专题09 基因的本质 -【考点聚焦】最新高考生物必备知识大串讲

 专题09 基因的本质
【考点梳理.逐个击破】
1. DNA是遗传物质的实验证据1——肺炎双球菌的转化实验
肺炎双球菌
类型及特点
类型
菌体
菌落
毒性
S型细菌
有多糖类的荚膜
表面光滑
有
R型细菌
没有多糖类的荚膜
表面粗糙
无
（1）格里菲思体内转化实验
结论：加热杀死的S型细菌中含有某种“ 转化因子 ”，能将R型活细菌转化为S型活细菌。
（2）艾弗里体外体内转化实验
实验方法： 将S型细菌中的物质分离出来，分别与R型细菌混合培养，独立地观察各自的作用 。
实验结论： DNA 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即 DNA 是遗传物质。也证明了 蛋白质 、 多糖 、 DNA水解产物 不是遗传物质。
例1：格里菲思用肺炎链球菌感染小鼠进行了著名的转化实验,关于实验的结论错误的是(　　)。
A.说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B.说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型活细菌
C.说明了R型活细菌不具有致病性,S型活细菌具有致病性
D.说明了加热致死的S型细菌不具有致病性
【解析】格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明加热致死的S型细菌体内存在促进R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子,但没有证明DNA是遗传物质,A错误,B正确;将R型活细菌单独注射到小鼠体内,小鼠存活,证明其没有致病性,将S型活细菌单独注射到小鼠体内,小鼠死亡,说明S型活细菌有致病性,C正确;将加热致死的S型细菌注射到小鼠体内,小鼠能够存活,证明加热致死的S型细菌不具有致病性,D正确。故选A

2. DNA是遗传物质的实验证据2——噬菌体侵染细菌的实验
（1）实验人： 赫尔希 和 蔡斯 。
（2）实验方法： 同位素标记 法，用 35S 和 32P 分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA分子。
（3）实验结果：细菌裂解释放出的子噬菌体中， 能 检测到32P标记的DNA， 不能 检测到35S标记的蛋白质。
（4）实验结论：实验表明噬菌体侵染细菌时， DNA 进入到细菌体内，而 蛋白质 外壳留在外面。
实验证明了 DNA 是噬菌体的遗传物质，还证明了DNA能自我复制，在前后代之间保持连续性；DNA
能控制蛋白质的合成。该实验 不能 证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质外壳未进入细菌。
3. RNA是遗传物质的实验证据——烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验
实验结论： RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质， 蛋白质 不是烟草花叶病毒的遗传物质。
4. 核酸是生物的遗传物质。所有细胞生物(包括真核、原核生物)和大部分病毒(如噬菌体)的遗传物质是 DNA ，少部分病毒(如TMV、HIV、流感病毒)的遗传物质是 RNA ，所以 DNA 是主要的遗传物质。
例2：下列关于生物遗传物质的说法正确的是(　　)。
A.同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA
B.DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA
C.真核生物的遗传物质都是DNA,病毒的遗传物质都是RNA
D.肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质
【解析】DNA是主要的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA,B错误;真核生物的遗传物质都是DNA,RNA病毒的遗传物质是RNA,而DNA病毒的遗传物质是DNA,C错误;肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质,但没有证明DNA是主要的遗传物质,D错误。故选A

5. DNA双螺旋结构模型的构建者： 沃森和克里克 。（方法： 物理模型构建 法）
6. DNA的立体结构——规则的 双螺旋 结构（主要特点如下）
（1） 两 条链按 反向平行 方式盘绕成 双螺旋 结构。
（2） 脱氧核糖 和 磷酸 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 碱基 排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过 氢键 连接成 碱基对 ，并且碱基配对遵循 碱基互补 原则：A(腺嘌呤)一定与 T ( 胸腺嘧啶 )；G(鸟嘌呤)一定与 C ( 胞嘧啶 )配对。
例3：下面对DNA结构的叙述,错误的是(　　)。
A.DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧
B.DNA中的两条链反向平行
C.DNA中的氢键数目和碱基数目一定相等
D.DNA中在两条链的5'-端具有2个游离的磷酸基团
【解析】A—T间是2个氢键,G—C间是3个氢键,氢键数目和碱基数目不相等,C错误。故选C

7. DNA的复制
（1）概念：指以 亲代DNA 为模板合成 子代DNA 的过程。（表示为：DNA→DNA）
（2）时间：发生在细胞分裂的间期，即 有丝分裂间期 和 减数分裂Ⅰ前的间期 。
（3）场所： 细胞核 (主要场所)、 线粒体 和 叶绿体 。
（4）过程：解旋提供模板→合成互补子链→重新螺旋形成两个新的DNA分子。

（5）条件：模板： DNA的两条链 ；原料：4种游离的 脱氧核糖核苷酸 ；
5. 条件 ：能量： ATP ；酶： 解旋酶 、 DNA聚合酶 。
（7）特点：过程： 边解旋边复制 ，方式： 半保留复制 。
（8）准确复制的原因：DNA分子独特的 双螺旋 结构，为复制提供了精确的模板；通过 碱基互补配对原则 ，保证了复制能够准确的进行。
（9）意义：DNA分子通过 复制 ，将 遗传信息 从亲代传递给子代，从而保持了 遗传信息 的连续性。
8. 基因的本质：基因通常是有 遗传效应 的 DNA 片段。不是任何一个DNA片段都是基因。
例4：下列关于DNA复制的叙述,正确的是(　　)。
A.复制均在细胞核内进行
B.复制仅发生在有丝分裂前的间期
C.复制过程先解旋后复制
D.碱基互补配对保证了复制的准确性
【解析】DNA不只存在于细胞核内,在线粒体、叶绿体及原核生物的拟核中也存在,也可以进行DNA复制,A错误;DNA复制发生在有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期,B错误;DNA是边解旋边复制的,C错误。故选D


【解题技巧】
1. 碱基互补配对原则的相关计算
（1）在双链DNA中，A ＝ T、G ＝ C；任意两个不互补碱基之和 相等 ，并为碱基总数的 50% ，
即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。
（2）双链DNA中，互补碱基之和的比值，在两条单链和双链中都 相等 。
如：若＝n，则＝n，＝n。(互补等)
（3）双链DNA中，不互补碱基之和的比值，在两条互补链中互为 倒数 ，在双链中比值为 1 。
如：若＝m，则＝ (不互补倒)； ＝1。
2. DNA分子半保留复制的相关计算
例：1个含15N的DNA分子，放在含14N脱氧核苷酸的环境中复制n次，产生子代DNA 2n 个，其中：
（1）含15N的DNA分子有 2 个；含14N的DNA分子有 2n 个。
（2）只含15N的DNA分子有 0 个；只含14N的DNA分子有 2n－2 个。
（3）脱氧核苷酸链有 2×2n 条，其中含15N的链有 2 条，含14N的链有 2n+1－2 条。
（4）若某DNA分子含某种碱基m个，如果该DNA分子复制n次，则需消耗含该碱基的游离脱氧核苷酸数为 m·(2n－1) 个；第n次复制需消耗含该碱基的游离脱氧核苷酸数为 m·2n－1 个。


【真题重现.精选精炼】
1．（2022·浙江·高考真题）某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是（       ）
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
【答案】C
【分析】DNA的双螺旋结构：①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的；②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧；③两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。
【详解】A、在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；
B、鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；
C、DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A=T、C=G，故在制作的模型中A+C=G+T，C正确；
D、DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧，D错误。
故选C。

2．（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（　　）
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
【答案】C
【分析】T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是蛋白质构成的，头部含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。
【详解】A、T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A正确；
B、T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B正确；
C、噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C错误；
D、T2噬菌体的DNA进入细菌，以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的DNA，然后通过转录，合成mRNA与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会发生合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，D正确。
故选C。

3．（2022·广东·高考真题）下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（       ）
A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B．摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
【答案】D
【分析】1、孟德尔发现遗传定律用了假说演绎法，其基本步骤:提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证(测交实验) →得出结论。
2、 萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体的假说，摩尔根运用假说演绎法证明基因在染色体上。
3、赫尔希和蔡斯进行了T2噬菌体侵染细菌的实验，实验步骤:分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质，证明了DNA是遗传物质。
4、沃森和克里克用建构物理模型的方法研究DNA的结构。
【详解】A、孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表现型及比例，发现了遗传规律，A正确；
B、摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联，证明了基因在染色体上，B正确；
C、赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；
D、沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构，D错误。
故选D。

4．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（       ）
A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
【答案】C
【分析】1、噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）+DNA（C、H、O、N、P）。2、噬菌体的繁殖过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放。
【详解】A、实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质，A错误；
B、实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B错误；
C、大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；
D、该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
故选C。

5．（2017·全国·高考真题）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双球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
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．HIV病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
【答案】C
【分析】1、噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）+DNA（C、H、O、N、P）。
2、噬菌体的繁殖过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放。
3、T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。
【详解】A、T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，因此不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；
B、病毒无细胞结构，T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，其在宿主细胞中才能合成mRNA和蛋白质，B错误；
C、噬菌体繁殖时利用的原料来自大肠杆菌，因此培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；
D、HIV病毒为RNA病毒，T2噬菌体为DNA病毒，因此两者的核酸类型不同，则增殖过程也不同，D错误。
故选C。
6．（2021·海南·高考真题）已知5-溴尿嘧啶（BU）可与碱基A或G配对。大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A-T转变为A-BU，要使该位点由A-BU转变为G-C，则该位点所在的DNA至少需要复制的次数是（       ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】B
【分析】基因突变是基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或替换。
【详解】根据题意可知：5-BU可以与A配对，又可以和G配对，由于大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A-T转变为A-BU，由半保留复制可知，复制一次会得到G-5-BU，复制第二次时会得到有G-C，所以至少需要经过2次复制后，才能实现该位点由A-BU转变为G-C，B正确。
故选B。
7．（2021·北京·高考真题）酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（　　）
A．DNA复制后A约占32% B．DNA中C约占18%
C．DNA中（A+G）/（T+C）=1 D．RNA中U约占32%
【答案】D
【分析】酵母菌为真核生物，细胞中含有DNA和RNA两种核酸；其中DNA分子为双链结构，A=T，G=C，RNA分子为单链结构。据此分析作答。
【详解】A、DNA分子为半保留复制，复制时遵循A-T、G-C的配对原则，则DNA复制后的A约占32%，A正确；
B、酵母菌的DNA中碱基A约占32%，则A=T=32%，G=C=（1-2×32%）/2=18%，B正确；
C、DNA遵循碱基互补配对原则，A=T、G=C，则（A+G）/（T+C）=1，C正确；
D、由于RNA为单链结构，且RNA是以DNA的一条单链为模板进行转录而来，故RNA中U不一定占32%，D错误。
故选D。
8．（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（       ）
A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
【答案】D
【分析】肺炎双球菌转化实验包括格里菲斯体内转化实验和艾弗里体外转化实验，其中格里菲斯体内转化实验证明S型细菌中存在某种转化因子，能将R型细菌转化为S型细菌，没有证明转化因子是什么物质，而艾弗里体外转化实验，将各种物质分开，单独研究它们在遗传中的作用，并用到了生物实验中的减法原理，最终证明DNA是遗传物质。
【详解】A、与R型菌相比，S型菌具有荚膜多糖，S型菌有毒，故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；
B、S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状，可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成，B正确；
C、加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡，说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C正确；
D、将S型菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型菌混合，不能得到S型菌，D错误。
故选D。
9．（2021·浙江·高考真题）下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是（　　）
A．孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B．摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C．T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D．肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
【答案】D
【分析】1、肺炎双球菌转化实验包括活体细菌转化实验和离体细菌转化实验，其中活体细菌转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌；离体细菌转化实验证明DNA是遗传物质。
2、T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：标记噬菌体→标记的噬菌体与大肠杆菌混合培养→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。该实验证明DNA是遗传物质。
3、萨顿提出基因在染色体上的假说，摩尔根通过果蝇伴性遗传实验证明了基因位于染色体上。
【详解】A、孟德尔的单因子杂交实验没有证明遗传因子位于染色体上，当时人们还没有认识染色体，A错误；
B、摩尔根的果蝇伴性遗传实验只研究了一对等位基因，不能证明基因自由组合定律，B错误；
C、T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质，C错误；
D、肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是转化因子，即DNA是肺炎双球菌的遗传物质，D正确。
故选D。
【点睛】本题考查人体对遗传物质的探究历程，要求考生了解人类对遗传物质的探究历程，识记不同科学家采用的实验方法及得出的实验结论，能结合所学的知识准确判断各选项。
10．（2011·江苏·高考真题）关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（       ）
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌进行长时间的保温培养
C．用标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
【答案】C
【分析】噬菌体侵染细菌过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放；
T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。
结论：DNA是遗传物质。
【详解】A、噬菌体是病毒，不能在培养基中独立生存，因此为了获得含35S和32P的噬菌体，可分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌，再用被标记的大肠杆菌培养未标记的噬菌体，A错误；
B、分别用35S和32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，适宜时间后在搅拌器中搅拌、离心、观察；如果32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合培养时间过长，则噬菌体增殖后从大肠杆菌中释放出来，导致上清液的放射性增高，B错误；
C、用35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入细菌内，离心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分，少数蛋白质外壳未与细菌分离所致，C正确；
D、32P、35S标记的噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，但不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。
故选C。
11．（2020·全国·高考真题）新冠病毒是一种RNA病毒。新冠肺炎疫情给人们的生活带来了巨大影响。下列与新冠肺炎疫情防控相关的叙述，错误的是（       ）
A．新冠病毒含有核酸和蛋白质，通过核酸检测可排查新冠病毒感染者
B．教室经常开窗通风可以促进空气流动，降低室内病原微生物的密度
C．通常新冠肺炎患者的症状之一是发烧，因此可以通过体温测量初步排查
D．每天适量饮酒可以预防新冠肺炎，因为酒精可以使细胞内的病毒蛋白变性
【答案】D
【分析】病毒一般由蛋白质和核酸构成，具有严整的结构，营寄生生活，通过侵染宿主进行增殖，进入宿主细胞后具有遗传和变异的特征，离开活细胞后不再进行生命活动。
【详解】A、新冠病毒是一种RNA病毒，由RNA和蛋白质构成，RNA携带特定的遗传信息，因此通过核酸检测可排查新冠病毒感染者，A正确；
B、教室经常开窗通风有利于室内与室外的空气交换，病原微生物也能随空气流动到室外，B正确；
C、感染新冠肺炎的患者体内会发生免疫反应，使体温升高，正常人体温一般维持在37℃，因此可以通过体温测量初步排查，C正确；
D、75%左右的酒精具有杀菌作用，饮酒的度数一般不能达到75%，且长期饮酒对人体会产生损害，免疫力下降，因此每天适量饮酒不能预防新冠肺炎，D错误。
故选D。