第17講DNA是主要的遺傳物質(zhì)

考點一肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗

1.肺炎雙球菌類型的比較

S型肺炎雙球菌R型肺炎雙球菌

菌落表面光滑表面粗糙

菌體有多糖類莢膜無多糖類莢膜

毒性有毒無毒

2.格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗

(1)實驗①、②對比說明R型細(xì)菌無毒性,S型細(xì)菌有毒性。

(2)實驗②、③對比說明被加熱殺死的S型細(xì)菌無毒性。

(3)實驗②、③、④對比說明R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌。

(4)結(jié)論:已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌中,含有使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的“轉(zhuǎn)化因子”。

3.艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗

(1)實驗①、②分別說明莢膜多糖、蛋白質(zhì)沒有轉(zhuǎn)化作用。

(2)實驗③、④說明DNA有轉(zhuǎn)化作用,DNA的水解產(chǎn)物沒有轉(zhuǎn)化作用。

[糾誤診斷]

(1)格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗直接證明了DNA是遺傳物質(zhì)。(×)

提示:格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗只是證明了S型細(xì)菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”,使無毒的

R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒的S型細(xì)菌。

(2)從格里菲思的第④組死亡小鼠身上分離得到的S型活細(xì)菌是由S型死細(xì)菌轉(zhuǎn)化而來的。

(×)

提示:S型活細(xì)菌是由R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化來的。

(3)從格里菲思實驗中的第④組病死小鼠體內(nèi)分離得到的肺炎雙球菌只有S型細(xì)菌而無R型

細(xì)菌。(×)

提示:病死小鼠體內(nèi)分離得到的肺炎雙球菌有兩種類型。

(4)在艾弗里的實驗中,DNA酶將S型細(xì)菌的DNA分解為脫氧核苷酸,因此不能使R型細(xì)菌發(fā)

生轉(zhuǎn)化。(√)

(5)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗采用了放射性同位素示蹤技術(shù)。(×)

提示:艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗采用了物質(zhì)提純、鑒定與細(xì)菌體外培養(yǎng)等技術(shù)。

1.結(jié)合格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗,思考回答下列問題:

(1)在體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗中,如果沒有實驗③,能否得出格里菲思的結(jié)論?為什么?

提示:不能。因為無對照實驗,不能說明實驗④中的S型活菌是由R型活菌轉(zhuǎn)化而來。

(2)如果由你設(shè)計完成體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗,應(yīng)該注意哪些無關(guān)變量對實驗的影響?

提示:四組實驗應(yīng)選用年齡、體型相同且健康的小鼠;所用R型活菌液、S型活菌液的濃度

及注射量應(yīng)該相同等。

2.結(jié)合艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗,思考回答問題:

(1)肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗的思路是什么?

提示:直接分離S型細(xì)菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等,將它們分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng),單獨研

究它們各自的作用。

(2)設(shè)置“S型細(xì)菌的DNA加DNA酶”的實驗組的目的是什么?

提示:起對照作用。用DNA酶水解S型細(xì)菌的DNA,結(jié)果不能發(fā)生轉(zhuǎn)化,說明起轉(zhuǎn)化作用的是

DNA。

3.請在格里菲思實驗的基礎(chǔ)上利用R型活細(xì)菌、加熱殺死的S型細(xì)菌、小鼠等為實驗材

料。設(shè)計一個實驗方案證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。簡要寫出實驗思路并預(yù)

期實驗結(jié)果及結(jié)論。

提示:實驗思路:①將加熱殺死的S型細(xì)菌分離,分別得到蛋白質(zhì)和DNA。②將分離得到的S

型細(xì)菌蛋白質(zhì)和DNA分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)一段時間后,再分別注射入甲、乙兩組小鼠體

內(nèi),觀察兩組小鼠的生活情況。實驗結(jié)果及結(jié)論:甲組小鼠不死亡,乙組小鼠死亡,并在乙組

小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)活的S型細(xì)菌,則證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。

4.比較體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗和體外轉(zhuǎn)化實驗的區(qū)別與聯(lián)系

體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗

培養(yǎng)

在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基

細(xì)菌

實驗R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒

S型細(xì)菌各組成成分的作用進(jìn)行對

照對照性對照

結(jié)果

小鼠是否死亡培養(yǎng)基中菌落類型

觀察

實驗S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因S型細(xì)菌的DNA是“轉(zhuǎn)化因子”,即遺傳物質(zhì),蛋

結(jié)論子”白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)

(1)所用材料相同:都巧妙選用R型和S型兩種肺炎雙球菌;

(2)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是體外轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ),僅說明S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化

因聯(lián)

子”,體外轉(zhuǎn)化實驗是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的延伸,進(jìn)一步證明了“轉(zhuǎn)化因子”是

系

DNA;

(3)兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則

[深度思考]

細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是什么?

提示:轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是外源DNA與受體細(xì)胞DNA之間的重組,使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信

息。因此,轉(zhuǎn)化作用可以看成廣義上的基因重組。

題型一考查肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗

1.(2019·河北衡水中學(xué)五調(diào))格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗過程和結(jié)果如圖所示。下列

說法正確的是(D)

實驗1:R型細(xì)菌+小鼠→存活

實驗2:S型細(xì)菌+小鼠→死亡

實驗3:S型細(xì)菌+加熱+小鼠→存活

實驗4:S型細(xì)菌+加熱+R型細(xì)菌+小鼠→死亡

A.實驗1為空白對照組,實驗2、3和4均為實驗組

B.能從實驗2和實驗4中死亡的小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌和R型活細(xì)菌

C.該實驗證明了S型細(xì)菌的DNA可在R型活細(xì)菌內(nèi)表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)

D.對比實驗2、3的結(jié)果,說明加熱能使有毒性的S型活細(xì)菌失去毒性

解析:四組實驗相互對照,四組實驗均為實驗組;實驗2中小鼠體內(nèi)只存在S型細(xì)菌;該實驗

只能證明轉(zhuǎn)化因子的存在,但不能證明其化學(xué)成分。

2.(2019·山西太原月考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實驗,結(jié)果如表所示。

由表可知(C)

實驗接種加入S型細(xì)培養(yǎng)皿

組號菌型菌的物質(zhì)長菌情況

①R型蛋白質(zhì)R型

②R型莢膜多糖R型

③R型DNAR型、S型

④R型DNA(經(jīng)DNA酶處理)R型

A.①不能證明S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子

B.②說明S型細(xì)菌的莢膜多糖有酶活性

C.③和④說明S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子

D.①～④說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)

解析:第①②組實驗說明蛋白質(zhì)和莢膜多糖與R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌無關(guān);第③組實驗說明

DNA與R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌有關(guān);第④組實驗說明DNA被水解后的產(chǎn)物不能使R型菌轉(zhuǎn)化為

S型菌;①～④只能說明DNA是遺傳物質(zhì),而不能說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

題型二格里菲思實驗和艾弗里實驗的比較

3.(2019·山東濰坊期末)某同學(xué)對格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗和艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗進(jìn)行

了分析比較,下列敘述錯誤的是(C)

A.都采用了兩種肺炎雙球菌做實驗材料

B.都遵循了實驗設(shè)計的對照原則

C.都遵循了相同的實驗設(shè)計思路

D.體外轉(zhuǎn)化實驗可理解為體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的延伸

解析:艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗是格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的延伸;艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗的

思路是把S型細(xì)菌中的各種物質(zhì)分開,單獨觀察每一種物質(zhì)對R型細(xì)菌的作用;格里菲思實

驗的思路是比較R型細(xì)菌和S型細(xì)菌對小鼠的作用,兩者的設(shè)計思路不同。

4.下列關(guān)于肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的分析,錯誤的是(B)

A.在體外轉(zhuǎn)化實驗中,DNA純度越高轉(zhuǎn)化越有效

B.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)

C.S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌

D.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是基因重組

解析:轉(zhuǎn)化率與所提取的S型細(xì)菌的DNA純度有關(guān),DNA純度越高轉(zhuǎn)化的效率也越高;體內(nèi)轉(zhuǎn)

化實驗只證明了S型細(xì)菌中存在某種“轉(zhuǎn)化因子”,沒有證明DNA是遺傳物質(zhì);S型細(xì)菌的

DNA使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,從而導(dǎo)致小鼠死亡;肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是基因重組。

考點二噬菌體侵染細(xì)菌實驗

1.T2噬菌體結(jié)構(gòu)

2.實驗過程及結(jié)果

3.實驗結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)。

[糾誤診斷]

(1)噬菌體侵染細(xì)菌的實驗不如肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗有說服力。(×)

提示:噬菌體侵染細(xì)菌實驗比肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗更具有說服力。

(2)赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標(biāo)記T噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA,下列被標(biāo)記的部位組合為

2

②④。(×)

提示:被標(biāo)記的部位組合為①②。

(3)在噬菌體侵染細(xì)菌實驗中,分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培

養(yǎng)噬菌體。(×)

提示:分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,而不是培養(yǎng)

噬菌體,再用被標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體。

(4)噬菌體侵染細(xì)菌的實驗獲得成功的原因之一是噬菌體只將DNA注入大腸桿菌細(xì)胞中。

(√)

(5)用1個含35S標(biāo)記的T噬菌體去侵染大腸桿菌,裂解釋放的子代噬菌體中只有2個含

2

35S。(×)

提示:子代噬菌體都不含35S。

(6)32P、35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌的實驗分別說明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物

質(zhì)。(×)

提示:該實驗不能說明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。

1.分析噬菌體增殖需要的條件

(1)場所:大腸桿菌。

(2)蛋白質(zhì)的合成

(3)DNA的合成

2.分析噬菌體侵染細(xì)菌實驗

(1)為什么選擇35S和32P這兩種同位素分別對蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行標(biāo)記,而不用14C和18O進(jìn)

行標(biāo)記?

(2)攪拌、離心的目的在于。某科研小組攪拌離心后的實驗數(shù)據(jù)

如圖所示,則:

①圖中被侵染的細(xì)菌的存活率基本保持在100%,本組數(shù)據(jù)的意義是。

②細(xì)胞外的32P含量約有30%,原因是。

(3)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,理論上沉淀物中不含放射性,但實驗中含有少量放射

性的原因是什么?

(4)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,若上清液中出現(xiàn)了較高的放射性,可能的原因是什

么?

提示:(1)S是蛋白質(zhì)的特征元素,P是DNA的特征元素。若用14C和18O進(jìn)行標(biāo)記,由于蛋白

質(zhì)和DNA都含有C和O,因此無法確認(rèn)被標(biāo)記的是何種物質(zhì)。

(2)把蛋白質(zhì)外殼和細(xì)菌分開,再分別檢測其放射性

①作為對照組,以證明細(xì)菌未裂解②有部分標(biāo)記的噬菌體還沒有侵染細(xì)菌

(3)攪拌、離心后,仍有少量含35S的噬菌體外殼吸附在細(xì)菌表面,隨細(xì)菌離心到沉淀物中,

使沉淀物中出現(xiàn)了少量的放射性。

(4)①保溫時間過短,有一部分噬菌體未侵入大腸桿菌體內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,使上

清液出現(xiàn)放射性。

②保溫時間過長,噬菌體在大腸桿菌體內(nèi)增殖后釋放出的子代經(jīng)離心后分布于上清液中,也

會使上清液的放射性升高。

3.填表比較噬菌體侵染細(xì)菌實驗和肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗

比較噬菌體侵染肺炎雙球菌體

項目細(xì)菌實驗外轉(zhuǎn)化實驗

設(shè)計

設(shè)法將DNA和其他物質(zhì)分開,單獨研究它們各自不同的功能

思路

處理放射性同位素標(biāo)記法:分別標(biāo)記直接分離法:分離S型細(xì)菌的多種組成物

方法DNA和蛋白質(zhì)的特殊元素質(zhì),分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)

檢測

結(jié)

檢測放射性位置觀察菌落的類型

果的

方式

結(jié)論DNA是遺傳物質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)

[深度思考]

艾弗里和赫爾希選用細(xì)菌和病毒作實驗材料的優(yōu)點是什么?

提示:優(yōu)點是①個體小、結(jié)構(gòu)簡單;②繁殖快。

題型一考查噬菌體侵染細(xì)菌實驗

1.(2017·全國Ⅱ卷)在證明DNA是遺傳物質(zhì)的過程中,T噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發(fā)揮了

2

重要作用。下列與該噬菌體相關(guān)的敘述,正確的是(C)

A.T噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復(fù)制和增殖

2

B.T噬菌體病毒顆粒內(nèi)可以合成mRNA和蛋白質(zhì)

2

C.培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T噬菌體的核酸中

2

D.人體免疫缺陷病毒與T噬菌體的核酸類型和增殖過程相同

2

解析:T噬菌體營專性寄生生活,只能侵染大腸桿菌,在大腸桿菌中復(fù)制和增殖,不能侵染肺

2

炎雙球菌;T噬菌體的生命活動離不開細(xì)胞,病毒自身并不能單獨合成mRNA和蛋白質(zhì);用含

2

32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌即標(biāo)記大腸桿菌,再讓T噬菌體侵染被32P標(biāo)記的大腸桿菌,32P

2

可出現(xiàn)在T噬菌體的核酸中;人類免疫缺陷病毒的核酸是RNA,而T噬菌體的核酸是DNA,兩

22

者核酸類型不同。

2.(2019·云南曲靖模擬)下面是用32P標(biāo)記噬菌體并侵染細(xì)菌的過程,有關(guān)敘述正確的是

(C)

①用32P標(biāo)記噬菌體→②被標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌→③攪拌、離心→④檢測上清液和沉淀

物中的放射性

A.過程①32P標(biāo)記的是噬菌體外殼的磷脂分子和內(nèi)部的DNA分子

B.過程②應(yīng)短時保溫,有利于吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離

C.過程③離心的目的是析出噬菌體外殼,使被感染的大腸桿菌沉淀

D.過程④沉淀物的放射性很高,說明噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)

解析:過程①32P標(biāo)記的是噬菌體內(nèi)部的DNA分子;過程②表示噬菌體侵染大腸桿菌的過程,

時間要讓噬菌體充分侵染大腸桿菌為宜;過程③離心的目的是析出噬菌體外殼,使被感染的

大腸桿菌沉淀;過程④沉淀物的放射性很高,說明噬菌體的DNA進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞中,在子代噬

菌體中檢測到放射性,才能說明噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)。

題型二噬菌體侵染細(xì)菌實驗的拓展考查

3.目前已發(fā)現(xiàn)T噬菌體有數(shù)千種突變型,這些突變來自同一個基因的突變或者不同基因的

4

突變。科學(xué)家利用T噬菌體的兩種突變型A和B進(jìn)行了如下實驗(突變型A和B分別與野

4

生型相比,基因組成上只有一處差異)。下列說法不合理的是(D)

組別處理結(jié)果

1用突變型A侵染大腸桿菌噬菌體不增殖

2用突變型B侵染大腸桿菌噬菌體不增殖

3突變型A、突變型B同時侵染同一個大腸桿菌噬菌體增殖(A、B型組成)

注:噬菌體不發(fā)生新的突變和基因重組

A.T噬菌體DNA復(fù)制所需原料和酶來自宿主細(xì)胞

4

B.基因突變中的堿基對缺失不會導(dǎo)致基因數(shù)目減少

C.突變型A和突變型B的突變發(fā)生在不同的基因內(nèi)

D.突變型A與突變型B的突變基因共同決定其增殖

解析:T噬菌體寄生在大腸桿菌內(nèi),增殖都在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)利用其原料和酶來完成;基因突

4

變中的堿基對缺失不改變基因數(shù)目;突變型A和B兩種噬菌體的組合同時侵染大腸桿菌,噬

菌體能正常增殖,說明二者中,某一基因補償了另一個突變所不具有的功能,因此兩種突變是

分屬于不同基因的突變;由實驗可知,突變型A與突變型B的突變基因功能喪失,二者未突變

基因共同決定了其增殖過程。

4.(2017·全國Ⅰ卷)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成,可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類

型,有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常,一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類

型。

假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換,請利用放射性同位素標(biāo)記的方法,以體外培

養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料,設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型,簡要寫出(1)實驗思路,(2)預(yù)期

實驗結(jié)果及結(jié)論即可。(要求:實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)

解析:(1)DNA與RNA在堿基組成上存在不同,DNA特有的堿基為胸腺嘧啶、RNA特有的堿基

為尿嘧啶,題干中提示宿主細(xì)胞內(nèi)堿基之間不能相互轉(zhuǎn)換,由此可確定應(yīng)分別用放射性標(biāo)記

的胸腺嘧啶、尿嘧啶來區(qū)分新病毒的核酸類型。由于病毒只能寄生在宿主細(xì)胞內(nèi),故應(yīng)分別

用含放射性標(biāo)記的胸腺嘧啶、尿嘧啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞,然后接種新病毒,一段時間檢

測子代病毒的放射性。

(2)若用放射性標(biāo)記尿嘧啶培養(yǎng)過的宿主細(xì)胞,在接種新病毒后產(chǎn)生的子代病毒含有放射性,

而用放射性標(biāo)記胸腺嘧啶培養(yǎng)過的宿主細(xì)胞,在接種病毒后產(chǎn)生的子代病毒不含放射性,則

說明新病毒的核酸為RNA,該新病毒為RNA病毒;反之,則說明新病毒的核酸為DNA,該新病毒

為DNA病毒。

答案:(1)實驗思路

甲組:將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中,之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時

間后收集病毒并檢測其放射性。

乙組:將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中,之后接種新病毒。培養(yǎng)一段

時間后收集病毒并檢測其放射性。

(2)結(jié)果及結(jié)論

若甲組收集的病毒有放射性,乙組無,即為RNA病毒;反之為DNA病毒。

考點三煙草花葉病毒侵染煙草實驗及生物的遺傳物質(zhì)

1.RNA是遺傳物質(zhì)的實驗

(1)實驗材料:煙草花葉病毒和煙草,煙草花葉病毒的組成物質(zhì)是蛋白質(zhì)和RNA。

(2)實驗過程及結(jié)果

(3)實驗結(jié)論:煙草花葉病毒的RNA是它的遺傳物質(zhì)。

2.生物體內(nèi)核酸種類、遺傳物質(zhì)類型及實例

生物核酸遺傳

實例

類型種類物質(zhì)

酵母菌、

真核生物

有細(xì)胞結(jié)DNA和小麥、人

DNA

構(gòu)的生物RNA乳酸菌、

原核生物

藍(lán)藻

DNA病毒DNADNAT噬菌體

2

無細(xì)胞結(jié)

煙草花

構(gòu)的生物RNA病毒RNARNA

葉病毒

[糾誤診斷]

(1)RNA或DNA是T噬菌體的遺傳物質(zhì)。(×)

2

提示:T噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。

2

(2)細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA,病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。(×)

提示:細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA,病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。

(3)生物的遺傳物質(zhì)的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。(√)

(4)細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是RNA。(×)

提示:細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA。

(5)小麥的遺傳物質(zhì)主要是DNA。(×)

提示:小麥的遺傳物質(zhì)是DNA。

DNA是主要的遺傳物質(zhì),其“主要”兩字如何理解?

提示:就生物個體而言,其遺傳物質(zhì)是唯一的,即真核生物與原核生物等細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)

是DNA,DNA病毒的遺傳物質(zhì)是DNA,RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。就整個生物界而言,絕大多

數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,只有少數(shù)生物(RNA病毒)的遺傳物質(zhì)是RNA。因此,DNA是主要的

遺傳物質(zhì)是對整個生物界而言,而不是對某一特定的生物個體而言。

題型一煙草花葉病毒侵染煙草實驗

1.(2019·河北衡水金卷)煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙草葉片,但二者

致病斑不同。有人用這兩種病毒做實驗,具體步驟和結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是

(D)

A.①表示用TMV的蛋白質(zhì)外殼感染煙草葉片,結(jié)果是煙草葉片上不出現(xiàn)病斑

B.②表示用HRV的RNA感染煙草葉片,結(jié)果是煙草葉片上出現(xiàn)病斑

C.④表示TMV的蛋白質(zhì)外殼和HRV的RNA組成的“雜種病毒”產(chǎn)生的后代是HRV

D.該實驗的結(jié)論是病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,而不是蛋白質(zhì)

解析:由題圖可知,①表示用TMV的蛋白質(zhì)外殼感染煙草葉片,結(jié)果煙草葉片上沒有出現(xiàn)病

斑;②表示用HRV的RNA感染煙草葉片,結(jié)果煙草葉片上出現(xiàn)病斑;③中的“雜種病毒”感染

煙草葉片后,在繁殖子代病毒的過程中,合成蛋白質(zhì)的模板來自HRV的RNA,合成蛋白質(zhì)的原

料由煙草細(xì)胞提供,繁殖出來的子代病毒具有HRV的RNA和HRV的蛋白質(zhì)外殼;該實驗的結(jié)

論是車前草病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,而不是蛋白質(zhì)。

題型二綜合考查人類對遺傳物質(zhì)的探索

2.(2019·海南卷)下列實驗及結(jié)果中,能作為直接證據(jù)說明“核糖核酸是遺傳物質(zhì)”的是

(B)

A.紅花植株與白花植株雜交,F為紅花。F中紅花∶白花=3∶1

12

B.病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質(zhì)混合后感染煙草只能得到病毒甲

C.加熱殺死的S型肺炎雙球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S型活菌

D.用放射性同位素標(biāo)記T噬菌體外殼蛋白,在子代噬菌體中檢測不到放射性

2

解析:紅花植株與白花植株雜交,F為紅花,F中紅花∶白花=3∶1,屬于性狀分離現(xiàn)象,不能

12

說明RNA是遺傳物質(zhì);病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質(zhì)混合后感染煙草只能得到病毒甲,說

明病毒甲的RNA是遺傳物質(zhì);加熱殺死的S型肺炎雙球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S

型活菌,只能說明加熱殺死的S型菌存在轉(zhuǎn)化因子,不能說明RNA是遺傳物質(zhì);用放射性同位

素標(biāo)記T噬菌體外殼蛋白,在子代噬菌體中檢測不到放射性,說明蛋白質(zhì)未進(jìn)入大腸桿菌,

2

不能證明RNA是遺傳物質(zhì)。

3.(2018·浙江卷)下列關(guān)于“核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)”的實驗的敘述,正確的是(D)

A.噬菌體侵染細(xì)菌實驗中,用32P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌后的子代噬菌體多數(shù)具有放射性

B.肺炎雙球菌活體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗中,R型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為S型菌是基因突變的結(jié)果

C.肺炎雙球菌離體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗中,S型菌的DNA使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌,說明DNA是遺傳

物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)

D.煙草花葉病毒感染和重建實驗中,用TMVA的RNA和TMVB的蛋白質(zhì)重建的病毒感染煙草

葉片細(xì)胞后,可檢測到A型病毒,說明RNA是TMVA的遺傳物質(zhì)

解析:DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,新鏈合成過程中的原料由細(xì)菌提供,故只有少部分子代噬菌體

具有放射性;肺炎雙球菌活體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗中,R型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為S型菌是基因重組的

結(jié)果;肺炎雙球菌離體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗中,S型菌的DNA使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌,說明DNA是遺

傳物質(zhì),但不能說明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì);煙草花葉病毒感染和重建實驗中用TMVA的RNA

和TMVB的蛋白質(zhì)混合后感染煙草,所繁殖的病毒類型為A型,說明RNA是TMVA的遺傳物

質(zhì)。

題型三考查生物的遺傳物質(zhì)

4.下列有關(guān)核酸與遺傳物質(zhì)關(guān)系的敘述,不正確的是(C)

A.DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)

B.有些種類的生物遺傳物質(zhì)是RNA

C.在真核生物中,DNA和RNA都是遺傳物質(zhì),其中DNA是主要的遺傳物質(zhì)

D.凡是具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物其遺傳物質(zhì)是DNA

解析:具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA,DNA病毒的遺傳物質(zhì)是DNA,因此說DNA是絕

大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì),是主要的遺傳物質(zhì);RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA;真核生物的遺傳物

質(zhì)是DNA,不是RNA;細(xì)胞中既含有DNA,也含有RNA,但遺傳物質(zhì)只能是DNA。

[構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)]

[強化思維表達(dá)]

1.格里菲思實驗的結(jié)論是加熱殺死的S型細(xì)菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”。

2.艾弗里實驗的結(jié)論是DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定性變化的物質(zhì),即DNA是遺傳物質(zhì)。

3.在T2噬菌體的化學(xué)組成中,僅蛋白質(zhì)分子中含有S,P幾乎都存在于DNA分子中。

4.證明DNA是遺傳物質(zhì)的相關(guān)實驗的實驗思路是設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)分離開,單

獨地、直接地觀察它們的生理作用。

5.病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA;細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA。

第18講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì)

考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)和基因的本質(zhì)

1.DNA分子的結(jié)構(gòu)

2.DNA分子的特性

(1)多樣性:不同的DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目不同,排列順序多種多樣。若某DNA分子中有

n個堿基對,則其堿基對排列順序有4n種。

(2)特異性:每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基對排列順序,代表了特定的遺傳

信息。

(3)穩(wěn)定性:兩條鏈磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變,堿基之間有氫鍵相連,使DNA分子

具有穩(wěn)定性。

3.基因與染色體、DNA的關(guān)系

[糾誤診斷]

(1)沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時,運用了構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方法。(×)

提示:沃森和克里克運用了構(gòu)建物理模型的方法。

(2)嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。(√)

(3)分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。(×)

提示:核酸分子所攜帶的遺傳信息取決于堿基排列順序。

(4)DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過磷酸—脫氧核糖—磷酸相連。(×)

提示:一條鏈上相鄰的堿基通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連。

(5)不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值一定不同。(×)

提示:不同生物的DNA分子中A+T/G+C的比值可能相同。

(6)DNA分子的多樣性和特異性主要與它的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。(×)

提示:DNA的空間結(jié)構(gòu)都是雙螺旋結(jié)構(gòu),與多樣性和特異性無關(guān)。

(7)人體內(nèi)控制β珠蛋白基因由1700個堿基對組成,其堿基對可能的排列方式有41700

種。(×)

提示:β珠蛋白的基因的堿基排列方式是特定的。

(8)HIV的基因是指具有遺傳效應(yīng)的RNA片段。(√)

1.下圖是DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖,請據(jù)圖思考回答:

(1)由圖1可知,每個DNA分子片段中,游離磷酸基團(tuán)有2個。單鏈中相鄰堿基通過脫氧核糖

—磷酸—脫氧核糖連接?；パa鏈中相鄰堿基通過氫鍵連接。

(2)圖2是圖1的簡化形式,其中①是磷酸二酯鍵,②是氫鍵。解旋酶作用于②(填“①”或

“②”)部位,限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于①(填“①”或“②”)部位。

[深度思考]

(1)含G、C堿基對比較多的DNA分子熱穩(wěn)定性較高,為什么?

提示:G、C堿基對中含三個氫鍵,斷裂時所需能量多。

(2)基因是堿基對隨機排列成的DNA片段嗎?

提示:基因中堿基對的排列順序是特定的,特有的堿基對的排列順序蘊含遺傳信息,不是隨機

排列成的DNA片段。

2.堿基互補配對原則及相關(guān)計算規(guī)律探究

(1)堿基互補配對原則:在雙鏈DNA分子中,A一定與T配對,G一定與C配對。

(2)四個計算規(guī)律。

①規(guī)律一:一個雙鏈DNA分子中,A=T、C=G,則A+G=C+T,即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總

數(shù)。

②規(guī)律二:在雙鏈DNA分子中,互補的兩堿基之和(如A+T或C+G)占全部堿基的比值等于其

任何一條單鏈中該種堿基比例的比值。

③規(guī)律三:在DNA雙鏈中,一條單鏈的的值與其互補單鏈的的值互為倒數(shù)關(guān)

系。

提醒:在整個DNA分子中該比值等于1。

④規(guī)律四:在DNA雙鏈中,一條單鏈的的值,與該互補鏈的的值是相等的,與整個DNA

分子中的的值是相等的。

題型一考查DNA分子的結(jié)構(gòu)及特性

1.(2019·河北衡水金卷)如圖是某DNA片段的結(jié)構(gòu)示意圖,下列敘述正確的是(C)

A.DNA復(fù)制時,解旋酶先將①全部切割,再進(jìn)行復(fù)制

B.該DNA片段有兩種堿基配對方式,四種核糖核苷酸

C.磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架

D.a鏈、b鏈方向相同,a鏈與b鏈的堿基互補配對

解析:DNA復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制;該DNA片段有兩種堿基配對方式,即A與T配對,G與C配

對,四種脫氧核苷酸;磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架;DNA分子的兩條鏈

方向相反,a鏈與b鏈的堿基互補配對。

2.(2019·河北衡水中學(xué)五調(diào))2018年是DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)的第65年。下列關(guān)于

DNA分子的敘述,錯誤的是(C)

A.DNA分子中G和C所占的比例越高,DNA分子的熱穩(wěn)定性越高

B.DNA分子互補配對的兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

C.不同生物的DNA分子中,(A+T)/(G+C)的值越接近,親緣關(guān)系越近

D.DNA分子發(fā)生堿基對替換后,不會改變DNA分子中嘧啶堿基所占的比例

解析:生物的遺傳信息蘊藏在堿基對的排列順序中,而與DNA分子中堿基的比例沒有直接關(guān)

系。

題型二考查DNA分子中的堿基配對規(guī)律及相關(guān)計算

3.(2019·河北衡水金卷)某已知序列的雙鏈鏈狀DNA分子由200個脫氧核苷酸組成,其中有

胞嘧啶脫氧核苷酸40個。下列相關(guān)敘述正確的是(C)

A.四種堿基和氫鍵構(gòu)成了DNA分子的基本骨架

B.每個脫氧核糖上均連接著2個磷酸和1個堿基

C.該DNA分子一定含有40個鳥嘌呤脫氧核苷酸

D.該DNA分子蘊含的遺傳信息種類最多有4200種

解析:在雙鏈鏈狀DNA分子中,磷酸和五碳糖(脫氧核糖)排列在外側(cè),構(gòu)成DNA分子的基本骨

架;該雙鏈DNA分子的末端脫氧核糖連接著1個磷酸和1個堿基;已知該DNA分子含有200

個脫氧核苷酸,其中有胞嘧啶脫氧核苷酸40個,根據(jù)堿基互補配對原則,該DNA分子中一定

含有40個鳥嘌呤脫氧核苷酸;該DNA分子的序列是已知的,其蘊含的遺傳信息種類有1種。

4.(2017·海南卷)DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對之間的氫鍵數(shù)目有關(guān)。下列關(guān)于生物體內(nèi)DNA

分子中(A+T)/(G+C)與(A+C)/(G+T)兩個比值的敘述,正確的是(D)

A.堿基序列不同的雙鏈DNA分子,后一比值不同

B.前一個比值越大,雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高

C.當(dāng)兩個比值相同時,可判斷這個DNA分子是雙鏈

D.經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子,后一比值等于1

解析:雙鏈DNA分子中A=T,G=C,前者之間是兩個氫鍵,后者之間是三個氫鍵;堿基序列不同

的雙鏈DNA分子,前一比值不同,后一比值相同;前一個比值越小,雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越

高;當(dāng)兩個比值相同時,只能推出4種堿基數(shù)目相同,無法判斷出這個DNA分子是雙鏈還是單

鏈;雙鏈DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制,經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子仍為雙鏈,后一比值等

于1。

題型三考查基因的本質(zhì)及與DNA和染色體的關(guān)系

5.(2019·重慶一模)下列有關(guān)基因的敘述,錯誤的是(A)

A.摩爾根將孟德爾的“遺傳因子”這一名詞重新命名為“基因”

B.隨著細(xì)胞質(zhì)基因的發(fā)現(xiàn),基因與染色體的關(guān)系可概括為染色體是基因的主要載體

C.一個DNA分子上有多個基因,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

D.研究表明,基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系

解析:摩爾根運用假說—演繹法證明基因在染色體上,約翰遜給“遺傳因子”起了一個新名

字為“基因”;DNA主要存在于染色體上,少量存在于細(xì)胞質(zhì)中,故染色體是基因的主要載

體;基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,一個DNA分子上有多個基因;生物的性狀是由基因和環(huán)境

共同決定的,基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系。

6.(2019·河北衡水金卷)如圖表示細(xì)胞內(nèi)與基因有關(guān)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu),其中i是遺傳物質(zhì)的主

要載體。下列相關(guān)敘述正確的是(B)

元素(a)e基因(f)gi

A.堿基對數(shù)目的差異是不同f攜帶信息不同的主要原因

B.f在i上呈線性排列,f與性狀不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系

C.e為核糖核苷酸,h為蛋白質(zhì)

D.若g中(G+C)/(A+T)=0.5,則A占g中總堿基數(shù)的比例為1/2

解析:f為基因,不同基因攜帶信息不同的主要原因是堿基對的排列順序不同;i為染色體,基

因在染色體上呈線性排列,基因與性狀不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系;e為基因的基本組成單位

——脫氧核糖核苷酸,h為組成染色體的成分——蛋白質(zhì);若g中(G+C)/(A+T)=0.5,假設(shè)

G=C=n,則A=T=2n,故A占g中總堿基數(shù)的比例為1/3。

考點二DNA分子的復(fù)制

1.DNA分子復(fù)制的概念和時間

(1)概念:以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。

(2)時間:有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。

2.復(fù)制過程圖解

3.特點

(1)復(fù)制方式為半保留復(fù)制。

(2)邊解旋邊復(fù)制。

4.DNA分子精確復(fù)制的原因

(1)DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確的模板。

(2)堿基互補配對原則保證復(fù)制精確進(jìn)行。

5.意義

使遺傳信息從親代傳給子代,保持了遺傳信息的連續(xù)性。

[糾誤診斷]

(1)DNA復(fù)制遵循堿基互補配對原則,新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。(×)

提示:新合成的DNA分子的兩條鏈有一條鏈?zhǔn)切潞铣傻摹?/p>

(2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后,開始DNA的復(fù)制。(×)

提示:DNA復(fù)制時邊解旋邊復(fù)制。

(3)單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈。(×)

提示:在DNA聚合酶的作用下,單個脫氧核苷酸連接到DNA單鏈片段上形成子鏈。

(4)所有的細(xì)胞中都要進(jìn)行核DNA分子的復(fù)制。(×)

提示:哺乳動物成熟的紅細(xì)胞因為無細(xì)胞核和各種細(xì)胞器而不能進(jìn)行核DNA分子復(fù)制;不分

裂的細(xì)胞不存在DNA分子復(fù)制。

(5)復(fù)制后的兩個子DNA分子將在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲點分裂時,隨兩

染色單體分離而分開,分別進(jìn)入兩個子細(xì)胞中。(√)

1.分析各類生物體中DNA分子復(fù)制的場所

(1)真核生物:細(xì)胞核(主要場所)、葉綠體、線粒體。

(2)原核生物:擬核、細(xì)胞質(zhì)(如質(zhì)粒中DNA的復(fù)制)。

(3)DNA病毒:宿主細(xì)胞內(nèi)。

2.探究DNA分子復(fù)制過程中相關(guān)計算的規(guī)律

DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,若將親代DNA分子復(fù)制n代,其結(jié)果分析如下:

(1)子代DNA分子數(shù)為2n個。

①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。

②只含親代鏈的DNA分子數(shù)為0個。

③不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n-2)個。

④含子代鏈的DNA分子數(shù)有2n個。

(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。

①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。

②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n+1-2)條。

(3)若模板DNA中含有m個堿基,其中A有a個,則:

①連續(xù)復(fù)制n次需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為[(m/2-a)×(2n-1)]個。

②第n次復(fù)制需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為[(m/2-a)×2n-1]個。

題型一考查DNA復(fù)制的過程和特點

1.(2019·河北衡水中學(xué)五調(diào))正常情況下,DNA分子在復(fù)制時,DNA單鏈結(jié)合蛋白能與解旋后

的DNA單鏈結(jié)合,使單鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)而有利于復(fù)制。如圖是大腸桿菌DNA復(fù)制過程的示意

圖,下列有關(guān)分析錯誤的是(B)

A.在真核細(xì)胞中,DNA復(fù)制可發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期

B.DNA復(fù)制時,兩條子鏈復(fù)制的方向是相反的,且都是連續(xù)形成的

C.如圖所示過程可發(fā)生在大腸桿菌的擬核中,酶①和酶②都是在核糖體上合成的

D.DNA單鏈結(jié)合蛋白能防止解旋的DNA單鏈重新配對

解析:DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?從圖中可以看出,在復(fù)制的過程中,子鏈的形成是由

片段連接而成的。

2.(2019·河北衡水金卷)真核細(xì)胞中DNA復(fù)制如圖所示。下列表述錯誤的是(C)

A.多起點雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成

B.每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代

C.復(fù)制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化

D.DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補配對原則

解析:多起點雙向復(fù)制能加快復(fù)制速度,保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成;DNA的復(fù)制方式是半

保留復(fù)制,每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代;復(fù)制過程中氫鍵的破壞和形成不需要

DNA聚合酶的催化,DNA聚合酶用于催化磷酸二酯鍵的形成;由于堿基互補配對原則的存

在,DNA分子才得以準(zhǔn)確復(fù)制。

題型二DNA復(fù)制的相關(guān)計算

3.(2019·河北衡水中學(xué)四調(diào))一個雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個堿基對組成,其中腺

嘌呤占20%,將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是(B)

A.DNA復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程

B.第三次復(fù)制需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸

C.子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7

D.子代DNA分子中含32P與含31P的分子數(shù)之比為1∶4

解析:DNA分子中共有10000個堿基,其中胞嘧啶3000個,DNA第三次復(fù)制需要游離的胞

嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(23-1)×3000-(22-1)×3000=1.2×104(個)。

4.某DNA分子含m對堿基,其中腺嘌呤有A個。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制時所需的胞嘧啶

脫氧核苷酸數(shù)目的敘述中,錯誤的是(D)

A.在第一次復(fù)制時,需要(m-A)個

B.在第二次復(fù)制時,需要2(m-A)個

C.在第n次復(fù)制時,需要2n-1(m-A)個

D.在n次復(fù)制過程中,總共需要2n(m-A)個

解析:該DNA分子含胞嘧啶數(shù)目為(2m-2A)/2=(m-A)個;第二次復(fù)制時是以兩個DNA分子為模

板復(fù)制出4個DNA分子的過程,所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為2(m-A)個;DNA復(fù)制n次

需胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為(m-A)(2n-1)個;第n次復(fù)制所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目是n

次復(fù)制所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)減去(n-1)次復(fù)制所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目,即(m-

A)(2n-1)-(m-A)(2n-1-1)=[2n-1(m-A)]個。

準(zhǔn)確把握DNA復(fù)制的相關(guān)計算問題

(1)復(fù)制次數(shù):“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別:前者包括所有的復(fù)制,后者只

包括最后一次復(fù)制。

(2)堿基數(shù)目:堿基的數(shù)目單位是“對”還是“個”。

(3)復(fù)制模板:在DNA復(fù)制過程中,無論復(fù)制了幾次,含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都

只有兩個。

(4)關(guān)鍵詞語:看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”,“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。

題型三DNA半保留復(fù)制的實驗分析

5.(2019·河北衡水金卷)細(xì)菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后,細(xì)菌DNA的含氮堿基均含有

15N,然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng),提取親代及子代的DNA并離心,如圖①～⑤為可

能的結(jié)果,下列敘述錯誤的是(C)

A.子一代DNA應(yīng)為②

B.子二代DNA應(yīng)為①

C.子三代DNA應(yīng)為④

D.親代的DNA應(yīng)為⑤

解析:DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制,親代DNA為15N/15N,在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng),子一代的

DNA應(yīng)全為14N/15N,即圖②;子二代DNA中1/2為14N/15N、1/2為14N/14N,即圖①;子三代DNA

中1/4為14N/15N、3/4為14N/14N,即圖③;親代的DNA應(yīng)為15N/15N,即圖⑤。

6.(2018·浙江卷)某研究小組進(jìn)行“探究DNA的復(fù)制過程”的活動,結(jié)果如圖所示。其中培

14NHCl或15NHCl,a、b、c表示離心管編號,條帶表示大腸桿菌

養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是44

DNA離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯誤的是(B)

A.本活動運用了同位素示蹤和密度梯度離心技術(shù)

B.a管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌是在含14NHCl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的

4

C.b管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是15N/14NDNA

D.實驗結(jié)果說明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制的

解析:本活動中使用了14N和15N,即采用了同位素示蹤技術(shù),3個離心管中的條帶是經(jīng)密度梯

;a,15N/15NDNA,表明該管中的大腸桿菌是在含15NHCl的培

度離心產(chǎn)生的管中只有重帶即4

養(yǎng)液中培養(yǎng)的;b管中只有中帶,即DNA都是15N/14NDNA;c管中具有1/2中帶(15N/14N

DNA),1/2輕帶(14N/14NDNA),綜合a、b、c三支管可推測,a管中為親代DNA:15N/15NDNA,b

管中為在含14N的培養(yǎng)基上復(fù)制一代后的子代DNA:15N/14NDNA,c管中為在含14N的培養(yǎng)基

上復(fù)制兩代后的子代DNA:1/215N/14NDNA、1/214N/14NDNA,據(jù)實驗結(jié)果可說明DNA分子的復(fù)

制是半保留復(fù)制。

[構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)]

[強化思維表達(dá)]

1.DNA的兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的。

3.DNA上的堿基對嚴(yán)格遵循堿基互補配對原則,通過氫鍵連接。

4.DNA分子中脫氧核苷酸堿基的排列順序代表了遺傳信息。

5.DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制的特點。

6.DNA復(fù)制需要解旋酶和DNA聚合酶的參與。

7.基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。

8.染色體是基因的主要載體,線粒體、葉綠體中也存在基因。

第19講基因的表達(dá)

考點一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

1.RNA的結(jié)構(gòu)和種類

(1)基本單位:核糖核苷酸。

(2)組成成分:

(3)結(jié)構(gòu):一般是單鏈,長度比DNA短;能通過核孔從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。

(4)種類及功能

(5)DNA與RNA的區(qū)別

物質(zhì)組成

結(jié)構(gòu)特點

五碳糖特有堿基

DNA脫氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是雙鏈

RNA核糖U(尿嘧啶)通常是單鏈

2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

(1)概念:以DNA的一條鏈為模板,按堿基互補配對原則合成RNA的過程。

(2)轉(zhuǎn)錄過程(見圖):

3.遺傳信息的翻譯

(1)概念:游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸,以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)

的過程。

(2)密碼子

①概念:mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸,每3個這樣的堿基稱為1個密碼子。

②種類:64種,其中決定氨基酸的密碼子有61種,終止密碼子有3種。

(3)翻譯過程

(4)過程圖示

[糾誤診斷]

(1)一個tRNA分子中只有三個堿基,可以攜帶多種氨基酸。(×)

提示:一個tRNA分子與密碼子配對的堿基有三個,只攜帶一種氨基酸。

(2)rRNA是核糖體的組成成分,原核細(xì)胞中可由核仁參與合成。(×)

提示:原核細(xì)胞無核仁。

(3)tRNA分子中的部分堿基兩兩配對形成氫鍵。(√)

(4)細(xì)菌的一個基因轉(zhuǎn)錄時兩條DNA鏈可同時作為模板,提高轉(zhuǎn)錄效率。(×)

提示:基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時是以DNA的一條鏈為模板,按照堿基互補配對原則合成RNA。

(5)一個含n個堿基的DNA分子,轉(zhuǎn)錄的mRNA分子的堿基數(shù)是n/2個。(×)

提示:DNA上可能有不具有遺傳效應(yīng)的片段,且基因會選擇性表達(dá),因此mRNA分子的堿基數(shù)

遠(yuǎn)小于n/2個。

(6)mRNA上所含有的密碼子均能在tRNA上找到相對應(yīng)的反密碼子。(×)

提示:終止密碼子無對應(yīng)的反密碼子。

(7)存在于葉綠體和線粒體中的DNA都能進(jìn)行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而翻譯出蛋白質(zhì)。(√)

1.下圖為兩類細(xì)胞遺傳信息表達(dá)示意圖,據(jù)圖思考:

(1)肺炎雙球菌為原核生物,只進(jìn)行(填“圖1”或“圖2”)過程。

(2)a～f依次為。

(3)圖1中翻譯方向為。判斷依據(jù)是。圖1信息

顯示一條mRNA可結(jié)合多個核糖體,其意義在于。

提示:(1)圖2(2)mRNA、核糖體、多肽鏈、DNA、mRNA、RNA聚合酶(3)從左向右多肽

鏈的長短,長的表明先進(jìn)行了翻譯過程少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)

[深度思考]

(1)mRNA與其作為傳遞遺傳信息的信使的分子特點有哪些?

提示:①由核糖核苷酸連接而成,含有四種堿基可以攜帶遺傳信息;②一般為單鏈,而且比

DNA短,能夠通過核孔從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。

(2)結(jié)合在一個mRNA上的多個核糖體合成的多條肽鏈相同嗎?為什么?

提示:結(jié)合在一個mRNA上的多個核糖體合成的多條肽鏈相同,因為作為模板的mRNA相同。

2.填表比較DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯

復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯

有絲分裂間期和

時間減數(shù)第一次分裂個體生長發(fā)育的整個過程

前的間期

細(xì)胞質(zhì)的

場所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核

核糖體

模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA

原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸

酶(解旋酶、DNA酶(RNA聚合酶)、酶、ATP、

條件

聚合酶)、ATPATPtRNA

一個單鏈RNA

產(chǎn)物2個雙鏈DNA(mRNA、tRNA、多肽鏈

rRNA)

產(chǎn)物傳遞到兩個子細(xì)通過核孔進(jìn)入細(xì)胞

組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白或功能蛋白

去向胞或子代質(zhì)

①半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,DNA一條mRNA上可相繼結(jié)合多個核

特點

②邊解旋邊復(fù)制雙鏈全保留糖體,同時合成多條肽鏈

堿基A—T,T—A,A—U,T—A,A—U,U—A,

配對G—C,C—GG—C,C—GG—C,C—G

信息

DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白質(zhì)

傳遞

意義傳遞遺傳信息表達(dá)遺傳信息,使生物表現(xiàn)出各種性狀

名師點撥:遺傳信