2020浙江高考生物二轮讲义：第8讲　遗传的分子基础


第8讲　遗传的分子基础
考点
考试内容
考试要求
人类对遗传物质的探索过程
1.噬菌体侵染细菌的实验
b
2.肺炎双球菌转化实验
b
3.烟草花叶病毒的感染和重建实验
a
DNA分子的结构与复制
1.核酸分子的组成
a
2.DNA分子的结构和特点
b
3.活动：制作DNA双螺旋结构模型
b
4.DNA分子的复制
b
5.活动：探究DNA的复制过程
c
遗传信息的表达
1.DNA的功能
a
2.DNA与RNA的异同
b
3.转录、翻译的概念和过程
b
4.遗传密码、中心法则
b
5.基因的概念
b
6.复制、转录和翻译的异同
b
　DNA是遗传物质的实验论证

1．肺炎双球菌转化实验
(1)活体细菌转化实验
①过程

②结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。
(2)离体细菌转化实验
①过程

②结论：DNA才是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。
(3)活体细菌转化和离体细菌转化实验的比较

活体细菌转化实验
离体细菌转化实验
培养
场所
在小鼠体内
培养基
实验
对照
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各组成成分的作用进行对照
巧妙
构思
将加热杀死的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
将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
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
联系
①所用材料相同；
②活体细菌转化实验是离体细菌转化实验的基础，离体细菌转化实验是活体细菌转化实验的延伸；
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
2.噬菌体侵染细菌的实验
(1)实验方法：放射性同位素标记法。
(2)实验过程及结果

(3)结论：DNA是噬菌体的遗传物质。
(4)噬菌体侵染细菌实验的结果分析
①用35S标记噬菌体侵染细菌的分析
a．放射性存在于上清液的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中。
b．沉淀物中有放射性物质的原因：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。
②用32P标记噬菌体侵染细菌的分析
a．放射性存在于沉淀物的原因：DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中。
b．上清液中有放射性物质的原因
Ⅰ.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。
Ⅱ.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中。
(5)肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

项目
肺炎双球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
设计
思路
设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能
处理
方法
直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养
同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
结论
(1)证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质；
(2)说明了遗传物质可发生可遗传的变异
(1)证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质；
(2)说明DNA能控制蛋白质的合成；
(3)说明DNA能自我复制
3.RNA是遗传物质的实验
(1)过程及结果

(2)结论：RNA是遗传物质。

　(2018·浙江4月选考)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述，正确的是(　　)
A．噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性
B．肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C．肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后，可检测到A型病毒，说明RNA是TMV A的遗传物质
[答案]　D

(1)肺炎双球菌转化实验的三个相关问题分析
①加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活；而DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
②转化的实质是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转化后形成的S型细菌可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。　
(2)噬菌体侵染细菌实验的相互对照

(3)噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看法”

[题组突破]
考向一　考查生物遗传物质经典实验的分析
1．(2019·浙江4月选考)为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：


下列叙述正确的是(　　)
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性
B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
解析：选C。转化的效率不是100%，所以甲组培养皿中存在的是R型和S型菌落，A错误；乙组蛋白质被蛋白酶催化水解了，所以转化物质不是蛋白质，可能是其他物质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，D错误。
2．噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A．噬菌体内可以合成mRNA
B．搅拌的目的是使噬菌体与细菌充分混合
C．噬菌体与细菌混合培养的时间越长，实验效果越好
D．噬菌体侵染细菌后，产生许多遗传信息相同的子代噬菌体
答案：D
考向二　考查DNA是遗传物质的实验比较
3．下列关于艾弗里等人的肺炎双球菌离体转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验结果的分析中，正确的是(　　)
A．噬菌体侵染细菌实验证明了染色体是遗传物质的主要载体
B．噬菌体侵染细菌实验揭示了DNA主要储存在细胞核中
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有设置对照
D．肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验都能证明DNA能够控制蛋白质的合成
解析：选D。选项A错误，赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质。选项B错误，噬菌体和细菌均无细胞核，噬菌体侵染细菌实验不能揭示DNA主要储存在细胞核中。选项C错误，艾弗里的实验、赫尔希与蔡斯的实验都设计了对照实验。选项D正确，肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验都能够证明DNA能够控制蛋白质的合成。
4．下列有关遗传物质是核酸，而不是蛋白质的实验证据的叙述，正确的是(　　)
A．格里菲思的肺炎双球菌的活体转化实验证明将R型细菌转化为S型细菌的物质是DNA
B．艾弗里的肺炎双球菌离体转化实验运用了物质提纯和鉴定技术、同位素示踪技术和细菌培养技术等
C．赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验过程是：标记噬菌体→噬菌体与细菌混合培养→搅拌、离心→检测放射性
D．库兰特用烟草花叶病毒(TMV)的重建实验证明了DNA是遗传物质
解析：选C。格里菲思的肺炎双球菌的活体转化实验证明S型细菌中存在转化因子，但没有证明该转化因子是DNA，A错误；艾弗里的肺炎双球菌离体转化实验运用了物质提纯和鉴定技术、细菌培养技术，没有使用同位素示踪技术，B错误；赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验过程是：32P或35S分别标记噬菌体→噬菌体与未标记的细菌混合培养→搅拌、离心→分别检测上清液和沉淀物中的放射性，C正确；库兰特用烟草花叶病毒(TMV)的重建实验证明了RNA也是遗传物质，D错误。
　DNA的结构与复制

1．DNA分子结构的模式图解读

(1)磷酸基团：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，分别位于DNA分子的两端。
(2)氢键
①碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶使其断裂，也可加热使其断裂。
②A与T之间靠两个氢键连接，G与C之间靠三个氢键连接。
(3)DNA分子的特性
①稳定性
②多样性：不同DNA分子中脱氧核苷酸的数量不同，排列顺序多种多样。n个碱基对构成的DNA分子中，排列顺序有4n种。
③特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2．活动：制作DNA双螺旋结构模型
(1)实验原理：依据DNA的结构特点，每个DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则双螺旋结构；DNA分子的外侧(基本骨架)是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的；两条链的内侧是碱基对，碱基对之间严格按碱基互补配对原则配对，并通过氢键连接。
(2)方法步骤
从小到大依次完成(共分五点)：
①分别“制”若干个材料。
②“合成”若干个脱氧核苷酸。
③“连接”两条脱氧核苷酸链。
④“拼成”DNA分子平面结构(片段)。
⑤“旋成”DNA分子双螺旋结构(片段)。
3．双链DNA分子中碱基的计算规律

(1)互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝总碱基数×50%，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋T＋C＋G)×50%，＝＝1。
(3)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%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
(4)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，不配对两碱基之和的比值乘积为1”。
4．DNA的复制
(1)生物体中DNA分子复制的场所

(2)过程
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
过程
解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋
条件
①模板：亲代DNA的每一条链；
②原料：4种游离的脱氧核苷酸；
③能量：ATP释放的能量；
④酶：解旋酶和DNA聚合酶
结果
1个DNA复制形成2个完全相同的DNA
特点
边解旋边复制，半保留复制
精确
复制
①独特的双螺旋结构提供模板；
②碱基互补配对原则
意义
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
(3)DNA复制的准确性
①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
②在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可以造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
5．探究DNA的复制过程活动
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
(3)实验假设：DNA分子以半保留的方式复制。
(4)实验过程：如图所示。

(5)实验结果：与预期的相符。
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带(15N/15N)。
②增殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带(14N/15N)。
③增殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
(6)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
6．DNA分子复制中相关计算的规律方法
DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：

(1)子代DNA分子数：2n个。
①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。
②含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
(2)子代DNA分子的总链数：2n×2＝2n＋1条。
①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
②含14N的链数是(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×(2n－1)个。
②若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。

　(2019·浙江4月选考)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是(　　)
A．1/2的染色体荧光被抑制
B．1/4的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA分子被BrdU标记
D．3/4的DNA单链被BrdU标记
[答案]　D

巧借模式图解答与DNA复制有关的问题
(1)学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解DNA的相关计算规律，如下图所示：

(2)DNA复制的类型：在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：

(3)影响DNA复制的外界条件
　
[题组突破]
考向一　DNA分子的结构及相关计算
1.某真核生物DNA片段的结构示意图如右。下列叙述正确的是(　　)
A．①的形成需要DNA聚合酶催化
B．②表示腺嘌呤脱氧核苷
C．③的形成只能发生在细胞核
D．若α链中A＋T占48%，则DNA分子中G占26%
答案：D
2．(2019·浙江1月学考)假设T2噬菌体的DNA含1 000个碱基对，其中胞嘧啶占全部碱基的30%。一个32P标记的T2噬菌体侵染细菌，释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　)
A．子代噬菌体中最多有2个32P标记的噬菌体
B．噬菌体增殖过程所需的原料、模板、酶等全部由细菌提供
C．用含32P的培养基可直接培养出32P标记的T2噬菌体
D．产生这些子代噬菌体共消耗了9 800个胸腺嘧啶脱氧核苷酸
解析：选A。DNA复制的方式是半保留复制，结合细菌无放射性，所以子代噬菌体最多有2个32P标记的噬菌体，A正确；噬菌体增殖所需的模板是由噬菌体自己提供的，B错误；噬菌体营寄生生活，所以不能用培养基直接培养，C错误；根据题干信息可知1个DNA分子中有胸腺嘧啶2 000×20%＝400个，所以这些子代噬菌体共消耗了胸腺嘧啶脱氧核苷酸400×(50－1)＝19 600个，D错误。
考向二　DNA分子的复制及相关计算
3.(2018·浙江4月选考)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心
管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(　　)
A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是 15N­14N­DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解析：选B。a试管的条带最靠下，说明质量最大，该试管的大肠杆菌应是在含15NH4Cl的培养液中培养的。
4.(2019·辽宁五校高三联考)将一个没有放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P—胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如上图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(　　)
A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是
D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2
解析：选D。DNA第二次复制产生的子代DNA共4个，有 Ⅰ、 Ⅱ 两种类型，比例为1∶1，A错误；基因分离定律的实质是减数分裂过程中，等位基因随着同源染色体的分开而分离；而DNA复制后分配到两个子细胞属于着丝点分裂，其上的基因是复制关系，B错误；复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)，C错误；DNA分子是双链结构，一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌拟核DNA共2条链，所以复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2，D正确。
　遗传信息的传递与表达

1．基因的表达
(1)转录

(2)翻译

(3)遗传信息、密码子与反密码子的比较
项目
位置
作用
数量
遗传
信息
在DNA上
(RNA病毒
除外)
间接决定着蛋白质中的氨基酸的排列顺序，决定性状
不同基因遗传信息不同
密码子
在mRNA上
密码子则是直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序
64种(3种终止密码子、61种决定氨基酸的密码子)
反密
码子
在tRNA上
识别密码子序列，运输相应氨基酸
理论上61种
2.转录、翻译和DNA复制的比较

遗传信息的传递
遗传信息的表达
DNA复制
转录
翻译
场所
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
模板
亲代DNA
的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
去向
子代DNA分子中
DNA链重新聚合
降解成核糖核苷酸
产物
完全相同的两个DNA分子
RNA
蛋白质(多肽)
碱基
配对
A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、T—A、C—G、G—C
A—U、U—A、C—G、G—C
(1)DNA复制、转录时分别需要解旋酶和RNA聚合酶将双链DNA解旋。
(2)DNA复制的模板是两条DNA单链，转录的模板是解旋的一条DNA链。
(3)复制、转录不只发生在细胞核中。DNA存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等都可发生。
(4)转录产物不只是mRNA。转录的产物有mRNA，tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有mRNA。
(5)一个mRNA分子上可连接多个核糖体同时合成多条相同的肽链。
(6)密码子、反密码子、氨基酸并非一一对应的关系。
(7)mRNA直接决定氨基酸的排列顺序，DNA间接决定氨基酸的排列顺序。
3．各类生物遗传信息的传递过程
生物种类
遗传信息的传递过程
真核生物
原核生物
DNA
病毒

RNA
病毒
(1)
(2)逆转录病毒

4.基因：本质上讲是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段——在大多数生物中是一段DNA，在RNA病毒中则是一段RNA。

　(2019·天津河西一模)对下列各图分析不准确的是(　　)

A．图甲中的①②③均遵循碱基互补配对原则
B．图乙中核糖体在mRNA上移动方向为从右到左，所用原料是氨基酸
C．对于图丙，人体内的T淋巴细胞可以进行①②③⑤过程
D．图丁中该段内有6种核苷酸
[解析]　图甲中①②③过程分别为转录、翻译和DNA复制过程，都存在碱基互补配对，A正确；根据多肽链的长度可知，mRNA在核糖体上的移动方向是从右到左，所用原料是氨基酸，B正确；图丙中①～⑤过程分别为DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制过程，T细胞可增殖分化成效应T细胞和记忆细胞，可发生①②③过程，不可发生④⑤过程，C错误；图丁为转录过程，其中的DNA链中含有3种核苷酸，RNA链中也含3种核苷酸，共计6种核苷酸，D正确。
[答案]　C

翻译过程中多聚核糖体模式图的深入解读

1．信息解读
(1)根据核糖体的结构可推测图1表示翻译过程，图中①是mRNA，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链；再根据核糖体上形成的肽链的长度确定翻译的方向是自右向左。
(2)根据图2中RNA聚合酶、核糖体、多肽等文字信息可确定图中既有转录过程又有翻译过程，图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。
2．解题技法
(1)要正确理解mRNA和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA上结合的是多个核糖体，同时合成的是若干条相同的多肽链。
(2)还要明确真核细胞的转录和翻译不能同时进行，而原核细胞则能边转录边翻译。　
[题组突破]
考向一　基因的表达及计算
1．(2019·浙江4月选考)下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是(　　)
A．一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板
B．转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能
C．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链
D．编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成
答案：A
2．胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨基酸有n个。如不考虑起始和终止密码子，下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．胰岛素基因中至少有碱基数是6(m＋n)
B．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
C．胰岛素mRNA中至少含有的密码子为(m＋n)个
D．A、B两条肽链可能是经蛋白酶的作用后形成的
解析：选B。胰岛素基因编码的两条多肽链中氨基酸总数是m＋n，所以DNA中对应碱基数至少为6(m＋n)，A正确；一个基因在编码蛋白质的过程中，只有一条链作为模板链，B错误；胰岛素基因转录的mRNA是一条，而形成的两条肽链中氨基酸共有(m＋n)个，根据密码子和氨基酸的一一对应关系(不考虑终止密码)可知，与之对应的胰岛素mRNA中至少含有的密码子应该为(m＋n)个，C正确；A、B两条肽链可能是形成一条肽链之后，经蛋白酶作用使一个肽键断裂，再组装成胰岛素，D正确。
考向二　中心法则
3．(2019·广西桂林模拟)如图为真核细胞中发生的某些相关生理和生化反应过程，相关叙述错误的是(　　)

A．结构a是核糖体，物质b是mRNA，过程①是翻译过程
B．过程②在形成细胞中的某种结构，这一过程与细胞核中的核仁密切相关
C．如果细胞中r­蛋白含量增多，r­蛋白就与b结合，阻碍b与a结合
D．c是基因，是指导rRNA合成的直接模板，需要DNA聚合酶参与催化
解析：选D。据图分析，a代表的结构是核糖体，b代表的物质是mRNA，过程①是翻译产生r­蛋白的过程；过程②形成核糖体，核仁与核糖体的形成有关；由图可知细胞中r­蛋白含量较多时，r­蛋白就与b即mRNA结合，阻碍mRNA与核糖体结合，从而抑制翻译过程，这是一种反馈调节过程；c(DNA片段)转录形成rRNA时需要RNA聚合酶的催化。
4．结合下图分析，下列叙述错误的是(　　)

A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础
D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链
解析：选D。A项，对于以DNA为遗传物质的细胞生物及部分DNA病毒来说，遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列中；对于RNA病毒来说，遗传信息储存在RNA的核糖核苷酸序列中。B项，由于密码子的简并性(即某些不同的密码子可决定相同的氨基酸)等原因，核苷酸序列不同的基因，也可能表达出相同的蛋白质。C项，蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。D项，具有转录功能的链叫模板链或反义链，另一条无转录功能的链叫编码链或有义链，两条链之间的碱基互补配对，核苷酸排列顺序不同，含有不同的遗传信息。
课后作业
一、选择题
1．(2018·浙江6月学考)1952年，Hershey和Chase用32P和35S标记的T2噬菌体完成了噬菌体侵染细菌实验。该实验用到的关键技术是(　　)
A．转基因技术
B．病毒的感染与重建技术
C．DNA的提取技术
D．放射性同位素示踪技术
答案：D
2．(2018·浙江11月选考)下列关于遗传物质的叙述，正确的是(　　)
A．烟草的遗传物质可被RNA酶水解
B．肺炎双球菌的遗传物质主要是DNA
C．劳氏肉瘤病毒的遗传物质可逆转录出单链DNA
D．T2噬菌体的遗传物质可被水解成4种脱氧核糖核酸
解析：选C。烟草的遗传物质为DNA，故烟草的遗传物质不能被RNA酶水解，故A错误；肺炎双球菌的遗传物质是DNA，对于某种生物而言，遗传物质是确定的，不存在主要和次要的说法，故B错误。劳氏肉瘤病毒是逆转录病毒，遗传物质为单链的RNA，可逆转录出单链的DNA，故C正确；T2噬菌体的遗传物质为DNA，即脱氧核糖核酸，可被水解成4种脱氧核糖核苷酸，故D错误。
3．(2018·浙江6月学考)某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是(　　)
A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置
B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连
C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对
D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化
答案：B
4．下列关于生物体内遗传信息的传递与表达的叙述，正确的是(　　)
A．每种氨基酸至少有两个以上的遗传密码
B．遗传密码由DNA传递到RNA，再由RNA决定蛋白质
C．一个DNA分子通过转录可形成许多个不同的RNA分子
D．RNA聚合酶与DNA分子结合只能使一个基因的DNA片段的双螺旋解开
答案：C
5．(2018·浙江11月选考)下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述，正确的是(　　)
A．一个DNA可转录出多个不同类型的RNA
B．以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板
C．转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来
D．可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
解析：选A。转录不是沿着整条DNA长链进行，且转录的是一个或几个基因，故一个DNA分子可转录出多个不同类型的RNA，故A正确，B错误；洋葱根尖细胞为真核细胞，转录终止时，RNA从模板链上脱离下来，但要经过加工才能成为成熟的RNA，故C错误；洋葱根尖细胞中不含叶绿体，故D错误。
6．一个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，以下叙述不正确的是(　　)
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．该噬菌体繁殖四次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第四次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
解析：选C。噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等，A正确；噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目＝胸腺嘧啶数目＝＝m－n(个)，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(个)，B正确；DNA复制是半保留复制，该噬菌体繁殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，含有31P的噬菌体有16个，只含有31P的噬菌体有14个，C错误；噬菌体DNA第四次复制共需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目＝(m－n)×24－1＝8(m－n)(个)，D正确。
7．(2019·浙江6月学考)真核细胞中，某多肽链的合成示意图如下，其中①、②、③为核糖体上结合tRNA的3个位置，a、b均是由mRNA上3个相邻的核苷酸组成的结构。下列叙述正确的是(　　)

A．在该mRNA中a、b均为密码子
B．一个mRNA只能与一个核糖体结合
C．③位置供携带着氨基酸的tRNA进入核糖体
D．若b中的1个核苷酸发生替换，则其决定的氨基酸一定改变
解析：选C。由图可知，在该mRNA中b与反密码子结合，b为密码子，a虽然是由mRNA上3个相邻的核苷酸组成，但a、b之间只有四个核糖核苷酸，构不成整数个密码子，因此a不是密码子；一个mRNA能与多个核糖体结合；③位置供携带着氨基酸的tRNA进入核糖体，随后核糖体向右移动；若b中的1个核苷酸发生替换，则其决定的氨基酸不一定改变。故C正确。
8．真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)

A．该过程不会发生在细胞质中
B．该过程两个RNA聚合酶反向移动
C．该DNA片段至少含有两个基因
D．该DNA片段的两条链均可作为模板链
解析：选A。分析题图可知，该过程为转录，可发生在细胞质的线粒体或叶绿体中，A错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据题图可知，两个RNA聚合酶反向移动，B正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中两个mRNA的模板链不同，属于两个不同的基因，C正确；图中显示该DNA中两个不同的基因转录时所用的模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D正确。
9．下图表示DNA分子的某一片段的平面图解，据图判断下列叙述正确的是(　　)

A．S为核糖
B．两条链为正向平行关系
C．两条链的A＋T含量相等
D．DNA分子如果A＋T含量高，则DNA分子的稳定性高
解析：选C。据题可知，此图是DNA的分子结构，所以S为脱氧核糖，A错误；从题图中只能得出DNA分子由两条链组成，但是无法判断方向，B错误；由于两条链中A与T是互相配对的，所以两条链的A＋T含量相等，C正确；题图A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，所以DNA分子如果G＋C含量高，则其稳定性高，D错误。
10．若下图表示的是原核细胞中DNA的复制和转录过程，下列有关叙述正确的是(　　)

A．核仁与图中rRNA的合成以及核糖体的形成有关
B．中心法则中的遗传信息传递指的是B过程
C．每种tRNA能识别并转运一种氨基酸
D．图中A过程一定会发生基因突变
解析：选C。图示是原核细胞中DNA的复制和转录过程，原核细胞没有核仁，A项错误；中心法则中的遗传信息传递指的是A过程，B项错误；每种tRNA能识别并转运一种氨基酸，每种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运，C项正确；图中A过程即DNA复制过程中不一定发生基因突变，D项错误。
11．研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的 RNA 在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。 依据中心法则(下图)，下列相关叙述错误的是(　　)

A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节
B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞
C．通过④形成的DNA 可以整合到宿主细胞的染色体DNA 上
D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
解析：选B。A项，HIV的遗传物质是RNA，经④逆转录形成DNA整合到患者细胞的基因组中，再通过②转录和③翻译合成子代病毒的蛋白质外壳。B项，侵染细胞时，HIV的RNA连带蛋白质衣壳一并进入细胞内，进入细胞后衣壳解聚，释放RNA，同时逆转录酶开始催化RNA逆转录产生DNA。C项，经④逆转录形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上。D项，若抑制逆转录过程，则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA，因此科研中可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。
12．某种动物的眼色由两对独立遗传的等位基因(A、a和B、b)控制，具体控制关系如图。相关叙述正确的是(　　)

A．A基因正常表达时，以任一链为模板转录和翻译产生酶A
B．B基因上可结合多个核糖体，以提高酶B的合成效率
C．该动物群体中无色眼的基因型只有1种，猩红色眼对应的基因型有4种
D．若一对无色眼亲本所形成的受精卵中基因a或b发生突变，发育成的子代为深红色眼
解析：选C。A基因正常表达时，先以基因中的模板链为模板转录出mRNA，再以mRNA为模板翻译产生酶A，A项错误；以B基因的一条链为模板、转录出的mRNA可结合多个核糖体，以提高酶B的合成效率，B项错误；分析图示可知：无色眼没有酶A和酶B，为无色底物，缺乏A基因和B基因，基因型只有aabb这1种，猩红色眼有A基因控制合成的酶A或B基因控制合成的酶B，因此对应的基因型有4种，分别为AAbb、Aabb、aaBB、aaBb，C项正确；若一对无色眼亲本所形成的受精卵中基因a或b发生突变，则发育成的子代为猩红色眼，D项错误。
二、非选择题
13．在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。
(1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是________________。
(2)在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是：噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体的________________。
(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其原因是：噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后________________。
②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，将________(填“是”或“不是”)误差的来源，理由是：没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液________________。
解析：(1)噬菌体侵染细菌实验中，采用的是同位素标记法。(2)DNA中含有P元素，蛋白质中没有，故32P只能标记噬菌体的DNA。在侵染过程中，由于噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌，离心后，上清液中是噬菌体蛋白质外壳，沉淀物中是被侵染的大肠杆菌，因此理论上上清液中没有放射性。(3)从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，如果时间过长会使带有放射性的噬菌体从大肠杆菌中释放出来，使上清液带有放射性，如果部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，也会使上清液带有放射性。
答案：(1)同位素标记法(同位素示踪法)　(2)蛋白质外壳　(3)①分布在上清液中　②是　出现放射性
14．如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：

(1)图中5的名称是________，4的名称是___________________________________
________，________(填数字)结合在一起形成一个核苷酸。
(2)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C/G共________对。若该片段连续复制4次，共需要胞嘧啶脱氧核苷酸________个。
(3)假定大肠杆菌中只含14N的DNA的相对分子质量为a，只含15N的DNA的相对分子质量为b。将只含15N的DNA的大肠杆菌放在含14N的培养基中培养，子一代大肠杆菌DNA的平均相对分子质量为________，子二代大肠杆菌DNA的平均相对分子质量为________。
解析：(1)图中1、2、3、4为含氮碱基，3与4之间有两个氢键，说明4可能是A或T。(2)设该DNA片段中C/G为x对，A/T为y对，则根据题意，x＋y＝100，3x＋2y＝260，故C/G有60对，A/T有40对。若该片段连续复制4次，共需胞嘧啶脱氧核苷酸数为60×(24－1)＝900(个)。(3)由于DNA分子为半保留复制，第一次复制后形成的每个子代DNA分子中，一条链含有15N，一条链含14N，故其平均相对分子质量为a/2＋b/2。复制两次形成4个DNA分子，共有8条单链，其中有2条单链含15N(计为b)，其余6条单链含14N(计为3a)，故平均相对分子质量为(3a＋b)/4。
答案：(1)脱氧核糖　腺嘌呤或胸腺嘧啶　2、5、6或4、7、8　
(2)40　60　900
(3)(a＋b)/2　(3a＋b)/4
15．图甲为细胞内某些重要化合物的合成过程，图乙为中心法则。据图回答有关问题：

(1)图甲所示过程为图乙中的________(填数字)，发生在________(填“真核”或“原核”)生物中。
(2)图乙中2过程的发生需要的酶是____________，此时DNA—RNA杂交区域中与A配对的碱基为________。
(3)人的神经细胞中能发生图乙中的________(填数字)过程。
(4)人类某基因经图乙2过程产生的RNA全长有4 500个碱基，而翻译成的蛋白质是由107个氨基酸组成的，这是因为______________________________________________。
解析：(1)图甲所示过程为转录(对应图乙2)和翻译(对应图乙5)同时进行，发生在原核生物中。(2)2过程为转录，需RNA聚合酶参与，在转录杂交区域内A在DNA或RNA上，所以与A配对的应该是U或T。(3)神经细胞中可发生基因表达，不会发生DNA复制。(4)真核细胞转录的初始RNA还要在细胞核内经过加工、剪切成为成熟的RNA，才运输到细胞质内进行翻译。
答案：(1)2、5　原核　(2)RNA聚合酶　U、T
(3)2、5　(4)人转录产生的RNA要经过加工才能进行翻译(其他答案合理也可)