第1节 DNA是主要的遗传物质
课标内容要求
核心素养对接
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。
1.生命观念：认同DNA是主要的遗传物质。2．科学思维：通过分析与综合，理解转化实验和侵染实验的实验方法和实验原理。3．科学探究：尝试设计实验，探索生物的遗传物质。
一、对遗传物质的早期推测
二、肺炎链球菌的转化实验
1．肺炎链球菌的类型[连线]
2．肺炎链球菌转化实验的两个阶段
(1)格里菲思的实验
(2)艾弗里的实验
①过程与现象
②结果分析：
细胞提取物中含有转化因子，其很可能是DNA。
③进一步实验：
分析细胞提取物的理化特性，发现其与DNA极为相似。
④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噬菌体的结构与代谢
2．实验方法：放射性同位素标记法。
3．实验过程
(1)标记噬菌体：
(2)侵染细菌：
4．实验结果分析
(1)噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。
(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才是噬菌体的遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)烟草花叶病毒的组成
(2)侵染实验
不感染病毒
感染病毒
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2．DNA是主要的遗传物质
(1)生物类型与遗传物质的种类(连线)
(2)因为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。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．高温处理过的S型细菌的蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应。
( )
2．格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。
( )
3．艾弗里实验中制成的细胞提取物直接加入R型菌的培养基上，最后生存的细菌绝大多数是S型菌。( )
4．T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，P存在于DNA中，S几乎全部存在于蛋白质中。
( )
5．烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA。
( )
[答案] 1．× 提示：蛋白质高温变性的原因是空间结构遭到破坏，肽键依然存在，而双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应的实质是与肽键反应。
2．× 提示：格里菲思没有证明DNA是遗传物质，只证明了加热杀死的S型菌中含有某种转化因子。
3．× 提示：艾弗里实验中制成的细胞提取物直接加入R型菌的培养基上，最后生存的细菌不都是S型菌，大多数仍为R型菌。
4．√
5．× 提示：烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA，有些病毒的遗传物质是DNA。
肺炎链球菌的转化实验
1．肺炎链球菌两个转化实验的比较
(1)区别：
体内转化实验
体外转化实验
科学家
格里菲思
艾弗里及其同事
细菌培养
小鼠体内
体外培养基
实验构思
用加热致死的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
在S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化
观察指标
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
实验结论
加热致死的S型细菌体内有转化因子
转化因子很可能是DNA
(2)联系：
①体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验则是前者的延伸。
②实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。
2．对S型细菌和R型细菌转化的理解
(1)转化原理：加热致死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)转化实质：S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中。
(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
合作探究：1.格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，R型活细菌与加热后致死的S型细菌混合注射到小鼠体内后，从死亡小鼠中是否只分离出S型活细菌？
提示：不是，分离出S型活细菌和R型活细菌，且R型活细菌数量较多。
2．R型细菌转化为S型细菌的实质是什么？
提示：转化的实质是基因重组。
1．(不定项)在肺炎链球菌感染小鼠的实验中，下列实验结果正确的是( )
A．注射R型活细菌后，小鼠不死亡
B．注射S型活细菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出活的S型细菌
C．注射R型活细菌及热处理的S型细菌后，小鼠死亡，从小鼠体内只能分离出活的S型活细菌
D．注射S型细菌及热处理的R型细菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出活的S型细菌
ABD [注射R型活细菌及热处理的S型细菌，S型细菌的DNA使无毒的R型细菌转化为有毒的S型活细菌，使小鼠死亡，从小鼠体内既能分离出S型细菌，又能分离出R型细菌。]
2．肺炎链球菌为遗传物质的探索做出了重要贡献。下列关于肺炎链球菌转化实验的说法，正确的是( )
A．格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质
B．艾弗里实验中S型细菌提取物＋蛋白酶＋R型细菌一起培养，培养基上生存的细菌都是S型细菌
C．艾弗里等人设法去除绝大部分糖类、蛋白质、脂质，与R型细菌混合培养，出现S型细菌，充分说明DNA是遗传物质
D．已加热致死的S型细菌中，蛋白质已经失去活性而DNA仍具有活性
D [格里菲思实验并未证明DNA是遗传物质，A错误；艾弗里实验中，S型细菌提取物＋蛋白酶＋R型细菌，培养基上生存的既有S型细菌也有R型细菌，B错误；设法去除绝大部分糖类、蛋白质、脂质，并不能彻底去除其中的蛋白质、脂质等，不能充分说明DNA是遗传物质，C错误。已加热致死的S型细菌中，高温可使蛋白质失去活性，DNA可以使R型细菌发生转化，说明仍具有活性，D项正确。]
区分清格里菲思实验和艾弗里实验
(1)格里菲斯实验利用小鼠进行的体内转化实验，通过观察小鼠是否存活，提出了“转化因子”的假设。
(2)艾弗里则通过体外转化实验，通过观察培养基中群落类型推出转化因子很可能是DNA，并且最终证明DNA就是转化因子。
噬菌体侵染细菌的实验
1．实验思路
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素
32P和
35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们各自的作用。
2．实验分析
35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，32P标记的DNA进入了宿主细胞内。
3．实验结论
(1)直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。
(2)间接证明：①DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；
②DNA能控制蛋白质的生物合成，从而控制生物体的新陈代谢和性状。
(3)不能证明：①DNA是主要的遗传物质；②蛋白质不是遗传物质。
4．噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“离心搅拌”
(1)保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。
(2)“离心搅拌”要充分——如果离心搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中放射性偏高。
5．T2噬菌体侵染细菌实验和艾弗里的实验的比较
比较项目
T2噬菌体侵染细菌实验
艾弗里的实验
处理方法
放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素
用酶解法专一性地去除S型细菌中的某种物质，与R型细菌混合培养
检测结果的方式
检测放射性位置
观察菌落类型
结论
DNA是噬菌体的遗传物质
转化因子可能是DNA
合作探究：1.为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？
提示：因为噬菌体营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。
2．如果用
15N、32P、35S同时标记噬菌体后让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的放射性元素及其存在的部位分别在哪里？
提示：15N、32P，DNA。
1．在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型相同
C [T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎链球菌，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成蛋白质，B错误；T2噬菌体侵染大肠杆菌时，其DNA进入大肠杆菌，以大肠杆菌的核苷酸为原料，合成子代噬菌体的DNA，而核苷酸中含有P，则培养基中的32
P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒为RNA病毒，T2噬菌体为DNA病毒，二者所含核酸类型不同，D错误。]
2．某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，实验过程如图所示，下列有关分析正确的是( )
A．理论上，b和c中不应具有放射性
B．实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关
C．实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关
D．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
A [35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是T2噬菌体的DNA，所以离心后，理论上，b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，T2噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以若b中含有放射性，说明搅拌不充分，B错误；实验中c含有放射性与④过程中培养时间过长或过短有关，C错误；该实验只证明了DNA是遗传物质，没有证明蛋白质不是遗传物质，D错误。]
噬菌体侵染细菌实验中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保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放出来，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的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
[课堂小结]
知
识
网
络
构
建
核
心
语
句
归
纳
1.S型肺炎链球菌有荚膜，有毒；R型肺炎链球菌无荚膜，无毒。2.在肺炎链球菌转化实验中，只有S型细菌的DNA才能使R型活细菌转化为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.肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都证明了DNA是遗传物质。5.烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。6.因为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。
1．(不定项)下列有关遗传物质的叙述，正确的是( )
A．DNA是所有生物的遗传物质
B．酵母菌的遗传物质是DNA
C．艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．病毒的遗传物质是DNA或RNA
BD [具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，不具有细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，一种生物体内的核酸可能有两种，但遗传物质只有一种。]
2．肺炎链球菌的转化实验中，使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是( )
A．荚膜多糖
B．蛋白质
C．R型细菌的DNA
D．S型细菌的DNA
D [肺炎链球菌的转化实验中，使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是S型细菌的DNA。]
3．噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是( )
A．在噬菌体DNA的指导下，用细菌的物质合成的
B．在细菌DNA的指导下，用细菌的物质合成的
C．在噬菌体DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的
D．在细菌DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的
A [噬菌体侵染细菌时只将自己的DNA注入细菌中，其蛋白质外壳留在细菌外，而在细菌中合成出子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，子代噬菌体的蛋白质外壳是在噬菌体DNA的指导下，利用细菌的物质合成的。]
4．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验：
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌；
③用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液
B [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。①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，放射性主要出现在沉淀物中；②直接标记细菌，放射性主要出现在沉淀物中；③用3H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进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。]
5．下列是关于DNA是遗传物质的相关实验，请回答下列相关问题：
(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________(填“能”或“不能”)证明DNA是主要的遗传物质。
[解析] (1)过程①和②表明，将S型细菌的多糖和蛋白质与R型活细菌混合培养，其后代都为R型细菌，没有发生转化现象。(2)过程③表明，将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，其后代有R型细菌和S型细菌，说明有部分R型细菌转化为S型细菌。(3)过程④表明，由R型细菌转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型细菌。(4)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，单独地观察它们在细菌转化过程中的作用。(5)上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，但不能得出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，单独地观察它们在细菌转化过程中的作用 (5)不能
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第3章
基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
教
材
研
读
探
新
知
蛋白质
不死亡
S型活细菌
不死亡
S型活细菌
“转化因子”
S型细菌
S型细菌
S型细菌
S型细菌
R型细菌
转化因子
DNA
蛋白质
DNA
寄生
放射性同位素标记法
很高
很低
很低
很高
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
DNA
RNA
蛋白质
不感染病毒
感染病毒
RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
核
心
突
破
提
素
能
课
堂
检
测
速
达
标
高考赘源网
高考资源
边的高考专家!】
世纪20年代
20世纪30年代
①氨基酸多种多样的排列顺序
①DNA是由许多
可能蕴含着遗传信
成的生物大分子,并
有
②没有发现可能蕴含遗传信息的四种,每一种有一个特定的
其他生物大分子
②对DNA的结构没有清晰的了解
物体的遗传物质
识到的重要性,但蛋白质
是遗传物质的观点仍占主导地位
答宥
种类
菌落特征
菌体图示
毒性
A.S型细菌
①表面粗糙
有荚膜
BR型细菌
②表面光滑
无荚膜
R型活细菌注射
S型活细菌
注射
死亡,分离出
过程与|加热致死的注射小
现象
S型细菌
鼠
R型活细菌+加热混合
死亡,分离出
致死的S型细菌注射
结论
加热致死的S型细菌中含有
无毒的R型活细菌转化为有毒的S型活细菌
提取物
R型细菌
豸R型细菌
提取物+
蛋白酶
090
R型细菌
器R型细菌
S型○去除绝大部
细菌白质和脂质RNA
分糖类、蛋提取物
090
制成细胞提
R型细菌∪R型细菌
取物
提取物+
白旧
R型细菌
豸R型细菌
提取物+
DNA酶
R型细菌
A.外壳
含S元素
含P元素
C.生活方式:
在大肠杆菌体内
含3s的细
菌培养基培养含的
大肠杆菌
培养标记的噬菌体
大肠杆菌
噬菌
体|培养标记的噬菌体
含32P的细
培养含的
菌培养基
大肠杆菌
s标记的噬菌体)混合培养结果沉淀物的放射性
上清液的放射性
搅拌、离心
细菌
混合培养
上清液的放射性
结果
搅拌、离心
沉淀物的放射性
32P标记的噬菌体
(核酸)
烟草花叶病毒组成
烟草花分离
蛋白质分别→烟草
注入
病毒
RNA
烟草|→烟草
生物类型
代表生物
遗传物质
①原核生物
a.噬菌体
I
DNA
b.烟草花叶病毒
②真核生物
c.大肠杆菌
d.杨树
③病毒
e.金丝猴
Ⅱ.RNA第1节
DNA是主要的遗传物质
(建议用时：40分钟)
题组一 肺炎链球菌的转化实验
1．如图表示肺炎链球菌的转化实验，下列有关说法正确的是( )
A．该实验模拟的是艾弗里实验
B．从d中死亡小鼠中提取的S型细菌可能是R型细菌自身变化而来
C．从d中死亡小鼠中提取的S型细菌可能是死亡的S型细菌“死而复生”
D．该实验证明加热致死的S型细菌中含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌
D [该实验模拟的是格里菲思实验，A项错误；b实验否定了从死亡小鼠中提取的S型细菌是R型细菌自身变化而来的可能，B项错误；c实验否定了从死亡小鼠中提取的S型细菌是死亡S型细菌“死而复生”的可能，C项错误；该实验证明加热致死的S型细菌中含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，D项正确。]
2．在肺炎链球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，结果发现试管内仍然有R型细菌的是( )
A．3和4
B．1、3和4
C．2、3和4
D．1、2、3和4
D [2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以三支试管中的R型细菌都不会发生转化。1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使部分R型细菌发生转化，故试管内仍然有R型细菌存在。]
3．(不定项)下列关于肺炎链球菌体内和体外转化实验的说法，正确的是( )
A．二者所用的材料相同，都是R型和S型两种肺炎链球菌
B．两实验都遵循对照原则、单一变量原则
C．二者均把DNA和蛋白质分开，单独处理并观察它们各自的作用
D．体外转化实验是在体内转化实验的基础上进行的
ABD [二者所用的材料相同，都是R型和S型两种肺炎链球菌，A正确；两实验都遵循对照原则、单一变量原则，B正确；肺炎链球菌体内转化实验没有把DNA和蛋白质分开，C错误；体外转化实验是在体内转化实验的基础上进行的，D正确。]
4．如图为肺炎链球菌转化实验的部分图解，请据图回答：
(1)该实验是______________所做的肺炎链球菌转化实验的部分图解。
(2)该实验是在________实验的基础上进行的。
(3)S型细菌的细胞提取物中，使R型细菌发生转化的物质最可能是________。
(4)为进一步探究细胞提取物中使R型细菌发生转化物质的化学成分，他们又设计了下面的实验。
实验中加入DNA酶的目的是________________________，当细胞提取物中加入DNA酶时，他们观察到的实验现象是___________________________________________________________________________________________________。
(5)该实验能够说明___________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] (1)由实验图解可看出，这是肺炎链球菌的体外转化实验，是艾弗里及其同事所做的。
(2)该实验是在格里菲思实验的基础上为进一步证明“转化因子”的化学成分而设计的。
(3)组成S型细菌的有机化合物中，除去大部分蛋白质、脂质、糖类等，剩余的物质最可能是核酸。
(4)酶具有专一性，DNA酶可以特异性地水解DNA，细胞提取物中加入DNA酶时，培养基中只出现R型细菌。
(5)通过对照实验说明，蛋白质、RNA和脂质不是遗传物质，DNA是遗传物质。
[答案] (1)艾弗里及其同事 (2)格里菲思 (3)核酸 (4)催化细胞提取物中DNA的水解 培养基中只出现R型细菌 (5)蛋白质、RNA和脂质不是遗传物质，DNA是遗传物质
题组二 噬菌体侵染细菌的实验
5．在“噬菌体侵染细菌实验”中，可通过某操作实现下图所示变化。该操作是( )
A．用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质或DNA
B．将放射性同位素标记的噬菌体与细菌混合
C．将噬菌体与细菌混合液置于搅拌器中搅拌
D．离心并检测上清液和沉淀物中的放射性
C [图中所示噬菌体外壳与细菌分离，这应该是通过搅拌实现的。]
6．如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的标记元素为( )
A．在外壳中找到15N和35S
B．在DNA中找到15N和32P
C．在外壳中找到15N和32P
D．在DNA中找到15N、32P和35S
B [DNA中含P，蛋白质中含S，而N是DNA和蛋白质共有的元素，因此32P只标记DNA，35S只标记蛋白质，而15N同时标记DNA和蛋白质。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌内，利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，故在子代噬菌体中能找到被15N和32P标记的DNA，不能找到被35S和15N标记的蛋白质。]
7．(不定项)下列有关噬菌体侵染细菌实验的说法中，正确的是( )
A．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
B．该实验证明T2噬菌体的DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
C．在该实验中T2噬菌体的DNA发生了复制
D．保温、搅拌和离心操作不当都会影响实验结果
ACD [搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，A项正确；该实验证明T2噬菌体的DNA是遗传物质，但没有证明蛋白质不是遗传物质，B项错误；在该实验中T2噬菌体在宿主细菌细胞中发生了增殖，T2噬菌体的DNA发生了复制，C项正确；保温时间过长，细菌会裂解，不充分搅拌和离心，T2噬菌体和细菌的分离不彻底，都会影响实验结果，D项正确。]
8．结合遗传物质的相关实验，回答下列问题：
(1)艾弗里及其同事进行肺炎链球菌转化实验中，实验成功的最关键的设计思路是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)上述实验证明了_______________________________________________。
(3)赫尔希和蔡斯实验包括4个步骤：
①噬菌体与大肠杆菌混合培养；②35S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。
该实验步骤的正确顺序是________(用数字表示)。
(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质存在于________(填“上清液”或“沉淀物”)中。
(5)在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否会导致实验出现误差？___________________________________________________。
简述理由：__________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] (1)艾弗里及其同事进行肺炎链球菌转化实验最关键的设计思路是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质；
(2)实验证明了肺炎链球菌的“转化因子”是DNA；
(3)赫尔希和蔡斯实验包括4个步骤，该实验步骤的正确顺序：②35S和32P分别标记噬菌体→①噬菌体与大肠杆菌混合培养→④离心分离→③放射性检测；
(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，由于标记的是DNA，DNA进入细菌内，所以离心后，发现放射性物质存在于沉淀物中；
(5)在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，那么没有侵染到大肠杆菌细胞内的噬菌体，离心后分布于上清液中，使上清液中出现放射性，导致实验出现误差。
[答案] (1)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质 (2)肺炎链球菌的“转化因子”是DNA (3)②①④③ (4)沉淀物 (5)是 没有侵染到大肠杆菌内的噬菌体，离心后分布于上清液中，使上清液中出现放射性
题组三 DNA是主要的遗传物质
9．艾滋病病毒的遗传物质是( )
A．DNA
B．RNA
C．DNA和RNA
D．DNA或RNA
B [艾滋病病毒的遗传物质是RNA。]
10．下列有关探究遗传物质的实验方法的叙述不正确的是( )
A．肺炎链球菌体外转化实验利用了直接分离法
B．噬菌体侵染细菌实验利用了同位素标记法
C．烟草花叶病毒感染烟草实验利用了同位素标记法
D．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均设法将DNA和蛋白质分开，单独观察它们的遗传特点
C [艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验设法将DNA和蛋白质、多糖等物质分开，单独、直接地观察它们的作用，利用了直接分离法；噬菌体侵染细菌实验利用了同位素标记法，分别标记DNA和蛋白质并单独观察它们的遗传特点，A、B、D项正确。烟草花叶病毒感染烟草实验利用了直接分离法，C项错误。]
11．下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是( )
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．肺炎链球菌和噬菌体均利用宿主细胞的核糖体合成自身的蛋白质
C [格里菲思的体内转化实验提出了转化因子改变生物体的遗传性状，并没有证明转化因子就是DNA，A错误；艾弗里实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌，单独的S型肺炎链球菌的DNA无毒，不能使小鼠死亡，B错误；肺炎链球菌利用自身的核糖体合成自身的蛋白质，D错误。]
12．在肺炎链球菌的转化实验中，将加热致死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则此过程中小鼠体内S型细菌、R型细菌的含量变化情况最可能是( )
B [无毒性的R型细菌与加热致死的S型细菌混合后，部分R型细菌转化为有毒性的S型细菌。S型细菌数量应该先增加后稳定；刚开始小鼠的免疫能力较强，注入的R型细菌被大量杀死，数量减少，随着S型细菌在小鼠体内的增殖，小鼠免疫力下降，R型细菌逐渐增加后稳定。]
13．在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图如下，下列关系中最合理的是哪一组？(注：35S标记的噬菌体记为甲组，32P标记的噬菌体记为乙组)( )
a
b
c d e
A．甲组—上清液—b
B．乙组—上清液—b
C．甲组—沉淀物—c
D．乙组—沉淀物—c
B [32P标记的是噬菌体的DNA，保温时间过短、过长均会导致上清液中放射性增高。]
14．烟草花叶病毒(TMV)由蛋白质外壳和核酸组成，将TMV变种X的蛋白质外壳和变种Y的核酸组成新病毒，感染烟草后可以得到大量病毒，这些病毒为( )
A．变种X
B．X蛋白质外壳包裹Y核酸的病毒
C．变种Y
D．Y蛋白质外壳包裹X核酸的病毒
C [由题意知，重组病毒的核酸来源于变种Y，因此由重组病毒感染烟草后可以得到的病毒是变种Y。]
15．阅读以下材料，回答有关问题。
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。下面是该兴趣小组为探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，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，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：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液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。
[解析] 病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，包括DNA和RNA两类。根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再分别注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到H1N1病毒来判断其核酸类型。
[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
噬菌体侵染细菌的特点
16．用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，让其侵染未被标记的大肠杆菌。大肠杆菌裂解释放出的噬菌体中，放射性同位素的分布情况是( )
A．部分噬菌体中含有32P
B．部分噬菌体中含有35S
C．32P和35S同时出现在噬菌体中
D．32P和35S均不出现在噬菌体中
A [噬菌体侵染细菌时只将DNA注入细菌体内，蛋白质外壳留在外面，所以子代噬菌体部分含32P，但不含35S。]
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7
-第2节 DNA的结构
课标内容要求
核心素养对接
概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码遗传信息。
1.生命观念：说明DNA双螺旋结构模型的特点。2．科学思维：思考在DNA分子中碱基的比例和数量之间的规律，总结有关碱基计算的方法和规律。3．科学探究：动手制作模型，培养观察能力、空间想象能力、分析和理解能力。
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
3．新模型的特点及意义
(1)特点：A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。
(2)意义
①能解释A、T、G、C的数量关系。
②能解释DNA的复制。
③模型与X射线衍射照片完全相符。
二、DNA的结构
1．平面结构
基本组成元素↓组成物质↓基本组成单位↓DNA
C、H、O、N、P
[①]碱基，[②]脱氧核糖，[③]磷酸
[④]脱氧核苷酸，共4种
两条链反向平行
2.空间结构
(1)名称：双螺旋结构。
(2)特点：
整体结构
由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
结构特点
外侧(基本骨架)
由脱氧核糖和磷酸交替连接
内侧
碱基之间通过氢键连接；遵循碱基互补配对原则，即T(胸腺嘧啶)一定与[⑥]腺嘌呤配对，C(胞嘧啶)一定与[⑦]鸟嘌呤配对
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．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。
( )
2．组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。
( )
3．在DNA分子中一定存在如下关系：C＝T，A＝G。
( )
4．双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。
( )
[答案] 1．√
2．× 提示：U(尿嘧啶)只在RNA中含有，DNA中含有的是T(胸腺嘧啶)。
3．× 提示：在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一定存在的关系：A＝T，G＝C。
4．× 提示：双链DNA分子中大多数磷酸与2个五碳糖连接，但位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。
DNA分子的结构
一、DNA的结构
1．DNA的结构
(1)数量关系：
①游离磷酸基团：每个DNA片段有2个。
②氢键：A—T之间有2个，G—C之间有3个。
③脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数。
(2)位置关系：
①单链中：相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
②双链间：相邻碱基通过氢键相连。
(3)化学键：
①氢键：连接互补链中配对的碱基。
②磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。
2．DNA的结构特性
(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(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。
(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
合作探究：坐落在北京中关村高新科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的造型吸引着过往行人，它象征着中关村生生不息的精神，寓意创新的生命更加顽强。
(1)该双螺旋模型代表的双链之间通过什么化学键连接？
提示：氢键。
(2)该双螺旋模型代表的双链长度是否相等？为什么？
提示：相等。两条链之间通过碱基互补配对，所以两条链的脱氧核苷酸数目相等。
(3)DNA中的N、P分别存在于脱氧核苷酸的哪一组成成分中？
提示：N存在于含氮碱基中，P存在于磷酸基团中。
(4)DNA若进行初步水解和彻底水解，则产物分别是什么？
提示：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基。
1．下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、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．沃森和克里克提出了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
B [在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱，A错误；查哥夫发现了A的量总是等于T的量、C的量总是等于G的量，沃森和克里克在此基础上提出了A与T配对、C与G配对的正确关系，并构建了DNA分子的双螺旋结构模型，B正确，C、D错误。]
2．(不定项)如图是人体细胞中某DNA片段结构示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．图中X代表磷酸基团，A代表腺嘌呤
B．DNA的基本骨架是N所示的化学键连接的碱基对
C．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
D．DNA双链中，嘌呤总数等于嘧啶总数
AD [图中X代表磷酸基团，A代表腺嘌呤，A项正确；脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA的基本骨架，B项错误；每条链3′－端的脱氧核糖上连着一个磷酸，C项错误；DNA双链中，嘌呤与嘧啶配对，嘌呤总数等于嘧啶总数，D项正确。]
DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
DNA分子碱基数量的计算
1．碱基互补配对原则
A－T，G－C，如图所示。
2．有关推论
(1)规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。
注意：一个双链DNA分子中，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。
(2)规律二：在双链DNA分子中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。
因为A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)，＝＝
(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的的值与另一条互补单链的的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。
注意：在整个DNA分子中该比值等于1。
(4)规律四：DNA双链中，一条单链的的值，与另一条互补链的的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值是相等的。
注意：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
(5)规律五：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。
(6)规律六：若＝b%，则＝%。
(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。
碱基数量计算的两个易错点
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
1．下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是( )
C [本题主要考查对DNA分子碱基互补配对原则的理解。双链DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，故A项正确；在DNA分子中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，故B、D项正确；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝1时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝1，C项错误。]
2．某双链DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的38%，其中一条a链上的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．41% B．38% C．28% D．21%
A [在整个DNA分子中，A＋T＝38%，则G＋C＝62%。在a链上G＋C＝62%，由G＝21%，推知C＝62%－21%＝41%。根据碱基互补配对原则可知，在b链上G＝41%。]
关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A＝T，G＝C)。
②双链DNA分子中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA分子的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
[课堂小结]
知
识
网
络
构
建
核
心
语
句
归
纳
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，排列在外侧，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，嘌呤数＝嘧啶数，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.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。5.在DNA分子中，含G－C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。
1．在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的( )
A．氢键
B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
C．肽键
D．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
B [在DNA分子的一条单链中，相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的连接，故相邻的碱基A与T之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”彼此连接起来的，B正确。]
2．(不定项)如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( )
A．DNA与RNA的不同点只体现在②处
B．若②为核糖，则③不可能是胸腺嘧啶
C．在T2噬菌体中核苷酸共有8种
D．人体内的③有5种，②有2种
BD [图中①②③分别是磷酸、五碳糖、含氮碱基。DNA与RNA的不同点体现在②③两处，A错误；若②为核糖，则③可以是A、U、C、G，但是不可能是T(胸腺嘧啶)，B正确；T2噬菌体是DNA病毒，只含有一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种核糖，5种碱基，D正确。]
3．某双链DNA分子一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA分子中A∶T∶G∶C为( )
A．1∶1∶1∶1
B．2∶2∶3∶3
C．3∶3∶10∶10
D．10∶10∶3∶3
C [某双链DNA分子一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则另一条链上(A＋T)/(G＋C)的值也为0.3。又因A＝T、C＝G，故在整个DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶10∶10，C项正确。]
4．甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是( )
A．发菜、变形虫
B．玉米、T2噬菌体
C．硝化细菌、绵羊
D．乳酸菌、SARS病毒
D [甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA和RNA，也可能是只含有RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有RNA，而上述答案中，只有D项中SARS病毒的遗传物质是RNA。]
5．如图为DNA片段的结构图，请据图回答：
(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的________结构。
(2)填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______________和________________交替连接排列在外侧，构成基本骨架。
(4)连接碱基对的⑦是________，碱基配对的方式如下：即________与________配对；________与________配对。
(5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是________的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成______________结构。
[解析] (1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中②表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，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)根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。
[答案] (1)平面 立体(或空间) (2)一条脱氧核苷酸单链片段 腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖 磷酸 (4)氢键 A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) (5)反向平行 规则的双螺旋
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-(共51张PPT)
第3章
基因的本质
第2节 DNA的结构
教
材
研
读
探
新
知
沃森和克里克
恒定的直径
A、T、G、C
复制
C、H、O、N、P
碱基
脱氧核糖
磷酸
脱氧核苷酸
反向
双螺旋
反向平行
脱氧核糖
磷酸
氢键
碱基互补配对
胸腺嘧啶
腺嘌呤
胞嘧啶
鸟嘌呤
核
心
突
破
提
素
能
课
堂
检
测
速
达
标
高考赘源网
高考资源
边的高考专家!】
DNA以4种
威尔金斯和富兰克林
为单位组成长链
提供的
构建模型1双螺旋和三螺旋:碱基位于螺旋的
在螺旋内部
否定
构建模型2
双螺旋:磷酸—脱氧核糖骨架在外部,碱基
否定
在内部,且
进行配对
补充:查哥夫提出
DNA分子碱基数
量关系:
构建模型3
双螺旋:A与配对,G与配对,
DNA分子稳定
答宥
磷酸二酯键
A
氢键
螺旋化
C
A
平面结构
立体结构
20.5
20.5
00.51
A+c
00.51
A+t
条单链中
T+G
条单链中CC
B
0.5
0.5
00.51
A+C
0051A+T
条单链中
T+g
条单链中
G+c
C
D
构建者
双螺旋
模型
构建过程
DNA
结构
内侧:碱基对
构的结构厂特
建
点
模型特点
外侧:基本骨架
①
[C乍≡丰G
②
①G
③
A(⑤第2节
DNA的结构
(建议用时：40分钟)
题组一 DNA分子结构
1．1962年沃森、克里克和威尔金斯三人因什么成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖( )
A．通过细菌转化实验证明转化因子的存在
B．通过噬菌体侵染细菌的实验证明遗传物质是DNA
C．提出DNA双螺旋结构
D．确定了基因存在于染色体上
C [选项中成果与科学家之间的对应如下：格里菲思通过肺炎链球菌的体内转化实验，证明了转化因子的存在；赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验，证明了DNA是遗传物质；沃森、克里克和威尔金斯提出DNA的双螺旋结构，获得了诺贝尔生理学或医学奖；摩尔根通过果蝇杂交实验，证明了基因在染色体上。]
2．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
B [DNA每条脱氧核苷酸链的一端有一个游离的磷酸基团，双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团，A正确；一条单链上相邻碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖相连，B错误；碱基互补配对原则中，A与T配对、G与C配对，C正确；DNA双螺旋结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成的，D正确。]
3．(不定项)下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是( )
A．③有可能是碱基A
B．①和②相间排列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对一定是A—T
BD [该DNA分子含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与⑤有关的碱基对一定是A—T，与③有关的碱基对一定是G—C，但无法确定③⑤具体是哪一种碱基。DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，为图中的①②。①中特有的元素是P，③中特有的元素是N，而C并不是②所特有的，③中也含有C。]
4．DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸长链组成。如果DNA的一条链上某碱基序列是5′－AGCTGCG－3′，则另一条链与之配对的部分是( )
A．5′－CGCAGCT－3′
B．5′－TCGACGC－3′
C．5′－AGCTGCG－3′
D．5′－GCGTCGA－3′
A [由DNA分子结构特点和碱基互补配对原则可知，另一条链应为5′－CGCAGCT－3′。]
5．下面是4位同学拼制的DNA部分平面结构模型，正确的是( )
C [DNA单链上相邻的碱基之间通过脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖联系起来，两个脱氧核苷酸之间的磷酸与脱氧核糖连接部位在3号碳原子上。]
6．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
D [每种生物的DNA都有特定的碱基排列顺序，这决定了DNA具有特异性。]
7．如图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。
(1)组成DNA的基本单位是[ ]____________。
(2)图中1、2、6的名称依次为__________、______________、________。
(3)图中8表示__________________。在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为________________。
(4)上述DNA分子彻底水解得到的产物是( )
A．脱氧核糖、核糖和磷酸
B．脱氧核糖、碱基和磷酸
C．核糖、碱基和磷酸
D．核糖核苷酸、碱基和磷酸
(5)如图表示两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的是( )
(6)从生物“适应的相对性”“基因突变的低频性”可见DNA作为遗传物质，其分子结构具有________性。
[解析] (1)组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，1个脱氧核苷酸分子由1分子磷酸、1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基(A、T、G、C)组成。
(2)图中1为磷酸基团，2为脱氧核糖，6表示碱基对。
(3)DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，图中8表示一条脱氧核苷酸链的片段，在双链DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等。
(4)DNA分子初步水解后形成四种脱氧核苷酸，彻底水解得到的产物是脱氧核糖、碱基和磷酸。
(5)DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的，两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连。
[答案] (1)5 脱氧核苷酸 (2)磷酸基团 脱氧核糖
碱基对 (3)一条脱氧核苷酸链的片段 嘌呤数＝嘧啶数(A＋G＝T＋C) (4)B (5)B (6)稳定
题组二 DNA分子碱基数量的计算
8．已知一个DNA中有1
000个碱基对，其中鸟嘌呤有600个，这个DNA中脱氧核苷酸数目和腺嘌呤的数目依次是( )
A．2
000个和200个
B．2
000个和400个
C．1
000个和400个
D．1
000个和600个
B [DNA分子中脱氧核苷酸数等于碱基数，1
000个碱基对则有2
000个碱基，又由于双链DNA分子中A＝T、G＝C，已知G＝600，则A＝＝400。]
9．已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( )
A．34%和16%
B．34%和18%
C．16%和34%
D．32%和18%
A [已知某双链DNA分子中，G＋C＝34%，则A＋T＝100%－34%＝66%，即一条链中G＋C＝34%，A＋T＝66%，该链中C＝18%，T＝32%，则G＝34%－18%＝16%，A＝66%－32%＝34%。根据碱基互补配对原则，在它的互补链中，C＝16%，T＝34%。]
10．(不定项)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，则下列有关叙述正确的是( )
A．脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m
B．碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2
C．一条链中A＋T的数量为n
D．G的数量为m－n
ABC [在该DNA分子中，A＝T，C＝G，由此推出C＝G＝(m－2n)/2，又C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，故一共有氢键数为3×(m－2n)/2＋2×n＝(3m－2n)/2。]
11．在搭建DNA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片段最长为7个碱基对
C．能搭建出410种不同的DNA模型
D．能搭建出一个4个碱基对的DNA片段
D [每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。根据碱基互补配对原则，“4个C、6个G、3个A、7个T”能配对4个G—C和3个A—T，共7个碱基对。本题中脱氧核糖和磷酸的连接物仅为14个，大大制约了搭建的模型中脱氧核苷酸数。从DNA结构图分析，14个脱氧核糖和磷酸的连接物能搭建的模型中每条链最多4个脱氧核苷酸，最多能搭建出一个含有4个碱基对的DNA分子片段，共含有8个脱氧核苷酸，理论上能搭建出不同的DNA分子模型远少于410种，所以D项正确。]
12．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型，现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该( )
A．分析碱基类型，确定碱基比率
B．分析碱基类型，分析五碳糖类型
C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
A [含有碱基T的核酸为DNA，含有碱基U的核酸为RNA，双链DNA中A＝T，G＝C。分析碱基类型和五碳糖类型只能确定是DNA还是RNA，无法确定是双链还是单链结构，所以还得确定碱基比率。]
13．轮状病毒是一种双链RNA病毒，双链RNA分子结构与双链DNA分子结构类似，则下列说法错误的是( )
A．轮状病毒所含两条RNA单链反向平行
B．双链RNA的基本骨架为核糖与磷酸交替连接
C．双链RNA中(A＋G)/(U＋C)＝1
D．轮状病毒中碱基配对方式与T2噬菌体相同
D [双链RNA与双链DNA分子结构类似，均为双螺旋结构，由两条反向平行的单链构成，A正确；双链RNA的基本骨架由核糖与磷酸交替连接构成，B正确；双链RNA遵循碱基互补配对原则，即A与U配对、G与C配对，则(A＋G)/(U＋C)＝1，C正确；T2噬菌体为双链DNA病毒，由C项分析可知，二者的碱基互补配对方式不完全相同，D错误。]
14．(不定项)对DNA分子的碱基进行数量分析，可以通过检测其中某种碱基的数目及其比例来推断其他碱基数目及其比例。假如检测某DNA分子得知碱基A的数目为x，其比例为y，以下推断正确的有( )
A．碱基总数为x/y
B．碱基C的数目为x(0.5y－1)
C．嘌呤与嘧啶的比例为x/(1－y)
D．碱基G的比例为1/2－y
AD [若DNA分子中碱基A的数目为x，其比例为y，则碱基总数为x/y，A项正确；由A知，碱基总数为x/y，则C＝G＝(1－2y)×x/y×1/2＝x(1－2y)/2y，B项错误；双链DNA分子中嘌呤与嘧啶相等，因此嘌呤与嘧啶的比例是1，C项错误；碱基G的比例是(1－2y)×1/2＝1/2－y，D项正确。]
15．不同生物或生物体不同器官(细胞)的DNA分子中有关碱基比例如下表：
生物或器官(细胞)
酵母菌
小麦
人
猪
牛
肝
胰
脾
肾
精子
肺
(A＋T)/(G＋C)
1.08
1.21
1.52
1.43
1.43
1.43
1.30
1.29
1.30
(1)表中可见，不同种生物的DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值显著不同，这一事实表明，DNA分子结构具有________。
(2)牛的肾和肺的DNA比例相同，原因是____________________________；但精子与肾和肺的DNA碱基比例稍有差异，原因是_____________________。
(3)表中所列生物的DNA分子中，(A＋C)/(G＋T)或(A＋G)/(T＋C)的值差异显著吗？__________。因为________________________________________。
(4)比较表中不同生物的DNA的碱基比例，________中DNA分子热稳定性最高，原因是____________________________________________。
[解析] (1)对于双链DNA分子而言，互补碱基和之比在不同生物体内有显著差异，体现了DNA分子的特异性。
(2)在同一生物体内，所有的体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而各体细胞内DNA分子相同，其碱基比例也相同。
(3)无论在哪种生物体内，双链DNA分子中A＝T，G＝C，所以(A＋C)/(G＋T)或(A＋G)/(T＋C)的比例均为1。
(4)G—C碱基对比例越高，DNA分子热稳定性越高。
[答案] (1)特异性
(2)它们是由同一受精卵经有丝分裂产生的体细胞构成的
精子是减数分裂的产物，虽然X、Y染色体是一对同源染色体，但X、Y染色体上的DNA分子有差异
(3)不显著，比值相等，均为1 无论在哪种生物体内，双链DNA分子中A＝T，G＝C，所以(A＋C)/(G＋T)或(A＋G)/(T＋C)的比例均为1
(4)酵母菌 酵母菌DNA分子中，G—C碱基对含量比例最大
定势思维造成审题不仔细
16．20世纪90年代，科学家发现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DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是( )
A．在单链DNA－E47中，嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数
B．在单链DNA－E47中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．单链DNA－E47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的
D．在单链DNA－E47中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含氮碱基
B [单链DNA中嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数；单链DNA－E47催化DNA片段间的连接，DNA聚合酶则催化单个脱氧核苷酸的连接；在脱氧核苷酸链中的脱氧核糖可连有两个(或一个)磷酸和一个含氮碱基。]
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6
-第3节
DNA的复制
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
课标内容要求
核心素养对接
1．概述DNA分子通过半保留方式进行复制。2．DNA中碱基的排列顺序编码遗传信息。
1．生命观念：准确说出DNA复制的过程和特点，明确DNA在前后代可以保持连续性；同时说明基因和DNA在结构和功能上的关系。2．科学思维：根据碱基互补配对原则进行DNA复制的相关计算；并通过分类和比较及分析和综合，说出基因和DNA、染色体、脱氧核苷酸、性状等的关系。3．科学探究：分析探究DNA复制的实验方法、过程和结论。
一、DNA的复制
1．对DNA复制的推测
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)假说内容：
①解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。
②复制
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，这种复制方式称作半保留复制。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：运用同位素标记技术和密度梯度离心技术。
(3)实验过程：
(4)实验预期
两条链被标记情况
密度大小
离心位置
都是15N
最大
靠近试管的底部
一条15N，一条14N
居中
位置居中
都是14N
最小
靠近试管的上部
(5)实验结果：
①提取亲代DNA→离心→位置靠近试管底部。
②繁殖一代后，提取DNA→离心→位置居中。
③繁殖两代后，提取DNA→离心→1/2位置居中，1/2位置更靠上。
(6)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
3．DNA复制的过程
(1)DNA复制的概念、时间、场所
①概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
②时间：细胞分裂前的间期。
③场所：主要是细胞核。
(2)DNA的复制过程
(3)特点
①过程：边解旋边复制。
②方式：半保留复制。
(4)准确复制的原因
①DNA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。
(5)意义：将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
二、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．说明基因与DNA关系的实例
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)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稳定性：DNA分子的结构较稳定。
3．与生物体多样性和特异性的关系
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。
( )
2．在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含
14N。
( )
3．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。
( )
4．任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。
( )
5．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
( )
[答案] 1．× 提示：DNA的组成元素有C、H、O、N、P，这几种元素都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。
2．√
3．× 提示：DNA分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。
4．× 提示：RNA病毒(如烟草花叶病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒等)的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段。
5．√
DNA半保留复制的实验证据分析
1．实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心法。
2．实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。
3．实验假设：DNA以半保留的方式复制。
4．实验预期：离心后应出现3条DNA带。
(1)重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
(2)中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
5．实验过程
6．过程分析
(1)立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
(2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
(3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
7．实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。
(2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。
(3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。
1．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．子一代DNA应为②
B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④
D．亲代的DNA应为⑤
C [亲代DNA全为15
N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为
14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为
14N，2个DNA的一条链为
14N，一条链为
15N，故C错。]
2．下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带
C [培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。]
看准亲代和培养液的标记情况
(1)若亲代DNA用15N标记，在14N的培养液中培养，则离心时，亲代在底部，子一代居中，子二代一半居中，一半靠上。
(2)若亲代DNA用14N标记，在15N的培养液中培养，则离心时，亲代在上部，子一代居中，子二代一半居中，一半在底部。
DNA复制
1．DNA复制过程的分析
(1)复制的场所
(2)复制的结果：DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子，且与亲代DNA分子相同，每个子代DNA分子中一条为母链，另一条为新合成的子链。
(3)子代DNA分子的组成：新合成的链与对应的模板链。
(4)两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。
2．DNA复制的有关计算
将含有
15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个。
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m·2n－1。
应用实践：1.如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图回答相关问题：
(1)据图可知，DNA聚合酶使两条子链从5′端到3′端，还是从3′端到5′端进行合成？
提示：从5′端到3′端进行。
(2)合成的两条子链间碱基排列顺序相同还是互补？
提示：互补。
2．如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，复制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA链、含14N的DNA链各是多少？
提示：2个、4个、2条、6条。
1．真核细胞中DNA复制如下图所示，下列叙述错误的是( )
A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代
C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
C [多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成，提高复制效率，A正确。DNA为半保留复制，每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确。DNA解旋酶破坏碱基对的氢键，使DNA双链解旋，DNA聚合酶形成磷酸二酯键，C错误。碱基对之间严格的碱基互补配对原则，保证了遗传信息准确地从亲代DNA传向子代DNA，D正确。]
DNA复制的三个易错点
(1)DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。
(2)并非所有细胞都进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。
(3)DNA复制并非单向进行，而是双向多起点复制，且各个复制起点并不是同时开始的。
2．用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是( )
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等
B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键
C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
C [噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，T有(m－n)个，因此氢键个数＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)个，B项正确；子代噬菌体中有16个含31P，C项错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－8)(m－n)＝8(m－n)个，D项正确。]
基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．全方位理解“基因”
(1)本质上，基因是有遗传效应的DNA或RNA片段。
(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列。
(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。
2．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
3．基因、染色体、蛋白质、性状的关系
(1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体是基因的次要载体。
(2)对于原核细胞来说，基因存在于拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。
合作探究：如图是人类某染色体上DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考：
基因A和b的本质区别是什么？
提示：脱氧核苷酸序列不同。
1．历经近百年的发展，分子遗传学对于遗传物质有了充分的认识。下面关于遗传物质概念图的相关叙述，错误的是( )
A．D有四种，E在H上呈线性排列
B．同源染色体同一位置上存在的基因可能不同
C．所有E的总和构成F且E在F上的排列顺序代表遗传信息
D．E通常是具有遗传效应的F片段
C [根据含氮碱基不同，D脱氧核苷酸分为四种，E基因在H染色体上呈线性排列，A正确；同源染色体同一位置上存在相同基因或等位基因，B正确；除E外，F中还有无遗传效应的片段，遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，DNA上的非基因片段不包含遗传信息，C错误；E基因通常是具有遗传效应的DNA片段，D正确。]
与遗传有关物质的两个易错点
(1)染色体是DNA的主要载体；真核细胞的线粒体、叶绿体中也含有DNA。
(2)RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。
2．下列有关DNA多样性的叙述，正确的是( )
A．DNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B．含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C．DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础
D．DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
C [DNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。]
[课堂小结]
知
识
网
络
构
建
核
心
语
句
归
纳
1.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。2．DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。3．DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。4．DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。5．基因是具有遗传效应的DNA片段。6．DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
1．(不定项)下列有关探究DNA复制过程的说法，正确的是( )
A．实验利用了同位素示踪法
B．细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次
C．密度梯度超速离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关
D．实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点
ABD [探究DNA复制的实验利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的培养液中连续分裂两次(在每次分裂的间期DNA都复制一次)，分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA，进行密度梯度超速离心，DNA在试管中的位置取决于DNA分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大小。实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。]
2．如图表示细胞核内某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是( )
A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸
B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核
C．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去
D．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同
C [DNA分子中不存在尿嘧啶脱氧核苷酸，A项错误；真核生物细胞中，DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，B项错误；a、d两条链分布到两个DNA分子中，DNA分子经过复制后平均分配给两个子细胞，因此正常情况下a、d链应该到不同的细胞中去，C项正确；由题图可知b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的不相同，互为倒数，D项错误。]
3．某一个DNA分子中，A为200个，复制n次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3
000个，则该DNA分子已经复制了几次？( )
A．4次 B．3次 C．5次 D．6次
A [利用DNA复制规律可知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3
000＝(2n－1)·200，得n＝4。]
4．染色体、DNA和基因三者关系密切，下列叙述中不正确的是( )
A．正常细胞中每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多个基因
B．复制、分离和传递，三者都能相伴而行
C．三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传作用
D．在进行有性生殖的生物的传宗接代过程中，染色体行为决定后两者
C [DNA是主要的遗传物质；基因是有遗传效应的DNA片段；染色体是DNA与基因的载体，而不是遗传物质。]
5．如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答问题。
(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是__________________。
(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供__________。从图中可以看出合成的两条子链的方向是________(填“相同”或“相反”)的。
(3)真核细胞中DNA复制的场所是________________________等；细胞分裂过程中，在复制完成后，乙、丙分开的时期为____________________。
(4)DNA分子通过复制，将__________从亲代传给了子代，从而保持了____________________的连续性。
[解析] (1)DNA复制的方式是半保留复制，其特点是边解旋边复制。(2)解旋过程需要细胞提供能量；DNA的2条脱氧核苷酸链是反向平行的关系，那么以这两条链为模板合成的子链的方向也应该是相反的。(3)真核细胞内DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体和叶绿体等；复制后的DNA分子分别存在于两条染色单体中，染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。(4)DNA分子复制的意义是将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
[答案] (1)半保留复制 (2)能量(ATP) 相反 (3)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期 (4)遗传信息 遗传信息
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-(共64张PPT)
第3章
基因的本质
第3节 DNA的复制
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
教
材
研
读
探
新
知
沃森和克里克
氢键
两条单链
脱氧核苷酸
碱基互补配对
半保留复制
大肠杆菌
同位素标记
底
居中
上
底部
居中
居中
更靠上
半保留的方式进行的
亲代DNA
间期
细胞核
边解旋边复制
半保留复制
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
连续性
许多
部分
DNA
有遗传效应的DNA
独立性
性状
遗传效应
4种碱基
碱基排列顺序
特定的碱基排列顺序
DNA的多样性和特异性
核
心
突
破
提
素
能
课
堂
检
测
速
达
标
高考赘源网
高考资源
边的高考专家!】
答宥
细菌在含有的培
养液中生长多代
转入培养液中
(b)
立即取出繁殖一代繁殖二代
提取进行离心处理
①需要细胞提供
解旋
②需要
的作用
③结果:把两条螺旋的双链
①模板:解开的每一段
②原料:游离的四种
方向八链合成
链③酶
等
④原!
原则
螺旋:每一条新链与其对应的模板链
盘绕成
据教材资料2
绿色荧光性
因
基因具有
据教材资料1和3
定的
基因中的碱基数目只是DNA
分子碱基总数的一部分
基因能控制生
母
A分子
有碱
物的
参与基因组成
基因是片段
基因具有
因
段
大肠杆菌在含有1N的培养基中生
长若干代使DNA双链充分标记(
转入1N培养基中
(b)=(c)
提取DNA,进行
密度梯度离心
轻带
中带
重带
2
3
(a)立即(b)繁殖一()繁殖两
取出代后取出代后取出
14N/14N
15N/14N
15N/15N
①②
3
⑤
解旋酶
A°~引物
5
3′
ATP
ADP+pi
DNA聚合酶
复制起点/亲链
子链
tO
染色体
数量每条染色体上有个
染色体是DNA的位置
或两个DNA分子
主要载体
DNA
数量每个DNA分子含有许
基因是有遗传效应的;本质
多基因
DNA片段
基因
脱氧核苷酸是基因的
基因的脱氧核苷酸排;
列顺序代表遗传信息
基本单位
脱氧核苷酸
概念
实质
与遗传信息的关系
时间
基因
场所
生物的控铜功能}(DNA
DNA
条件
性状
的复制
特点
过程
结果第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
(建议用时：40分钟)
题组一 DNA复制
1．(不定项)下列有关DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸链
B．在复制过程中解旋和复制是同时进行的
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
AB [DNA分子在解旋酶的作用下，双链解开，变成单链，A正确；复制过程是边解旋边复制，所以解旋和复制是同时进行的，B正确；水解成的两条单链都可以作为DNA复制的模板，C错误；形成的DNA分子中各含有一条母链和一条子链，两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对，组成一个新的DNA分子，D错误。]
2．一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是( )
A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8
D [DNA的复制方式为半保留复制，连续复制3次形成8个DNA分子，则含15N的脱氧核苷酸链只有2条，则其占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8，选项D正确。]
3．(不定项)如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
BCD [从图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始的，因为复制环有大有小，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率。]
4．DNA分子能够自我复制的结构基础是( )
A．DNA具有独特的双螺旋结构
B．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
C．磷酸和脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变
D．DNA分子具有多样性和特异性
A [DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，而碱基互补配对原则保证了复制能准确无误地进行。]
5．某个DNA片段由500对碱基组成，G＋C占碱基总数的34%。若该DNA片段连续复制三次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为( )
A．1
155
B．1
320
C．2
310
D．2
640
B [由于G＋C占总数的34%，所以A＋T占66%，A与T各占33%，整个DNA片段中含有500对碱基，该DNA片段中腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为33%×1
000＝330个，在第三次复制时需新合成8条DNA单链，相当于4个DNA分子，因此需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为330×4＝1
320(个)。]
6．已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4
500个，则该DNA分子已经复制了( )
A．3次
B．4次
C．5次
D．6次
B [先要计算一个DNA分子中含有G的数目，其中一条链上G的数目＝500×4/(1＋2＋3＋4)＝200，则另一条链上G的数目＝500×2/(1＋2＋3＋4)＝100，所以DNA双链上共有G
300个，n次复制结束后共消耗G的数目为4
500个，4
500/300＝15，即DNA分子增加15个，复制后DNA的数目是16＝24，则n＝4。]
7．(不定项)DNA分子片段复制的情况如图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异，下列说法不正确的是( )
A．b和c的碱基序列可以互补
B．a和c的碱基序列可以互补
C．a中(A＋T)/(G＋C)的值与b中(A＋T)/(G＋C)的值相同
D．a中(A＋G)/(T＋C)的值与d中(A＋G)/(T＋C)的值一般相同
BD [a和d互补，b和c互补，如果不发生变异，a和c及b和d的碱基组成相同。某条脱氧核苷酸链上(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链上的值相同，而(A＋G)/(T＋C)的值与其互补链上的值一般不相同，所以C项正确，D项错误。]
8．图甲中DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从图甲可看出DNA复制方式是____________。
(2)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是________酶，B是__________酶。
(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有________。
(4)图乙中，7是____________________。DNA分子的基本骨架由______________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过____________连接成碱基对，并且遵循____________原则。
(5)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，该片段完成n次复制需要______个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。(填字母)
A．(2n－1)(N－m)
B．2n－1(N－m)
C．2n－1()
D．(2n－1)()
[解析] (1)(2)图甲表示DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是解旋酶；B能将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的子代DNA分子都含有一条模板链和一条新合成的子链，因此DNA分子的复制方式是半保留复制。(3)绿色植物的叶肉细胞中DNA存在于细胞核、线粒体、叶绿体中，因此进行DNA分子复制的场所是细胞核、线粒体、叶绿体。(4)图乙中，7是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列形成DNA分子的骨架，两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基之间遵循A与T配对，G与C配对的碱基互补配对原则。(5)已知DNA分子片段中有N个碱基对，m个腺嘌呤脱氧核苷酸，则胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为N－m，完成n次复制需要(2n－1)(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；完成第n次复制需要2n－1(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
[答案] (1)半保留复制 (2)解旋 DNA聚合
(3)细胞核、线粒体、叶绿体 (4)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 磷酸与脱氧核糖 氢键
碱基互补配对 (5)A B
题组二 基因是由遗传效应的DNA片段
9．(不定项)如下图为果蝇某一条染色体的几个基因示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中都表达
B．R、S、N、O互为非等位基因
C．果蝇的每个基因都是由成百上千个脱氧核苷酸组成的
D．基因R、S、N、O中的脱氧核苷酸数目比值一般相同
BC [R、S、N、O控制果蝇不同的性状，互为非等位基因。]
10．下列关于DNA、染色体、基因的关系的叙述，不正确的是( )
A．每条染色体上有一个DNA分子，经复制后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
D [基因是DNA分子双链上的片段，在一个DNA分子上不会成对存在。]
11．如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题：
(1)细胞内的遗传物质是[ ]________，基因和g的关系是___________________________________________________________________________________。
(2)e和g的关系是________________________________________________________________________，g被彻底水解后的产物可用字母________________________________________________________________________表示。
(3)遗传物质的主要载体是[ ]________，基因和i的关系是________________________________________________________________________。
(4)g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于____________________________________________________________________________________________。
(5)g的空间结构一般表现为________，若其中(C＋G)/(T＋A)＝1/2，则A占总碱基数的比例为________，其单链中(C＋G)/(T＋A)为________。
(6)g的功能可表达为__________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] 根据图示信息可以推知：g是DNA，h是蛋白质，i是染色体，e是脱氧核苷酸，b、c、d是构成脱氧核苷酸的磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，a是组成元素C、H、O、N、P。(1)细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位，DNA彻底水解后可用字母b、c、d表示。(3)遗传物质的主要载体是染色体(i)，基因在染色体上呈线性排列。(4)DNA与RNA在组成成分上的主要区别是碱基和五碳糖的种类不同。(5)DNA具有双螺旋的空间结构。因为DNA双链中，A＝T，G＝C，则A占总碱基数的比例为A/(A＋T＋C＋G)＝A/(2A＋2G)，由(C＋G)/(T＋A)＝1/2
得出A＝2G，所以，A占总碱基数的比例为A/3A＝1/3；根据(C＋G)/(T＋A)的特点知，DNA单链中(C＋G)/(T＋A)的值与双链中(C＋G)/(T＋A)的值相同。(6)基因的功能是贮存、复制、传递和表达遗传信息。
[答案] (1)g DNA 基因是g(DNA)上有遗传效应的片段 (2)e是g的基本单位 b、c、d (3)i 染色体 基因在染色体上呈线性排列 (4)碱基和五碳糖的种类不同 (5)双螺旋 1/3 1/2 (6)贮存、复制、传递和表达遗传信息
12．研究人员将含14N—DNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl培养液中，培养24
h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA热变性处理，即解开双螺旋，变成单链；然后进行离心，离心管中出现的两种条带分别对应图中的两个峰，则大肠杆菌的细胞周期为( )
A．4
h
B．6
h
C．8
h
D．12
h
C [将含14N—DNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl培养液中，培养24
h后提取子代大肠杆菌的DNA，DNA变性离心后，得到的14N—DNA单链占1/8，15N—DNA单链占7/8，则子代DNA共8个，繁殖了3代，细胞周期为24/3＝8(h)，C正确。]
13．假设将有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N的原料，该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的DNA的精子所占比例为( )
A．0
B．25%
C．50%
D．100%
D [精原细胞中一条染色体上含1个15N标记的DNA分子，一对同源染色体含两个DNA分子，经过间期的复制，2个15N标记的DNA分子变成4个DNA分子，每个DNA分子中一条链是含15N，另一条链含14N。减数第一次分裂结束，形成两个次级精母细胞，每个次级精母细胞含2个DNA分子，减数第二次分裂结束后，形成4个精细胞，每个精细胞中含1个DNA分子，这个分子中一条链含15N，另一条链含14N。因此，4个精子中都含15N标记的DNA，因此选D。]
14．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。下列推断正确的是( )
A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1
C．若子细胞中的染色体都含32P，则进行的一定是有丝分裂
D．若子细胞中的染色体不都含32P，则进行的一定是减数分裂
B [解答本题的关键是结合有丝分裂、减数分裂的相关知识分析DNA复制后各DNA链的走向。若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中都含有32P标记；当细胞处于第二次分裂后期时，染色单体随机分开，带有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞可能为2个或3个或4个，A错误；若进行减数分裂，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，说明DNA只复制一次，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确；若子细胞中的染色体都含32P，则进行的是减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，则进行的一定不是减数分裂，D错误。]
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？下面通过设计实验来证明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Ⅱ代可以分出______________和______________，则可以排除分散复制，同时肯定为半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除____________，同时确定为________。
[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。
[答案] (1)轻(14N/14N) 重(15
N/15
N) 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
弄不清DNA复制过程及其特点
16．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
C．含有14N的DNA分子占7/8
D．复制结果共产生16个DNA分子
C [15N标记的DNA分子在含14N的培养基中复制4次后，产生16个DNA分子，其中含15N的DNA分子有2个，占1/8，A、D项正确；经计算，该DNA分子中A＝40个，则复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸15×40＝600(个)，B项正确；含
14N的DNA分子有16个，占总数的100%，C项错误。]
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