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重点题型研析6——碱基互补配对原则的相关计算
典例剖析　某基因含有2 000个碱基对，其中腺嘌呤占21%，由此不能得出 (　　)
A．该基因中G占29%，C有1 160个
B．该基因转录形成的RNA分子中U占21%
C．该基因复制3次需要5 880个胸腺嘧啶脱氧核苷酸
D．该基因转录的模板链中(A＋T)占该链的42%
解析　根据碱基互补配对原则，A%＝T%＝21%，C%＝G%＝29%，故该基因中C有1 160个。由于该基因转录时以一条链为模板，故形成的RNA分子中U的比例是不定的，但该基因转录的模板链中(A＋T)占该链的42%。该基因复制3次需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为4 000×21%×(23－1)＝5 880(个)。
答案　B
技法点拨
1． 与碱基互补配对原则相关的计算
(1)“双链中，不配对的两碱基之和的比值为1”。具体表达式为(A＋C)/(T＋G)＝1(将A＝T、C＝G代入上式即可证明)。
(2)“DNA的两条互补链中，不配对的两碱基和的比值互为倒数”。具体表达式为[α链的(A＋C)/(T＋G)]·[β链的(A＋C)/(T＋G)]＝1。
(3)“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。具体表达式为α链的(A＋T)/(C＋G)＝β链的(A＋T)/(C＋G)＝双链的(A＋T)/(C＋G)。
2． 与DNA半保留复制相关的计算
(1)双链DNA复制n次，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA单链的子代DNA总是2个，占子代DNA总数的比例为2/2n，亲代DNA的单链占所有单链的1/2n。
(2)某DNA分子中含某碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·(2n－1)，第n次复制需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。
3． 基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算
(1)转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA中碱基数目是DNA中碱基数目的一半，且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)设mRNA上有n个密码子，不考虑终止密码子，因mRNA上的密码子都决定一个氨基酸，需要一个对应的tRNA分子参与连接。所以，密码子的数量∶tRNA的数量∶氨基酸的数量＝n∶n∶n。
(3)翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目约为mRNA中碱基数目的1/3，约是双链DNA中碱基数目的1/6。即在转录和翻译过程中，基因中的碱基数(指双链)、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比约为6∶3∶1。
跟踪训练　
1． 已知某RNA分子中腺嘌呤占全部碱基的17%，尿嘧啶占21%，则转录形成该RNA的基因中嘌呤碱基所占比例为 (　　)
A．17% B．21%
C．无法确定 D．50%
答案　D
解析　由题意可知，转录形成该RNA的模板链中(G＋C)%＝62%，(A＋T)%＝38%，由于一条链中(G＋C)、(A＋T)的比例和整个DNA分子中(G＋C)、(A＋T)的比例相等，所以DNA分子中(G＋C)%＝62%，(A＋T)%＝38%，且DNA分子中A＝T，G＝C，所以整个DNA分子中(A＋G)所占比例为50%。
2． 关于如图所示DNA分子的叙述，正确的是 (　　)
A．限制酶作用于①部位，DNA连接酶作用于③部位
B．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋T)/(G＋C)的比例上
C．若该DNA分子中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n)，则G的个数为(pm/2n)－p
D．把该DNA分子放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA分子占3/4
答案　C
解析　限制酶和DNA连接酶都作用于①部位；该DNA的特异性不表现在碱基种类上，因为DNA中的碱基只有4种；把该DNA分子放在含15N的培养基中复制两代，子代DNA分子都含有15N。
3． 在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是
(　　)
①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m
②碱基之间的氢键数为
③一条链中A＋T的数量为n
④G的数量为m－n
A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①②③
答案　D
解析　①的等量关系容易判断；对于②，须知G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为：2n＋3×＝；③因A＋T的总量为2n，故一条链中的A＋T的数量应为n；④中计算G的数量有误，应为＝－n。
实验技能突破6——同位素示踪法在生物实践中的应用
技能归纳
1． 同位素示踪法
是利用放射性示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法。
2． 方法应用
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
研究光合作用过程中物质的利用 HO HO→18O2 在光合作用反应物HO中的O以O2的形式放出，CO2中的C用于合成有机物
14CO2 14CO2→14C3→(14CH2O)
探究生物的遗传物质 亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质) 子代噬菌体检测到放射性32P，未检测到35S DNA是遗传物质
验证DNA的复制方式 亲代双链用15N标记 亲代DNA→子一代DNA的一条链含15N DNA的复制方式为半保留复制
研究分泌蛋白的合成和分泌过程 3H 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合
典例剖析　用同位素标记技术追踪研究物质的转移变化途径是生物科学研究的重要手段之一。下列相关的应用及结果错误的是 (　　)
A．小白鼠吸入18O2后呼出的CO2不会含有18O，但尿液中会含有HO
B．用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养洋葱的根尖，可以在细胞核和线粒体内检测到较强的放射性，而在核糖体处检测不到
C．将15N标记的DNA置于含14N标记的脱氧核苷酸的培养液中进行复制，经密度梯度离心后可以分析得出DNA具有半保留复制的特点
D．要得到含32P的噬菌体，必须先用含32P的培养基培养细菌
解析　小鼠吸入的18O2首先参与有氧呼吸的第三阶段，形成HO，如果HO接着参与有氧呼吸的第二阶段，则会产生C18O2，故呼出的CO2中可能含有18O，故A错误；根尖分生区细胞进行有丝分裂，细胞核和线粒体中DNA的复制会消耗含有放射性同位素的脱氧核苷酸，而核糖体不含DNA，故B正确；DNA复制一次经密度梯度离心后可得到中带，DNA复制两次经密度梯度离心后可得到中带和轻带，故而可推导出DNA具有半保留复制的特点，故C正确；病毒营寄生生活，不能在培养基上繁殖，所以要标记病毒首先应标记细菌，故D正确。
答案　A
即时巩固
1． 如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，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
答案　B
解析　用15N、32P和35S共同标记噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的核酸，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，核酸进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌中的原料合成子代噬菌体的核酸，由于DNA复制的方式为半保留复制，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。
2． 将大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是 (　　)
A．2小时 B．4小时
C．1.6小时 D．1小时
答案　C
解析　DNA是半保留复制，1个DNA分子复制后其两条链存在于2个DNA分子中，由题意可知，1个DNA分子经过连续复制，得出含15N的DNA分子占总DNA分子的比例为1/16，因此共得到32个DNA分子，说明经过了5次复制，每一次的复制时间就是1.6小时。
3． 若用32P标记“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是 (　　)
A．中期是46和46、后期是92和46
B．中期是46和46、后期是92和92
C．中期是46和23、后期是92和23
D．中期是46和23、后期是46和23
答案　A
解析　有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细胞中含有的染色体条数为46，有丝分裂过程中只有后期染色体加倍(92)，其他时期染色体条数与体细胞都相同(46)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46，后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记；中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体上，其中有1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记。
热点专项聚焦6——例谈利用图解法解决标
记的DNA分子随染色体
的去向问题
典例剖析1　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，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中被32P标记的染色体数是
(　　)
A．0条 B．10 C．20条 D．40条
解析　玉米体细胞进行有丝分裂，在有丝分裂过程中，每条染色体的行为都是独立的，而且是一致的。因此用一条染色体的变化就能体现有丝分裂过程中染色体的变化特点，则题目中玉米体细胞两次有丝分裂过程中染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。
由图可知，第二次分裂后期，一条染色体的着丝点分裂后形成的两条染色体，一条被标记(其实质是该染色体的DNA分子上有一条链被标记)，另一条未被标记，各占一半。由于有丝分裂过程中每条染色体的变化都相同，玉米体细胞中含20条染色体，在第二次分裂后期，一个玉米细胞中共有40条染色体，则被标记的染色体是20条，答案选C。
答案　C
变式体验1　小鼠体细胞含40条染色体。将小鼠的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，然后将其放入被32P标记的培养液中培养。当杂交瘤细胞进入有丝分裂后期时，其含有的被32P标记的染色体条数是 (　　)
A．40 B．80 C．120 D．160
答案　D
解析　小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞的染色体数为40＋40＝80条，然后放入被32P标记的培养液中培养，所以当其进入有丝分裂后期时，其含有的被32P标记的染色体条数是160条。
典例剖析2　果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占 (　　)
A．1/16 B．1/8 C．1/4 D．1/2
解析　减数分裂过程中，同源染色体要发生联会和分离现象，因此要体现减数分裂过程中染色体中DNA的变化，至少要画出一对同源染色体。果蝇中一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，即果蝇4对同源染色体中有3对未标记(画图时可略去)，另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记，则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时，染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。
结合上图分析，观察产生的4个精细胞，答案选D。
答案　D
变式体验2　若一个精原细胞的一对同源染色体的DNA分子用15N标记，该细胞经正常减数分裂产生的4个精细胞中，含标记DNA分子的精细胞所占的比例为 (　　)
A．25% B．50%
C．75% D．100%
答案　D热点聚焦练5　遗传分子基础相关计算专题集训
1． 已知某DNA分子的一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝m，则 (　　)
A．它的互补链中的这个比例也是m
B．以它为模板转录的信使RNA上(A＋C)/(U＋G)＝1/m
C．该DNA分子中的(A＋C)/(T＋G)＝m
D．当m＝1时，这条单链中的A＝C＝T＝G
答案　B
解析　根据碱基互补配对原则可知，在双链DNA分子中，A＝T，C＝G，因此这条单链的互补链中的(A＋C)/(T＋G)＝1/m，整个DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，以它为模板转录的信使RNA上(A＋C)/(U＋G)＝1/m；当m＝1时，只能说明A＋C＝T＋G，并不能说明这条单链上的4种碱基数量相等。
2． 如图是真核生物细胞中的某过程示意图，下列叙述不正确的是 (　　)
A．图中正在进行的过程是转录，进行该过程的主要部位是细胞核
B．从化学结构上看，图中的2和5相同
C．若已知a链上形成e链的功能段中碱基比例为A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则形成的e链的碱基比例是U∶A∶G∶C＝1∶2∶4∶3
D．通过该过程，遗传信息由a传递到了e上，再由e传递到蛋白质上
答案　B
解析　该图表示以DNA的一条链作为模板，形成一条子链，是转录过程，该过程进行的主要部位是细胞核。图中的2是RNA中的尿嘧啶核糖核苷酸，5是DNA中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，它们的化学结构不相同。因为a链与e链上的碱基之间互补配对，若a链上相应功能段中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则形成的e链的碱基比例是U∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4。通过转录，DNA上的遗传信息传递到RNA上，再由RNA经翻译传递到蛋白质上。
3． 已知一条完全标记上15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是 (　　)
A．2 B．3 C．4 D．5
答案　C
解析　该DNA分子经过n次复制后得到DNA分子数为2n个，其中有2个DNA分子中各有一条链带有15N标记，故有(2n－2)/2＝7/1，所以n＝4。
4． 下图中，DNA分子片段中一条链由15N构成，另一条链由14N构成。下列有关说法不正确的是 (　　)
A．①处为磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于③处
B．②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
C．若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则无法确定整个DNA分子中T的含量
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占100%
答案　C
解析　①处是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则整个DNA分子中G＋C＝56%，则T＝22%。DNA复制两代后，得到4个DNA分子，均含有15N。
5． 小鼠有40条染色体，将其卵原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N的原料，该小鼠进行减数分裂产生的卵细胞中，含15N标记的DNA的卵细胞的可能性为 (　　)
A．0 B．25%
C．50% D．100%
答案　D
解析　由于DNA复制是半保留复制，因此，子代的每个DNA分子中都有一条链来自亲代，含有15N，另一条子链含有14N，故每个卵细胞中都含有15N标记。
6． 某DNA分子有α、β两条链，将α链上某一区域放大后如图所
示，下列叙述不正确的是 (　　)
A．DNA分子在体内细胞中进行复制时DNA解旋酶断裂的是
两条链之间的氢键
B．限制酶的作用是打开DNA分子中两个相邻脱氧核苷酸之
间的3′，5′－磷酸二酯键
C．若DNA在复制过程中，α链上的一个碱基发生改变，由A→T，该DNA分子经3次复
制后所产生的异常DNA分子所占比例为1/4
D．参与DNA转录的酶是RNA聚合酶，图中α链的片段转录出来的碱基序列为AUC
答案　C
解析　DNA在复制过程中，以α链为模板复制出来的子代DNA都是异常的，而以β链为模板复制出来的子代DNA都是正常的，即所产生的异常DNA分子所占比例为1/2，故C项错误。
7． 一mRNA含有a个碱基，其中C、G之和为b，经过反转录得到一单链DNA分子，利用该单链DNA得到n个双链DNA分子，合成这些双链DNA分子共需胸腺嘧啶脱氧核苷酸的个数为 (　　)
A．无法计算 B．(n－1)(a－b)
C．2n(a－b) D．n(a－b)
答案　D
解析　mRNA含有a个碱基，其中C、G之和为b，则1个DNA分子中碱基总数为2a，G＋C＝2b，碱基T＝(2a－2b)/2＝a－b，合成n个双链DNA分子需要n(a－b)个胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
8． 分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，则该DNA分子中一条链上鸟嘌呤含量占此链碱基总数的最大值为 (　　)
A．20% B．30%
C．40% D．70%
答案　C
解析　设该DNA分子中，每条链上含碱基100个，由如下示意图可知，A1＋A2＝30%×200＝60(个)，根据碱基互补配对原则A＝T，所以T为60个，G＋C＝200－(60＋60)＝80(个)。又因为G＝C＝G1＋G2＝C1＋C2，即G1＋G2＋C1＋C2＝80(个)，G2为最大值时，C2与G1为最小值，接近于0，也就是G2＋C1接近于80个，而G2＝C1，所以G2的最大值为40个，占该链的百分比为40%。
9． 在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图所示。下列有关说法错误的是 (　　)
A．亲代、子代Ⅰ和子代ⅡDNA分子在试管中的分布情况说明，DNA复制属于半保留复制
B．由实验结果可以推测子代ⅠDNA分子一条链含15N，一条链含14N
C．预计子代ⅢDNA和子代ⅡDNA分子在试管中的分布相同
D．复制n代后，含有15N的脱氧核苷酸链占总脱氧核苷酸链的比例是1/2n
答案　C
解析　亲代DNA分子中双链都为15N，由于密度大，离心后位于试管的底部。若DNA复制方式为半保留复制，则将该DNA分子放在14N的培养基上繁殖一代，得到的2个DNA分子都是一条链含15N，另一条链含14N，离心后位置都位于中间；若繁殖两代，得到4个DNA分子，其中2个DNA分子两条链都含14N，位置位于高处，另处2个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，位置位于中间。若繁殖三代，得到8个DNA分子，其中6个DNA分子两条链都含14N，位置位于高处，另处2个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，位置位于中间。复制n代后，含有15N的脱氧核苷酸链为两条，总脱氧核苷酸链数目为2n＋1，所占比例是1/2n。
10．如图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，以下叙述不正确的是 (　　)
A．甲、乙分子上含有A、G、C、U四种碱基
B．甲分子上有m个密码子，乙分子上有n个密码子，若不考虑终止密码子，该蛋白质中有m＋n－1个肽键
C．若控制甲合成的基因受到紫外线照射发生了一个碱基对的替换，那么丙的结构可能会受到一定程度的影响
D．丙的合成是由两个基因共同控制的
答案　B
解析　分析题图可知，甲、乙均为信使RNA，含有A、G、C、U四种碱基，A正确；在不考虑终止密码子的情况下，合成的该蛋白质应该有氨基酸m＋n个，肽键数为m＋n－2，B错误；若基因发生了突变，如碱基对的替换，则蛋白质的结构可能发生改变，也可能不改变，因此说丙的结构“可能”会受到一定程度的影响是正确的，C正确；从图中可以看出，该蛋白质由两条肽链构成，可推测出由两个基因共同控制，D正确。
11．一个噬菌体中的DNA分子含有800个碱基对，其中含有600个A。该噬菌体侵入大肠杆菌后增殖了若干代，共消耗大肠杆菌细胞内的鸟嘌呤脱氧核苷酸6 200个，该噬菌体增殖的代数是 (　　)
A．4代 B．5代 C．6代 D．7代
答案　B
解析　噬菌体的DNA分子中含有800个碱基对，即1 600个碱基。在双链DNA分子中，A＝T＝600，G＝C＝200。DNA连续复制后，消耗细菌内的鸟嘌呤脱氧核苷酸6 200个，即生成了DNA分子6 400/200＝32(个)，完成了5次复制，即增殖了5代。
12．将一个被15N标记的DNA分子放入含14N的培养基中连续培养四代，则后代DNA分子中只含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为 (　　)
A．1∶1 B．7∶1 C．8∶1 D．15∶1
答案　B
解析　DNA分子的复制方式为半保留复制，经四代后，子代DNA分子有24＝16(个)。在这16个DNA分子中均含有14N，其中有2个DNA分子含有亲代15N链，故只含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为14∶2＝7∶1。
13．下图为豌豆细胞中某生理过程模式图，据此完成下列问题：
(1)由图示得知，获得乙、丙2个产物的方式是________________，其意义在于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________。进行该过程的场所有________________；在此过程完成后，乙、丙分开的时期为______________________。
(3)若该DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有a个。此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目是：复制1次时，需要________个，在第n次复制时，需要________个，在n次复制过程中，总共需要________个。
答案　(1)半保留复制　使遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性　(2)能量(ATP)　细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂后期、减数第二次分裂后期　(3)(m－a)　2n－1(m－a)　(2n－1)(m－a)
解析　由图可知，该过程为DNA复制过程，主要在真核细胞的细胞核中进行，也可发生在线粒体、叶绿体中。DNA复制的方式为半保留复制，需要消耗能量。因为该DNA分子中含m对碱基，其中腺嘌呤有a个，所以鸟嘌呤脱氧核苷酸有(m－a)个。所以，连续复制n次需要(2n－1)(m－a)个胞嘧啶脱氧核苷酸，第n次复制时，需要2n－1(m－a)个。
14．下图甲表示大肠杆菌细胞中遗传信息传递的部分过程，图乙为图甲中④的放大图。请据图回答：
(1)在图甲中，转录时DNA的双链解开，该变化还可发生在________过程中。mRNA是以图中的②为模板，在有关酶的催化作用下，以4种游离的__________________为原料，依次连接形成的。能特异性识别mRNA上密码子的分子是________，它所携带的小分子有机物用于合成图中[　]________。
(2)图乙中，如果C中尿嘧啶和腺嘌呤之和占42%，则可得出与C合成有关的DNA分子中胞嘧啶占________。
(3)图乙中一个正被运载的氨基酸是________，其前接的一个氨基酸是________，其后将要连接上去的一个氨基酸是________。相关密码子见下表：
氨基酸 丙氨酸 谷氨酸 赖氨酸 色氨酸
密码子 GCA、GCG、GCC、GCU GAA、GAG AAA、AAG UGG
答案　(1)DNA复制　核糖核苷酸　tRNA(转运RNA)　③　多肽(肽链)　(2)29%　(3)丙氨酸　色氨酸　赖氨酸
解析　图甲中，转录时DNA双链解旋，解旋过程还可发生在DNA复制时。翻译过程中，转运RNA既能识别mRNA上的密码子，也能识别相应种类的氨基酸。mRNA中U＋A＝42%，则DNA中互补碱基T＋A＝42%，则C＝29%。考能排查练(五)
第一关：判正误　测基础
1．豌豆的遗传物质主要是DNA (　×　)
2．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 (　×　)
3．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架 (　√　)
4．DNA单链上相邻碱基以氢键连接 (　×　)
5．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 (　√　)
6．DNA复制就是基因表达的过程 (　×　)
7．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质 (　×　)
8．RNA分子可作为DNA合成的模板，DNA是蛋白质合成的直接模板 (　×　)
9．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸 (　√　)
10．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则 (　×　)
11．非等位基因都位于非同源染色体上 (　×　)
12．体内转化实验就是S型细菌的DNA可使小鼠致死 (　×　)
13．转录的产物只有mRNA (　×　)
14．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链 (　×　)
15．某碱基在单链中所占比例与在双链中所占比例相同 (　√　)
16．DNA不是一切生物的遗传物质，但一切细胞生物的遗传物质都是DNA (　√　)
17．在肺炎双球菌转化实验中，R型与加热杀死的S型菌混合产生了S型，其生理基础是发生了基因重组 (　√　)
18．在噬菌体侵染细菌的实验中，同位素标记是一种基本的技术。在侵染实验前首先要获得同时含有32P与35S标记的噬菌体 (　×　)
19．噬菌体侵染细菌的实验不仅直接证明了DNA是遗传物质，也直接证明了蛋白质不是遗传物质 (　×　)
20．解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶都能作用于DNA分子，它们的作用部位都是相同的 (　×　)
21．一条DNA与RNA的杂交分子，其DNA单链含ATGC 4种碱基，则该杂交分子中共含有核苷酸8种，碱基5种；在非人为控制条件下，该杂交分子一定是在转录的过程中形成的 (　×　)
22．磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架；磷酸与脱氧核糖交替连接成的长链是DNA分子的基本骨架 (　√　)
23．每个DNA分子上的碱基排列顺序是一定的，其中蕴含了遗传信息，从而保持了物种的遗传特性 (　√　)
24．已知某双链DNA分子的一条链中(A＋C)/(T＋G)＝0.25，(A＋T)/(G＋C)＝0.25，则同样是这两个比例在该DNA分子的另一条链中的比例为4与0.25，在整个DNA分子中是1与0.25 (　√　)
25．一条不含32P标记的双链DNA分子，在含有32P的脱氧核苷酸原料中经过n次复制后，形成的DNA分子中含有32P的为2n－2 (　×　)
26．基因是有遗传效果的DNA片段，基因对性状的决定都是通过基因控制结构蛋白的合成实现的 (　×　)
27．基因突变不一定导致性状的改变，导致性状改变的基因突变不一定能遗传给子代
(　√　)
28．人体细胞中的某基因的碱基对数为N，则由其转录成的mRNA的碱基数等于N，由其翻译形成的多肽的氨基酸数目等于N/3 (　×　)
29．转运RNA与mRNA的基本单位相同，但前者是双链，后者是单链，且转运RNA是由三个碱基组成的 (　×　)
30．某细胞中，一条还未完成转录的mRNA已有核糖体与之结合，并翻译合成蛋白质，则该细胞不可能是真核细胞 (　√　)
第二关：练题型　提考能
题型一　正误判断型
1． 下列关于遗传信息传递和表达的叙述，正确的是 (　　)
①在细菌中DNA的复制只发生在拟核　②不同组织细胞中可能有相同的基因进行表达　③不同核糖体中可能翻译出相同的多肽　④识别并转运氨基酸的tRNA由3个核糖核苷酸组成　⑤基因突变不一定导致所表达的蛋白质的结构发生改变
A．①②⑤ B．②③⑤ C．③④⑤ D．②③④
答案　B
解析　细菌细胞质中的质粒是小型环状DNA分子，也可以复制，故①错误；不同组织细胞中，部分基因的表达是相同的，故②正确；细胞内核糖体上翻译出来的多肽种类直接由mRNA的种类决定，故③正确；tRNA是由许多核糖核苷酸组成的，在tRNA一端有三个碱基构成反密码子，故④错误；真核细胞内基因的内含子发生突变对该基因控制合成的蛋白质的结构没有影响，如果突变前后的基因转录出来的mRNA上对应的密码子所决定的氨基酸是同一种，也不会影响该基因控制合成的蛋白质的结构，故⑤正确。
2． 下列相关叙述正确的是 (　　)
A．相同的密码子可决定不同的氨基酸
B．一个核糖体可同时与多条mRNA结合，同时进行多条肽链的合成
C．DNA复制、转录、翻译过程中碱基配对的方式不完全相同
D．伴性遗传的性状分离比不固定，故其不遵循孟德尔遗传定律
答案　C
解析　一种密码子只能决定一种氨基酸，因此相同的密码子决定相同的氨基酸；一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成；DNA复制过程中碱基配对的方式为A—T、G—C、C—G、T—A，转录过程中碱基配对的方式A—U、T—A、G—C、C—G，翻译过程中碱基配对的方式为A—U、U—A、G—C、C—G；伴性遗传的性状分离与性别相关联，但其仍遵循孟德尔遗传定律。
3． 病毒是一种非细胞生物，它没有独立的酶系统和能量代谢系统。下列关于病毒的说法，正确的是 (　　)
A．病毒不能独立生活，在寄主细胞外它仅是无生命的核酸和蛋白质复合体
B．病毒的遗传物质主要是DNA
C．可以用含有32P的培养基培养噬菌体，从而达到对T2噬菌体进行32P标记的目的
D．病毒的遗传信息流动方向是DNA→RNA→蛋白质
答案　A
解析　DNA病毒的遗传物质为DNA，RNA病毒的遗传物质为RNA；不能用培养基直接培养病毒，原因是病毒营寄生生活，在培养基上不能增殖。病毒的遗传信息流动方向不一定是DNA→RNA→蛋白质，如逆转录病毒的遗传信息流动方向还有RNA→DNA。
4． 下列关于DNA结构与功能的说法，不正确的是 (　　)
A．DNA分子中G与C这一对碱基对含量越高，其结构稳定性相对越大
B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
C．生物体所有DNA分子的转录和翻译是同时同地进行的
D．DNA分子结构相对稳定的重要原因之一是碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确进行
答案　C
解析　转录主要在细胞核中进行，翻译主要在细胞质的核糖体上进行。
题型二　过程图解型
5． 关于图示生理过程的说法，正确的是 (　　)
A．能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核
B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子
C．该图表示的是转录和翻译
D．该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供的
答案　C
解析　由图可知，该图所示的生理过程包括转录和翻译过程，且转录和翻译是同时进行的，故图示生理过程是发生在原核生物细胞内，原核生物无真正的细胞核，无线粒体；mRNA上的终止密码在tRNA上找不到相应的反密码子。
6． 如图为某高等植物细胞中基因表达的过程图解，“→”表示物质转移的路径和方向。请仔细观察分析，下列说法错误的是 (　　)
A．在基因表达的过程中，图中的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的物质或结构依次为mRNA、核糖体、肽链
B．图中Ⅴ是叶绿体中的小型环状DNA，Ⅴ上的基因表达的产物是LUS；Ⅵ具有催化某种高分子物质合成的作用，则Ⅵ是DNA聚合酶
C．据图可知，基因表达过程中转录发生的场所是细胞核和叶绿体基质
D．由SSU和LUS组装成的Rubisco能催化过程CO2＋C5→2C3，由此推测Rubisco存在于叶绿体基质中
答案　B
解析　从图中可以看出，Ⅱ是转录的产物——mRNA，Ⅲ是翻译的场所——核糖体，Ⅳ是翻译的产物——肽链，细胞核基因和叶绿体中的基因都可以表达；CO2＋C5→2C3这一过程发生在叶绿体基质，所以Rubisco存在于叶绿体基质中；Ⅵ应该是RNA聚合酶。
7． 如图表示tRNA与氨基酸的结合过程，则该过程 (　　)
A．不受温度影响
B．不存在特异性结合
C．必须由线粒体供能
D．不是只发生在细胞质基质中的核糖体上
答案　D
解析　由图可知，tRNA与氨基酸的结合需要酶的催化作用，而酶的活性受温度影响；tRNA上的反密码子与mRNA上决定氨基酸的密码子存在一一对应关系；题图过程还可由无氧呼吸供能，无氧呼吸的场所是细胞质基质；tRNA转运氨基酸到核糖体上不是只在细胞质基质中进行，还可在叶绿体或线粒体中进行。
8． 对如图所示过程的叙述，正确的是 (　　)
A．DNA模板链中的密码子能够决定氨基酸
B．核糖体是蛋白质合成的场所，一个基因在短时间内可表达出多条同种多肽链
C．该图是真核细胞中转录、翻译过程的示意图
D．图中可能有64种tRNA参与
答案　B
解析　密码子存在于mRNA中；转录尚未结束，翻译就已开始，即转录和翻译同时在拟核区进行，则该图应为原核细胞的转录、翻译示意图；密码子共有64个，其中有3个是终止密码，在翻译中不决定氨基酸，故参与的tRNA不是64种。
9． 关于如图所示的过程，下列叙述正确的是 (　　)
A．噬菌体进行①过程，需将噬菌体放在含有四种游离的脱氧核苷酸的溶液中
B．正常的真核生物细胞内可发生①②⑤过程
C．③④⑥过程常见于RNA病毒侵入细胞时
D．细胞中①④过程的发生都需要解旋酶的催化作用
答案　B
解析　噬菌体不能单独生活，必须寄生在其他活细胞内，故不能单独培养噬菌体；①②⑤过程在正常的真核生物细胞内可发生；到目前为止，所有的生物体内还没有发现⑥过程；①过程需要解旋酶的催化，④过程不需要。
题型三　碱基计算型
10．如图为真核细胞内某基因(被15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中C占30%，下列说法正确的是 (　　)
A．解旋酶作用于①②两处
B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．若①处后T变为A，则该基因控制的性状一定发生改变
D．该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4
答案　B
解析　①处为磷酸二酯键，②处为氢键，解旋酶作用的部位为氢键；由于C占该基因全部碱基的30%，所以A与T均占该基因全部碱基的20%，该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)＝该基因全部碱基中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2，若①处后T变为A，该基因控制的性状不一定发生改变；该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占100%。
11．艾滋病病毒属于RNA病毒，具有逆转录酶，如果它的一段RNA含碱基A 23%、
C 19%、G 31%，则通过逆转录过程形成的双链DNA中碱基A的比例为 (　　)
A．23% B．25%
C．31% D．50%
答案　B
解析　由题意可知，该RNA中U的比例是27%，根据逆转录时的碱基配对关系推导出形成的DNA两条链上的碱基A的比例分别是27%、23%，设每条链上的碱基数目是m，则双链DNA中碱基A的比例是(27%＋23%)m/2m＝25%。
12．某个多肽的相对分子质量为2 778，氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则控制该多肽合成的基因的长度至少是 (　　)
A．75对碱基 B．78对碱基
C．90对碱基 D．93对碱基
答案　D
解析　某个多肽的相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸的数量－18×(氨基酸的数量－1)＝2 778，则该多肽由30个氨基酸组成，若考虑终止密码子，则编码该多肽的mRNA上应含有31个密码子，故控制该多肽合成的基因的碱基数至少为31×6＝186(个)，即93对碱基。
题型四　实验探究型
13．在肺炎双球菌的转化实验中，向培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是 (　　)
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
答案　D
解析　2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型活细菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型活细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。
14．下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述，正确的是 (　　)
A．分别给小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡
B．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
C．用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明DNA是遗传物质
D．用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液中具有较强的放射性
答案　A
解体　R型活细菌无毒性，加热杀死后的S型细菌失去活性，故小鼠均不死亡；噬菌体的蛋白质被35S标记，该物质没有进入被侵染的细菌中，故子代噬菌体中无35S标记；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA；用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后沉淀物中具有较强的放射性。
15．科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次)：
实验一： 离心
实验二： 离心
实验三：
(1)实验一和实验二的作用是________。
(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制______(是/不是)半保留复制。
(3)如果实验三的结果都为F，则可判断DNA分子的复制方式________(是/不是)半保留复制。
(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为__________。
(5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置________________，放射性强度不同的是________带。
答案　(1)对照　(2)是　(3)不是　(4)15N
(5)没有变化　轻
解析　(1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA分子的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。(2)从实验三的结果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原来DNA分子(15N/15N)中的一条链，可见DNA分子复制具有半保留复制的特点。(3)结果F表明原来被15N标记的DNA分子的两条链没有分开。(4)“中带”为15N/14N，“中带”略宽，说明新合成的DNA分子之间的相对分子质量有差别，是由DNA单链中的N尚有少部分为15N引起的。(5)假设原有DNA分子数目为n，结果D和结果E都有2n个DNA分子为15N/14N，结果D有2n个DNA分子为14N/14N，结果E有6n个DNA分子为14N/14N，所以与结果D相比，结果E密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。
16．为了探究DNA的转录过程，有人在实验室中进行了如下模拟实验，请分析回答相关问题：
实验：将从大肠杆菌中提取的RNA聚合酶加入含有足量的四种核糖核苷酸的试管中，并将试管放在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的RNA含量。
(1)该实验中能否检测出RNA？________，原因是__________________________。
(2)人们通过研究发现，有些抗生素能阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法，探究这种抗生素能否阻断细菌和人体DNA的转录过程。
实验步骤：
第一步，取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的ATP、4种核糖核苷酸、相关的酶。
第二步，_________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第三步，________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
预期实验结果并得出实验结论：
该实验有可能会出现____________种实验结果，如果出现_______________________，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
答案　(1)不能　缺乏DNA模板和ATP(能量)
(2)实验步骤：第二步，向A试管中滴加适量的一定浓度的抗生素水溶液，B试管中滴加等量的蒸馏水，同时向A、B试管中加入等量且相同的细菌DNA；向C试管中滴加适量的一定浓度的抗生素水溶液，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量且相同的人体DNA　第三步，把A、B、C、D 4支试管放在相同且适宜的条件下培养，一段时间后检测4支试管中有无RNA的生成　实验结果及结论：4　A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管中均有RNA生成
解析　(1)转录需要DNA模板、原料、能量和酶。实验中所给的条件中缺乏DNA模板和ATP(能量)，故该实验中不能检测出RNA。(2)在完成实验步骤时要注意遵循等量原则和对照原则。本实验要探究某种新型抗生素对细菌和人体DNA的转录过程是否有阻断作用，因此要分别设计两组实验。根据题中所给的实验步骤，A、B两试管可设计为与细菌DNA相关的实验，C、D两试管可设计为与人体DNA相关的实验，注意实验变量是DNA种类的不同和抗生素的有无。该实验结果可能有四种：A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管中均有RNA生成，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录；A、B试管中均有RNA生成，C试管中无RNA生成，D试管中有RNA生成，则说明该抗生素只阻断人体DNA的转录，不阻断细菌DNA的转录；A、B、C、D试管中均有RNA生成，则说明该抗生素既不阻断细菌DNA的转录，也不阻断人体DNA的转录；A、C试管中均无RNA生成，B、D试管中均有RNA生成，则说明该抗生素既能阻断细菌DNA的转录，也能阻断人体DNA的转录。
第三关：做真题　明考向
1． (2012·福建理综，5)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有 (　　)
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
答案　D
解析　根据题意，在合成子链时，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸在与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时存在竞争关系，当胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时，子链延伸终止，不再继续合成子链。因此，子链的合成可能会在碱基A的位点终止，所以会形成含有3个、5个、7个、9个和11个(只有胸腺嘧啶脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对)共5种不同长度的子链。
2． (2011·海南卷，15)关于RNA的叙述，错误的是 (　　)
A．少数RNA具有生物催化作用
B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸
答案　B
解析　酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；mRNA和tRNA主要在细胞核中经转录过程产生；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基叫做密码子，tRNA上有反密码子与之对应，tRNA有61种，每种tRNA只能转运一种氨基酸。
3． (2010·上海理科综合，21)1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是
(　　)
答案　D
解析　HIV病毒是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIV DNA分子在人体细胞内又可以复制，还可以转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶，故HIV的RNA不能复制，所以A、B、C错误。
4． (2009·江苏卷，5)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是 (　　)
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案　B
解析　豌豆的遗传物质是DNA，并非“主要是”；酵母菌是真核生物，细胞核内有染色体，遗传物质主要分布在染色体上，还有少量分布在线粒体内；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含硫元素；HIV的遗传物质是RNA，水解不会产生脱氧核苷酸。
5． (2012·江苏卷，2)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是 (　　)
A．孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
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．沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数
D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA
答案　B
解析　孟德尔发现了遗传因子并证实了其传递规律，但并没有证实其化学本质，A项错误；证明DNA是遗传物质的实验中，因噬菌体侵染细菌的实验能通过同位素示踪技术将DNA和蛋白质彻底分离开来分析，故此实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力，B项正确；DNA双螺旋结构中嘌呤数等于嘧啶数，C项错误；烟草花叶病毒感染烟草的实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，但并不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA，如噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。
6． (2011·江苏卷，1)下列物质合成时，需要模板的是 (　　)
A．磷脂和蛋白质 B．DNA和酶
C．性激素和胰岛素 D．神经递质和受体
答案　B
解析　磷脂的合成不需要模板，而蛋白质的合成需要间接模板DNA、直接模板mRNA，A项错误；DNA复制需要分别以亲代DNA的两条链为模板，大多数酶(蛋白质)的合成需要以mRNA为直接模板，少数酶(RNA)的合成需要以DNA的一条链为模板，B项正确；性激素的化学本质是脂质(固醇类)，其合成不需要模板，C项错误；受体的化学本质是蛋白质，其合成需要模板，但神经递质的合成不需要模板，D项错误。
7． (2010·天津理综，2)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是 (　　)
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸
A.TGU B．UGA
C．ACU D．UCU
答案　C
解析　密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。根据碱基互补配对原则和DNA上的碱基序列可知，苏氨酸的密码子前两个碱基分别是AC或UG，根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是U，结合选项可知，只有C项正确。解题过程中要注意mRNA上与反密码子中的碱基A配对的碱基是U。
8． (2011·江苏卷，7)关于转录和翻译的叙述，错误的是 (　　)
A．转录时以核糖核苷酸为原料
B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
答案　C
解析　转录是以DNA的一条链为模板、以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，A项正确；转录过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶能首先识别并结合到启动子上，驱动基因转录出mRNA，B项正确；以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体，C项错误；一个氨基酸可以有几种不同的密码子，这样有时由于差错导致的密码子改变却不会改变氨基酸，从而保持生物性状的相对稳定，D项正确。
9． (2009·江苏卷，12)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是 (　　)
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
答案　A
解析　图示DNA分子的不同片段解旋程度不同，所以多起点复制不是同步进行的。
10．(2012·广东理综，28)子叶黄色(Y，野生型)和绿色(y，突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。
(1)在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图1。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是______。
图1
(2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图2。据图2推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的__________________和______________________。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点______________的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。
图2
(3)水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。
答案　(1)A　(2)替换　增添　③　(3)(一)突变植株y2　用含Y基因的农杆菌感染突变植株y2的细胞　(二)叶片能　叶片不能维持“常绿”　(三)Y基因的功能是使叶片中叶绿素的降解能力增强
解析　(1)根据题干所给信息“野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色”，可推测出野生型豌豆子叶中叶绿素降解能力较强。分析图1，B从第6天开始总叶绿素含量明显下降，因此B代表野生型豌豆，则A为突变型豌豆。(2)据图2可以看出，突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY蛋白相比有3处变异，①处氨基酸由T变成S，②处氨基酸由N变成K，可以确定是基因中相应的碱基对发生了替换；③处多了两个氨基酸，可以确定是发生了碱基对的增添。从图2中可以看出SGRY蛋白的第12个和第38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体，根据题意SGRy蛋白和SGRY蛋白都能进入叶绿体，说明①②处的变异没有改变其功能，所以突变型的SGRy蛋白功能的改变是由③处变异引起的。(3)欲通过转基因实验验证Y基因能使叶绿素的降解能力增强，实验组为含有目的基因Y的突变植株y2，即植株乙；对照组是不含目的基因Y的突变植株y2，即植株甲。用含有空载体的农杆菌感染突变植株y2的细胞，是排除基因工程中载体本身及其他操作程序对实验结果的影响。本实验为验证性实验，故预期的结果是植株甲的叶片始终维持“常绿”，而植株乙的叶片不能维持“常绿”，从而证明Y基因的功能是使叶片中叶绿素的降解能力增强。
11．(2012·北京理综，30)在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中，偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛，以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组小鼠交配组合，统计相同时间段内繁殖结果如下。
组合编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
交配组合 × × × × × ×
产仔次数 6 6 17 4 6 6
子代小鼠总数(只) 脱毛 9 20 29 11 0 0
有毛 12 27 110 0 13 40
注：纯合脱毛♀，纯合脱毛♂，纯合有毛♀，纯合有毛♂，杂合♀，杂合♂
(1)已知Ⅰ、Ⅱ组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异，说明相关基因位于__________染色体上。
(2)Ⅲ组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由__________基因控制的，相关基因的遗传符合__________定律。
(3)Ⅳ组的繁殖结果说明，小鼠表现出的脱毛性状不是__________影响的结果。
(4)在封闭小种群中，偶然出现的基因突变属于________。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是____________。
(5)测序结果表明，突变基因序列模板链中的1个G突变为A，推测密码子发生的变化是______(填选项前的符号)。
a．由GGA变为AGA b．由CGA变为GGA
c．由AGA变为UGA d．由CGA变为UGA
(6)研究发现，突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，推测出现此现象的原因是蛋白质合成________________。进一步研究发现，该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，据此推测脱毛小鼠细胞的__________下降，这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠__________的原因。
答案　(1)常　(2)一对等位　孟德尔分离　(3)环境因素
(4)自发/自然突变　突变基因的频率足够高　(5)d
(6)提前终止　代谢速率　产仔率低
解析　(1)Ⅰ、Ⅱ组可看成正交和反交实验，由于两组实验结果中性状与性别无关，所以相关基因位于常染色体上。(2)通过对Ⅲ组的分析可知，一对杂合子相交，后代产生了性状分离，结果接近于3∶1，所以可知该性状由细胞核内染色体上的一对等位基因控制，符合孟德尔的分离定律。(3)Ⅳ组的交配组合为一对纯合子，后代性状未发生分离，所以小鼠表现出的脱毛性状不是由环境因素引起的，而是由基因控制的。(4)在封闭的小种群中，小鼠未受到人为因素干扰，这样的基因突变属于自然突变。要使封闭小种群中同时出现几只突变个体，则条件应该是种群中存在较多突变基因，即突变基因频率应足够高。(5)模板链上的G对应密码子上的C，而模板链上的A对应密码子上的U，所以模板链中的1个G突变为A，则密码子上的C变为U，所以选项d符合。(6)突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显变小说明蛋白质的合成提前终止。甲状腺激素的作用为促进细胞的代谢，因为该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，所以脱毛小鼠细胞的代谢速率下降。由于代谢速率下降，所以雌性脱毛小鼠的产仔率低。第19讲　DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
[考纲要求]　1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。
一、DNA分子的结构
[巧记]　借图记忆
“3”→三种物质：○、、 ；“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸；“5”→五种元素：含C、H、O；○一定含P； 一定含N。
[判一判]
1．DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 (　×　)
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 (　√　)
3．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 (　√　)
4．DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝U，G＝C (　×　)
[解惑]　碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G—C(或C—G)碱基对的比例越大，结构越稳定。
二、DNA分子的复制
1．概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3．条件
4．过程：DNA两条母链形成子链→新DNA分子。
5．方式：半保留复制。
6．特点：边解旋边复制。
7．意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
三、基因——具有遗传效应的DNA片段
1．据图①写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
2．将代表下列结构的字母填入图②中的相应横线上：a.染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。
3．基因的本质：具有遗传效应的DNA片段。
[判一判]
1．构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 (　×　)
2．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种 (　×　)
提示　排列顺序应为4n，n指碱基对数，100个＝50对，即应为450种，其中“4”有特定含义，代表4种碱基，不能写成2100。
3．不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 (　√　)
[解惑]　(1)基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。
(2)原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。
考点一　聚焦DNA分子的结构及碱基计算
1． 观察DNA分子结构模型，分析其空间结构
(1)空间结构分析
分类 主链 内侧
构成方式 磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋 主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(A—T，G—C)配对，碱基平面之间平行
动态变化 相对稳定 碱基比率和碱基序列可变
(2)说出DNA三个结构特点的含义
①稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
②多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2． DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：若一条链中，＝n，则另一条链中＝n，＝n。
规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝。
易错警示　有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点
(1)水解产物及氢键数目计算
①DNA水解产物：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。
②氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
(2)碱基计算
①不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
②若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
1． 如图为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是 (　　)
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
C．DNA连接酶可连接断裂的化学键③
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
答案　A
解析　核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成；DNA中有A、T、C、G四种碱基，RNA中有A、U、C、G四种碱基；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。
2． 下图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是 (　　)
A．该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上
B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸内切酶只作用于②部位
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8
答案　B
解析　真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中，少量存在于线粒体、叶绿体中。由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%，且DNA中A＝T、C＝G可知，C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故该基因中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2＝该基因一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)。DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即②)，而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键。15N标记的DNA在14N培养液中培养，复制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4。
1． DNA结构中化学键的形成与断裂
(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。
(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
2． 核酸种类的判断方法
(1)DNA和RNA的判断：
含有碱基T或脱氧核糖 DNA
含有碱基U或核糖 RNA
(2)单链DNA和双链DNA的判断：
若： 双链DNA
若：嘌呤≠嘧啶 单链DNA
(3)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。
考点二　探究DNA分子的复制和相关计算
1． DNA复制方式的探究
关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。根据下面实验过程，回答相关问题。
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验过程(如图)
(5)实验预期：离心后应出现3条DNA带(如上图)。(根据标记情况作答)
①重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。
②中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。
(6)实验结果：与预期的相符。
2． DNA分子复制中的相关计算
(1)某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1。
(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。
易错警示　关于DNA复制的2个易错点
(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。
(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。
3． 如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA复制发生在______________________________________。
(2)②过程称为________。
(3)③中的子链是________。
(4)③过程必须遵循______________________原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有__________________的特点。
(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次，则结果不可能是 (　　)
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．共产生16个DNA分子
(7)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧 核苷酸。
①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A．(2n－1)(N－m) B．2n－1(N－m)
C．2n－1(N/2－m) D．2n(N/2－m)
(8)若用32P标记了玉米体细胞(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，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是 (　　)
A．中期20和20、后期40和20
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10
D．中期20和10、后期40和10
答案　(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期　(2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ　(4)碱基互补配对　(5)半保留复制　(6)B　(7)①A　②B　(8)A
解析　DNA的复制方式为半保留复制，子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链。(6)由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16－1)＝600(个)，选项A、C、D正确，B错误。(7)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸
的个数为(2N－2m)/2＝N－m。①该片段完成n次复制，共产生DNA分子片段数为2n个，新增DNA分子片段(2n－1)个。故其完成n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2n－1)(N－m)个，选A。②该片段完成第n－1次复制时共产生DNA分子片段2n－1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子片段数为2n－1个，故其完成第n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2n－1(N－m)个，选B。(8)玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40，DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点，即新产生的DNA中有一条链是来自于母链，另一条链是新合成的子链。所以，第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P，另一条链不含；第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P，另一半不含。所以，第二次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P，选A。
4． 取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 (　　)
A．2 B．3 C．4 D．前三项都对
答案　D
以上面第4题为例，利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 对“方式”与“特点”区分不清 半保留复制 ② 审题不清，该题是考查解旋的条件 能量(ATP)
③ 答非所问，没有注意题干中的“还需要” DNA连接 ④ 忽视题干中的“方向” 相反
⑤ 考虑问题不全面 细胞核、线粒体和叶绿体 ⑦ 对减数分裂与DNA复制的关系理解不清 1/4
⑥ 答案不全面 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期
题组一　DNA分子的结构及相关计算
1． 判断正误
(1)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(2010·江苏，1D) (　　)
(2)DNA单链上相邻碱基以氢键连接(2009·广东，24B) (　　)
(3)DNA单链上相邻碱基与磷酸基相连接(2009·广东，24C) (　　)
(4)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
(2011·海南，16B)
(　　)
(5)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
(2011·海南，16C)
(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
2． (2010·上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 (　　)
A．G的含量为30% B．U的含量为30%
C．嘌呤含量为50% D．嘧啶含量为40%
答案　C
解析　根据DNA双螺旋结构中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正确。其他碱基的含量分别为：T＝A＝30%，C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。
题组二　DNA复制及基因的本质
3． (2012·山东卷，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 (　　)
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
答案　C
解析　根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是99×3 000＝297 000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
4． (2010·山东卷，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
答案　B
解析　蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个DNA分子，这两个DNA分子一个具有放射性，一个没有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体(两个DNA分子)都是一条染色单体(一个DNA分子)被标记，另一条染色单体(另一个DNA分子)不被标记。
题组三　DNA复制的实验探究
5． (2010·北京卷，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带(14N/14N) 仅为重带(15N/15N) 仅为中带(15N/14N) 轻带(14N/14N) 中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________________________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
答案　(1)多　15NH4Cl
(2)3　1　2　半保留复制　(3)①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
DNA分子的结构 1、2、3、13
有关碱基的计算 4、5、6
DNA分子的复制和相关计算 7、8、9、10、14、15
关于基因的探究 11、12
1． 下列关于人类探究遗传奥秘历程中所用的实验方法的叙述，错误的是 (　　)
A．孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法
B．萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理的方法
C．格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，运用了放射性同位素标记法
D．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
答案　C
解析　孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法；萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理法；格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，用不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠，并未运用放射性同位素标记法；沃森和克里克通过构建物理模型来研究DNA分子的结构。
2． 下列关于DNA分子结构的叙述中，错误的是 (　　)
A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤
D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基和一个含氮碱基
答案　D
解析　DNA分子中除每条单链一端的脱氧核糖外，每个脱氧核糖连接两个磷酸基和一个含氮碱基。
3． 下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是 (　　)
A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B．DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接
C．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
D．DNA分子两条链反向平行
答案　B
解析　DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。
4． 经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是 (　　)
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1－y)
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1－2y)/y
答案　D
解析　由题意可知，G、C所占比例都为y，数量都为x；A、T所占比例都为(1/2－y)，数量都为[(x/y)－2x]/2＝[(x/2y)－x]。与鸟嘌呤互补的碱基所占比例是y。该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是1。G、C之间有三个氢键，A、T之间有两个氢键，该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3x＋2[(x/2y)－x]＝(x＋x/y)。A、T与G不互补，其数目为[x(1－2y)/y]。
5． 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%和17.l% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
答案　B
解析　由题中G＋C＝35.8%，可推出C＝G＝17.9%，A＝T＝32.1%；设它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的比例为X、Y，则有1/2(X＋32.9%)＝32.1%,1/2(Y＋17.1%)＝17.9%，解得X＝31.3%，Y＝18.7%。
6． 从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：(A＋T)/(G＋C)＝1，(A＋G)/(T＋C)＝1。据此结果，该样品 (　　)
A．确定是双链DNA B．确定是单链DNA
C．无法确定单双链 D．只存在于细胞核中
答案　C
解析　该核酸内含有“T”，说明该核酸是DNA，DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量DNA，如果该生物是病毒，则不存在细胞结构，故D错误；由所给等式能推导出A＝C、G＝T，单链和双链都有可能。
7． 如图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的图像。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．此图反映出的DNA复制模式可作为DNA双向复制的证据
B．此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中A＝T，G＝C
C．若将该DNA彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基
D．若该DNA分子的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝a，则互补链中该比值为1/a
答案　A
解析　在一条链中A与T不一定相等；DNA彻底水解是指将脱氧核苷酸也水解，产物是脱氧核糖、磷酸和四种碱基；DNA分子的一条链中两互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值相等。
8． 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
答案　B
解析　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。
9． 某DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该DNA分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是 (　　)
A．200个 B．300个
C．400个 D．800个
答案　C
解析　由一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，计算得该单链上1 000个碱基中含有A＝100个，T＝300个，整个DNA分子中T＝400个，复制1次需要A为400个。
10．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，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期 (　　)
A．第一次 B．第二次
C．第三次 D．第四次
答案　C
解析　由染色体总条数为40条可知该细胞处于有丝分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。
11．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，说明 (　　)
A．基因在DNA上 B．基因在染色体上
C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应
答案　C
解析　正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。
12．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 (　　)
A．基因一定位于染色体上
B．基因在染色体上呈线性排列
C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子
答案　A
解析　基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，故D正确。
13．下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。
(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。
(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。
(3)从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。
(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为____________。
(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为__________个。
答案　(1)胞嘧啶　脱氧核糖　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链的片段
(2)4　2　(3)反向平行　互补
(4)①②③④⑥⑧⑨　1∶8
(5)15·(－m)
解析　根据碱基互补配对原则可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(－m)＝15·(－m)。
14．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
(1)将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是______________。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
(2)用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体上出现后，依次经过__________、__________和__________，最后出现在细胞外。
答案　(1)半保留复制　61
(2)内质网　高尔基体　细胞膜
解析　用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为半保留复制。DNA分子复制两次，净增加3个DNA分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则每个DNA分子中含胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为183÷3＝61(个)，双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。分泌蛋白合成和分泌的过程是先在核糖体中将氨基酸合成多肽链，然后进入内质网中加工，再运输到高尔基体中进一步加工、包装，最后分泌到细胞外。
15．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？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14N－DNA(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15N－DNA(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Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条________________带和一条________________带，则可以排除____________________________________________________________。
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________________。
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出__________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除__________________，同时确定为________。
答案　(1)轻(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留复制和分散复制　(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
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)。因此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，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代片段间隔连接而成的。1． 涵盖范围
本单元包括必修2第三章基因的本质——DNA的发现、结构与复制和第四章基因的表达——转录、翻译过程以及中心法则和基因对生物性状的控制两大部分内容。
2． 考情分析
(1)考查力度：本单元在高考中所占比重较大，易与其他单元的内容相联系。
(2)考查内容
①两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。
②与碱基互补配对原则相关的计算。
③DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。
④转录和翻译过程的比较。
(3)考查形式
①选择题考查以上各考点。
②简答题主要考查DNA的复制及中心法则，多以图解的形式出现。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以“DNA的发现—结构—复制—功能”为主线，系统复习两个经典实验、DNA的结构及与RNA的比较，DNA的复制及相关计算。
②以“中心法则”为纽带，比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别，尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。
(2)复习方法
①借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。
②采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。
③列表比较法和图文结合法理解基因的表达。
第18讲　DNA是主要的遗传物质
[考纲要求]　人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
一、肺炎双球菌转化实验
1． 格里菲思体内转化实验
(1)过程
(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。
判一判　(1)S型肺炎双球菌有毒性，R型肺炎双球菌无毒性 (　√　)
(2)加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌 (　×　)
(3)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子 (　×　)
2． 艾弗里体外转化实验
(1)过程
(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。
思考　艾弗里实验中设置DNA＋DNA酶这一组实验的目的是什么？
提示　一是对照说明只加DNA组的结论，二是说明DNA的基本构成成分不能实现转化。
[技巧]　培养基中R型和S型细菌的辨析
(1)制作装片，显微观察是否有荚膜结构。
(2)培养形成菌落——培养基中两种细菌不断增殖形成菌落的形态、大小、颜色可以区分——肉眼即可辨别。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1． 噬菌体结构及增殖
2． 实验过程
(1)标记噬菌体
(2)侵染细菌
3． 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。
思考　与艾弗里实验比较，两者共同的实验设计思路是什么？
提示　设法把DNA与蛋白质等其他物质分开，单独地直接地观察它们各自的作用。
三、DNA是主要的遗传物质
[连一连]
[判一判]
1． 豌豆细胞内既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要遗传物质 (　×　)
2． 细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质是RNA (　×　)
考点一　分析肺炎双球菌的转化实验
1． 比较体内转化实验与体外转化实验
体内转化实验 体外转化实验
操作人 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)
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌做对照 将物质提纯分离各自观察
结果观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落
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
2． 体内转化实验与体外转化实验存在怎样的关系？
答案　体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。
易错警示　肺炎双球菌转化实验中的4点易错分析
(1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌，使小鼠致死。
(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(4)转化的实质并不是基因发生突变，而是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。
1． 注射后能使小白鼠患败血症而死亡的是 (　　)
A．R型肺炎双球菌
B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌
D．R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合
答案　D
解析　S型肺炎双球菌可使小白鼠患败血症死亡。R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合后，可在小白鼠体内转化为S型肺炎双球菌。
2． 格里菲思肺炎双球菌的转化实验是科学家研究、确定遗传物质的经典实验。请回答下列问题：
(1)实验中涉及的S型细菌和R型细菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)格里菲思根据实验得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该实验能否证明DNA是转化因子？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，两种细菌含量变化如图所示。从免疫学角度解释：曲线ab段下降的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
曲线bc段上升的原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙　(2)加热杀死的S型细菌中必然含某种“转化因子”，使R型细菌转化成S型细菌　(3)不能。因为没有把DNA和其他成分分开，单独观察各自的作用　(4)R型细菌被小鼠的免疫系统杀死　有毒的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力下降
解析　(1)S型细菌和R型细菌的菌落不同，S型细菌有荚膜，菌落表面光滑，R型细菌无荚膜，菌落表面粗糙，可通过观察菌落来区分这两种肺炎双球菌。(2)(3)可联系教材实验作答。(4)注意从免疫学角度解释，R型细菌含量在后期上升是小鼠免疫力降低造成的。
技法提炼
肺炎双球菌体内和体外转化实验中的对照
在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和与R型活细菌混合培养形成对照。在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。
考点二　比较分析噬菌体侵染细菌的实验
1． 完善噬菌体增殖的相关条件
(1)模板：噬菌体DNA。
(2)合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成蛋白质
2． 对噬菌体侵染细菌实验的结果分析
分组 结果 结果分析
对比实验(相互对照) 含32P噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内 32P—DNA进入了宿主细胞内
含35S噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面
易错警示　噬菌体侵染细菌实验的易错分析
(1)噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
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。
②35S(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存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
(2)噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的方法不同
①前者采用放射性同位素标记法，即分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)；
②后者则采用直接分离法，即分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养。
3． 在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，下列对于沉淀物中含有少量放射性物质的解释，正确的是 (　　)
A．经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌
答案　A
解析　在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在沉淀物中含有少量放射性，原因是搅拌不充分，有少量的含35S的T2噬菌体还吸附在大肠杆菌上。
4． 关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是 (　　)
A．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
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案　C
解析　噬菌体是寄生生物，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，从而影响实验结果；用35S标记噬菌体的侵染细菌实验中，沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能说明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是不是遗传物质。
[互动探究]　(1)按B选项所述的标记方法，进入细菌体内的成分是什么？(2)若C选项中的35S改为32P，若实验结果的上清液中含有放射性，其原因是什么？
提示　(1)用32P标记的DNA。(2)噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内或噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代
技法提炼
上清液和沉淀物放射性分析
1． 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：(1)保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。(2)噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
2． 用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
考点三　聚焦生物的遗传物质
1． 根据烟草花叶病毒感染烟草的实验，获得实验结论
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． 判断下表中生物体内核酸种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞生物 真核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、玉米、人
原核生物 DNA和RNA DNA 细菌、蓝藻
非细胞生物 大多数病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体
极少数病毒 仅有RNA RNA SARS病毒、艾滋病病毒
易错警示　对遗传物质的3点总结
(1)一切生物(朊病毒除外)的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。
(2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)，其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。
(3)DNA病毒如噬菌体的遗传物质是DNA，只有RNA病毒的遗传物质是RNA。
5． 烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是 (　　)
A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用
C．c、d过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
答案　D
解析　由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草叶片，因此没有证明烟草花叶病毒的RNA是不是遗传物质。
6． 要研制诺瓦克病毒疫苗，必须知道其大分子组成，设计实验探究其物质组成。
(1)实验原理：
①RNA溶液在盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色。
②蛋白质溶液与________________反应显________色。
③________________________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①用三支洁净的试管分别取等量含有诺瓦克病毒的溶液，编号A、B、C。
②向A试管中滴加适量的二苯胺试剂，水浴加热。
③向B试管中滴加适量浓盐酸与苔黑粉，加热。
④向C试管中____________________________________________________________。
(3)请设计一个表格并记录实验结果。
(4)实验结论：________________________________________________________。
答案　(1)②双缩脲试剂　紫　③DNA溶液与二苯胺试剂共热显蓝色
(2)④加适量的双缩脲试剂，振荡
(3)表格如下：
双缩脲试剂 二苯胺试剂 苔黑酚
现象 紫色 不变色 绿色
成分 蛋白质 不存在DNA RNA
(4)诺瓦克病毒的大分子组成为RNA和蛋白质
注：(3)、(4)其他答案也可，但表格内容要与结论一致。
解析　诺瓦克病毒由蛋白质外壳和核酸组成，核酸包括DNA和RNA，要鉴定这些大分子物质，可利用某些化学试剂与这些物质发生颜色反应，根据特定的颜色，判断该病毒中是否含有这些大分子成分。设计表格方便记录实验结果，利用实验结果分析，并得出结论。
技法提炼
探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质
1． 基本设计思路：设法将DNA(或RNA)与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。
2． 基本设计原则：对照原则。
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 对对照组的理解不到位，导致答案不完整 1、2、3 ② 结论表述不到位，没有抓住本质 S型细菌中的某种物质(转化因子)能使R型细菌转化成S型细菌
③ 忽视了题干中提供的材料“请利用DNA酶作试剂” 加入提取的S型细菌DNA和DNA酶 ⑤ 把该验证实验误判为探究实验 实验结果：A、C组培养基中未出现S型细菌，只有B组培养基中出现S型细菌；结论：DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌
④ 答案表述过于简化 将R型细菌分别接种到三组培养基上
题组一　两个经典实验的分析
1． (2011·广东卷，2)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知 (　　)
实验组号 接种菌型 加入S型细菌物质 培养皿长菌情况
① R 蛋白质 R型
② R 荚膜多糖 R型
③ R DNA R型、S型
④ R DNA(经DNA酶处理) R型
A．①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
答案　C
解析　第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，C项正确。①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。
2． (2012·重庆卷，2)针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注。下列有关噬菌体的叙述，正确的是 (　　)
A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
答案　A
解析　病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。病毒的生活史包括五个基本过程：吸附、注入(病毒自身的遗传物质)、复制(利用宿主细胞的核苷酸，以病毒的核酸为模板，合成病毒自身的核酸；利用宿主细胞的氨基酸合成病毒的蛋白质外壳)、组装、释放，故B项错误；噬菌体抗菌的机理是通过噬菌体的寄生作用，使细菌裂解死亡，故C项错误；病毒的增殖方式叫做“复制”，原核生物主要进行二分裂增殖，故D项错误。
3． (2012·上海卷，11)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体
(　　)
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N放射性同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
答案　B
解析　噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N，故C项错误。蛋白质的组成元素中一般没有P，故D项错误。噬菌体侵染细菌时把DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，实验结果更科学、更准确，故B项正确。
题组二　遗传物质的探索
4． 判断正误
(1)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)
(　　)
(2)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(2012·江苏，2D)
(　　)
(3)DNA是主要的遗传物质(2010·广东，4D) (　　)
(4)豌豆的遗传物质主要是DNA(2009·江苏，5A) (　　)
(5)酶母菌的遗传物质主要分布在染色体上(2009·江苏，5B) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
5． (2010·江苏卷，4)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．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息
答案　C
解析　早期人们认为：不同生物的蛋白质在结构上存在一定的差异，这是不同生物差异的直接原因；蛋白质是生命活动的体现者和承担者，与生物性状密切相关；蛋白质的差异性主要体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序不同引起了结构的不同，因此不同氨基酸的排列组合可以贮存大量遗传信息。后来发现，蛋白质的热稳定性差，易变性失活，并且不能自我复制，而DNA比蛋白质具有更高的热稳定性，并且能够自我复制。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
肺炎双球菌的转化实验 2、3、4、13
噬菌体侵染细菌的实验 6、7、10、14
对遗传物质的探究 1、5、8、9、11、12、15
1． 下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述，正确的是 (　　)
A．格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术
C．赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质
D．烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质
答案　B
解析　格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证实了加热杀死的S型细菌体内存在某种“转化因子”；赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
2． 下列有关肺炎双球菌转化实验的说法，不正确的是 (　　)
A．格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了蛋白质不是遗传物质
C．若将加热杀死的R型细菌和S型细菌的DNA混合后注射到小鼠体内，小鼠不会死亡
D．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用
答案　A
解析　格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证明了S型细菌内有转化因子，但当时他并没有证明出该转化因子就是DNA。加热杀死的R型细菌失去活性，即使有S型细菌的DNA，其也不会被转化为S型细菌。
3． 如图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是 (　　)
A．实验一 B．实验二
C．实验三 D．实验一和三
答案　B
解析　实验二中加入的DNA酶能水解S型细菌的DNA，R型细菌不能转化为S型细菌，所以实验二的培养皿中只有一种菌落。
4． 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，如图所示标记元素所在部位依次是 (　　)
A．①④ B．②④ C．①⑤ D．③⑤
答案　A
解析　赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，实际上是标记了脱氧核苷酸中的磷酸基和氨基酸中的R基。
5． 下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述，正确的是 (　　)
A．分别给小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡
B．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
C．用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明DNA是遗传物质
D．用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液中具有较强的放射性
答案　A
解析　R型活细菌无毒性，加热杀死后的S型细菌失去活性，故小鼠均不死亡；噬菌体的蛋白质被35S标记，该物质没有进入被侵染的细菌中，故子代噬菌体中无35S标记；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA；用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后沉淀物中具有较强的放射性。
6． 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性的主要位置依次是 (　　)
A．沉淀物、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、沉淀物和上清液
C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
答案　D
解析　在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①③都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；②用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中；④用15N可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内，而DNA可以进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。
7． 某生物兴趣小组利用同位素标记法，重复了赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的部分实验，预期的实验结果是沉淀物中放射性强。可是检测实验结果时却得到了相反的结果：上清液中放射性强。你认为最可能的原因是 (　　)
A．培养时间过长，细菌解体，子代噬菌体被释放出来
B．培养时间过短，大量的子代噬菌体没有被释放出来
C．搅拌力度过大，大量的亲代蛋白质外壳与细菌分离
D．搅拌力度过小，大量的亲代蛋白质外壳没有和细菌分离
答案　A
解析　该实验中，沉淀物主要是细菌，上清液主要含有亲代噬菌体的蛋白质外壳。该小组得到上清液中放射性强的结果，原因可能是培养时间过长，细菌解体，子代噬菌体被释放出来。
8． 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。下列关于这两个实验的叙述正确的是 (　　)
A．二者都应用同位素示踪技术
B．二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照
D．二者都诱发了DNA突变
答案　B
解析　肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，都遵循对照原则，二者都没有诱发DNA突变，其中只有噬菌体侵染细菌实验应用了同位素示踪技术。
9． 下列有关实验及实验结论的叙述中，错误的是 (　　)
实验材料 实验过程 实验结果与结论
A R型和S型肺炎双球菌 将R型活细菌与S型细菌的DNA和DNA水解酶混合培养 只生长R型细菌，说明DNA被水解后就失去遗传效应
B 噬菌体和大肠杆菌 用35S标记的噬菌体去感染普通的大肠杆菌，短时间保温 离心后获得的上清液的放射性很高，说明DNA是遗传物质
C 烟草花叶病毒和烟草 用从烟草花叶病毒中分离出的RNA侵染烟草 烟草出现病斑，说明烟草花叶病毒的RNA可能是遗传物质
D 大肠杆菌 将已用15N标记DNA的大肠杆菌培养在普通(14N)培养基中 经三次分裂后，含15N的DNA占DNA总数的1/4，说明DNA分子的复制方式是半保留复制
答案　B
解析　35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，离心后获得的上清液的放射性很高，不能说明DNA是遗传物质。
10．在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验，下列有关叙述正确的是 (　　)
A．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体分别进行侵染实验
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．用32P标记T2噬菌体的蛋白质，用35S标记T2噬菌体的DNA
答案　B
解析　赫尔希和蔡斯在T2噬菌体侵染细菌的实验中，分别用32P标记T2噬菌体的DNA，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，该实验证明了DNA是遗传物质。T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，不能用培养基直接培养T2噬菌体。
11．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有：①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．两者都运用了①和②
B．前者运用了①，后者运用了②
C．前者只运用了②，后者运用了①和②
D．前者只运用了①，后者运用了①和②
答案　D
解析　艾弗里的肺炎双球菌转化实验设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且还运用了放射性同位素标记法。
12．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
答案　C
解析　凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA。
13．1928年，英国科学家利用小鼠做了如下的实验：
实验1：R型活细菌＋小鼠→小鼠存活；
实验2：S型活细菌＋小鼠→小鼠死亡→分离出S型活细菌；
实验3：加热后杀死的S型细菌＋小鼠→小鼠存活；
实验4：加热后杀死的S型细菌＋R型活细菌＋小鼠→小鼠死亡。
请回答下列相关问题：
(1)在实验4中从死亡的小鼠体内能够分离出__________细菌。
(2)除了用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌外，你还可以利用怎样的方法来区别R型和S型细菌？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如图为实验4中小鼠体内R型细菌的增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。(用虚线绘制)
(4)通过该实验获得的结论是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，请预测该小鼠的生活情况：________；并分析其原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　
(1)S型和R型　(2)显微镜下观察细菌有无荚膜(或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若菌落表面光滑，则为S型；若菌落表面粗糙，则为R型)　(3)如图　(4)S型细菌中存在着转化因子　(5)存活　加热后杀死的S型细菌相当于疫苗，能刺激小鼠产生大量的抗体和记忆细胞
解析　(1)在实验4中，小鼠的死亡是部分R型细菌转化成S型细菌的结果，故从死亡的小鼠体内能够分离出R型和S型两种细菌。(2)除了运用注射法，通过观察小鼠是否死亡来区分R型和S型细菌外，也可以通过培养细菌，直接观察细菌的菌落特征进行判断，以及借助显微镜观察细菌有无荚膜来判断。(3)绘图时需要注意：①S型细菌种群将呈现“S”型增长曲线；②S型细菌的初始数量应为0，体现转化从无到有的过程；③S型细菌应先于R型细菌开始增长，且最后数量要多于R型细菌。(4)该实验证明了S型细菌中存在着转化因子，但不能证明DNA就是遗传物质。(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，小鼠不会死亡，因为先前注射的加热后杀死的S型细菌相当于抗原，小鼠体内会产生相应的抗体和记忆细胞，能够杀死注射的S型活细菌。
14．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：
(1)他们指出“噬菌体在分子生物学中的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位。”这句话指出了噬菌体作为实验材料具有____________________________的特点。
(2)通过_________________________________________________________________
____________________________________________________________________的方法分别获得被32P和35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中______________________变化。
(3)侵染一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是__________________________，所以搅拌时间少于1 min时，上清液中的放射性________。实验结果表明当搅拌时间足够长时，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明________________________________________。图中“被侵染的细菌”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____________________________________，否则细胞外________________的含量会增高。
(4)本实验证明在病毒复制和遗传过程中______________起着作用。
答案　(1)结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)
(2)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　DNA和蛋白质的位置　(3)使噬菌体和细菌分离　较低　DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌　细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来　32P　(4)DNA
解析　(1)噬菌体作为实验材料，是因为其结构简单，只含有蛋白质和DNA。(2)噬菌体是病毒，离开活体细胞不能繁殖，所以要标记噬菌体，首先应用含32P和35S的培养基
分别培养大肠杆菌，再让噬菌体分别侵染标记后的大肠杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的位置变化。(3)噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外32P含量增高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。细胞外的35S含量只有80%，原因是在搅拌时被侵染细菌和噬菌体外壳没有全部分离；细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。
15．阅读以下材料，回答有关问题。
材料　从2009年3月底开始，墨西哥、美国等国接连爆发大规模甲型H1N1流感疫情，并迅速蔓延至北美地区以外的国家，全球拉响防疫警报。
某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？下面是兴趣小组为探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计的实验，请将其补充完整。
(1)实验目的：____________________________________________________________。
(2)材料用具：显微注射器、甲型H1N1流感病毒的核酸提取液、猪胚胎干细胞、DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤：
第一步：把甲型H1N1流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_______________________________________________________________________；
第二步：取猪胚胎干细胞分成等量的三组，用显微注射技术分别把处理过的A、B、C三组核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中；
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有甲型H1N1流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③若A、B、C三组均出现甲型H1N1流感病毒，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
答案　(1)探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA　(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理　(4)①若A、C两组出现甲型H1N1流感病毒，B组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现甲型H1N1流感病毒，A组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA
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1． 噬菌体侵染细菌实验与肺炎双球菌转化实验的比较
相同点 ①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用，但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同②都遵循了对照原则③都能证明DNA是遗传物质，都不能证明DNA是主要的遗传物质
不同点 方法不同 艾弗里实验 直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养
噬菌体侵染细菌实验 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)
2． 利用流程图法解决实验设计题
[方法解读]　解读流程图时，要借助于题干中的文字叙述，把握流程图中的核心变化或 重要过程，以此为主线完成图文的转换。由于流程图中涉及箭头、字母或数字等，答案 的形式也可能用上述符号，这是解答流程图题与其他题型的区别。
[典例剖析]　请结合甲图用图解法完成实验设计，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
解析　(1)仔细审题、审图，注意烟草花叶病毒的结构是由螺旋RNA和方框蛋白质外壳组成，说明烟草花叶病毒的化学成分是RNA和蛋白质。(2)甲组实验表明：用烟草花叶病毒去感染正常烟草时，烟草出现病态叶，并从烟草体内分离出了烟草花叶病毒，但不能证明烟草花叶病毒的哪一成分是遗传物质。(3)设法把病毒的RNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察二者的作用。单独用烟草花叶病毒的蛋白质外壳感染烟草时，烟草不出现病斑，从烟草细胞中也未分离出烟草花叶病毒；把烟草花叶病毒的RNA接种到烟草上，结果烟叶发病，并从烟草细胞中分离出了完整的烟草花叶病毒，证明了RNA起着遗传物质的作用，而甲组实验在此起了对照作用。
答案　第20讲　基因的表达
[考纲要求]　1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。
一、RNA的结构与分类
1． RNA与DNA的区别
物质组成 结构特点
五碳糖 特有碱基
DNA 脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链
RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是单链
2． 基本单位：核糖核苷酸。
3． 种类功能
[判一判]
1． 若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA (　√　)
2． 若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A＝T、C＝G，则一般认为是双链DNA
(　√　)
3． 若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA (　√　)
4． 要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率 (　√　)
思考　若某些核酸中共有8种核苷酸，5种碱基，4条链，则推断可能的核酸情况。
提示　1个DNA分子＋2个RNA分子。
二、遗传信息的转录和翻译
1． 判断正误
(1)转录只发生在细胞核中 (　×　)
(2)转录时以核糖核苷酸为原料 (　√　)
(3)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列 (　√　)
(4)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 (　×　)
(5)不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 (　√　)
2． 密码子和反密码子
(1)密码子存在于mRNA上，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种；终止密码有3种，不决定氨基酸；起始密码子有2种，决定氨基酸。
(2)反密码子存在于tRNA上(如下图)
判一判　(1)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系 (　×　)
(2)决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种 (　×　)
(3)DNA复制就是基因表达的过程 (　×　)
三、基因对性状的控制
1． 中心法则
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。
解惑　RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
2． 基因控制性状(连一连)
[以图助学]　基因与性状的关系
考点一　聚焦基因的表达——转录和翻译
1． 观察下列DNA复制、转录、翻译的过程图示并完善下表。
(1)区别
复制 转录 翻译
时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体
模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
条件 解旋酶、DNA聚合酶、ATP 解旋酶、RNA聚合酶、ATP 酶、ATP、tRNA
产物 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链
模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，重新组成双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸
(2)联系
2． 下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题。
(1)mRNA与核糖体的数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
(2)存在上述关系的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)蛋白质合成的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？
答案　图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
3． 根据转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。
DNA ACG GAT CTT
TGC CTA GAA
mRNA(密码子) UGC CUA GAA
反密码子 ACG GAU CUU
氨基酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸
易错警示　与转录、翻译有关的5个注意点
(1)转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。
(2)密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。
(3)翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
(4)DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：
(5)解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
1． 如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是 (　　)
A．图中共有2种RNA
B．图示过程中碱基间的配对方式有3种
C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键
D．终止密码子位于b端
答案　D
解析　图示为翻译过程。图中共有mRNA、tRNA、rRNA 3种RNA。碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。翻译方向为由a端到b端，氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。
2． 如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
(1)完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。
(2)从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。
(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。
(4)用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________(序号)，线粒体功能__________(会或不会)受到影响。
(5)已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某信使RNA的碱基排列顺序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为________。
答案　(1)ATP、核糖核苷酸、酶
(2)细胞质基质和线粒体
(3)细胞核
(4)①　会
(5)16个
解析　(1)过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。
(2)过程②和④表示翻译，其场所是核糖体，核糖体分布在细胞质基质和线粒体中。
(3)由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养时，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是由线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成的。
(4)用α－鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程①，线粒体由于前体蛋白减少，功能会受到影响。
(5)由于题中涉及mRNA中的起始密码子和终止密码子，所以开始翻译的碱基组合为AUG；此前碱基不能进行翻译过程，而在UAG处停止翻译，其间一共有48个碱基可控制蛋白质的合成，所以此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为16个。
技法提炼
碱基与氨基酸数目计算
根据蛋白质的合成过程，基因中每3个碱基对转录出mRNA中的3个碱基(一个密码子)，再翻译成1个氨基酸(无特别说明，不考虑终止密码)。
数量关系式：―→
―→―→
考点二　分析中心法则
1． 利用流程图分类剖析中心法则
(1)写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则
答案　
(2)写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则
答案　
(3)写出HIV等逆转录病毒的中心法则
答案　
(4)总结所有生物的中心法则
答案　
2． 利用图示分类剖析中心法则
(1)图示中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。
易错警示　与中心法则有关的4点提示：(1)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。(2)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。(3)进行碱基互补配对的过程——上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
(4)需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作为模板)和转录(DNA的一条链作为模板)。
3． 下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是 (　　)
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可在RNA病毒体内发生
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
答案　D
解析　①～⑤分别代表转录、逆转录、RNA的复制、翻译、DNA的复制。②和③过程在RNA病毒侵染宿主细胞后进行。②发生逆转录时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的配对原则。
4． 如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述中合理的
是 (　　)
A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还要有其他RNA
答案　D
解析　若X是RNA，Y是DNA，表示逆转录过程，需加入逆转录酶；若X是CTTGTACAA，Y含有U，表示转录过程，需加入RNA聚合酶；若X与Y都是DNA，表示DNA的复制过程，需加入DNA聚合酶；若Y是蛋白质，X是mRNA，表示翻译过程，则试管内还要有其他RNA，如tRNA。
中心法则五个过程的比较
过程 模板 原料 碱基互补 产物 实例
DNA复制DNA→DNA DNA的两条链 A、T、C、G四种脱氧核苷酸 A—T T—A C—G G—C DNA 绝大多数生物
DNA转录DNA→RNA DNA的一条链 A、U、C、G四种核糖核苷酸 A—U T—A C—G G—C RNA 绝大多数生物
翻译RNA→多肽 mRNA 20种氨基酸 A—U U—AC—GG—C 多肽 所有生物(病毒依赖宿主细胞)
RNA复制RNA→RNA RNA A、U、C、G四种核糖核苷酸 A—U U—A C—G G—C RNA 以RNA为遗传物质的生物
RNA逆转录RNA→DNA RNA A、T、C、G四种脱氧核苷酸 A—T U—A C—G G—C DNA 某些致癌病毒、HIV等
序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案
① 题干信息没有显示DNA复制过程；流程图上应显示过程名称 DNARNA蛋白质 ② 应按题干所给定的数字作答 [①]解旋酶
③ 表述不完整 DNA复制 ④ 对DNA和RNA聚合酶区分不清 RNA聚合酶
⑤ 表述不准确 核糖核苷酸 ⑥ 没有结合空后的信息作答 tRNA
⑦ 对多肽和蛋白质区分不清 多肽(肽链) ⑧ 表述范围过宽 氨基酸的种类或数目
题组一　转录与翻译
1． 判断正误
(1)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列(2011·江苏，7B) (　　)
(2)以“－GAATTG－”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是—CUUAAC—(2010·上海，2C) (　　)
(3)转录和翻译两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料(2009·海南，12C) (　　)
(4)每种tRNA只转运一种氨基酸(2009·广东，25B) (　　)
(5)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(2009·广东，25C) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
2． (2012·新课标全国卷，1)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质 的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的(　　)
A．tRNA种类不同
B．mRNA碱基序列不同
C．核糖体成分不同
D．同一密码子所决定的氨基酸不同
答案　B
解析　tRNA的种类与其要转运的氨基酸的种类不同，由于组成两种分泌蛋白的氨基酸种类相同，因此tRNA种类相同；核糖体的组成成分相同，都是由蛋白质和rRNA组成的，A、C两项错误。所有生物共用一套遗传密码，同一密码子所决定的氨基酸相同，D项错误。根据中心法则，蛋白质中的氨基酸序列直接由mRNA的碱基序列决定，故氨基酸排列顺序不同是由mRNA碱基序列不同导致的，B项正确。
3． (2012·安徽卷，5)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在 (　　)
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成
多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽
链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
答案　C
解析　真核细胞有以核膜为界限的细胞核，转录完成后，mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合才开始翻译，故D项错误；由图示知，在RNA聚合酶的作用下，细胞内正在发生转录，转录还未结束，mRNA就开始与多个核糖体结合进行翻译，故该细胞应为原核细胞，C项正确，A项错误；翻译过程中，核糖体在mRNA上移动，从而合成肽链，B项错误。
题组二　中心法则及其应用
4． (2012·上海卷，7)在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括 (　　)
A．复制和转录 B．翻译和转录
C．复制和翻译 D．翻译和逆转录
答案　D
解析　根据中心法则可以看出，翻译是以RNA为模板合成蛋白质，逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，RNA为模板进行自我复制只存在于某些RNA病毒。
5． (2011·安徽卷，5)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是
(　　)
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
答案　D
解析　由图可以看出，甲图所示为DNA分子的复制过程，其方式为半保留复制，产生两个相同的子代DNA分子；乙图所示为以DNA分子的一条链为模板，产生单链RNA的转录过程，故A项错误。DNA分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中，转录过程主要发生在细胞核中，B项错误。在上述两个过程中，均需要解旋酶参与，故C项错误。在一个细胞周期中，DNA分子只复制一次，在整个细胞周期中每时每刻都需要多种酶的参与，多数酶的化学本质是蛋白质，因而转录、翻译过程贯穿于细胞周期的始终，因此，乙图所示过程可起始多次，D项正确。
6． (2010·江苏卷，34)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：
(1)图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为____________________________________________________________
______________________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________________________________________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是______________________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_______。
答案　(1)GGU　…CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)　(2)核糖体在mRNA上的结合与移动　Fe3＋　细胞内物质和能量的浪费　(3)mRNA两端存在不翻译的序列　(4)C→A
解析　从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为mRNA上的GGU；“”在mRNA上的碱基序列为：…GGUGACUGG…，所以对应模板链的DNA碱基序列应为…CCACTGACC…，也可以是…CCAGTCACC…(转录方向与前者相反)；Fe3＋浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖体在mRNA上的结合与移动，抑制了翻译的正常进行；当Fe3＋浓度高时翻译能够正常进行，既能有效减小Fe3＋对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和能量的浪费；图中显示：mRNA的碱基数量远远大于3n(n为氨基酸数)，是因为mRNA两端存在不翻译氨基酸的碱基序列；要使色氨酸(密码子为UGG)变为亮氨酸(密码子为UUG)，只要模板链上的ACC→AAC，即中间的碱基C→A。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
遗传信息的转录和翻译 1、2、3、4、5、6、7、13
中心法则 8、9、10、11、12、14、15
1． 下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是 (　　)
A．生物的遗传信息只存在于DNA分子中
B．真核生物的遗传物质是DNA，而原核生物的遗传物质是DNA或RNA
C．原核生物的DNA上不存在密码子，密码子只存在于mRNA上
D．在真核生物细胞内，既能以DNA为模板转录形成RNA，也能以RNA为模板逆转录形成DNA
答案　C
解析　有些病毒的遗传物质是RNA，其遗传信息存在于RNA中；凡是有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA，逆转录过程只存在于少数以RNA为遗传物质的病毒内。
2． 甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是
(　　)
A．甲图所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B．甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左
C．乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
D．甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，并且碱基互补配对方式相同
答案　B
解析　一条多肽链的合成由一个核糖体完成；转录产物有mRNA、tRNA和rRNA三种；转录和翻译过程中都发生了碱基配对，但碱基互补配对方式不同，如转录过程中有T和A的配对，翻译过程中则没有。
3． 如图所示为人体内蛋白质合成的部分过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是与蛋白质合成相关的三种重要结构或物质。下列说法正确的是 (　　)
A．图示过程发生于细胞质基质中的核糖体上
B．Ⅰ、Ⅲ中含有RNA，Ⅱ中只含蛋白质
C．密码子表中GAA所编码的氨基酸就是Ⅰ中所携带的氨基酸
D．经过图示过程形成的蛋白质往往要经过进一步的加工才具有特定的功能
答案　D
解析　图示过程为翻译过程，在人体细胞内还可发生于线粒体中的核糖体上。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别含有tRNA、rRNA和mRNA。Ⅰ中所携带的氨基酸由密码子CUU决定。
4． 据研究发现，红霉素等抗生素能抑制细菌生长，原因是有的抗生素能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止mRNA与tRNA的结合，以上事实不能说明 (　　)
A．有的抗生素能抑制蛋白质的合成
B．有的抗生素能阻止翻译过程
C．有的抗生素能阻止转录过程
D．有的抗生素能抑制rRNA的合成
答案　C
解析　核糖体主要是由rRNA和蛋白质组成的，有的抗生素能抑制核糖体的形成，说明其可能会抑制蛋白质的合成或rRNA的合成；翻译过程中有mRNA与tRNA的结合，有的抗生素能阻止mRNA与tRNA的结合，说明其可能阻止翻译过程；转录过程是以DNA为模板合成mRNA的过程，题干信息不能体现C项所述内容。
5． 关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是 (　　)
A．可能发生于硝化细菌细胞内
B．表示噬菌体的转录和翻译过程
C．图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中
D．图中两核糖体合成的蛋白质不同
答案　A
解析　由图示可以看出，转录和翻译同时进行。人体细胞核基因转录出mRNA后，mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后指导蛋白质的合成。该过程与图示不符。图中两核糖体以同一mRNA为模板，合成的蛋白质也相同。
6． 在真核生物细胞内发生的tRNA和mRNA碱基互补配对的过程中，下列所述情况可能发生的是 (　　)
A．tRNA和mRNA要分别穿过1层生物膜才能进行碱基互补配对
B．该过程发生在真核细胞的核糖体中
C．遗传信息的流向是tRNA→mRNA
D．mRNA上的反密码子与tRNA上的密码子发生碱基互补配对
答案　B
解析　真核细胞中，tRNA和mRNA之间的碱基互补配对发生在翻译过程中，遗传信息的流向是mRNA→蛋白质，翻译的场所是核糖体。细胞核中的tRNA和mRNA都是通过核孔进入细胞质中的核糖体上，穿过0层生物膜，如果翻译过程发生于线粒体或叶绿体中，则两者之间碱基互补配对发生于线粒体或叶绿体内部，并不发生穿膜行为。mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子发生碱基互补配对。
7． 如图所示为高等生物多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说
法正确的是 (　　)
A．该图表示翻译过程，图中核糖体从左向右移动，共同翻译出一条
多肽链
B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上互不相同
C．若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
D．mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短
答案　C
解析　由图可知，该过程为翻译过程，由肽链的长短可知，图中核糖体的移动方向是从右向左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链，故A错误；图示中多个核糖体以同一条mRNA为模板，合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上完全相同，故B错误；合成某条肽链时脱去了100个水分子，说明该肽链有100个肽键，由101个氨基酸组成，肽链中的氧原子存在于肽键(100个)、羧基端(2个)和R基(可有可无)中，至少有102个O，故C正确；图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间大致相同，故D错误。
8． 在遗传信息的传递和表达过程中，一般不可能发生的是 (　　)
A．DNA的复制主要发生在细胞核中，以DNA的两条链为模板
B．转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板
C．翻译发生在核糖体上，以mRNA为模板
D．DNA复制和转录的原料都是脱氧核苷酸
答案　D
解析　DNA复制所需要的原料是脱氧核苷酸，但转录所需要的原料是核糖核苷酸。
9． 如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．①②过程中碱基配对情况相同
B．②③过程发生的场所相同
C．①②过程所需要的酶相同
D．③过程中核糖体的移动方向是从左向右
答案　D
解析　①为DNA复制过程，碱基互补配对方式为A—T、G—C，②为转录，碱基互补配对方式为A—U、G—C、T—A；②转录主要发生在细胞核中，还可发生在叶绿体和线粒体中，③翻译主要发生在细胞质中的核糖体上；①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右。
10．下列有关真核生物DNA复制、转录与翻译的叙述，不正确的是 (　　)
A．在一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而转录可进行多次
B．基因通过转录和翻译实现对生物性状的控制
C．通过翻译过程将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
D．DNA复制必须在细胞核内进行，而翻译必须在细胞质中进行
答案　D
解析　基因通过转录和翻译实现蛋白质的合成，从而实现对生物性状的控制，故B正确；翻译是指以mRNA为模板合成蛋白质的过程，此过程中mRNA中的碱基序列转化为蛋白质的氨基酸序列，故C正确；就真核生物而言，DNA的复制不一定发生在细胞核内，如细胞质中的线粒体等含有DNA的细胞器中也能发生DNA的复制，故D错误。
11．如图是中心法则的部分示意图，该示意图可以表示的过程包括 (　　)
①DNA复制　②转录　③逆转录　④翻译
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
答案　B
解析　图中上面一条链中含T，属于一条DNA链，下面一条链中含U，属于RNA链。因此此图不可能表示DNA的复制和翻译，因为DNA复制过程中不会出现RNA链，翻译过程中不会出现DNA链。
12．下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是 (　　)
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
答案　A
解析　胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。
13．下图表示小鼠细胞内遗传信息流动的部分过程。请据图回答：
(1)在小鼠细胞中图甲所示生理过程发生的主要场所是________________。
(2)图甲和图乙所涉及的遗传信息的传递方向为(以流程图的形式表示)____________________________________。图甲和图乙所示过程相比，碱基互补配对方式的不同点是________________________________________________。
(3)如果图乙的⑦上GCU对应一个氨基酸，则GCU称为一个________。若⑦上的某一个碱基发生了改变，不一定引起相应的氨基酸的改变，原因是____________________________________________________________________。
答案　(1)细胞核
(2)DNA→mRNA→蛋白质　甲图有A—T，乙图没有　(3)密码子　一种氨基酸可能对应几个密码子(或密码子的简并性)
解析　(1)图甲所示生理过程为转录，主要发生在细胞核中。(2)图甲和图乙分别表示转录和翻译的过程，遗传信息的流动方向为DNA→mRNA→蛋白质。图甲中转录的模板链与mRNA链之间进行碱基互补配对，图乙中mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子之间进行碱基互补配对。(3)mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为一个密码子。由于密码子的简并性，不同的密码子可能决定相同的氨基酸。
14．图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题：
(1)图示甲、乙、丙过程分别表示________________、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在________________及________________中。
(2)生物学中，经常使用3H－TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)
研究甲过程的物质合成情况，原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是______________。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，而细胞核中的甲过程在每个起点一般起始________次。
(4)丙过程在核糖体中进行，通过______________上的反密码子来识别mRNA上的碱基，将氨基酸转移到相应位点上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经__________________和__________________加工修饰的结果。
答案　(1)DNA复制　线粒体　叶绿体
(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况
(3)RNA聚合酶　一　(4)tRNA　内质网　高尔基体
解析　(1)图甲是以DNA的两条链为模板进行DNA复制的过程。DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中，故在叶绿体和线粒体中也可发生DNA复制和转录。(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，故可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况。(3)转录的产物是RNA，故与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶；一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而基因可进行多次表达。(4)反密码子存在于tRNA上；AUG是起始密码，新合成的多肽链首端应是甲硫氨酸，但新生肽链经过内质网和高尔基体的加工后，甲硫氨酸被切除。
15．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是________________________________________________________________________。
(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明________________________________________________________________________。
(5)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常而引起的，这说明基因和性状的关系是____________________________________________________________。
答案　(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶　(2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸　(3)28　(4)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成　(5)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
解析　分析图示过程可知：a为DNA的复制，b为转录，c为翻译。DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成子链；图中含有核糖的物质包括mRNA、tRNA、rRNA；由mRNA的碱基组成推知DNA片段中共有7个T，第三次复制后，DNA片段由4个变为8个，故第三次复制需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为4×7＝28(个)。
教师备课资源
1． RNA的组成及分类
(1)RNA适于作DNA的信使的原因
①RNA的分子结构与DNA很相似，是由四种核苷酸连接而成的，既能储存遗传信息，也能通过“碱基互补配对原则”将DNA中的遗传信息转移到自身上来。
②RNA一般是单链结构，比DNA短，易通过核孔进出细胞核；单链不稳定，完成使命的RNA迅速降解，进而保证生命活动的有序进行。
(2)RNA的种类及功能
种类 信使RNA(mRNA) 转运RNA(tRNA) 核糖体RNA(rRNA)
特点 带有从DNA链上转录下来的遗传信息 带—OH的一端携带氨基酸，另一端有3个碱基(反密码子) 由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质
功能 携带着决定氨基酸排列顺序的信息，在蛋白质合成过程中起模板作用 转运特定的氨基酸，识别信使RNA上的遗传信息 是合成蛋白质的场所
结构 单链结构 三叶草结构 单链结构
2． 基因的概念、结构及其功能
(1)基因的概念：基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。
(2)基因的结构：由于基因是有遗传效应的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的双链，而且也是规则的双螺旋结构。 每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。
(3)基因的功能
①储存遗传信息：基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
②传递遗传信息：基因中的遗传信息，在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给子代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。
③表达遗传信息：基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫做遗传信息的表达。

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