第二单元　基因的本质与表达

第1讲　DNA是主要的遗传物质

人类对遗传物质的探索过程Ⅱ (中频)



(对应学生用书第117页)

　肺炎双球菌转化实验
观察下列两个过程图，回答相关问题：
1．格里菲思的体内转化实验
Ⅰ


Ⅱ


Ⅲ


Ⅳ


(1)上述第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ组实验中对应的②①④肺炎双球菌的表现型分别为R型、S型、S型和R型；第Ⅲ组的③无(有/无)肺炎双球菌。
(2)若第Ⅱ组与第Ⅲ组对照，则对照组为第Ⅱ组，第Ⅰ组与第Ⅱ组对照，则自变量是肺炎双球菌的类型。
(3)由上述实验可推得转化的实质是加热杀死的S型细菌中含有能使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。
2．艾弗里的体外转化实验
下图是艾弗里进行的一系列实验中的一组实验






(1)三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为实验二，且菌落的表现型为R型。
(2)对照分析：若实验四为R型菌＋S型菌的DNA→R型菌＋S型菌落，则实验二和实验四中实验组为实验四，对照组为实验二。2-1-c-n-j-y
(3)上述的两类转化实验能证明DNA是遗传物质的是艾弗里的肺炎双球菌转化实验。
【判断】　
(1)艾弗里所做的实验既能证明DNA是遗传物质，也能证明蛋白质不是遗传物质。(√)
(2)高温处理过的S型菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应。(×)
【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。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)艾弗里的肺炎双球菌转化实验中转化的有效性与R型菌的DNA的纯度有密切关系。(×)
【提示】　转化的有效性与S型细菌的DNA纯度有关，纯度越高，转化越有效。

　T2噬菌体侵染实验
　下图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：


图一


图二

(1)图二中用32P标记噬菌体的DNA，标记元素所在部位对应于图一的①，若用35S标记噬菌体的蛋白质，则对应于图一的④。【来源：21·世纪·教育·网】
(2)锥形瓶中的大肠杆菌是用来培养32P标记的T2噬菌体，其内的营养成分中是否含有32P？不含。
(3)图二中的⑦、⑧分别代表搅拌、离心过程。其中⑧的目的之一是让B上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒。
(4)实验误差进行分析：测定发现在搅拌后的上清液中含有0.8%的放射性，最可能的原因是培养时间较短，有部分噬菌体未侵入大肠杆菌，仍存在于培养液中。
【判断】　
(1)为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，同位素标记的方案应为一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳。(√)21·世纪*教育网
(2)噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是主要的遗传物质。(×)
【提示】　噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是噬菌体的遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质。
(3)侵染过程的“合成”阶段，模板、氨基酸、核苷酸、ATP、酶、场所等条件均由细菌细胞提供。(×)
【提示】　噬菌体合成过程中所需DNA模板来自噬菌体。

　生物的遗传物质
　判断下列生物的遗传物质及核酸的种类
①HIV　②T2噬菌体　③大肠杆菌　④蓝藻　⑤绿藻　⑥烟草　⑦烟草花叶病毒　⑧小白鼠　⑨酵母菌
(1)遗传物质是DNA的生物：②③④⑤⑥⑧⑨；遗传物质是RNA的生物：①⑦。
(2)既含DNA又含RNA的生物：③④⑤⑥⑧⑨。
【判断】　
(1)S型细菌和T2噬菌体的DNA均主要分布在拟核。(×)

【提示】　T2噬菌体为病毒，无细胞结构，无拟核。
(2)原核生物和真核生物的核酸包括DNA和RNA，遗传物质均为DNA。(√)

(对应学生用书第118页)

肺炎双球菌转化实验

1.体内转化实验和体外转化实验的比较

体内转化实验
体外转化实验

培养细菌
用小鼠(体内)
用培养基(体外)

实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各成分作用的相互对照

实验结果
加热杀死的S型细菌能使R型细菌→S型细菌
S型细菌的DNA使R型细菌→S型细菌

实验结论
S型细菌体内有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质

两实验联系
1.所用材料相同。都是R型和S型肺炎双球菌
2.体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA
3.两实验都遵循对照原则、单一变量原则

2.肺炎双球菌转化实验中的相互对照
S型细菌＋R型细菌
相互对照时每组均既是实验组又是对照组，每个实验组除要探究的因素各不相同外，其他条件均相同，最终结论必须由几组实验结果对比得出。

肺炎双球菌转化的实质和影响因素
(1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
(3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。

　(2013·新课标全国卷Ⅱ)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　
⑤DNA的X光衍射实验
A．①② 　B．②③   C．③④   D．④⑤
【思路分析】　　解答此题应从以下两点突破：
①孟德尔、摩尔根的杂交实验在于发现生物遗传的规律；
② DNA的X光衍射实验目的在于构建DNA分子的空间结构模型。
【解析】　　根据证明DNA是遗传物质的两个经典实验——肺炎双球菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，可直接选出答案。①发现了基因的分离定律和自由组合定律，②证明了基因位于染色体上，③④都证明了DNA是遗传物质，⑤为DNA双螺旋结构模型的构建提供了有力的证据。
【答案】　C

有关两类肺炎双球菌转化实验结论的拓展
格里菲思的小鼠体内转化实验只能推测出S型细菌含有“转化因子”，不能证明DNA是遗传物质。艾弗里体外转化实验既能证明DNA是遗传物质，又能证明蛋白质、多糖等不是遗传物质。

考向1　肺炎双球菌转化实验中对照实验的设计思路的应用
1．H7N9型禽流感是一种新型禽流感，2013年3月底在上海和安徽两地率先发现。禽流感的扩散严重威胁着人类的健康。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：禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？下面是兴趣小组探究禽流感病毒的遗传物质设计的实验步骤，请将其补充完整。
(1)实验目的：_________________________________。
(2)材料用具：显微注射器，禽流感病毒的核酸提取液，鸡胚胎干细胞，DNA酶和RNA酶等。
(3)实验步骤：
第一步：把禽流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，___________________________________________。
第二步：取等量的鸡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鸡胚胎干细胞中。
第三步：将三组鸡胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的鸡胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有禽流感病毒产生。
(4)预测结果及结论：
①____________________________________________。
②____________________________________________。
③若A、B、C三组都出现禽流感病毒，则禽流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
【解析】　　本题的实验目的是探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。根据酶的专一性，利用给定的材料用具，设计不处理核酸提取液和分别用DNA酶、RNA酶处理核酸提取液的三组实验相互对照，根据实验结果便可得出结论。
【答案】　(1)探究禽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酶、RNA酶处理A、B两组，C组不处理
(4)①若A、C两组出现禽流感病毒，B组没有出现，则禽流感病毒的遗传物质是RNA。
②若B、C两组出现禽流感病毒，A组没有出现，则禽流感病毒的遗传物质是DNA。
考向2　从细胞呼吸角度考查肺炎双球菌等原核细胞的结构、功能等
2．(2013·新课标全国卷Ⅱ)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是(　　)
A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
【解析】　　据题干可知，本题重点考查微生物的细胞呼吸，可首先联系细胞呼吸的方式(有氧呼吸和无氧呼吸)，然后分析每个选项提供的信息，逐项解答。肺炎双球菌属于原核生物，细胞中只有核糖体一种细胞器，与有氧呼吸有关的酶存在于细胞膜和细胞质基质中，故A项正确。细菌的拟核有环状DNA，为细菌的遗传物质，其上的基因控制着相关蛋白质的合成，故B项正确。
破伤风芽孢杆菌的细胞呼吸方式是无氧呼吸，其适宜的生活环境应为无氧环境，故C项错误。酵母菌为兼性厌氧型微生物，进行有氧呼吸时，呼吸产物是CO2和水，进行无氧呼吸时，呼吸产物是酒精和CO2，故D项正确。
【答案】　C


噬菌体侵染细菌实验

1.噬菌体的增殖
(1)模板：噬菌体DNA。
(2)合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成蛋白质的原料及场所：大肠杆菌的氨基酸、大肠杆菌的核糖体。
2．实验思路及方法
S是蛋白质特有元素，P是DNA特有元素，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独去观察它们的作用。【版权所有：21教育】
3．侵染特点及过程
(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质留在外面不起作用。
(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。
4．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释放子代，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的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5．与肺炎双球菌转化实验的比较
相同点
①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用，但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同。
②都遵循了对照原则。
③都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。

不同点(方法不同)
艾弗里实验
直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养。


噬菌体侵染细菌实验
同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)，侵染时自然分离。





噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。

(2012·上海高考)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体(　　)
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N放射性同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
【思路分析】　　解答此题应从以下两点入手考虑：
①若噬菌体的DNA和蛋白质都进入了大肠杆菌，则无法证实DNA是遗传物质。
②标记元素若选用蛋白质和DNA共有元素，则无法从放射性强弱判断何物质是遗传物质。
【解析】　　15N不具有放射性，且噬菌体的DNA和蛋白质中都含N，如用N标记，不能达到分开研究的目的，C错；噬菌体的蛋白质几乎不含P，D错；噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入大肠杆菌细胞内，蛋白质没有进入，保证了实验的单一变量原则，如果噬菌体的DNA和蛋白质都进入了大肠杆菌，则本实验无法得到结论。21教育网
【答案】　B




噬菌体侵染细菌实验的同位素标记解题规律
一看标记生物细菌?做原料，子代中都应含有噬菌体再看标
记元素P?标记DNA，部分
子代中含有S?标记蛋白质，
子代中不含有C、H、O?标记DNA和蛋
白质，子代都含有

考向　以噬菌体为素材，综合考查病毒的结构、增殖及代谢
3．(2012·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】　　病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。病毒的生活史包括五个基本过程：吸附、注入(病毒自身的遗传物质)、复制(利用宿主细胞的核苷酸，以病毒的核酸为模板，合成病毒自身的核酸；利用宿主细胞的氨基酸合成病毒的蛋白质外壳)、组装、释放，故B项错误。噬菌体抗菌的机理是通过噬菌体的寄生作用，使细菌裂解死亡，故C项错误。病毒的增殖方式叫做“复制”，原核生物主要进行二分裂增殖，故D项错误。
【答案】　A

(对应学生用书第121页)

生物遗传物质的判断方法
1．方法：
(1)细胞内既有DNA，又有RNA，只有DNA是遗传物质。
(2)病毒只能含有一种核酸，DNA或RNA。
2．不同生物的遗传物质如下表：
生物类型
病毒
原核生物
真核生物

体内核酸种类
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA

体内碱基种类
4种
5种
5种

体内核苷酸种类
4种
8种
8种

遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA

实例
噬菌体(DNA) 或H7N9病毒(RNA)
乳酸菌、蓝藻
酵母菌、玉米、小麦、人


　下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是(　　)
A．肺炎双球菌的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．H5N1的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
【解析】　　A项中肺炎双球菌的遗传物质是DNA；B项中酵母菌为真核生物，其遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C项中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D项中H5N1的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸。
【答案】　B
【即时巩固】　
　(2014·广州市高三预测)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是(　　)
A．豌豆的核酸主要是DNA，DNA分子由4种脱氧核苷酸组成
B．细菌和人的遗传物质都是DNA，其上的基因都遵循孟德尔遗传定律
C．所有生物的遗传物质都一定含有氮元素和硫元素
D．烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，是由磷酸与核糖交替连接构成基本骨架
【解析】　　豌豆的核酸有DNA和RNA，无主次之分；细菌为原核生物，其基因不遵循孟德尔遗传定律；绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是RNA，但它们的组成中都含氮元素，不含硫元素；烟草花叶病毒为RNA病毒，基本骨架是由磷酸与核糖交替连接构成。
【答案】　D
课后限时自测(十七)
(时间：45分钟　满分：100分)
一、选择题(每题6分，共60分)
1．(2014·漳州市高三模拟)下列哪一项叙述不能说明核酸是遗传物质(　　)
A．肺炎双球菌的转化实验中，加热杀死的S型细菌和活的R型细菌混合后注射到小鼠体内，最终能分离出活的S型细菌
B．抗虫基因导入棉花细胞后并整合到染色体上，使棉花表现出相应性状并稳定遗传给后代
C．T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞后能控制合成出T2噬菌体的外壳蛋白
D．烟草花叶病毒的RNA与霍氏车前病毒的蛋白质重建而成的新病毒能感染烟草并增殖出完整的烟草花叶病毒
【解析】　　A项表明加热杀死的S型细菌中存在转化因子，但不能说明是核酸；B项表明基因控制生物性状，基因的化学本质是核酸；C项表明DNA控制蛋白质的合成；D项表明控制生物性状的不是蛋白质，而是RNA，RNA是核酸。
【答案】　A
2．(2014·云南省玉溪一中高三月考)在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过一段时间的保温、搅拌、离心后发现放射性主要分布在上清液中，沉淀物的放射性很低，对于沉淀物中还含有少量的放射性的正确解释是(　　)
A．经搅拌与离心后还有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，较重的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有放射性35S的蛋白质进入大肠杆菌内
【解析】　　在该实验中，搅拌离心的目的是将吸附在细菌表面的噬菌体外壳与细菌分开，但是，由于技术等原因，经上述处理之后，还是有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上，没有与细菌分开。T2噬菌体没有轻、重之别，故B项错误；在噬菌体的DNA分子上没有35S，C项错误；侵染细菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌内，D项也是错误的。
【答案】　A
3．(2011·广东高考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知(　　)
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况

①
R
蛋白质
R型

②
R
荚膜多糖
R型

③
R
DNA
R型、S型

④
R
DNA(经DNA酶处理)
R型

A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
【解析】　　本题要求理解证明DNA是遗传物质的实验证据，活R细菌与S细菌的蛋白质混合后，只检测到R细菌，说明S细菌的蛋白质不能促使R细菌转化为S细菌，因此证明了蛋白质不是转化因子，A错。本实验的目的在于证明S细菌中的转化因子的化学本质，而不是证明物质有没有酶的活性，B错。活R细菌与S细菌的DNA混合后，能检测到S细菌；而活R细菌与经DNA酶处理后的S细菌的DNA混合后，只检测到R细菌，通过对比可以证明S细菌的DNA就是转化因子。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质，该实验只证明了DNA是遗传物质，而不能证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，D错。
【答案】　C
4．(2013·北京市东城区高三期末)在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了关于噬菌体侵染细菌实验，下列叙述正确的是(　　)
A．此实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
C．用同位素32P标记的一组实验中，放射性主要分布在试管的上清液中
D．细菌裂解释放的噬菌体中，可检测到32P标记的DNA，但检测不到35S标记的蛋白质
【解析】　　赫尔希和蔡斯做T2噬菌体侵染细菌的实验时，分别用含32P标记的DNA的T2噬菌体和用含35S标记的蛋白质的T2噬菌体进行侵染实验，该实验证明了DNA是遗传物质。
【答案】　D
5．关于“肺炎双球菌的转化实验”，下列哪一项叙述是正确的(　　)
A．R型细菌与S型细菌DNA混合后，转化是基因突变的结果
B．用S型细菌DNA与活R型细菌混合后，可能培养出S型细菌菌落和R型细菌菌落
C．用DNA酶处理S型细菌DNA后与活R型细菌混合，可培养出S型细菌菌落和R型细菌菌落
D．格里菲思用活R型细菌与死S型细菌混合后注射到小鼠体内，可导致小鼠死亡，这就证明了DNA是遗传物质
【解析】　　肺炎双球菌的转化实质是基因重组，A项错误；用DNA酶处理DNA后，DNA被酶水解，水解产物不能引起转化现象，C项错误；格里菲思的实验中，没有将DNA与其他物质区分开，所以最终没有证明S菌的哪种物质是遗传物质，D项错误；B项所述是艾弗里实验的过程，证明了S菌的DNA是转化因子。
【答案】　B
6．(2013·江苏省苏北三市高三二调)利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是(　　)


A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B．F组可以分离出S和R两种肺炎双球菌
C．F组产生的S肺炎双球菌可能是基因重组的结果
D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组
【解析】　　从图示实验过程看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，F组加入了S菌的DNA，可以分离出S和R两种肺炎双球菌，而S肺炎双球菌可能是基因重组的结果。A组经煮沸、D组为R菌，均不能导致小鼠死亡，D项错误。
【答案】　D
7．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是(　　)


A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明具有侵染作用
C．c、d两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为烟叶感染车前草病毒的症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
【解析】　　由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟叶，因此无法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质。
【答案】　D
8．(2013·菏泽市高三一模)近年来，SARS病毒、HIV病毒、H1N1、H7N9等禽流感病毒不断出现，危害人的健康。下列对病毒的叙述正确的是(　　)
A．自然界中绝大多数病毒的遗传物质是RNA
B．所有病毒的遗传物质突变率都较高，产生的变异类型也很多
C．侵入到宿主细胞中的病毒不能与抗体结合
D．病毒可以利用自身的核糖体合成蛋白质
【解析】　　自然界中绝大多数病毒的遗传物质是DNA，只是RNA病毒的遗传物质易于发生突变，比DNA要高的多， RNA病毒的变异类型多，所以A项和B项错误；病毒侵入宿主细胞后，效应T细胞攻击该细胞，抗体只能与抗原结合形成细胞集团和沉淀，所以C项正确；病毒没有细胞结构，所以没有核糖体，D项错误。
【答案】　C
9．(2013·安庆市一中高三联考)为了探究T2噬菌体的遗传物质，用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经保温培养、搅拌离心，检测放射性，预计上清液中应没有放射性，但结果出现了放射性。则标记的元素及误差原因是(　　)
A．P　培养时间过长　　　　　　B．S　培养时间过长
C．P　搅拌不够充分  D．S　搅拌不够充分
【解析】　　由题干信息“预计上清液中应没有放射性”，上清液应为噬菌体的蛋白质外壳，说明标记的是P。上清液出现了放射性，可能是因为培养时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，会使上清液中出现放射性。
【答案】　A
10．下列关于生物的遗传物质的叙述中，不正确的是(　　)
A．某一生物体内的遗传物质只能是DNA或RNA
B．细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质是RNA
C．绝大多数生物的遗传物质是DNA
D．除部分病毒外，其他生物的遗传物质都是DNA
【解析】　　细胞生物的遗传物质是DNA即细胞核、细胞质中的遗传物质DNA。
【答案】　B
二、非选择题(共40分)
11．(15分)(2013·浙江省温州八校高三联考)1928年，英国细菌学家格里菲思研制出能抗肺炎双球菌的疫苗。当时，他选择了两种肺炎双球菌：带有荚膜、有毒的S型细菌和没有荚膜、无毒的R型细菌。通过实验，格里菲思发现将加热杀死的S型细菌和R型活菌混合注射到小鼠体内，会使小鼠致死。检查死鼠血样，发现其体内竟然存在S型活菌。请依据上述材料回答下列问题：
(1)小鼠体内产生的抗肺炎双球菌抗体的化学本质是
__________________________。
(2)有人设想抗R型细菌的抗体也可能抗S型细菌(R型细菌可以作为抗S型细菌的疫苗)。
请为他设计一个实验检验这一想法。
实验课题：________________________________________________________________________。21*cnjy*com
实验材料：小鼠若干只、S型活细菌、R型活细菌、生理盐水、注射器等。(提示：可用生理盐水配制一定浓度的活细菌液，但浓度和剂量不作要求)
实验步骤：
①取年龄相同、发育相当、健康的小鼠若干只，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②在甲组体内注射用生理盐水配制的R型活细菌液1ml，________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。【出处：21教育名师】
实验预期结果和结论：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
【解析】　　(1)抗肺炎双球菌抗体的化学本质是蛋白质。
(2)该实验的目的是探究抗R型细菌的抗体也可能抗S型细菌(R型细菌可以作为抗S型细菌的疫苗)，所以该实验的课题是探究抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌(R型细菌可以作为抗S型细菌的疫苗)。该实验的自变量是是否接种R型细菌，可设置两组实验：一组注射生理盐水配制的R型活细菌液，一组注射等量的生理盐水；因变量是S型细菌是否死亡，可通过观察小鼠是否死亡来判断。
【答案】　(1)蛋白质
(2)实验课题：探究抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌(R型细菌可以作为抗S型细菌的疫苗)
实验步骤：
①随机、均等的分为两组，编号为甲组和乙组
②在乙组体内注射等量的生理盐水，在相同的适宜的条件下饲养一段时间
③分别给甲、乙两组注射用生理盐水配制的S型活细菌液1 mL，观察两组小鼠的存活状况
实验预期结果和结论：
①若甲组小鼠存活，而乙组小鼠死亡，说明抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌(R型细菌可以作为抗S型细菌的疫苗)
②若甲、乙两组小鼠都死亡，说明抗R型细菌的抗体不能抗S型细菌(R型细菌不能作为抗S型细菌的疫苗)
12．(15分)(2013·河北邯郸一模)结合遗传物质的相关实验，请据图回答问题。


(1)上图为艾弗里及其同事进行肺炎双球菌转化实验的一部分图解，如看到________(答特征)的菌落，说明R型细菌转变成了S型菌。
(2)为了充分证明DNA是遗传物质，艾弗里还在培养R型细菌的培养基中加入________________________________________________________________________www-2-1-cnjy-com
________________________________________________________________________，进一步验证实验结果。
(3)后来，赫尔希和蔡斯利用32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，在子代噬菌体中检测到被32P标记的DNA，表明DNA具有________性，说明DNA是遗传物质。
(4)________(填“能”或“不能”)在子代噬菌体中找到两条链都被32P标记的DNA分子。________(填“能”或“不能”)在子代噬菌体中找到两条链都是31P的DNA分子。
(5)艾弗里的细菌体外转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验的共同设计思路都是把__________________，直接地、单独地观察它们的作用。
(6)在蛋白质合成过程中，遗传信息的流动途径表达式是________________________________________________________________________。
【解析】　　(1)S型细菌有荚膜，所以形成的菌落表面光滑。(2)艾弗里利用酶的专一性，将S型细菌的DNA和DNA酶混合，用以进一步确认DNA是否是遗传物质。(3)作为遗传物质的条件之一是在亲子代之间是否具有连续性。(4)由于DNA分子是半保留式复制，因此，不能在子代中找到两条链都被32P标记的DNA分子；若复制2次以上，就能找到两条链都是31P的DNA分子。(5)细菌体外转化及噬菌体侵染细菌的实验的共同设计思路是把DNA和蛋白质分开，直接地、单独地观察它们所起的作用。(6)蛋白质合成过程包括转录和翻译，因此遗传信息流动途径为：DNARNA蛋白质。
【答案】　(1)表面光滑　(2)S型细菌的DNA和DNA酶　(3)连续　(4)不能　能　(5)DNA和蛋白质分开
(6)DNARNA蛋白质
13．(10分)(2013·汕头市高三二模)在对遗传物质作用机理的探索过程中，科学家曾发现细胞中有三类RNA，—类是核糖体的组成成分，—类能与特定的氨基酸结合，还有一类合成后几小时就会降解，其中哪一类是将DNA的遗传信息传递给蛋白质的“信使”呢？
1958年，Crick提出如下观点：核糖体RNA是“信使”即不同核糖体RNA编码不同的蛋白质，简称“一种核糖体一种蛋白质”。1961年，Jacob和Brenner对 这个假说进行了检验，实验过程如下图所示。
(1)该实验中，若核糖体上出现放射性，说明该核糖体正在________。
(2)已知噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止，转而合成噬菌体的蛋白质。因此，如果核糖体RNA是信使，那么实验结果将会是__________________；如果核糖体RNA不是信使，那么实验结果将会是__________________。最终Brenner的实验结果证明核糖体RNA不是“信使”。


【解析】　　如果核糖体RNA是信使，那么核糖体RNA既充当场所又充当模板，轻核糖体可以翻译出噬菌体的蛋白质，重核糖体本来可以翻译出细菌的蛋白质，但是根据题干信息“噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止” 所以，此时的重核糖体不能翻译出细菌的蛋白质，无放射性，因此核糖体RNA既能充当场所又充当模板；如果核糖体RNA不是信使，只能充当翻译的场所，则轻核糖体和重核糖体都可以翻译出噬菌体的蛋白质，二者应均具有35S—氨基酸的放射性。
【答案】　(1)合成蛋白质　(2)轻核糖体有放射性，重核糖体无　轻、重核糖体均有放射性

第2讲　DNA分子的结构、复制与基因的本质

1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)
2.基因的概念
3.DNA分子复制(Ⅱ)(中频)




(对应学生用书第122页)

　DNA分子的结构
分析下列某生物的DNA分子的构成过程，探讨下列问题：


　(1)DNA的基本组成单位是4种脱氧核苷酸。图示的[③]胞嘧啶脱氧核苷酸就是其中一种。
(2)DNA分子中的[①]磷酸和[②]脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。
(3)DNA分子的两条链通过氢键连接，按反向平行方式盘旋成规则的⑤双螺旋结构。图示的④为脱氧核苷酸链。
(4)配对的碱基A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。C—G比例越大，DNA结构越稳定。若图示中DNA左链中的G发生突变，则不一定(一定或不一定)引起该生物的性状改变。
【判断】　(1)DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行缠绕成双螺旋结构。(×)
【提示】　构成DNA的两条长链为脱氧核苷酸链且反向盘旋，非缠绕。
(2)DNA的一条单链中相邻的两个碱基通过碱基互补形成的氢键连接。(×)
【提示】　DNA的一条单链中相邻的两个碱基通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖连接。
(3)DNA分子的碱基配对方式决定了DNA分子结构的多样性。(×)
【提示】　DNA分子中碱基对排列顺序的多样性决定了其结构的多样性。

　DNA分子的复制
概念
①以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

时间
②有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期

场所
③细胞核(主要)

条件
④模板：亲代DNA的两条链；⑤原料：游离的4种脱氧核苷酸；⑥能量来自：细胞呼吸产生的ATP⑦酶：解旋酶、DNA聚合酶等

原则
碱基互补配对原则

过程
⑧解旋→合成与母链互补的子链→形成子代DNA分子

特点
⑨边解旋边复制；⑩半保留复制

结果
1个DNA分子→2个DNA分子

意义
?将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性

【判断】　
(1)所有细胞生物的DNA复制主要发生在细胞核中。(×)
【提示】　真核生物的DNA复制主要发生在细胞核中。
(2)DNA复制和转录都是以DNA的一条链为模板进行的。(×)
【提示】　DNA复制是分别以亲代DNA的两条链为模板进行的。
(3)DNA复制过程中，DNA聚合酶和DNA连接酶作用的部位均为磷酸二酯键。(√)

　基因、DNA、染色体、脱氧核苷酸的关系


【提示】　①脱氧核苷酸　②遗传效应　③脱氧核苷酸的排列顺序　④多个
【判断】　
(1)染色体是肺炎双球菌细胞中DNA的主要载体。(×)
【提示】　肺炎双球菌为原核生物，无染色体。
(2)基因中碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序均可代表遗传信息。(√)

(对应学生用书第123页)

DNA分子的结构及碱基计算

1.DNA分子的结构


　　　　　　  平面结构　　　　　空间结构
(1)结构层次


(2)结构中的化学键
①两个核苷酸的○和之间的磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。
②碱基对之间的氢键(一种分子间作用力，不是化学键)，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
(3)结构特点
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分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2．碱基互补配对原则及有关推论
(1)碱基互补配对原则：A—T，G—C，图示为


(2)有关推论
①嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。
②在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝(n%＋n%)/2＝n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
③双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中，一条链上：＝m，则＝＝m，∴互补链上＝。
简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1。”

巧记：DNA分子结构的“五·四·三·二·一”


(1)五种元素：C、H、O、N、P。
(2)四种碱基：A、T、G、C，相对应四种脱氧核苷酸。
(3)三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基。
(4)两条链：两条反向平行的脱氧核苷酸链。
(5)一种结构：规则的双螺旋结构。

　(2013·郑州市高三第一次质检)在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的                         
(　　)
A．24%　　　B．22%　　　C．26%　　　D．23%
【思路分析】　　解答此题的思维导图如下：


【解析】　　利用单双链转化公式即A＋T/总链＝A1＋T1/单链＝54%，C＋G/总链＝C1＋G1/单链＝46%，若计算信使RNA中鸟嘌呤所占比例，应该先计算DNA分子的模板链中C所占比例。根据规律可知，在模板链中A＋T所占比例也为54%，又因为该链中G＝22%，所以C＝1－(54%＋22%)＝24%。
【答案】　A




关于碱基含量计算的简便方法“两点两法”
“两点”为两个基本点：一是A与T配对(RNA上为A与U配对)，G与C配对(A＝T　G＝C)；二是双链DNA分子中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。“两法”为双链法和设定系数法：用两条直线表示DNA分子的双链结构即为双链法；设定系数法即是设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。例如：已知双链DNA分子中G与C占全部碱基的40%(或一条单链中A＋G/T＋C＝0.4)，可设双链DNA分子中碱基总数为200x，则一条链碱基数目为100x，G＋C的数目为200x×40%＝80x(或设A＋G的数目为4x，则T＋C＝10x)。www.21-cn-jy.com

考向　DNA的分子组成和结构
1．(2013·莆田质检)关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是(　　)
A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤
D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基
【解析】　　DNA分子中除两端外，每个脱氧核糖连接两个磷酸和一个含氮碱基。
【答案】　D


DNA复制、相关计算及基因的本质

1.有关DNA复制的几个问题
(1)复制场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。
(2)外界条件的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
(3)DNA复制的准确性
①一般情况下，DNA能准确地进行复制。
②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。
(4)DNA的半保留复制特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。
2．DNA复制的有关计算
(1)DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个，含母链也总是2条。
(2)复制n代产生的子代DNA分子数为2n，产生的DNA单链为2n×2＝2n＋1。故复制n次后，含亲代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子总数的比例为1/2n－1，子代DNA分子所含的亲代DNA链占子代DNA中脱氧核苷酸链的比例为1/2n。
(3)复制所需的脱氧核苷酸数＝a×(2n－1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。




基因、染色体、蛋白质、性状的关系辨析


对于真核细胞来说，染色体是基因(遗传物质DNA)的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。在基因、DNA与染色体关系上，明确基因是DNA的一部分，DNA是染色体的组成部分，DNA是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所有的DNA。

　(2012·山东高考)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　)
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
【思路分析】　　解答此题应从以下三点突破：


【解析】　　根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是99×3 000＝297 000，A项错误。
噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
【答案】　C




关于DNA复制计算的两个注意点
(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。
(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。

考向1　DNA复制与生物的变异(如基因突变等)
2．(2014·黑龙江省大庆实验中学高三模拟)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是(　　)
A．胸腺嘧啶 B．腺嘌呤
C．胸腺嘧啶或腺嘌呤  D．胞嘧啶
【解析】　　据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子中含有U—A，A—T碱基对，而另一条正常，正常链形成的两个DNA分子中含有G—C、C—G碱基对，因此被替换的可能是G，也可能是C。
【答案】　D
考向2　DNA复制与基因表达的综合
3．如图表示生物体内三个重要的生理活动。根据所学知识结合图形，回答下列问题：


　　　　　甲　　　　　乙　　　　　丙
(1)甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是_____。对于小麦的叶肉细胞来说，能发生乙过程的场所有_____21cnjy.com
__________________________________________________。
(2)在正常情况下，碱基的排列顺序相同的单链是__________________________________________________。
(3)对于乙图来说，RNA聚合酶结合位点位于分子______上，起始密码子和终止密码子位于分子______上。(填字母)
(4)分子1彻底水解得到的化合物有________种。
(5)丙图所示的生理过程是从分子1链的________端开始的。如果该链由351个基本单位构成，则对应合成完整的n链，最多需要脱掉________分子的水。
【解析】　　要注意复制、转录和翻译三者的区别。以模板为切入点，可以抓住本质，复制以解旋的两条链为模板，转录以解旋后的一条链为模板，翻译以RNA单链为模板。小麦叶肉细胞的细胞核、叶绿体、线粒体中都含有DNA，可以进行DNA的复制、转录和翻译。a和d分别是亲代DNA分子上的单链，二者的碱基序列成互补关系，因此a和c、b和d上的碱基序列相同。RNA聚合酶结合位点属于DNA分子上的片段，起始密码子和终止密码子位于信使RNA上。
丙图中两个核糖体位于同一条链l上，说明l链为信使RNA，彻底水解后有6种化合物：核糖、磷酸、4种碱基。从两条肽链m和n的长度上可以知道，翻译从A端开始。l链由351个基本单位构成，则最多对应117个密码子，最多对应117个氨基酸，脱掉116个水分子。
【答案】　(1)DNA复制、转录、翻译　细胞核、线粒体、叶绿体　(2)a和c、b和d　(3)e　f　(4)6　(5)A　116

(对应学生用书第125页)

DNA复制方式的实验探究
1．实验方法
探究DNA复制的方式，采用的是同位素示踪技术和离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。
2．有关DNA复制方式的推测
(1)全保留复制模型：作为模板的DNA的两条母链分开，分别复制形成两条DNA子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。
(2)弥散复制模型：亲代DNA双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链又以某种方式聚集成“杂种链”。
(3)半保留复制：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个双螺旋分子中，每个分子中都有一条旧链和一条新链。
3．实验过程(见下图)


第一步：将大肠杆菌放在含有15N的培养基中培养，获得实验用的亲代细菌，使亲代的DNA双链都标记上15N(两条链均为重链)，提取DNA进行CsCl梯度离心，结果只有一条重带。
第二步：将DNA双链均被15N标记的亲代放在含14N的培养基中生长，让其再繁殖一代，取子代的DNA进行CsCl梯度离心，实验结果显示离心管中出现一条中带(一条链含15N，另一条链含14N)。
第三步：将第二步所得到的大肠杆菌放入含14N的培养基中培养，得到子二代，然后提取DNA进行CsCl梯度离心，实验结果是离心管中有2条带，即一条轻带(两条链都含14N)，另一条为中带。

　科学家在研究DNA分子复制方式时进行了下图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次)：
实验一：细菌破碎细菌细
胞提取DNA结果A
实验二：细菌破碎细菌细
胞提取DNA结果B
实验三：




(1)实验一和实验二的作用是_____________________。
(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制____(填“是”或“不是”)半保留复制。
(3)如果实验三的结果都为E，则可判断DNA分子的复制方式______(填“是”或“不是”)半保留复制。
(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置________，放射性强度不同的是________带。
【解析】　　(1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA分子的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。
(2)从实验三的结果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原来DNA分子(15N/15N)中的一条链，可见DNA分子复制具有半保留复制的特点。
(3)结果表明原来被15N标记的DNA分子的两条链没有分开，因此不是半保留复制。
(4)假设原有DNA分子数目为n，结果D和结果E都有2n个DNA分子为15N/14N，结果D有2n个DNA分子为14N/14N，结果E有6n个DNA分子为14N/14N，所以与结果D相比，结果E密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。
【答案】　(1)对照作用　(2)是　(3)不是　(4)没有变化
轻
【即时巩固】　
(2014·济南外国语学校高三模拟)细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)


A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
【解析】　　亲代DNA的两条链含有15N，放在14N的培养基中培养，子一代中两条链都含有15N14N，图示应为②。故选A
【答案】　A
第3讲　基因的表达

1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)(高频)
2.基因与性状的关系(Ⅱ)(中频)



(对应学生用书第127页)

　RNA的结构与种类


1．基本单位及组成
(1)若3为U，则基本单位为④尿嘧啶核糖核苷酸；其组成中不含氮元素的是①磷酸和②核糖。(填序号及名称)
(2)构成DNA的基本单位与构成RNA的基本单位的区别在于图中②③(填写序号)。
2．结构
一般是单链，比DNA短。
3．分布
(1)真核细胞：主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质。
(2)原核细胞：主要在拟核中合成。
4．种类
(1)图示中的⑤为tRNA，其功能为转运氨基酸，识别密码子。
(2)另外两种RNA分别为mRNA、rRNA，其中作为蛋白质合成模板的是mRNA，构成核糖体组成成分的是rRNA。2·1·c·n·j·y
【判断】　
(1)单链RNA中均无氢键形成。(×)
【提示】　tRNA链经过折叠后，部分区域会形成碱基对，互补碱基形成氢键。
(2)酵母菌细胞中的RNA都是在其细胞核中合成的。(×)
【提示】　酵母菌的线粒体中也可发生转录。

　遗传信息的转录和翻译


1．试写出与①②有关的知识
过程
①
②

名称
转录
翻译

场所
主要是细胞核
细胞质

模板
DNA的一条链
mRNA

原料
4种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸

产物
RNA
蛋白质

2.上述图示中③的名称为密码子，其种类为64种，决定氨基酸的共61种，终止密码子有3种。
3．图示中的④为反密码子，存在于tRNA上，有61种。
【判断】　
(1)转录时以DNA的两条链同时作模板，以4种核糖核苷酸为原料。(×)
【提示】　转录的模板是DNA的一条链。
(2)密码子与氨基酸是一一对应关系。(×)
【提示】　三个终止密码子不对应氨基酸。
(3)复制、转录、翻译都能传递和表达遗传信息。(×)
【提示】　三者均能传递遗传信息，复制不能表达遗传信息。

　基因对性状的控制
1．用字母表示下列生物的遗传信息传递过程


(1)噬菌体：a、b、c。
(2)烟草花叶病毒：d、c。
(3)烟草：a、b、c。
(4)艾滋病病毒：e、a、b、c。
2．判断下列性状的控制方式
(1)镰刀型细胞贫血病的病因：
基因控制蛋白质结构来直接影响性状。
(2)白化病：
基因通过控制酶的合成来控制代谢进而控制性状。
【判断】　
(1)中心法则的5个过程均遵循碱基互补配对原则。(√)
(2)蓝藻、绿藻及噬菌体的遗传信息传递过程图解均可表示为
。(√)

(对应学生用书第128页)

DNA复制、转录与翻译的比较

1.三者的比较
(1)区别：

复制
转录
翻译

时间
细胞分裂的间期
生物个体发育的整个过程

场所
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体

模板
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA

原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸

条件
解旋酶、DNA聚合酶、能量
解旋酶、RNA聚合酶、能量
酶、ATP、tRNA

产物
2个双链DNA
1个单链RNA
多肽链

模板去向
分别进入两个子代DNA分子中
恢复原样，重新组成双螺旋结构
水解成单个核糖核苷酸

特点
边解旋边复制、半保留
边解旋边转录
1条mRNA上同时结合多个核糖体合成多条肽链

复制




遗传信息的传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质

意义
传递遗传信息
表达遗传信息，使生物表现出各种性状

(2)联系：


2．复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系
(1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则：


(2)基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系：


即：蛋白质中氨基酸的数目＝1/3mRNA中的碱基数目＝1/6DNA(基因)中的碱基数目。

　(2013·新课标全国卷Ⅰ)关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是(　　)
A．一种tRNA可以携带多种氨基酸
B．DNA聚合酶是在细胞核中合成的
C．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
【思路分析】　　解答此题应注意以下两点：
①一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
②线粒体中含DNA、核糖体，可进行转录、翻译。
【解析】　　根据题干提供的信息，联想蛋白质的合成场所及合成过程中tRNA、密码子、反密码子等相关知识，逐项进行解答。一种tRNA只能携带特定的一种氨基酸，而一种氨基酸可能由多种tRNA转运，A项错误。DNA聚合酶是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，B项错误。反密码子是由位于tRNA上相邻的3个碱基构成的，mRNA上相邻的3个碱基可构成密码子，C项错误。线粒体是半自主性细胞器，其内含有部分DNA，可以控制某些蛋白质的合成，D项正确。21·cn·jy·com
【答案】　D

理解遗传信息、DNA、mRNA等重要概念间的关系

考向1　结合真核生物、原核生物的区别考查真核生物、原核生物遗传信息的流动
1．(原创题)下面图示表示生物基因表达过程，下列叙述与该图相符的是(　　)


　　　　　　　图1　　　　　　　　　图2
A．图1可发生在绿藻细胞中，图2可发生在蓝藻细胞中
B．DNA—RNA杂交区域中A应与T配对
C．图1翻译的结果得到了多条多肽链、图2翻译的结果只得到了一条多肽链
D．图2中③的合成需要的酶与图1中的RNA聚合酶完全一样
【解析】　　图1的转录和翻译的过程是同时进行的，只能发生在原核生物中，图2是先转录再翻译，应发生在真核生物中；DNA—RNA杂交区域中A应该与U配对；酶具有专一性，不同种生物需要的聚合酶不同。
【答案】　C
考向2　基因的表达与可遗传变异的综合
2．如图1是某生物b基因正常转录过程中的局部分子状态图，图2表示该生物体的体细胞中基因和染色体的关系，某生物的黑色素产生需要如图3所示的3类基因参与控制，三类基因的控制均表现为完全显性。下列说法正确的是                                                                                                                                                                                  (　　)　　21*cnjy*com


　        图1　　　   图2　　　　　图3
A．由图2所示的基因型可以推知该生物体肯定不能合成黑色素
B．若b1链的(A＋T＋C)/b2链的(A＋T＋G)＝0.3，则b2链为RNA链
C．若图2中的2个b基因都突变为B基因，则该生物体可以合成物质乙
D．图2所示的生物体中肯定存在某细胞含有4个b基因的时期
【解析】　　首先根据图3确定能合成黑色素的个体基因型为A_bbC_。图2只研究两对同源染色体，基因型为Aabb，若第三对同源染色体上有C基因，该生物体也可能合成黑色素。b2链含有T，则b2链一定不是RNA链。若图2中的2个b基因都突变为B基因，则基因型为AaBB，肯定不能合成物质乙。图2所示的生物体中，若染色体复制以后，肯定存在某细胞含有4个b基因的时期。
【答案】　D


中心法则及基因与性状

1.中心法则图解及解读


(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：


(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：


(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：


2．基因控制性状的途径
(1)直接途径：
①机理：基因蛋白质结构生物体性状。
②实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。
(2)间接途径：
①机理：基因酶的合成细胞代谢生物性状。
②实例：白化病、豌豆的粒形。




基因与性状不都是一对一的关系
(1)一般而言，一个基因决定一种性状。
(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。
　　　　　　　　　　　　　

(4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。版权所有

　为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如下图所示的模拟实验。


　　　　　　　甲　　  乙　　　　丙
(1)从病毒中分离得到物质A。已知A是单链的生物大分子，其部分碱基序列为—GAACAUGUU—。将物质A加入试管甲中，反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是—CTTGTACAA—，则试管甲中模拟的是________过程。21教育名师原创作品
(2)将提纯的产物X加入试管乙，反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子，则产物Y是______，试管乙中模拟的是____________过程。
(3)将提纯的产物Y加入试管丙中，反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物，则产物Z是__________________________________________________。
(4)若该病毒感染了小鼠上皮细胞，则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自_________，而决定该化合物合成的遗传信息来自_________。若该病毒除感染小鼠外，还能感染其他哺乳动物，则说明所有生物共用一套_________。该病毒遗传信息的传递过程为_________________________。
【思路分析】　　解答此题应抓住以下三个关键点：
①A中含U且产物X不含U，可推断A为RNA，X为单链DNA，甲模拟逆转录；
②由Y与核糖体结合“可知Y为mRNA”；
③由“Z为该病毒外壳的化合物”可推知Z为蛋白质。
【解析】　　(1)A是单链的生物大分子，且含碱基U，由此判断A为RNA，X含碱基T一定是DNA，而以RNA为模板指导合成DNA的过程，我们称之为逆转录。
(2)根据题干信息“Y是能与核糖体结合的单链大分子”，推知Y是mRNA，试管乙中模拟的是转录过程。
(3)根据题干信息“Z是组成该病毒外壳的化合物”，推知Z是蛋白质(或多肽)，丙试管中模拟的是翻译过程。
(4)该病毒的遗传物质是RNA，经过逆转录形成DNA，再转录形成mRNA，然后利用小鼠上皮细胞的氨基酸翻译形成蛋白质。逆转录病毒遗传信息的传递过程为：
RNA→
→RNA→蛋白质。
【答案】　(1)逆转录　(2)mRNA　转录　(3)蛋白质(或多肽)　(4)小鼠上皮细胞　病毒的RNA　密码子
RNA→
→RNA→蛋白质




中心法则的判断方法
中心法则体现了DNA复制、转录、RNA复制、逆转录、翻译过程，下面从模板、原料、产物三个方面来分析。
(1)从模板分析：
①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录；
②如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或RNA逆转录或翻译。
(2)从原料分析：
①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录；
②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是DNA转录或RNA复制；
③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。
(3)从产物分析：
①如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或RNA逆转录；
②如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或DNA转录；
③如果产物是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。

考向　中心法则与医药作用机理
3．青霉素、环丙沙星、红霉素、利福平对细菌的作用部位或作用原理分别对应于乙图的⑥、⑧、⑨、⑦，甲图为遗传信息的传递和表达途径。下列叙述中正确的是(　　)


甲图

乙图
A．环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程
B．青霉素和利福平均能抑制细菌的①过程
C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中
D．①～③过程可发生在人体的健康细胞中
【解析】　　读乙图知环丙沙星可抑制DNA复制，对应于①；青霉素抑制细胞细胞壁的形成；红霉素阻止翻译的进行即对应于③；利福平抑制转录的进行，对应于②；结核杆菌与人均为细胞生物，不会发生④⑤，由此判断D项正确。
【答案】　D

(对应学生用书第131页)

遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目
遗传信息
密码子
反密码子

概念
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基
tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基

作用
控制生物的遗传性状
直接决定蛋白质中的氨基酸序列
识别密码子，转运氨基酸

种类
基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性
64种，其中61种能编码氨基酸，另外3种为终止密码子，不能编码氨基酸
61种

联系
①基因中脱氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列
②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补
③密码子与相应反密码子互补配对

对应关系




　(2014·泰安市高三检测)下图为翻译过程中搬运原料的工具tRNA，其反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，其他数字表示核苷酸的位置。下表为四种氨基酸对应的全部密码子的表格。相关叙述正确的是(　　)
密码子
UGG
GGU、GGA GGG、GGC
ACU、ACA
ACG、ACC
CCU、CCA CCG、CCC

氨基酸
色氨酸
甘氨酸
苏氨酸
脯氨酸



A．转录过程中也需要搬运原料的工具
B．该tRNA中含有氢键，由两条链构成
C．该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸
D．氨基酸与反密码子都是一一对应的
【解析】　　转录过程不需tRNA；呈三叶草型的tRNA中含有氢键，仍是单链；有些氨基酸对应的密码子不止一个，因此与反密码子不是一一对应关系；该tRNA的反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，即UGG，对应的密码子为ACC即苏氨酸。
【答案】　C
【即时巩固】
下图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙)，下列有关叙述中正确的是(　　)


　　　　　　　 甲　　　　　　　　乙
A．遗传信息位于甲上
B．乙由三个碱基组成
C．甲的合成需要RNA聚合酶的参与
D．乙可以转运多种氨基酸
【解析】　　由图可知，甲为mRNA，乙为tRNA。遗传信息位于DNA上；tRNA是由一条单链的RNA通过折叠形成的，由多个碱基组成；一种tRNA只能转运一种氨基酸；mRNA是在RNA聚合酶催化作用下以DNA分子的一条链为模板转录形成的。
【答案】　C