2020版《三维设计》高考生物一轮复习教师用书：第六单元基因的本质与表达
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第六单元 基因的本质与表达
第一讲DNA是主要的遗传物质
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过遗传物质的发现历程，理解生命的延续和发展
科学
思维
通过噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析，培养逻辑分析能力
科学
探究
通过同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计与对实验结果分析的能力
考点一 肺炎双球菌的转化实验[重难深化类]
1．格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性(×)
(2)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA水解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化(√)
(3)肺炎双球菌转化实验说明DNA是主要的遗传物质(×)
(4)格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质(×)
(5)肺炎双球菌(体外)转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其作用(√)
(6)在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中(×)
(7)艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
分析格里菲思的体内转化实验
(1)实验①②对比说明______________________________。
(2)实验②③对比说明______________________________。
(3)实验②③④对比说明加热杀死的S型细菌能使部分____________________________。
(4)综合以上实验得出的结论是_____________________________________________。
答案：(1)R型细菌无毒，S型细菌有毒 (2)加热杀死的S型细菌无毒 (3)R型细菌转化为S型细菌 (4)S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌
3．判断下列四组实验中小鼠的存活情况
①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠；
②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠；
③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠；
④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。
(1)小鼠存活的是①③④，小鼠死亡的是②。(均填序号)
(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。
提示：DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠存活。②加入的是S型细菌，小鼠死亡。③中高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化；④中S型细菌＋DNA酶会使S型细菌的DNA分解，失去作用，高温冷却后加入R型细菌也不会再发生转化，因此③④中小鼠都存活。
1．肺炎双球菌两个转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
科学家
格里菲思
艾弗里及其同事
细菌培养场所
小鼠体内
培养基(体外)
实验原理
S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症
对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性进行对照
S型细菌各成分的作用进行对照
实验构思
用加热杀死的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、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
结果观察
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
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，蛋白质等不是遗传物质
联系
①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌
②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA
③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则
2．S型细菌和R型细菌转化的实质
(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，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)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
[对点落实]
1．(2019·闽粤联合体联考)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。下列说法错误的是( )
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型和R型两种肺炎双球菌
C．e组可分离出R型肺炎双球菌
D．能导致小鼠死亡的是a、b、c、d四组
解析：选D 分析题图可知，a中是加热杀死的S型细菌，不能使小鼠死亡；b中是S型细菌，能使小鼠死亡；c中是S型细菌＋R型细菌的DNA，能使小鼠死亡；d中是R型细菌，不能使小鼠死亡；e中是R型细菌＋S型细菌的蛋白质，由于蛋白质不是遗传物质，所以R型细菌不能转化成S型细菌，不能使小鼠死亡；f中是R型细菌＋S型细菌的DNA，由于DNA是遗传物质，所以R型细菌能转化成S型细菌，使小鼠死亡。
2．艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是( )
A．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
B．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌
C．R型菌＋S型菌DNA→预期出现S型菌
D．R型菌＋S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
解析：选A R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌，该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化，而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此，该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。
肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析
[典型图示]
[问题设计]
(1)据图1填空：
①图示的实线表示R型菌，虚线表示S型菌。
②ab段R型菌数量减少，其原因是小鼠体内形成对抗R型菌的抗体，致使R型菌数量减少。
③bc段R型菌数量增多，其原因是b之前，已有少量R型菌转化为S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫力，造成R型菌大量繁殖。
(2)据图2填空：
①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。
②依据上述实验，可做出DNA是遗传物质的假设。
[对点落实]
3．(2019·皖江名校联考)将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况以及对此相关的叙述，正确的是( )
A．最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降
B．最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化
C．最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌
D．最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系
解析：选B 随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”型曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着小鼠免疫系统被S型细菌破坏，R型细菌数量又开始增加。
4. S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换，在特殊条件下离体培养SⅡ型肺炎双球菌可从中分离出RⅡ型菌。格里菲思将加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是( )
A．SⅢ型菌经突变形成了耐高温型菌
B．SⅢ型菌是由RⅡ型菌突变形成的
C．RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌
D．加热后SⅢ型菌可能未被完全杀死
解析：选C 加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡，说明RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验[重难深化类]
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的结构及生活方式
(2)T2噬菌体的复制式增殖
增殖需要的条件
内容
模板
T2噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA的原料
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
合成噬菌
体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
2．实验方法：同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。
3．实验过程
4．实验结论
在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)证明光合作用所释放的O2来自于水与用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质所用核心技术相同(√)
(2016·全国卷Ⅲ，T2B)
(2)赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记(2017·江苏卷，T2D)(×)
(3)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质(√)
(2015·江苏卷，T4C)
(4)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖(√)
(2013·海南卷，T13D)
(5)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质(2013·全国卷Ⅱ，T5改编)(√)
(6)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(×)
(2012·山东卷，T5B)
(7)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素(×)
(8)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力(√)
(9)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(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
回答下列探索遗传物质的经典实验分别对应的结论是什么。
答案：①S型细菌中含有“转化因子” ②DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 ③DNA是遗传物质 ④RNA是遗传物质 ⑤绝大多数生物的DNA是遗传物质 ⑥DNA是主要的遗传物质
1．子代噬菌体的组成物质来源分析
(1)从蛋白质外壳方面分析：由宿主细胞提供原料氨基酸，在宿主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。
(2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用宿主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。
(3)从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由宿主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA。
2．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
3．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
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
(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
(2)DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。
[对点落实]
1．噬藻体是侵染蓝藻的DNA病毒，其增殖过程与噬菌体类似。某生物兴趣小组进行了下面的实验：①标记噬藻体→②噬藻体与蓝藻混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述错误的是( )
A．完整的实验过程需要利用分别含有35S或32P的蓝藻，以及既不含35S也不含32P的蓝藻
B．标记噬藻体时先用含32P的培养基培养蓝藻，再用此蓝藻培养噬藻体
C．步骤③可让噬藻体(外壳)和蓝藻分开，使噬藻体(外壳)和蓝藻分别存在于上清液和沉淀物中
D．侵染蓝藻的噬藻体利用自身的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成子代噬藻体
解析：选D 在标记噬藻体时，需要分别利用含35S或32P的蓝藻；侵染时要利用既不含35S也不含32P的蓝藻。因为噬藻体必须用蓝藻培养，所以标记噬藻体应先标记蓝藻。搅拌可以使噬藻体(外壳)和蓝藻分离，离心使上清液中析出噬藻体(外壳)，沉淀物中留下被侵染的蓝藻。噬藻体合成DNA和蛋白质的原料分别是蓝藻的脱氧核苷酸和氨基酸。
2．(2019·武汉调研)在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中，先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心，并测定放射性(Ⅰ)；再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心，并测定放射性(Ⅱ)，则下列有关放射性分布的论述，正确的是( )
A．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中
B．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中
C．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中
D．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中
解析：选C 根据教材中的实验可知，35S标记在蛋白质外壳上，32P标记在DNA分子上。若混合后立即离心，亲代噬菌体还没有侵染大肠杆菌，因此，亲代的蛋白质外壳(35S)和DNA(32P)均主要分布在上清液中；若混合培养一段时间后再离心，则蛋白质外壳(35S)主要分布在上清液中，DNA(32P)主要分布在沉淀物中。综合上述分析，若放射性为35S，则无论是Ⅰ还是Ⅱ，均主要分布在上清液中；若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中。
3．在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图可能如下，下列关联中最合理的是(35S标记的噬菌体记为甲组，32P标记的噬菌体记为乙组)( )
A．甲组－上清液－b B．乙组－上清液－b
C．甲组－沉淀物－c D．乙组－沉淀物－c
解析：选B 32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体在侵染细菌时，DNA进入细菌，并随着细菌离心到沉淀物中，但保温时间太长，有部分子代噬菌体释放出来，离心后就分布在上清液中。故放射性应该在沉淀物中，且先升高，后降低，即乙组－沉淀物－d，乙组－上清液－b(保温时间短的时候，较多的32P标记的DNA未进入细菌，所以上清液放射性高；随着保温时间推移，更多的32P标记的DNA进入细菌，上清液放射性降低；继续保温，子代噬菌体陆续释放，上清液的放射性又升高)；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌体内，所以甲组－上清液－c，甲组－沉淀物－应一直为0。
[归纳拓展]
噬菌体侵染细菌实验操作的两个关键环节
(1)侵染时间要合适，若保温培养的时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。
(2)搅拌要充分，如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌没有分离，噬菌体蛋白质外壳与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。
同位素标记法在实验中的应用
同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。
1．噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA
蛋白质
DNA和蛋白质
亲代噬菌体
32P
35S
14C、3H、18O、15N
培养细菌
31P
32S
12C、2H、16O、14N
子代噬菌体
32P、31P
32S
C、H、O、N两种都有
(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放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。
2．高中生物其他常用同位素示踪举例
放射性元素
标记物质
研究内容
结论(结果)
14C
CO2
暗反应中碳的转移途径
发现卡尔文循环
3H
亮氨酸
分泌蛋白的合成分泌过程
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
18O
H2O和CO2
光合作用中O2的来源
产生的O2来自H2O，而不是CO2
15N
DNA
DNA的复制
DNA半保留复制
[对点落实]
4．如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，下列分析正确的是( )
A．只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记
B．子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S
C．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N
D．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S
解析：选C DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了；由于子代噬菌体蛋白质外壳是利用无放射性的细菌中的物质为原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。
5．用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9 h后，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是( )
A．32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质
B．子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性
C．DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32
D．噬菌体繁殖一代的时间约为1.0 h
解析：选B 噬菌体只含蛋白质和DNA，但细菌的成分很多，除DNA外，磷脂和ATP中也含P元素；子代噬菌体的DNA是利用细菌的32P标记的脱氧核苷酸为原料合成的，子代噬菌体的蛋白质是利用细菌的35S标记的氨基酸为原料合成的，故都含有放射性；9 h中1个噬菌体增殖产生64个子代噬菌体，即繁殖了6次，故噬菌体繁殖一代的时间约为1.5 h。
6．假设用32P、35S分别标记了一个噬菌体中的DNA和蛋白质，其中DNA由5 000个碱基对组成，腺嘌呤占全部碱基的30%。用这个噬菌体侵染不含标记的大肠杆菌，共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
B．子代噬菌体中可以同时含有32P、35S
C．该过程需要105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为1∶24
解析：选D 噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量等，但模板是由噬菌体提供的；噬菌体侵染大肠杆菌时只有它的DNA进入细菌体内，在细菌体内噬菌体DNA进行复制和控制自身蛋白质的合成(细菌提供原料)，因此子代噬菌体中只有两个噬菌体的DNA含有32P，而所有噬菌体的蛋白质都不含35S；由题意知，该噬菌体的DNA分子中鸟嘌呤的数量为2 000个，50个子代DNA中有两个DNA分子各有一条链是原来DNA分子保留下来的，因此，合成50个子代DNA需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为2 000×49＝98 000(个)；含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为2∶48＝1∶24。
[类题通法]
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考点三 生物的遗传物质[基础识记类]
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
实验过程与实验结果
①烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组)；
②烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)；
③烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)
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
2．DNA是主要的遗传物质
科学家通过广泛的实验探索，得出绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA(×)
(2)所有生物的遗传物质都是DNA(×)
(3)豌豆的遗传物质主要是DNA(×)
(4)酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上(√)
(5)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA(√)
2．连线生物类型与遗传物质的种类
1．归纳总结生物的遗传物质
遗传物质
生物类别
实例
DNA
细胞生物(真核、原核)
植物、细菌
DNA病毒
T2噬菌体
RNA
RNA病毒
HIV病毒
2．“遗传物质”探索的4种方法
[对点落实]
1．科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验中，不可能出现的结果是( )
实验编号
实验过程
实验结果
病斑
类型
病斑中分离出
的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
A.实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
解析：选C 因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。
2．下列关于遗传物质的说法，正确的是( )
A．肺炎双球菌的转化实验，证明DNA是主要的遗传物质
B．病毒的遗传物质是RNA和DNA
C．DNA是噬菌体的主要遗传物质
D．生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸
解析：选D 肺炎双球菌的转化实验不能证明DNA是主要的遗传物质；病毒的遗传物质是RNA或DNA；遗传物质没有主次之分，一种生物的遗传物质只有一种：DNA或RNA；生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，所以生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
课堂一刻钟
1．(2018·全国卷Ⅱ)下列关于病毒的叙述，错误的是( )
A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
易错探因——张冠李戴
T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌的病毒。命题者有意将大肠杆菌和肺炎双球菌混淆，以迷惑考生。
解析：选B 烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成，故可从烟草花叶病毒中提取到RNA；T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，在大肠杆菌体内增殖可导致其裂解；HIV主要攻击人的T细胞，使人体免疫力下降直至完全丧失，引起人患获得性免疫缺陷综合征；病毒感染引发的疾病通常具有传染性，阻断病毒的传播，即切断传播途径，可降低其所致疾病的发病率。
2．(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
易错探因——原理不明
肺炎双球菌转化实验的原理是S型肺炎双球菌的DNA和R型肺炎双球菌的DNA发生了基因重组，而不是基因突变。
解析：选D 噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记的是噬菌体的DNA，而DNA进行半保留复制，因此子代噬菌体极少数具有放射性；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型菌是基因重组的结果；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，只能说明DNA是遗传物质；烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMVA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。
3．(2017·全国卷Ⅱ)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．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
易错探因——记忆不准
人类免疫缺陷病毒(HIV)是RNA病毒，T2噬菌体是DNA病毒，HIV是逆转录病毒，与T2噬菌体的增殖方式也不同。命题者在命制题目时常把相近的知识点放在一起，以迷惑考生。
解析：选C T2噬菌体的核酸是DNA，DNA的元素组成为C、H、O、N、P，培养基中的32P经宿主(大肠杆菌)摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中；T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌中，不能寄生在肺炎双球菌中；T2噬菌体的mRNA和蛋白质的合成只能发生在其宿主细胞中，不能发生于病毒颗粒中；人类免疫缺陷病毒(HIV)的核酸是RNA，T2噬菌体的核酸是DNA，且二者的增殖过程不同。
4．(2016·江苏高考)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( )
A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
易错探因——张冠李戴
DNA是肺炎双球菌的遗传物质的结论是艾弗里实验得出的，而不是格里菲思实验得出的。近年来高考对教材中经典实验和科学史实部分的考查频度较高，考生应明确经典实验的方法和结论。
解析：选D 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果；格里菲思实验只能说明加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”，而不能说明该“转化因子”是DNA；噬菌体是病毒，在宿主细胞内才能完成DNA复制等生命活动，不能用32P直接标记噬菌体，而应先用32P标记噬菌体的宿主细胞，再用被标记的宿主细胞培养噬菌体；赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质。
5．(2013·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
命题探源——以“本”为本
这是对教材中有关生命科学发展中部分实验的整合。解答此类题只要在平时的复习中对相关知识进行归纳梳理，准确识记，就不难解答。
解析：选C 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律；摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的发现提供了重要依据；肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了DNA是遗传物质。
6．(2017·全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
失分提醒——规范答题
只有厘清了实验思路与实验步骤的区别才能进行规范答题。实验思路只要简要说明实验的大体过程即可，而实验步骤要写出实验的具体过程。
解析：(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA为胸腺嘧啶，RNA为尿嘧啶)带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，之后接种新病毒，培养一段时间后，收集病毒并检测其放射性。(2)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。
答案：(1)思路
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；反之为DNA病毒。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.肺炎双球菌转化实验的过程、结论，重点考查肺炎双球菌转化实验的实验原理和方法。
2．噬菌体侵染细菌实验的过程，重点考查噬菌体侵染细菌实验的同位素标记。
3．生物遗传物质的种类与生物种类的关系，重点考查常见病毒的遗传物质。
考查能力
1.识记能力：主要考查对肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的识记能力。
2．推理能力：主要考查对实验过程、结果和结论的推理能力。
3．实验探究能力：利用肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理与方法设计实验以探究生物遗传物质的种类。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．肺炎双球菌转化实验
(1)格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。
2．噬菌体侵染细菌实验的两次标记
(1)第一次标记：标记大肠杆菌，分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌。
(2)第二次标记：标记噬菌体，分别用含35S和32P的大肠杆菌培养噬菌体。
3．证明DNA是遗传物质的两大实验的实验思路
设法将DNA和蛋白质区分开，单独地、直接地观察它们各自的作用。
4．关于遗传物质的三个问题
(1)真核生物和原核生物的遗传物质一定是DNA。
(2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。
(3)绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。
[课下达标检测]
一、选择题
1．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列叙述错误的是( )
A．孟德尔发现遗传因子但并未证实其化学本质
B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
C．沃森和克里克首先利用显微镜观察到DNA双螺旋结构
D．烟草花叶病毒感染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
解析：选C 孟德尔提出遗传因子，但并未证实其化学本质；噬菌体侵染细菌实验运用同位素标记法，对蛋白质和DNA的区分度更高，因此比肺炎双球菌体外转化实验更有说服力；沃森和克里克建立了DNA结构的物理模型，但并没有用显微镜观察到DNA双螺旋结构；分别用烟草花叶病毒的RNA和蛋白质感染烟草，只有RNA能使烟草患病，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2．探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括( )
A．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息
D．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
解析：选A 蛋白质的热稳定性没有DNA高，且不能自我复制；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息；不同生物的蛋白质在结构上存在差异，可能代表不同的遗传信息。
3．(2019·济宁一模)下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )
A．三个实验的设计思路是一致的
B．三个实验都用到了同位素标记法
C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
解析：选D 三个实验中，肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同；肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法；肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论；三个实验所涉及生物有噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是DNA。
4．下列关于遗传物质的说法，错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
解析：选C 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。
5．治疗艾滋病(HIV的遗传物质为RNA)的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。那么AZT抑制病毒繁殖的机制是( )
A．抑制艾滋病病毒RNA基因的转录
B．抑制艾滋病病毒RNA基因逆转录合成DNA的过程
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
解析：选B AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似，可以代替胸腺嘧啶脱氧核苷酸参与DNA合成的过程，形成无效的DNA，因此抑制了艾滋病病毒RNA基因逆转录合成DNA的过程。
6．禽流感是由禽流感病毒(一种不能进行逆转录的RNA病毒)引起的禽类急性传染病，该病毒也能感染人类。下列有关叙述正确的是( )
A．禽流感病毒遗传物质的基本组成单位是核糖核酸
B．禽流感病毒的衣壳蛋白在自身的核糖体内合成
C．家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体
D．被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞坏死
解析：选C 根据题意，禽流感病毒的遗传物质是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸；病毒没有细胞结构，禽流感病毒的衣壳蛋白在宿主细胞内的核糖体上合成；禽流感病毒既能感染禽类也能感染人类，家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体；被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞凋亡。
7．S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是( )
A．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
B．S型细菌与R型细菌致病性的差异是细胞分化的结果
C．S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞中某些基因的表达
D．S型细菌的DNA用相关的酶水解后，仍然能使R型细菌发生转化
解析：选C 肺炎双球菌利用自身细胞中的核糖体合成蛋白质；S型细菌与R型细菌致病性的差异是由于遗传物质的不同造成的；S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞增殖分化为浆细胞，使其中的某些基因得以表达；S型细菌的DNA用相关的酶水解后，不再有DNA，不会使R型细菌发生转化。
8．(2019·淄博模拟)如图为T2噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是( )
A．可在培养基中加入3H尿嘧啶用以标记RNA
B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物
C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T2噬菌体及大肠杆菌的转录
D．随着感染时间增加，噬菌体DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制
解析：选C 大肠杆菌可吸收培养基中所加入的3H尿嘧啶来合成RNA，进而完成RNA的标记；参与分子杂交的放射性RNA是相应生物DNA转录产生的；第0 min时，噬菌体尚未感染细菌，因此与DNA杂交的RNA只来自大肠杆菌的转录；图示结果的原因是噬菌体感染细菌后，水解细菌DNA，并利用其水解产物来合成噬菌体DNA，故随着感染时间增加，噬菌体DNA的转录增加，而细菌基因的表达受到抑制。
9．将肺炎双球菌中控制荚膜形成的相关基因记做“A”，无此相关基因记做“a”，下列对甲、乙两组转化实验的相关分析，正确的是( )
实验甲：将加热杀死的S型肺炎双球菌和R型活菌的菌液混合培养
实验乙：将加热杀死的R型肺炎双球菌和S型活菌的菌液混合培养
A．转化前的S型、R型菌的基因组成分别为AA、aa
B．甲实验中可检出R型、S型活菌，S型菌由R型菌转化而来
C．乙实验中只检出S型活菌，因为R型菌的a基因在S型菌体内不能表达
D．转化前的S型菌和转化后形成的S型菌的遗传物质相同
解析：选B 由于肺炎双球菌为原核生物，细胞内无同源染色体，因此转化前的S型、R型菌的基因组成分别为A、a；S型菌中的转化因子可使R型细菌转化为S型细菌，R型菌的基因在S型菌体内能表达，但被S型菌的性状所掩盖，因此乙实验中只检测出S型活菌；转化后由于发生了基因重组，因此转化前、后的S型菌的遗传物质不相同。
10．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，④用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是( )
A．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液、上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
D．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
解析：选D 沉淀为细菌，上清液是噬菌体的蛋白质颗粒。①35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，不能进入未标记的细菌，放射性物质主要分布在上清液中；②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，子代噬菌体主要存在于细菌内，放射性物质主要分布在沉淀物中；③15N标记的是噬菌体的DNA和蛋白质，其中DNA主要进入未标记的细菌中，放射性物质存在于沉淀物和上清液中；④32P标记的是噬菌体的DNA，侵染3H标记的细菌，放射性物质主要出现在沉淀物中。
11．赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的DNA和蛋白质在侵染细菌过程中的功能，相关数据如图所示。下列叙述错误的是( )
A．曲线①表示在搅拌过程中被侵染细菌基本上没有裂解，没有子代噬菌体的释放
B．曲线②③表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内
C．本实验用同位素标记法追踪侵染过程噬菌体中被标记DNA和蛋白质的数量增减，得出实验结论
D．本实验证明在噬菌体的遗传和繁殖过程中，DNA起作用
解析：选C 由题图可知，搅拌过程中被噬菌体侵染的细菌存活率一直为100%，说明细菌基本上没有裂解；随着搅拌时间延长，附着在细菌上的蛋白质外壳进入上清液中，上清液中的放射性逐渐增大，而被32P标记的噬菌体DNA进入细菌，放射性主要在细菌细胞内，细胞外32P的放射性很低，故曲线②③表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内；本实验用同位素标记法追踪侵染过程上清液和沉淀物中放射性的差异，从而得出DNA是遗传物质的结论。
12．(2019·豫南九校质检)细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎双球菌转化实验。S型肺炎双球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是( )
A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复
B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后仍有两种菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型细菌
D．丁组培养基中无菌落生长
解析：选D 抗青霉素的S型(PenrS型)细菌的DNA是转化因子。在甲组中，将加热杀死的PenrS型细菌与活的R型活细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，部分小鼠会患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复；在乙组中，PenrS型细菌的DNA与活的R型活细菌混合培养，可观察到R型细菌和PenrS型细菌两种菌落，加青霉素后R型细菌生长受到抑制，只有PenrS型菌落继续生长；丙组培养基中含有青霉素，活的R型细菌不能生长，也不能发生转化，因此无菌落出现；丁组中因为PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化因子，且活的R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长。
二、非选择题
13．人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：
(1)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ型与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为SⅢ型，否定了这种说法，理由是如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，则出现的S型菌应为________(填“一种”或“多种”)类型，作出这一判断的依据是____________________。
(2)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：
①S型菌的蛋白质或多糖＋R型菌→只有R型菌
②S型菌的DNA＋R型菌→R型菌＋S型菌
③S型菌的DNA＋DNA酶＋R型菌→只有R型菌
增设实验③的目的是证明_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记的噬菌体侵染细菌时，离心后的沉淀物中有少量放射性的原因可能是________不充分，少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳__________________，没有分离；用32P标记的噬菌体侵染细菌时，在子代噬菌体中检测到被32P标记的DNA，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，证明了________________。
(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，遗传学家无法推测出其RNA分子中四种碱基的比例关系，原因是______________________________________________。
解析：(1)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ型与R型菌混合培养，出现了S型菌，如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，由于基因突变是不定向的，则出现的S型菌应为多种类型。(2)实验①②说明S型菌的DNA能将R型菌转化为S型菌，S型菌的蛋白质或多糖不能将R型菌转化为S型菌，实验③中的DNA酶能将DNA水解，因此增设实验③的目的是证明无DNA则转化一定不能发生。(3)由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，故搅拌后含放射性的35S应当存在于上清液中。若搅拌不充分，则会有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面进入沉淀物中。32P标记的是噬菌体DNA，在子代噬菌体中能找到32P，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，从而证明了DNA是遗传物质。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，由于RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系，因此遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系。
答案：(1)多种 基因突变是不定向的 (2)无DNA则转化一定不能发生(或“DNA是使R型菌发生转化的唯一物质”、“DNA是使R型菌发生转化的不可或缺的物质”) (3)搅拌 吸附在细菌表面 DNA是遗传物质 (4)RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系
14．(2019·衡阳质检)按照图示1→2→3→4进行实验，验证了朊病毒是蛋白质侵染因子，它是一种只含蛋白质而不含核酸的病原微生物，题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。请回答下列问题：
(1)本实验采用的方法是__________________。
(2)从理论上讲，离心后上清液中________(填“能大量”或“几乎不能”)检测到32P，沉淀物中________(填“能大量”或“几乎不能”)检测到32P，出现上述结果的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果添加试管5，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，同时添加35S标记的(NH4)SO4，连续培养一段时间后，再提取朊病毒加入试管3，培养适宜时间后离心，检测放射性应主要位于________中，少量位于________中，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)一般病毒同朊病毒之间的最主要区别是：病毒侵入细胞是向宿主细胞提供_______(物质)，利用宿主细胞的_____________进行____________________________
_________________________________________________________________。
解析：朊病毒不能独立生活，在活细胞内才能增殖，所以要标记朊病毒需先培养带标记的宿主细胞——牛脑组织细胞，再让朊病毒侵染带标记的牛脑组织细胞，完成对朊病毒的标记。因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中磷含量极低，所以试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，即试管4中几乎没有32P；用35S标记的朊病毒侵入牛脑组织细胞，少量朊病毒不能侵染成功，所以放射性物质主要位于沉淀物中，上清液中含少量放射性物质。朊病毒是一类非正常的病毒，它不含通常病毒所含有的核酸。
答案：(1)同位素标记法 (2)几乎不能 几乎不能 朊病毒不含核酸只含蛋白质，蛋白质中磷含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含32P (3)沉淀物 上清液 经试管5中牛脑组织细胞培养出的朊病毒(蛋白质)被35S标记，提取后加入试管3中，35S随朊病毒侵入到牛脑组织细胞中，因此放射性物质主要位于沉淀物中。同时会有少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物质 (4)核酸 核苷酸和氨基酸(原料) 自身核酸的复制和蛋白质的合成
[教师备选题]
在探究生物的遗传物质的相关实验研究中，有如下的实验过程或理论解释。
Ⅰ.图1是关于肺炎双球菌R型菌的转化过程图：据研究，并非任意两株R型菌与S型菌之间的接触都可发生转化，凡能发生转化的，其R型菌必须处于感受态，产生一些感受态特异蛋白，包括膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。
Ⅱ.图2是关于肺炎双球菌的体外转化实验过程图。
Ⅲ.图3是噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的检测数据。
请回答下列问题：
(1)图1中，步骤______是将S型菌加热杀死的过程，S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链(a)在________酶的作用下水解，另一条链(b)与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。完成步骤④后，这条链(b)在相关酶的作用下，形成______(填“单”或“双”)链整合进R型菌的DNA中，这种变异属于________。
(2)图2中，实验最关键的设计思路是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图3中所示实验中，以噬菌体为研究材料，利用__________________的技术，分别用32P和35S标记噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中 DNA和蛋白质的位置变化。
实验结果表明：______(填整数) min后的曲线变化基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，这组数据的意义是作为对照组，以证明________________________________________________________________。
解析：(1)实验过程中，首先要将S型菌加热杀死，因此步骤①是将S型菌加热杀死的过程。S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。将外源DNA片段整合到R型菌的DNA双链，需要限制性核酸内切酶形成末端和DNA连接酶进行缝合，从而实现基因重组。(2)肺炎双球菌体外转化实验，实验最关键的设计思路是把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用。 (3)标记噬菌体利用了放射性同位素标记技术，用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌的方法获得被32P和35S标记的噬菌体。图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出。
答案：(1)① 核酸(DNA水解) 双 基因重组 (2)把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用 (3)放射性同位素标记 2 细菌没有裂解，无子代噬菌体释放出来
第二讲DNA分子的结构、复制与基因的本质
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展
科学
思维
通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力
科学
探究
通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力
考点一 DNA分子的结构和相关计算[重难深化类]
1．DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成
(1)DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。
(2)图解DNA分子结构
2．DNA分子结构特点
(1)多样性：若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基对排列顺序。
(2)特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性：两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对配对方式不变等。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(×)
(2)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(√)
(3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(√)
(4)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定(√)
(5)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的(√)
(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同(×)
(7)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差(×)
(8)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(√)
(9)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献(2014·江苏卷，T4D)(√)
2．根据DNA分子结构图回答下列问题
(1)基本单位：脱氧核苷酸。
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为1∶1∶1。
②每个DNA片段中，含个游离的磷酸基团。
(2)水解产物：DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
(3)DNA分子中存在的化学键：
①氢键：碱基对之间的化学键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
②磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用限制性核酸内切酶处理可切割，用DNA连接酶处理可连接。
(4)碱基对数与氢键数的关系：
①若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n。
②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为3n－m。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)DNA分子的多样性与其空间结构________(填“有关”或“无关”)，其多样性的原因是________________________________________________________________________
________________________。
(2)DNA分子的结构具有稳定性的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)无关 不同DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的
(2)外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变
借助示意图辨析DNA分子的结构
[典型图示]
[问题设计]
(1)由图1可解读以下信息：
(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
[对点落实]
1．(2019·福州一模)如图所示为双链DNA分子的平面结构模式图。下列叙述正确的是( )
A．图示DNA片段中有15个氢键
B．沃森和克里克利用构建数学模型的方法，提出DNA的双螺旋结构
C．只有在解旋酶的作用下图示双链才能解开
D．在双链DNA分子中，每个磷酸基团连接1个脱氧核糖
解析：选A 图示的DNA片段共有6个碱基对，A－T有3对、G－C有3对，因A－T之间含2个氢键，G－C之间含3个氢键，所以该DNA片段共有15个氢键；沃森和克里克构建的是物理模型；要使DNA双链解开，不仅可以用DNA解旋酶，还可以用高温加热解旋；在双链DNA分子中，每条链中间的每个磷酸基团都分别连接2个脱氧核糖，每条链两端的磷酸基团只连接1个脱氧核糖。
2．用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是( )
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2
A．最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对
B．构建的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D．可构建45种不同碱基序列的DNA
解析：选B 由表中给定的碱基A为2个，C为2个，并结合碱基互补配对原则可知最多可构建4个脱氧核苷酸对；构建的双链DNA片段中A与T间的氢键共有4个，G与C间的氢键共有6个，即最多有10个氢键；DNA中位于一端的脱氧核糖分子均与1分子磷酸相连，位于内部的脱氧核糖分子均与2分子磷酸相连；4个碱基对可构建44种不同碱基序列的DNA。
[类题通法]
“三看法”判断DNA分子结构的正误
“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。
(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)仍为m。(注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性)
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中＝a，则在其互补链中＝1/a，而在整个DNA分子中＝1。(注：不同双链DNA分子中互补碱基之和的比均为1，无特异性)
[对点落实]
3．(2014·山东高考)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是( )
解析：选C DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时，则互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
4．已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( )
A．32.9%,17.1% B．31.3%,18.7%
C．18.7%,31.3% D．17.1%,32.9%
解析：选B 配对的碱基之和的比例在任意一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的，因此，一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。
5．(2019·临沂模拟)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子( )
A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7
B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n)，则G的个数为pm/2n－p
C．碱基排列方式共有4200种
D．含有4个游离的磷酸基团
解析：选B 该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若该DNA分子中A为p个，其占全部碱基的n/m，则全部碱基数为pm/n，所以G的个数为÷2，即pm/2n－p；对于某种特定的DNA分子其碱基的排列方式是特定的，只有一种；一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团。
[类题通法]
解答有关碱基计算题的“三步曲”
随着社会的发展，基因研究相关成果的应用越来越广泛，如DNA指纹、DNA分子杂交等建立在遗传物质多样性和特异性基础上的应用，教材中也有资料对此进行了介绍。研究近年来高考命题发现，教材中的资料往往是命题的重要素材。这体现了关注教材基础知识和学以致用的命题思路。
[对点落实]
6．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，可用于亲子鉴定、侦察罪犯等方面，请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题。
(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是________________________________________。
现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA都是独一无二的，就好像指纹一样，这说明：______________________________________________________________。
(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子以被32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的________。
(3)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中，煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助于DNA指纹技术。
①如表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列，根据碱基配对情况判断(不考虑基因突变)，A、B、C三组DNA中不是同一人的是______组。
A组
B组
C组
尸体中的DNA碱基序列
ACTGACGGTT
GGCTTATCGA
GCAATCGTGC
家属提供的DNA碱基序列
TGACTGCCAA
CCGAATAGCA
CGGTAAGACG
②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA独一无二，说明DNA分子具有多样性；每个人又有特定的DNA序列，说明DNA分子具有特异性。(2)一个双链被31P标记的DNA分子，在复制过程中，只能提供2条含31P的单链，复制3次后，得到8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，其中只有2条单链含31P，所以含32P的单链占全部单链的(16－2)/16＝7/8。(3)①分析表格可知，A组尸体中的DNA碱基序列和家属提供的DNA碱基序列能完全进行互补配对，但B组与C组的不能完全配对，说明B、C组不是同一个人的。②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂，不考虑基因突变时，家属提供的死者生前物品上的DNA与死者尸体中的DNA相同，碱基可以完全互补配对。
答案：(1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性 DNA分子具有多样性和特异性 (2)7/8 (3)①B、C ②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生，细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)
[归纳拓展]
DNA分子杂交技术和DNA指纹技术
两者原理和方法不同。DNA分子杂交技术是指用已知碱基序列的DNA的一条链为探针，与未知碱基序列的DNA单链或RNA单链进行碱基互补配对，从而判定未知DNA或RNA的碱基序列，可用于基因工程中目的基因导入和表达的检测等；人教版生物教材必修②P58介绍了“DNA指纹技术”，DNA指纹技术首先要用合适的酶将待检测DNA切成许多片段，再用电泳等方法将这些片段按大小分开，经一系列步骤，最后得到DNA指纹图。除同卵双生外，每个人的DNA是独一无二的，每个人的DNA指纹图也不一样，因此可以用于人身份的确认。
考点二 DNA分子的复制及相关计算[重难深化类]
1．DNA的复制
2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(√)
(2)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量(√)
(3)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间(√)
(4)DNA复制时，严格遵循碱基互补配对原则(√)
(5)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板(√)
(6)脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链(√)
(7)DNA分子复制是边解旋边双向复制的(√)
2．据图回答问题
(1)据图1可知基因与染色体的关系是基因在染色体上呈线性排列。
(2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示：
a．染色体，b.DNA，c.基因，d.脱氧核苷酸。
(3)染色体主要由DNA和蛋白质构成，一个DNA上有许多个基因，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。
(4)基因的本质是有遗传效应的DNA片段。遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)DNA分子精确复制的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)DNA半保留复制的主要意义是______________________________________________
________________________。
答案：(1)①DNA分子独特的双螺旋结构能够为复制提供模板，②碱基配对原则保证了复制能够准确进行
(2)保持亲代细胞和子代细胞遗传信息的连续性
1．DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向
(1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新链构建而成。
(2)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起。(如图所示)
(3)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。
2．“图解法”分析DNA复制过程中的数量关系
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个；
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个；
②一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制(n－1)次后得到的DNA分子数为2n－1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1(个)，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
[对点落实]
1．(2019·青岛模拟)如图所示为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是( )
A．rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键
B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
C．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
D．随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐
解析：选A rep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基对之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完整的单链。
2．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是( )
A．含有15N的DNA分子有两个
B．含有14N的DNA分子占总数的7/8
C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个
D．复制共产生16个DNA分子
解析：选B 由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个；该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故所有DNA分子都含14N；根据碱基互补配对原则，DNA分子含有100个碱基对，其中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×40＝320(个)；1个DNA分子经过4次复制，共产生DNA分子数＝24＝16(个)。
3．如图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→E→F→G表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起始点，“→”表示复制过程。请回答：
(1)若A中含48 502个碱基对，而子链延伸速度是105个碱基对/min，如果是单起点单向复制，则此DNA分子复制完成需约30 s，而实际上只需约16 s。根据A→C图分析，是因为________________。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长，若按A→C的方式复制，至少8 h，而实际上约2 h左右。据D→G图分析，是因为________________________________。
(3)A→G均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是____________________的。
(4)C与A相同，G与D相同，C、G能被如此准确地复制出来，是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)复制是双向进行的 (2)从多个起始点同时进行复制 (3)边解旋边复制 (4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能准确无误地完成
DNA半保留复制的实验分析
(1)实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
(2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(5)实验过程
(6)过程分析
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
(7)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
[对点落实]
4．(2019·杭州模拟)如图为科学家设计的DNA 合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA 的复制过程，下列说法正确的是( )
A．从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
B．用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
C．试管③中含有14N的DNA占3/4
D．本实验是科学家对DNA 复制方式假设的验证
解析：选D 大肠杆菌细胞内没有染色体；噬菌体营寄生，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验；试管③中含有14N的DNA占100%；本实验是对DNA半保留复制的验证实验。
5．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？用下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)；
b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)；
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除____________和分散复制。
(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是______________________。
(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出____________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制； 如果子代Ⅱ不能分出________两条密度带，则排除____________，同时确定为________。
解析：从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，另一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。
答案：(1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制
巧用图解，突破DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换。具体如下：
第一步
画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步
画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示
第三步
再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步
若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体(a与a′)分开的局面，进而推测子细胞染色体情况
[对点落实]
题点(一) 有丝分裂中染色体标记情况分析
6．果蝇的体细胞含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条染色体被32P标记( )
A．第1次 B．第2次
C．第3次 D．第4次
解析：选B 由于被标记的是DNA分子的双链，所以本题关键是要弄清染色体上DNA的变化，由于DNA的复制是半保留复制，所以在第一次有丝分裂结束后果蝇的体细胞中均含有8条染色体、8个DNA，每个DNA的2条链中均含1条标记链和1条非标记链。在第二次有丝分裂时，间期复制完成时会有16个DNA，但是这16个DNA中，有8个DNA均是含1条标记链和1条非标记链，另外8个DNA均含非标记链；中期由于着丝点没有分裂，所以每条染色体上有2个DNA，一个DNA含1条标记链和1条非标记链，另一个只含非标记链，所以在中期会有8条染色体有标记；后期着丝点分裂，每条染色体上的DNA随着姐妹染色单体的分开而分开，在后期形成16条染色体，其中只有8条含有标记，这8条染色体中的DNA含1条标记链和1条非标记链。
[类题通法]
有丝分裂中子染色体标记情况分析
(1)过程图解(一般只研究一条染色体)：
复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
题点(二) 减数分裂中染色体标记情况分析
7．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是( )
A．若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B．若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例至少占1/2
C．若子细胞中都含32P，则一定进行有丝分裂
D．若子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂
解析：选B 若该生物细胞内含一对染色体，且只进行有丝分裂，分裂三次形成8个细胞，则含放射性DNA的细胞最多有4个，占1/2；若该生物只有一对染色体，其进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，共产生8个细胞，含32P染色体的子细胞占1/2，若该生物有两对染色体，则占的比例会更高；若该生物含有多对染色体，则不管是有丝分裂还是减数分裂，子细胞都有可能含放射性；D选项所述的情况不可能出现。
[类题通法]
减数分裂中子染色体标记情况分析
(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图：
(2)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
题点(三) 分裂产生子细胞中染色体的标记情况
8．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为( )
A．20、40、20 B．20、20、20
C．20、20、0～20 D．20、40、0～20
解析：选C 用32P标记玉米体细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第一次有丝分裂结束后，每条染色体都带有标记，且每条染色体中的DNA分子2条链都是1条有标记、1条没有标记。在第二次有丝分裂时，间期复制完成后，含有20条染色体，每条染色体均有标记，但染色单体中只有一半含有32P标记，后期着丝点分裂，染色单体分开，形成40条染色体，有20条含有32P标记，20条不含32P标记。由于分开的染色单体移向两极具有随机性，因此子细胞中所含的20条染色体中，含32P标记的染色体数目为0～20条。
[类题通法]
利用模型分析子细胞中染色体标记情况
模
型
解
读
最后形成的4个子细胞有三种情况：第一种情况是4个细胞都是； 第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是
课堂一刻钟
1．(2018·海南高考)下列与真核生物中核酸有关的叙述，错误的是( )
A．线粒体和叶绿体中都含有DNA分子
B．合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量
C．DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键
D．转录时有DNA双链解开和恢复的过程
易错探因——过程不明
部分学生因不明确核酸的合成过程而出错。核酸的合成过程是复制(DNA)或转录(RNA)，这些过程都需要耗能，命题者用“合成核酸的酶促反应”代替“转录或复制”，以此迷惑考生。
解析：选B 线粒体和叶绿体中都含有少量的DNA和RNA分子；真核细胞内合成核酸的酶促反应过程，需消耗细胞代谢产生的能量；DNA由双链构成，RNA一般由单链构成，两者都含有磷酸二酯键；转录时有DNA双链解开和恢复的过程。
2．(2018·海南高考)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是( )
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
易错探因——审题不细
解答此类问题要明确放射性标记的是模板DNA还是原料。此题15N只在原料中出现，而14N则在模板DNA和原料中都出现。
解析：选D 将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个15N15NDNA和2个15N14NDNA，再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14NDNA和2个14N14NDNA，比例为3∶1。
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14N15NDNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解题关键——图文转换
解答此题要明确图示含义，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA。
解析：选B 由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制。
4．(2017·海南高考)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是( )
A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同
B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高
C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链
D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1
易错探因——张冠李戴
DNA分子中C与G的含量越高，DNA稳定性越高，而不是A与T的含量越高，DNA稳定性越高。
解析：选D 双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，则A＋C＝G＋T，即A＋C与G＋T的比值为1，因此，碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值相同；DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，则C与G的含量越高，DNA稳定性越高，因此，前一个比值越大，C与G的含量越低，双链DNA分子的稳定性越低；当两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链；经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1。
5．(2016·全国卷Ⅱ)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培
养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是( )
A．随后细胞中的DNA复制发生障碍
B．随后细胞中的RNA转录发生障碍
C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期
D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用
解题关键——获取信息
由于该物质使DNA双链不能解开，因此会抑制DNA复制和转录，进而抑制癌细胞的增殖。而DNA复制发生在细胞间期，因此C项正误显而易见。
解析：选C 在DNA分子的复制和转录过程中，DNA分子都需要先将双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的DNA复制和RNA转录都会发生障碍；因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期；癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过程，进而抑制癌细胞的增殖。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.DNA分子的结构，重点考查DNA分子中碱基之间的关系。
2．DNA复制的原理、过程和特点，多考查DNA复制的方式和相关数量计算。
考查能力
1.识记能力：主要考查对DNA的结构和DNA复制的方式、特点等的识记能力。
2．推理能力：主要考查DNA的碱基计算和DNA复制过程中的相关数量关系的推理能力。
3．实验探究能力：通过探究DNA复制方式，考查实验设计与分析能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．DNA的结构
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
(3)DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。
(4)DNA分子中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序代表了遗传信息。
2．DNA的复制
(1)DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
(2)DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
3．基因
(1)基因是具有遗传效应的DNA(核酸)片段。
(2)染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。
[课下达标检测]
一、选择题
1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．组成DNA分子的核糖核苷酸有4种
B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
解析：选C DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸；位于DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，A＋G＝T＋C。
2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
解析：选B DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
3．(2019·武汉模拟)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是( )
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基
B．基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有一个或两个DNA分子
解析：选A 在DNA分子中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基；基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子含有许多个基因；脱氧核苷酸的特定排列顺序使基因具有特异性；染色体是DNA的主要载体，DNA复制前一条染色体含一个DNA分子，DNA复制后一条染色体含两个DNA分子。
4．下图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是( )
A．②与①交替连接，构成了DNA分子的基本骨架
B．③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键
C．该DNA复制n次，含母链的DNA分子只有2个
D．该DNA复制n次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个
解析：选B ①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；④是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA复制n次，得到2n个DNA，其中含母链的DNA分子共有2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)。
5．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( )
DNA来源
大肠杆菌
小麦
鼠
猪肝
猪胸腺
猪脾
(A＋T)/
(C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些
B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍
D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
解析：选D 大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C－G碱基对的比例较高，而C－G碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的；虽然小麦和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同。
6．下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。下列叙述正确的是( )
A．在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接
B．理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定
C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3
D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1
解析：选D DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接；理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA片段1稳定；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。
7．(2019·盐城模拟)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述正确的是( )
A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C．每个DNA分子中只有一条脱氧核苷酸链含3H
D．所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的1/4
解析：选A 若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制一次，所以细胞第一次分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记；第二次分裂中期，1/2的DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H,1/2的DNA分子一条脱氧核苷酸链含3H；所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的3/4。
8．在研究解旋酶在DNA复制过程中的作用机制时，科研人员发现，随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小了。下列相关分析错误的是( )
A．解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置
B．减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制
C．在DNA双链被打开的过程中不需要外界提供能量
D．解旋酶缺陷的发生可能与多种人类疾病的产生有关
解析：选C 解旋酶常常依赖于单链的存在，并能识别复制叉的单链结构，因此解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置；随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小，因此减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制；在DNA双链被打开的过程中需要ATP的水解来提供能量；解旋酶用于打开DNA中的氢键，解旋酶缺陷就无法将氢键打开，DNA无法复制，使人类产生多种疾病。
9.现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是( )
A．基因M共有4个游离的磷酸基，氢键数目为(1.5N＋n)个
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有A的比例最多为2n/N
C．基因M的双螺旋结构，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等
解析：选D 基因M的每一条链有1个游离的磷酸基，故有2个游离的磷酸基，氢键数为(1.5N－n)个；基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M；双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；等位基因是基因突变产生的，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列顺序可以不同。
10．分析某病毒的遗传物质，其成分如下：
碱基种类
A
C
G
T
碱基浓度(%)
36
24
18
22
据此，下列推测错误的是( )
A．该病毒的遗传物质不是双链DNA
B．该病毒的遗传信息流动过程不遵循中心法则
C．以该病毒DNA为模板，复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质
D．该病毒DNA的突变频率较高
解析：选B 该病毒的核酸中含有碱基T，说明该病毒的遗传物质是DNA，根据该DNA分子中碱基A和T、C和G的数量不相等，可以确定该病毒的遗传物质为单链DNA；该病毒的遗传信息流动过程遵循中心法则；以该病毒DNA为模板复制出的是与其碱基序列互补的DNA单链，与病毒DNA的碱基序列并不相同，因此复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质；该病毒DNA是单链结构，其结构不稳定，容易发生突变。
11.某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个
C．X层中含有氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4
解析：选C X层应全部是含14N15N的基因，W层中含15N标记的胞嘧啶数为3 000×(1－2×35%)÷2×6＝2 700(个)；复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1∶3；W层与Z层的核苷酸数之比应为3∶1。
12．某长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个，该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3′、5′端口，接着5′端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3′端开始延伸子链，同时还以分离出来的5′端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．该过程是从两个起点同时进行的，1链中的碱基数目多于2链
B．若该DNA连续复制3次，则第三次共需鸟嘌呤4 900个
C．复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制
D．该环状DNA通常存在于细菌、酵母菌等原核细胞中
解析：选C 双链DNA分子的两条链是严格按照碱基互补配对原则形成的，所以1链和2链均含1 000个碱基，两者碱基数目相同；根据碱基互补配对原则(A－T、G－C)，DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，在第三次复制过程中，DNA分子数由4个增加到8个，即第三次新合成4个DNA分子，故需鸟嘌呤700×4＝2 800(个)；根据题意可知，复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制；酵母菌细胞是真核细胞。
二、非选择题
13．请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：
(1)DNA分子复制的时间是________________________________，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠________________________________连接。
(2)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细________，原因是____________________________。
(3)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(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________________。
(4)7乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为________。
(5)请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。
解析：(1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。(2)A、G都为嘌呤碱基，C、T都为嘧啶碱基，根据碱基互补配对原则，一条链中嘌呤碱基只能和另一条链中的嘧啶碱基互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。(3)突变后是U，则以突变的单链为模板两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基为U—A、A—T。另外一条未突变单链两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基是G—C、C—G。所以P点正常碱基可能是G或C。 (4)据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%。当其中的G全部被7乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。(5)DNA复制为半保留复制，因此在第二次复制形成的4个DNA分子中，其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的，另2个DNA分子是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。
答案：(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— (2)相同 嘌呤必定与嘧啶互补配对 (3)胞嘧啶或鸟嘌呤 (4)20% (5)如图
14．荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：
(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的__________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的____________为原料，合成荧光标记的DNA探针。
(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中______键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照______________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有______条荧光标记的DNA片段。
(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到______个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。
解析：(1)从图中可以看出，DNA酶Ⅰ可将DNA切割成若干片段，故其作用类似于限制酶，即可以使脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。DNA探针的本质是荧光标记的DNA片段，其基本单位是脱氧核苷酸。(2)由图可知，高温可以使双链DNA分子中的氢键断裂形成DNA单链，DNA探针的单链与染色体中特定基因的DNA单链重新形成杂交的双链DNA分子，此时互补的双链的碱基间应遵循碱基互补配对原则，而一条染色体的两条染色单体上共有两个双链DNA分子，氢键断裂后可形成4条DNA单链，所以与探针杂交后最多有4个荧光点。(3)甲、乙杂交所得的F1的染色体组为AABC，假设染色体组A、B中可被荧光标记的染色体均用a表示，则在有丝分裂中期细胞中有3个a，故可观察到6个荧光点；在减数第一次分裂后期，AA中的染色体可平均分配，但是B、C中的染色体因不能联会而随机分配，形成的两个子细胞中分别含有1个a和2个a，所以可分别观察到2个和4个荧光点。
答案：(1)磷酸二酯 脱氧核苷酸 (2)氢 碱基互补配对 4 (3)6 2和4
15．(2019·海口摸底)在研究DNA复制机制的过程中，为验证DNA分子的半保留复制方式，研究者以蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：
步骤①：将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间。
步骤②：取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间。分别在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，通过放射自显影技术检测有丝分裂中期细胞染色体上的放射性分布。
(1)本实验最主要的研究方法称为________________。实验所用的细胞材料最可能取自蚕豆根尖的________区，步骤①的目的是标记细胞中的________分子。
(2)若第一个细胞周期的检测结果是每条染色体的姐妹染色单体都具有放射性，如图A所示。第二个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(填字母)，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(填字母)，说明DNA分子的复制方式为半保留复制。
中期的染色体示意图(深色代表染色单体具有放射性)
解析：(1)根据步骤①中“将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间”，可以确定本实验最主要的研究方法是同位素示踪法。用蚕豆根尖进行实验时，DNA复制发生在具有细胞周期的细胞的分裂间期，因此该实验所用的细胞材料最可能取自蚕豆根尖的分生区；胸腺嘧啶是合成DNA的原料之一，因此步骤①的目的是标记细胞中的DNA分子。(2)图A中每条染色体的姐妹染色单体均含有放射性，图B中每条染色体的姐妹染色单体中只有一条含有放射性，图C中每条染色体的姐妹染色单体均不含放射性。DNA分子的复制为半保留复制，第一个细胞周期，DNA复制后每个DNA分子中只有一条链含有放射性，第二个细胞周期，每个DNA分子复制后形成两个DNA分子，一个DNA分子含有放射性，另一个DNA分子不含放射性，则放射性检测结果是每条染色体含有两条染色单体，其中一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，符合题图中B；同理可知，第三个细胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放射性，另一半染色体的姐妹染色单体中，有一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，符合题图中B和C。
答案：(1)同位素示踪法 分生 DNA (2)B B和C
第三讲基因的表达
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过掌握遗传信息的传递过程，能够从分子水平阐述生命的延续性，从而理解生命的延续和发展规律
科学
思维
通过掌握遗传信息传递过程中碱基数目、氨基酸数等数量关系，提升分析与计算能力
科学
探究
通过模拟中心法则各过程实验，提升对实验结果的逻辑分析能力
社会
责任
通过掌握抗菌药物作用机理及有关中心法则内容，形成关注社会、关注人类健康的理念
考点一 遗传信息的转录和翻译
1．RNA的结构与功能
2．遗传信息的转录
(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)过程(见下图)
3．遗传信息的翻译
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
(2)场所或装配机器：核糖体。
(3)条件
模板
原料
能量
酶
搬运工具
mRNA
氨基酸
ATP
多种酶
tRNA
(4)过程
4．密码子与反密码子
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA
tRNA
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子，转运氨基酸
特点
与DNA模板链上的碱基互补
与mRNA中密码子的碱基互补
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)少数RNA具有生物催化作用(√)
(2)真核生物的tRNA呈三叶草结构(√)
(3)与DNA相比，RNA特有的物质是核糖和尿嘧啶(√)
(4)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基(×)
(2013·全国卷Ⅰ，T1C)
(5)转录和翻译都可在细胞核中发生(×)
(6)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料(×)
(7)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(×)
(8)每种氨基酸仅由一种密码子编程(×)
(9)DNA复制就是基因表达的过程(×)
(10)转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C碱基配对方式(×)
2．据图填空
(1)图1为DNA，含有脱氧核糖和碱基T，图2为RNA，含有核糖和碱基U。
(2)图2中A是mRNA，功能是传递遗传信息；B是rRNA，功能是组成核糖体；C是tRNA，功能是识别并转运氨基酸。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
仔细观察下面两图，并思考
(1)两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？______________________________
________________________________________________________________________。
提示：图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图1所示转录、翻译过程有“时空”差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在核糖体，时间在后。图2所示转录、翻译同时进行
(2)大肠杆菌可进行上述哪个过程，图1还是图2？判断依据是什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：图2；大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，只能进行图2过程不能进行图1过程(图1在细胞核中转录，在细胞质中翻译)
(3)两图中a～f分别是什么物质或结构？___________________________________
________________________________________________________________________。
提示：a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶
1．比较记忆复制、转录和翻译
遗传信息的传递
遗传信息的表达
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
特点
①半保留复制
②边解旋边复制
边解旋边转录
一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
2．辨析遗传信息、密码子与反密码子
(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子
(2)明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
①一种氨基酸可对应一种或几种密码子(即密码子具有简并性)，可由一种或几种tRNA转运。
②除终止密码子外，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。
③密码子有64种(3种终止密码子；61种决定氨基酸的密码子)。
3．基因表达中相关计算
(1)DNA模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA中A＋U(或C＋G)相等，则(A＋T)总%＝(A＋U)mRNA%。
(2)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示：
可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA(或基因)碱基数目。
[对点落实]
题点(一) DNA复制、转录和翻译
1．(2019·钦州质检)下列有关DNA复制、转录和翻译过程的叙述，错误的是( )
A．三个过程都属于“中心法则”的内容
B．三个过程都需要消耗能量
C．DNA复制和转录只能在细胞核中进行，而翻译在细胞质中进行
D．某段DNA有600个碱基，由它控制合成的多肽链最多含氨基酸100个
解析：选C DNA复制、转录和翻译都涉及遗传信息在细胞内的传递，所以三个过程都属于“中心法则”的内容；DNA复制、转录、翻译三个过程都需要消耗细胞内代谢产生的能量；DNA复制和转录主要在细胞核中进行，还可以在线粒体、叶绿体等细胞器中进行；一段DNA含有600个碱基，转录后形成的信使RNA最多含有300个碱基，由它控制合成的多肽链则最多含100个氨基酸。
2．(2017·全国卷Ⅲ)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
解析：选C 真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的；由于转录产生不同RNA时的DNA片段不同，因此同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生；真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA也可以转录形成RNA；转录的过程遵循碱基互补配对原则，因此产生的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。
[易错提醒]
转录、翻译过程中的四个易错点
(1)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。
(2)翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。
(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是A－T，而是A－U。
(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。
题点(二) 遗传信息、密码子、反密码子的区别
3．如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。下列说法正确的是( )
A．分析图示可知①是β，完成基因→②的场所是细胞核
B．除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA
C．图中②→③需要在核糖体上进行
D．能够决定氨基酸的③的种类有61种
解析：选C 根据碱基互补配对原则，从图中②的碱基组成可以确定β链是转录模板；蓝藻属于原核生物，没有细胞核。RNA包括mRNA(图中②)、tRNA(图中③)和rRNA(核糖体RNA)。图中②→③是翻译过程，在核糖体上进行。能够决定氨基酸的密码子有61种，密码子在mRNA上，而③是tRNA。
4．(2019·南阳调研)在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU……”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU……”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。则缬氨酸的密码子是( )
A．GUG B．UGU
C．GGU D．UGG
解析：选A 碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU……”的mRNA中含有GUG、UGU两种密码子，编码缬氨酸和半胱氨酸两种氨基酸；碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU……”的mRNA中含有的密码子是GGU或GUG或UGG，编码甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。因此缬氨酸的密码子可能是GUG。
题点(三) 与基因表达有关的计算
5．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽链，则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为( )
A．33、11、66 B．36、12、72
C．12、36、72 D．11、36、66
解析：选B 一条含有11个肽键的多肽链，含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸，一个氨基酸需要一个tRNA来转运，因此mRNA中至少含有36个碱基，至少需要12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。
6．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有( )
A．600个 B．700个
C．800个 D．900个
解析：选D 根据由2条肽链组成的蛋白质分子共有肽键198个，可知该蛋白质由200个氨基酸组成，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基，转录该mRNA的DNA分子至少含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%，可知A＋U＝150个，则转录形成该mRNA的DNA模板链上T＋A＝150个，DNA分子中非模板链上A＋T＝150个，整个DNA分子中A＋T＝300个，则该DNA分子中C＋G＝900个。
7．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是( )
A．m、(m/3)－1 B．m、(m/3)－2
C．2(m－n)、(m/3)－1 D．2(m－n)、(m/3)－2
解析：选D mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C数目为n个，推出A＋U数目为(m－n)个，故DNA中A＋T数目为2(m－n)。根据mRNA中碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3，脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。
[易错提醒]
关注计算中“最多”和“最少”问题
(1)mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(2)DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍多。
(3)不能忽略“最多”或“最少”等字：如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
翻译过程的三种模型图
[典型图示]
[问题设计]
1．图甲模型分析
(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。
(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
(3)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
(4)翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。
(5)翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。
2．图乙模型分析
图乙表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体分析如下：
(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
(2)意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)方向：核糖体的移动方向为从右向左，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因：有相同的模板mRNA。
3．图丙模型分析
图丙表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。
[对点落实]
8．(2018·浙江4月选考)miRNA是一种小分子RNA，某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成，某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。
下列叙述正确的是( )
A．miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合
B．W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译
C．miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对
D．miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因mRNA结合所致
解析：选B miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因首端的启动子相结合；真核细胞内W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译；miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与U、C与G配对；miRNA抑制W蛋白的合成，是通过单链结构的miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白质复合物直接与W基因的mRNA结合所致。
9．下图表示细胞内蛋白质的合成过程，下列叙述正确的是( )
A．图示中的物质甲为DNA解旋酶
B．图示过程主要发生在真核细胞中
C．氨基酸转运过程中有磷酸生成
D．核糖体沿着mRNA从左向右移动
解析：选C 据图可知，图中左侧表示DNA转录形成mRNA的过程，此过程需要的模板为DNA的一条链，原料为四种游离的核糖核苷酸，同时需要RNA聚合酶的参与，因此甲是RNA聚合酶；图示过程(转录与翻译)同时进行，说明此过程发生在原核细胞中；翻译过程中需要tRNA运输氨基酸，此过程需要ATP的水解供能，而ATP的水解可以产生ADP与磷酸；根据tRNA的移动方向可知，核糖体沿着mRNA从右向左移动。
[类题通法]
基因表达过程图的分析方法
(1)分析此类问题要分清mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，可同时合成若干条多肽链。
(2)用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图：
考点二 中心法则及基因与性状的关系
1．中心法则(据图填空)
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。
2．基因控制性状的途径
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则(√)
(2)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(×)
(3)原核生物的tRNA合成无需基因指导(×)
(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(√)
(5)基因与性状之间是一一对应的关系(×)
(6)两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同(√)
(7)高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的(×)
2．连线基因对性状控制的方式与实例
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。
(1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是________________________________________________________________________。
(3)为什么基因B经诱导后转录出mRNA就能提高产油量？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案：(1)抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)
(2)mRNA中不含T含U，五碳糖为核糖
(3)双链mRNA不能翻译(不能与核糖体结合)形成酶b，而细胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高
1．中心法则的内容与各种生物的信息传递
(1)中心法则的内容
(2)中心法则体现DNA的两大基本功能
①信息传递功能：Ⅰ过程体现了遗传信息的传递功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中；Ⅳ过程表示以RNA作为遗传物质的生物亲代与子代之间遗传信息的传递功能。
②信息表达功能：Ⅱ(转录)、Ⅲ(翻译)过程共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育过程中；Ⅴ过程表示了部分以RNA作为遗传物质的病毒的逆转录过程，是RNA中遗传信息表达的首要步骤。此类生物专营寄生生活，必须在宿主细胞中完成其遗传物质的信息表达，所以需先通过逆转录过程形成DNA，整合在宿主DNA中，再进行Ⅱ、Ⅲ过程。
2．基因对性状的控制
(1)控制生物性状的两种途径
(2)基因与生物性状的关系
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。
③有些基因可影响多种性状，如图中基因1可影响B和C性状。
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。
[对点落实]
1．如图所示为基因的作用与性状的表现之间的关系。下列相关叙述正确的是( )
A．①过程与DNA复制的共同点是都以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行
B．③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP
C．人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质间接表现的，白化病是通过蛋白质直接表现的
D．HIV和T2噬菌体都可独自进行①③这两个基本过程
解析：选B ①过程是转录，以DNA一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行，而DNA的复制是以DNA的两条链为模板，在DNA聚合酶的作用下完成；③过程是翻译，直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP；白化病患者体内缺乏酪氨酸酶，是通过控制酶的合成间接表现的，人的镰刀型细胞贫血症是通过控制蛋白质结构直接表现的；HIV和T2噬菌体是病毒，必须寄生在宿主细胞内，利用宿主细胞提供的物质和能量才能完成①③过程。
2．(2019·东北育才学校模拟)下图是基因M、N、P对某种生物性状控制关系(三对等位基因分别位于三对同源染色体上)，下列相关叙述错误的是( )
A．表现出性状3的个体基因型可能有4种
B．表现出性状2的个体基因型是ppM_nn
C．图示表明基因对性状的控制可通过控制酶的合成实现
D．基因型PpMmNn个体测交，后代中表现出性状1的个体占3/16
解析：选D 据图分析，性状3的个体基因型为ppM_N_，因此该性状有4种基因型；表现出性状2的个体基因型是ppM_nn；图示表明基因对性状的控制可通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物性状；表现出性状1的基因型是P_____(含基因P，共18种)或ppmm__(不含基因M，共3种)，测交后代基因型与F1产生的配子种类相同，根据基因的自由组合定律，PpMmNn个体产生的配子有8种，其中P__占4/8，pm_占2/8，故基因型PpMmNn个体测交，后代中表现出性状1的个体占3/4。
利用图示分类剖析中心法则及补充内容
[典型图示]
[问题设计]
(1)图中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。
(2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。
(3)分别写出下列生物中心法则表达式：(填表)
生物种类
举例
遗传信息的传递过程
DNA病毒
T2噬菌体
RNA病毒
烟草花叶病毒
逆转录病毒
艾滋病病毒
细胞生物
动物、植物、细菌、真菌等
[对点落实]
3．(2016·海南高考)某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是( )
A．抑制该病毒RNA的转录过程
B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程
C．抑制该RNA病毒的反(逆)转录过程
D．抑制该病毒RNA的自我复制过程
解析：选C RNA病毒的遗传物质需要经逆转录形成DNA，然后整合到真核宿主的基因组中，Y物质与脱氧核苷酸结构相似，应抑制该病毒的逆转录过程。
4.(2019·赣州一模)如图表示DNA及相关的生理活动，下列表述错误的是( )
A．过程a、b、c均可在胰岛B细胞细胞核中发生
B．f和g过程可能通过反馈调节实现
C．过程a、b、c、d、e与碱基配对有关
D．某基因表达的产物可能影响另一个基因的表达
解析：选A 胰岛B细胞已经高度分化，不再分裂，因此不会发生DNA的复制(a)过程，翻译(c)过程发生在胰岛B细胞细胞质中；f和g过程可能通过反馈调节实现；过程a、b、c、d、e都遵循碱基互补配对原则；某基因表达的产物可能影响另一个基因的表达。
[类题通法]
“三看法”判断中心法则各过程
抗菌药物是治疗感染性疾病的特效药物，由于广泛大量地使用，使细菌耐药性不断增强，已成为全球性的突出问题。高考中可能以此为背景考查与之相关的细胞结构和功能、转录和翻译、变异等相关知识。
[对点落实]
5．下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解。
①青霉素：抑制细菌细胞壁的合成；②环丙沙星：抑制细菌DNA解旋酶的活性；③红霉素：能与细菌细胞中的核糖体结合以阻止其发挥作用；④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。以下有关说法错误的是( )
A．环丙沙星会抑制a过程，利福平将会抑制b过程
B．除青霉素外，其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用
C．过程d涉及的氨基酸最多有20种、tRNA最多有64种
D．e过程需要逆转录酶
解析：选C 由题干可知，环丙沙星会抑制细菌DNA解旋酶的活性，故可抑制细菌DNA的复制过程(a过程)。利福平会抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制DNA的转录过程(b过程)。红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用，故可抑制细菌的翻译过程(d过程)。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，其不影响遗传信息的传递和表达过程。e过程是逆转录过程，需要逆转录酶。翻译过程涉及的氨基酸最多有20种、tRNA最多有61种。
6．抗生素是目前临床上应用极广泛的特效抗菌药物，下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理，请思考并回答下列问题。
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA解旋酶的活性
红霉素
能与细菌细胞中的核糖体结合
利福平
抑制敏感型的结核杆菌的RNA聚合酶的活性
(1)青霉素对细菌类感染治疗效果突出，据表推测其引发细菌死亡的机制是什么？
(2)结合“中心法则”中遗传信息传递过程，请依次说出①环丙沙星、②红霉素、③利福平的具体杀菌机制。
答案：(1)细胞壁对细胞具有保护作用，青霉素抑制细菌细胞壁的合成，所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护，其会因吸水而破裂死亡。(2)①DNA复制时首先需DNA解旋酶解开螺旋，环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性，因此可抑制DNA的复制；②蛋白质的合成场所是核糖体，红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合，从而导致细菌蛋白质合成过程受阻；③RNA聚合酶作用于转录过程，故利福平治疗结核病的机制很可能是抑制了结核杆菌的转录过程，从而导致其无法合成蛋白质。
课堂一刻钟
1．(2018·海南高考)关于复制、转录和逆转录的叙述，下列说法错误的是( )
A．逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶
C．转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸
D．细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板
易错探因——记忆不准
转录的产物是RNA，需要的反应物是核糖核苷酸；逆转录的产物是DNA，需要的反应物是脱氧核苷酸。
解析：选C 转录需要的反应物是核糖核苷酸，逆转录需要的反应物是脱氧核苷酸。
2．(2017·海南高考)下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是( )
A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子
B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板
C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程
D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA
易错探因——概念不清
基因表达包括转录和翻译两个过程，蛋白质的合成只是翻译过程。在复习中只有明确生物核心概念的内涵和外延，才能准确理解生物学现象，正确答题。
解析：选B 一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码；HIV的遗传物质为RNA，可以作为逆转录过程的模板合成DNA；蛋白质的合成过程即为翻译过程，而真核生物基因表达的过程包括转录和翻译两个过程；一个基因的转录是以DNA的一条链为模板进行的。
3．(2017·江苏高考，多选)在体外用14C标记半胱氨酸tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*CystRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*AlatRNACys(见图，tRNA不变)。如果该*AlatRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是( )
A．在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链
B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
易错探因——张冠李戴
反密码子与密码子按碱基互补原则进行配对，与tRNA携带的氨基酸无关。命题者故意将密码子、反密码子、tRNA、氨基酸的关系混淆、张冠李戴，以考查学生对知识掌握的准确程度。
解析：选AC 一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条多肽链；tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对是由二者的碱基序列决定的；由于半胱氨酸在镍的催化作用下还原成丙氨酸，但tRNA未变，所以该*AlatRNACys参与翻译时，新合成的肽链中原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，但原来Ala的位置不会被替换。
4．(2018·江苏高考)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：
(1)细胞核内各种RNA的合成都以________________为原料，催化该反应的酶是________________。
(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是____________，此过程中还需要的RNA有________________。
(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内________(图示①)中的DNA结合，有的能穿过________(图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。
解题关键——识图析图
解答此小题时只要能读懂图示即可作答，图示①表示lncRNA与染色质结合，图示②表示核孔，lncRNA能穿过核孔与细胞质中的蛋白质结合发挥调控作用。
(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的________，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是__________________________。
解析：(1)细胞核内各种RNA的合成原料都是四种核糖核苷酸，催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。(2)转录产生的各种RNA中，指导氨基酸分子合成多肽链的是mRNA，翻译过程中还需要tRNA和rRNA参与。(3)通过图示过程可知，lncRNA前体加工成熟后，有的与细胞核内染色质中的DNA结合，有的能穿过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。(4)血液中的单核细胞和中性粒细胞等吞噬细胞由造血干细胞分化而来。lncRNA与细胞核内相应的DNA结合后，可以调控造血干细胞的分化，增加吞噬细胞的数量，该过程能够增强人体的免疫抵御能力。
答案：(1)四种核糖核苷酸 RNA聚合酶 (2)mRNA(信使RNA) tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA) (3)染色质 核孔 (4)分化 增强人体的免疫抵御能力
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.DNA和RNA的组成、结构和功能，重点考查DNA和RNA与基因表达的关系。
2．遗传信息的传递和表达，多角度考查复制、转录和翻译的过程。
考查能力
1.识记能力：主要考查对复制、转录和翻译的过程、条件等知识的识记能力。
2．模型构建能力：主要通过构建基因表达过程模式图，考查识图和析图能力。
3．推理能力：通过基因表达过程的相关数量计算，考查逻辑思维能力和推理能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．RNA与DNA在化学组成上的区别
RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。
2．基因的表达
(1)转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。
(2)密码子位于mRNA上，由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成。
(3)一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种密码子来决定。
(4)决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，理论上也有61种。
3．基因与性状的关系
基因对性状的控制有两条途径：一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状(间接途径)；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状(直接途径)。
[课下达标检测]
一、选择题
1．下列关于RNA的叙述，正确的是( )
A．75个碱基组成的tRNA，其上含有25个反密码子
B．900个碱基组成的mRNA，其上含有的密码子均决定氨基酸
C．结核杆菌的rRNA的形成与核仁密切相关
D．人体的不同细胞中，mRNA的种类不一定相同
解析：选D 一个tRNA上只有1个反密码子；mRNA上终止密码子不对应氨基酸；结核杆菌是原核细胞，没有细胞核，也没有核仁；人体的不同细胞中，不同的基因选择性表达，也有部分相同基因表达，所以mRNA的种类不一定相同。
2．下列关于生物体内遗传信息传递的叙述，正确的是( )
A．翻译时，每种密码子都有与之对应的反密码子
B．没有外界因素干扰时，DNA分子的复制也可能出错
C．转录开始时，RNA聚合酶必须与基因上的起始密码结合
D．翻译时，一个核糖体上结合多条mRNA分子，有利于加快翻译的速度
解析：选B 翻译时，终止密码子不能编码氨基酸，因此终止密码子没有与之对应的反密码子；没有外界因素干扰时，DNA分子的复制也可能出错；启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，可见，转录开始时，RNA聚合酶必须与基因上的启动子结合；翻译时，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，有利于加快翻译的速度。
3．下列关于中心法则的叙述，正确的是( )
A．亲代DNA能通过自我复制在亲子代之间表达遗传信息
B．真核生物基因表达的过程需要多种RNA参与
C．基因的转录过程发生在细胞核中
D．在烟草花叶病毒颗粒内可以合成自身的RNA和蛋白质
解析：选B 亲代DNA能通过自我复制在亲子代之间传递遗传信息；真核生物基因表达的过程需要mRNA、tRNA、rRNA参与；细胞核和线粒体以及叶绿体中均含有DNA，都可以发生基因的转录过程；烟草花叶病毒没有细胞结构，不能独立生活，必须寄生于活细胞中，因此其蛋白质和RNA的合成都发生在烟草细胞中。
4．2017年11月我国爆发了较严重的流感。某流感病毒是一种负链RNA病毒，侵染宿主细胞后会发生－RNA→＋RNA→－RNA和－RNA→＋RNA→蛋白质的过程，再组装成子代流感病毒。“－RNA”表示负链RNA，“＋RNA”表示正链RNA。下列叙述错误的是( )
A．该流感病毒的基因是有遗传效应的DNA片段
B．＋RNA具有信使RNA的功能
C．该流感病毒由－RNA形成－RNA需在宿主细胞内复制2次
D．入侵机体的流感病毒被清除后，相关浆细胞数量减少
解析：选A 根据题意分析可知，该病毒的遗传物质是－RNA，因此其基因应该是具有遗传效应的RNA片段；在－RNA的复制和控制蛋白质的合成过程中，都先形成了＋RNA，说明＋RNA具有信使RNA的功能；该流感病毒侵染宿主细胞后，由－RNA形成－RNA的过程为“－RNA→＋RNA→－RNA”，说明其发生了2次RNA的复制；入侵机体的流感病毒被清除后，相关浆细胞的数量会减少。
5．如图为人体内遗传信息传递的部分图解，其中a、b、c、d表示生理过程。下列有关叙述正确的是( )
A．a过程需要某种蛋白质的催化，c过程需要用到某种核酸参与运输
B．b过程应为RNA的加工过程，剪切掉了部分脱氧核苷酸
C．基因表达过程中可同时进行a过程和c过程
D．d过程形成的促甲状腺激素释放激素可同时作用于垂体和甲状腺
解析：选A 图中a过程表示转录，需要RNA聚合酶的催化，而RNA聚合酶的本质是蛋白质，c过程表示翻译，需要用到tRNA参与转运氨基酸；据图可知，b过程应为RNA的加工过程，剪切掉了部分核糖核苷酸，RNA中不含脱氧核苷酸；人体细胞属于真核细胞，a过程(转录)发生在细胞核内，而c过程(翻译)发生在核糖体上，转录后形成的mRNA经核孔进入细胞质中与核糖体结合进行翻译；促甲状腺激素释放激素只能作用于垂体，促进垂体分泌促甲状腺激素，而不能直接作用于甲状腺。
6．如图表示RNA病毒M、N遗传信息传递的部分过程，下列有关叙述正确的是( )
A．过程①、②所需的酶相同
B．过程③、④产物的碱基序列相同
C．病毒M的遗传信息还能从DNA流向RNA
D．病毒N的遗传信息不能从RNA流向蛋白质
解析：选C ①为逆转录过程，该过程需要逆转录酶，②为DNA的合成过程，该过程需要DNA聚合酶；过程③、④产物的碱基序列互补，不相同；从图中看出病毒M先形成DNA，然后再由DNA形成RNA，因此其遗传信息还能从DNA流向RNA；病毒N的遗传信息也能控制蛋白质的合成，因此也能从RNA流向蛋白质。
7.下列关于图中遗传信息传递与表达过程的叙述，正确的是( )
A．图中只有①③过程遵循碱基互补配对原则
B．人体正常细胞内可发生①③④过程
C．①过程可能发生基因突变和基因重组
D．基因可通过③⑤过程控制生物的性状
解析：选D 图中①～⑤过程都遵循碱基互补配对原则；人体正常细胞内不能发生④过程(RNA复制)；①表示的DNA复制过程可能发生基因突变，但不会发生基因重组；基因可通过③(转录)和⑤(翻译)过程控制生物的性状。
8．人的线粒体DNA能够进行自我复制，并在线粒体中通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，下列说法正确的是( )
A．线粒体DNA复制时需要以核糖核苷酸作为原料
B．线粒体DNA进行转录时需要DNA聚合酶的参与
C．线粒体中存在能识别并转运特定氨基酸的tRNA
D．线粒体DNA发生突变后可通过父亲遗传给后代
解析：选C DNA复制的原料是脱氧核苷酸；DNA复制需要DNA聚合酶，转录需要RNA聚合酶参与；线粒体是半自主性细胞器，能够进行基因的表达，含tRNA；受精过程中进入卵细胞的是精子的头部(主要含细胞核)，因此线粒体基因发生突变后不能通过父亲传给后代。
9．(2019·宁德质检)真核细胞中mRNA可能和DNA模板稳定结合形成DNARNA双链，使另外一条DNA链单独存在，此三链DNARNA杂合片段称为R环。下列关于R环的叙述，正确的是( )
A．形成于DNA复制过程
B．嘌呤数一定等于嘧啶数
C．无A－U、T－A间的碱基互补配对
D．易导致某些蛋白质含量下降
解析：选D 由题意“mRNA可能和DNA模板稳定结合”可知：R环形成于转录过程；R环是三链DNARNA杂合片段，mRNA为单链结构，因此R环中的嘌呤数(A、G)不一定等于嘧啶数(C、T、U)；R环中的mRNA与DNA模板链之间存在A－U、T－A间的碱基互补配对；R环结构的形成会导致mRNA不能与核糖体结合，所以易导致某些蛋白质含量下降。
10．许多基因的启动子内富含CG重复序列，若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为5甲基胞嘧啶，就会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述，正确的是( )
A．在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接
B．胞嘧啶甲基化导致已经表达的蛋白质结构改变
C．胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合
D．基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
解析：选C 在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接；胞嘧啶甲基化导致的是表达过程中基因转录被抑制，对已经表达的蛋白质结构没有影响；根据题意“胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录”可推知，抑制的实质就是阻碍RNA聚合酶与启动子结合；由于甲基化会抑制转录过程，所以基因的表达水平与基因的甲基化程度有关。
11．B基因在人肝脏细胞中的表达产物是含100个氨基酸的β100蛋白，而在人小肠细胞中的表达产物β48蛋白是由β100蛋白的前48个氨基酸构成的。研究发现，小肠细胞中B基因转录出的mRNA中某一“CAA”密码子上的C被编辑成了U。以下判断正确的是( )
A．肝脏和小肠细胞中B基因的结构有差异
B．组成β100蛋白和β48蛋白的化学元素不同
C．β100蛋白与β48蛋白的空间结构相同
D．小肠细胞中编辑后的mRNA第49位密码子是终止密码UAA
解析：选D 肝脏细胞和小肠细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，含有相同的基因；根据题干中信息，不能确定组成β100蛋白和β48蛋白的化学元素是否相同；β100蛋白和β48蛋白由于氨基酸数量不同，空间结构也不同；小肠细胞中B基因转录出的mRNA靠近中间位置某一“CAA”密码子上的C被编辑成了U，导致形成β48蛋白，可见编辑后的mRNA第49位密码子是终止密码UAA。
12．某哺乳动物的毛色由位于常染色体上、独立遗传的3对等位基因控制，其控制过程如下图所示。下列分析正确的是( )
A．发生一对同源染色体之间的交叉互换，一个基因型为ddAaBb的精原细胞可产生4种精子
B．基因型为ddAaBb的雌雄个体相互交配，子代的表现型及比例为黄色∶褐色＝13∶3
C．图示说明基因通过控制酶的合成来控制该生物的所有性状
D．图示说明基因与性状之间是一一对应的关系
解析：选A 由于某哺乳动物的毛色由位于常染色体上、独立遗传的3对等位基因控制，因此其遗传遵循孟德尔的自由组合定律，一个基因型为ddAaBb的精原细胞如果不发生交叉互换可产生dAB、dab(或daB、dAb)两种类型的精子，如果发生一对同源染色体之间的交叉互换，会产生dAB、dAb、daB、dab四种类型的精子；由控制色素合成的图解可知，体色为黄色的个体的基因型为D_____、ddaaB_、ddaabb，体色为褐色的个体的基因型为ddA_bb，体色为黑色的个体的基因型为ddA_B_。基因型为ddAaBb的雌雄个体相互交配，其后代的基因型及比例为ddA_B_∶ddA_bb∶ddaaB_∶ddaabb＝9∶3∶3∶1，子代的表现型及比例为黑色∶褐色∶黄色＝9∶3∶4；基因对性状的控制方式包括：基因通过控制蛋白质结构来直接控制性状；基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢，进而间接控制生物的性状，因此图示只是基因控制性状的方式之一，并不能控制生物的所有性状；基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状，图示说明动物的体色由三对等位基因控制。
二、非选择题
13．微RNA(miRNA)是真核生物中广泛存在的一类重要的基因表达调控因子。下图表示线虫细胞中微RNA(lin4)调控基因lin14表达的相关作用机制。请回答下列问题：
(1)过程A需要酶、____________________等物质，该过程还能发生在线虫细胞内的________中；在过程B中能与①发生碱基互补配对的分子是________。
(2)图中最终形成的②③上氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)。图中涉及的遗传信息的传递方向为________________________。
(3)由图可知，微RNA调控基因lin14表达的机制是RISCmiRNA复合物抑制________过程。研究表明，线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中，说明微RNA基因的表达具有________性。
解析：(1)过程A为转录，需要的原料为核糖核苷酸，还需要ATP供能；动物细胞中转录除发生在细胞核中，还可以发生在线粒体中；过程B是翻译，此过程中tRNA上的反密码子可与mRNA上的密码子发生碱基互补配对。(2)因为②③都是以①为模板进行翻译的，其氨基酸序列相同；图中遗传信息的传递包括转录和翻译。(3)由图可知，RISCmiRNA复合物通过抑制翻译过程调控基因lin14表达，微RNA基因的表达有组织特异性。
答案：(1)核糖核苷酸和ATP 线粒体 tRNA (2)相同 DNA→RNA→蛋白质 (3)翻译 组织特异(或选择)
14．(2019·南通模拟)当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时，会形成RNADNA杂交体，这时非模板链、RNADNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。如图是原核细胞DNA复制及转录相关过程的示意图。请回答下列问题：
(1)酶C是____________。与酶A相比，酶C除能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键外，还能催化________断裂。
(2)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多碱基G的片段，R环中含有碱基G的核苷酸有__________________________________，富含G的片段容易形成R环的原因是________________________________________。对这些基因而言，R环是否出现可作为________________的判断依据。
(3)研究发现原核细胞DNA复制速率和转录速率相差很大。当DNA复制和基因转录同向进行时，如果转录形成R环，则DNA复制会被迫停止，这是由于________________________。R环的形成会降低DNA的稳定性，如非模板链上胞嘧啶转化为尿嘧啶，经________次DNA复制后开始产生碱基对C—G替换为________的突变基因。
解析：(1)酶C是RNA聚合酶。酶C催化氢键断裂的同时，也能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键。(2)R环包括DNA链和RNA链，含有碱基G的核苷酸有鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸，富含G的片段模板链与mRNA之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链，容易形成R环。R环是否出现可作为基因是否转录(或表达)的判断依据。(3)转录形成R环，R环会阻碍解旋酶(酶B)的移动，使DNA复制被迫停止。DNA的复制为半保留复制，如果非模板链上胞嘧啶转化为尿嘧啶，经第1次复制该位点碱基对变为U—A，经第2次复制该位点碱基对变为T—A。
答案：(1)RNA聚合酶 氢键 (2)鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸 模板链与mRNA之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链 基因是否转录(或表达) (3)R环阻碍解旋酶(酶B)的移动 2 T—A
15．FX174噬菌体的遗传物质是单链DNA，感染宿主细胞后，先形成复制型的双链 DNA分子(其中母链称为正链DNA，子链称为负链DNA)。转录时以负链DNA作为模板合成mRNA。下图为FX174噬菌体的部分基因序列及其所指导合成的蛋白质部分氨基酸(用图示Met、Ser等表示)序列。请分析回答下列问题(起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA)：
(1)与宿主细胞DNA的正常复制过程相比，FX174噬菌体感染宿主细胞后形成复制型双链DNA分子过程的不同之处在于__________________。
(2)以负链DNA作为模板合成的mRNA中，鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的48%，mRNA及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占33%、23%，则与mRNA对应的复制型的双链DNA分子区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
(3)基因D序列所含碱基数比基因E序列多________个，基因E指导蛋白质合成过程中，mRNA上的终止密码是________。
(4)由于基因中一个碱基发生替换，基因D表达过程合成的负链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、 ACG)，则该基因中碱基替换情况是________。
(5)一个DNA分子上不同基因之间可以相互重叠，这是长期自然选择的结果。除了可以节约碱基、有效地利用DNA遗传信息量外，其主要的遗传学意义还包括______________________。
解析：(1)FX174噬菌体感染宿主细胞后形成复制型双链DNA分子过程不同于正常DNA复制之处在于模板、酶不同。(2)已知mRNA及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占33%、23%，则对应的DNA区段中鸟嘌呤占(33%＋23%)÷2＝28%，所以与mRNA对应的复制型的双链DNA分子区段中腺嘌呤所占的碱基比例为50%－28%＝22%。(3)根据图中基因起始和终止的位置可知，基因D序列所含碱基数比基因E序列多(59＋2)×3＝183 (个)，基因E指导蛋白质合成过程中mRNA上的终止密码是UGA。(4)异亮氨酸对应的密码子与苏氨酸对应的密码子中第2个碱基不同，即由U变为C，则该基因中碱基对由A－T替换成G－C。(5)一个DNA分子上不同基因之间可以相互重叠，这是长期自然选择的结果，不仅可以节约碱基、有效地利用DNA遗传信息量，还可以参与对基因表达的调控。
答案：(1)模板、酶不同(或以DNA一条链为模板、不需要解旋酶) (2)22% (3)183 UGA (4)T→C (5)参与对基因表达的调控
