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第35课时　基因工程
一、基因工程的概念及理解
1．概念
要点 内容
别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作水平 分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
目的 定向改造生物的性状，获得人类所需的基因产物
2．理解
(1)原理：基因重组。
(2)本质：甲(供体提供目的基因)乙(受体表达目的基因)，即基因未变、合成蛋白质未变，只是合成场所的转移。
想一想　基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比较，其具有的优点有哪些？
提示　与杂交育种相比：克服远源杂交不亲和的障碍。
与诱变育种相比：定向改造生物性状。
二、基因操作的工具
1．基因操作的工具酶
限制性内切酶 DNA连接酶
作用特性 识别特定的核苷酸序列，并切割特定的位点 作用于两条具有相同黏性末端的DNA分子
作用结果 将DNA分子切成DNA片段，产生黏性末端 相同黏性末端之间形成磷酸二酯键
应用 提取目的基因，切割运载体 构建重组DNA分子
2．基因的运输工具——运载体
(1)条件[来源:21世纪教育网]
①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。
②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
③具有某些标记基因，便于进行筛选。
(2)作用
①作为运载工具将目的基因转移到宿主细胞中。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量扩增。
(3)常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等。
练一练　质粒是基因工程最常用的运载体，有关质粒的说法正确的是 (　　)
A．质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B．细菌的基因只存在于质粒上
C．质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核外的细胞质基质中
D．质粒是基因工程中的重要工具酶之一
答案　C
解析　质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误。
三、基因工程的操作步骤
1．提取目的基因
(1)直接分离基因：最常用的方法是鸟枪法。
(2)人工合成基因途径
2．目的基因与运载体结合。
3．将目的基因导入受体细胞。
4．目的基因的检测和表达。
提醒　①唯一不涉及到碱基互补配对的步骤——将目的基因导入受体细胞。②受体细胞常用微生物的原因——个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得基因产物多。③动物一般用受精卵做受体细胞，植物还可以用体细胞做受体细胞。
四、基因工程的成果与发展前景
1．医药卫生
2．农牧业、食品工业：培养优良的动、植物新品种，开辟新的食物来源。
3．环境保护
提醒　“基因治疗”与“基因诊断”辨析
(1)基因治疗
①原理：把健康的外源基因导入含有基因缺陷的细胞中，因此病人细胞中既含有缺陷基因，又含有健康基因。
②结果：健康基因的表达掩盖了缺陷基因的表达。
(2)基因诊断
①原理：DNA分子杂交。
②过程：a.制备用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA(疾病DNA)分子探针。b.待测DNA：患者DNA制成单链。c.让两者进行杂交，若两者能进行互补配对，则说明患者患有此病，若两者不能进行互补配对，则患者无此病。
考点104　基因工程的理论基础和操作工具
1．基因工程的基本原理
提醒　若题目强调“目的基因”的表达过程，则只包括“转录和翻译”两个过程，不包括目的基因的复制。
2．基因工程的操作工具
(1)基因的剪刀——限制性内切酶
①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
②化学本质：蛋白质。
③作用
④作用特点：特异性，即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列，切割特定位点。
⑤实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
⑥切割结果：产生两个相同的黏性末端。
(2)基因的针线——DNA连接酶
①连接部位：不同DNA分子的两个相同的黏性末端。
②连接方式：通过形成3′，5′－磷酸二酯键将黏性末端连接起来。
(3)基因的运输工具——运载体
①类型
②功能：将目的基因导入受体细胞。
③应具备条件
a．能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。
b．有一个至多个限制酶的切割位点，以便于与外源基因连接。
c．有特殊的遗传标记基因，供重组DNA的检测和鉴定。
1．下列关于基因工程的叙述中，正确的是 (　　)
A．基因工程常以抗生素基因为目的基因
B．细菌质粒是基因工程中常用的运载体
C．通常一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，另一种酶处理运载体
D．为得到抗虫作物新品种，导入抗虫基因的受体只能是受精卵
答案　B
解析　基因工程中可以用抗生素基因作为标记基因，而目的基因是根据人们的需求而确定的；一般用同一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA和运载体；为得到抗虫作物新品种，导入抗虫基因的受体细胞，可以是受精卵或体细胞。
2．(2010·浙江理综，2)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，如下列操作错误的是 (　　)
A．用限制性内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
答案　A
解析　本题考查通过基因工程产生转基因植物的过程。用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，用同种限制性内切酶分别切割烟草的运载体和抗除草剂的基因，因限制性内切酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA。构建基因的表达载体完成后将其导入烟草细胞内，最后还需要将其放入含除草剂的培养基中进行筛选，选出抗除草剂的细胞进行植物组织培养。
考点105　基因工程的操作程序
1．基因工程操作图解
2．三种提取目的基因方法的比较
过程 优点 缺点
直接分离法(鸟枪法) 操作简便 工作量大，有盲目性，目的基因含有不表达的内含子
人工合成基因21世纪教育网 反转录法 [来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]21世纪教育网21世纪教育网 专一性强，目的基因中不含内含子21世纪教育网21世纪教育网 操作过程复杂，mRNA生存时间短，技术要求高21世纪教育网
据已知的氨基酸序列合成 专一性最强，目的基因不含内含子，可合成自然界不存在的基因 目前，复杂的、尚不知核苷酸序列的基因不能合成
1．由于一种氨基酸可对应多种密码子，因此根据蛋白质中已知的氨基酸序列合成出的目的基因可能有多种，但这并不影响目的基因表达的产物。
2．生产基因工程药品(如胰岛素)时，受体细胞一般采用细菌(如大肠杆菌)，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量基因工程产品。
3．培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。
4．培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。若受体细胞是体细胞，再将含目的基因的体细胞进行组织培养，即可获得转基因植株。
3．下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。
(1)判断某人患糖尿病的主要方法有__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？ ____________________________________。
为什么？ ________________________________________________________________。
(3)为使过程⑧更易进行，可用________处理D的细胞。D细胞一般选用大肠杆菌或枯草杆菌的原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)下图A～D段表示质粒的某片段，若B表示启动子，为使目的基因直接表达，目的基 因C插入的最佳位点是图中的________处(填数字序号)。
(5)根治糖尿病的最佳方法是________。
(6)基因工程其他方面的应用，如被用于培育转胰蛋白酶抑制剂基因的蔬菜，但若对该蔬菜处理不当，可能给人体带来的负面影响是__________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)空腹时的血糖浓度持续高于160 ～180 mg/dL，且尿液中有糖
(2)不能　皮肤细胞中的胰岛素基因不表达，不能形成胰岛素mRNA
(3)CaCl2(或Ca2＋)　繁殖速度快，目的基因表达迅速
(4)③　(5)基因治疗
(6)胰蛋白酶抑制剂会抑制人的胰蛋白酶的活性，影响食物中蛋白质的消化
解析　(1)糖尿病患者空腹时的血糖浓度持续高于160 ～180 mg/mL，且尿液中含有糖。(2)胰岛素基因的表达只在胰岛B细胞内，人皮肤细胞内虽有胰岛素基因，但不表达。(3)过程⑧是将目的基因导入大肠杆菌中，可用Ca2＋处理受体细胞，使之处于感受态。大肠杆菌、枯草杆菌繁殖速度快，目的基因表达迅速，故作受体细胞。(4)启动子位于基因的首端，以驱动基因转录出mRNA。(5)通过基因治疗可根治糖尿病。(6)转胰蛋白酶抑制剂基因的表达产物胰蛋白酶抑制剂可能会抑制人胰蛋白酶活性，从而影响食物的消化。
　　　　 以抗虫棉培育等过程作实例考查基因工程
该类题重点考查转基因技术的相关知识，需特别注意基因工程的步骤、DNA的复制、基因工程的操作工具等知识。解答该类试题需特别注意图示过程，从中获取有效信息，然后结合课本知识即可正确解答。
　(2009·江苏卷，34)苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。
(1)将图中①的DNA用Hind Ⅲ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有______种DNA片段。
(2)图中②表示Hind Ⅲ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得______种重组质粒；如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得______种重组质粒。
(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的______。
(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T DNA导入植物细胞，并防止植物细胞中______________对T DNA的降解。
(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞__________________________。
(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的______基因频率的增长速率。
答案　(1)4　(2)2　1　(3)复制　(4)DNA水解酶
(5)表面无相应的特异性受体　(6)抗性
　　　　　对基因工程中一些观点辨析不清
　下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是 (　　)
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
错因分析　对DNA连接酶和DNA聚合酶的化学本质、作用化学键和作用对象模糊不清。
解析　限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
答案　A
纠错笔记　(1)限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。
(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。
(3)要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。
(4)DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。
(5)原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。
(6)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。
(7)受体细胞动物一般用受精卵，植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。
(8)抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。
题组一　基因工程的理论基础和操作工具
1．(2011·浙江卷，6)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是 (　　)
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
答案　C
解析　大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为运载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。
2．(2009·安徽卷，4)2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。如果将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是 (　　)
A．追踪目的基因在细胞内的复制过程
B．追踪目的基因插入到染色体上的位置
C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布
D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构
答案　C
解析　将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。故C正确。
3．(2010·大纲全国卷Ⅱ，5)下列叙述符合基因工程概念的是 (　　)
A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
答案　B
解析　本题考查基因工程的概念，意在考查考生的理解能力。基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术，是一种人为的操作过程。A属于细胞工程；B符合基因工程的概念；C属于诱变育种；D是自然发生的，不是人为操作的，不属于基因工程。
题组二　基因工程的操作步骤
4．(2011·四川卷，5)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是 (　　)
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
答案　B
解析　因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛选含有标记基因的质粒，C选项错误；应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。
5．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是 (　　)
A．X是能合成胰岛素的细菌细胞
B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点
C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D．该细菌的性状被定向改造
答案　C
解析　根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有一个至多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便于检测目的基因是否导入到受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制性内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。
题组三　基因工程的应用
6．(2010·江苏卷，18)下列关于转基因植物的叙述，正确的是 (　　)
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
答案　A
解析　转基因的抗虫植物在长期栽培过程中，会导致以该植物为食物来源的昆虫的抗性基因频率增加。动物和植物共用一套遗传密码，因此转入植物体内的动物生长激素基因也可能进行表达。转基因植物的外源基因来源于自然界，也可能存在食物安全、生物安全和环境安全等安全性问题。
7．基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展，现在基因工程在动植物育种上有广泛而重要的应用。基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答：
(1)图中A是________，最常用的是________；在基因工程中，需要在___________________酶的作用下才能完成剪接过程。
(2)在上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有________(用图解中序号表示)。
(3)研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是__________。
(4)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明_______________。如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子中________(填“一定”或“不一定”)含有抗病基因。
答案　(1)运载体　质粒　限制性内切酶和DNA连接
(2)①②④　(3)基因重组　(4)目的基因(抗枯萎病的基因)已表达　不一定
解析　(1)基因工程中需要的酶有：限制性内切酶和DNA连接酶，很容易漏掉一种酶。(2)解题的关键点是“可以”遵循碱基互补配对的步骤。获取目的基因的方法主要有直接分离法和人工合成法，人工合成法包括mRNA逆转录和蛋白质氨基酸序列推测法，人工合成目的基因涉及碱基互补配对。另外，过程②拼接和过程④目的基因扩增和筛选也涉及碱基互补配对。(3)审题有两个方面：①基因移植成功，②分子水平分析。分子水平就是要求考虑DNA结构——都是双链结构，碱基都是按照相同的互补配对原则进行配对。外源基因能够在不同生物体细胞内表达，说明基因表达的过程中共用一套遗传密码子进行翻译，也说明基因表达都遵循中心法则。(5)植株具备了抗病性说明已经产生了相应的蛋白质，从而获得新的性状，即基因已经表达。叶绿体中的DNA遗传不遵循孟德尔定律，无法确定是否将目的基因传递给配子。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
基因工程的操
作工具和步骤 1、3、9、11、13、14、16
相关知识综合 5、6、7、10
基因工程的应用 2、4、8、12、15
特别推荐 识图析图题——3、4、8、11、13、14
1．下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是 (　　)
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度影响
C．限制性内切酶能识别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
答案　C
解析　限制酶只能识别并切割DNA，不能作用于RNA。
2．科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系。下列有关叙述错误的是(　　)
A．获得目的基因需用限制性内切酶和DNA连接酶
B．可通过农杆菌的感染以实现重组质粒导入受体细胞
C．含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得植株
D．可用较高浓度的盐水浇灌以鉴定水稻植株的耐盐性
答案　B
解析　农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数的单子叶植物没有感染能力，而水稻属于单子叶植物。
3．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是 (　　)
A．DNA连接酶、限制性内切酶、解旋酶
B．限制性内切酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制性内切酶、DNA连接酶
D．限制性内切酶、DNA连接酶、解旋酶
答案　C
4．质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是
(　　)
细菌在含氨苄青霉素培养基上生长情况 细菌在含四环素的培养基上生长情况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A．①是c；②是b；③是a
B．①是a和b；③是b
C．①是a和b；②是b；③是a
D．①是c；②是a；③是b
答案　A
解析　外源基因插入点在c处时，细菌上a、b基因不被破坏，插入点在a、b时则a、b基因被破坏。
5．下列关于目的基因的描述错误的是 (　　)
A．从基因文库中选择目的基因操作简便，但专一性较差
B．真核生物的基因导入原核生物体内常用人工合成的目的基因
C．目的基因插入动植物细胞基因组具有定向性
D．从个体水平观察是否表现出特定的性状可以判断目的基因是否表达
答案　C
解析　目的基因插入动植物细胞基因组具有随机性，插入哪一条染色体、插入染色体的位置都是随机的。
6．科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，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HMGIC基因缺陷的实验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　根据题意，有HMGIC基因的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常，说明肥胖性状受基因控制，基因具有遗传效应。
7．一环状DNA分子，设其周长为1。已知某种限制性内切酶在该分子上有3个酶切位点，如图中箭头A、B、C所指的地方。如果该DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生0.2、0.3、0.5 三种不同长度的DNA片段。现有多个上述DNA分子，若在每个分子上至少有一个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些DNA分子最多能产生长度不同的线状DNA片段的种类数是 (　　)
A．4 B．5 C．6 D．7
答案　C
解析　如果DNA分子3个酶切位点都被切开，则有0.2、0.3、0.5三种不同长度的DNA片段；如果有两个酶切位点被切开，则有0.2、0.3、0.5、0.7、0.8五种不同长度的DNA片段；如果只是一个酶切位点被切开，则只有1.0长度的DNA片段。因此，能产生6种长度不同的线状DNA片段。
8．下村修1962年在普林斯顿大学做研究的时候从一种水母身上分离出绿色荧光蛋白(GFP)。当时知道在蓝光或紫外光的激发下，它会发出绿色荧光。科学家1992年克隆出了GFP基因，随后马丁·沙尔菲成功地让GFP基因在大肠杆菌和线虫中表达。之后，会发光的鼠、猪、猫、兔、蝌蚪、鱼等也相继问世。如图是转基因绿色荧光鼠的培育过程，有关转基因绿色荧光鼠的说法不正确的是 (　　)
A．与体内DNA复制相比，PCR技术复制GFP基因也需加入解旋酶和DNA聚合酶
B．过程①构建的基因表达载体的组成必须含有启动子、终止子、复制原点、GFP基因和
标记基因
C．过程④选择代孕母鼠的条件是有健康的体质和正常繁殖能力的个体
D．如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中，
这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡
答案　A
解析　PCR技术不需要解旋酶，通过加热使DNA解旋，需要耐高温的DNA聚合酶。如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中，这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。死亡的原因可能是外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达。
9．1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌中 (　　)
A．能进行DNA复制
B．能传递给细菌后代
C．能合成生长抑制素释放因子
D．能合成人的生长激素
答案　C
10．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是 (　　)
A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端而形
成重组DNA分子
答案　A
解析　采用反转录的方法得到目的基因的过程是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的目的基因。由于信使RNA中没有与内含子相对应的部分，所以采用反转录的方法得到的目的基因不存在内含子。基因非编码区对于基因的表达具有调控作用。植物细胞的全能性很容易得到表达，所以转基因植物培育过程中的受体细胞可以是植物的体细胞。限制酶具有专一性，只有用同一种限制酶处理才能获得相同的黏性末端，才能够形成重组DNA分子。
11．将抗虫棉的基因导入到受体细胞后，发生了如图所示的过程。此过程中用到的条件包括
(　　)
①解旋酶　②DNA聚合酶　③DNA连接酶　④限制酶
⑤RNA聚合酶　⑥4种核苷酸　⑦5种核苷酸　⑧8种核苷酸
A．②、⑤、⑥ B．①、⑤、⑥
C．①、⑤、⑦ D．④、⑤、⑥
答案　B
解析　通过A—U碱基配对或DNA→RNA可识别出该过程为转录，转录是在细胞核内进行的，它是指以DNA分子的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA分子的过程，该过程需要解旋酶、RNA聚合酶、4种核苷酸。
12．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是 (　　)
A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C
B．②要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C．如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等
D．④过程中用的原料不含有A、U、G、C
答案　B
解析　①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②是目的基因与质粒DNA重组阶段，需要限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起；③如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C。
13．如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下述变化，则X酶是(　　)
A．DNA连接酶 B．RNA聚合酶
C．DNA聚合酶 D．限制酶
答案　A
解析　连接磷酸和脱氧核糖之间的酶是DNA连接酶。
14．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 (　　)
A．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
答案　C
解析　限制性内切酶作用的部位是磷酸二酯键；DNA聚合酶的作用是在DNA复制中催化合成DNA子链；DNA连接酶的作用部位与限制性内切酶作用部位一样；解旋酶作用于碱基对之间的氢键。
15．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G?GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________________。
(2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是________________。
(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状，这种变异属于________，这里“成功地表达”的含义是____________________________________。
(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)限制性核酸内切酶　DNA连接酶　(2)人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同；有互补的碱基序列(答出其中一点即可)　(3)基因重组　人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质　(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变)
解析　(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶。(2)不同生物的DNA分子的化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。(3)人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状，这是将一种基因导入另一种生物，变异类型属于基因重组，目的基因成功表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻译两个过程控制合成人体蛋白质。(4)为开放性的题目，但要注意回答的理由要与观点相对应。
16．(2010·江苏卷，27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：
限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EcoR Ⅰ Sma Ⅰ
识别序列及切割位点 ↓　　　GGATCCCCTAGG　 ↑ ↓　　　AAGCTTTTCGAA　 ↑ ↓　　　GAATTCCTTAAG　 ↑ ↓　CCCGGGGGGCCC ↑
图1
图2
(1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是______________________________。
(4)与只使用EcoR Ⅰ相比较，使BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________________________________。
(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_____________________________________。
(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在____________________________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。
答案　(1)0、2　(2)高
(3)Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因
(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化
(5)DNA连接
(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞
(7)蔗糖为唯一含碳营养物质
解析　(1)质粒为小型环状的DNA分子，环状DNA分子中没有游离的磷酸基团；经Sma Ⅰ切割后在切口处每端各含1个游离的磷酸基团。
(2)因Sma Ⅰ酶的识别序列中全部是G－C碱基对，而G－C碱基对间氢键数目比A－T碱基对间多，故插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。
(3)若用Sma Ⅰ切割质粒和外源DNA，则质粒中作为标记基因的抗性基因的结构被破坏，外源DNA中目的基因的结构也会被破坏。
(4)若只使用EcoR Ⅰ切割目的基因和外源DNA，则除了含目的基因的片段和质粒连接外，质粒和含目的基因的片段可能会自身连接而环化。
(5)含目的基因的片段与质粒连接形成重组质粒，需DNA连接酶将两个DNA片段的末端“缝隙”连接起来。
(6)重组质粒中的抗性基因是作为标记基因，便于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。
(7)目的基因为蔗糖转运蛋白基因，所用的受体细胞为丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，若将重组质粒导入了受体细胞，则受体细胞应能从培养基中吸收蔗糖，故应在以蔗糖为惟一碳源的培养基上进行培养。重点题型研析6——碱基互补配对原则相关解题　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(高考真题)在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的 (　　)
A．24%,22% B．22%,28%
C．26%,24% D．23%,27%
解析　在双链DNA分子中，两个配对的碱基之和占其所有碱基的比值与其任意一条链中的该比值相等。由题意可知，在该DNA分子中，A与T之和占该链所有碱基的54%，其中G占22%，则C为100%－54%－22%＝24%。由此链转录出的mRNA中G的比值等于该链中的C的比值为24%；C的比值等于该链中的G的比值为22%。
答案　A
2．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21世纪教育网
(　　)
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－n21世纪教育网
A．①②③④ B．②③④
C．③④ D．①②③
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。21世纪教育网
答案　D
3．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 (　　)
A．m、m/3－1
B．m、m/3－221世纪教育网
C．2(m－n)、m/3－1
D．2(m－n)、m/3－2
解析　mRNA分子中A＋U数为m－n，故DNA分子的A＋T数为2(m－n)，氨基酸数为m/3，合成蛋白质时脱去的水分子数为m/3－2。
答案　D
21世纪教育网
1．有关碱基的计算及其应用
(1)由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类
①若有U无T，则该核酸为RNA。
②若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。
③若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。
(2)关于DNA及其转录的RNA计算
在双链DNA及其转录的RNA之间，有下列关系：设双链DNA中a链的碱基为A1、T1、C1、G1，b链的碱基为A2、T2、C2、G2，则A1＋T1＝A2＋T2＝RNA分子中(A＋U)＝1/2 DNA双链中的(A＋T)；G1＋C1＝G2＋C2＝RNA分子中(G＋C)＝1/2 DNA双链中的(G＋C)。
2．DNA复制中有关的计算
若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代。
(1)子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
(2)无论复制多少次，含15N的DNA分子数始终是2个，含15N的链始终是2条。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
(3)若一亲代DNA分子有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该种脱氧核苷酸数目为m×(2n－1)个。第n次复制，需该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。21世纪教育网
3．计算中“最多”和“最少”的分析
(1)翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(2)在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。
如：mRNA上有n个碱基，转录该mRNA的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
(3)蛋白质中肽键数＝缩合产生的水分子数＝水解所需水分子数＝氨基酸数－肽链数。
提醒　①做题时应看清是DNA上(或基因上)的碱基对数还是个数，是mRNA上密码子的个数还是碱基个数。
②DNA(或基因)中的碱基对数∶密码子个数∶氨基酸个数＝3∶1∶1。
1．某一DNA分子含有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中的含鸟嘌呤的脱氧核苷酸6 200个，该DNA共复制了 (　　)
A．4次 B．5次 C．6次 D．7次
答案　B
解析　该DNA分子中，A＝T＝600个，则C＝G＝200个，复制n次，共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为200×(2n－1)＝6 200个，n＝5。
2．牛胰岛素由2条肽链构成，共有51个氨基酸。则牛胰岛素含有的肽键数以及控制其合成的基因至少含有的脱氧核苷酸数依次是 (　　)[来源:21世纪教育网]
A．49、306 B．49、153 C．51、306 D．51、15321世纪教育网
答案　A
解析　牛胰岛素由2条肽链构成，共有51个氨基酸，故含有的肽键数为51－2＝49，控制其合成的基因至少含有的脱氧核苷酸数为51×6＝306。
3．将某多肽(分子式为C55H70O19N10)彻底水解后，得到下列4种氨基酸(R基均不含氮元素)：谷氨酸(C5H9NO4)，苯丙氨酸(C9H11NO2)，甘氨酸(C2H5NO2)，丙氨酸(C3H7NO2)。问基因在控制合成该多肽的过程中所需核苷酸有多少种？ (　　)
A．4 B．8 C．30 D．6021世纪教育网
答案　A
解析　该题审题是关键，基因表达包括转录和翻译两个过程，只有转录过程需要以核苷酸为原料合成RNA，因此需要的核苷酸为4种。
4．HIV属于RNA病毒，具有逆转录酶，如果它决定某性状的一段RNA，含碱基A＝19%、C＝26%、G＝32%，则通过逆转录过程形成的双链DNA中含有的碱基A占碱基总数的
(　　)
A．19% B．21%
C．23% D． 42%
答案　B
5．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．1.3小时 B．1.6小时
C．2.0小时 D．4.0小时
答案　B
解析　由“含15N的DNA占总DNA的比例为1/16”，得总DNA分子数应为32，即8小时分裂了5次，则大肠杆菌的分裂周期为1.6小时。
实验技能突破6——同位素示踪法
　同位素标记法是生物研究中的常用方法，若以3H标记的腺嘌呤脱氧核苷酸为实验材料进行某项研究，该研究不可能应用于 (　　)
A．测定肺癌细胞的分裂速率
B．测定人体内肝细胞合成蛋白质的速率[来源:21世纪教育网]
C．研究生物细胞中腺嘌呤的代谢途径
D．比较不同组织细胞内DNA复制的情况
解析　首先要确定腺嘌呤脱氧核苷酸与细胞分裂、蛋白质合成、腺嘌呤代谢、DNA复制的关系。腺嘌呤脱氧核苷酸是合成DNA的原料，用3H标记腺嘌呤脱氧核苷酸可以研究DNA分子的复制、细胞的分裂、腺嘌呤的代谢途径等；蛋白质的合成速率与基因表达有关，不涉及DNA的合成。
答案　B
1．适应范围及实验原理
放射性同位素示踪法，就是在需要研究的物质体系中，加入一些放射性同位素原子(示踪原子)，用放射性监测手段来跟踪其行迹，进而研究出该系统的变化规律的方法。同位素标记法是生物学中用来研究元素在生物与环境之间、生物与生物之间、同一生物个体内各细胞之间以及细胞内各细胞器之间、各物质之间的运行和变化的一种重要的研究方法，运用这种方法可以探究生物学中的许多未知规律。
2．实验方法及探究历程
(1)方法：用于示踪技术的放射性同位素一般是构成细胞化合物的重要元素。如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
(2)历程
3．考点内容梳理
(1)利用放射性同位素标记自显影技术，证明间期细胞最大的特点是完成DNA复制、RNA和蛋白质的合成。用放射性元素标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸并追踪，研究DNA的复制；用放射性元素标记尿嘧啶核糖核苷酸并追踪，研究RNA的合成；用放射性元素标记氨基酸并追踪，研究蛋白质的合成。
(2)科学家在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸并进行追踪，研究分泌蛋白在附着于内质网的核糖体上合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的。证明生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体。
(3)美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法，证明光合作用释放的O2全部来自水。
(4)科学家用放射性同位素35S和32P，证明DNA是遗传物质。
(5)用放射性同位素(如32P)或荧光分子等标记的DNA分子作探针，根据DNA分子的杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息。应用于产前诊断和环境监测，达到检测疾病和检测饮用水中病毒含量的目的。
(6)利用一些物质的特征元素追踪该物质在生物体内的变化情况。如用放射性的Ⅰ标记甲状腺激素，追踪甲状腺激素在体内的变化等。
规范答题6——有关遗传物质基础综合应用的案例
答卷投影 规范审答
规范审题——抓关键词 信息1　表明该病毒的遗传物质是RNA，受体的本质是糖蛋白。信息2　表明病毒在宿主细胞的信息传递与表达过程，病毒RNADNA含病毒遗传信息的宿主DNA(前病毒)RNA病毒蛋白质。
规范答题——规范书写答其所问 批注1　此空填错原因：不能正确审图、识图。批注2　此空填错原因：对受体本质认识不清或不了解识别物质。批注3　此空填错原因不能正确审图，判断失误。批注4　此处填错主要在于不能正确应用语言文字与箭头概括，语言综合能力差。
满分答案　(1)RNA　(2)蛋白质　(3)细胞质　逆转录　淋巴(宿主)细胞　3　6(4)性接触　血液　母婴　(5)病毒RNADNA含病毒遗传信息的宿主DNA(前病毒)RNA病毒蛋白质 温馨提示 遗传信息的传递和表达的知识是本部分内容的重点。第33课时　基因的表达
一、染色体、DNA和基因的关系
注意　①DNA中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构成基因的碱基总数小于构成
DNA分子的碱基总数。
②显性基因D和隐性基因d的根本区别是基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同。
二、DNA和RNA
核酸种类比较项目　 DNA RNA
结构 规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
组成的基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
碱基[来源:21世纪教育网] 嘌呤21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 鸟嘌呤(G)鸟嘌呤(G) 腺嘌呤(A)、21世纪教育网[来源:21世纪教育网]腺嘌呤(A)、[来源:21世纪教育网]
嘧啶 胞嘧啶(C)、胞嘧啶(C)、 胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)
五碳糖 脱氧核糖 核糖
无机酸 磷酸 磷酸
产生途径 DNA复制，逆转录 转录，RNA复制
存在部位 主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上 主要位于细胞质中
功能 传递和表达遗传信息 ①信使RNA：转录遗传信息，蛋白质翻译的模板②转运RNA：运载特定氨基酸③核糖体RNA：核糖体的组成成分
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。
(5)某生物核酸中嘌呤≠嘧啶，则肯定不是DNA类病毒。
提示　以上五句话都对，可做为解题依据。
三、遗传信息的转录和翻译
1．比较
项目 转录 翻译
场所 主要是细胞核 细胞质中的核糖体
模板 DNA的一条链 mRNA
原料 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
其他条件 酶(RNA聚合酶等)和ATP 酶、ATP和tRNA(搬运工具)
碱基配对方式 DNA　mRNA A——UT——AC——GG——C mRNA　tRNA A——UU——AC——GG——C
信息传递 DNA→mRNA mRNA→蛋白质
产物 RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的多肽
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；终止密码子有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，共有61种。
名师点拨　①一种氨基酸可由一种或几种密码子决定，但一种密码子只决定一种氨基酸；终止密码子不决定氨基酸。
②一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运，但一种tRNA只能转运一种氨基酸。
判一判　(2010·广东理综，4)(1)DNA是蛋白质合成的直接模板。(2)每种氨基酸仅由一种密码子编码。(3)DNA复制就是基因表达的过程。
提示　(1)错；mRNA是翻译的直接模板。(2)错；密码子有简并性，即每种氨基酸可由一种或几种密码子决定。(3)错；基因表达是指转录、翻译的过程。
四、中心法则的提出及发展
1．提出人：克里克。
2．完善的中心法则内容(用简式表示)
3．最初提出的内容包括DNA复制、转录和翻译，补充完善的内容为RNA复制和逆转录。
4．RNA的自我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，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。高等动植物体内只能发生另外三条途径。
想一想　(1)DNA形成的过程有哪些？(2)需要RNA聚合酶的过程有哪些？(3)需要解旋的过程有哪些？
提示　(1)DNA复制和RNA的逆转录。
(2)转录和RNA复制。
(3)DNA复制和转录。
五、基因、蛋白质与性状的关系
1．基因对性状的控制方式及实例
(1)直接途径：基因控制,蛋白质的结构控制,生物性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。
(2)间接途径：基因控制,酶的合成控制,细胞代谢控制,生物性状，如白化病、豌豆的粒形。
2．基因与性状的关系
(1)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
例：生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同的基因有关；有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。
(2)环境影响生物性状
性状(表现型)是由基因型和环境共同作用的结果。
考点99　基因指导蛋白质的合成过程——转录和翻译
1．转录、翻译过程中有关图形解读
(1)转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录(如左图)。
(2)翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程(如右图)。
提醒　①碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子，故A—U，U—A配对，不能出现T。
②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。
④翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
(3)tRNA结构模式图
①结构：三叶草状，有四条臂和四个环。
②位点
③种类：61种。
④单链结构，但有配对区域，不能出现“T”碱基。
提醒　tRNA有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子部分的是3个。
(4)mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
②目的、意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从左向右(见上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
提醒　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。
2．转录、翻译过程中碱基互补配对关系
DNA模板链 ACG GAT CTT
DNA编码链 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
提醒　(1)决定氨基酸的三个碱基应为mRNA上的密码子，查密码子表也以此为依据。
(2)mRNA上碱基序列与DNA编码链序列除了用“U”代替“T”外，其余完全相同。
(3)数密码子个数的规则：①从左向右；②每相邻的3个碱基构成1个密码子；③不能重叠数，即第二个密码子必须为第4～6个碱基。
1．(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。
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相同，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的碱基序列不同导致的，B项正确。
考点100　基因指导蛋白质合成的有关计算
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分子中碱基数目是DNA分子中碱基数目的一半，且模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA分子中U＋A(或C＋G)相等。
2．翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的1/6。
3．蛋白质的有关计算
(1)蛋白质中氨基酸的数目＝肽键数＋肽链数。(肽键数＝失去的水分子数)
(2)蛋白质平均相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸数－(肽键数×18)。
(3)若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝·a－18(－m)，若改为n个碱基对，则公式为·a－18(－m)。
提醒　解题时应看清是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。
3．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基数至少依次为 (　　)
A．33　11　66　　　　　　 B．36　12　72
C．12　36　72 D．11　36　66
答案　B
解析　一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个转运RNA，DNA中至少72个碱基。
4．某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是 (　　)
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　设该多肽由n个氨基酸组成，则110n－(n－1)×18＝2 778，得n＝30，可知该多肽由30个氨基酸组成，则相应mRNA上应有30个密码子，再加上终止密码子应为31个，则编码该多肽的基因长度至少是31×3＝93对碱基。
　　　　基因控制蛋白质合成
遗传信息、密码子和反密码子的区别和联系
1．含义及作用
(1)遗传信息：基因中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序。
(2)密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，决定氨基酸的排列顺序。
(3)反密码子：与mRNA中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基，起识别密码子的作用。
2．联系
(1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，可传递到mRNA的核糖核苷酸上。
(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子与密码子互补配对，在翻译中起作用。
3．对应关系
　(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________。
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－；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的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。
答案　(1)GGU　…CCACTGACC…　(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
　　　　　对中心法则相关知识模糊不清
　结合图表分析，下列有关说法正确的是 (　　)
抗菌药物 抗菌机理
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶(可促进DNA螺旋化)的活性
红霉素 能与核糖体结合
利福平 抑制RNA聚合酶的活性
A．①～⑤可发生在人体健康细胞中
B．青霉素和利福平能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D．环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③
错因分析　本题易错之处有三：一是混淆原核细胞与病毒遗传信息在增殖过程中的异同，误选C；二是不能将表格中的抗菌机理与中心法则中的DNA复制、转录和翻译有机联系起来，误选B；三是不清楚不同生物遗传信息传递与表达的途径有所不同，误选A。
解析　不同抗菌药物的抗菌机理不同，青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，红霉素能抑制翻译过程，中心法则中的④和⑤发生在以RNA为遗传物质的病毒在宿主细胞内的增殖过程中，人体的健康细胞中是不存在该过程的。
答案　D
纠错笔记　(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(两条链都作模板)和转录(DNA一条链作模板)。
题组一　核心概念——密码子、反密码子考查
1．下面关于tRNA和氨基酸相互关系的说法，正确的是 (　　)
A．每种氨基酸都由一种特定的tRNA携带
B．每种氨基酸都可由几种tRNA携带
C．一种转运RNA可以携带几种结构相似的氨基酸
D．一种氨基酸可由一种或几种tRNA携带
答案　D
解析　tRNA中的反密码子和mRNA中的密码子一一对应，由于密码子存在简并性的特点，一种氨基酸可由一种或几种tRNA携带。
2．已知AUG、CUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA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 (　　)
A．20个 B．15个 C．16个 D．18个
答案　C
解析　先找到起始密码子，再找到终止密码子，中间的一共45个碱基对应15个密码子决定15个氨基酸，注意起始密码子决定氨基酸，终止密码子不决定氨基酸，故为16个。
题组二　中心法则的考查
3．观察细胞内某生理过程示意图(图中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸)，分析下列细胞中不能发生图示生理过程的是 (　　)
A．根毛细胞 B．效应B细胞
C．人体成熟的红细胞 D．大肠杆菌细胞
答案　C
4．用链霉素或新霉素，可使核糖体与单链的DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译成多肽，说明 (　　)
A．遗传信息可从RNA流向DNA
B．遗传信息可从蛋白质流向DNA
C．遗传信息可从DNA流向蛋白质
D．遗传信息可从RNA流向蛋白质
答案　C
解析　由题意可知，遗传信息可直接从DNA流向蛋白质，而不需要通过mRNA。
题组三　转录、翻译过程的考查
5．(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。
6．(2012·安徽理综，5)下图表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　解答本题时首先要掌握真核细胞和原核细胞基因表达的区别，同时要分辨基因的转录和翻译过程图解。真核细胞有由核膜包被的成形的细胞核，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，转录还未完毕，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。
7．阅读下图，回答问题：
(1)乙图过程发生的场所是________；GGU称为________。
(2)合成②的场所是________，丙图中③的名称为________。
(3)从图中可以看出，tRNA与氨基酸结合的过程中可能有________生成。
(4)细胞中①分子比②分子________(填“大”或“小”)得多，分子结构也很特别。
(5)在整个翻译过程中，下列事件发生的先后顺序是______。
①tRNA与氨基酸的结合　②氨基酸与下一个氨基酸形成肽键　③tRNA与氨基酸分离
(6)图示tRNA中，G和C的数目是否相等？________。从图中还可以看出tRNA具有________和________的功能。
答案　(1)核糖体　反密码子　(2)细胞核　腺嘌呤　(3)水
(4)小　(5)①③②　(6)不一定　识别　携带氨基酸
解析　图中①②③分别是tRNA、mRNA、腺嘌呤；丙图表示氨基酸和tRNA的结合；mRNA比tRNA的长度要长。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
基因的表达 1、5、6、8、9、10、11、12、14、15、16
中心法则 2、4
基因控制性状 3、7、13
特别推荐 高考变形题——10；综合分析题——12、14、15、16
1．(2012·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　mRNA和tRNA都是在细胞核内转录形成的。
2．对于下列图解，说法不正确的是 (　　)
　　DNA　　… —A—T—G—C—C—C —…
　　　　　　　 |　 |　 |　 |　 |　 |
RNA　　… —U—A—C—G—G—G—…
A．在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧
核糖”
B．一个DNA分子可以转录成多种、多个信使RNA
C．该图中的产物须穿过0层生物膜与细胞质中的核糖体结合，完成遗传信息的表达
D．H1N1禽流感病毒在培养基上也可以完成该过程
答案　D
解析　禽流感病毒没有独立代谢的能力，必须用活的宿主细胞培养。
3．人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是 (　　)
A．基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状
B．基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状
C．一个基因可以控制多种性状
D．一个性状可以由多个基因控制
答案　A
解析　由图可以看出，苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成直接相关，而酶的合成是由基因控制的；基因1若发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素的合成也都受多种基因的控制。
4．如图所示，下列有关叙述不正确的是 (　　)
A．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶
B．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶
C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸
答案　C
解析　RNA为模板、DNA为产物的过程为逆转录。
5．下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是 (　　)
A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对
B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需通过三层生物膜才能与核糖体结合
答案　B
解析　该图中①为DNA的模板链，②为RNA，③表示的酶分子为RNA聚合酶。RNA分子中没有碱基T，细胞核内形成的RNA是通过核孔进入细胞质中的，此过程中没有通过生物膜。
6．(2010·上海卷，2)以“－GAATTG－”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是(　　)
A．－GAAUUG－ B．－CTTAAC－
C．－CUUAAC－ D．－GAATTG－
答案　A
解析　本题考查碱基互补配对原则的应用。根据碱基互补配对原则，－GAATTG－的互补链为－CTTAAC－，转录时，A－U、C－G、G－C、T－A配对，故以－CTTAAC－为模板转录出的mRNA序列为－GAAUUG－。
7．基因是有遗传效应的DNA片段，下列哪项不是“遗传效应”的含义 (　　)
A．能控制一种生物性状的表现
B．能控制一种蛋白质的合成
C．能决定一种氨基酸的位置
D．能转录成一种mRNA
答案　C
解析　基因概念中的“遗传效应”是指控制生物的性状，而基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的；组成蛋白质的氨基酸约有20种，基因不能只决定一种氨基酸的位置，而是决定组成蛋白质的所有氨基酸的位置。
8．(2011·上海卷，12)下图表示两基因转录的mRNA分子数在同一细胞内随时间变化的规律。若两种mRNA自形成至翻译结束的时间相等，两基因首次表达的产物共存至少需要(不考虑蛋白质降解) (　　)
A．4 h B．6 h C．8 h D．12 h
答案　B
解析　图示信息前一基因转录成mRNA间隔6小时后，基因才转录出mRNA，且两种mRNA自形成至翻译结束的时间相等，故两基因首次表达的产物共存至少需要6小时，因为第一种mRNA翻译出蛋白质6小时后第二种mRNA才能翻译出相应蛋白质。
9．如图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程，下列叙述不正确的是 (　　)
A．①②④过程分别需要DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶
B．②③过程均可在线粒体、叶绿体中进行，④过程发生在某些病毒体内
C．把DNA放在含15N的培养液中进行①过程，子代含15N的DNA占100%
D．①②③过程均遵循碱基互补配对原则，但碱基配对的方式不同
答案　B
解析　①②④过程分别为DNA的复制、转录和逆转录过程，分别需要DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶参与，故A正确。线粒体、叶绿体内含有DNA、核糖体等，可以进行转录和翻译过程；逆转录过程应该在病毒的宿主细胞中进行，故B错误。DNA复制过程要用到培养液中的15N，子代DNA中都含15N，故C正确。DNA分子复制过程中，是DNA与DNA之间的碱基配对，即A与T、C与G之间的配对；转录过程中，是DNA上的A、G、C、T分别和RNA上的U、C、G、A配对；翻译过程中是mRNA上的A、G、C、U分别和tRNA上的U、C、G、A配对，故D正确。
10．如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图。据图分析下列有关叙述正确的是
(　　)
A．控制线粒体中蛋白质合成的基因只位于细胞核中
B．核糖体的分布场所有细胞质基质、线粒体和高尔基体
C．①过程合成的RNA与②过程的模板RNA在结构上有差异
D．完成过程①所需要的ATP、DNA聚合酶等物质从细胞质进入细胞核
答案　C
解析　从图示看，控制线粒体中蛋白质合成的基因有核DNA和线粒体DNA，故A错误；核糖体的分布场所有细胞质基质、内质网、线粒体等，但不会分布在高尔基体上，故B错误；①过程为核DNA的转录过程，需要具备RNA聚合酶、ATP、核糖核苷酸等，故D错误。
11．如图是某DNA双链的片段和由它控制合成的一段多肽链(甲硫氨酸的密码子是AUG)，下列说法中错误的是 (　　)
A．该DNA片段含有2个游离的磷酸基团、4个游离的碱基
B．转录的模板是乙链，其碱基序列可代表遗传信息
C．转录形成的mRNA片段中至少有18个核糖核苷酸、6个密码子
D．若箭头所指的碱基对被替换，则其编码的氨基酸序列可能不会改变
答案　A
解析　该DNA分子中含有2个游离的磷酸基团，但碱基是互补配对的，以氢键相连，以，不能说碱基是游离状态的。因为一种氨基酸可以对应一种或几种密码子，故密码子改变，其编码的氨基酸序列可能不变。
12．下列对甲、乙、丙三个与DNA分子有关的图的说法不正确的是 (　　)
A．甲图中DNA放在含15N培养液中复制两代，子代含15N的DNA单链占总链的7/8，
丙图中①的碱基排列顺序与③不相同
B．甲图中②处的碱基对缺失导致基因突变，限制性内切酶可作用于①处，解旋酶作用
于③处
C．丙图中所示的生理过程为转录和翻译，甲图中(A＋C)/(T＋G)的比例不能表现DNA
分子的特异性
D．形成丙图③的过程可发生在拟核中，小麦根尖细胞中能进行乙图所示生理过程的结
构有细胞核、叶绿体、线粒体
答案　D
解析　甲图中DNA复制两代后子代DNA为4条，共8条单链，其中只有1条原模板链含14N，丙图中③是mRNA，是以DNA中②为模板合成的，①的碱基排列顺序与③不相同。甲图中②处碱基对缺失属于基因突变，限制性内切酶作用于磷酸二酯键即①处，解旋酶作用于氢键即③处。丙图所示为转录和翻译两个过程，它们同时进行说明该过程很可能发生在原核生物细胞内的拟核中。小麦根尖细胞中没有叶绿体，能进行转录过程的只有细胞核和线粒体。
13．白化病和黑尿症都是由酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑，下图表示人体内与之相关的系列生化过程。图中不能表明的是 (　　)
A．如果控制酶B合成的基因发生突变，则会导致黑色素无法合成而形成白化病
B．若控制酶A合成的基因发生突变，可能会引起多个性状改变
C．图中表明一个性状可受多个基因控制
D．基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
答案　D
解析　由图可知：酶A可催化苯丙氨酸转化为酪氨酸，酶B与酪氨酸转化为黑色素有关，
酶C与尿黑酸的形成有关，酶D则能催化尿黑酸转化为乙酰乙酸。显然，控制酶B合
成的基因发生突变，就可能导致黑色素无法形成，而出现白化病，故A正确；若控制酶
A合成的基因突变，则酪氨酸无法合成，与酪氨酸相关的过程可能均不能正常进行，可
能会出现酪氨酸缺乏症、白化病等相关疾病，故B正确；图中表明一个性状可受多个基
因控制，如黑色素的合成不仅受酶B的控制，还受酶A的控制，故C正确；图中不能
反映出基因控制蛋白质的结构，因而，不能得出D项所述的结论，故D错误。
14．(2011·上海卷，20)原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是
(　　)
A．原核生物的tRNA合成无需基因指导
B．真核生物tRNA呈三叶草结构
C．真核生物的核糖体可进入细胞核
D．原核生物的核糖体可以靠近DNA
答案　D
解析　原核生物无核膜阻隔，核糖体可以靠近DNA，故可转录、翻译同时进行。
15．下图为生物体内遗传信息的传递与表达过程。据图回答：
(1)比较图一与图二，两过程所需要的条件除模板有所不同之外，________和________也不同。
(2)图一中与A链相比，C链特有的化学组成是________________________________。
(3)图三所示的是遗传信息传递的规律，被命名为____________。图三中可在人体正常细胞内发生的过程有______。(填序号)
(4)图四中Bt为控制晶体蛋白合成的基因，c过程对应于图三中________过程(填序号)。活化的毒性物质应是一种__________分子。
答案　(1)酶　原料　(2)核糖和尿嘧啶
(3)中心法则　①③⑤　(4)③⑤　多肽
解析　根据图一的“RNA聚合酶”等信息，可知该过程属于转录，对应图三中的③，而图二是DNA的复制，对应图三中的①，图三所示规律是中心法则，②是逆转录，④是RNA的复制。图四是转基因技术，从抗虫基因到晶体蛋白，涉及图三中的③转录、⑤翻译。
16．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。第34课时　细胞质遗传与基因结构
一、细胞质遗传的特点
1．母系遗传
(1)概念：具有相对性状的亲本杂交，F1总是表现出母本性状的遗传现象。(2)原因：受精卵中的细胞质几乎全部来自母本，这样，受细胞质内遗传物质控制的性状实际上是由母本传给了子代。(3)实例：紫茉莉质体的遗传。
2．杂交后代不出现一定的分离比
原因：生殖细胞在进行减数分裂时，细胞质中的遗传物质不像核内遗传物质那样有规律地分离，而是随机地、不均等地分配到子细胞中。
练一练　人的线粒体基因突变所致疾病的遗传特点是 (　　)
A．基因控制，遵循孟德尔遗传定律，男性和女性中均可表现
B．基因控制，但不遵循孟德尔遗传定律，男性和女性中均可表现
C．突变的基因属于细胞质遗传，不遵循孟德尔遗传定律，只在女性中表现
D．突变的基因属于细胞质遗传，后代一定不出现性状分离
答案　B
二、细胞质遗传的物质基础
1．物质基础：细胞质内具有控制某些性状的遗传物质(简称质基因)，其化学本质为DNA(用DNA酶处理时该物质消失)。
2．存在场所：叶绿体和线粒体中。
3．功能：该物质可进行复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
拓展　①生物的遗传是质基因与核基因共同作用的结果。
②动物的质基因只存在于线粒体，植物不见光部位，如根中细胞质基因的位置除线粒体外，还有其它质体如白色体等。
三、原核细胞与真核细胞的基因结构
1．图解
2．比较
原核细胞的基因 真核细胞的基因
相同点 ①都有编码区和非编码区；②在非编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列；③在编码区上游均有与RNA聚合酶结合的位点
不同点 ①编码区连续；②无外显子和内含子之分；③结构简单 ①编码区间隔、不连续；②分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子；③结构复杂
提醒　(1)真核细胞的基因中，只有外显子才能编码蛋白质的序列。(2)非编码区与非编码序列的范围不同：非编码区位于原核细胞基因和真核细胞基因的编码区的上游和下游，而非编码序列除包括非编码区外，还包括真核细胞基因中编码区的内含子。
四、人类基因组计划
1．人类基因组：指人体DNA分子所携带的全部遗传信息，人类单倍体基因组由24条双链的DNA分子组成(包括1～22号常染色体DNA与X、Y染色体DNA)。
2．人类基因组计划：即分析测定人类基因组的核苷酸序列，其主要内容为绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图、转录图。
3．意义：(1)有利于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断治疗。(2)有利于了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制。(3)推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济效益。
规律　基因组研究一般是研究单倍体染色体组。单倍体染色体组中的染色体数目有一定的规律可循：对于有性别决定的生物(雌雄异体的生物)来说，其单倍体基因组中染色体数目＝染色体对数＋1条，如人测24条，果蝇测5条；对于无性别决定的生物(雌雄同体的生物)来说，其单倍体基因组中染色体数目＝染色体对数，如玉米测10条即可。这一规律注意灵活运用。
练一练　人体细胞中共有46条染色体，玉米体细胞中共有20条染色体，家蚕为ZW型性别决定，体细胞中有28对染色体，要测定人类基因组和玉米、家蚕基因组的核苷酸序列，分别需要测定的染色体数为 (　　)
A．46,20,28
B．23,11,28
C．22(常)＋X＋Y,10,27＋Z＋W
D．22(常)＋X＋Y,10,13＋Z＋W
答案　C
考点101　紫茉莉质体的遗传
1．质体的分类
质体是植物细胞特有的细胞器，根据其色素的种类可分为白色体(不含任何色素)、有色体(只含类胡萝卜素)和叶绿体(既含类胡萝卜素又含叶绿素)。
2．紫茉莉植株及枝条
(1)绿色植株——只含绿色枝条(只含叶绿体)。
(2)花斑植株——
(3)白色植株(不能存活)。
3．紫茉莉枝条颜色的遗传
(1)绿色紫茉莉枝条颜色的遗传
绿色紫茉莉细胞只含有叶绿体，产生的卵细胞内也只有叶绿体，受精后仍发育为绿色紫茉莉。图示如下：
(2)白色紫茉莉枝条颜色的遗传
(3)花斑紫茉莉枝条颜色的遗传
花斑紫茉莉植株上有三种细胞，产生卵细胞及受精后的发育情况如下：
1．若受精卵中只有白色体，则发育成的植株为白化苗，这种植株将无法生存。
2．花斑植株上白色枝条其营养物质可由邻近枝条通过筛管转移过来。
3．质基因是随机地、不均等地分配。
1．藏报春的叶片有绿色、白色、花斑三种类型，属于细胞质遗传；花色由一对核基因R、r控制，基因型RR为红色，Rr为粉红色，rr为白色。
(1)白花、花斑叶片植株①接受红花、绿色叶片植株②提供的花粉，杂交情况如图a所示。根据细胞质遗传和细胞核遗传的特点，①向③传递____________________，而②向③传递________________。③的叶片类型可能是________________________。
(2)假设图b中④个体自交，后代出现绿色叶片植株⑤∶花斑叶片植株⑥∶白色叶片植株⑦的比例是__________，这是因为细胞质遗传物质的分离具有________的特点；后代出现红花、花斑叶片植株∶白花、花斑叶片植株的比例是__________________________。
答案　(1)细胞核和细胞质遗传物质　细胞核遗传物质　绿色叶片、花斑叶片、白色叶片　(2)不定的　随机、不均等　1∶1
解析　在受精过程中，受精卵的细胞质几乎全部来自于卵细胞，精子只有头部的核与卵细胞核融合，所以受精卵中的核物质来自双亲，细胞质中的遗传物质来自母本。因母本的细胞质中含有叶绿体和白色体，这两种质体在减数分裂形成卵细胞时是随机分配的，会产生三种类型的卵细胞：只含叶绿体的、只含白色体的和两种都含有的。所以③可能的类型是绿色叶片、花斑叶片、白色叶片。细胞质遗传物质的分离是随机的、不均等的，其自交后代无一定的分离比。从图b来看后代中只有⑥是花斑叶，其核基因可能是RR、Rr、rr，其中只有RR是红花，rr是白花，由此可判断红花、花斑叶片植株∶白花、花斑叶片植株的比例是1∶1。
考点102　细胞质遗传和细胞核遗传的比较
比较 细胞核遗传 细胞质遗传
物质基础 核基因 质基因
F1表现性状 显性性状 母本性状
杂交后代性状比例 出现一定的分离比(如3∶1或9∶3∶3∶1等) 不出现一定的分离比
减数分裂形成的子细胞中遗传物质的分配 有规律的分离，均等分配，符合孟德尔遗传定律 随机、不均等分配，不符合孟德尔遗传定律
细胞核遗传和细胞质遗传的图解
提醒　植物果皮、种皮同样表现为母本性状，但应属于细胞核基因控制的遗传。
2．细胞质基因和细胞核基因 (　　)
A．载体是相同的 B．增殖方式是相同的
C．遗传规律是相同的 D．分离时机是相同的
答案　B
解析　细胞核内的DNA都位于染色体上，细胞质DNA不和蛋白质结合成染色体。核基因遵循孟德尔遗传规律，细胞质基因是母系遗传，它们都能进行复制。核基因的分离在细胞分裂的后期，质基因的分离是在末期。
3．玉米正常植株叶片为绿色，患一种遗传病后植株的叶片具白色条斑，或为不能成活的白化苗。显微镜观察发现，白化苗和白色条斑处的叶肉细胞不含叶绿体。有人为了探索该病的遗传机理，用人工授粉的方法进行了如下两个实验。根据下列实验结果回答问题：
(1)实验一
P　　　　　♀条斑叶　　　×　　　绿色叶 ♂
　　　 　　　　　　　↓
F1　　　　　绿色叶　 　　　　　　条斑叶或白色叶
重复该实验，后代的性状不出现一定的分离比。
①实验结果显示，母本患条斑病时，该病通过__________方式遗传。
②实验中后代不同性状的个体的比例是随机的，其原因是
________________________________________________________________________。
(2)实验二
P　　　　　♀绿色叶　　×　　条斑叶 ♂
　　　　　　　　　　 ↓
绿色叶
↓
F2　　　　　绿色叶　　　　　条斑叶
表现型比例　　3　　　　∶　　　1
重复该实验，后代的性状分离比始终为3∶1。
实验二结果显示，母本正常时，该病的遗传受__________的控制。
答案　(1)①细胞质遗传　②在进行减数分裂时，细胞质中的遗传物质不能进行有规律的分离，而是随机地、不均等的分配到子细胞中　(2)核基因(或细胞核)
考点103　DNA、基因及基因的表达之间的数目关系
1．DNA、基因、基因的表达(以原核细胞的基因为例)
2．数目关系
氨基酸数目∶mRNA中的碱基数目∶基因(DNA)中的碱基数目＝1∶3∶6(至少)
3．真核生物中氨基酸数目＜1/6基因中碱基数的原因
(1)基因结构中存在不能编码蛋白质的非编码区。
(2)编码区中内含子部分不能编码蛋白质。
(3)外显子中含有与转录为终止密码子相对应的脱氧核苷酸序列。21世纪教育网
4．在数量上外显子数量比内含子数量多1个。
5．编码区在整个基因中所占比例较小，而具有调控作用的非编码区所占的比例较大，说明了真核细胞基因结构及其功能的复杂性。
4．下列有关基因的说法，正确的是 (　　)
A．乳酸菌和酵母菌基因结构中都不存在内含子和外显子
B．与mRNA上的终止密码子相对应的DNA片段位于编码区下游的非编码区中
C．小麦细胞基因的编码区中存在非编码序列
D．生物进化的实质是自然选择使种群基因频率发生不定向改变的过程
答案　C
解析　小麦是真核生物，其基因的编码区内有内含子，属于非编码序列。
5．人的血红蛋白中有一种β－珠蛋白，编码它的基因中含有1 700个碱基对，其中有3个外显子，2个内含子，能编码146个氨基酸，下列叙述正确的有 (　　)
①翻译蛋白质的信使RNA碱基数量多于438个　②三个外显子的碱基数量约占整个基因的26%　③非编码区是两个基因之间没有遗传效应的区段　④内含子将编码区和非编码区隔开　⑤RNA聚合酶的结合位点位于非编码区
A．①②⑤ B．②③④
C．③④⑤ D．①②③⑤
答案　A
解析　③非编码区是基因内部结构；④内含子将2个外显子间隔开。
正交、反交方法确定基因位置
1．看控制生物性状的遗传物质的来源，如来源于细胞质，即为细胞质遗传。
2．看杂交后代的比例，如子代无一定的分离比，不遵循遗传的三大定律，即为细胞质遗传。
3．正交、反交实验法确认[来源:21世纪教育网]
(1)正交、反交结果一致，为细胞核内的常染色体。
(2) 正交、反交结果都表现为母本性状
(3)表现母本性状继续自交
若发生性状分离，则为核基因控制种皮或果皮性状，若仍不发生性状分离，则为质基因控制性状。
图解：果实和种子颜色等性状遗传(以南瓜果皮颜色为例)
由此可看出，正反交中，亲代所结果实颜色不同，但F1所结果实颜色相同，且在F2上所结果实颜色分离比为3∶1，因此，果实颜色仍属于细胞核遗传，遵循孟德尔分离定律，只是子代的分离比延迟表现。
(4)若正交、反交与性别有关，则为伴性遗传，基因位于X或Y染色体上。遗传图解如下：
　下面为果蝇三个不同的突变品系与野生型正反交的结果，试分析回答问题：
组别21世纪教育网 正交 反交
① ♀野生型×♂突变型a→野生型 ♀突变型a×♂野生型→野生型
② ♀野生型×♂突变型b→野生型 ♀突变型b×♂野生型→♀野生型、♂突变型b
③ ♀野生型×♂突变型c→野生型 ♀突变型c×♂野生型→突变型c
(1)①组的正交与反交结果相同，控制果蝇突变型a的基因位于______染色体上，为______性突变。
(2)②组的正交与反交结果不相同，用遗传图解说明这一结果(基因用B、b表示)。
(3)解释③组正交与反交不同的原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)常　隐　(2)由题意可知，该突变基因位于X染色体上，为隐性突变。遗传图解如下：[来源:21世纪教育网]
(3)由题可推知，突变的基因可能位于细胞质中，属于细胞质遗传，表现出母系遗传的特点，即杂交所得的子代总表现出母本的性状21世纪教育网
　　　　对细胞质遗传易错点辨析不清
　以下关于细胞质遗传的叙述正确的是 (　　)
A．由基因控制，遵循遗传的三大定律
B．F1总是表现出母本性状，故一定不受基因控制
C．不受基因控制，两个亲本杂交，其后代的性状没有一定的分离比
D．由基因控制，不遵循遗传的三大定律
错因分析　对细胞质控制的遗传特点模糊不清。
解析　无论是细胞质遗传还是细胞核遗传，都受基因控制，但细胞质遗传不遵循遗传的三大定律，子代总是表现出母本的性状，杂交后代的性状没有一定的分离比。
答案　D
纠错笔记　(1)花斑植株三种枝条
花斑枝条三种卵细胞＋精子→三种受精卵→三种植株。
(2)细胞质遗传表现为母本性状，但F1会出现一定的性状分离，如花斑枝条产生植株有白色、绿色、花斑色三种类型。
(3)细胞质基因可能存在于叶绿体亦可存在于线粒体中。若研究性状为叶片或茎的颜色，则考虑基因位于叶绿体中；若研究根、茎内部不见光部位某一性状或动物、人体某一性状，则只能考虑位于线粒体中；若无具体性状、具体部位、具体生物，一般两个场所同时考虑。
(4)常见细胞质遗传性状为叶片、叶柄颜色(但花的形状、颜色由细胞核控制)、植物雄性不育、微生物中线粒体、质粒遗传。
(5)线粒体和叶绿体中的DNA都能进行自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。两种细胞器内部都含有核糖体，所以蛋白质合成可以在两种细胞器内进行。
题组一　紫茉莉枝条遗传
1．下列实验是有关紫茉莉枝色遗传的，对此实验结果的解释不正确的是 (　　)
提供花粉的枝条 接受花粉的枝条 种子(F1)发育成的枝条
花斑色 绿色 绿色
绿色 花斑色 绿色、花斑色、白色
花斑色 白色 白色
白色 花斑色 绿色、花斑色、白色
A．F1的枝色与母本接受花粉的类型无关
B．紫茉莉枝色的遗传由细胞质基因决定
C．F1三种表现型之间的比例为1∶2∶1
D．F1的枝色完全由母本的枝色决定
答案　C
题组二　真核细胞的基因结构及相关计算
2．下图为一个真核基因的结构示意图，根据图中所示，对该基因特点叙述正确的是(　　)
A．非编码区是外显子，编码区是内含子
B．非编码区对该基因转录不发挥作用
C．编码区是不连续的
D．有三个外显子和四个内含子
答案　C
解析　外显子和内含子都位于编码区；非编码区含有启动子、调节基因等结构，对转录有控制作用；真核基因的编码区是不连续的，图示中有四个外显子和三个内含子。
3．人的凝血因子基因含有186 000个碱基对，有26个外显子，25个内含子，能编码2 552个氨基酸，这个基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例为 (　　)
A．4% B．51.76%
C．1.3% D．25.76%
答案　A
解析　本题考查对基因结构的理解。真核细胞的基因中，只有外显子才是能编码氨基酸序列的碱基序列。已知能编码2 552个氨基酸，每编码一个氨基酸需要3个碱基对，所以该基因中外显子的碱基对数就是2 552×3＝7 656个，用此数除以186 000即可得出答案。
题组三　细胞质遗传和细胞核遗传
4．龙葵叶绿体DNA上的一个正常基因决定了植株对某除草剂表现敏感。它的突变基因则决定了植株对该除草剂表现抗药性。以敏感型龙葵(全部叶绿体含正常基因)为父本，以抗药型龙葵(全部叶绿体含突变基因)为母本进行杂交，所得F1植株将表现为 (　　)
A．敏感型
B．抗药型
C．抗药型∶敏感型＝3∶1
D．抗药型∶敏感型＝1∶1
答案　B
解析　由于该基因在叶绿体上属细胞质遗传，故杂交后代应表现为母系遗传，而母本为抗药型，故应选B。
5．下图是黄花柳叶菜和刚毛柳叶菜的杂交示意图。请据图回答：
21世纪教育网
(1)A与a是一对________，属于____________基因。该基因控制的性状在正交F1和反交F1中的表现____________。
(2)H和L属于________基因，该基因控制的性状在正交F1和反交F1中的表现________，表现为________。
(3)如果用正交F1作母本与乙(父本)连续回交25代，第25代的花色对毒性的敏感以及对温度和光线的反应等性状仍与甲表现一致。此现象说明________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)等位基因　细胞核　一致(表现为显性性状)
(2)细胞质　不同　母系遗传　(3)柳叶菜的花色遗传、对毒性的敏感性遗传均属于细胞质遗传，也说明细胞质基因可以复制并通过卵细胞独立地传给后代
解析　图中A和a属于细胞核内的基因，是一对等位基因，位于一对同源染色体的相同位置上，控制细胞核遗传；H和L属于细胞质基因，控制细胞质遗传，表现母系遗传。正交F1作为母本，与乙(父本)连续回交25代后，第25代的性状仍然保持母本性状，说明柳叶菜的花色遗传、对毒性的敏感性遗传属于细胞质遗传，也说明细胞质基因可以复制并通过卵细胞独立地传给后代。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
细胞质遗传的特点及物质基础 1、2、3、11、15
细胞质遗传和细胞核遗传 4、6、13、16
基因的结构 7、8、9、10、12、14、17、18
人因基因组计划 5
特别推荐 识图析图题——2、8、14、16、17；经典易错题——3、9、15
1．甲性状和乙性状都为细胞质遗传。下列四种组合中，能说明这一结论的是(　　)
①♀甲×♂乙→F1呈甲性状
②♀甲×♂乙→F1呈乙性状
③♀乙×♂甲→F1呈甲性状
④♀乙×♂甲→F1呈乙性状
A．①② B．③④ C．①④ D．A、B、C都对
答案　C
解析　细胞质遗传无论正交、反交，F1总是表现为母系遗传。
2．人类神经性肌肉衰弱症是线粒体基因控制的遗传病，如图所示的遗传系谱中，若Ⅰ－1为患者(Ⅱ－3表现正常)，图中患此病的个体是 (　　)
A．Ⅱ－4、Ⅱ－5、Ⅲ－7 B．Ⅱ－4、Ⅱ－5、Ⅲ－8
C．Ⅱ－4、Ⅲ－7、Ⅲ－8 D．Ⅱ－5、Ⅲ－7、Ⅲ－8
答案　B
解析　线粒体基因控制的遗传(细胞质遗传)表现为母系遗传，若Ⅰ－1患病，则其子女都患病(Ⅱ－4、Ⅱ－5)，由此可以推出Ⅲ－8亦患有此病。
3．紫茉莉的枝条颜色遗传受细胞质基因控制，在一株花斑紫茉莉的枝条上，常有白色枝条、绿色枝条和花斑枝条，这是由于 (　　)
A．减数分裂过程中，细胞质不均匀地、随机地分配
B．有丝分裂过程中，细胞质不均匀地、随机地分配
C．受精作用过程中，受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞
D．有性生殖过程中，精子和卵细胞随机地完成受精作用
答案　B
解析　一株花斑紫茉莉是由一个受精卵细细胞的有丝分裂和细胞分化形成的。在细胞有丝分裂过程中，由于细胞质不均匀地、随机地分配，导致有些细胞中只含有叶绿体、有些细胞中只含有白色体，有些细胞中同时含有叶绿体和白色体，然后它们分别发育成绿色、白色和花斑枝条。
4．某对夫妇，丈夫患leber遗传性视神经病(基因在线粒体上)，妻子患红绿色盲，所生后代中男孩只患一种病，女孩只患一种病的概率分别是 (　　)
A．1、0 B．1/2、1/4
C．1/4、1/8 D．0、1
答案　A
解析　leber遗传性视神经病因致病基因在线粒体上，为细胞质遗传，丈夫患病对后代没 有影响。妻子患红绿色盲，后代中男孩都为色盲，女孩都正常。
5．下列有关人类基因组及其研究的说法，错误的是 (　　)21世纪教育网
A．人类的基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息
B．必须分别测定人类所有细胞的各种基因的核苷酸序列
C．我国有较多隔离度高的民族，为研究提供了珍贵资源
D．特定的基因中脱氧核苷酸的排列顺序是一定的
答案　B
解析　人类所有体细胞都是由一个受精卵经过不断的有丝分裂产生的，各个体细胞的遗传信息基本上是相同的，所以只需要测定某一细胞的各DNA分子的核苷酸序列即可知道人体所有细胞的遗传信息。
6．控制下列生物性状的遗传物质的传递，不遵循孟德尔遗传定律的是 (　　)
A．人类色盲的遗传
B．紫茉莉植株花色的遗传
C．豇豆种皮形状和子叶颜色的遗传
D．链孢霉线粒体的遗传
答案　D
解析　A、B、C三项属于细胞核遗传，D项中线粒体存在细胞质中，属于细胞质遗传，细胞质遗传不遵循孟德尔遗传定律。紫茉莉植株花色的遗传与枝条颜色遗传不同，前者是细胞核遗传，后者为细胞质遗传，不能混淆。
7．基因含有的遗传信息通过控制合成相应的蛋白质而得以表达。下列各项均是与此过程有关的叙述，其中正确的是 (　　)
A．基因的碱基数目恰好是相应蛋白质中氨基酸数目的6倍
B．氨基酸的密码子是指相应tRNA分子中的三个碱基
C．mRNA分子的碱基数目大约是相应基因内含子碱基数目的1/2
D．以mRNA为模板，通过逆转录，可获得目的基因的一条链
答案　D
解析　由于基因中有非编码区以及内含子等不编码蛋白质的序列，所以基因的碱基数目多于相应蛋白质中氨基酸数目的6倍；密码子是mRNA上的碱基而不是tRNA上的；以mRNA为模板，通过逆转录，可获得目的基因的一条链，人工合成目的基因就是这个原理。
8．下图为真核生物细胞基因结构示意图，图中属于编码序列的部分和变异后会导致该基因关闭的部分分别是 (　　)
A．df　c B．ceg　a
C．ceg　b D．abdfh　a
答案　B
解析　真核细胞基因结构中的非编码区和编码区中的内含子属于非编码序列，编码序列只有编码区中的外显子ceg。a是RNA聚合酶结合位点，一旦变异将不能被RNA聚合酶所识别，导致该基因关闭，故B正确。
9．细菌的某个基因发生了突变，导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一
个氨基酸。该突变发生在基因的 (　　)
A．外显子
B．编码区
C．RNA聚合酶结合位点
D．非编码区
答案　B
解析　细菌属原核生物，其基因是连续的，无外显子、内含子之分，其突变位置应为编码区。
10．下列说法不正确的是 (　　)
A．基因非编码区发生突变可能使该基因不能表达
B．基因选择性表达可能是非编码区对编码区进行调控作用的结果
C．编码区的外显子发生基因突变可能导致形成多肽的氨基酸数目或排列顺序改变，或
不能形成多肽
D．某基因的RNA聚合酶结合位点发生突变，对基因的表达无任何影响
答案　D
11．椎实螺外壳的螺旋方向，右旋对左旋是显性。杂交实验发现，当右旋♀×左旋♂时，F1为右旋；当左旋♀×右旋♂时，F1为左旋。则椎实螺外壳螺旋方向的遗传属于(　　)
A．伴性遗传 B．不完全显性遗传
C．不定遗传 D．细胞质遗传21世纪教育网
答案　D
12．控制大肠杆菌抗药性的基因，控制根霉菌主要性状的基因，控制乙肝病毒抗原特异性的基因依次位于 (　　)
①拟核DNA上　②线粒体DNA上　③细胞核染色体上
④质粒上　⑤蛋白质衣壳内的核酸上
A．①④⑤ B．④③⑤
C．②①③ D．④①⑤
答案　B
解析　大肠杆菌是原核生物，其抗药性基因位于细胞质中的质粒DNA分子上；根霉是真核生物，控制其主要性状的基因位于核内染色体上；乙肝病毒是非细胞结构的生物，其抗原特异性决定基因位于其衣壳内的核酸上。
13．请同学们通过分析下列细胞核遗传与细胞质遗传的比较表，判断与表中①②③④所代表的意思相符的一项是 (　　)
遗传物质的载体 遗传规律 正、反交结果 性状分离及分离比
细胞核遗传 ① 三大遗传定律 相同 有，有一定分离比
细胞质遗传 叶绿体、线粒体 ② ③ ④
A．DNA；母系遗传；不同；有，无一定分离比
B．染色体；母系遗传；不同；有，无一定分离比
C．染色体；母系遗传；相同；有，有一定分离比
D．染色体；父系遗传；不同；有，无一定分离比
答案　B
解析　本题以表格比较的方法考查细胞核遗传与细胞质遗传的相关知识。细胞核遗传的遗传物质的载体是染色体；细胞质遗传的特点包括：(1)是母系遗传，正、反交的结果不同；(2)两个亲本杂交，后代的性状会出现性状分离，但无一定的分离比。
14．下图为人体内某DNA分子结构示意图，其中a、b、c、d均为DNA分子中有遗传效应的片段，e、f、g、h、i不具有遗传效应，则e、f、g、h、i可称为 (　　)
A．基因的非编码区
B．内含子
C．e、i为非编码区，f、g、h为内含子
D．A、B、C均不正确
答案　D
解析　基因是具有遗传效应的DNA片段，e、f、g、h、i不具遗传效应，因此不属于基因结构。a、b、c、d为不同的基因。
15．有关紫茉莉植株的遗传，正确的是 (　　)
A．由A、G、T、U四种碱基参与合成的核苷酸种类有7种
B．一个tRNA只有三个碱基并且只携带一个特定的氨基酸，携带氨基酸的tRNA共有
61种
C．一个标记为15N的双链DNA分子在含14N的培养基中复制两次后，所得的后代DNA
分子中含14N和15N的脱氧核苷酸单链之比为3∶1
D．控制紫茉莉细胞核遗传和细胞质遗传的遗传物质分别是DNA和RNA
答案　C
解析　由A、G、T、U四种碱基参与合成的核苷酸种类有6种；1个tRNA有许多个碱基，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基；无论是细胞核遗传还是细胞质遗传，其遗传物质都是DNA。
16．以下A、B两图分别是甲、乙两种遗传病在不同家族中的遗传系谱图，请分析回答：
(1)甲遗传病的致病基因最可能位于人体细胞的______中，这种遗传属于______________遗传。判断的依据是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙遗传病的致病基因最可能位于________上，这种遗传属于____________遗传，判断的依据是________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)某对夫妇中，妻子患有甲病，丈夫患有乙病，若第一胎生了一个儿子，则该儿子两病兼发的可能性是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若第二胎生了一个女儿，则该女儿只患一种病的概率是___________________________
________。
答案　(1)线粒体　细胞质　只要母亲患病，后代就肯定患病，表现出明显的母系遗传特点
(2)Y染色体　细胞核　父亲患病，后代中男孩全是患者，女孩全是正常，只有Y染色体才是传男不传女的
(3)100%　100%
解析　从A图中可看出，此病在该家系的遗传情况是，只要母亲患病，其后代全部患病，表现出明显的母系遗传倾向，所以甲病的致病基因最可能位于细胞质中的线粒体内，属于细胞质遗传；从B图中可看出，乙病的遗传情况是，只要父亲患病，其后代中男孩都患病，女孩正常，说明控制此病的基因最可能位于Y染色体上，属于细胞核遗传。
17．如图为某DNA分子片段图，请据图回答：
(1)若图示结构表示大肠杆菌DNA片段，则该片段可位于大肠杆菌____________结构中。
(2)若图示结构表示人体细胞的DNA片段，则该片段可位于人体细胞的____________结构中，若该片段发生突变会引起人类某种遗传病，且该致病基因遗传时遵循“母系遗传”特点，则该片段位于人体细胞的________结构中，若某一患该病的男患者与一正常女性结婚，共生有两男一女，则三个孩子中有________个为患者。
(3)若该DNA分子片段为根瘤菌细胞中的固氮基因(G)，则其分布部位及表示方法为
(　　)
A．核区、G B．质粒、GG
C．质粒、G D．核糖体、GG
(4)DNA分子复制如果发生差错，则性状________(会、不会、不一定)发生变异，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若该DNA分子中A占20%，则由它转录成的mRNA分子中C＋G占________。
(6)如图为某基因结构示意图，则下列说法正确的是(　　)
A．此图可表示根瘤菌的固氮基因
B．若由此基因控制合成的蛋白质中氨基酸序列发生了改变，则此基因中可能发生变异
的部位可能位于a处
C．图示中的a、b、d处应为“无用”序列，对基因来说是多余的
D．仅根据此基因控制的蛋白质中的氨基酸数，无法推知c区域内核苷酸的对数
答案　(1)拟核和质粒(缺一不可)
(2)细胞核和线粒体(缺一不可)　线粒体　0
(3)C
(4)不一定　因为一个氨基酸可以由多个密码子决定，不一定引起性状的改变
(5)60%　(6)A
解析　图示结构为DNA双链结构，主要位于大肠杆菌的质粒和拟核中，位于人体的细胞核和线粒体中。DNA分子复制出错，由于一个氨基酸可以由多个密码子决定，不一定会导致生物性状的改变。若该DNA分子中A占20%，则T占20%，C＋G占60%，则它的两条链中G＋C占60%，所以由它转录成的mRNA分子中C＋G占60%。根瘤菌为原核生物，其固氮基因位于质粒上，由于质粒上无其等位基因，则表示方法为G。由图示可看出，该基因的编码区是连续的，应属原核细胞基因结构，故可表示根瘤菌的固氮基因(根瘤菌为原核生物)。若该基因控制合成的蛋白质中氨基酸序列发生改变，则变异应发生于编码区(c区)。图示中a、b、d处均为非编码区，非编码区往往具调控作用，因此不可称为“无用”片段。由于原核细胞基因结构的编码区是连续的，不间隔的，故仅据氨基酸个数可推知编码区中的核苷酸对数，即核苷酸对数＝氨基酸个数×3＋3(其中3为转录终止密码子的序列)。
18．“第一个中国人基因组图谱”(又称“炎黄一号”)于2008年11月6日登上国际学术刊物《自然》。该杂志以封面故事的形式，向读者展示了1篇长达7页的论文。该论文描述了第一个亚洲人的全基因组图谱，测序数据总量达到1 177亿碱基对，详细比较了中国人与已有数据的白种人基因组在序列上的差异。DNA序列中蕴含了控制人类生命活动的种种信息，决定了肤色、身高等生物学性状，也对人类疾病与健康有着至关重要的影响。中国人具有自己独特的遗传背景，在疾病易感性和药物反应方面与其他族群存在显著差异，导致许多对白种人群有效的基因诊断、药物等医学研究成果不能够应用于中国乃至亚洲人群。“炎黄一号”作为中国人参照基因组序列，从基因组学上对这些差异作出了解释。
阅读以上材料回答下列问题：
(1)第一个亚洲人的全基因组测定的染色体数有________条，分别是______________。
(2)材料中的“测序”是要测定 (　　)
A．DNA的碱基排列顺序
B．基因的排列顺序
C．信使RNA的核苷酸排列顺序
D．蛋白质中的氨基酸排列顺序[来源:21世纪教育网]
(3)如果某个基因在中国人中可以表达而在白种人中不能表达，要想在白种人中表达需要进行基因修饰，修饰的区域应该是________。
(4)假如白种人的金黄色头发是由黑色头发变异而来，那么发生变化的一定是基因中________区的________中的碱基序列。
答案　(1)24　22条常染色体、X和Y性染色体
(2)A　(3)非编码区　(4)编码　外显子
解析　人类基因组计划测定的染色体是22条常染色体和X、Y两条性染色体，共24条染色体。测序是要测定DNA中的碱基(或核苷酸)序列。基因的非编码区对基因的表达具有调控作用，所以应该修饰非编码区。基因中编码区的外显子可以编码蛋白质，一旦某性状发生变化，则一定是编码区的外显子中的碱基序列发生改变。第六单元　遗传的物质基础和基因工程
1．涵盖范围
本单元包括必修教材第二册第六章第一节——遗传的物质基础和选修教材第三章——遗传与基因工程。
2．考情分析
(1)命题特点
①关于遗传物质——DNA的实验探究。
②选择题考查基因、密码子、反密码子、基因结构等。
③计算题方式考查碱基互补配对原则应用、转录和翻译中氨基酸与碱基数量的比、DNA复制中被标记DNA链所占比例。
④图示简答题考查转录和翻译图解、基因工程操作步骤及图解等。
(2)高频考点
①关于证明DNA是遗传物质的两个经典实验的有关知识考查。
②关于DNA碱基配对及转录、翻译过程中有关计算的考查。21世纪教育网
③关于DNA复制、转录、翻译的识图析图及与中心法则的联系考查。
④关于基因工程中操作工具、操作步骤及实践应用的考查。
(3)实验考点
①证明DNA是遗传物质的两个经典实验的拓展延伸。
②探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA。
③放射性同位素法证明DNA半保留复制的方式。
④探究某种药物是阻断转录(RNA)功能还是翻译(核糖体)的功能。
⑤探究是细胞质遗传还是细胞核遗传及质粒上是否含某种标记基因。
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列表比较和图文结合法突破基因的表达。
(3)特别关注
①两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。
②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。[来源:21世纪教育网]
第31课时　DNA是主要的遗传物质
一、肺炎双球菌转化实验
1．格里菲思体内转化实验
2．艾弗里体外转化实验
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．原理：T2噬菌体以自己的DNA为模板，利用细菌体内的物质合成自身组成物质而实现增殖。
2．方法：放射性同位素标记法，用35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用32P标记另一部分噬菌体的DNA。
3．材料
(1)T2噬菌体的核酸为DNA，存在于头部，尾部及头部外侧为蛋白质。
(2)T2噬菌体的生活方式是寄生，宿主细胞为大肠杆菌，不能(能/不能)在培养基上繁殖。
4．过程
5．结论：在噬菌体中，亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。
考点92　肺炎双球菌转化实验
肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较
体内转化实验 体外转化实验
实验者 格里菲思 艾弗里及其同事
培养细菌 用小鼠(体内) 用培养基(体外)
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等其它物质不是
联系 (1)所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌(2)两实验都遵循对照原则、单一变量原则
注意　①格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是转化因子。艾弗里的实验可以证明DNA是遗传物质。
②格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里S型菌的DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。
③S型菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活细菌只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。
④加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但DNA氢键断裂变性失活后随温度降低又恢复活性(类似于PCR扩增)。
⑤转化导致的变异方式类似于转基因工程，故应界定为基因重组。
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型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的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　1944年艾弗里和同事的实验表明，只有加入S型细菌的DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，DNA是转化因子，而蛋白质、荚膜多糖等物质不是转化因子，但不能说明荚膜多糖有酶活性，故A、B错误。③、④可组成对照实验，由实验结果与自变量的对应关系可知：S型细菌的DNA是转化因子；实验①～④只能说明DNA是遗传物质，故D错误。
2．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四个试管中，依次分别加入从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　只有1试管能转化成功，既有S型细菌出现又有R型细菌，其它三支试管都只有R型细菌。
考点93　噬菌体侵染细菌的实验
1．实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素，P存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们的作用。
2．侵染特点及过程
(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质留在外面不起作用。
(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。
注意　T2噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内，除噬菌体的DNA做模板起指导作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
3．结果及分析
分组 结果 结果分析
对比实验、21世纪教育网(相互对照)21世纪教育网 含32P噬菌体＋细菌21世纪教育网[来源:21世纪教育网] 上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内21世纪教育网 32P——DNA进入了宿主细胞内21世纪教育网21世纪教育网
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
注意　①必须分两组分别标记进行实验，不能同时对噬菌体既标记35S又标记32P。②该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素。
4．结论：DNA是遗传物质。
提醒　(1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：
(2)该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面，其作用不能证明。
(3)该实验可同时证明：①DNA分子具有相对稳定性。②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。③DNA能控制蛋白质的生物合成。但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。
1．少量放射性出现的原因
(1)用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是从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，也会使上清液放射性含量升高。
(2)用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：可能由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
2．两个经典实验的实验设计思路和设计原则——对照原则是相同的，但所用技术手段(物质提纯与分离技术和同位素标记技术)、实验材料、实验结论(能否证明蛋白质不是遗传物质方面)都是不相同的。
3．(2012·重庆理综，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。
4．(2011·江苏卷，12)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　噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，D项错误。
考点94　生物的遗传物质
1．烟草花叶病毒侵染烟草实验
(1)过程及结果
(2)结论：RNA是遗传物质。
2．遗传物质的主要载体
(1)事实：绝大多数DNA存在于染色体上，少数存在于细胞质中的叶绿体、线粒体中。
(2)结论：DNA的主要载体是染色体。
3．主要的遗传物质
(1)事实
生物
(2)结论：绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
注意　①细胞质中的核酸主要是RNA，细胞质中的遗传物质是DNA。②DNA是主要遗传物质是数量分析的结果，不是本节两个经典实验得出的结论。
5．(2010·海南卷，13)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是 (　　)
“杂合”噬菌体的组成 实验预期结果
预期结果序号 子代表现型
甲的DNA＋乙的蛋白质 1 与甲种一致
2 与乙种一致
乙的DNA＋甲的蛋白质 3 与甲种一致
4 与乙种一致
A．1、3 B．1、4 C．2、3 D．2、4
答案　B
解析　本题考查利用噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质。以DNA为遗传物质的噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在细菌体外，DNA注入细菌中，指导合成相应噬菌体的蛋白质。因此当甲种DNA＋乙种蛋白质的重组噬菌体侵染细菌时，其子代表现为甲种噬菌体的性状；当乙种DNA＋甲种蛋白质的重组噬菌体侵染细菌时，其子代应表现为乙的性状。
6．回答下列有关遗传物质的问题：
(1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传物质的核苷酸分别有多少种 (　　)
A．8、4、4、8 B．4、4、4、4
C．5、4、4、5 D．8、4、5、4
(2)上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种类分别是(　　)，这些核酸中含氮碱基种类分别是(　　)。(答案仍从(1)选项中选择)
(3)下列有关遗传物质的叙述正确的是 (　　)
A．DNA是所有生物的遗传物质
B．真核生物的DNA都以染色体为载体
C．遗传物质在亲代与子代之间传递性状
D．核酸是一切生物的遗传物质
(4)下列哪项不是蚕豆细胞内遗传物质的载体 (　　)
A．染色体 B．叶绿体
C．线粒体 D．核糖体
答案　(1)B　(2)A　C　(3)D　(4)D
解析　凡是细胞生物，不论原核或真核生物，细胞中均有DNA和RNA两种核酸，但真正起遗传作用的只有DNA，在无DNA的病毒(如烟草花叶病毒、艾滋病病毒等)中，RNA才起遗传作用。在真核细胞中，由于DNA主要存在于染色体上，故染色体是遗传物质的主要载体，但因线粒体、叶绿体中也有少量DNA，所以线粒体、叶绿体也可作为遗传物质的载体。
考点95　DNA的粗提取与鉴定
1．原理、方法和目的
基本原理 方法 目的
DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低 溶于NaCl溶液中并稀释 ①NaCl溶液为2 mol/L时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质②当NaCl溶液稀释至0.14 mol/L时，DNA析出，过滤可除去溶于NaCl中的部分蛋白质和其他杂质
DNA不溶于酒精溶液 加入冷却酒精(95%) DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质
DNA可被二苯胺染成蓝色 加入二苯胺，并沸水浴 鉴定DNA
2．实验材料
(1)动物
鸡血细胞液的优点
(2)植物：新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。
提醒　人和哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核，也没有DNA，不适于作DNA提取的材料，但却是提取血红蛋白的理想材料。
3．实验步骤及注意事项
(1)步骤：提取血细胞核物质(蒸馏水涨破)→溶解(2 mol/L的NaCl)→过滤(除杂质)→析出(滴蒸馏水，降NaCl浓度至0.14 mol/L)→过滤→再溶解(2 mol/L的NaCl)→过滤→进一步提纯(体积分数为95%的冷却酒精)→鉴定。
(2)鉴定
比较 加入物质 结果 图示
实验组 均加入：①4 mL二苯胺试剂②2 mol/LNaCl溶液5 mL 丝状物(DNA) 溶液逐渐变蓝
对照组 —— 不变蓝
(3)注意事项
①制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入柠檬酸钠，静置后上层是血清，下层为所需要的血细胞。②两次加蒸馏水的目的不同。③鉴定DNA时需沸水浴加热。
7．(2010·江苏卷，32)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于－20℃条件下保存24 h。
DNA粗提取：
第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步：先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL 体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：取6支试管，分别加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表：
材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄
20℃ ＋＋ ＋ ＋＋＋
－20℃ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋＋
(注：“＋”越多表示蓝色越深)
分析上述实验过程，回答下列问题：
(1)该探究性实验课题的名称是______________________________________________。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为减少________。
(3)根据实验结果，得出结论并分析。
①结论1：与20℃相比，相同实验材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。
结论2： _________________________________________________________________。
②针对结论1，请提出合理的解释： _________________________________________。
(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高粗提取时DNA的纯度，在第三步的基础上继续操作的步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
答案　(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响　(2)DNA断裂　(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的DNA量最多　②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速率慢　(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液
解析　根据步骤中选择了不同的材料，在不同温度下的处理，可判断出本实验的目的是探究不同材料和不同温度对DNA提取量的影响，是DNA粗提取与鉴定实验的应用；“缓缓地”搅拌能够有效防止因DNA断裂而影响实验结果；结论可以从表格中颜色深浅得出，低温下获得的DNA含量较多是因为低温抑制了相关酶的活性，使DNA降解速率减慢；依据氯仿的特性，可以在第三步获得的溶液中加入等量氯仿，静置并吸取蛋白质含量较少的DNA上清液，获得纯度更高的DNA。
　　　　探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质
1．基本设计思路：设法将RNA(或DNA)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。
　自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒(简称禽流感病毒)，我国就参与了抗击禽流感的国际性合作，并已经研制出预防禽流感的疫苗。根据所学知识回答下列问题：
(1)实验室中为了获得大量禽流感病毒，不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上，而是以活鸡胚为培养基，其原因是
________________________________________________________________________。
(2)利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分，原理是：
①RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色；
②________________________________________________________________________；
③DNA与二苯胺试剂共热显蓝色。
(3)实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和RNA，不含DNA，则证明禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设计思路是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚存在的几种可能性：
①蛋白质与RNA都有遗传效应，说明蛋白质和RNA都是遗传物质。
②________________________________________________________________________，
说明：__________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________，
说明：______________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________，
说明：______________________________________________________________________。
答案　(1)病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行
(2)②蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色
(3)设法将禽流感病毒的蛋白质和RNA分开，单独地、直接地去观察它们各自的作用
(4)②RNA有遗传效应，而蛋白质没有遗传效应　RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质　③RNA没有遗传效应，而蛋白质有遗传效应　RNA不是遗传物质，而蛋白质是遗传物质　④RNA和蛋白质都没有遗传效应　RNA和蛋白质都不是遗传物质
　　　　对噬菌体亲子代个体与细菌之间同位素标记关系不清
　某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。
噬菌体 细菌
DNA或脱氧核糖核苷酸 32P标记 31P标记
蛋白质或氨基酸 32S标记 35S标记
(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的______和________元素，各占______个和______个。
(2)子代噬菌体中，只含32P的有__________个；只含31P的有______个；同时含有32P、31P的有______个。
(3)子代噬菌体的蛋白质分子中都没有________元素，由此说明______________________；子代噬菌体蛋白质都含有________元素，这是因为____________________________
________________________________________________________________________。
错因分析　(1)审题不清，思维定势认为35S标记亲代噬菌体；
(2)对DNA半保留复制方式不熟知；
(3)对侵染过程中蛋白质外壳留在外面、原料来源于大肠杆菌等相关知识未掌握。
解析　由于细菌细胞中核苷酸含31P，而噬菌体核酸中含32P，细菌氨基酸含35S，噬菌体蛋白质含32S，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳留在外面，只有DNA侵入，合成子代噬菌体所需的原料均来自寄主细胞，因此，每个噬菌体侵染细菌所形成的子代噬菌体的DNA中，只有2个含亲代噬菌体的DNA模板链，其余均为31P，而蛋白质外壳应全是由细菌提供的原料构建的，即全是35S。
答案　(1)31P　32P　n　2(或32P　31P　2　n)
(2)0　 n－2　2　(3)32S　噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌内　35S　子代噬菌体的蛋白质外壳是以细菌内35S标记的氨基酸为原料合成的
纠错笔记　噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA 蛋白质 DNA和蛋白质
噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
细菌 31P 32S 12C、1H、16O、14N
子代噬菌体 32P、31P 32S C、H、O、N两种都有
注意　解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌。
题组一　肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验
1．在肺炎双球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下图中的哪个选项
(　　)
答案　B
解析　随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈现S型曲线的变化。R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着小鼠免疫系统的破坏，R型细菌数量又开始增加。
2．以含(NH4)SO4、KHPO4的培养基培养大肠杆菌，再向大肠杆菌培养液中接种以32P标记的T2噬菌体(S元素为32S)，一段时间后，检测子代噬菌体中的S、P元素，下表中对结果的预测，可能发生的是 (　　)
选项 S元素 P元素
A 全部32S 全部31P
B 全部35S 多数32P、少数31P
C 全部32S 少数32P、多数31P
D 全部35S 少数32P、多数31P
答案　D
3．一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是 (　　)
A．最初认为遗传物质是蛋白质，推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息
B．在艾弗里肺炎双球菌转化实验中，细菌转化的实质是发生了基因重组
C．噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA完全分开
D．在用32P标记噬菌体侵染细菌实验中，只有在离心后沉淀物中才能检测到放射性同位
素32P
答案　D
解析　本题考查遗传物质探索历程中的经典实验。蛋白质是生命活动的承担者、体现者，最初人们认为蛋白质是遗传物质，但是后来的实验证明了蛋白质不是遗传物质，核酸才是遗传物质。肺炎双球菌的转化实验的实质是S型细菌的DNA与R型细菌的DNA发生了基因重组。噬菌体侵染细菌的实验利用了病毒的侵染特点，使蛋白质与DNA完全分开，因此结果更具有说服力。噬菌体侵染细菌的实验中，在离心后的上清液中也能检测到放射性同位素32P。
题组二　不同生物的遗传物质
4．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病斑不同，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。
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有说服力，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。
题组三　综合考查
6．下面介绍的是DNA研究的科学实验：1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，如图所示是实验的部分过程：
(1)写出以上实验的部分操作过程：
第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法：______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二步：用被35S标记的噬菌体与没有标记的细菌混合。
第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌，再进行离心。
(2)以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)离心后，沉淀物中仍检测到有少量的放射性，可能的原因是__________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)先将细菌培养在含35S的培养基上，再用噬菌体侵染该细菌　(2)不能。因为它只有证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内(要证明遗传物质是DNA，还要用32P标记的噬菌体侵染细菌)　(3)离心不充分，仍有少量噬菌体(或外壳)吸附在细菌表面
解析　要标记噬菌体，应先将细菌培养在含35S的培养基上，再用噬菌体侵染该细菌。35S标记的是噬菌体的蛋白质，如果只是用35S标记的噬菌体做实验，只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内，但是没有办法证明DNA的去向和作用，也就无法证明DNA是遗传物质。理论上分析，离心后所有噬菌体的蛋白质外壳都在上清液中，如果沉淀物中有放射性，则可能是因为离心不充分，仍有少量噬菌体(或外壳)吸附在细菌表面。
【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 5、10、13、17
噬菌体侵染
细菌的实验 3、8、9、14、16
生物的遗传物质及综合 1、2、4、6、7、11、12、15
特别推荐 知识点综合联系题——9、10；易忽视的知识点题——1；教材实验变换角度题——17
1．(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。
2．下列关于艾弗里等人的肺炎双球菌体外转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的结果的分析，不正确的是 (　　)
A．S型细菌的性状是由DNA决定的
B．在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌中
C．噬菌体侵染细菌并经离心后，含32P的放射性同位素主要分布在离心管上清液中
D．肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都能够证明DNA控制蛋白质的合成
答案　C
解析　R型细菌能够转化为S型细菌是因为S型细菌的DNA进入到了R型细菌中。含32P的放射性同位素存在于DNA中，含35S的放射性同位素存在于蛋白质中。噬菌体侵染细菌并经离心后，噬菌体蛋白质主要分布在上清液中，DNA主要分布在离心管的沉淀物中。由于DNA的作用，R型细菌转化成S型细菌，合成S型细菌特有的蛋白质；由于噬菌体DNA进入细菌中，最终合成了噬菌体的蛋白质，因此两个实验均可证明DNA控制蛋白质的合成。
3．用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过一段时间的保温，搅拌、离心后发现放射性主要分布在上清液中，沉淀物的放射性很低，对于沉淀物中还含有少量放射性的最可能的解释是 (　　)
A．搅拌不充分，有少量含有35S的T2噬菌体仍吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，有较重的T2噬菌体沉淀了
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有放射性35S的蛋白质进入大肠杆菌内
答案　A
解析　噬菌体侵染大肠杆菌时，外壳吸附在大肠杆菌表面，DNA注入到大肠杆菌内，通过搅拌、离心，上清液中仅含T2噬菌体的外壳，下层是大肠杆菌，噬菌体的外壳和大肠杆菌分离。如果搅拌、离心后，仍有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上，则会导致放射性主要分布在上清液中，而沉淀物中有少量的放射性。
4．下列有关遗传物质的说法，错误的是 (　　)
A．生物的遗传物质是脱氧核糖核酸
B．生物的主要遗传物质是脱氧核糖核酸
C．病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．控制细胞核遗传和细胞质遗传的物质都是DNA
答案　A
解析　具有细胞结构的生物，无论是真核生物还是原核生物，其遗传物质一定是DNA；病毒的遗传物质是DNA或RNA，但生物的主要遗传物质是脱氧核糖核酸，即DNA。
5．肺炎双球菌的转化实验证明了 (　　)
A．基因位于染色体上
B．染色体是遗传物质的主要载体
C．DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．在不含DNA的生物体内，RNA就是该生物的遗传物质
答案　C
解析　肺炎双球菌的转化实验中，格里菲思实验的结论是已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质(转化因子)。艾弗里的实验进一步证明了DNA是遗传物质，多糖、脂质、蛋白质、DNA水解产物等不是遗传物质。
6．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和蛋白质分开，研究各自的效应，都遵循对照原则，但二者都没有诱发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。
7．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。
8．赫尔希与蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无标记的细菌培养液混合，一段时间后经过搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。与此有关的叙述不正确的是 (　　)
A．32P主要集中在沉淀物中，上清液中也不排除有少量放射性
B．如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性降低
C．本实验的目的是单独研究DNA在遗传中的作用
D．本实验说明了DNA在亲子代之间传递具有连续性
答案　B
解析　32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，放射性主要集中在沉淀物中，上清液中也有少量放射性，如果离心前混合时间过长，一些细菌裂解释放出带有放射性的子代噬菌体，会导致上清液中放射性升高。
9．在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，在下图中标记元素所在部位依次是 (　　)
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。
10．在肺炎双球菌转化实验中，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，在小鼠体内S型活细菌和R型活细菌含量变化情况如图所示。下列有关叙述中，错误的是 (　　)
A．在死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种类型的细菌
B．小鼠体内出现S型活细菌是R型细菌基因突变的结果
C．曲线ab段下降的原因是R型细菌被小鼠的免疫系统作用所致
D．曲线bc段上升，与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关
答案　B
11．下列关于人类探索遗传奥秘历程中的科学实验方法及技术的叙述，错误的是 (　　)
A．孟德尔在研究豌豆杂交实验时，运用了假说—演绎法
B．萨顿根据基因和染色体的行为存在平行关系，类比推理出基因位于染色体上
C．格里菲思利用肺炎双球菌研究遗传物质时，运用了放射性同位素标记法
D．沃森和克里克研究DNA分子结构时，运用了构建物理模型的方法
答案　C
解析　格里菲思进行的肺炎双球菌转化实验是在小白鼠体内完成的，未用放射性同位素标记法。运用放射性同位素标记法的是赫尔希和蔡斯设计的噬菌体侵染细菌的实验。
12．下列关于遗传物质的叙述中，正确的是 (　　)
①在女性的乳腺细胞中含有人类的全部遗传信息
②同种生物个体间的DNA分子完全相同
③核酸是生物的遗传物质
④一个DNA分子可以体现许多性状
⑤DNA分子主要存在于细胞核中
A．①②④⑤ B．①③④⑤
C．②③④ D．③⑤
答案　D
13．格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：
①将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；
②将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡；
③将加热后杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；
④将R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
根据上述实验，下列说法不正确的是 (　　)
A．整个实验证明DNA是转化因子
B．实验①、实验③可作为实验④的对照
C．实验②和实验④中的死亡小鼠体内都可分离到S型活细菌
D．重复做实验①与④，得到同样的结果，可排除S型活细菌是由R型活细菌突变而来
答案　A
解析　格里菲思的肺炎双球菌转化实验只能证明S型细菌中存在某种转化因子，它促进了R型细菌向S型细菌转化。
14．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌；④用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。以上4个实验，保温一段时间后离心，检测到放射性的主要部分是 (　　)
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、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
C．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
答案　B
解析　实验①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，32P 标记的DNA进入细菌内，放射性存在于细菌内；实验②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，35S标记的物质参与子代噬菌体蛋白质的合成，放射性存在于沉淀物中；实验③用15N标记的噬菌体，既标记了噬菌体的DNA，又标记了噬菌体的蛋白质外壳，上清液和沉淀物中均有放射性；实验④中放射性存在于沉淀物中。
15．关于遗传物质的叙述，正确的是 (　　)
A．噬菌体侵染细菌实验证明DNA是主要的遗传物质
B．大肠杆菌的遗传物质是RNA
C．病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．杨树的遗传物质是DNA和RNA
答案　C
解析　“DNA是主要的遗传物质”这个结论，是在“绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有部分病毒的遗传物质是RNA”的基础上得出的，因此，噬菌体侵染细菌实验只能证明DNA是遗传物质；病毒的遗传物质是DNA或RNA；凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。
16．1952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。
17．某同学通过学习肺炎双球菌的体内和体外转化实验认识到，R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌体内的转化因子——DNA，那么反过来R型细菌能使S型细菌转化为R型吗？他模仿高中生物教材中格里菲思等科学家的实验来探究这个问题。即：探究R型细菌是否有转化因子。
①将R型细菌注入小鼠体内，小鼠正常。
②将S型细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
③将加热杀死后的R型细菌注入小鼠体内，小鼠正常。
④将S型细菌和加热杀死的R型细菌混合后注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
实验结果：④组的小鼠患败血症死亡，S型细菌不能转化为R型细菌。
实验结论：R型细菌体内没有“转化因子”。
(1)我们认为该同学的实验有不足之处，请尝试说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如何通过实验探究R型细菌是否含有转化因子？请简要叙述实验设计思路并预期实验结果。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)a.④组的小鼠患败血症死亡，并不能证明S型细菌没有转化为R型细菌。因为即使有部分S型细菌转化为R型细菌，另一部分未转化的S型细菌仍会导致小鼠死亡；b.即使知道了小鼠体内有部分S型细菌转化为R型细菌，这种转化作用是不是R型死细菌所起的作用仍然无从知晓，也可能是其他因素造成的，如突变。所以该实验逻辑推理过程错误，科学性欠佳
(2)实验设计思路：a.配制细菌液体培养基，分为等量的甲、乙两组；b.甲组接入S型细菌，乙组接入等量的S型细菌和加热杀死的R型细菌，两组均在适宜条件下培养一定的时间，取等量的甲、乙两组培养液，稀释相同的倍数分别涂布于A、B两个相同的已灭菌的固体培养基上，在相同适宜条件下培养一段时间；c.观察菌落特征并分别记录S型和R型细菌的菌落数。
可能的实验结果有：(1)A培养皿内只有S型菌落，B培养皿内有S型和R型两种菌落；或A和B培养皿内均有S型和R型两种菌落，并且A内R型菌落所占比例低于B内。说明R型细菌可使S型细菌转化。(2)如果两个培养皿内均只有S型菌落，或两个培养皿内R型菌落数占总菌落数的比例相等，则说明R型细菌不能使S型细菌转化第32课时　DNA分子的结构和复制
一、DNA分子的结构
二、DNA的复制
记忆窍门　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
　　　　　　　　　
考点96　DNA分子的结构与特性
1．DNA分子结构模式图信息解读
(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
(2)○、?、 之间的数量关系是1∶1∶1。
(3)○和?之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理 可连接。
(4)碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
(5)每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。
(6)若碱基对为n，则氢键数为2n～3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
(7)每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳与碱基相连接，5号碳与磷酸相连接，3号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如图。
2．DNA分子特性
(1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(2)多样性：碱基对多种多样的排列次序。
提醒　若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。
(3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
1．下图为DNA分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是 (　　)
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．当DNA复制时，⑨的形成需要DNA连接酶
D．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
答案　D
解析　本题考查DNA分子结构的主要特点和遗传信息的概念。②和①相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误；由于每个DNA分子都是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成，故④中的①不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，④中②下方的磷酸基团与②③共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构，B错误；⑨是氢键，当DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，⑨的形成不需要DNA连接酶，C错误。
2．在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过 (　　)
A．肽键
B．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
C．氢键
D．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
答案　D
解析　DNA分子单链上相邻碱基A与T的连接方式如图：
由此可知是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接起来的。
考点97　DNA中碱基互补配对原则的有关计算
解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。[来源:21世纪教育网]
规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链转化公式)
规律3：DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)
规律4：DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)
规律5：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。
规律6：若＝b%，则＝%。
规律7：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。
3．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 (　　)
A．24% B．22%
C．26% D．23%
答案　A
解析　单双链转化公式21世纪教育网
若计算信使RNA中鸟嘌呤所占比例，应该先计算DNA分子的模板链中C所占比例。根据规律(2)可知，在模板链中A＋T所占比例也为54%，又因为该链中G＝22%，所以C＝1－(54%＋22%)＝24%。
4．已知某DNA分子共含有1 000个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则
(　　)
A．该DNA分子另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4
B．该分子中另一条链上A＋G＝T＋C
C．该DNA分子中A∶G∶T∶C＝3∶7∶3∶7
D．该DNA分子放在用32P标记的脱氧核苷酸的溶液中扩增，产生n个子代的DNA中，
有n－2个DNA分子含有32P
答案　C
解析　DNA的两条链是互补的，因此已知一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3。所以该DNA分子中A∶G∶T∶C＝3∶7∶3∶7。在整个DNA分子中A＝T，G＝C，但是在其中的任一条链中A＋G不一定等于T＋C。DNA是半保留复制，n个子代中都是含有32P的。21世纪教育网
考点98　DNA复制的研究方法和条件
1．研究DNA复制的常用方法
同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。
2．DNA复制的条件
模板 原料 能量 酶
解旋后的两条链 四种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶
注意　①影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。
②体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。
3．DNA分子复制中相关计算
DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个；
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；
③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
5．(2011·上海卷，16)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在 (　　)
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
答案　A
解析　DNA复制第一步是在解旋酶的作用下打开氢键将两条母链解旋，都作模板指导子链的形成。
6．(2011·海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是 (　　)
A．DNA的复制需要消耗能量
B．RNA分子可作为DNA合成的模板
C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
答案　D
解析　DNA分子复制时，双链解旋成单链的过程需要ATP供能；在逆转录酶的作用下，某些生物可以以RNA为模板合成DNA；真核细胞中，DNA复制与DNA转录合成RNA的过程主要发生在细胞核中；真核细胞的染色体DNA的复制发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。
　　　　　 DNA半保留复制的原理和相关计算
1．探究DNA复制的方法和原理
(1)方法：同位素标记法。
(2)原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中的位置确定复制方式。
2．结果分析
已知某一被15N标记的DNA分子(亲代)，转移到含有14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：
世代21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 DNA分子的特点[来源:21世纪教育网]21世纪教育网 DNA中脱氧核苷酸链的特点21世纪教育网
分子总数 细胞中的DNA分子离心后在管中的位置 不同DNA分子与全部DNA分子之比 链总数 不同脱氧核苷酸链与全部链之比
只含15N的分子 含14N、15N的杂种分子 只含14N的分子 含15N的链 含14N的链
亲代 1 全在下部 1 0 0 2 1 0
1 2 全在中部 0 1 0 4
2 4 中部，上部 0 8
3 8 中部，上部 0 16
n 2n 中部，1－上部 0 1－ 2n＋1 1－
提醒　DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终2条。
(2010·北京理综，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) 1/2轻带(14N/14N) 1/2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________。
解析　
经过一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所有的DNA分子全部标记，要进行多代培养；在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”为两个单链均被15N标记，“轻带”为两个单链均被14N标记，“中带”为一个单链被14N标记，另一个单链被15N标记。
答案　(1)多　15N(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
　　　　 1.不能区分DNA复制“n次”与“第n次”复制所需碱基数目的计算
　某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是 (　　)
A．在第一次复制时，需要(m－A)个
B．在第二次复制时，需要2(m－A)个
C．在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个
D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个
错因分析　(1)胞嘧啶脱氧核苷酸数目计算不准。
(2)对“第n次”和“n次”的计算原理不清。
解析　审题，m对＝2m个，则C＝＝m－A；复制n次需要C＝(2n－1)(m－A)个；第n次为2n－1·(m－A)个。
答案　D
纠错笔记　已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次复制所需某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a个，复制n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为a×(2n－1)个，因为最初亲代DNA分子做模板不需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为a×(2n－1)－a×(2n－1－1)＝a×2n－1。
　　　　　　　2.对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透
　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
错因分析　对半保留复制与细胞分裂过程相结合分析不到位。
答案　D
纠错笔记　(1)细胞分裂过程中先进行DNA复制。
(2)DNA复制的方式：半保留复制。
(3)图示辨析
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。
(4)规律：只要复制1次，产生子代DNA分子全带放射性，不管有丝分裂分裂一次产生2个子细胞还是减数分裂连续分裂2次产生4个子细胞，所有子细胞均带放射性。
题组一　DNA的结构及计算
1．下列能正确表示DNA片段示意图的是 (　　)
答案　D
解析　本题考查的知识点有：①DNA分子的两条长链是反向平行的，而不是B选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)；②DNA中存在T，不存在U，可排除A选项；③A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，G与C含量多的DNA分子相对更加稳定，因此可排除C选项。
2．(2010·江苏卷，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是 (　　)
A．DNA和RNA中的五碳糖相同
B．组成DNA与ATP的元素种类不同
C．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
答案　D
解析　DNA含的五碳糖是脱氧核糖，RNA含的五碳糖是核糖；组成DNA和ATP的元素种类都是C、H、O、N、P；T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中；DNA中A与T配对、G与C配对，故双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。
3．(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　基因概念和DNA复制
4．下列实例与基因的作用无关的是 (　　)
A．细胞分裂素延迟植物衰老
B．极端低温导致细胞膜破裂
C．过量紫外线辐射导致皮肤癌
D．细菌感染导致B细胞形成效应B细胞
答案　B
解析　细胞分裂素是促进细胞分裂的物质，能维持蛋白质和核酸的合成，而蛋白质和核酸的合成与基因有关；极端低温导致细胞膜破裂的原因是细胞中的自由水形成冰，导致细胞体积增大，从而使细胞膜破裂，这与基因的作用无关；过量紫外线辐射导致皮肤细胞中的基因发生突变，从而引发皮肤癌，这也与基因的作用有关；细菌感染导致B细胞增殖和分化形成效应B细胞，而细胞分化是基因选择性表达的结果，也与基因的作用有关。
5．(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。
题组三　DNA的综合考查
6．关于下面概念图的叙述不正确的是 (　　)
A．A是脱氧核糖
B．G是蛋白质
C．D在E中的排列顺序代表遗传信息
D．F的基本组成单位是图中的E
答案　D
解析　E是F中有遗传效应的片段，F和E的基本单位都是D。
7．如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：
(1)图中1表示________，2表示________，1、2、3结合在一起的结构叫_________________。
(2)图中3有________种，中文名字分别是__________________________。
(3)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G共__________________________对。
②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸________个。
③在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。
(4)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为________，子二代DNA的平均相对分子质量为____________________。
答案　(1)磷酸　脱氧核糖　脱氧核苷酸
(2)2　鸟嘌呤、胞嘧啶
(3)①40　60　②900　③C和G
(4)(a＋b)/2　(3a＋b)/4
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
DNA的结构 4、7、10、14、15、17
DNA的复制 1、12、13、16
相关计算题 2、3、5、6、8、9、11
特别推荐 识图析图题——4；经典计算题——3、5、6、8、11
1．在进行基因工程时，已经得到一个目的基因，要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是 (　　)
①CTAGGGC或GATCCCG模板链　②碱基A、U、C、G　③碱基A、T、C、G　④核糖　⑤脱氧核糖　⑥酶　⑦ATP
⑧磷酸　⑨蛋白质
A．①③④⑦⑧⑨ B．①②④⑥⑦⑧
C．①②⑤⑥⑦⑨ D．①③⑤⑥⑦⑧
答案　D
2．某DNA分子共有x个碱基，其中胞嘧啶为m个，该DNA分子复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 (　　)
A．7(x－m) B．8(x－m)
C．7(x/2－m) D．8(2x－m)
答案　C
解析　由于双链DNA分子中，C＝G＝m，A＋T＋C＋G＝x，所以A＋T＝x－(C＋G)＝x－2m，又因为A＝T，所以T＝(x－2m)/2＝x/2－m，代入公式中可得：(x/2－m)·(23－1)＝7(x/2－m)。
3．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 (　　)
A．44% B．24% C．14% D．28%
答案　D
解析　A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数目，A1＋G1占DNA分子碱基总数的24%，即＝24%。
由于A1＋G1＋C1＋T1＝(A＋G＋C＋T)，
故A1＋G1占本链碱基总数的48%。
又A1＝(1＋40%)G1，
所以由以上分析可得A1＝28%，G1＝20%。
根据碱基互补配对原则T2＝A1＝28%。
4．如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是 (　　)
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
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，核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。
5．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次，其结果不可能是 (　　)
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
答案　B
解析　含14N的DNA分子16个都是，比例为100%；只含14N的DNA有14个，占7/8。根据有关公式可求出该DNA分子中含40个A，复制4次需A的数量＝(24－1)×40＝600个。
6．分析一个DNA分子时，发现含有30%的腺嘌呤脱氧核苷酸，因此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的 (　　)
A．20% B．30% C．40% D．70%
答案　C
解析　由题意知，A＝T＝30%，G＋C＝40%，双链DNA分子中互补配对的碱基在整个DNA分子和每一单链中所占的比例相等，即单链中的G＋C＝(G＋C)双＝40%，因此一条链中G的最大值是40%。
7．关于下图DNA分子片段的说法中，正确的是 (　　)
A．限制性内切酶可作用于①③处
B．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4
答案　B
解析　限制性内切酶能识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列并切割特定的核苷酸之间的磷酸二酯键，图示③处不是限制性内切酶的作用位点；所有DNA分子都具有相同的碱基种类，不具有分子的特异性；DNA复制两代后，得到4个子二代DNA分子，均含有15N，其中含有亲代DNA的两条单链的有两个DNA分子。
8．关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的是 (　　)
①含有n个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×n个　②在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的M%　③细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂的每个子细胞染色体均有一半有标记　④DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
答案　A
解析　含有n个腺嘌呤的DNA分子第n次复制，其实就是有2n－1个DNA分子在复制，每个需要n个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n－1个DNA分子就需要2n－1×n个腺嘌呤脱氧核苷酸。在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，由于两条链中G＋C的数目是相等的，那么该DNA分子的每条链中G＋C所占比例就相当于分子、分母各减半，其比例是不变的。细胞内全部DNA被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂时，细胞复制后的每条染色体中都有一条姐妹染色单体被32P标记，在有丝分裂后期，着丝点分开后，有一半DNA带有标记，两条姐妹染色单体分开后向两极运动是随机的，所以进入某一个子细胞的DNA不一定有一半带有标记。DNA双链被32P标记后，不管复制多少次，都只有2个DNA带有标记，所以复制n次，子代DNA中有标记的占2/2n。
9．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是(　　)
A．1/2n,1/2n B．1/2n,1/2n－1
C．1/2n,1/2n＋1 D．1/2n－1,1/2n
答案　B
解析　DNA复制n次后，得到子代DNA分子数为2n个，后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例为2/(2n×2)，即1/2n，含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/2n，即1/2n－1。
10．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，翻译在细胞质的核糖体上进行。
11．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制
答案　D
解析　DNA分子的复制是边解旋边复制。
12．(2012·山东理综，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。
13．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是 (　　)
答案　D
解析　连续繁殖四代，共产生16个DNA分子，其中只含15N 0个，含15N 2个，只含14N 14个，含14N 16个。
14．关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是 (　　)
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和一个含氮碱基
答案　D
解析　DNA分子中除两端外，每个脱氧核糖连接两个磷酸和一个含氮碱基。
15．下列关于DNA分子的叙述，不正确的是 (　　)
A．磷酸和脱氧核糖交替连接排列构成DNA分子的基本骨架
B．由一个DNA分子复制形成的两个子代DNA分子的分离往往与着丝点的分裂同时发
生
C．双链DNA分子中，若一条链上(A＋T)/(G＋C)＝b，则另一条链上一定有
(A＋T)/(G＋C)＝b
D．DNA分子复制是在DNA连接酶的作用下将单个脱氧核苷酸连接成DNA分子的过程
答案　D
解析　DNA分子复制是在DNA聚合酶的作用下将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的过程。
16．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。
17．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)。

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