专题09 基因的本质（知识梳理+4大考点精讲精练+实战训练）-2025年高中生物学业水平合格性考试总复习（全国通用）

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一、肺炎链球菌的转化实验
1.材料：肺炎链球菌：
2.体内转化实验科学家：格里菲思
①实验：加热杀死的S型菌+活R型菌→小鼠，小鼠体内有R型菌、S型菌（少部分）
②结论：加热杀死的S型菌内有转化因子，可将活R型菌转化为活S型菌，
此外还能证明：肺炎链球菌能产生可遗传的变异。
③仅证明有转化因子，但转化因子的本质不清楚
3.体外转化实验：艾弗里
①实验目的：探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖。
②方法：酶解法（减法原理）
S型菌+DNA酶+R型菌---R型菌
③结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，即：DNA是遗传物质（转化因子），蛋白质不是。
④转化的实质：基因重组，S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，但S型菌与原S型菌的遗传信息不完全相同。
DNA+R——R、S（少部分）； 发生转化的只是少部分R型菌
思路：把DNA和蛋白质分开，单独的、直接的观察各自的作用
4.体内和体外转化实验的联系：
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，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA；
③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则
噬菌体侵染细菌的实验
1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌
①T2噬菌体的结构
②T2噬菌体的复制式增殖：吸附→注入→合成→组装→释放
2.方法：同位素标记法；
3.实验思路：设法将DNA和蛋白质分开，单独地、直接地研究它们各自的功能。
4.实验过程：两组实验相互对照——对比实验
过程：标记噬菌体→侵染大肠杆菌（培养）→搅拌离心→放射性检测
①标记噬菌体
标记噬菌体：首先在分别含有放射性同位素32P和35S标记的培养基上培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养噬菌体
标记：DNA：32P；蛋白质：35S
35S：标记噬菌体的蛋白质（氨基酸的R基）
32P：标记DNA（磷酸基团）。
不用CHON标记，原因：CHON是DNA和蛋白质的共有元素，若选择共性元素做标记，则无法将DNA和蛋白质区分开
②噬菌体侵染细菌（用普通的大肠杆菌）
短时间保温的目的：使全部的噬菌体侵染大肠杆菌，且不释放
③搅拌、离心：
搅拌目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体，而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
结果：DNA进入细菌的细胞中，蛋白质外壳留在外面。
④结论：DNA是遗传物质。
此外，还可以得出：DNA能进行自我复制，实现亲、子代的连续性；DNA能指导蛋白质的合成，控制生物体的新陈代谢和性状。
1.噬菌体侵染细菌实验中实验误差分析
①32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液含有少量放射性的原因：
a保温时间过短，部分噬菌体未侵染大肠杆菌；
b保温时间过长，部分噬菌体增值后释放出来。
②35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因：
搅拌不充分，少量35S噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面
噬菌体侵染细菌实验操作的两个关键环节：保温时间要合适、搅拌要充分
2.比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
5.从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取出来的RNA，却能使烟草感染病毒。因此，在这些病毒中，RNA是遗传物质。
6．因为 绝大多数 生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是 主要的 遗传物质；原核生物（如细菌）的遗传物质是DNA ，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
7．在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“ 加法原理 ”。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“ 减法原理 ”。
DNA分子的结构
1探索历程
①威尔金斯和富兰克林提供了：DNA衍射图谱的有关数据，沃森和克里克据此推算出：DNA分子呈螺旋结构；
②根据查哥夫提出：A=T,C=G，沃森和克里克据此推算出：DNA分子呈双螺旋结构。
2.DNA分子的结构及特点
①DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。
②双螺旋结构：
a两条脱氧核苷酸长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
b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。
c两条链上的碱基通过氢键连接，形成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
3.相邻碱基的连接：在一条链上通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连
两条链之间通过氢键相连。
4.数量关系：
①碱基数=脱氧核糖数=磷酸数=核苷酸数
②氢键数： A—T碱基对间有2个氢键，C—G碱基对间有,3个氢键. C-G越多，结构越稳定
③磷酸基团：1个双链DNA分子有2个游离的磷酸基团，环状DNA不存在游离的磷酸基团；
形成DNA时脱水聚合失水数=核苷酸数-2
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④1个脱氧核糖与1或2个磷酸相连；
⑤1个磷酸与1或2个脱氧核糖相连。
5.DNA初步水解产物：脱氧核苷酸，彻底水解产物：磷酸、脱氧核糖、碱基；
6.如何区分核酸是DNA还是RNA：一看五碳糖；二看特有碱基；三看单双链；
7.如何区分DNA是单链还是双链结构：嘌呤与嘧啶的数量关系；
8.磷酸端是5’端，OH端是3’端
9.DNA分子的结构特点：
①稳定性：磷酸与脱氧核糖交替连接形成的基本骨架不变，碱基之间互补配对形成氢键方式不变等
②多样性：不同的DNA分子中碱基对的数目和排列顺序多种多样。4n
③特异性：每种DNA分子有特定的碱基数目和排列顺序。
DNA、mRNA和蛋白质具有物种特异性，可以鉴定物种间亲缘关系的远近。核苷酸、氨基酸不具有物种特异性。
10.计算公式：
①A=T；C=G
②A=（A1+A2）/2
③A+G=C+T=50%（不互补碱基之和占DNA的50%）
嘌呤数=嘧啶数
④不互补类型：（A1+G1）/（C1+T1）=m；（A2+G2）/（C2+T2）=1/m；（A+G）/（C+T）=1；
互补类型： (A1+T1）/（C1+G1)＝n； (A2+T2）/（C2+G2)=n； (A+T）/（C+G)=n；
A1+T1＝ｎ％； A２+T２＝ｎ％； A+T＝ｎ％
可简记为“补则等，不补则倒”
四、DNA的复制
1.概念：DNA 复制是指以亲代 DNA为模板合成子代 DNA的过程。
2.复制的时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3.复制的场所：细胞核(主要)、 线粒体和叶绿体。
4.复制的条件：模板：DNA的两条链；原料： 4 种游离的 脱氧(核糖)核苷酸 ；
5.复制的条件： 能量：ATP ；酶：解旋酶 和 DNA 聚合酶 。 注： 解旋酶可使碱基之间的氢键断裂。
6.复制的特点：边解旋变复制、半保留复制。
7.准确复制的原因
①DNA 分子独特的 双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确的进行。
8.意义： DNA 分子通过复制， 将遗传信息 从亲代传递给了子代， 从而保持了遗传信息的连续性。
9.DNA 分子半保留复制的相关计算
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 有 2 个；含 14N 的 DNA 有 2n 个。
②只含 15N 的 DNA 有 0 个；只含 14N 的 DNA 有 2n -2 个。
③脱氧核苷酸链有 2n＋1 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。
10.验证DNA的复制方式的实验研究方法：假说演绎法
①假说：半保留复制——提出者：沃森和克里克
②实验者：梅塞尔森、斯塔尔
③方法：同位素标记技术和密度梯度离心技术。
④材料：大肠杆菌
⑤原理：15N和14N是两种稳定同位素，相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，利用离心技术可在试管中区分含有不同N元素的DNA。
⑥过程：先用含15N的培养液培养大肠杆菌若干代，目的：使DNA双链充分被15N标记。
⑦鉴定DNA复制方式时，如何区分亲子代DNA？
在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行离心，根据试管中DNA所在的位置区分亲子代DNA。
四、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.基因的本质：基因是有遗传效应的DNA片段。不是任何一个 DNA 片段都是基因。
2.一个 DNA 分子上有许多个基因， 每一个基因都是特定的DNA 片段，有着特定的遗传效应 。
3.DNA 分子能够储存足够量的遗传信息；遗传信息蕴藏在 DNA 的 4 种碱基的排列顺序中。
4.DNA 的特性—多样性：碱基排列顺序的千变万化，构成了 DNA 分子的多样性。
5.DNA 的特性—特异性：碱基特定的排列顺序 ，构成了每一个 DNA 分子的特异性。
6.DNA 分子的 多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
7.人类基因组计划测定的是 24条染色体（22 条常染色体＋ X ＋ Y）上DNA的碱基序列。
8.有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
练
考点01 DNA是主要的遗传物质
【典型例题1】（2024高一下·河北·学业考试）下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，错误的是（ ）
A．S型活细菌有致病性
B．R型细菌没有多糖类荚膜
C．S型细菌形成的菌落表面粗糙
D．R型活细菌一部分转化为S型活细菌
做题技巧：R型菌和S型菌都是肺炎链球菌，但是菌落的形态不一样，致病性不一样。
对点专攻1下图为肺炎链球菌转化实验示意图，由此实验推测（ ）
A．肺炎链球菌遗传物质是DNA
B．肺炎链球菌是原核生物
C．S型活菌细胞外有蛋白质类的荚膜
D．S型死菌中有一种物质能把某些R型菌转化为S型菌
对点专攻2在格里菲思实验的基础上，艾弗里通过实验提出使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是（ ）
A．DNAB．脂质C．糖类D．蛋白质
【典型例题2】（2024高一下·河北·学业考试）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验表明：T2噬菌体的遗传物质是（ ）
A．RNAB．DNA
C．蛋白质D．蛋白质和DNA
对点专攻1遗传学家赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了T2噬菌体的遗传物质是（ ）
A．蛋白质B．DNA
C．氨基酸D．脱氧核苷酸
对点专攻2在证明 DNA 是遗传物质的实验中 赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的 DNA 和蛋白质，在下图中标记元素所在部位依次是（ ）
①、④B．②、④C．①、⑤D．③、⑤
考点02 DNA的结构
【典型例题1】（2024高一下·浙江绍兴·学业考试）图为某DNA分子的结构模式图（部分片段）。下列说法错误的是（ ）
A．该DNA分子中①与③数量相等，②与④数量相等
B．④⑤⑦组成的脱氧核糖核苷酸是DNA分子的基本单位之一
C．DNA具有特异性与磷酸和脱氧核糖交替连接形成的骨架有关
D．该DNA分子两条单链按反向平行的方式盘旋形成双螺旋结构
做题技巧：熟记DNA双螺旋结构的特点。
对点专攻1下列关于DNA分子的叙述，错误的是（ ）
A．一个双链DNA分子含C—G碱基对比例越高，结构越稳定
B．组成DNA的碱基排列在内侧，碱基排列顺序的千变万化构成DNA分子的多样性
C．DNA分子中每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
D．双链DNA分子中一条链（A+C）/（G+T）的比值与互补链该比值互为倒数
对点专攻2近年来，我国已将近千名在韩中国人民志愿军烈士遗骸带回了祖国。为了让英雄魂归故里，人们从遗骸中提取残存的DNA与相关人员进行比对，从而准确地找到烈士的亲属。该方法主要利用了（ ）
A．DNA分子具有特异性B．DNA分子具有高效性
C．DNA分子具有变异性D．DNA分子具有统一性
【典型例题2】（2024高一下·湖南株洲·学业考试）下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型（表示脱氧核糖、表示碱基、 向表示磷酸基团）。其中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
对点专攻1实验课上某同学组装DNA 双链模型（要求含10个碱基对）。下列叙述正确的是（ ）
A．模型中脱氧核糖和碱基的比例为1：1
B．碱基和磷酸连接排列在模型的外侧
C．碱基A和T的数量分别为6个和4个
D．最多能组装出20种不同的DNA 模型
对点专攻2摩尔根利用果蝇杂交实验提供了基因位于染色体上的实验证据。在此过程中他所采用的研究方法是（ ）
A．模型建构法B．假说—演绎法C．类比推理法D．同位素标记法
考点03 DNA的复制
【典型例题1】（2023高一下·河北·学业考试）下图是DNA复制过程示意图，①—④代表DNA长链，两条长链之间的虚线代表碱基对。据图推断，子代DNA的长链中碱基序列通常相同的是（ ）
①和②B．②和③C．①和③D．②和④
做题技巧：DNA的复制遵循碱基互补配对原则。
对点专攻1有关真核细胞DNA复制过程的叙述，错误的是（ ）
A．遵循碱基互补配对原则
B．具有边解旋边复制的特点
C．以DNA的两条链为模板
D．需要解旋酶和RNA聚合酶的参与
对点专攻2把一个15N标记的大肠杆菌（拟核含1个DNA分子）转移到含14N的培养基中，培养三代，若仅考虑拟核中的遗传物质，则可能出现（ ）
A．含15N拟核的大肠杆菌8个
B．含15N脱氧核苷酸链4条
C．含14N的DNA 8个
D．含14N的染色体2条
考点04 基因通常是有遗传效应的DNA片段
【典型例题1】（2023高一下·河北·学业考试）下列关于真核细胞中基因的叙述错误的是（ ）
A．基本组成单位是脱氧核苷酸
B．在染色体上呈线性排列
C．是具有遗传效应的多肽链
D．可以对基因进行编辑
对点专攻1下列关于基因的叙述，正确的是（ ）
A．都只存在于正常细胞中B．都位于染色体上
C．都蕴藏遗传信息D．都只影响一个性状
对点专攻2基因中的遗传信息蕴含在基因的（ ）
A．空间结构中B．碱基种类中
C．脱氧核苷酸排列顺序中D．碱基的配对方式中
1．格里菲斯的肺炎链球菌转化实验中用到的肺炎链球菌有S型和R型之分。下列关于肺炎链球菌的叙述中，错误的是（ ）
A．R型菌无多糖类的荚膜
B．R型菌菌落表面粗糙
C．有一种菌可使人和小鼠患肺炎
D．S型菌无致病性
2．赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列叙述正确的是（ ）
A．实验中可用含33S的普通培养基标记噬菌体
B．合成子代噬菌体DNA的模板来自大肠杆菌
C．合成子代噬菌体蛋白质的原料全部来自大肠杆菌
D．用32P标记噬菌体，若保温时间过短，沉淀物放射性增强
3．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．艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质
4．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：
下列叙述错误的是（ ）
A．甲组培养皿中有R型及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．实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，而不是蛋白质
5．某双链DNA分子片段有200个碱基，其中腺嘌呤（A）有30个，则该片段中胞嘧啶（C）应有（ ）
A．20个B．30个C．60个D．70个
6．若某双链DNA分子中胞嘧啶（C）占全部碱基的18%，则腺嘌呤（A）占全部碱基的（ ）
A．18%B．32%C．36%D．64%
7．如图是DNA的平面结构模式图。据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．①代表磷酸B．②代表核糖
C．③代表胞嘧啶D．④代表碱基对
8．下列关于人的遗传物质DNA分子结构的说法，错误的是（ ）
A．DNA是由两条单链组成的
B．组成DNA的两条链反向平行盘旋成双螺旋结构
C．DNA分子中的碱基对以氢键连接
D．DNA分子中4种碱基的配对方式是随机的
9．一个DNA分子经过两次复制，形成的DNA分子含有DNA单链数为（ ）
A．2条B．4条C．8条D．16条
10．如图表示DNA复制过程示意图，数字①代表参与DNA复制过程的一种酶，②③④分别代表一条链，a和b为经复制得到的两个DNA。下列叙述错误的是（ ）
A．①是解旋酶，破坏两条母链之间的氢键
B．DNA的复制特点是边解旋边复制
C．图中③链上的碱基排列顺序一般和④相同
D．该过程需要以4种核糖核苷酸为原料
11．将一个未标记的DNA分子放在含15N的培养液中复制2代，子代DNA分子中含15N的DNA分子所占比例为（ ）
A．1/4B．1/2C．3/4D．1
12．DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述错误的是（ ）
A．复制过程是边解旋边复制
B．以游离的8种核苷酸为原料
C．DNA双螺旋结构为复制提供模板
D．碱基互补配对原则保证复制准确进行
13．下列选项中能正确表示物质从简单到复杂的结构层次关系的是（ ）
A．基因→DNA→脱氧核苷酸
B．脱氧核苷酸→DNA→基因
C．脱氧核苷酸→基因→DNA
D．DNA→脱氧核苷酸→基因
14．下列关于基因、DNA 和染色体关系的叙述，错误的是（ ）
A．染色体主要由蛋白质和 DNA 组成B．每条染色体上只能含有一个 DNA 分子
C．一个 DNA 分子上有多个基因D．基因是具有遗传效应的 DNA 片段
15．基因是有遗传效应的DNA片段。下列关于基因和染色体关系的表述，正确的是（ ）
A．染色体是由基因和DNA组成B．一条染色体上只有一个基因
C．一条染色体上可能含有2个DNA分子D．DNA的任意片段都是基因
16．如图为某双链DNA分子片段的平面结构模式图。请回答下列问题：
(1)图中序号⑦所代表结构的中文名称是 。
(2)DNA分子由两条平行且方向 的单链组成，两条单链之间的碱基通过 键连接，碱基间的配对遵循 原则。
(3)DNA分子的两条链形成的立体结构呈 结构。
17．下列甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从甲图可看成DNA的复制方式是 ，此过程遵循了 原则。
(2)指出乙图中序号代表的结构名称：1 ，7 。
(3)甲图中A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链。其中A是 酶，B是 酶。
(4)已知G和C之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，若某DNA片段中，碱基对为n，A有m个，则氢键数为 。
18．基因通常是有遗传效应的DNA片段。2016年，我国科学家在世界上首次将基因组编辑用于治疗癌症。如图是DNA结构模式图。据图回答（在[ ]内填序号，在横线上填文字）。
(1)DNA由两条单链组成，这两条链按 （填“正”或“反”）向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中的脱氧核糖和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。排列在基本骨架内侧的是 。
(3)DNA中碱基按照碱基互补配对原则配对，图中[①]是 （填字母）。两条链上的碱基通过[③] 连接成[②] 。
(4)DNA分子中碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的 ，而碱基特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的 。
知识内容
考试目标层次
学考预测
A（了解、模仿、感受水平）
B（理解、独立操作、认同水平）
C（应用、领悟水平）
知识一 肺炎链球菌的转化实验
√
从近三年高中学业水平试题来看，选择题和简答题都有一定分值的题目，题目难度中等，重点考查考生对DNA复制过程的理解。
知识二 噬菌体侵染大肠杆菌的实验
√
知识三 DNA双螺旋结构模型构建过程
√
知识四 DNA分子的结构
√
知识五 DNA分子的复制的过程，结果和意义
√
知识六 基因与DNA的关系
√
知识七 基因的概念
√
知识八 脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系
√
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，单独地、直接地研究它们各自的作用
处理方法
酶解法
同位素标记法
检测方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质