持完整性，才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质。
(4)从对照实验设计角度分析：
①艾弗里实验的单一变量是什么？
提示：向R型细菌培养基中加入从S型细菌提取的不同物质。
②将可能作为“转化因子”的各种物质，分别进行实验的设计意图是什么？
提示：进行相互对照，可对实验结果进行对比分析，得出结论，同时可避免其他物质的干扰。
(5)在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？
提示：将DNA与蛋白质、多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。
2．判断正误
(1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(×)
(2)艾弗里实验中DNA＋R型活细菌培养基上生存的细菌都是S型细菌。(×)
(3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。(×)
二、T2噬菌体侵染细菌的实验
1．仔细观察教材P45图3－6，探讨下列有关问题：
(1)实验中为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记？能利用14C和15N同位素进行标记吗？试说明理由。
提示：①因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P主要存在于DNA中，故用35S和32P分别标记蛋白质和DNA。
②不能。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素，无法将DNA和蛋白质区分开。
(2)请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。
提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。
(3)在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再搅拌、离心、检测放射性。控制短时间的原因是什么？
提示：短时间，防止已被T2噬菌体侵染的大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体、干扰实验结果。
(4)噬菌体侵染大肠杆菌实验，除证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？
提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)。②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。
2．判断正误
(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若实验中搅拌不充分，会造成上清液中有很高的放射性。(×)
(2)噬菌体侵入大肠杆菌后，进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。(×)
(3)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体，可标记噬菌体的DNA。(×)
三、生物的遗传物质(连线)
1．肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
(1)实验思路：
实验名称 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验
思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究各自的作用
处理方式 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 同位素标记：分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
(2)实验结论：都证明DNA是遗传物质。
(3)两个实验体现出DNA作为遗传物质的特点：
①具有稳定性。
②在细胞的生长和繁殖过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。
③能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。
④具有贮存大量的遗传信息的能力。
[特别提醒]
(1)这两个实验都不能说明DNA是主要的遗传物质。
(2)这两个实验的关键之处都是设法将各成分分开，单独观察各自的作用。
(3)在艾弗里的实验中，导致小鼠死亡的真正原因是S型活细菌，而不是其DNA。
2．不同生物的核酸种类及其遗传物质
[特别提醒]
(1)细胞内既有DNA，又有RNA，但只有DNA是遗传物质。
(2)染色体不是遗传物质，但却是遗传物质的主要载体。
[例1] (全国高考改编)在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是( )
①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验
③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
[解析] ①孟德尔通过豌豆杂交实验，发现了“基因的分离定律和自由组合定律”；②摩尔根通过果蝇杂交实验，证明了“基因在染色体上”；③肺炎双球菌的体外转化实验，证明了DNA是遗传物质；④T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，运用放射性同位素标记法，证明了DNA是遗传物质。
[答案] C
[例2] 如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的结构成分中，下列说法正确的是( )
A．可在外壳中找到3H、15N、35S
B．可在DNA中找到32P、15N、3H
C．可在外壳中找到15N、35S
D．可在DNA中找到15N、32P、35S
[解析] 3H、15N均可同时标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，而32P只标记噬菌体的DNA，35S只标记噬菌体的蛋白质外壳。在其侵染细菌过程中，只有DNA分子进入细菌细胞内，蛋白质外壳没有进入。进入细菌细胞内的噬菌体DNA利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成自身的DNA和蛋白质外壳，所以产生的子代噬菌体中，只有DNA分子上有3H、15N、32P，蛋白质外壳上没有35S。
[答案] B
同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析
(1)用哪种标记元素。若用32P和35S，则分别标记了DNA和蛋白质，若用C、H、O等，则同时标记了DNA和蛋白质。
(2)注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表：
DNA 蛋白质 DNA和蛋白质
噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
细菌 31P 32S 12C、2H、16O、14N
子代噬菌体 32P(少数)、31P(全部) 32S C、H、O、N的两种同位素都有
————————————————[课堂归纳]——————————————————
?[网络构建]
填充：①肺炎双球菌转化 ②噬菌体侵染细菌 ③RNA ④主要的遗传物质
[关键语句]
1．S型肺炎双球菌有荚膜，有毒；R型肺炎双球菌无荚膜，无毒。
2．在肺炎双球菌转化实验中，只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌，即转化因子是DNA。
3．T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S存在于蛋白质中，P几乎全部存在于DNA中。
4．肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。
5．烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
6．由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
知识点一、人类对遗传物质的探索
1．一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是( )
A．最初认为氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息
B．格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论
C．噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA能分开研究
D．艾弗里提出了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
解析：选B 格里菲思肺炎双球菌的转化实验证明S型细菌中存在一种“转化因子”，证明该“转化因子”是DNA的科学家是艾弗里，他提取S型细菌的蛋白质、多糖、DNA等与R型细菌混合，证明了只有加入DNA时，才可以实现R型细菌的转化。
知识点二、肺炎双球菌的转化实验
2．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型细菌的蛋白质＋R型细菌
B．S型细菌的多糖＋R型细菌
C．S型细菌的DNA＋R型细菌
D．S型细菌的多糖＋S型细菌的蛋白质＋R型细菌
解析：选C 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型细菌的DNA，所以可以使R型细菌进行转化，出现S型菌落。
3．下列是关于DNA是遗传物质的相关实验，请据图回答问题：
(1)过程①和②表明，将S型细菌的________和________与R型活细菌混合培养，其后代为________型细菌。
(2)过程③表明，将S型细菌的________与R型活细菌混合培养，________型细菌转化成________型细菌。
(3)过程④表明，转化成的________型细菌的后代也是有________性的________型细菌。
(4)实验最关键的设计思路是_______________________________________________。
(5)通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质等不是遗传物质吗？________________________________________________________________________。
解析：①②③分别表示用S型细菌的多糖、蛋白质、DNA与R型细菌混合培养，从图解中可以发现只有用S型细菌的DNA与R型细菌混合培养才会出现S型细菌，同时把转化成的S型细菌单独培养时，其后代都是S型细菌。本实验最关键的设计思路是把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。通过上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。
答案：(1)多糖 蛋白质 R (2)DNA 部分R S (3)S 毒 S (4)把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用 (5)不能。上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，但不能得出DNA是主要的遗传物质
知识点三、噬菌体侵染细菌的实验
4．赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括以下5个步骤，其先后顺序为( )
①标记大肠杆菌 ②分别标记噬菌体 ③放射性检测 ④离心分离 ⑤侵染未标记的大肠杆菌
A．①②⑤④③ B．④⑤②①③
C．⑤②①④③ D．⑤②①③④
解析：选A 在T2噬菌体侵染细菌的实验中，由于噬菌体专营活细胞内寄生生活，所以只能先利用放射性同位素标记大肠杆菌，再利用已标记的大肠杆菌培养噬菌体，标记噬菌体，然后再利用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌经短时间培养、搅拌、离心后再检测放射性。
5．(重庆高考)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：选A 噬菌体是一种专门寄生在细菌细胞内的病毒，在噬菌体侵染细菌的过程中，是以细菌氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质；合成子代噬菌体的核酸是以噬菌体DNA为模板而不是以细菌DNA为模板；当噬菌体在宿主菌内增殖到一定程度后，会使宿主菌裂解死亡，而不是噬菌体外壳蛋白抑制了宿主菌的蛋白质的合成而使其死亡；噬菌体是病毒，不以二分裂方式增殖。
6．若一个35S标记的大肠杆菌被一个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的噬菌体( )
A．一定有35S B．只有35S C．可能有35S D．只有32P
解析：选A 32P标记的是噬菌体的DNA，35S标记的是大肠杆菌的蛋白质，噬菌体侵染细菌后以细菌的氨基酸和核苷酸为原料合成自身的蛋白质和DNA，所以新合成的噬菌体中一定有35S。
(时间：30分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题5分，共35分)
1．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
解析：选C 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，蛋白质是生物性状的直接体现者，故推测遗传物质可能是蛋白质；与蛋白质相比DNA更耐高温，故DNA的热稳定性大于蛋白质，另外蛋白质也不能自我复制；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能贮存大量的遗传信息。
2．噬菌体外壳的合成场所是( )
A．细菌的核糖体 B．噬菌体的核糖体
C．噬菌体基质 D．细菌的拟核
解析：选A 噬菌体侵入细菌只注入自身的DNA，其后的增殖是利用细菌的原料和场所合成自身的DNA和蛋白质，所以其外壳是利用细菌的氨基酸，以细菌的tRNA为运载工具，在细菌的核糖体上合成的。
3．(海南高考)关于T2 噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2 噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
B．T2 噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C．RNA 和DNA 都是T2 噬菌体的遗传物质
D．T2 噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖
解析：选D T2噬菌体核酸中不含硫元素。T2 噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中。T2 噬菌体的遗传物质是DNA。T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖。
4．(江苏高考)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是( )
A．分别用含有放射性同位素35S 和放射性同位素32P 的培养基培养噬菌体
B．分别用35S 和 32P 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S 标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P 、 35S 标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
解析：选C 噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养；保温时间不能过长，若保温时间太长则可能有含32P子代的噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中也能检测到放射性。用35S 标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，离心后存在于沉淀物中。本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。
5．格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于实验的结论不正确的是( )
A．说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA
B．说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C．说明了R型活细菌是无毒性的
D．说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的
解析：选A 格里菲思的实验属于体内转化实验，不能证明遗传物质是什么，只能证明S型细菌含有能让R型细菌转化的转化因子。
6．肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的如图所示的物质，经过培养，检查结果发现有R型细菌转化为S型细菌的是( )
解析：选B A中S型细菌DNA被DNA酶水解，不能使R型细菌转化为S型细菌；S型细菌的蛋白质、多糖都不能使R型细菌发生转化；只有S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌。
7．将TMV型病毒的蛋白质与HRV型病毒的RNA结合在一起，组成一个组合型病毒，用这个病毒去感染烟草，则在烟草体内分离出来的子代病毒为( )
A．TMV型蛋白质和HRV型RNA
B．HRV型蛋白质和TMV型RNA
C．TMV型蛋白质和TMV型RNA
D．HRV型蛋白质和HRV型RNA
解析：选D 组合型病毒的核酸是由HRV病毒提供的，该组合型病毒侵染烟草细胞后，在HRV型RNA携带的遗传信息控制下合成出HRV型蛋白质。
二、非选择题(共15分)
8．(15分)如图为肺炎双球菌转化实验中的一部分图解，请据图回答问题：
(1)该实验是________(填人名)所做的肺炎双球菌的转化实验图解。
(2)该实验是在________(填人名)的实验基础上进行的。
(3)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是________________________________________________________________________。
(4)依据上面图解的实验，可以做出________________的假设。
(5)为验证上面的假设，设计了如图所示的实验：
在该实验中加入DNA酶，观察到的实验现象是__________________________________。
(6)通过上面两步实验，仍然不能说明________________________________，为此设计了如图所示的实验：
据此观察到的实验现象是________________________，该实验能够说明____________________________。
解析：艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验是在格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验的基础上实现的，体外转化实验的前提是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质，依次观察各种成分的作用，其假设就是“DNA是遗传物质”。如果加入了DNA酶，DNA被分解，R型细菌就不会发生转化。
答案：(1)艾弗里(及其同事) (2)格里菲思 (3)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质 (4)DNA是遗传物质 (5)培养基中只长R型细菌 (6)蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质 培养基中只长R型细菌 蛋白质、多糖不是遗传物质
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12
DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．模型名称：DNA双螺旋结构模型。
2．构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
3．模型构建历程
二、DNA分子的结构
1．DNA的结构层次
基本组成元素：C、H、O、N、P
↓
基本组 成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
↓
基本组 成单位：脱氧核苷酸(4种)
↓
DNA脱氧核苷酸链
↓两条
DNADNA双螺旋结构
2．DNA分子双螺旋结构的特点
(1)两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)②脱氧核糖和①磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
(3)碱基互补配对原则：⑤A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与⑦C(胞嘧啶)配对。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．仔细阅读教材P47～48沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，探究下列问题：
(1)沃森和克里克在构建模型的过程中，借鉴利用了他人的哪些经验和成果？
提示：①当时科学界已发现的证据；②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的X射线衍射图谱；③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。
(2)沃森和克里克在构建模型过程中，出现了哪些错误？
提示：①将碱基置于螺旋外部。
②以相同碱基进行配对连接双链。
2．判断正误
(1)在DNA模型构建过程中，沃森和克里克曾尝试构建三螺旋结构模型。(√)
(2)沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。(√)
二、DNA分子的结构
1．观察教材P49图3－11，结合制作模型体验，探讨下列问题：
(1)DNA分子中同一条链和两条链中连接相邻两个碱基的结构有何不同？
提示：同一条链中连接相邻两个碱基的结构是—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—；两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。
(2)运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA分子的一条链中是否存在同样的规律？
提示：①相同。在双链DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。
②在单链DNA分子中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
(3)结合DNA分子结构特点，归纳DNA分子结构稳定性的原因。
提示：①DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。③DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。④DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。
2．连线(将下列能组成核苷酸的分子进行连线)
DNA分子中的碱基计算规律
1．碱基互补配对原则
2．碱基间的数量关系
3.碱基比例与DNA分子的共性和特异性
(1)共性：
①＝＝1；②＝＝1；③＝＝1
(2)特异性：
的比值是多样的，是DNA分子多样性和特异性的主要表现。
[特别提醒]
(1)在DNA单链中，A与T、G与C也可能相等。
(2)(A＋T)/(G＋C)的比值虽然能体现DNA分子的特异性，但不同的DNA分子中该值有可能相同。
[例1] 如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答：
(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链________。
(2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。
(3)图中有________种碱基，________种碱基对。
(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。
②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。
[解析] (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。(3)图中涉及4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为1/2×(200－2×60)＝40个，C和G共60对。由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。
[答案] (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸
(3)4 4 (4)①40 60 ②G与C
[例2] 一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子上碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链上碱基数目的( )
A．44% B．24% C．14% D．28%
[解析] 画出DNA简图(如图所示)，依题意，列出等量关系：
(A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1①
而在整个DNA分子中：
(A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48②
联立①②得：A1＝28。
整个DNA分子中A1＝T2，因此正确答案是D。
[答案] D
双链DNA分子中碱基数量关系的归纳
(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA分子中，四种碱基的比例和为1。
(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)∶(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)∶(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。
(4)在一个双链DNA分子中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。
————————————————[课堂归纳]——————————————————
?[网络构建]
填充：①双螺旋 ②反向平行 ③交替连接 ④互补配对
[关键语句]
1．DNA分子的双螺旋结构
(1)两条链反向平行；
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架；
(3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。
4．在DNA分子中，含G—C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。
5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1。
知识点一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是( )
A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸(碱基为A、T、G、C)为单位连接而成的长链的基础上
B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构
C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发，构建出了科学的模型
解析：选B 沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的 DNA衍射图谱及有关数据，推出DNA分子呈螺旋结构。
2．制作DNA分子的双螺旋结构模型时，发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键以及遵循的原则依次是( )
①磷酸和脱氧核糖 ②氢键 ③碱基对 ④碱基互补配对
A．①②③④ B．①③②④
C．③①②④ D．①②④③
解析：选B “扶手”代表DNA的骨架，即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链，排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”，连接“阶梯”的化学键是氢键，碱基间遵循碱基互补配对原则。
3．(上海高考)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型( )
A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似
C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
解析：选A A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T，G＝C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。
4．(广东高考)1953年Watson和Crick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
解析：选D DNA双螺旋结构模型中，碱基排列在内侧，碱基对的排列顺序代表遗传信息，③正确；DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制，DNA双螺旋结构模型为DNA复制机制的阐明奠定基础，④正确。
知识点二、DNA分子结构
5．关于DNA分子双螺旋结构特点的叙述，错误的是( )
A．DNA分子由两条反向平行的链组成
B．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
C．碱基对构成DNA分子的基本骨架
D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
解析：选C DNA分子中，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。
6．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是( )
A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶
解析：选C 据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。
知识点三、DNA分子结构中相关碱基计算
7．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：选B 根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因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)与另一条链上的(T＋C)/(A＋G)相等为0.4，因而互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2.5，互为倒数。
8．以下四个双链DNA分子中，稳定性最差的是( )
A．A占25% B．T占30%
C．G占25% D．C占30%
解析：选B DNA分子结构稳定性表现在相对稳定的双螺旋结构；碱基对通过氢键连接，氢键含量越高，稳定性越强。根据碱基互补配对原则可计算四个双链DNA分子中含G≡C碱基对最少的稳定性最差。A项中G＋C＝50%；B项中G＋C＝40%；C项中G＋C＝50%；D项中G＋C＝60%。
9．如图表示某大肠杆菌DNA分子结构的片段，请据图回答：
(1)图中1表示________，2表示________。1、2、3结合在一起的结构叫________。
(2)3有________种，中文名称分别是________________________。
(3)DNA分子中3与4是通过________连接起来的。
(4)DNA被彻底氧化分解后，能产生含N废物的是____________。
解析：图示为DNA片段，1代表磷酸，2是脱氧核糖，3、4代表含氮碱基。两条链之间通过碱基对间的氢键相连。
答案：(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸 (2)两 鸟嘌呤、胞嘧啶 (3)氢键 (4)含氮碱基
(时间：30分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题5分，共30分)
1．下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型( )
A．碱基在外侧的双螺旋结构模型
B．同种碱基配对的三螺旋结构模型
C．碱基在外侧的三螺旋结构模型
D．碱基互补配对的双螺旋结构模型
解析：选B 沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型，后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型，并且同种碱基配对。最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。
2．下列关于核酸的叙述中，正确的是( )
A．DNA和RNA中的五碳糖相同
B．组成DNA与ATP的元素种类不同
C．T2噬菌体的遗传信息储存在RNA中
D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
解析：选D DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖；DNA和ATP都是由C、H、O、N、P五种元素组成的。T2噬菌体的遗传物质为DNA，故其遗传信息也储存在DNA中。双链DNA分子中嘌呤和嘧啶碱基互补配对，故两者数量相等。
3．下面对DNA结构的叙述中，错误的一项是( )
A．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
B．DNA分子中的两条链反向平行
C．DNA分子中只有4种碱基，所以实际上只能构成44种DNA
D．DNA分子中碱基之间一一对应配对的关系是碱基互补配对原则
解析：选C 在DNA分子中，A＝T，G＝C，脱氧核糖与磷酸交替排列在DNA外侧，共同构成DNA分子的基本骨架。DNA分子多样性取决于碱基种类、数量及排列顺序。
4．在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。下列连接中错误的是( )
解析：选B 脱氧核苷酸之间是通过每个脱氧核苷酸的脱氧核糖上的3′碳位的羟基与相邻脱氧核苷酸的5′碳位的磷酸之间脱水缩合形成3′，5′－磷酸二酯键相连。
5．现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：(A＋T)∶(G＋C)＝(A＋G)∶(T＋C)＝1。根据此结果，该样品( )
A．无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸
B．可被确定为双链DNA
C．无法被确定是单链DNA还是双链DNA
D．可被确定为单链DNA
解析：选C 由于核酸样品检测得到碱基A、T、C、G，所以该核酸一定是DNA，而不是RNA。据题意可知四种碱基相等，即A＝T＝G＝C，这样就无法确定是单链DNA还是双链DNA。
6．噬菌体ΦX174是单链DNA生物，当它感染宿主细胞时，首先形成复制型(RF)的双链DNA分子。如果该生物DNA的碱基构成是：27%A，31%G，22%T和20%C。那么，RF中的碱基构成情况是( )
A．27%A，31%G，22%T和20%C
B．24.5%A，25.5%G，24.5%T和25.5%C
C．22%A，20%G，27%T和31%C
D．25.5%A，24.5%G，25.5%T和24.5%C
解析：选B 双链DNA中A与T配对，可算出A＝T＝(27%＋22%)×1/2＝24.5%，那么G＝C＝25.5%。
二、非选择题(共20分)
7．(12分)如图是DNA分子片段的结构图，请据图回答：
(1)图甲是DNA分子片段的________结构，图乙是DNA分子片段的________结构。
(2)写出图中部分结构的名称：[2]__________________、[5]__________________。
(3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由________和________交替连接的。
(4)碱基配对的方式为：__________与__________配对；__________与__________配对。
(5)从图甲中可以看出，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________的________结构。
解析：(1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子片段的平面结构，而乙表示的是DNA分子片段的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸长链的片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。(5)从图甲中可以看出，组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙中可以看出，组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成有规则的双螺旋结构。
答案：(1)平面 立体(或空间) (2)一条脱氧核苷酸长链的片段 腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖 磷酸 (4)A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) (5)反向 有规则 双螺旋
8．(8分)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________。
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分子的热稳定性最高。(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%。
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%
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DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段
一、对DNA分子复制的推测
1．提出者：沃森和克里克。
2．内容
(1)解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。
(2)复制：以解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
(3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
二、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
解旋
合成子链
形成子代DNA：每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
5．结果：形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。
6．特点：(1)边解旋边复制；(2)半保留复制。
7．准确复制的原因
(1)DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
8．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。
三、基因与DNA的关系
1．从数量上看
(1)每个DNA分子上有多个基因。
(2)所有基因的碱基总数小于(选填“大于”“等于”或“小于”)DNA分子的碱基总数，即DNA分子上只有部分碱基参与基因的组成。
2．从功能上看
基因是有遗传效应的DNA片段，能控制生物的性状。
四、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．特点
(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．与生物体多样性和特异性的关系：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。
一、DNA的复制
1．阅读教材P52～54，结合图3－12、3－13，探究下列问题：
(1)DNA复制时有几条模板链？新合成的DNA分子中的两条链全是子链吗？
提示：①两条模板链(亲代DNA分子解开螺旋的两条链)。②不是，而是一条母链和一条子链。
(2)DNA复制时，用什么方法识别DNA中哪一条链是母链，哪一条链是子链？DNA复制所形成的子代DNA分子是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的？
提示：①同位素标记法。②不是，而是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代DNA分子。
(3)若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、DNA模板和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成DNA复制？分析原因。
提示：不能。复制条件不完全，缺少DNA聚合酶。
(4)若1个DNA分子含有m个腺嘌呤，则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？
提示：需(2n－1)·m个。因为1个DNA分子复制n次，共形成2n个DNA分子，其中有两条脱氧核苷酸链为母链，不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。
(5)DNA分子复制具有准确性，那么在任何情况下，DNA分子复制产生的子代DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗？
提示：不一定。DNA分子复制时，受到各种因素的干扰，碱基序列可能会发生改变，从而使后代DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。
2．判断正误
(1)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。(×)
(2)真核细胞DNA分子的复制不一定发生在细胞核中。(√)
二、基因是有遗传效应的DNA片段
1．阅读教材P55～56资料分析，讨论下列问题：
(1)生物体内的DNA分子数与基因数目相同吗？
提示：不相同。生物体内的DNA分子数少于基因数目。
(2)生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？
提示：不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。
(3)由(1)(2)你能得出什么结论？
提示：基因是DNA的片段，基因不是连续地分布在DNA上的，而是由碱基序列分隔开的。
2．基因是有遗传效应的DNA片段，对于不含DNA的RNA病毒而言，该定义准确吗？试完善基因的定义。
提示：不准确。对于RNA病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段。准确地说，基因是有遗传效应的核酸片段。
1．DNA分子复制过程中相关计算
(1)DNA分子数、DNA链数及所占比例的计算
(2)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。
(3)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。
(4)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，该染色体便带标记。
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。
2．对基因概念的理解
(1)脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系
(2)基因、染色体、蛋白质、性状的关系
控制呈线性排列
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
[研析] 本题考查DNA复制过程中碱基的互补配对。具体解题过程如下：
[审]——提取信息
信息a：双脱氧核苷酸能参与DNA合成，且遵循碱基互补配对原则。
信息b：DNA合成时，连接上双脱氧核苷酸，子链延伸终止。
信息c：DNA合成时，连接上脱氧核苷酸，子链延伸继续。
信息d：DNA合成的单链模板碱基序列为GTACATACATG，原料是胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。
[判]——研判选项
根据碱基互补配对原则，单链模板链中A与胸腺嘧啶配对。单链模板链中含有4个“A”，其中每个“A”均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链；若单链模板链上的“A”只与脱氧核苷酸结合，形成1种子链，所以最多会产生5种子链。
[答案] D
[例2] 下列有关基因的叙述，正确的是( )
A．基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位
B．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
C．人体细胞内的基因全部位于染色体上
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] 基因是控制生物性状的结构和功能单位；一个DNA上有很多基因，基因被不具有遗传效应的DNA片段隔开，所以B中的每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对是错误的；人体细胞内基因的主要载体是染色体，线粒体DNA上也有少量基因；基因的传递对有性生殖的生物通过减数分裂传递给后代，无性生殖的生物通过有丝分裂传递给后代。
[答案] A
对基因概念的理解
(1)结构上：
①基因是DNA分子上一个个特定的片段，一个DNA分子上有很多个基因。
②基因与DNA结构一样，也是由4种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。
③每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。
④不同基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。
⑤基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。
(2)功能上：基因有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。
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[网络构建]
填充：①边解旋边复制 ②半保留复制 ③解旋 ④合成子链 ⑤基因
[关键语句]
1．DNA复制发生在细胞分裂的间期。
2．DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸作原料以及酶和能量。
3．DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。
4．基因是有遗传效应的DNA片段。
5．DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。
6．DNA分子具有多样性和特异性。
知识点一、DNA分子的复制
1．(上海高考)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在( )
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
解析：选A 在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。
2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制
B．DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子
C．真核生物DNA复制的场所只有细胞核
D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
解析：选A DNA复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行。
3．(上海高考)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( )
解析：选D DNA的复制方式为半保留复制，第一次复制时，由1个DNA复制成的2个DNA都是一条链白色，一条链灰色；第二次复制时，2个DNA复制成4个DNA，有8条链，新产生4条链为黑色，分别与原来的链结合。
知识点二、基因是有遗传效应的DNA片段
4．下列关于基因的叙述中，不正确的是( )
A．同种生物不同个体之间DNA完全相同
B．一个DNA分子可以控制许多性状
C．基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
D．基因中的脱氧核苷酸共有4种
解析：选A DNA分子具有多样性，不同种生物、同种生物的不同个体之间DNA分子不同；每一个体的DNA分子又具有特异性，基因能控制性状，一个DNA分子上有多个基因，可以控制多种性状；遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序；脱氧核苷酸是构成基因的基本组成单位，有4种。
5．最新研究表明，人类24条染色体上含有3万～4万个蛋白质编码基因。这一事实说明( )
A．基因是DNA上有遗传效应的片段
B．基因是染色体
C．1条染色体上有许多个基因
D．基因只存在于染色体上
解析：选C 24条染色体上含有3万～4万个基因，说明1条染色体上含有许多个基因；线粒体内的基因就不在染色体上。
6．用a表示DNA，b表示基因，c表示脱氧核苷酸，d表示碱基，则四者的关系是( )
解析：选D 基因是有遗传效应的DNA片段，二者的基本组成单位均为脱氧核苷酸，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖，一分子含氮碱基组成的。
知识点三、DNA分子复制及其碱基计算
7．如图为细胞内DNA分子的复制简图，请据图回答：
(1)图示过程表示____________，需要______________(酶)的作用。
(2)该过程发生的时间为细胞周期的__________________。
(3)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的________为原料，按照______________原则，合成与母链互补的子链。
(4)若亲代DNA分子中A＋T占60%，则子代DNA分子中A＋T占________%。
(5)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂n次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占________，含15N的占________，这说明DNA的复制特点是________，其意义是_______________________________________________。
解析：(1)图示为以亲代DNA的两条链为模板，形成子代DNA的过程，所以是DNA复制，该过程需解旋酶和DNA聚合酶的作用。(2)DNA分子复制发生在细胞周期的分裂间期。(3)DNA分子复制以游离的4种脱氧核苷酸为原料，以亲代DNA的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，按照碱基互补配对原则合成子链。(4)若亲代DNA分子中A＋T＝60%，经过复制后形成的子代DNA分子中A＋T＝60%。(5)DNA分子复制是半保留复制，14N标记的DNA分子在15N的环境中，不论复制多少次，形成的子代的DNA分子中只有2个DNA分子含14N，所有子代DNA分子都含有15N。
答案：(1)DNA复制 DNA解旋酶、DNA聚合酶 (2)分裂间期 (3)脱氧核苷酸 碱基互补配对 (4)60 (5)2/2n 100% 半保留复制 保持了遗传信息的连续性
(时间：30分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题2分，共20分)
1．关于基因的说法，错误的是( )
A．每个基因都是DNA分子上的一个片段
B．基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位
C．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位
D．一个DNA分子上的碱基总数等于该DNA分子上所有基因上的碱基数之和
解析：选D 一个DNA分子中含有多个基因。基因是有遗传效应的DNA片段。基因之间的DNA片段属间隔区段，没有遗传效应的DNA片段就不是基因。
2．真核细胞某生理过程如图所示，下列叙述错误的是( )
A．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成
B．a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列相同
C．该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→DNA
D．c链和d链中G＋C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高
解析：选A 酶1是解旋酶，断裂的是氢键，酶2是DNA聚合酶，可催化磷酸二酯键的形成，A错误。
3．一个用15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的( )
A．1/4 B．1/8 C．1/16 D．1/32
解析：选C DNA复制是半保留复制，复制5次，形成32个DNA分子，其中被标记的有2个。
4．如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是( )
A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同
B．a链中(A＋C)/(G＋T)的比值与d链中同项比值相同
C．a链中(A＋T)/(G＋C)的比值与b链中同项比值相同
D．a链中(G＋T)/(A＋C)的比值与c链中同项比值不同
解析：选C DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子。a链中等于b链中。
5．假设一个DNA分子中含有1 000个碱基对，将这个DNA分子放在含32P标记的脱氧核苷酸的培养基中让其复制一次，则新形成的一个DNA分子的相对分子质量比原来增加了( )
A．1 000 B．2 000 C．500 D．无法确定
解析：选A DNA分子含有1 000个碱基对，每条链含1 000个碱基，复制1次后新形成的DNA保留母链的一条。利用32P的原料合成新链，每条新链质量增加1 000。
6．某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子( )
A．含有4个游离的磷酸基
B．连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸210个
C．4种碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．碱基排列方式共有4100种
解析：选C 一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基。由一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，计算得出一条链上100个碱基中A、T、G、C的数量依次是10、20、30、40，另一条链上A、T、G、C的数量则依次是20、10、40、30。故该DNA中腺嘌呤脱氧核苷酸数为10＋20＝30，连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数(22－1)×30＝90，4种碱基的比例是A∶T∶G∶C＝(10＋20)∶(20＋10)∶(30＋40)∶(40＋30)＝30∶30∶70∶70＝3∶3∶7∶7。含200个碱基的DNA在不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列方式共有4100种，但因碱基数量比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4100种。
7．具有A个碱基对的一个DNA分子片段，含有m个腺嘌呤，该片段第n次复制需要多少个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸( )
A．(2n－1)·(A－m) B．2n－1·(A－m)
C．(2n－1)·(A/2－m) D．2n·(A/2－m)
解析：选B DNA复制n次形成2n个DNA，与亲代DNA一致，亲代DNA分子中的G＝(－m)个，则第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为2n－1×(－m)＝2n－1·(A－m)。
8．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．白眼基因在常染色体上
D．基因片段中有5种碱基，8种核苷酸
解析：选B 白眼基因位于X染色体上，组成基因片段的基本组成单位是脱氧核苷酸，有4种碱基，4种脱氧核苷酸。
9．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 D．a＋b (a＋b)/3
解析：选A 在子一代中的两个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；在子二代中的四个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。
10．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代大肠杆菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N
B．Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代大肠杆菌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：选B 图中显示亲代大肠杆菌DNA为全重DNA，将该DNA转移至含14N的培养基中繁殖两代后，含15N的DNA应占全部DNA的1/2。
二、非选择题(共30分)
11．(9分)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链上的一段(M)中的A∶T∶C∶G 为2∶1∶1∶3，能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，但在单链DNA分子中A与T，G与C不一定相等。(4)在以A链为模板合成的A′链中碱基比例为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
12．(13分)如图所示细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答：
(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)基因和h的关系是_________________________________________________。
(5)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。
(6)b的空间结构是___________________________________________________。
若其中的(A＋T)/(G＋C)＝0.25，则G占总碱基数比例为____________，其中一条单链中(A＋T)/(G＋C)＝________。
解析：图中a为染色体，b为DNA，c为脱氧核苷酸，d、e、f分别为磷酸、脱氧核糖、含氮碱基，g为C、H、O、N、P五种元素，h为蛋白质。
答案：(1)[b]DNA 基因是有遗传效应的DNA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)基因控制h合成 (5)性染色体 伴性遗传 基因分离 (6)规则的双螺旋结构 40% 0.25
13．(8分)含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可能参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现在将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第一、二次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果如图。
由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置。请回答：
(1)G0、G1、G2 3代DNA离心后的情况分别是图中的G0________、G1________、G2________。(填试管代号)
(2)G2代在①②③ 3条带中DNA数的比例为________。
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带①________、条带②________。
(4)上述实验结果证明DNA分子的复制是____________________。DNA的自我复制使生物的____________保持相对稳定。
解析：由于DNA分子的半保留复制，每次复制都形成一半的新链，故出现重量不同的分离情况，这种复制方式保证了生物体遗传特性的相对稳定。
答案：(1)A B D (2)0∶1∶1 (3)31P 31P和32P (4)半保留复制 遗传特性
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