第3章 基因的本質(zhì) eq \a\vs4\al(　　　　　)理清本章架構(gòu) 初識概念體系·具備系統(tǒng)思維 第1節(jié)　DNA是主要的遺傳物質(zhì) 【主干知識梳理】 一、對遺傳物質(zhì)的早期推測 二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗 1．肺炎鏈球菌的類型 2．格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗 (1)過程與現(xiàn)象 (2)實驗結(jié)論：已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。 3．艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗 三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗 1．實驗材料：T2噬菌體。 (1)結(jié)構(gòu)[填圖] (2)生活方式：寄生在大腸桿菌體內(nèi)。 2．實驗方法：放射性同位素標(biāo)記法。 3．實驗過程和現(xiàn)象 4．實驗結(jié)論：DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。 四、DNA是主要的遺傳物質(zhì) 1．煙草花葉病毒侵染煙草的實驗 (1)煙草花葉病毒的組成：只含有蛋白質(zhì)和RNA。 (2)侵染實驗 eq \x(\a\al(煙草花,葉病毒))eq \a\vs4\al(\f(分離,　))蛋白質(zhì)—RNA——eq \x(\a\al(分別注,入煙草))eq \a\vs4\al(→煙草未被感染,,→煙草被感染) (3)實驗結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 2．DNA是主要的遺傳物質(zhì)：因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 【教材微點發(fā)掘】 1．分析格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗(教材P43圖32變式)，回答下列問題： (1)實驗①②對比說明R型細(xì)菌無毒，S型細(xì)菌有毒。 (2)實驗②③對比說明加熱致死的S型細(xì)菌無毒。 (3)實驗②③④對比說明加熱致死的S型細(xì)菌能使部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。 (4)綜合以上實驗得出的結(jié)論是S型細(xì)菌中含有一種“轉(zhuǎn)化因子”，能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。 2．如圖1為噬菌體侵染細(xì)菌的電鏡照片，圖2表示T2噬菌體侵染細(xì)菌過程，結(jié)合教材P45相關(guān)內(nèi)容據(jù)圖回答問題： (1)噬菌體中DNA和蛋白質(zhì)共有的元素組成是C、H、O、N，蛋白質(zhì)特有的元素是S，P幾乎全部存在于DNA中。 (2)子代噬菌體物質(zhì)合成所需要的原料來源于大腸桿菌，但合成的子代噬菌體與親代噬菌體幾乎相同，原因是指導(dǎo)子代噬菌體合成的遺傳物質(zhì)來自親代噬菌體。 (3)T2噬菌體不能(填“能”或“不能”)在肺炎鏈球菌體內(nèi)增殖，原因是T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。 教材問題提示 思考·討論(教材第46頁) 1．細(xì)菌和病毒作為實驗材料，具有以下優(yōu)點： (1)細(xì)菌個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，是單細(xì)胞生物；病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。 (2)繁殖快，細(xì)菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。 2．從控制自變量的角度，艾弗里在每個實驗組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒有這種物質(zhì)的情況下，實驗結(jié)果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)(如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等)。 3．艾弗里采用的主要技術(shù)手段有細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純和鑒定技術(shù)等。赫爾希等人采用的主要技術(shù)手段有噬菌體的培養(yǎng)技術(shù)、放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，以及物質(zhì)的提取和分離技術(shù)等。(學(xué)生可能回答出其他技術(shù)，但只要回答出上述主要技術(shù)即可) 科學(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段作保證，技術(shù)的發(fā)展需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，因此，科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互促進的。 新知探究(一)　肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗 【拓展·深化】 1．肺炎鏈球菌體內(nèi)與體外轉(zhuǎn)化實驗的比較 2．對S型細(xì)菌和R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的理解 (1)轉(zhuǎn)化原理：加熱致死的S型細(xì)菌，其蛋白質(zhì)變性失活，DNA在加熱過程中，雙螺旋解開，氫鍵斷裂，但緩慢冷卻時，其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。 (2)轉(zhuǎn)化實質(zhì)：S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中。 (3)一般情況下，轉(zhuǎn)化率很低，形成的S型細(xì)菌很少，轉(zhuǎn)化后形成的S型細(xì)菌可以遺傳下去，快速繁殖形成大量的S型細(xì)菌，說明S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)。 [思考·討論] (1)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化四組實驗中哪一組發(fā)生了細(xì)菌轉(zhuǎn)化？對比之后，你能否得出DNA就是轉(zhuǎn)化因子(遺傳物質(zhì))的結(jié)論？ 提示：第四組。不能，只能得出“S型細(xì)菌含有能讓R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化因子”這一結(jié)論。 (2)格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，R型活細(xì)菌與加熱后殺死的S型細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi)后，從死亡小鼠中是否只分離出S型活細(xì)菌？ 提示：不是，可以分離出S型活細(xì)菌和R型活細(xì)菌，且R型活細(xì)菌數(shù)量較多。 (3)分析艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗： ①艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗中DNA酶、酯酶、RNA酶的作用分別是什么？ 提示：DNA酶催化DNA水解，酯酶催化酯水解，RNA酶催化RNA水解。 ②在艾弗里體外轉(zhuǎn)化實驗中，能夠證明DNA是遺傳物質(zhì)的最關(guān)鍵的實驗設(shè)計思路是什么？ 提示：艾弗里的實驗思路實際是將S型肺炎鏈球菌中的細(xì)胞提取物分別進行不同的處理，再進行轉(zhuǎn)化實驗，單獨、直接地觀察它們的作用效果。 ③實驗中導(dǎo)致R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)、原料、能量分別由哪方提供？ 提示：實現(xiàn)轉(zhuǎn)化時遺傳物質(zhì)來自S型細(xì)菌，原料和能量均來自R型細(xì)菌。 (4)請分析格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗和艾弗里轉(zhuǎn)化實驗的關(guān)系。 提示：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗包括格里菲思和艾弗里的實驗，其中格里菲思的實驗證明了S型細(xì)菌體內(nèi)含有某種轉(zhuǎn)化因子，但并沒有證明轉(zhuǎn)化因子是哪種物質(zhì)。艾弗里的實驗則證明了轉(zhuǎn)化因子是S型細(xì)菌體內(nèi)的DNA。 【典題·例析】 [例1]　如圖表示某生物興趣小組做的肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．DNA酶的作用是水解S型細(xì)菌的DNA B．結(jié)果1中S型肺炎鏈球菌占絕大多數(shù) C．該實驗證明DNA是遺傳物質(zhì) D．結(jié)果2中全部為R型肺炎鏈球菌 [解析]　DNA酶的作用是水解S型細(xì)菌中的DNA，使其失去轉(zhuǎn)化活性，A正確；結(jié)果1中只有少數(shù)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，S型肺炎鏈球菌占少數(shù)，B錯誤；該實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，C正確；S型細(xì)菌DNA被水解而失去作用，導(dǎo)致S型細(xì)菌無法轉(zhuǎn)化為R型細(xì)菌，因此結(jié)果2中全部為R型肺炎鏈球菌，D正確。 [答案]　B [例2]　某研究人員模擬肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗，進行了以下4個實驗： ①R型細(xì)菌的DNA＋DNA酶→加入S型細(xì)菌→注射入小鼠?、赟型細(xì)菌的DNA＋DNA酶→加入R型細(xì)菌→注射入小鼠　③R型細(xì)菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型細(xì)菌的DNA→注射入小鼠?、躍型細(xì)菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型細(xì)菌的DNA→注射入小鼠 以上4個實驗中小鼠的情況依次是(　　) A．存活、存活、存活、死亡 B．死亡、存活、存活、存活 C．死亡、死亡、存活、存活 D．存活、死亡、存活、死亡 [解析]　含有S型細(xì)菌的會使小鼠死亡，不含有S型細(xì)菌的不會使小鼠死亡。①中含有S型細(xì)菌；②中的S型細(xì)菌的DNA被DNA酶分解掉，所以只含有R型細(xì)菌；③④中經(jīng)高溫加熱后R、S型兩種細(xì)菌均死亡，所以小鼠不死亡。故選B。 [答案]　B 易錯提醒————————————————————————————————— 肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗的兩個常見認(rèn)識誤區(qū) (1)并非所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化。由于轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素的影響，因此轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而只是少部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。 (2)轉(zhuǎn)化的實質(zhì)并不是基因發(fā)生突變，而是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中，即實現(xiàn)了基因重組。 ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．下列關(guān)于肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實驗的說法，錯誤的是(　　) A．二者所用的材料相同，都是R型和S型兩種肺炎鏈球菌 B．兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則 C．二者均把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨處理并觀察它們各自的作用 D．體外轉(zhuǎn)化實驗是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)上進行的 解析：選C　二者所用的材料相同，都是R型和S型兩種肺炎鏈球菌，A正確；兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則，B正確；肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗并沒有把DNA和蛋白質(zhì)分開，C錯誤；體外轉(zhuǎn)化實驗是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)上進行的，D正確。 2．肺炎鏈球菌有許多類型，有莢膜的S型細(xì)菌有毒性，能引起人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡，無莢膜的R型細(xì)菌無毒性。如圖為細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗，相關(guān)說法錯誤的是(　　) A．丙組為空白對照，實驗結(jié)果為小鼠不死亡 B．能導(dǎo)致小鼠患肺炎并發(fā)敗血癥死亡的有甲、丁兩組 C．戊組實驗表明，加S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)后試管中長出的還是無毒性的R型細(xì)菌 D．丁組產(chǎn)生的有毒性的肺炎鏈球菌不能將該性狀遺傳給后代 解析：選D　含有莢膜的肺炎鏈球菌是甲、乙、丁三組，煮沸處理能使有莢膜的肺炎鏈球菌失去毒性，所以只有甲、丁兩組能導(dǎo)致小鼠死亡；戊組加S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)后，試管中長出的是無毒性的R型細(xì)菌；丁組產(chǎn)生的有毒性的S型細(xì)菌是由遺傳物質(zhì)改變引起的，可以遺傳給后代。 新知探究(二)　噬菌體侵染細(xì)菌的實驗 【探究·深化】 [問題驅(qū)動]　 如圖為用32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗，根據(jù)圖示并結(jié)合教材內(nèi)容回答下列問題： (1)本實驗采用的是放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，為什么用35S和32P進行標(biāo)記？ 提示：S是噬菌體蛋白質(zhì)特有的元素，P幾乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，可以單獨地觀察它們各自的作用。 (2)為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)T2噬菌體？ 提示：因為T2噬菌體是細(xì)菌病毒，只有在細(xì)菌體內(nèi)才能進行增殖，故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體。 (3)能否用14C和18O標(biāo)記噬菌體？能否用32P和35S同時標(biāo)記噬菌體？ 提示：不能。 因為DNA和蛋白質(zhì)都含C和O元素，不能用32P和35S同時標(biāo)記噬菌體，因為放射性檢測時只能檢測到放射性存在的部位，不能確定是何種元素的放射性。 (4)圖2中T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中需經(jīng)過短時間保溫后，再進行⑦⑧過程。⑦⑧分別代表攪拌和離心過程，其中⑦的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體(蛋白質(zhì)外殼)與細(xì)菌分離，⑧的目的是讓上清液中析出質(zhì)量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。 [重難點撥]　 一、實驗結(jié)果及誤差分析 (一)用含32P的噬菌體侵染大腸桿菌 (二)用含35S的噬菌體侵染大腸桿菌 二、肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌實驗的比較 【典題·例析】 [例1]　某校生物研究性學(xué)習(xí)小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌的實驗，實驗過程如圖所示，下列有關(guān)分析正確的是(　　) A．理論上，b和c中不應(yīng)具有放射性 B．實驗中b含少量放射性與①過程中培養(yǎng)時間過長或過短有關(guān) C．實驗中c含有放射性與④過程中攪拌不充分有關(guān) D．該實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) [解析]　35S標(biāo)記的是T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，32P標(biāo)記的是T2噬菌體的DNA，所以離心后，理論上，b和c中不應(yīng)具有放射性，A正確；35S標(biāo)記的是T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，T2噬菌體侵染細(xì)菌時，蛋白質(zhì)外殼留在外面，經(jīng)攪拌后與細(xì)菌分開，所以若b中含有放射性，說明與②過程中攪拌不充分有關(guān)，B錯誤；實驗中c含有放射性與④過程中培養(yǎng)時間過長或過短有關(guān)，C錯誤；該實驗只證明了DNA是遺傳物質(zhì)，沒有證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，D錯誤。 [答案]　A [例2]　如果用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體中，能夠找到的標(biāo)記元素為(　　) A．在外殼中找到15N和35S B．在DNA中找到15N和32P C．在外殼中找到15N和32P D．在DNA中找到15N、32P和35S [解析]　噬菌體中P幾乎都存在于DNA中，S僅存在于蛋白質(zhì)中，而N是DNA和蛋白質(zhì)共有的元素，因此32P只標(biāo)記DNA,35S只標(biāo)記蛋白質(zhì)，而15N可同時標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌時，只有DNA進入細(xì)菌內(nèi)，利用細(xì)菌的脫氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，故在子代噬菌體中能找到15N和32P標(biāo)記的DNA，不能找到35S和15N標(biāo)記的蛋白質(zhì)。故選B。 [答案]　B 方法規(guī)律————————————————————————————————— “二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況 ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．下列關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實驗”的敘述，正確的是(　　) A．需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌 B．?dāng)嚢枋菫榱耸勾竽c桿菌內(nèi)的噬菌體釋放出來 C．離心是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌 D．該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNA 解析：選C　實驗過程中需單獨用32P標(biāo)記噬菌體的DNA和35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，A錯誤；實驗過程中攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體外殼與細(xì)菌分離，B錯誤；大腸桿菌的質(zhì)量大于噬菌體，離心的目的是沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌，C正確；該實驗證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，D錯誤。 2．某實驗甲組用35S標(biāo)記的T2噬菌體侵染32P標(biāo)記的大腸桿菌，乙組用32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染35S標(biāo)記的大腸桿菌，檢測子代噬菌體的放射性情況。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．甲組子代有放射性，乙組子代沒有放射性 B．甲組子代沒有放射性，乙組子代有放射性 C．甲、乙兩組子代都有放射性 D．該實驗?zāi)茏C明T2噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì) 解析：選C　甲組用35S標(biāo)記的是T2噬菌體的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，在子代噬菌體中不會出現(xiàn)35S，32P標(biāo)記的大腸桿菌能為T2噬菌體增殖提供原料，使得子代噬菌體有放射性；乙組用32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA，DNA是遺傳物質(zhì)，在子代噬菌體中能檢測到放射性，35S標(biāo)記的大腸桿菌能為T2噬菌體合成蛋白質(zhì)外殼提供原料，因此子代T2噬菌體也具有放射性，A、B錯誤，C正確。該實驗不能證明T2噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)，D錯誤。 新知探究(三)　DNA是主要的遺傳物質(zhì) 【探究·深化】 [問題驅(qū)動]　 (1)流感病毒中有幾種核酸、核苷酸、五碳糖和堿基？病毒的遺傳物質(zhì)是否都是RNA? 提示：一種、四種、一種和四種；不一定，如噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。 (2)菠菜細(xì)胞中含有幾種核酸、核苷酸、五碳糖及堿基？細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)是DNA，那么細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA? 提示：兩種、八種、兩種和五種；細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)也是DNA。 (3)小麥根尖細(xì)胞中的“核酸”和“遺傳物質(zhì)”是否含義相同？為什么？ 提示：不相同。因為小麥根尖細(xì)胞中有DNA和RNA兩種核酸，但遺傳物質(zhì)僅指DNA。 (4)為什么說DNA是主要的遺傳物質(zhì)？ 提示：因為大部分生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 [重難點撥]　 (一)病毒重建及其對煙草葉細(xì)胞的感染 1．實驗過程及現(xiàn)象 2．結(jié)果分析與結(jié)論：重組病毒所繁殖的病毒類型取決于提供RNA的株系。 (二)不同生物的遺傳物質(zhì) 【典題·例析】 [例1]　下圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質(zhì)”的實驗過程，由此可以判斷(　　) A．水和苯酚的作用是水解病毒的蛋白質(zhì)和RNA B．TMV的蛋白質(zhì)不能進入煙草細(xì)胞中 C．侵入煙草細(xì)胞的RNA具有遺傳效應(yīng) D．RNA是TMV的主要遺傳物質(zhì) [解析]　水和苯酚的作用是將TMV中的RNA與蛋白質(zhì)分離開，A錯誤；能將TMV的蛋白質(zhì)接種到正常煙草細(xì)胞內(nèi)，B錯誤；煙草花葉病毒的RNA能使正常煙草感染病毒，說明RNA具有遺傳效應(yīng)，C正確；本實驗表明RNA是TMV的遺傳物質(zhì)，而不是表明RNA是TMV的主要遺傳物質(zhì)，D錯誤。 [答案]　C [例2]　下列關(guān)于生物遺傳物質(zhì)的說法，正確的是(　　) A．同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質(zhì)是DNA B．DNA是主要的遺傳物質(zhì)是指一種生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA C．真核生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)都是RNA D．肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌實驗證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì) [解析]　同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質(zhì)是DNA，A正確；DNA是主要的遺傳物質(zhì)是指絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，B錯誤；真核生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，而DNA病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，C錯誤；肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但沒有證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，D錯誤。 [答案]　A 易錯提醒————————————————————————————————— 有關(guān)遺傳物質(zhì)的三點提醒 (1)并不是所有的核酸都能作為遺傳物質(zhì)，如細(xì)胞生物中的RNA。 (2)DNA并不是所有生物的遺傳物質(zhì)，如煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 (3)一種生物的遺傳物質(zhì)是唯一的，對某種生物不能說“主要遺傳物質(zhì)”。 ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．如圖所示，甲、乙表示兩種不同的植物病毒，經(jīng)重組形成雜種病毒丙，丙侵染植物細(xì)胞后，在植物細(xì)胞內(nèi)增殖產(chǎn)生的新一代病毒是(　　) 解析：選D　雜種病毒丙是由病毒甲的蛋白質(zhì)外殼和病毒乙的核酸組裝而成的，核酸為遺傳物質(zhì)，所以子代病毒應(yīng)與病毒乙相同。故選D。 2．下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是(　　) A．豌豆的遺傳物質(zhì)主要是DNA B．流感病毒的遺傳物質(zhì)含有硫元素 C．酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上 D．HIV的遺傳物質(zhì)初步水解產(chǎn)生4種脫氧核苷酸 解析：選C　豌豆是真核生物，其遺傳物質(zhì)是DNA，A錯誤；流感病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，含有C、H、O、N、P元素，但不含硫元素，B錯誤；酵母菌是真核生物，其遺傳物質(zhì)主要分布在細(xì)胞核的染色體上，C正確；HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，初步被水解的產(chǎn)物是四種核糖核苷酸，D錯誤。 科學(xué)探究——探索遺傳物質(zhì)的實驗方法 “遺傳物質(zhì)”探索的4種方法 【素養(yǎng)評價】 1．下列實驗及結(jié)果中，能作為直接證據(jù)說明“核糖核酸是遺傳物質(zhì)”的是(　　) A．紅花植株與白花植株雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2中紅花∶白花＝3∶1 B．病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質(zhì)混合后感染煙草只能得到病毒甲 C．加熱殺死的S型肺炎雙(鏈)球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S型活菌 D．用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性 解析：選B　紅花植株與白花植株雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2中紅花∶白花＝3∶1，并不能直接證明核酸是遺傳物質(zhì)，A不符合題意；病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質(zhì)混合后感染煙草只能得到病毒甲，可證明RNA(核糖核酸)是遺傳物質(zhì)，B符合題意；加熱殺死的S型肺炎雙(鏈)球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S型活菌，只能證明加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的“轉(zhuǎn)化因子”，并不能證明該轉(zhuǎn)化因子是何種物質(zhì)，C不符合題意；用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性，是由于外殼蛋白沒有進入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，不能證明遺傳物質(zhì)是何種成分，D不符合題意。 2．煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都是以RNA為遺傳物質(zhì)的病毒，由于所含RNA不同，因而侵染后導(dǎo)致的植物癥狀不同(如下圖所示)。 將病毒的RNA和蛋白質(zhì)分離，使其單獨感染植物；或使不同病毒的RNA與蛋白質(zhì)之間重新組合形成“雜種”病毒，然后使其感染植物?；卮鹣铝袉栴}： (1)圖(a)、圖(b)表現(xiàn)癥狀不同，其根本原因是________________________。 (2)在圖中畫出葉片A、葉片B、葉片C表現(xiàn)出的感染癥狀。 (3)從以上感染實驗可知，起感染作用的是____________________。 (4)畫出葉片C中繁殖產(chǎn)生的子代病毒的圖示。 (5)以上實驗證明__________________________________________。 (6)該實驗的設(shè)計思路是________________________________________。 答案：(1)TMV和HRV具有不同的RNA (2)如圖： (3)病毒的RNA (4)如圖： (5)TMV和HRV的遺傳物質(zhì)是RNA (6)將病毒的RNA與蛋白質(zhì)分離，單獨研究其遺傳功能 3．流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA？下面是科研小組為探究流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA設(shè)計的實驗步驟，請將其補充完整。 (1)實驗?zāi)康模篲_______________________________。 (2)材料用具：顯微注射器，流感病毒的核酸提取液，鼠胚胎干細(xì)胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。 (3)實驗步驟： 第一步：把流感病毒的核酸提取液分成相同的A、B、C三組，________________________________________________________________________。 第二步：取等量的鼠胚胎干細(xì)胞分成三組，用顯微注射技術(shù)分別把A、B、C三組處理過的核酸提取物注射到三組鼠胚胎干細(xì)胞中。 第三步：將三組鼠胚胎干細(xì)胞放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間，然后從培養(yǎng)好的鼠胚胎干細(xì)胞中抽取樣品，檢測是否有流感病毒產(chǎn)生。 (4)請預(yù)測結(jié)果及結(jié)論： ①________________________________________________________________________； ②若B、C兩組出現(xiàn)流感病毒，A組沒有出現(xiàn)，則流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA； ③若A、B、C三組均出現(xiàn)流感病毒，則流感病毒的遺傳物質(zhì)既不是DNA也不是RNA。 解析：(1)由題意知，該實驗的目的是探究流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA。(3)實驗的自變量是是否含有DNA或RNA，因變量是是否出現(xiàn)流感病毒，其他屬于無關(guān)變量，按照實驗設(shè)計的對照原則和單一變量原則，實驗步驟如下所示。第一步：把流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三組，分別用等量的相同濃度的DNA水解酶、RNA水解酶處理A、B兩組核酸提取液，C組不做處理。第二步：取等量的鼠胚胎干細(xì)胞分成三組，用顯微注射技術(shù)分別把A、B、C三組處理過的核酸提取物注射到三組鼠胚胎干細(xì)胞中。第三步：將三組鼠胚胎干細(xì)胞放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間，然后從培養(yǎng)好的鼠胚胎干細(xì)胞中抽取樣品，檢測是否有流感病毒產(chǎn)生。(4)預(yù)測結(jié)果及結(jié)論：①若A、C兩組出現(xiàn)流感病毒，B組沒有出現(xiàn)，則流感病毒的遺傳物質(zhì)是RNA；②若B、C兩組出現(xiàn)流感病毒，A組沒有出現(xiàn)，則流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA；若A、B、C三組出現(xiàn)流感病毒，則流感病毒的遺傳物質(zhì)既不是DNA也不是RNA。 答案：(1)探究流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA　(3)分別用等量的相同濃度的DNA水解酶、RNA水解酶處理A、B兩組核酸提取液，C組不做處理　(4)若A、C兩組出現(xiàn)流感病毒，B組沒有出現(xiàn)，則流感病毒的遺傳物質(zhì)是RNA [課時跟蹤檢測] [理解·鞏固·落實] 1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。 (1)有莢膜的S型肺炎鏈球菌有毒，無莢膜的R型肺炎鏈球菌無毒，所以莢膜有毒。(×) (2)格里菲思和艾弗里分別用不同的方法證明DNA是遺傳物質(zhì)。(×) (3)可用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體，以使其DNA帶上放射性。(×) (4)肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌的實驗均可說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。(×) 2．如圖表示肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．該實驗?zāi)M的是艾弗里實驗 B．從d中死亡小鼠中提取的S型細(xì)菌可能是R型細(xì)菌自身變化而來 C．從d中死亡小鼠中提取的S型細(xì)菌可能是死亡的S型細(xì)菌“死而復(fù)生” D．該實驗證明加熱致死的S型細(xì)菌中含有某種轉(zhuǎn)化因子，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 解析：選D　該實驗?zāi)M的是格里菲思實驗，A錯誤；b實驗否定了從死亡小鼠中提取的S型細(xì)菌是R型細(xì)菌自身變化而來的可能，B錯誤；c實驗否定了從死亡小鼠中提取的S型細(xì)菌是死亡S型細(xì)菌“死而復(fù)生”的可能，C錯誤；該實驗證明加熱致死的S型細(xì)菌中含有某種轉(zhuǎn)化因子，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，D正確。 3．艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗證明，促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子是(　　) A．S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)　　 B．S型細(xì)菌的DNA C．R型細(xì)菌的DNA D．S型細(xì)菌的莢膜多糖 解析：選B　艾弗里通過體外轉(zhuǎn)化實驗證明，促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的是S型細(xì)菌的DNA。 4．在證明DNA是遺傳物質(zhì)的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關(guān)的敘述，正確的是(　　) A．T2噬菌體也可以在肺炎鏈球菌中復(fù)制和增殖 B．T2噬菌體病毒顆粒內(nèi)可以合成蛋白質(zhì) C．培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中 D．流感病毒與T2噬菌體的核酸類型相同 解析：選C　T2噬菌體只能侵染大腸桿菌，不能侵染肺炎鏈球菌，A錯誤；病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能獨立生活，T2噬菌體病毒顆粒內(nèi)不可以合成蛋白質(zhì)，B錯誤；T2噬菌體侵染大腸桿菌時，其DNA進入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，以大腸桿菌的脫氧核苷酸為原料，合成子代噬菌體的DNA，而核苷酸中含有P，則培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中，C正確；流感病毒為RNA病毒，T2噬菌體為DNA病毒，二者所含核酸類型不同，D錯誤。 5．下列關(guān)于生物的遺傳物質(zhì)的敘述，錯誤的是(　　) A．某一生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)只能是DNA或RNA B．除部分病毒外，生物的遺傳物質(zhì)都是DNA C．絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA D．細(xì)胞中DNA較多，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì) 解析：選D　在生物中，只有部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。故選D。 6．為研究R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)，進行了肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗，其基本過程如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．甲組培養(yǎng)皿中只有S型菌落，推測加熱不會破壞轉(zhuǎn)化物質(zhì)的活性 B．乙組培養(yǎng)皿中有R型及S型菌落，推測轉(zhuǎn)化物質(zhì)是蛋白質(zhì) C．丙組培養(yǎng)皿中只有R型菌落，推測轉(zhuǎn)化物質(zhì)是DNA D．該實驗?zāi)茏C明肺炎鏈球菌的主要遺傳物質(zhì)是DNA 解析：選C　甲組中培養(yǎng)一段時間后可發(fā)現(xiàn)有極少的R型菌轉(zhuǎn)化成了S型菌，因此甲組培養(yǎng)皿中不僅有S型菌落也有R型菌落，A錯誤；乙組培養(yǎng)皿中加入了蛋白酶，故在乙組的轉(zhuǎn)化中已經(jīng)排除了蛋白質(zhì)的干擾，應(yīng)當(dāng)推測轉(zhuǎn)化物質(zhì)是DNA，B錯誤；丙組培養(yǎng)皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型菌便不發(fā)生轉(zhuǎn)化，故可推測是DNA參與了R型菌的轉(zhuǎn)化，C正確；該實驗只能證明肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNA，無法證明還有其他的物質(zhì)也可做遺傳物質(zhì)，D錯誤。 7.在噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中，隨著培養(yǎng)時間的延長，培養(yǎng)基內(nèi)噬菌體與細(xì)菌的數(shù)量變化如圖所示，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．噬菌體增殖所需的原料、酶、能量均來自細(xì)菌 B．在O～t1時間內(nèi)，噬菌體還未侵入細(xì)菌體內(nèi) C．在t1～t2時間內(nèi)，噬菌體侵入細(xì)菌體內(nèi)導(dǎo)致細(xì)菌大量死亡 D．在t2～t3時間內(nèi)，噬菌體因失去寄生場所而停止增殖 解析：選B　噬菌體屬于病毒，必須在宿主細(xì)胞內(nèi)才能代謝和繁殖，模板是親代噬菌體的DNA，原料是細(xì)菌體內(nèi)的脫氧核苷酸和氨基酸，能量是細(xì)菌提供的ATP，場所是細(xì)菌的核糖體，A正確；在O～t1時間內(nèi)，噬菌體可能已侵入到細(xì)菌體內(nèi)，但還沒有大量繁殖，B錯誤；在t1～t2時間內(nèi)，由于噬菌體侵入細(xì)菌體內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)菌大量死亡，C正確；在t2～t3時間內(nèi)，被侵染的細(xì)菌已裂解死亡，所以噬菌體因失去寄生場所而停止增殖，D正確。 8．赫爾希和蔡斯通過T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，實驗包括六個步驟： ①噬菌體侵染大腸桿菌?、谟?5S或32P標(biāo)記噬菌體?、凵锨逡汉统恋砦锏姆派湫詸z測　④離心分離?、葑哟删w的放射性檢測?、奘删w與大腸桿菌混合培養(yǎng) 最合理的實驗步驟順序為(　　) A．⑥①②④③⑤ B．②⑥①③④⑤ C．②⑥①④③⑤ D．②⑥①④⑤③ 解析：選C　該實驗首先要用32P和35S分別標(biāo)記T2噬菌體，然后將標(biāo)記的T2噬菌體和未標(biāo)記的大腸桿菌混合培養(yǎng)，使T2噬菌體侵染大腸桿菌，保溫培養(yǎng)一段時間后，充分?jǐn)嚢?，離心分離，最后對上清液和沉淀物的放射性進行檢測，以此來判斷DNA和蛋白質(zhì)在親子代之間的傳遞情況。故選C。 9．如圖為肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗的部分圖解，請據(jù)圖回答： (1)該實驗是____________________所做的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗的部分圖解。 (2)該實驗是在______________實驗的基礎(chǔ)上進行的。 (3)S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中，使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)最可能是________。 (4)為進一步探究細(xì)胞提取物中使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化物質(zhì)的化學(xué)成分，他們又設(shè)計了下面的實驗。 實驗中加入DNA酶的目的是__________________，當(dāng)細(xì)胞提取物中加入DNA酶時，他們觀察到的實驗現(xiàn)象是______________________。 (5)該實驗?zāi)軌蛘f明________________________。 解析：(1)由實驗圖解可看出，這是肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗，是艾弗里及其同事所做的。(2)該實驗是在格里菲思實驗的基礎(chǔ)上為進一步證明“轉(zhuǎn)化因子”的化學(xué)成分而設(shè)計的。(3)組成S型細(xì)菌的有機化合物中，除去大部分蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類等，剩余的物質(zhì)最可能是核酸。(4)酶具有專一性，DNA酶可以特異性地水解DNA，細(xì)胞提取物中加入DNA酶時，培養(yǎng)基中只出現(xiàn)R型細(xì)菌。(5)通過對照實驗說明，蛋白質(zhì)、RNA和脂質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，DNA是遺傳物質(zhì)。 答案：(1)艾弗里及其同事　(2)格里菲思　(3)核酸 (4)催化細(xì)胞提取物中DNA的水解　培養(yǎng)基中只出現(xiàn)R型細(xì)菌　(5)蛋白質(zhì)、RNA和脂質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，DNA是遺傳物質(zhì) [遷移·應(yīng)用·發(fā)展] 10．某研究人員模擬赫爾希和蔡斯關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌的實驗，進行了以下3個實驗： ①用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌 ②用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌 ③用3H標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌 以上3個實驗，經(jīng)過短時間的保溫后，用攪拌器攪拌、離心，檢測到放射性的主要部位是(　　) A．上清液、沉淀、沉淀和上清液 B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液 C．上清液、上清液、上清液 D．沉淀、上清液、沉淀和上清液 解析：選B　①用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌，35S將出現(xiàn)在新的噬菌體中，所以離心后主要在沉淀物中檢測到放射性；②用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，32P標(biāo)記噬菌體的DNA，將出現(xiàn)在新的噬菌體中，所以離心后主要在沉淀物中檢測到放射性；③用3H標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，由于3H可標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)外殼出現(xiàn)在上清液中，3H標(biāo)記的噬菌體DNA將出現(xiàn)在新的噬菌體中，所以離心后在沉淀物和上清液中都可檢測到放射性。 11．細(xì)菌轉(zhuǎn)化是指某一受體細(xì)菌通過直接吸收來自另一供體細(xì)菌的一些含有特定基因的DNA片段，從而獲得供體細(xì)菌的相應(yīng)遺傳性狀的現(xiàn)象，如肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗。S型肺炎鏈球菌有莢膜，菌落光滑，可致病，對青霉素敏感。在多代培養(yǎng)的S型細(xì)菌中分離出了兩種突變型：R型，無莢膜，菌落粗糙，不致病；抗青霉素的S型(記為PenrS型)?，F(xiàn)用PenrS型細(xì)菌和R型細(xì)菌進行下列實驗，對其結(jié)果的分析最合理的是(　　) A．甲組中部分小鼠患敗血癥，注射青霉素治療后均可康復(fù) B．乙組中可觀察到兩種菌落，加青霉素后仍有兩種菌落繼續(xù)生長 C．丙組培養(yǎng)基中含有青霉素，所以生長的菌落是PenrS型細(xì)菌 D．丁組培養(yǎng)基中無菌落生長 解析：選D　抗青霉素的S型(PenrS型)細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子。在甲組中，將加熱致死的PenrS型細(xì)菌與活的R型活細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi)，部分活的R型細(xì)菌會轉(zhuǎn)化為PenrS型細(xì)菌，部分小鼠會患敗血癥，注射青霉素治療后，體內(nèi)有抗青霉素的S型細(xì)菌存在的小鼠不能康復(fù)，A不符合題意；在乙組中，PenrS型細(xì)菌的DNA與活的R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，可觀察到R型細(xì)菌和PenrS型細(xì)菌兩種菌落，加青霉素后R型細(xì)菌生長受到抑制，只有PenrS型菌落繼續(xù)生長，B不符合題意；丙組培養(yǎng)基中含有青霉素，活的R型細(xì)菌不能生長，也不能發(fā)生轉(zhuǎn)化，因此無菌落出現(xiàn)，C不符合題意；丁組中因為PenrS型細(xì)菌的DNA被DNA酶催化水解而無轉(zhuǎn)化因子，且活的R型細(xì)菌不抗青霉素，因此培養(yǎng)基中無菌落生長，D符合題意。 12．在探究生物的遺傳物質(zhì)的相關(guān)實驗研究中，有如下的實驗過程或理論解釋。 Ⅰ.圖1是關(guān)于肺炎鏈球菌R型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化過程圖。據(jù)研究，并非任意兩株R型細(xì)菌與S型細(xì)菌之間的接觸都可發(fā)生轉(zhuǎn)化，凡能發(fā)生轉(zhuǎn)化的，其R型細(xì)菌必須處于感受態(tài)，產(chǎn)生一些感受態(tài)特異蛋白，包括膜相關(guān)DNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素和幾種核酸酶。 Ⅱ.圖2是部分研究人員做的關(guān)于肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗過程圖(圖中表示無毒性R型細(xì)菌，表示有毒性S型細(xì)菌)。 Ⅲ.圖3是噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA在侵染過程中的檢測數(shù)據(jù)。 請回答下列問題： (1)圖1中，步驟________是將S型細(xì)菌加熱致死的過程，S型細(xì)菌的DNA雙鏈片段與A細(xì)胞膜表面的相關(guān)DNA結(jié)合蛋白結(jié)合，其中一條鏈(a)在______酶的作用下水解，另一條鏈(b)與感受態(tài)特異蛋白結(jié)合進入R型細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)。完成步驟④后，這條鏈(b)在相關(guān)酶的作用下，形成____(填“單”或“雙”)鏈整合進R型細(xì)菌的DNA中，這種變異屬于________。 (2)圖2中，實驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)圖3中所示實驗中，以噬菌體為研究材料，利用____________________技術(shù)，分別用32P和35S標(biāo)記噬菌體，用標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，從而追蹤在侵染過程中 DNA和蛋白質(zhì)的位置變化。 實驗結(jié)果表明：______(填整數(shù)) min后的曲線變化基本上可說明DNA與蛋白質(zhì)實現(xiàn)分離。圖中“被侵染的細(xì)菌的存活率”曲線基本保持在100%，這組數(shù)據(jù)的意義是作為對照組，以證明________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)實驗過程中，首先要將S型細(xì)菌加熱致死，因此步驟①是將S型細(xì)菌加熱致死的過程。S型細(xì)菌的DNA雙鏈片段與A細(xì)胞膜表面的相關(guān)DNA結(jié)合蛋白結(jié)合，其中一條鏈(a)在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解，另一條鏈(b)與感受態(tài)特異蛋白結(jié)合進入R型細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)。將外源DNA片段整合到R型細(xì)菌的DNA雙鏈，需要限制性內(nèi)切核酸酶切割形成末端和DNA連接酶進行縫合，從而實現(xiàn)基因重組。(2)圖2中，實驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是把S型細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì)等分開，單獨、直接地觀察它們在細(xì)菌轉(zhuǎn)化中的作用。 (3)標(biāo)記噬菌體利用了放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，用含32P和35S的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體分別侵染被32P和35S標(biāo)記的大腸桿菌的方法獲得被32P和35S標(biāo)記的噬菌體。圖中“被浸染的細(xì)菌存活率”曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對照組，以證明細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來。 答案：(1)①　核酸(DNA水解)　雙　基因重組 (2)把S型細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì)等分開，單獨、直接地觀察它們在細(xì)菌轉(zhuǎn)化中的作用　(3)放射性同位素標(biāo)記　2　細(xì)菌沒有裂解，無子代噬菌體釋放出來 第2節(jié)　DNA的結(jié)構(gòu) 【主干知識梳理】 一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 1．構(gòu)建者：美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克。 2．構(gòu)建歷程 3．模型的特點及意義 二、DNA的結(jié)構(gòu) 三、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 1．目的要求：通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對DNA結(jié)構(gòu)特點的認(rèn)識和理解。 2．制作程序 【教材微點發(fā)掘】 1．下圖為DNA的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)寫出圖中相應(yīng)序號表示的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)： ①胸腺嘧啶；②脫氧核糖；③磷酸；④胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸；⑤胞嘧啶；⑥腺嘌呤_；⑦鳥嘌呤；⑧胞嘧啶。 (2)脫氧核糖中的1′C是指與堿基相連的碳，5′C是指與磷酸基團相連的碳。 (3)從圖中看出DNA兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械囊罁?jù)是：從雙鏈的一端起始，一條單鏈?zhǔn)菑?′端到3′端的，另一條單鏈則是從3′端到5′端的。 2．在沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，借鑒利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果？ 提示：①當(dāng)時科學(xué)界已發(fā)現(xiàn)的證據(jù)；②英國生物物理學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜；③奧地利生物化學(xué)家查哥夫的研究成果：腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。 教材問題提示 (一)思考·討論(教材第48、49頁) 1．(1)DNA是由兩條鏈構(gòu)成的。它的立體結(jié)構(gòu)為：DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (2)DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，它們排列在DNA的外側(cè)。 (3)DNA中的堿基通過氫鍵連接成堿基對，它們位于DNA的內(nèi)側(cè)。堿基配對有一定的規(guī)律：A一定與T配對，G一定與C配對。 2．要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗；要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；研究小組成員在知識背景上最好是互補的，對所從事的研究要有興趣和激情等。 (二)探究·實踐(教材第51頁) 1．DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲存了大量的遺傳信息。 2．(1)靠DNA堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)；(2)在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，由于堿基對平面之間相互靠近，形成了與堿基對平面垂直方向的相互作用力(該點可不作要求)。 3．可從DNA的結(jié)構(gòu)來進行推測，如從堿基互補配對原則出發(fā)去思考。 新知探究(一)　DNA的結(jié)構(gòu) 【探究·深化】 [問題驅(qū)動]　 坐落在北京中關(guān)村高新科技園區(qū)的DNA雕塑，以它簡潔而獨特的造型吸引著過往行人，它象征著中關(guān)村生生不息的精神，寓意創(chuàng)新的生命更加頑強。 （1）該雙螺旋模型代表的雙鏈之間通過什么鍵連接？ 提示：氫鍵。 (2)該雙螺旋模型代表的雙鏈長度是否相等？為什么？ 提示：相等。兩條鏈之間通過堿基互補配對，所以兩條鏈的脫氧核苷酸數(shù)目相等。 (3)DNA中的N、P分別存在于脫氧核苷酸的哪種成分中？ 提示：N存在于含氮堿基中，P存在于磷酸基團中。 (4)為什么“G—C”含量越多的DNA越耐高溫？ 提示：G—C之間的氫鍵數(shù)量是3個，而A—T之間的氫鍵數(shù)量是2個，所以含“G—C”越多則結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，越不容易被高溫破壞。 (5)DNA分子中，每個脫氧核糖均連接一個磷酸和一個堿基嗎？ 提示：DNA分子中，每個脫氧核糖均連接一個堿基；而除3′端的脫氧核糖只連接一個磷酸外，其他部位的脫氧核糖均連接兩個磷酸。 [重難點撥]　 一、DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點 1．由圖1得到以下信息： (4)DNA初步水解的產(chǎn)物是脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。 2．圖2是圖1的簡化形式，其中①是磷酸二酯鍵，②是氫鍵。 二、DNA分子的結(jié)構(gòu)特性 1．穩(wěn)定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變，兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。 2．多樣性：DNA分子中堿基對(脫氧核苷酸對)的排列順序多種多樣，構(gòu)成了DNA的多樣性→遺傳信息的多樣性→生物多樣性。 3．特異性：每種DNA都具有不同于其他DNA的特定的堿基排列順序。 【典題·例析】 [典例]　 (2022·廣東高考)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環(huán)化(如圖所示)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是(　　) A．單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等 B．分子骨架同為脫氧核糖與磷酸 C．單鏈序列的堿基能夠互補配對 D．自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同 [解析]　單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等和分子骨架同為脫氧核糖與磷酸都不是該線性DNA分子兩端能夠相連的原因，A、B錯誤；據(jù)圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補配對，這是該線性DNA分子兩端能夠相連的主要原因，C正確；該線性DNA分子自連環(huán)化后兩條單鏈方向相反，D錯誤。 [答案]　C 方法技巧———————————————————————————————— 巧用“五、四、三、二、一”記憶DNA的結(jié)構(gòu) ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．如圖是某DNA分子的部分結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是(　　) A．該DNA分子中①與②比例為2∶1 B．該DNA分子的多樣性與其空間結(jié)構(gòu)有關(guān) C．該DNA一條鏈中堿基⑥和③通過氫鍵相連 D．該DNA分子的兩條鏈中⑥的數(shù)量可能不等 解析：選D　該DNA分子中①磷酸與②脫氧核糖的比例為1∶1，A錯誤；DNA分子的空間結(jié)構(gòu)只有雙螺旋結(jié)構(gòu)一種，不具有多樣性，B錯誤；處于一條鏈中的互補堿基不能通過氫鍵相連，C錯誤；一個DNA分子兩條鏈中，某個堿基的數(shù)量可以不等，D正確。 2．下列關(guān)于威爾金斯、沃森、克里克、富蘭克林和查哥夫等人在DNA分子結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面突出貢獻的說法，正確的是(　　) A．威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像 B．沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 C．查哥夫提出了A與T配對、C與G配對的正確關(guān)系 D．富蘭克林和查哥夫發(fā)現(xiàn)A的量等于T的量、C的量等于G的量 解析：選B　威爾金斯和富蘭克林提供了DNA衍射圖譜，A錯誤；查哥夫發(fā)現(xiàn)腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量，鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量，C錯誤；沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，D錯誤，故選B。 新知探究(二)　 DNA分子中有關(guān)堿基數(shù)量的計算 【拓展·深化】 1．堿基互補配對原則 在雙鏈DNA分子中，A＝T，G＝C，A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。如圖： 2．DNA分子中堿基數(shù)量關(guān)系的規(guī)律 (1)規(guī)律一：在雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，各占全部堿基數(shù)的一半，或“不互補堿基之和相等，比值為1” 。即 A＋G＝T＋C＝A＋C＝G＋T (A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)＝1 (2)規(guī)律二：在雙鏈DNA分子中，互補堿基之和的比值在兩條鏈中和整個DNA分子中相等。即 若(A1＋T1)/(G1＋C1)＝m，則(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)＝m。 (3)規(guī)律三：在雙鏈DNA分子中，不互補堿基之和的比值在兩條鏈中互為倒數(shù)，在整個DNA分子中為 1 。 即 若(A1＋G1)/(T1＋C1)＝n，則(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/n，雙鏈DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。 注意：規(guī)律二和規(guī)律三可巧記為“補則等，不補則倒”。 [思考·討論] (1)在整個雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)是否等于嘧啶總數(shù)？在DNA分子一條單鏈中呢？ 提示：整個雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)，因為A＝T，G＝C，所以A＋G＝T＋C。在DNA分子一條單鏈中，上述關(guān)系一般不成立。 (2)某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤占23%，求腺嘌呤占多少？ 提示：27%。 (3)在DNA的一條單鏈中，(A＋G)/(T＋C)＝0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？ 提示：2.5和1。 (4)若DNA的一個單鏈中，(A＋T)/(G＋C)＝0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？ 提示：0.4和0.4。 【典題·例析】 [例1]　下面四個DNA分子的一條單鏈與其所在DNA分子中、一條單鏈與其互補鏈中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，錯誤的是(　　) [解析]　DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1；一條單鏈中(A＋T)/(G＋C)與其互補鏈中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等；一條單鏈中(A＋C)/(G＋G)與其互補鏈中(A＋C)/(T＋G)互為倒數(shù)，一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)＝0.5時，則其互補鏈中(A＋C)/(T＋G)＝2。故選C。 [答案]　C [例2]　在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的54%。若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的22%，胸腺嘧啶占28%，則另一條鏈上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的(　　) A．24%、26%　　　　　 B．22%、28% C．27%、23% D．20%、30% [解析]　已知雙鏈DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基的54%，即A＋T＝54%，則A＝T＝27%，C＝G＝50%－27%＝23%。又已知一條鏈上的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的22%、胸腺嘧啶占28%，即C1＝22%，T1＝28%，根據(jù)堿基互補配對原則，C＝(C1＋C2)÷2，所以C2＝24%，同理T2＝26%。故選A。 [答案]　A 方法規(guī)律———————————————————————————————— 解答DNA分子中有關(guān)堿基計算的“三步曲” ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．(2022·浙江6月選考)某同學(xué)欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準(zhǔn)備了足夠的相關(guān)材料。下列敘述正確的是(　　) A．在制作脫氧核苷酸時，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基 B．制作模型時，鳥嘌呤與胞嘧啶之間用2個氫鍵連接物相連 C．制成的模型中，腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥嘌呤和胸腺嘧啶之和 D．制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內(nèi)側(cè) 解析：選C　在制作脫氧核苷酸時，需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基，A錯誤；鳥嘌呤和胞嘧啶之間由3個氫鍵連接，B錯誤；DNA的兩條鏈之間遵循堿基互補配對原則，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C正確；DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基在內(nèi)側(cè)，D錯誤。 2．某雙鏈DNA分子含有400個堿基，其中一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述正確的是(　　) A．該DNA分子的另一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4 B．該DNA分子共有腺嘌呤60個 C．該DNA分子共有鳥嘌呤160個 D．其中一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝3/7，另一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝7/3 解析：選B　根據(jù)堿基互補配對原則，該DNA分子另一條鏈上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，則A＋T占該鏈堿基總數(shù)的比例為30%，G＋C占70%，即DNA分子中A＋T占30%，G＋C占70%，共有A＝T＝400×(30%÷2)＝60(個)，G＝C＝400×(70%÷2)＝140(個)，A、C錯誤，B正確；該DNA分子一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝3/7，則另一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝3/7，D錯誤。 科學(xué)視野——DNA分子雜交技術(shù)和DNA指紋技術(shù) DNA分子雜交的基礎(chǔ)是具有互補堿基序列的DNA分子，可以通過堿基對之間形成氫鍵等，形成穩(wěn)定的雙鏈區(qū)。其基本原理就是應(yīng)用核酸分子的變性和復(fù)性的性質(zhì)，使來源不同的 DNA片段，按堿基互補關(guān)系形成雜交雙鏈分子。DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當(dāng)兩種生物的DNA單鏈具有互補的堿基序列時，互補的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈(如圖所示)。形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，說明這兩種生物的親緣關(guān)系越近。 人的遺傳信息主要分布于染色體上的DNA中。兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指紋一樣用來識別身份，這種方法就是DNA指紋技術(shù)。因為每個人的DNA指紋圖是獨一無二的，所以我們可以根據(jù)分析指紋圖的吻合程度來幫助確認(rèn)身份。 【素養(yǎng)評價】 1．已知病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA和單鏈RNA四種類型，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)了一種新病毒，要確定其核酸屬于上述哪一種類型，應(yīng)該(　　) A．分析堿基類型，確定堿基比率 B．分析堿基類型，分析五碳糖類型 C．分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成，分析堿基類型 D．分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成，分析核糖類型 解析：選A　含有堿基T的核酸為DNA，含有堿基U的核酸為RNA，雙鏈DNA中A＝T，G＝C。分析堿基類型和五碳糖類型只能確定是DNA還是RNA，無法確定是雙鏈還是單鏈結(jié)構(gòu)，所以還得確定堿基比率。故選A。 2．如圖為DNA測序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片。其中圖1的堿基排列順序已經(jīng)解讀，其順序是：GGTTATGCGT，那么圖2顯示的堿基排列順序應(yīng)該是(　　) A．GCTTGCGTAT　　　　 B．GATGCGTTCG C．TAGTCTGGCT D．GCTGAGTTAG 解析：選B　圖1為DNA測序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片。圖1的堿基排列順序已經(jīng)解讀，其順序是：GGTTATGCGT，所以圖中堿基序列應(yīng)從下向上讀，且由左至右的順序依次是ACGT，所以圖2中堿基序列是：GATGCGTTCG，B正確。 3．DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用，可用于親子鑒定、偵察罪犯等方面，請思考并回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問題。 (1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA探針是一種已知堿基順序的DNA片段。請問用DNA探針檢測基因所用的原理是________________________________________?，F(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個人的DNA都是獨一無二的，就好像指紋一樣，這說明：__________________________________________________。 (2)為了確保實驗的準(zhǔn)確性，需要克隆出較多的DNA樣品。若一個只含31P的DNA分子被32P標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的________。 (3)DNA指紋技術(shù)可應(yīng)用于尸體的辨認(rèn)工作中，煤礦瓦斯爆炸事故中尸體的辨認(rèn)就可借助于DNA指紋技術(shù)。 ①如表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的某條染色體上同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對情況判斷(不考慮基因突變)，A、B、C三組DNA中不是同一人的是________組。 ②為什么從尸體與死者家屬提供的死者生前的生活用品中分別提取的DNA可以完全互補配對？______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)DNA探針檢測基因依據(jù)的原理是堿基互補配對原則和DNA分子的特異性。每個人的DNA獨一無二，說明DNA分子具有多樣性；每個人又有特定的DNA序列，說明DNA分子具有特異性。(2)一個雙鏈被31P標(biāo)記的DNA分子，在復(fù)制過程中，只能提供2條含31P的單鏈，復(fù)制3次后，得到8個DNA分子、16條脫氧核苷酸鏈，其中只有2條單鏈含31P，所以含32P的單鏈占全部單鏈的(16－2)/16＝7/8。(3)①分析表格可知，A組尸體中的DNA堿基序列和家屬提供的DNA堿基序列能完全進行互補配對，但B組與C組的不能完全配對，說明B、C組不是同一個人的。②一個人的所有細(xì)胞都來自同一個受精卵的有絲分裂，不考慮基因突變時，家屬提供的死者生前物品上的DNA與死者尸體中的DNA相同，堿基可以完全互補配對。 答案：(1)堿基互補配對原則和DNA分子的特異性　DNA分子具有多樣性和特異性　(2)7/8　(3)①B、C?、谌梭w所有細(xì)胞均由一個受精卵經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生，細(xì)胞核中均含有相同的遺傳物質(zhì)(或DNA) [課時跟蹤檢測] [理解·鞏固·落實] 1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。 (1)在DNA模型構(gòu)建過程中，沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建三螺旋結(jié)構(gòu)模型。(√) (2)DNA是由四種核糖核苷酸連接而成的。(×) (3)在DNA分子中一定存在如下數(shù)量關(guān)系：A＝G，C＝T。(×) (4)DNA的一條單鏈中相鄰兩個堿基通過氫鍵連接。(×) (5)雙鏈DNA分子中的每個磷酸都與兩個五碳糖相連接。(×) 2．DNA分子具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．雙螺旋結(jié)構(gòu)由科學(xué)家沃森和克里克提岀 B．兩條鏈反向平行 C．脫氧核糖和磷酸交替排列構(gòu)成基本骨架 D．堿基間通過肽鍵構(gòu)成堿基對 解析：選D　DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)由科學(xué)家沃森和克里克提岀，A正確；DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的，B正確；DNA分子中，脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)，C正確；堿基間通過氫鍵構(gòu)成堿基對，D錯誤。 3．某同學(xué)制作了DNA分子結(jié)構(gòu)模型，其中一條鏈所用堿基A、C、T、G的數(shù)量比為1∶2∶3∶4，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．兩條脫氧核苷酸鏈以反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) B．該DNA分子中A、C、T、G的數(shù)量比為1∶1∶1∶1 C．脫氧核糖、磷酸、堿基交替連接構(gòu)成該模型的基本骨架 D．DNA分子雙鏈中堿基隨機配對且因物種而異 解析：選A　DNA分子的兩條鏈?zhǔn)前捶聪蚱叫蟹绞奖P旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)的；該DNA分子中A、C、T、G的數(shù)量比為2∶3∶2∶3；脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；DNA分子雙鏈中堿基A和T配對，G和C配對。 4．DNA由反向平行的兩條脫氧核苷酸長鏈組成。如果DNA的一條鏈上某堿基序列是5′－AGCTGCG－3′，則另一條鏈與之配對的部分是(　　) A．5′－CGCAGCT－3′　　 B．5′－TCGACGC－3′ C．5′－AGCTGCG－3′ D．5′－GCGTCGA－3′ 解析：選A　雙鏈DNA的兩條單鏈通過堿基互補配對，且兩條單鏈方向相反。故選A。 5．下列與生物體內(nèi)核酸分子功能多樣性無關(guān)的是(　　) A．核苷酸的組成種類 B．核苷酸的連接方式 C．核苷酸的排列順序 D．核苷酸的數(shù)量 解析：選B　核酸包括DNA和RNA，兩種物質(zhì)功能不同。DNA由4種脫氧核苷酸組成，RNA由4種核糖核苷酸組成；核苷酸的數(shù)量和排列順序的不同，決定了核酸分子結(jié)構(gòu)的多樣性，結(jié)構(gòu)的多樣性決定了功能的多樣性；組成核酸的核苷酸分子之間都是通過磷酸二酯鍵連接的。故選B。 6．下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述，錯誤的是(　　) A．沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在DNA分子以4種脫氧核苷酸(堿基為A、T、G、C)為單位連接而成的長鏈的基礎(chǔ)上 B．威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu) C．沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建了多種模型，但都不科學(xué) D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發(fā)，構(gòu)建出了科學(xué)的模型 解析：選B　沃森和克里克以威爾金斯和富蘭克林提供的 DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。故選B。 7．查哥夫?qū)Χ喾N生物DNA做了堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)(A＋T)/(C＋G)的值如表。結(jié)合所學(xué)知識，你認(rèn)為能得出的結(jié)論是(　　) A．豬的DNA結(jié)構(gòu)比大腸桿菌的DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定一些 B．小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同 C．小麥DNA中(A＋T)的數(shù)量是鼠DNA中(C＋G)數(shù)量的1.21倍 D．同一生物不同組織的DNA堿基組成相同 解析：選D　大腸桿菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的值小于豬的，說明大腸桿菌DNA所含C—G堿基對的比例較高，而C—G堿基對含三個氫鍵，因此大腸桿菌的DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高于豬的，A錯誤；雖然小麥和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)的值相同，但不能代表二者的堿基序列與數(shù)目相同，B、C錯誤；同一生物的不同組織所含DNA的堿基序列是相同的，因此DNA堿基組成也相同，D正確。 8．假設(shè)一個DNA分子片段中堿基A共有312個，占全部堿基總數(shù)的26%，則此DNA分子片段中堿基G所占的百分比和數(shù)目分別是(　　) A．26%；312 B．24%；312 C．26%；288 D．24%；288 解析：選D　雙鏈DNA分子中，非互補配對堿基之和占堿基總數(shù)的一半。某DNA分子片段，含有312個堿基A，占全部堿基總數(shù)的26%，則此DNA片段中堿基G所占百分比為50%－26%＝24%，數(shù)目＝312/26%×24%＝288(個)。故選D。 9．如圖是DNA分子片段的結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答問題： (1)圖甲是DNA分子片段的__________結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA分子片段的________結(jié)構(gòu)。 (2)寫出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：[2]______________、[5]__________________。 (3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條長鏈?zhǔn)怯蒧_______和________交替連接的。 (4)堿基配對的方式為：__________與__________配對，__________與__________配對。 (5)從圖甲中可以看出，組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的；從圖乙中可以看出，組成DNA分子的兩條鏈相互盤旋成________的________結(jié)構(gòu)。 解析：(1)從圖中可以看出：甲表示的是DNA分子片段的平面結(jié)構(gòu)，而乙表示的是DNA分子片段的立體(或空間)結(jié)構(gòu)。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸長鏈的片段，而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結(jié)構(gòu)可以看出，DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成了基本骨架。(4)DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。(5)從圖甲中可以看出，組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?；從圖乙中可以看出，組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互盤旋成有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 答案：(1)平面　立體(或空間)　(2)一條脫氧核苷酸長鏈的片段　腺嘌呤脫氧核苷酸　(3)脫氧核糖　磷酸　(4)A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鳥嘌呤)　C(胞嘧啶)　(5)反向　有規(guī)則　雙螺旋 [遷移·應(yīng)用·發(fā)展] 10．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)DNA也有酶催化活性，他們根據(jù)共有序列設(shè)計并合成了由47個核苷酸組成的單鏈DNAE47，它可以催化兩個DNA片段之間的連接。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．在單鏈DNAE47中，嘌呤堿基數(shù)一定等于嘧啶堿基數(shù) B．在單鏈DNAE47中，堿基數(shù)＝脫氧核苷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù) C．單鏈DNAE47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的 D．在單鏈DNAE47中，每個脫氧核糖上均連有一個磷酸和一個含氮堿基 解析：選B　單鏈DNA中嘌呤堿基數(shù)不一定等于嘧啶堿基數(shù)；單鏈DNAE47催化DNA片段間的連接，DNA聚合酶則催化單個脫氧核苷酸的連接；在脫氧核苷酸鏈中的脫氧核糖可連有兩個(或一個)磷酸和一個含氮堿基。故選B。 11．對DNA分子的堿基進行數(shù)量分析，可以通過檢測其中某種堿基的數(shù)目及其比例來推斷其他堿基數(shù)目及其比例。假如檢測某DNA分子得知堿基A的數(shù)目為x，其比例為y，以下推斷正確的是(　　) A．堿基總數(shù)量為x/y B．堿基C的數(shù)目為x(0.5y－1) C．嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)之比為x/(1－y) D．堿基G的比例為(1－y)/2 解析：選A　根據(jù)題意知，A＝x，則T＝x，它們所占比例均為y，則堿基總數(shù)量為x/y；C＋G＝x/y－A－T＝x/y－2x，則C＝G＝xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1/2y－1))；嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)之比為1；堿基G的比例為(1－2y)/2。 12．犬細(xì)小病(CPV)是由犬細(xì)小病毒感染幼犬所引起的一種急性傳染病。細(xì)小病毒是一種單鏈DNA病毒，堿基A約占30%。下列關(guān)于犬細(xì)小病毒的敘述正確的是(　　) A．可在液體培養(yǎng)基中繁殖 B．遺傳物質(zhì)是DNA C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1 D．DNA中C約占20% 解析：選B　犬細(xì)小病毒不能獨立代謝，必須寄生在活細(xì)胞中才能表現(xiàn)出生命活性，所以不能在液體培養(yǎng)基中繁殖，A錯誤；犬細(xì)小病毒是一種單鏈DNA病毒，故遺傳物質(zhì)是DNA，B正確；作為單鏈DNA病毒，沒有堿基互補配對關(guān)系，(A＋G)/(T＋C)的值無法計算，也無法計算C的數(shù)量，C、D錯誤。 13．圖甲是用DNA測序儀測出的某DNA片段上一條脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(TGCGTATTGG)，請回答下列問題： (1)據(jù)圖甲推測，此DNA片段上的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是________個。 (2)根據(jù)圖甲中脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序，推測圖乙中顯示的脫氧核苷酸鏈的堿基排列順序為__________________________(從上往下)。 (3)圖甲所顯示的DNA片段與圖乙所顯示的DNA片段中的(A＋G)/(T＋C)總是為__________，由此證明DNA分子中堿基的數(shù)量關(guān)系是________________________。圖甲中的DNA片段與圖乙中的DNA片段中的 A/G分別為________、________，由此說明了DNA分子具有特異性。 解析：(1)圖甲中顯示的一條鏈上鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是4個，胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量是1個，根據(jù)堿基互補配對原則，其互補鏈上還有1個鳥嘌呤脫氧核苷酸，因此該DNA片段上的鳥嘌呤核苷酸數(shù)量是5個。(2)看清楚圖甲中各列所示的堿基種類是讀出圖乙中脫氧核苷酸鏈堿基序列的關(guān)鍵。(3)在雙鏈DNA分子中，因為堿基互補配對，所以嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；根據(jù)圖甲中DNA片段的一條脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(TGCGTATTGG)，可計算出此DNA片段中A/G＝(1＋4)/(4＋1)＝1；由圖乙中脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(CCAGTGCGCC)，可計算出此DNA片段中A/G＝2/8＝1/4，不同的DNA分子中(A＋T)/(G＋C)、A/G、T/C是不同的，體現(xiàn)了DNA分子的特異性。 答案：(1)5　(2)CCAGTGCGCC　(3)1　嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)　1　1/4 第3、4節(jié)　DNA的復(fù)制、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 【主干知識梳理】 一、DNA的復(fù)制 1．對DNA復(fù)制的推測 (1)提出者：沃森和克里克。 (2)假說內(nèi)容： ①解旋：DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂。 ②復(fù)制eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(模板：DNA分子解開的兩條單鏈,原料：游離的4種脫氧核苷酸,原則：堿基互補配對原則)) ③特點：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式稱作半保留復(fù)制。 2．DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù) (1)實驗材料：大腸桿菌。 (2)實驗方法：運用同位素標(biāo)記技術(shù)。 (3)實驗過程 (4)實驗預(yù)期 ①親代DNA分子中兩條鏈均含15N，DNA分子密度高。 ②復(fù)制一次產(chǎn)生的DNA分子中，一條鏈含 14N，另一條鏈含 15N，DNA分子密度居中。 ③復(fù)制兩次產(chǎn)生的DNA分子中，有兩個DNA分子雙鏈均含14N，DNA分子密度較低；另兩個DNA分子中一條鏈含 15N，另一條鏈含 14N。 3．DNA復(fù)制的過程 (1)相關(guān)知識歸納總結(jié) (2)復(fù)制的過程 (3)準(zhǔn)確復(fù)制的原因 ①DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。 ②通過堿基互補配對，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進行。 二、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 1．基因與DNA關(guān)系的實例(結(jié)合教材P57“思考·討論”資料分析) 2．DNA片段中的遺傳信息 (1)遺傳信息：蘊藏在4種堿基的排列順序之中。 (2)特點 ①多樣性：堿基排列順序的千變?nèi)f化。 ②特異性：每一個DNA分子有特定的堿基排列順序。 ③穩(wěn)定性：DNA分子的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。 3．與生物體多樣性和特異性的關(guān)系 DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。 4．基因的延伸：對于遺傳物質(zhì)是RNA的生物，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。 【教材微點發(fā)掘】 　下圖是DNA復(fù)制的示意圖(教材第55頁圖310)，據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)DNA復(fù)制時，解旋酶的作用是將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。 (2)DNA聚合酶的作用是連接相鄰的兩個脫氧核苷酸形成與母鏈互補的子鏈。 (3)在DNA復(fù)制過程中，兩條子鏈延伸的方向相反的原因是DNA中兩條母鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械摹?(4)真核生物的核DNA復(fù)制通常發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期。 (5)有絲分裂或減數(shù)分裂的細(xì)胞eq \a\vs4\al(會)進行DNA的復(fù)制；蛙的紅細(xì)胞進行無絲分裂，eq \a\vs4\al(會)進行DNA的復(fù)制；哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，不會進行DNA的復(fù)制。(均填“會”或“不會”) 教材問題提示 第3節(jié)　(一)思考·討論(教材第54頁) 1．細(xì)胞分裂一次后，方框中填15N/14NDNA；細(xì)胞再分裂一次后，試管上部的方框中填14N/14NDNA，試管中部的方框中填15N/14NDNA。 2．假如全保留復(fù)制是正確的，第一代的結(jié)果：一半的細(xì)胞中DNA是15N/15NDNA，另一半的細(xì)胞中DNA是14N/14NDNA；第二代的結(jié)果：1/4的細(xì)胞中DNA是15N/15NDNA，3/4的細(xì)胞中DNA是14N/14NDNA。 (二)旁欄思考(教材第55頁) 第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，這個結(jié)果排除了全保留復(fù)制的方式。 第4節(jié)　思考·討論1(教材第57～58頁) 1．生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目小于基因數(shù)目，生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。這說明基因是DNA片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。 2．此題旨在引導(dǎo)學(xué)生理解遺傳效應(yīng)的含義，并不要求唯一答案?？梢越Y(jié)合提供的資料來理解，如能夠指導(dǎo)相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成、控制生物體的性狀等?！皢栴}探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應(yīng)是使轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率加快。 3．基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 思考·討論2(教材第58～59頁) 1．4100種。 2．堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性。DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。 3．在人類的DNA中，脫氧核苷酸序列多樣性表現(xiàn)為每個人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。 4．略。 新知探究(一)　DNA復(fù)制的過程和特點 【探究·深化】 [問題驅(qū)動]　 根據(jù)圖1、圖2思考下列問題： (1)圖1中進行的是什么過程？發(fā)生的時期和場所是什么？ 提示：DNA復(fù)制；有絲分裂間期和減數(shù)分裂前的間期，無絲分裂也有DNA復(fù)制。真核生物DNA復(fù)制的場所有細(xì)胞核、線粒體、葉綠體；原核生物DNA復(fù)制的場所主要是擬核。 (2)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？分別作用于圖2中的哪個部位？a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，哪些鏈的堿基排列順序是相同的？ 提示：酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的堿基排列順序相同，b和d的堿基排列順序相同。 (3)從圖1中是否可以看出DNA復(fù)制是半保留復(fù)制？為什么？圖1所示的特點還有什么？可用什么方法檢測母鏈和子鏈？ 提示：可以，因為兩條母鏈進入到兩個子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一條鏈?zhǔn)怯H代的母鏈。圖中還能看出DNA分子是邊解旋邊復(fù)制；可采用同位素標(biāo)記法檢測母鏈、子鏈。 (4)DNA分子復(fù)制受到各種外界因素的干擾時，堿基序列會發(fā)生變化嗎？ 提示：堿基序列可能會發(fā)生改變，使后代DNA分子與親代DNA分子不同，遺傳信息發(fā)生改變。 [重難點撥]　 (一)DNA復(fù)制的場所 1．真核生物：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體，其中主要場所是細(xì)胞核。 2．原核生物：核區(qū)、細(xì)胞質(zhì)(如質(zhì)粒的復(fù)制)。 3．病毒：宿主細(xì)胞內(nèi)。 (二)真核生物細(xì)胞核中DNA復(fù)制發(fā)生的時間 分裂前的間期在體細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂間期；在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期。 (三)DNA復(fù)制所需的酶 1．解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。 2．DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。 3．DNA連接酶的作用是連接DNA片段。 (四)兩個子代核DNA的位置及分開時間 復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代核DNA分子位于一對姐妹染色單體上，由著絲粒連在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時分開，分別進入兩個子細(xì)胞中，如下圖所示： 【典題·例析】 [例1]　下列有關(guān)DNA復(fù)制的敘述，正確的是(　　) A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脫氧核苷酸 B．在復(fù)制過程中解旋和復(fù)制是同時進行的 C．解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈 D．兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA分子 [解析]　DNA分子在解旋酶的作用下，將雙螺旋的兩條鏈解開，變成單鏈，A錯誤；DNA復(fù)制過程是邊解旋邊復(fù)制，所以解旋和復(fù)制是同時進行的，B正確；解旋后的每條脫氧核苷酸鏈都可以作為DNA復(fù)制的模板，C錯誤；形成的DNA分子中各含有一條母鏈和一條子鏈，兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對，組成一個新的DNA分子，D錯誤。 [答案]　B [例2]　圖1是果蠅DNA電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)是DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分；圖2為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．圖2 DNA分子復(fù)制是從多個起點同時開始的 B．圖2 DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的 C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶 D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率 [解析]　由該DNA分子復(fù)制過程示意圖可看出，DNA分子復(fù)制有多個復(fù)制起始點，且邊解旋邊雙向復(fù)制(箭頭代表DNA復(fù)制方向)，DNA分子復(fù)制需要解旋酶參與。這種多起點復(fù)制可有效地提高復(fù)制速率。由圖示不同復(fù)制起點復(fù)制出的DNA片段長度不同可知，DNA分子的多個復(fù)制起點并不是同時開始復(fù)制的。故選A。 [答案]　A 【應(yīng)用·體驗】 1．真核細(xì)胞中DNA復(fù)制如下圖所示，下列敘述錯誤的是(　　) A．多起點雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成 B．每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代 C．復(fù)制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補配對原則 解析：選C　多起點雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成，提高復(fù)制效率，A正確。DNA為半保留復(fù)制，每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代，B正確。DNA解旋酶破壞堿基對的氫鍵，使DNA雙鏈解旋，而氫鍵的形成不需要酶的催化；DNA聚合酶可催化形成磷酸二酯鍵，C錯誤。堿基對之間嚴(yán)格的堿基互補配對原則，保證了遺傳信息準(zhǔn)確地從親代DNA傳向子代DNA，D正確。 2．下圖表示DNA復(fù)制的過程，結(jié)合圖示判斷，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．DNA復(fù)制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈間的氫鍵，使兩條鏈解開 B．DNA分子的復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制的特點，生成的兩條子鏈方向相反 C．DNA分子的復(fù)制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段 D．DNA的兩條子鏈都是連續(xù)合成的 解析：選D　由圖可知，兩條子鏈中，一條是連續(xù)合成的，另一條是不連續(xù)合成的。 新知探究(二)　DNA復(fù)制的相關(guān)計算 【拓展·深化】 DNA復(fù)制過程中相關(guān)物質(zhì)數(shù)量變化規(guī)律 將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則： 1．DNA分子數(shù) ①子代DNA分子數(shù)＝2n個。 ②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2個。 ③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)＝(2n－2)個。 2．脫氧核苷酸鏈數(shù) ①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條。 ②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。 ③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。 3．消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸m×(2n－1)個；第n次復(fù)制，消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m×2n－1。 [思考·討論] (1)用15N標(biāo)記的DNA分子，放入含14N的培養(yǎng)基中進行復(fù)制，當(dāng)測得含有15N的DNA分子數(shù)為12.5%時，該DNA分子復(fù)制了幾次？ 提示：4次。含15N的DNA分子在含14N培養(yǎng)基中復(fù)制n次，則形成2n個DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n＝12.5%，則n＝4。 (2)DNA復(fù)制n次與第n次復(fù)制各形成多少個DNA分子？ 提示：DNA復(fù)制n次形成2n個DNA分子，第n次復(fù)制形成2n－1個DNA分子。 【典題·例析】 [例1]　假設(shè)一個雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%，將其置于只含有31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述錯誤的是(　　) A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104 B．子代DNA分子平均相對分子質(zhì)量與親代相比減少3.75×103 C．子代DNA分子中含32P的脫氧核苷酸單鏈與含31P的脫氧核苷酸單鏈之比為1∶7 D．復(fù)制過程中需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 [解析]　根據(jù)題干信息分析可知，DNA中A＝T＝2 000，C＝G＝3 000，A、T堿基對之間有2個氫鍵，G、C堿基對之間有3個氫鍵，因此該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為2 000×2＋3 000×3＝1.3×104，A正確。親代DNA中的磷元素全為32P，復(fù)制3次后，共形成8個DNA分子。其中有2個DNA分子的一條鏈只含32P、另一條鏈只含31P，其相對分子質(zhì)量比原來減少了5 000；另6個DNA分子的兩條鏈都只含31P，其相對分子質(zhì)量比原來減少了10 000，則子代DNA的相對分子質(zhì)量平均比親代DNA減少(5 000×2＋10 000×6)÷8＝8 750，B錯誤。由題意可知，被32P標(biāo)記的DNA單鏈?zhǔn)?條，含有31P的單鏈?zhǔn)?×8－2＝14(條)，因此子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7，C正確。復(fù)制過程需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為3 000×(8－1)＝2.1×104(個)，D正確。 [答案]　B [例2]　已知某DNA分子含有500個堿基對，其中一條鏈上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。該DNA分子連續(xù)復(fù)制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含G的脫氧核苷酸2 100個，則該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了(　　) A．3次　　　　　　　 B．4次 C．5次 D．6次 [解析]　根據(jù)DNA分子含有500個堿基對，而一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，則該鏈中A、G、T、C分別是50、100、150、200(個)，另一條單鏈上依次是150、200、50、100(個)。因此，該DNA分子中含有鳥嘌呤的脫氧核苷酸為100＋200＝300(個)。復(fù)制數(shù)次后，所有DNA中的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是2 100＋300＝2 400(個)，設(shè)該DNA分子復(fù)制了n次，則有關(guān)系式：2n ×300＝2 400，解得n＝3。故選A。 [答案]　A 易錯提醒————————————————————————————————— DNA復(fù)制相關(guān)計算的3個易錯點 (1)“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，但后者只包括最后一次復(fù)制。 (2)在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。 (3)看清堿基的數(shù)目單位是“對”還是“個”，“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。 ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．用一個32P標(biāo)記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個。下列敘述錯誤的是(　　) A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等 B．噬菌體DNA含有(2m＋n)個氫鍵 C．該噬菌體繁殖4次，子代中只有14個含有31P D．噬菌體DNA第4次復(fù)制共需要8(m－n)個腺嘌呤脫氧核苷酸 解析：選C　噬菌體侵染細(xì)菌時，只有DNA進入細(xì)菌并作為模板控制子代噬菌體的合成，其DNA的復(fù)制及表達(dá)需要大腸桿菌提供原料、酶和ATP等，A正確；噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個，則鳥嘌呤有n個，胸膘嘧啶=腺嘌呤=（m-n）個，因此氫鍵個數(shù)＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)個，B正確；噬菌體繁殖4次，子代噬菌體中有16個含31P，C錯誤；噬菌體DNA第4次復(fù)制共需要腺嘌呤脫氧核苷酸＝2n－1(m－n)＝8(m－n)個，D正確。 2．某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有a個。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述，錯誤的是(　　) A．在第一次復(fù)制時，需要(m－a)個 B．在第二次復(fù)制時，需要2(m－a)個 C．在第n次復(fù)制時，需要2n－1(m－a)個 D．在n次復(fù)制過程中，總共需要2n(m－a)個 解析：選D　DNA分子復(fù)制一次，可產(chǎn)生2個DNA分子，因為每個DNA分子中含有(m－a)個胞嘧啶脫氧核苷酸，所以復(fù)制一次時，需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(m－a)個，A正確；在第二次復(fù)制時，2個DNA分子會形成4個DNA分子，相當(dāng)于形成2個新DNA分子，所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為2(m－a)個，B正確；在第n次復(fù)制后，會形成2n個DNA分子，所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n－2n－1)(m－a)＝2n－1(m－a)個，C正確；在第n次復(fù)制過程中，1個DNA分子變?yōu)?n個DNA分子，總共需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n－1)(m－a)個，D錯誤。 新知探究(三)　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 【探究·深化】 [問題驅(qū)動]　 下圖甲表示果蠅某一條染色體上的幾個基因，圖乙表示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的從屬關(guān)系，請分析回答： (1)圖甲體現(xiàn)了基因與染色體有什么關(guān)系？基因都在染色體上嗎？ 提示：①基因在染色體上呈線性排列；②一條染色體上含有多個基因；③染色體是基因的載體?；虿⒉皇嵌荚谌旧w上，真核生物的核基因位于染色體上，質(zhì)基因位于葉綠體或線粒體中，原核生物的基因位于擬核或質(zhì)粒中，病毒的基因位于核酸分子中。 (2)一條染色體上有幾個DNA分子？一個DNA分子中有很多個基因，這些基因是不是連續(xù)排列的？ 提示：一條染色體上有1個或2個DNA分子。一個DNA分子中基因并非連續(xù)排列的，基因之間有一些堿基序列不屬于基因。 (3)圖乙中表示染色體、基因、DNA、脫氧核苷酸之間的關(guān)系，則a、b、c、d分別是什么？ 提示：a為染色體，b為DNA，c為基因，d為脫氧核苷酸。 [重難點撥]　 (一)全面理解基因的內(nèi)涵 (1)本質(zhì)上，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 (2)結(jié)構(gòu)上，基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列。 (3)功能上，基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。 (4)位置上，基因在染色體上呈線性排列。 (二)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系 (三)基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系 (1)對于真核細(xì)胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體中也含有基因。 (2)對于原核細(xì)胞來說，基因存在于擬核中的DNA分子或質(zhì)粒上，DNA是裸露的，并沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體，因此，沒有染色體這一載體。 【典題·例析】 [例1]　下列有關(guān)基因的敘述，錯誤的是(　　) A．每個基因通常都是DNA分子上的一個片段 B．DNA分子上的每一個片段都是基因 C．DNA分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，基因的結(jié)構(gòu)不一定發(fā)生改變 D．真核細(xì)胞的核基因位于染色體上，在染色體上呈線性排列 [解析]　每個基因通常都是DNA分子上的一個片段，A正確；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，B錯誤；DNA分子的非基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不會引起基因結(jié)構(gòu)變化，C正確；染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列，D正確。 [答案]　B [例2]　如圖表示脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體間的關(guān)系。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．d是脫氧核苷酸，其種類取決于c的種類 B．基因通常是具有遺傳效應(yīng)的f片段 C．e含有的堿基總數(shù)等于f D．基因的主要載體是染色體 [解析]　圖中c為含氮堿基，d為脫氧核苷酸，根據(jù)含氮堿基不同，可將脫氧核苷酸分為四種，A正確；基因(e)是有遺傳效應(yīng)的DNA(f)片段，故基因含有的堿基總數(shù)小于f，B正確，C錯誤；基因的主要載體是染色體，并在其上呈線性排列，D正確。 [答案]　C 易錯提醒————————————————————————————————— 基因概念理解的三個誤區(qū) (1)不是所有的DNA片段都是基因，必須是有遺傳效應(yīng)的DNA片段才是基因。 (2)不是所有的基因都位于染色體上，葉綠體、線粒體和擬核區(qū)也有基因。 (3)基因不全是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，對于遺傳物質(zhì)是RNA的生物而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，遺傳信息蘊藏在4種堿基(A、U、G、C)的排列順序之中。 ————————————————————————————————————— 【應(yīng)用·體驗】 1．如圖是果蠅某條染色體上的一段DNA分子的示意圖。下列說法正確的是(　　) A．白眼基因含有多個核糖核苷酸 B．白眼基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 C．白眼基因位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi) D．白眼基因基本組成單位是4種堿基 解析：選B　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本組成單位與DNA相同，即為脫氧核苷酸，脫氧核苷酸共有4種，B正確，D錯誤；每個DNA分子上含有很多個基因，每個基因中含有許多個脫氧核苷酸，A錯誤；染色體是DNA的主要載體，白眼基因位于染色體上，是細(xì)胞核基因，C錯誤。 2．從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯誤的是(　　) A．堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，決定了DNA分子的多樣性 B．堿基對的特定的排列順序，決定了DNA分子的特異性 C．一個含2 000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式就有41 000種 D．人體內(nèi)控制β-珠蛋白的基因由1 700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有41 700種 解析：選D　堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子基因的多樣性，A正確；堿基對的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子基因的特異性，B正確；DNA中的堿基有A、T、C、G 4種，由n對堿基形成的DNA分子，其堿基對可能的排列方式最多有4n種，C正確；β-珠蛋白基因堿基對的排列順序是β-珠蛋白所特有的，D錯誤。 科學(xué)探究——探究DNA半保留復(fù)制方式的假說—演繹過程分析 1．實驗方法：同位素標(biāo)記法和離心技術(shù)。 2．實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。 3．假說—演繹過程 (1)實驗假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。 (2)實驗預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。 ①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。 ②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標(biāo)記，另一條鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。 ③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。 (3)實驗過程 (4)過程分析 ①立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。 ③繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。 4．實驗結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進行的。 【素養(yǎng)評價】 1．細(xì)菌在含15N的培養(yǎng)液中繁殖數(shù)代后，細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果。下列敘述錯誤的是(　　) A．子一代DNA應(yīng)為② B．子二代DNA應(yīng)為① C．子三代DNA應(yīng)為④ D．親代DNA應(yīng)為⑤ 解析：選C　親代DNA只含15N標(biāo)記，應(yīng)為⑤；復(fù)制一次后，DNA一條鏈含15N，一條鏈含14N，應(yīng)為②；復(fù)制兩次后形成4個DNA，其中2個DNA只含14N標(biāo)記，2個DNA的一條鏈含15N，一條鏈含 14N，應(yīng)為①；復(fù)制三次后形成8個DNA，其中6個DNA只含 14N標(biāo)記，2個DNA的一條鏈含 14N，一條鏈含15N，應(yīng)為③。故選C。 2．下列有關(guān)“探究DNA的復(fù)制過程”活動的敘述，正確的是(　　) A．培養(yǎng)過程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架 B．通過對第二代大腸桿菌DNA的離心，得出DNA復(fù)制的特點為半保留復(fù)制 C．將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N D．將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行離心，離心管中將只出現(xiàn)1個條帶 解析：選C　培養(yǎng)過程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成含氮堿基，進而形成DNA兩條鏈之間的堿基對，A錯誤；通過對親代、第一代、第二代大腸桿菌DNA的離心，對比分析才可得出DNA復(fù)制的特點為半保留復(fù)制，B錯誤；根據(jù)DNA的半保留復(fù)制特點，將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N，C正確；將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行離心，離心管中將出現(xiàn)輕、重2個條帶，D錯誤。 3．DNA的復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進行預(yù)測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散)復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？用下面設(shè)計實驗來證明DNA的復(fù)制方式。 實驗步驟： a．在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14NDNA(對照)。 b．在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15NDNA(親代)。 c．將親代15N大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為含14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用離心法分離，不同分子量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。 實驗預(yù)測： (1)如果與對照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶：一條________帶和一條________帶，則可以排除____________和分散復(fù)制。 (2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，則可以排除__________，但不能肯定是______________________。 (3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定：若子代Ⅱ可以分出____________和________，則可以排除分散復(fù)制，同時肯定是半保留復(fù)制； 如果子代Ⅱ不能分出________兩條密度帶，則排除__________，同時確定為________。 解析：從題目中的圖示可知，深色代表親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈)，淺色代表新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。全保留復(fù)制后得到的兩個DNA分子，一個是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子，一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子；半保留復(fù)制后得到的每個子代DNA分子的一條鏈為母鏈，另一條鏈為子鏈；分散復(fù)制后得到的每個子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的。 答案：(1)輕(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留復(fù)制 (2)全保留復(fù)制　半保留復(fù)制或分散復(fù)制　(3)一條中密度帶　一條輕密度帶　中、輕　半保留復(fù)制　分散復(fù)制 [課時跟蹤檢測] [理解·鞏固·落實] 1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。 (1)DNA復(fù)制是以DNA的一條鏈為模板進行的。(×) (2)DNA分子復(fù)制時總是先解旋后復(fù)制，而且每個子代DNA分子中都保留了一條母鏈。(×) (3)DNA復(fù)制時，嚴(yán)格遵循A—U、C—G的堿基互補配對原則。(×) (4)DNA的遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序中。(√) (5)堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。(√) (6)任何生物的基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。(×) 2．下列關(guān)于DNA分子復(fù)制的敘述，錯誤的是(　　) A．以脫氧核苷酸為原料 B．需要解旋酶和能量 C．邊解旋邊復(fù)制，復(fù)制出的子代DNA一般與親代完全一樣 D．在DNA聚合酶的作用下，模板鏈和子鏈之間形成氫鍵 解析：選D　DNA分子復(fù)制以4種游離的脫氧核苷酸為原料，A正確。DNA復(fù)制過程需要解旋酶、DNA聚合酶的催化并且消耗ATP，B正確。從結(jié)果看，DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制；從過程看，DNA的復(fù)制方式為邊解旋邊復(fù)制，由于以DNA雙鏈為模板，遵循堿基互補配對原則，所以一般情況下復(fù)制出的子代DNA與親代完全一樣，C正確。在DNA聚合酶的作用下，形成磷酸二酯鍵而不是氫鍵，D錯誤。 3．下列關(guān)于基因、DNA和染色體關(guān)系的說法，錯誤的是(　　) A．染色體是基因的主要載體 B．一條染色體上只有一個DNA分子 C．一個DNA分子上有許多個基因 D．基因上脫氧核苷酸的排列順序蘊藏著遺傳信息 解析：選B　染色體是基因的主要載體，A正確；DNA復(fù)制前一條染色體含一個DNA分子，DNA復(fù)制后一條染色體含兩個DNA分子，B錯誤；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上有許多個基因，C正確；基因上脫氧核苷酸的排列順序蘊藏著遺傳信息，D正確。 4．某親本DNA分子雙鏈均以白色表示，以灰色表示第一次復(fù)制出的DNA子鏈，以黑色表示第二次復(fù)制出的DNA子鏈，該親本雙鏈DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次后的產(chǎn)物是(　　) 解析：選D　親代DNA雙鏈用白色表示，DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，因此復(fù)制一次后得到的兩個DNA分子只含有白色和灰色，而第二次復(fù)制得到的四個DNA分子以這兩個DNA分子的四條鏈為模板合成的四個DNA分子中，都含有黑色的DNA子鏈，D正確。 5．DNA的多樣性和特異性分別決定于(　　) A．堿基對不同的排列順序和堿基特定的排列順序 B．細(xì)胞分裂的多樣性和DNA復(fù)制的穩(wěn)定性 C．堿基對不同的排列順序和堿基互補配對原則 D．DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和解旋酶的特異性 解析：選A　堿基對的不同排列順序決定了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序又構(gòu)成了每個DNA的特異性。故選A。 6．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)HMIGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠與作為對照的正常小鼠吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組小鼠變得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠體重仍然保持正常，這說明(　　) A．基因在DNA上　　　 B．基因在染色體上 C．基因具有遺傳效應(yīng) D．DNA具有遺傳效應(yīng) 解析：選C　該題干中沒有涉及基因和DNA、染色體的關(guān)系；由題干信息分析可知，肥胖這一性狀是由HMIGIC基因決定的，說明基因控制生物體的性狀，具有遺傳效應(yīng)；該實驗中沒有涉及性狀表現(xiàn)與DNA的關(guān)系，因此不能說明DNA具有遺傳效應(yīng)。故選C。 7．用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞(含有20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期及所產(chǎn)生的子細(xì)胞中，被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別為(　　) A．20、40、20 B．20、20、20 C．20、20、0～20 D．20、40、0～20 解析：選C　根據(jù)題意可知，用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，由于DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，經(jīng)過第一次分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中的20條染色體中的DNA分子均有放射性標(biāo)記，但只有其中的一條單鏈被標(biāo)記；經(jīng)過再一次的DNA復(fù)制后，第二次有絲分裂中期時，染色單體沒有分開，而這2條沒有分開的染色單體上，其中有1條被32P標(biāo)記，導(dǎo)致整條染色體也被32P標(biāo)記，即第二次有絲分裂中期20條染色體都被標(biāo)記，第二次有絲分裂后期有40條染色體，其中被標(biāo)記的有20條，隨后發(fā)生彼此分離的子染色體隨機組合進入不同的子細(xì)胞中，因此在第二次分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中含有被32P標(biāo)記的染色體數(shù)可能為0～20個不等。故選C。 8.用15N標(biāo)記親代大腸桿菌，然后轉(zhuǎn)至以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，已知細(xì)菌繁殖一代需20 min，實驗過程中，每隔20 min收集并提取DNA進行離心，如圖是兩次收集的子代DNA離心結(jié)果模擬示意圖。 下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．乙結(jié)果的出現(xiàn)需要40 min B．丁中兩層DNA所含的氫鍵數(shù)相等 C．丙中每個DNA中堿基排列順序不同 D．隨著繁殖次數(shù)的增加，丙圖所示位置的條帶將會消失 解析：選B　由于DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，所以乙結(jié)果中不會出現(xiàn)只有15N標(biāo)記的DNA，A錯誤；由于DNA復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA相同，所以丁中兩層DNA所含的氫鍵數(shù)相等，B正確；丙中每個DNA中堿基排列順序都相同，C錯誤；隨著繁殖次數(shù)的增加，丙圖所示位置的條帶所占比例越來越小，但不會消失，D錯誤。 9．圖1中DNA分子有a和d兩條鏈，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子復(fù)制過程中所需要的酶，將圖1中某一片段放大后如圖2所示。請分析回答下列問題： (1)從圖1可看出DNA復(fù)制的方式是____________，Ⅰ是________酶，Ⅱ是________酶。 (2)圖2中，DNA分子的基本骨架由________(填序號)交替連接而成，該DNA片段中含有________個游離的磷酸基團。 (3)圖2中④名稱是__________________________。一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基A和T之間通過“____________________________”連接。 (4)該過程發(fā)生的時間為______________________________________________________。 (5)DNA分子復(fù)制時，在有關(guān)酶的作用下，以母鏈為模板，以游離的____________為原料，按照堿基互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。 (6)若親代DNA分子中A＋T占60%，則子代DNA分子某一條單鏈中A＋T占________%。 (7)若將含14N的細(xì)胞放在只含15N的環(huán)境中培養(yǎng)，使細(xì)胞連續(xù)分裂4次，則最終獲得的子代DNA分子中，含14N 的占________。 解析：(1)從圖1可看出DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。(2)圖2中，DNA分子的基本骨架由②脫氧核糖與③磷酸交替連接而成，該DNA片段中含有2個游離的磷酸基團。(3)圖2中④名稱是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基A和T之間通過“脫氧核糖磷酸脫氧核糖”連接。(4)DNA復(fù)制發(fā)生的時間為有絲分裂間期或減數(shù)分裂Ⅰ前的間期。(5)DNA分子復(fù)制時，在有關(guān)酶的作用下，以母鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。(6)若親代DNA分子中A＋T占60%，子代DNA分子某一條單鏈中A＋T也占60%。(7)若將含14N的細(xì)胞放在只含15N的環(huán)境中培養(yǎng)，使細(xì)胞連續(xù)分裂4次，則最終獲得的子代DNA分子中，含14N的占1/8。 答案：(1)半保留復(fù)制　解旋　DNA聚合　(2)②③　2 (3)胸腺嘧啶脫氧核苷酸　脫氧核糖磷酸脫氧核糖 (4)有絲分裂間期或減數(shù)分裂Ⅰ前的間期　(5)脫氧核苷酸　(6)60　(7)1/8 [遷移·應(yīng)用·發(fā)展] 10．(2023·山東高考)將一個雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸的體系中進行復(fù)制。甲、乙和丙分別為復(fù)制過程中3個時間點的圖像，①和②表示新合成的單鏈，①的5′端指向解旋方向，丙為復(fù)制結(jié)束時的圖像。該DNA復(fù)制過程中可觀察到單鏈延伸暫?，F(xiàn)象，但延伸進行時2條鏈延伸速率相等。已知復(fù)制過程中嚴(yán)格遵守堿基互補配對原則，下列說法錯誤的是(　　) A．據(jù)圖分析，①和②延伸時均存在暫?，F(xiàn)象 B．甲時①中A、T之和與②中A、T之和可能相等 C．丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等 D．②延伸方向為5′端至3′端，其模板鏈3′端指向解旋方向 解析：選D　據(jù)圖分析，甲時新合成的單鏈①比②短，乙時①比②長，因此可以說明①和②延伸時均存在暫停現(xiàn)象，A正確；①和②兩條鏈中堿基是互補的，甲時新合成的單鏈①比②短，但②中多出的部分可能不含有A、T，因此①中A、T之和與②中A、T之和可能相等，B正確；丙為復(fù)制結(jié)束時的圖像，新合成的單鏈①與②等長，且①和②是互補的，則丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等，C正確；由題意可知，①的5′端指向解旋方向，則②的3′端指向解旋方向，其模板鏈5′端指向解旋方向，其延伸方向為5′端至3′端，D錯誤。 11．科學(xué)家運用同位素標(biāo)記、密度梯度離心等方法研究DNA復(fù)制的機制。請回答問題： (1)研究者用蠶豆根尖進行實驗，主要步驟如下： ①步驟A的目的是標(biāo)記細(xì)胞中的________分子。若依據(jù)“DNA半保留復(fù)制”假說推測，DNA分子復(fù)制的產(chǎn)物應(yīng)符合甲圖中的__________(填字母)。 ②若第二個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果符合乙圖中的__________，且第三個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果符合乙圖中的__________，則假說成立。(均填字母) (2)研究者為進一步確定“DNA半保留復(fù)制”的假說，將兩組大腸桿菌分別在15NH4Cl培養(yǎng)液和14NH4Cl培養(yǎng)液中繁殖多代，培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種__________分子，作為DNA復(fù)制的原料，最終得到含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌。 (3)實驗一：從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，混合后放在100℃條件下進行熱變性處理，然后進行密度梯度離心，再測定離心管中混合的DNA單鏈含量，結(jié)果如圖a所示。 熱變性處理導(dǎo)致DNA分子中堿基對之間的__________發(fā)生斷裂，形成兩條DNA單鏈，因此圖a中出現(xiàn)兩個峰。 (4)實驗二：研究人員將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14NH4Cl培養(yǎng)液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA(F1DNA)，將F1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，離心管中出現(xiàn)的兩個條帶對應(yīng)圖b中的兩個峰。若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現(xiàn)一個條帶。據(jù)此分析，F(xiàn)1DNA是由__________(填序號)組成，作出此判斷的依據(jù)是__________(填序號，多選)。 ①兩條15N-DNA單鏈 ②兩條14N-DNA單鏈 ③兩條既含15N、又含有14N的DNA單鏈 ④一條15N-DNA單鏈、一條14N-DNA單鏈 ⑤雙鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶，排除“全保留復(fù)制” ⑥單鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶，排除“彌散復(fù)制” ⑦圖b與圖a中兩個峰的位置相同，支持“半保留復(fù)制” 解析：(1)胸腺嘧啶是合成DNA的原料，因此步驟A的目的是標(biāo)記細(xì)胞中DNA分子。依據(jù)“DNA半保留復(fù)制”假說推測，DNA分子復(fù)制形成的子代DNA分子中有一條鏈為親代鏈，另一條鏈為新合成的子鏈，即圖甲中的a。若假說成立，即DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則第二個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果是每條染色體含有兩條染色單體，其中一條單體含有放射性，另一條單體不含放射性，即符合圖乙中的e；第三個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果是有一半染色體不含放射性，另一半染色體的姐妹染色單體中，有一條單體含有放射性，另一條單體不含放射性，即符合圖中的e和f。(2)脫氧核糖核苷酸分子是DNA復(fù)制的原料，脫氧核糖核苷酸的組成元素是C、H、O、N、P，培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種脫氧核糖核苷酸。(3) DNA分子中堿基對之間以氫鍵相連，熱變性處理導(dǎo)致DNA分子中堿基對之間的氫鍵發(fā)生斷裂，形成兩條DNA單鏈。(4)將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌移到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA鏈均含14N。根據(jù)半保留復(fù)制的特點，第一代的2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N，一條鏈含14N，故選④。若將未進行熱變性處理的F1 DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現(xiàn)一個條帶，將F1 DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，則離心管中出現(xiàn)的兩種條帶，即14N條帶和15N條帶，對應(yīng)圖b中的兩個峰。若為全保留復(fù)制，則雙鏈的F1 DNA，1個DNA分子兩條鏈都是14N,1個DNA分子兩條鏈都是15N，密度梯度離心結(jié)果有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶，而本實驗雙鏈的F1 DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶，排除“全保留復(fù)制”。若為彌散復(fù)制則單鏈的F1 DNA密度梯度離心結(jié)果只有1個條帶，而本實驗單鏈的F1 DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶，排除“彌散復(fù)制”。從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，即一個2條鏈l5N的DNA分子和一個2條鏈都是14N的DNA分子，混合后放在100 ℃條件下進行熱變性處理，成單鏈，然后進行密度梯度離心，應(yīng)該含有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶，如圖a，將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌移到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA鏈均含14N。根據(jù)半保留復(fù)制的特點，第一代的2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N，一條鏈含14N，如圖b，圖b與圖a中兩個峰的位置相同，支持“半保留復(fù)制”。 答案：(1)①DNA　a?、趀　e和f　(2)脫氧核苷酸　(3)氫鍵　(4)④?、茛蔻? 學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時——核心語句必背1.闡明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的探索過程。 2.說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 3.說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。 4.認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識是不斷深化、不斷完善的過程，認(rèn)同實驗技術(shù)在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用。1.格里菲思實驗的結(jié)論：已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。 2.艾弗里實驗的結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，即DNA是遺傳物質(zhì)。 3.噬菌體侵染細(xì)菌的實驗證明了DNA才是遺傳物質(zhì)。 4.由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，因此說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。項目有無多糖類莢膜菌落特征有無致病性S型細(xì)菌有表面光滑有R型細(xì)菌無表面粗糙無項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗科學(xué)家格里菲思艾弗里及其同事細(xì)菌培養(yǎng)場所小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實驗原則R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性對照加熱致死的S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物及其經(jīng)酶處理后的作用對照實驗結(jié)果加熱致死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌實驗結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)巧妙構(gòu)思用加熱致死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實驗來說明確實發(fā)生了轉(zhuǎn)化分別用不同的酶處理S型菌細(xì)胞提取物的成分，再與R型菌混合培養(yǎng)，然后觀察除去相關(guān)物質(zhì)后細(xì)胞提取物的功能聯(lián)系①所用材料相同；②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是體外轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實驗是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的延伸；③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細(xì)菌實驗方法分別用除去蛋白質(zhì)、RNA、脂質(zhì)、DNA等成分的S型菌的細(xì)胞提取物與R型菌混合培養(yǎng)分別用同位素35S、32P標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA結(jié)論證明DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)； ②說明了遺傳物質(zhì)可發(fā)生可遺傳的變異①證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)； ②說明DNA能控制蛋白質(zhì)的合成； 說明DNA能自我復(fù)制細(xì)胞生物非細(xì)胞生物真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒核酸 種類DNA和RNADNA和RNADNARNA遺傳 物質(zhì)DNADNADNARNA結(jié)果絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA結(jié)論DNA是主要的遺傳物質(zhì)學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時——核心語句必背1.概述DNA結(jié)構(gòu)的主要特點。 2.通過對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建過程的交流和討論，認(rèn)同交流合作、多學(xué)科交叉在科學(xué)發(fā)展中的作用。 3.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：①兩條脫氧核苷酸鏈反向平行；②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；③堿基通過氫鍵連接成堿基對，排列在內(nèi)側(cè)。 2.雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基數(shù)＝嘧啶堿基數(shù)，即A＋G＝T＋C。 3.互補堿基之和的比例在DNA的任何一條鏈及整個DNA分子中都相等。項目特點整體 結(jié)構(gòu)由兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)基本 骨架由脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架堿基 配對兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，排列在內(nèi)側(cè)并且遵循堿基互補配對原則：A與T配對、G與C配對A組B組C組尸體中的 DNA堿基 序列　 　ACTGACGGTTGGCTTATCGAGCAATCGTGC家屬提供的 DNA堿基 序列　 　TGACTGCCAACCGAATAGCACGGTAAGACGDNA來源大腸桿菌小麥鼠豬肝豬胸腺豬脾(A＋T)/ (C＋G)1.011.211.211.431.431.43學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時——核心語句必背1.運用假說—演繹法探究DNA的復(fù)制方式，概述DNA通過半保留方式進行復(fù)制。 2.通過對DNA半保留復(fù)制方式的學(xué)習(xí)，理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定傳遞的基礎(chǔ)。 3.舉例說明基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 4.說明基因與DNA的關(guān)系。1.DNA復(fù)制需要DNA模板、4種脫氧核苷酸為原料以及酶和能量等。 2.DNA復(fù)制的特點是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。 3.DNA通過復(fù)制將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 4.遺傳信息蘊藏在DNA(RNA)4種堿基的排列順序中。 5.基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，對少數(shù)病毒而言，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程時間有絲分裂間期和減數(shù)分裂Ⅰ前的間期場所主要是細(xì)胞核條件模板、原料、能量、酶等特點半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制意義通過復(fù)制將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性步驟A將蠶豆根尖置于含放射性3H標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)大約一個細(xì)胞周期的時間步驟C在第一個、第二個和第三個細(xì)胞周期取樣，檢測中期細(xì)胞染色體上的放射性分布步驟B取出根尖，洗凈后轉(zhuǎn)移至不含放射性物質(zhì)的培養(yǎng)液中，繼續(xù)培養(yǎng)大約兩個細(xì)胞周期的時間

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版本： 人教版 (2019)

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