必考点11　
“追根求源”的遗传物质及其本质
专题四 遗传的分子基础
依纲排查
1.人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)
(1)肺炎双球菌转化实验的过程及结论是什么？
(2)噬菌体侵染细菌实验的过程及结论是什么？
2.DNA分子结构的主要特点与DNA分子的复制(Ⅱ)
(1)DNA分子空间结构的主要特点有哪些？
(2)DNA复制的过程、特点是什么？
3.基因的概念(Ⅱ)
(1)基因的实质是什么？
(2)基因与脱氧核苷酸，DNA及染色体之间具有怎样的关系？
(1)肺炎双球菌体外转化实验
①过程：S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质、脂质、DNA经DNA酶处理后的水解物(分别加入)＋R型细菌
相互对照混合培养观察菌落特征。
②结论： 。
1.理清“2”个经典实验
核心提炼
DNA是遗传物质，而蛋白质等不是
(2)噬菌体侵染细菌的实验
①用35S标记蛋白质的噬菌体 细菌→搅拌、离心
上清液放射性高，沉淀物放射性低。
②用32P标记DNA的噬菌体 细菌→搅拌、离心
上清液放射性低，沉淀物放射性高。
③结论：①② DNA是遗传物质(不能证明蛋白质不是遗传物质)。
(1)生物的遗传物质： 。
(2)具有细胞结构的生物的遗传物质： 。
(3)病毒的遗传物质： 。
2.明确不同生物的遗传物质
核酸(DNA或RNA)
DNA
DNA或RNA
(1)五种元素：C、H、O、N、P。
(2)四种碱基：A、G、C、T，相应地有四种脱氧核苷酸。
(3)三种物质： 。
(4)两条链：两条反向平行的脱氧核苷酸链。
(5)一种结构：规则的 。
磷酸、脱氧核糖、碱基
双螺旋结构
3.巧用“五、四、三、二、一”记牢DNA的结构
(1)常用公式
A＝T，G＝C；A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝ 。
(2)“单链中互补碱基和”所占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基和”所占双链总碱基数比例。
(3)某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为 。
4.牢记DNA分子中有关碱基比例的计算
50%
倒数
(1)有T的一定是 ，有U的一定是 。
(2)有T且A＝T，一般为 。
(3)有T但A≠T，应为 。
5.把握核酸种类的判断技巧
DNA
RNA
双链DNA
单链DNA
(1)时间：细胞分裂间期、DNA病毒繁殖时。
(2)场所：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体(真核生物)。
(3)模板： 。
(4)原料：4种脱氧核苷酸。
(5)酶：解旋酶、DNA聚合酶。
(6)特点：边解旋边复制， 。
6.关注“6”个DNA复制的常考点
DNA的两条链
半保留复制
1.遗传物质的相关判断
(1)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，4C)(　　)
(2)孟德尔的豌豆杂交实验，摩尔根的果蝇杂交实验，均证明了DNA是遗传物质(2013·新课标Ⅱ，5改编)(　　)
(3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质(2012·福建，2D改编)(　　)
题组一　遗传物质探索的经典实验
题组突破
√
×
×
(4)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(2012·江苏，2B)(　　)
(5)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(2011·江苏，12A)(　　)
(6)32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质(2011·江苏，12D)(　　)
(7)噬菌体能利用宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸(2012·重庆，2B改编)(　　)
(8)用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致(2011·江苏，12C)(　　)
√
×
×
×
√
2.关于格里菲思和艾弗里完成的肺炎双球菌转化实验，下列叙述错误的是(　　)
A.加热杀死的S型菌的DNA进入R型菌细胞内，使R型菌转化成
S型菌
B.R型菌转化后出现荚膜，反对者认为可能是突变所致，不能
说明DNA是遗传物质
C.艾弗里提取的DNA掺杂有非常少量的蛋白质，实验中没有完
全排除蛋白质的作用
D.艾弗里无法使DNA与蛋白质完全分开，故该实验证明DNA
是主要的遗传物质
解析　由于技术所限，艾弗里未能将DNA与蛋白质完全分开，但通过体外转化实验证明了DNA就是肺炎双球菌的遗传物质。
答案　D
3.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠。
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠。
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠。
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠。
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(　　)
A.存活、存活、存活、死亡
B.存活、死亡、存活、死亡
C.存活、死亡、存活、存活
D.死亡、死亡、存活、存活
解析　第①组DNA酶催化S型菌的DNA水解，不能使R型菌转化成S型菌，所以小鼠存活；第②组S型菌使小鼠死亡；第③④组高温使R型和S型菌死亡，加入DNA不会使小鼠死亡。所以C项正确。
C
(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活；而DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，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)转化后形成的S型细菌可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
易错警示
肺炎双球菌转化实验的三个提醒
4. “噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下：①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性
下列叙述正确的是(　　)
A.完整的实验过程需要利用分别含有35S和32P及既不含35S也不含
32P的细菌
B.②中少量噬菌体未侵入细菌会导致上清液中的放射性强度都偏高
C.③的作用是加速细菌的解体，促进噬菌体从细菌体内释放出来
D.用32P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是只能在沉淀物中
检测到放射性
解析　由于噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立生活，所以在标记噬菌体时，需要利用细菌；检测放射性时不能区分何种元素，所以要分别利用含有35S和32P去标记既不含35S也不含32P的细菌，A正确；
若用35S标记的噬菌体侵染细菌，若②中少量噬菌体未侵入细菌，不会导致上清液中的放射性强度偏高，B错误；
搅拌和离心的作用是让细菌和噬菌体分开，C错误；
用32P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是在沉淀物中检测到较强的放射性，但在上清液中也会有少量的放射性，D错误。
答案　A
5.如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为(　　)
A.在外壳中找到15N和35S
B.在DNA中找到15N和32P
C.在外壳中找到15N
D.在DNA中找到15N、32P和35S
解析　用15N、32P、35S共同标记噬菌体，其中15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳。噬菌体侵染细菌过程中，蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，又由于DNA复制具有半保留复制的特点，所以在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S标记的蛋白质。故B项正确，A、C、D项错误。
答案　B
技法提炼
噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看”法
6.DNA结构与复制的相关判断
(1)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子(2015·江苏，4D)(　　)
(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·新课标Ⅱ，5C)(　　)
(3)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(2009·广东，24D)(　　)
题组二　DNA的结构与复制
×
×
√
(4)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(2014·新课标Ⅱ，5B)(　　)
(5)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数(2012·江苏，2C)(　　)
(6)DNA复制需要消耗能量(2013·海南，4A)(　　)
(7)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(2011·海南，25D)(　　)
(8)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶(2009·江苏，12C) (　　)
√
×
√
×
√
7.(2014·上海，15)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(　　)
A.粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B.粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似
C.粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D.粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
解析　A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T、G＝C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。
答案　A
8.(2014·上海，4)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(　　)
解析　DNA的复制方式为半保留复制，复制第一次时，由1个DNA复制成的2个DNA都是一条链白色，一条链灰色；第二次复制时，2个DNA复制成4个DNA，有8条链，新产生4条链为黑色，分别与原来的链结合。
答案　D
9.下图甲为真核细胞中进行的DNA复制过程示意图，图乙是该DNA片段的结构示意图。请判断下列说法正确的是(　　)
A.DNA复制是从多个起点同时开始的，真核生物的这种复
制方式提高了复制效率
B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的，当DNA复制时，DNA聚合酶催化④的形成
C.图乙中②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
D.DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
解析　图甲是DNA复制过程，从图中能看出DNA复制有多个复制起点，但复制环的大小不一样，所以DNA复制起始的时间是不同的；多起点、边解旋边双向复制的方式提高了复制的效率。④是氢键，在DNA复制时，当DNA聚合酶把脱氧核苷酸连接在一起后，碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成。图乙中①②③分别表示磷酸、脱氧核糖、碱基，磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨架。根据碱基互补配对原则，DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。
答案　D
10.真核细胞某生理过程如图所示，
下列叙述错误的是(　　)
A.a链和b链的方向相反，a链与c链
的碱基序列相同
B.酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可
催化磷酸二酯键的形成
C.该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是
DNA→DNA
D.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程
解析　DNA分子中两条链是反向平行盘旋成双螺旋结构的，所以a链和b链的方向相反，根据碱基互补配对原则，a链和c链均与d链碱基互补配对，所以a链与c链的碱基序列相同，A项正确；
酶1是解旋酶，可使氢键断裂，酶2表示DNA聚合酶，可催化磷酸二酯键的形成，B项错误；
该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→DNA，C项正确；
植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA复制过程，D项正确。
答案　B
11.(2014·山东，5)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(　　)
题组三　DNA结构、复制中的相关计算
解析　A项，无论DNA分子的一条单链中(A＋C)/(T＋G)的值为多少，整个DNA分子中(A＋C)/(T＋G)都等于1。
B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(A＋C)/(T＋G)的值与其互补链中的(A＋C)/(T＋G)的值互为倒数。
C项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(A＋T)/(G＋C)的值与整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值相等。
D项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链中(A＋T)/(G＋C)的值相等。
答案　C
12. 5­-BrU(5­-溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5­-BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A至G—C的替换(　　)
A.2次 B.3次 C.4次 D.5次
B
解析　如下图所示，B代表5-­BrU，至少经过3次复制后，可以实现碱基对从T—A到G—C的替换。
(1)经n次复制，DNA分子总数为2n个；脱氧核苷酸链数为2n＋1条。
(2)子代所有链中始终保持2条母链，且占子代DNA分子总链数的1/2n。
(3)一个DNA分子第n次复制时，形成的DNA分子总数为2n－1个。
技法提炼
一个DNA分子复制后，有以下结论
13. BrdU能替代T与A配对，而掺入新合成的DNA链中。当用姬姆萨染料染色时，DNA的一条单链掺有BrdU则着色深，DNA的两条单链都掺有BrdU则着色浅。现将水稻(2n＝24)根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中进行培养，下图a～c依次表示加入BrdU后连续3次细胞分裂中期，来自1条染色体的各染色体的显色情况(阴影表示深蓝色，非阴影为浅蓝色)。下列有关说法正确的是(　　)
题组四　再练重难题，练后不再难
A.b图每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链含BrdU
B.1个DNA复制3次所产生的DNA分别位于2条染色体上
C.c图中含BrdU染色体的细胞占全部细胞的50%
D.c图中2条染色单体的所有脱氧核苷酸链都不含BrdU
解析　根据DNA分子的半保留复制特点，在第一次有丝分裂复制之后，子代两个DNA分子都是一条链含BrdU、一条链不含BrdU，染色单体都显深蓝色(a)。第二次复制时，由同一DNA复制形成的2个子代DNA分子中，一个子代DNA分子两条链均含BrdU，所在姐妹染色单体显浅蓝色，另一条子代DNA分子一条链含BrdU、一条链不含BrdU，所在姐妹染色单体显深蓝色，即同一条染色体上的两条姐妹染色单体一条是深蓝色，一条是浅蓝色(b)。第三次复制
后，共得到8个子代DNA分子，只有2个DNA分子一条链含BrdU、一条链不含BrdU，所在染色单体显深蓝色，其余6个DNA分子双链均含BrdU，所在染色单体显浅蓝色(c)，因此c图中所有染色体上都含有BrdU，即c图中含BrdU染色体的细胞占全部细胞的100%。1个DNA复制3次所产生的DNA分别位于8条染色体上。c图中只有2条染色单体的一条脱氧核苷酸链不含BrdU。
答案　A
14.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A.每条染色体的两条染色单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条染色单体被标记
C.只有半数的染色体中一条染色单体被标记
D.每条染色体的两条染色单体都不被标记