第3章基因的本質(zhì)[考綱導(dǎo)讀]考綱內(nèi)容能力要求命題分析1.人類對遺傳物質(zhì)的探索過程2.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點3.基因的概念4.DNA分子的復(fù)制ⅡⅡⅡⅡ1.本部分內(nèi)容新課標卷主要以選擇題的形式出現(xiàn)，有時會有非選擇題出現(xiàn)，屬于中頻考點，考查內(nèi)容包括肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗、噬菌體侵染細菌實驗及DNA分子的結(jié)構(gòu)及復(fù)制等。2017年考查了噬菌體侵染細菌實驗及應(yīng)用。2.命題趨勢：主要以選擇題形式考查實驗思路以及DNA的結(jié)構(gòu)、特性、復(fù)制等知識。第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)粗糙無無一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗1．肺炎雙球菌的類型(1)R型細菌：菌落__________，______莢膜，______毒性。(2)S型細菌：菌落__________，______莢膜，______毒性。光滑有有2．格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗(1)實驗過程及結(jié)果①R型活細菌②S型活細菌

小鼠不死。小鼠死亡。③加熱殺死的S型活細菌小鼠不死。④加熱殺死的S型活細菌＋R型細菌小鼠死亡。

(2)實驗結(jié)論：加熱殺死的S型細菌中，含有某種促成無毒性的R型細菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型細菌的____________。

轉(zhuǎn)化因子3．艾弗里及其同事的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗(1)設(shè)計思路：設(shè)法將__________________分開，單獨研究它們各自的功能。DNA和其他物質(zhì)(2)實驗過程及結(jié)果R型和S型R型(3)實驗結(jié)論：使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)是________，而不是蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)。DNA二、噬菌體侵染細菌的實驗1．噬菌體的結(jié)構(gòu)和元素組成

①________：含C、H、O、N、 ________元素 ②________：含C、H、O、N、 ________元素DNAP蛋白質(zhì)S2．實驗過程及結(jié)果(1)標記噬菌體噬菌體噬菌體高低低高(2)侵染細菌：3．結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。三、RNA也是遺傳物質(zhì)的實驗1．實驗流程示意圖2．結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是________。正常RNARNA染色體線粒體葉綠體

四、生物的遺傳物質(zhì)總結(jié)

1．遺傳物質(zhì)DNA的主要載體是________，此外________和________兩種細胞器中也存在少量DNA分子。 2．DNA是______的遺傳物質(zhì)，因為自然界中___________生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)為RNA。主要絕大多數(shù)[判斷正誤]1．艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)。((

)2．格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)。 )3．艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗采用了物質(zhì)提純、鑒定與細菌體外培養(yǎng)等技術(shù)。()4．噬菌體能利用宿主細菌的DNA為模板合成子代噬菌體的核酸。()5．用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致。()答案：1.√2.×3.√4.×5.√項目格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗艾弗里體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細菌實驗(赫爾希和蔡斯)實驗材料小鼠、肺炎雙球菌(R型和S型)R型和S型肺炎雙球菌T2

噬菌體和大腸桿菌實驗思路整體處理細菌個

體，加熱殺死S

型菌對S型菌中的物質(zhì)進行提取、分離，分別單獨觀察各種物質(zhì)的作用用放射性同位素分別標記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼，觀察兩種物質(zhì)在噬菌體繁殖過程中的作用考點一DNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù)

[考點梳理]1．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗與噬菌體侵染細菌實驗的比較項目格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗艾弗里體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細菌實驗(赫爾希和蔡斯)實驗分析①S型菌的多糖莢膜保護細菌不被小鼠免疫系統(tǒng)消滅，從而使小鼠患敗血癥；②加熱殺死S型菌的過程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌的實質(zhì)是S型菌的DNA與R型菌的DNA實現(xiàn)重組表現(xiàn)出S型菌的性狀，此變異屬于廣義上的基因重組3532①用S和P分別標記噬菌體蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的DNA，在細菌體內(nèi)只能檢3235測到P，檢測不到S。由此證明，侵染時注入細菌的是DNA，蛋白質(zhì)成分的外殼未進入細菌細胞內(nèi)；②因為病毒必須在細胞內(nèi)營寄生生活，故應(yīng)先培養(yǎng)帶放射性的細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體實驗結(jié)論S型菌中含有轉(zhuǎn)化因子，能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化DNA是遺傳物質(zhì)，而其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)（續(xù)表）2.噬菌體侵染大腸桿菌的實驗(1)噬菌體侵染細菌的實驗分析①實驗材料：T2

噬菌體。

T2

噬菌體在自身DNA的控制下，利用細菌的原料、能量合成自身的蛋白質(zhì)和DNA，進行大量增殖。噬菌體侵染細菌的過程如下圖所示：A．吸附，B.注入，C.復(fù)制合成，D.組裝，E.釋放

②實驗原理：一般來說，蛋白質(zhì)含S不含P，而DNA含P不含S。因而可將噬菌體內(nèi)的DNA和蛋白質(zhì)分別用不同的同位素標記，來分析DNA和蛋白質(zhì)在噬菌體生命活動過程中所起的作用。③實驗過程及結(jié)果實驗過程第1步標記細菌①細菌＋含35S的培養(yǎng)基→含35S的細菌②細菌＋含32P的培養(yǎng)基→含32P的細菌第2步標記噬菌體①噬菌體＋含35S的細菌→含35S的噬菌體②噬菌體＋含32P的細菌→含32P的噬菌體第3步侵染細菌（續(xù)表）結(jié)果及分析①含35S的噬菌體＋細菌→懸浮液放射性高，沉淀物放射性很低，表明35S標記的蛋白質(zhì)外殼并未進入宿主細胞內(nèi)，而是留在外面②含32P的噬菌體＋細菌→懸浮液放射性低，沉淀物放射性很高，表明32P標記的DNA進入到了宿主細胞內(nèi)，子代噬菌體的性狀是通過親代的DNA遺傳的結(jié)論DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)④噬菌體親子代個體與細菌之間同位素的標記關(guān)系(2)上清液和沉淀物放射性分析①用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液含放射性的原因

a．保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，上清液中出現(xiàn)放射性。內(nèi)容DNA蛋白質(zhì)DNA和蛋白質(zhì)噬菌體32P35S14C、3H、18O、15N細菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌體32P、31P32SC、H、O、N兩種都有

b．保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液中，也會使上清液出現(xiàn)放射性。 ②用

35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因，由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。

(1)因放射性檢測時只能檢測到部位，不能確定是何種元素的放射性，故35S(標記蛋白質(zhì))和32P(標記DNA)不能同時標記在同一噬菌體上，應(yīng)將二者分別標記，即把實驗分成兩組。

(2)含放射性標記的噬菌體不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，因為病毒營專性寄生生活，故應(yīng)先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體。

(3)噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但是沒有證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。該實驗可同時證明：①DNA分子具有相對穩(wěn)定性；②DNA能自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性；③DNA能控制蛋白質(zhì)的生物合成，但不能證明DNA分子產(chǎn)生可遺傳的變異。(4)噬菌體侵染細菌實驗中32P

和35S的存在部位。

(5)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌實驗設(shè)計的基本思路是設(shè)法把DNA

和蛋白質(zhì)分開單獨觀察它們的作用。[高考探究]考向1肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗[典例1]下列關(guān)于肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的敘述，錯誤的是()

A．格里菲思的實驗證明加熱殺死的S型菌存在某種促進細菌轉(zhuǎn)化的因子 B．艾弗里的實驗證明促成R型細菌向S型細菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是DNA C．艾弗里用化學方法將S型細菌的各種成分分離，分別研究其作用 D．將S型細菌的DNA與R型細菌混合后可將R型細菌全部轉(zhuǎn)化為S型細菌

[解析]格里菲思根據(jù)肺炎雙球菌在小鼠體內(nèi)的轉(zhuǎn)化實驗，提出S型細菌中存在某種轉(zhuǎn)化因子的假說。艾弗里用化學方法將S型細菌的各種成分分開，分別進行實驗，證明了起轉(zhuǎn)化作用的物質(zhì)是S型細菌的DNA。只有少數(shù)R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。[答案]D有關(guān)“轉(zhuǎn)化”的三個易誤點(1)轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是基因重組而非基因突變。

肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗是指S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發(fā)生了基因重組。(2)并非所有的R型細菌都被轉(zhuǎn)化。

轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素的影響，因此轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細菌都被轉(zhuǎn)化成S型細菌，而只是少部分R型細菌被轉(zhuǎn)化成S型細菌。(3)加熱并沒有使DNA

完全失去活性。

加熱殺死S型細菌的過程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性。考向2相關(guān)實驗的綜合考察[典例2](2016年江蘇卷)下列關(guān)于探索

DNA是遺傳物質(zhì)實驗的相關(guān)敘述，正確的是()

A．格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因突變的結(jié)果 B．格里菲思實驗證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì) C．赫爾希和蔡斯實驗中T2

噬菌體的DNA是用32P直接標記的 D．赫爾希和蔡斯實驗證明了DNA是T2

噬菌體的遺傳物質(zhì)

[解析]格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因重組的結(jié)果，A錯誤；格里菲思實驗證明了S型細菌中存在一種轉(zhuǎn)化因子，使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌，B錯誤；T2

噬菌體營寄生生活，需先標記細菌，再用已標記的細菌培養(yǎng)噬菌體，C錯誤；赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是T2

噬菌體的遺傳物質(zhì)，D正確。[答案]D考向3噬菌體侵染細菌的實驗

[典例3](2017年新課標Ⅱ卷)在證明

DNA是遺傳物質(zhì)的過程中，T2

噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關(guān)的敘述，正確的是()

A．T2

噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復(fù)制和增殖 B．T2噬菌體病毒顆粒內(nèi)可以合成mRNA和蛋白質(zhì) C．培養(yǎng)基中的

32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2

噬菌體的核酸中 D．人體免疫缺陷病毒與T2

噬菌體的核酸類型和增殖過程相同

[解析]T2

噬菌體只能侵染大腸桿菌，A錯誤；T2

噬菌體病毒要借助宿主細胞合成mRNA和蛋白質(zhì)，B錯誤；用含有32P培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用含32P標記的大腸桿菌培養(yǎng)T2

噬菌體，能將T2

噬菌體的DNA標記上32P，即培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2

噬菌體的核酸中，C正確；人體免疫缺陷病毒為HIV，它的遺傳物質(zhì)是RNA，T2

噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，D錯誤。[答案]C[考向預(yù)測]1．下列有關(guān)格里菲思做的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的說法，錯誤的是()A．與R型菌混合前必須將S型菌慢慢冷卻B．無毒的R型菌轉(zhuǎn)化為有毒的S型菌屬于基因重組C．該轉(zhuǎn)化實驗不能證明DNA是遺傳物質(zhì)D．S型菌的DNA能抵抗機體的免疫系統(tǒng)，從而引發(fā)疾病

解析：與R型菌混合前必須將S型菌慢慢冷卻，以使變性的DNA能夠復(fù)性并可以防止高溫殺死R型菌，A正確；S型菌的DNA進入R型菌中，使R型菌有毒性，實際上就是外源基因整合到受體DNA上并得以表達，這屬于基因重組，B正確；該轉(zhuǎn)化實驗不能證明DNA是遺傳物質(zhì)，C正確；由于S型菌有莢膜，進入吞噬細胞后，受莢膜的保護，能抵抗吞噬細胞的吞噬和消化，從而迅速增殖、擴散，引起機體發(fā)生疾病，D錯誤。答案：D2．(2017年江蘇卷)下列關(guān)于探索

DNA是遺傳物質(zhì)的實驗，敘述正確的是()

A．格里菲思實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀 B．艾弗里實驗證明從S型肺炎雙球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡 C．赫爾希和蔡斯實驗中離心后細菌主要存在于沉淀中 D．赫爾希和蔡斯實驗中細菌裂解后得到的噬菌體都帶有32P標記P標記親代

解析：格里菲思證明了S型菌中存在轉(zhuǎn)化因子，能夠使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌，但沒有提出轉(zhuǎn)化因子是什么，A錯誤；艾弗里沒有利用小鼠做實驗，而是將肺炎雙球菌在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，根據(jù)菌落特征進行判斷，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，B錯誤；赫爾希和蔡斯實驗中離心的目的是讓上清液析出重量較輕的T2

噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的細菌，C正確；32噬菌體的DNA，復(fù)制形成的子代噬菌體中有的帶有32P標記，有的不帶有32P標記，D錯誤。

答案：C

3．(2017年江西師范大學附屬中學月考)艾弗里、赫爾希與蔡斯在遺傳物質(zhì)的探索中都做出卓越的貢獻，下列有關(guān)敘述中正確的是()

A．在格里菲思的實驗基礎(chǔ)上，艾弗里通過實驗證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)

B．在含有加熱殺死的S型菌DNA和R型活菌的培養(yǎng)基上，R型菌可通過基因重組轉(zhuǎn)化為S型菌，S型菌可通過基因突變又變?yōu)镽型菌 C．艾弗里、赫爾希與蔡斯的實驗都使用了物質(zhì)分離提純、細菌培養(yǎng)和放射性同位素標記等技術(shù) D．艾弗里的實驗和赫爾希與蔡斯的實驗設(shè)計原理相同，都是依據(jù)DNA的半保留復(fù)制方式而設(shè)計的

解析：艾弗里通過實驗只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，A錯誤；在含有加熱殺死的S型菌DNA和R型活菌的培養(yǎng)基上，R型菌可通過基因重組轉(zhuǎn)化為S型菌，S型菌可通過基因突變而又變?yōu)镽型菌，B正確；艾弗里的實驗使用了物質(zhì)分離提純技術(shù)，而赫爾希與蔡斯用的是噬菌體，利用的是同位素標記技術(shù)，C錯誤；艾弗里的實驗和赫爾希與蔡斯的實驗設(shè)計原理相同，都是設(shè)法將DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨觀察各自的作用，D錯誤。答案：B4．下圖為肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中的基本步驟，有關(guān)說法正確的是()A．①②都要加熱處理B．③要將所有提取物與R型菌共同培養(yǎng)C．④的結(jié)果是只有S型或R型一種菌落D．①④的結(jié)果可能是有S型、R型兩種菌落

解析：①過程是將加熱殺死的S型菌和R型菌混合培養(yǎng)，接種到固體培養(yǎng)基上，經(jīng)④過程后，可以培養(yǎng)出S型、R型兩種菌落，②過程是分離出S型菌的DNA和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，不需加熱，經(jīng)③過程分別和R型菌混合培養(yǎng)，接種到固體培養(yǎng)基上，經(jīng)④過程后，可以培養(yǎng)出S型、R型兩種菌落或R型一種菌落。答案：D

5．探索遺傳物質(zhì)的過程是漫長的，直到20世紀初期，人們?nèi)云毡檎J為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。當時人們作出判斷的理由不包括()

A．不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異 B．蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān) C．蛋白質(zhì)比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性，并且能夠自我復(fù)制

D．蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組合可以貯存大量遺傳信息

解析：蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性比DNA低，而且也不具備自我復(fù)制的能力。

答案：C

6．1952年“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯研究了噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA在侵染細菌過程中的功能，請回答下列有關(guān)問題：

(1)實驗材料對實驗成功具有重要的作用，選擇T2

噬菌體作為理想的實驗材料，是因為它的結(jié)構(gòu)簡單，只含有蛋白質(zhì)和DNA，且____________________________________________。

(2)獲得分別被32P、35S標記的噬菌體的具體方法是____________________________________________________________。 (3)侵染一段時間后，用攪拌器攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中的放射性，得到如上圖所示的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明當攪拌時間在2～5min時，上清液中的35S、32P分別占初始標記噬菌體放射性的90%和20%，由此可以推斷出___________________________________________________。

圖中“被侵染細菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對照組，以證明___________________________________________________________。

(4)通過噬菌體侵染細菌實驗發(fā)現(xiàn)，細菌裂解后釋放出來的噬菌體大小、形狀等都與原來噬菌體一致，實驗證明______________________________________________________。

答案：(1)侵染細菌過程中蛋白質(zhì)與DNA(核酸)會自然分離 (2)分別用含

32P和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體分別侵染被32P和35S標記的大腸桿菌細菌沒有裂解，

(3)DNA進入細菌，蛋白質(zhì)沒有進入細菌子代噬菌體沒有被釋放出來 (4)DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)考點二RNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù)及

不同生物的遺傳物質(zhì)

[考點梳理] 1．RNA也可作為遺傳物質(zhì)——煙草花葉病毒實驗 (1)實驗材料：煙草花葉病毒、煙草。 (2)實驗過程 (3)實驗結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，而不是蛋白質(zhì)。2．探索遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗3．不同生物的遺傳物質(zhì)(1)生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，即生物的遺傳物質(zhì)是核酸。(2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遺傳物質(zhì)是DNA。(3)只含RNA的病毒中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。(4)由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。[高考探究]考向1RNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù)[典例4]下圖表示科研人員驗證煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質(zhì)的實驗過程，由此推斷正確的是()A．煙草細胞的遺傳物質(zhì)是RNAB．煙草細胞的細胞膜上有RNA的載體C．從被感染的煙草中分離出的病毒其蛋白質(zhì)和TMV的相同D．接種的RNA在煙草細胞中進行了逆轉(zhuǎn)錄

[解析]從TMV中提取的RNA能使煙草感染病毒，而提取的蛋白質(zhì)卻不能使煙草感染病毒，這說明RNA是TMV的遺傳物質(zhì)，可在煙草細胞內(nèi)合成TMV的蛋白質(zhì)。[答案]C考向2不同生物的遺傳物質(zhì)

[典例5](2017年新課標Ⅰ卷)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學組成，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記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，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和RNA