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第3章 基因的本质（复习讲义）
课标要求 核心考点
1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 2.掌握肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 3.概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 4.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 1.肺炎链球菌的转化实验 2.噬菌体侵染细菌的实验 3. DNA的分子结构及计算 4. DNA的复制及计算
要点一 DNA是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
1.20世纪20年代，当时大多科学家认为，蛋白质是生物体的遗传物质。
2.20世纪30年代，人们意识到DNA的重要性，但是，由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、肺炎链球菌的转化实验
1.肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 光滑 粗糙
菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜
致病性 有，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 无
2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)实验过程及结果
(2)实验结论:加热致死的S型细菌中含有一种转化因子，能使R型细菌转化为S型细菌。
三、艾弗里的肺炎链球菌转化实验
1.实验过程及结果
2.实验结论：细胞提取物中含有转化因子，其很可能是DNA。
3.后续研究：艾弗里等人分析了细胞提取物的理化性质，发现这些特性都与DNA极为相似，于是艾弗里提出：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
四、实验方法：“加法原理”和“减法原理”
1.与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。
2.与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
五、肺炎链球菌的体内转化实验和体外转化实验的比较
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 用培养基(体外)
实验对照 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌体内各成分的相互对照
巧妙构思 将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照，来说明确实发生了转化。 观察利用酶解法去除某物质后，细胞提取物是否还具有转化效应。
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” “转化因子”为DNA
两实验的 联系 ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎链球菌； ②体内转化实验是基础，而体外转化实验是体内转化实验的延伸； ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
六、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者：赫尔希和蔡斯。
2.实验方法：放射性同位素标记技术。
3.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。
(3)增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
4．实验过程
5.子代噬菌体的标记情况
亲代噬菌体 寄主细胞内有无放射性 子代噬菌体有无放射性
32P标记DNA 有 有
35S标记蛋白质 无 无
6.实验结果分析
(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。
(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
7．实验结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。
七、生物的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋白质和RNA)、烟草。
(2)实验过程
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。
2．DNA是主要的遗传物质
(1)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、蓝细菌
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
(2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是 主要 的遗传物质。
要点二 DNA的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.构建者： 沃森和克里克 。
2.构建过程
(1)1951年，科学界已经认识到：DNA是以4种 脱氧核苷酸 为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有 A、G、C、T 4种碱基。但不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。
(2)英国的威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的 DNA衍射图谱 →沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构。
(3)1952年， 查哥夫 提出：在DNA中，腺嘌呤（A）的量总等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总等于胞嘧啶（C）的量。
(4)1953年，沃森和克里克提出DNA 双螺旋 模型。
3.模型的特点及意义
(1)特点：A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有 恒定的直径 。
(2)意义
①能解释 A、G、C、T 的数量关系。
②能解释DNA的 复制 。
③模型与X射线衍射照片完全相符。
二、DNA的结构
1．结构图示
2．图示解读
基本组成元素 C、H、O、N、P
组成物质 磷酸、脱氧核糖、碱基
基本组成单位 脱氧核糖核苷酸，共4种
整体结构 由两条链按 反向平行 方式盘旋成双螺旋结构
结构特点 外侧 由 磷酸 和 脱氧核糖 交替连接组成基本骨架
内测 碱基之间通过氢键连接：遵循 碱基互补配对 原则，即T（ 胸腺嘧啶 ）一定与 A（腺嘌呤） 配对，C（ 胞嘧啶 ）一定与 G（鸟嘌呤） 配对
要点三 DNA的复制
一、对DNA复制的推测和DNA半保留复制的实验证据
1.对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者：沃森和克里克。
②内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
③结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
(2)全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
2.DNA半保留复制的实验证据
(1))研究方法：假说—演绎法。
(2)实验材料：大肠杆菌。
(3)实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心技术。
(4)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
(5)实验过程
(6)实验结果
实验结果 条带数量 在试管中位置 DNA含N情况
亲代 1 靠近试管底部 15N/15N－DNA
第一代 1 位置居中 15N/14N－DNA
第二代 2 一条带位置居中，一条带位置靠上 15N/14N－DNA、14N/14N－DNA
(7)实验结论：实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。
二、DNA复制的过程
1.DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2.发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
3.场所：主要是细胞核，真核生物还在线粒体和叶绿体;原核生物在拟核和细胞质。
4.过程：
5.结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
6.特点：(1)边解旋边复制。(2)半保留复制。
7.DNA准确复制的原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确地进行。
8.意义：将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
要点四 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.基因是DNA上的片段， 不是连续分布在DNA上的 ，而是由碱基序列将其分隔开的。
2. 基因是遗传物质的结构和功能的基本单位 ，基因是有遗传效应的DNA片段。
3. 基因是DNA，但DNA不一定是基因 。
二、DNA片段中的遗传信息
1.遗传信息：DNA分子中 4种碱基 的排列顺序。
2.特点
①多样性： 碱基排列顺序 的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有 特定的碱基排列顺序 。
③稳定性：DNA分子的结构较稳定。
3．DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 物质基础 。
【例1】图1表示肺炎链球菌的体外转化实验，图2表示噬菌体侵染细菌的实验。下列叙述正确的是（　　）
A．图1中，对自变量的控制运用了“加法原理’
B．图1和图2的实验用了对比实验法，都说明了细菌的遗传物质是DNA
C．图2中，需分别用含32P、35S的培养液培养噬菌体以制备含32P、35S的噬菌体
D．图1中，A培养基上会出现两种菌落，B培养基上只出现一种菌落
【答案】D
【详解】A、图1中，A组加入 “蛋白酶、RNA酶、酯酶”（去除蛋白质、RNA、酯类），B组加入 “DNA酶”（去除DNA），这种对变量的控制属于 “减法原理”（排除某物质的作用），而非 “加法原理”，A错误；
B、图1（肺炎链球菌实验）和图2（噬菌体实验）均用了对比实验法。 但图1说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，图2说明噬菌体的遗传物质是DNA，不能直接说明 “细菌的遗传物质是 DNA”，B错误；
C、噬菌体是病毒，需寄生在活细胞中，不能直接用含32P、35S的培养液培养，应先培养含放射性的细菌，再用细菌培养噬菌体，C错误；
D、图1中A组S型细菌的DNA未被破坏，可将R型细菌转化为S型细菌，因此A培养基上会出现R型和S型两种菌落， B组DNA酶破坏了S型细菌的DNA，无法实现转化，因此B培养基上只出现R型一种菌落，D正确。
故选D。
【变式1-1】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的蛋白质外壳单独感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明HRV的RNA具有感染作用
C．c、d两过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有感染作用，表现病症为烟叶感染车前草病毒的症状，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
【详解】A、a过程中烟叶没有出现病斑，表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，TMV的蛋白质外壳没有侵染作用，A正确；
B、b过程中烟叶出现病斑，表示用HRV的RNA单独接种烟叶，其有侵染作用，B正确；
C、c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶出现病斑，并能从中分离出车前草病毒，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，C正确；
D、该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，不能证明蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质，D错误。
故选D。
【变式1-2】科学发现的过程往往充满了曲折与创新。格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家围绕“遗传物质是什么”这一问题进行了不懈探索。请回答下列与遗传物质探索历程相关的问题：
(1)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验表明：加热杀死的S型细菌中含有某种“___________”，能使R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)艾弗里及其同事在格里菲思实验的基础上，通过___________(填方法)将S型细菌的各种成分分离开，然后分别与R型活细菌混合培养，证明了___________是转化因子。
(3)赫尔希和蔡斯利用___________技术，分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA．他们发现，侵染过程中进入细菌体内的是___________，从而更有力地证明了DNA是遗传物质。
(4)后来，科学家又发现有些病毒的遗传物质是RNA，这说明了___________。
【答案】(1)转化因子
(2) 物质的分离和提纯 DNA
(3) 放射性同位素标记技术 DNA
(4)生物的遗传物质不都是DNA（或 “遗传物质主要是DNA，少数生物的遗传物质是RNA”）
【分析】1、格里菲思实验证明S型细菌中存在某种转化因子，能将R型细菌转化为S型细菌，但并没有证明转化因子是DNA。艾弗里实验、赫尔希和蔡斯实验均证明了DNA是遗传物质。
2、T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。
【详解】（1）格里菲思的体内转化实验表明加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，能使R型活细菌转化为S型活细菌。
（2）艾弗里及其同事通过物质的分离和提纯（将S型细菌的 DNA、蛋白质、多糖等成分分开），然后分别与R型活细菌混合培养，证明了DNA是转化因子（只有 DNA 能使R型细菌转化为S型细菌）。
（3）赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术（用35S标记噬菌体的蛋白质，用32P标记噬菌体的 DNA）；通过实验发现，侵染过程中进入细菌体内的是DNA，从而更有力地证明了DNA是遗传物质。
（4）有些病毒的遗传物质是 RNA，这说明生物的遗传物质不都是DNA（或 “遗传物质主要是DNA，少数生物的遗传物质是RNA”）。
【例2】某基因片段含有400个碱基，其中一条链上A：T：G：C=1：2：3：4，下列有关该DNA分子的叙述，错误的是（　　）
A．该基因片段的碱基对之间是以氢键相连的
B．该基因片段中4种含氮碱基A：T：G：C=4：4：6：6
C．该基因片段中的碱基A+T的量与C+G的量不相同
D．该基因片段连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个
【答案】B
【详解】A、DNA双链中，碱基对A-T通过2个氢键连接，G-C通过3个氢键连接，因此碱基对间以氢键相连，A正确；
B、设该链为链1：A：T：G：C=1：2：3：4，另一条为互补链，根据碱基互补配对原则，互补链上的对应碱基及比例为T：A：C：G=1：2：3：4，因此整个DNA中A：T：G：C=3：3：7：7，B错误；
C、整个DNA中A：T：G：C=3：3：7：7，该基因片段中的碱基A+T的量与C+G的量比值为3：7，不相同，C正确；
D、整个DNA中A：T：G：C=3：3：7：7，基因片段含有400个碱基，说明每个DNA有A60个，复制两次共产生4个DNA，需原料A数=(4-1)×60=180个，D正确。
故选B。
【变式2-1】某双链DNA分子中，A+T占全部碱基的40%，在其中的一条链中C占该链碱基的20%，则另一条链中，C的百分含量为（ ）
A．20% B．60% C．40% D．30%
【答案】C
【详解】设已知链为链1（C1=20%），所求链为链2。由双链A+T占全部碱基的40%，则G+C=60%，且链1中G1+C1=60%（因单链G+C占比与双链一致）。故G1=60%-20%=40%。根据碱基互补配对（G1=C2），链2中C2=G1=40%。C正确，ABD错误。
故选C。
【变式2-2】质粒是能够自主复制的小型环状DNA，其部分片段放大如图所示。该质粒共有个碱基对，其中胞嘧啶占全部碱基的20%。下列说法正确的是（ ）
A．图中①、②、③可构成腺嘌呤脱氧核苷酸或者胸腺嘧啶脱氧核苷酸
B．质粒中的每个磷酸基团均和两个脱氧核糖连接，每个脱氧核糖均和两个磷酸基团连接
C．该质粒可能的碱基排列顺序有种，这种分子多样性是其携带遗传信息的基础
D．该质粒复制需要多种酶参与，第三次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个
【答案】B
【详解】A、图中①是磷酸，②是脱氧核糖，③是含氮碱基。 腺嘌呤脱氧核苷酸或者胸腺嘧啶脱氧核苷酸中的磷酸应该连接在脱氧核糖的5号碳上，A错误；
B、每个磷酸基团：在链中间的磷酸与两个脱氧核糖相连，在链末端的磷酸与一个脱氧核糖相连。但在环状 DNA中，没有游离的末端，因此每个磷酸基团均与两个脱氧核糖连接。 每个脱氧核糖：在链中间的脱氧核糖与两个磷酸基团相连，在链末端的脱氧核糖与一个磷酸基团相连。但在环状 DNA中，没有游离的末端，因此每个脱氧核糖均与两个磷酸基团连接，B正确；
C、胞嘧啶占全部碱基的20%，则该质粒的碱基排列顺序小于46000种，C错误；
D、由题意可知，该质粒共有6×103 个碱基对，即1.2×104个碱基，其中C占全部碱基的20%，所以A+T占60%，C+G占40%，A的数量为30%×1.2×104 =3.6×103个，则该DNA分子在第三次复制时需要消耗胞嘧啶的数量为（23-22）×3.6×103=1.44×104个，D错误。
故选B。
【例3】在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将含15N的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述，正确的是（　　）
A．Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为（7a+b）/8
D．上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制
【答案】C
【详解】A、由于DNA复制为半保留复制，因此，I代细菌DNA分子中两条链都是一条链是14N，另一条链是15N，A错误；
B、Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有两个，全部DNA分子有22=4个，占全部DNA分子的1/2，B错误；
C、Ⅲ代细菌DNA分子中共有23=8个，其中含15N的单链为2个（可看作一个DNA分子），含14N的单链有14个（可看作7个DNA分子），则这8个DNA分子的平均相对分子质量为（7a+b）/8，C正确；
D、由于Ⅰ代为全中，而Ⅱ代中一半是全中，另一半是轻，所以实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制，D错误。
故选C。
【变式3-1】如图所示，为一个含有100个碱基对的DNA分子片段，下列说法正确的是（　　）
A．DNA聚合酶作用于部位③，解旋酶作用于部位①
B．该DNA分子的特异性表现在碱基种类和(T+C)/(A+G)的比值
C．若该DNA分子中A有40个，则第三次复制需要G的个数为240个
D．把此DNA放在含有14N的培养液中复制三代，子代中含有14N的DNA占7/8
【答案】C
【详解】A、DNA聚合酶的作用是形成磷酸二酯键，即作用于①部位，解旋酶作用于部位③，A错误；
B、DNA分子的特异性表现在碱基对的排列顺序上，而(T + C)/(A + G)的比值在所有双链DNA分子中都一样，因此不具有特异性，B错误；
C、一个含有100个碱基对的DNA分子片段，即200个碱基，A=T=40，G+C=200-40-40=120，G=C=120/2=60，一个DNA分子中含有G为60个，DNA分子复制3次共8个DNA，第三次复制需要G的个数为4×60=240个，C正确；
D、DNA 复制为半保留复制，把此DNA放在含有14N的培养液中复制三代，子代所有DNA都含有14N，D错误。
故选C。
【变式3-2】如图所示为真核生物DNA复制时形成的复制泡和复制叉的示意图，其中a~h代表相应位置。下列叙述错误的是（ ）
A．图中a处是模板链的3'端，e、g处子链合成不需引物
B．1个复制泡有2个复制叉，体现DNA双向复制的特点
C．图中f、h处子链片段的连接需要DNA连接酶的参与
D．一个核DNA上通常有多个复制泡，有利于提高复制的效率
【答案】A
【详解】A、子链延伸方向是5'→3'，所以模板链的a端是5'端，且e、g处子链合成是连续的，不需要引物，A错误；
B、一个复制泡有两个复制叉，向相反方向移动，体现了DNA双向复制的特点，B正确；
C、f、h处是后随链的冈崎片段，这些片段的连接需要DNA连接酶来催化，C正确；
D、真核生物的一个核DNA上通常有多个复制起点，形成多个复制泡，这样可以提高复制效率，D正确。
故选A。
【例4】某精原细胞(2n=8)的核DNA双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后(只考虑一种分裂方式)，得到4个子细胞。下列相关说法错误的是（　　）
A．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞的个数至少是2个
B．若细胞分裂过程中发生了基因的自由组合，产生的子细胞不可直接参与受精作用
C．若第二次分裂后期细胞中含15N的DNA分子数为8个，则该精原细胞进行的是有丝分裂
D．若形成的所有子细胞中每条染色体都含15N，则该精原细胞进行的是减数分裂
【答案】C
【详解】A、若进行有丝分裂，第一次分裂后子细胞中每条染色体均含 N/ N杂合DNA；第二次分裂后期着丝粒分裂后，姐妹染色单体随机分配，含 N的染色体全部移向同一极，最少可分配至2个子细胞中， A正确；
B、基因自由组合发生在减数第一次分裂后期，此时产生的子细胞为次级精母细胞，需经减数第二次分裂形成精细胞，再经变形形成精子方可参与受精作用，不可直接参与受精，B正确；
C、有丝分裂第二次分裂后期含16条染色体，其中8条为 N/ N，8条为 4N/ N，而减数分裂只复制一次，减数第一次分裂同源染色体分离后每个子细胞染色体均为 N/ N杂合DNA，着丝粒分裂后也为8条 N/ N，故有丝分裂和减数分裂均可，C错误；
D、若所有子细胞每条染色体均含 N，说明DNA只复制一次、分裂两次，只能为减数分裂，有丝分裂第一次分裂后子细胞染色体均为 N/ N杂合DNA，则第二次分裂后可能出现部分染色体全含 N，D正确。
故选C。
【变式4-1】将某二倍体动物（2n=4）的精原细胞DNA用32P标记，然后将细胞放入不含放射性元素的培养液中培养，经历若干次有丝分裂后进行减数分裂，得到某子细胞如图所示，其中①～④表示染色体，A/a、B/b表示基因，若分裂过程中只发生了1次基因突变或交叉互换，不发生染色体畸变。下列叙述错误的是（　　）
A．若进行了1次有丝分裂，①③可能都带有放射性
B．若进行了1次有丝分裂，③④可能都带有放射性
C．若进行了2次有丝分裂，4条染色体可能都不带有放射性
D．若进行了2次有丝分裂，不可能出现3条带有放射性的染色体
【答案】D
【详解】AB、图示细胞为减数第二次分裂后期的细胞。精原细胞既可以进行有丝分裂，又可以进行减数分裂，当精原细胞进行第一次有丝分裂后，得到两个细胞，每个细胞中的4条染色体上的DNA都是一条有放射性，一条没有放射性。此时得到的2个子细胞若进行减数分裂，则减数第二次分裂后期每个细胞都为2条染色体有放射性，有放射性的染色体上的DNA两条链是一条有放射性，一条没有放射性，则③④可能都带有放射性；①③为两条姐妹染色单体分离后形成的子染色体，若其在减数第一次分裂时发生过互换，则①③可能都带有放射性，AB正确；
C、2次有丝分裂后，DNA经过2次半保留复制，部分DNA会变为“31P/31P”（无放射性）。若减数分裂时，分配到该细胞的染色体恰好都是含“31P/31P”的DNA，4条染色体可能都不带放射性，C正确；
D、2次有丝分裂后，细胞中DNA有“32P/31P”（带放射性）和“31P/31P”（无放射性）两种。减数分裂时，若染色体分配时恰好有3条染色体含“32P/31P”的DNA，可能出现3条带放射性的染色体，D错误。
故选D。
【变式4-2】细胞在含有3H-脱氧核苷培养液中培养，3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。现将某男子的精原干细胞进行掺入培养，如图为DNA复制时局部示意图。不考虑变异，下列说法正确的是（　　）
A．图示可以看出，DNA复制是多起点的半保留复制
B．第二次复制时，图示①②③分别是浅色、深色、深色
C．第三次复制时，图示①②③片段中（A+G）/（C+T）的值一定相同
D．可观察到一个含有23个核DNA分子的细胞正在进行DNA复制
【答案】C
【详解】A、图示可以看出DNA的复制是半保留复制，但是无法看出是多起点复制，A错误；
B、DNA复制方式为半保留复制，第一次复制后产生的两个子代DNA中含有一条不含3H-脱氧核苷的链和一条含3H-脱氧核苷的链，第一次产生的DNA分子可以作为第二次复制的模板，所以图中①一定是浅色，②③中一个是深色，一个是浅色，B错误；
C、①②③分别属于DNA分子双链的不同区段，DNA复制时碱基含量遵循卡伽夫法则，（A+G）/（C+T）的值=1，C正确；
D、若观察到一个细胞中含有23个核DNA分子，则该细胞为精细胞，精细胞不再进行细胞分裂，不再进行染色体复制和细胞分裂，D错误。
故选C。
【例5】下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、噬菌体侵染细菌实验的说法，错误的是（　　）
A．若用32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，离心后放射性主要分布于沉淀物中
B．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的通常是一个磷酸基和一个碱基
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子
【答案】B
【详解】A、用32P标记噬菌体DNA，35S标记细菌蛋白质。侵染时噬菌体DNA注入细菌内，蛋白质外壳留在外部。离心后细菌（含32P-DNA和35S-蛋白质）位于沉淀物，放射性主要分布于沉淀物，A正确；
B、在DNA分子结构中，脱氧核糖的1'碳连接碱基，5'碳连接一个磷酸基团（形成核苷酸内磷酸二酯键），3'碳为羟基，连接一个磷酸基团（形成核苷酸间磷酸二酯键），即与脱氧核糖直接相连的通常是两个磷酸基和一个碱基，B错误；
C、基因是具有遗传效应的DNA片段，由特定脱氧核苷酸序列构成。其特异性由脱氧核苷酸（碱基）排列顺序决定，C正确；
D、真核细胞中，染色体是DNA的主要载体。未复制时一条染色体含1个DNA分子，复制后含2个DNA分子，D正确；
故选B。
【变式5-1】如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，其中i是遗传物质的主要载体。下列叙述错误的是（　　）
A．碱基对排列顺序不同是不同f携带遗传信息不同的主要原因
B．f在i上呈线性排列，f与性状不是简单的一一对应关系
C．大肠杆菌的g主要在i上
D．若g中（G+C）/（A+T）=0.5，则A占g中总碱基数的比例为1/3
【答案】C
【详解】A、分析题图，基因是有遗传效应的DNA片段，因此g是DNA；染色体的主要成分是DNA和蛋白质，因此h是蛋白质；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，因此e是脱氧核苷酸；每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成；脱氧核苷酸的组成元素a是C、H、O、N、P。不同f（基因）携带遗传信息不同的主要原因是碱基对的排列顺序不同，A正确；
B、i为染色体，基因（f）在染色体上呈线性排列，基因与性状不是简单的一一对应关系，性状可能受一对或几对基因控制，性状还与环境有关，B正确；
C、大肠杆菌是原核生物，无i染色体，C错误；
D、若g中（G+C）/（A+T）=0.5，假设G=C=n，则A=T=2n，故A占g中总碱基数的比例为1/3，D正确。
故选C。
【变式5-2】野生型果蝇存在以下隐性突变的类型，相关基因及位置关系如下图。下列相关叙述正确的是（　　）
A．v和w基因在遗传时遵循基因的自由组合定律
B．cn与cl基因均控制眼色，为一对等位基因
C．在减数分裂Ⅱ的后期，上述基因不会位于细胞的同一极
D．图中染色体均位于果蝇的细胞核中，且每条染色体的DNA上有多个基因
【答案】D
【详解】A、v和w基因都在X染色体上，属于同源染色体上的非等位基因，不遵循基因的自由组合定律（自由组合定律适用于非同源染色体上的非等位基因），A错误；
B、等位基因是位于同源染色体的相同位置控制相对性状的两个基因，而cn与cl是同一条常染色体上的非等位基因（控制不同眼色性状），并非等位基因，B错误；
C、在减数分裂Ⅱ后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，分别移向细胞两极，图中所有基因可能位于细胞的同一极，C错误；
D、果蝇的染色体位于细胞核中，染色体是DNA的主要载体，每条染色体上的DNA分子上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列，D正确。
故选D。
一、单选题
1．在艾弗里的体外转化实验中，将S型菌的提取物分别用不同酶处理后与R型菌混合培养，结果如表所示。下列叙述错误的是（ ）
处理方式 培养结果
不加酶 出现S型菌
加DNA酶 未出现S型菌
加蛋白酶 出现S型菌
A．该实验遵循单一变量原则
B．加DNA酶组未出现S型菌，表明DNA是转化因子
C．实验表明蛋白质不是转化因子
D．加蛋白酶组的作用是排除RNA的干扰
【答案】D
【详解】A、实验设置“不加酶”“加DNA酶”“加蛋白酶”三组，除酶种类不同外其他条件一致，遵循单一变量原则，A正确；
B、加DNA酶组降解DNA后未出现S型菌，说明DNA被破坏导致转化失败，直接证明DNA是转化因子（遗传物质），B正确；
C、加蛋白酶组降解蛋白质后仍出现S型菌，说明蛋白质被破坏不影响转化，表明蛋白质不是转化因子，C正确；
D、蛋白酶仅能水解蛋白质，不能水解RNA，该组无法排除RNA干扰；若需排除RNA干扰，应增设RNA酶处理组，D错误。
故选D。
2．T2噬菌体的生长划分为三个阶段：潜伏期、裂解期和平稳期，如图甲所示。用放射性同位素32P标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中混合培养（图乙），一段时间后进行搅拌、离心，检测沉淀物和悬浮液中的放射性强度。下列叙述正确的是（　　）
A．用含32P培养基培养噬菌体可获得被32P标记的噬菌体
B．离心后，悬浮液中可产生少量含32P的放射性子代噬菌体
C．被感染的大肠杆菌内能产生大量含32P的子代噬菌体DNA
D．若保温50分钟后进行搅拌、离心，则悬浮液含有较高强度的放射性
【答案】D
【详解】A、噬菌体是病毒，不能直接在培养基中培养，必须寄生在活细胞（如大肠杆菌）内才能增殖。因此，应先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养噬菌体，才能获得被32P标记的噬菌体，A错误；
B、32P标记的是噬菌体的DNA。在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌，子代噬菌体的DNA是以亲代DNA为模板合成的。离心后，沉淀物（大肠杆菌）中会产生少量含32P 的放射性子代噬菌体，B错误；
C、子代噬菌体DNA以宿主未标记原料合成，仅第一代部分DNA含一条32P链，后续世代32P比例急剧下降，无法“大量”含32P的子代噬菌体DNA，C错误；
D、保温50分钟时，正处于裂解期，大肠杆菌大量裂解，释放出子代噬菌体。搅拌、离心后，子代噬菌体进入悬浮液，因此悬浮液含有较高强度的放射性，D正确。
故选D。
3．现设计两种实验方法来探究某新型病毒的遗传物质，已知病毒的主要成分是核酸和蛋白质，其遗传物质可以在宿主细胞内指导子代病毒的形成。下列叙述错误的是（　　）
方法 实验过程 检测
I 将该病毒核酸提取物分为两组，一组用适量DNA的水解酶处理（a组），另一组用等量的RNA水解酶处理（b组），然后分别注入宿主细胞 检测子代病毒是否产生
II 将宿主细胞分别培养在含有放射性标记的尿嘧啶核糖核苷酸（c组）和放射性标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸（d组）的培养基上，一段时间后再用病毒侵染被标记的宿主细胞 检测子代病毒是否具有放射性
A．方法Ⅰ可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设
B．方法Ⅱ中c、d组可以用15N标记尿嘧啶和胸腺嘧啶
C．病毒利用宿主细胞的核糖体和氨基酸合成自身所需的蛋白质
D．a组有病毒产生且c组结果有放射性说明其遗传物质是RNA
【答案】B
【详解】A、方法Ⅰ通过DNA水解酶与RNA水解酶分别处理核酸提取物，可排除特定核酸作为遗传物质的可能性，若某组酶处理后子代病毒仍能产生，则说明该酶对应的核酸不是遗传物质，故可据此提出遗传物质是DNA或遗传物质是RNA的假设，A正确；
B、方法Ⅱ使用放射性标记核苷酸（尿嘧啶核糖核苷酸标记RNA，胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记DNA）追踪病毒遗传物质的合成，但15N是稳定同位素，不具有放射性，需通过密度梯度离心检测，B错误；
C、病毒无细胞结构，其蛋白质合成需依赖宿主细胞的核糖体和氨基酸，C正确；
D、a组（DNA水解酶处理）有子代病毒产生，说明DNA被水解后仍能指导子代合成，遗传物质可能为RNA，c组子代有放射性，可以进一步说明子代病毒含RNA，其遗传物质为RNA，D正确。
故选B。
4．DNA分子中的某种碱基被替换为另一种碱基二氨基嘌呤（Z），已知Z和T之间能形成氢键，推测被替换的碱基是（　　）
A．A B．T C．G D．C
【答案】A
【详解】正常情况下，A和T之间配对形成氢键，DNA分子中的某种碱基被替换为另一种碱基二氨基嘌呤（Z），已知Z和T之间能形成氢键，说明A碱基被替换为Z，A正确，BCD错误。
故选A。
5．下列叙述正确的是（ ）
A．不同的双链DNA分子中（A+G）/（T+C）的值不同
B．一个由15N标记的DNA分子，放在14N的环境中培养，复制4次后有标记的DNA分子占1/16
C．用32P标记精原细胞中的DNA，让其进行减数分裂，形成的精细胞中一半具有放射性
D．R型细菌转化成S型菌的实质是加热杀死的S菌的DNA片段整合到了R型菌的DNA中
【答案】D
【详解】A、不同的双链DNA分子中，都存在A=T，C=G，因此（A+C）/（G+T）的值一定相等，都等于1，A错误；
B、15N标记的DNA在14N环境中进行半保留复制，复制4次后，总DNA分子数为24=16个，其中含15N标记链的DNA分子始终为2个，比例为2/16=1/8，而非1/16，B错误；
C、用32P标记精原细胞DNA后，在减数分裂前的间期DNA复制一次，则每个子代DNA分子均含一条链具有放射性和一条链不具有放射性，因此每条染色体上的每条染色单体都具有放射性，减数分裂后，每个精细胞中所含的染色体均具有放射性，即形成的精细胞中都具有放射性，而非一半，C错误；
D、R型细菌转化为S型菌的实质是格里菲思转化实验中，加热杀死的S型菌的DNA片段被R型菌吸收，并通过基因重组整合到R型菌的DNA中，使其获得合成荚膜的遗传信息，D正确。
故选D。
6．图1表示某种核苷酸的结构，图2表示一条核苷酸长链的部分结构。下列叙述正确的是（ ）
A．将图2分子初步水解和彻底水解后都能得到6种水解产物
B．图2中标号4为核苷酸，包括胞嘧啶脱氧核苷酸或胞嘧啶核糖核苷酸
C．在人体细胞中由A、C、T3种碱基参与构成的核苷酸共有3种
D．图1的名称是腺嘌呤核糖核苷酸，构成的大分子通常是单链结构
【答案】D
【详解】A、由图2可知，图2表示为脱氧核苷酸长链，其初步水解的产物为4种脱氧核苷酸，其彻底水解为6种产物，分别为脱氧核糖、磷酸、A、C、T、G，A错误；
B、图2中含有T，则表示DNA，则标号4为胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；
C、人体细胞中含有DNA和RNA两种核酸。T是DNA特有的碱基，只能参与构成胸腺嘧啶脱氧核苷酸。因此，由A、C、T3种碱基参与构成的核苷酸共有5种，C错误；
D、图1中五碳糖是核糖，含氮碱基是腺嘌呤。所以图1的名称是腺嘌呤核糖核苷酸，构成的RNA通常是单链结构，D正确。
故选D。
7．科学家发现一种新型病毒X，其遗传物质为单链DNA（+DNA），复制时先以+DNA为模板合成互补链（ DNA），再以 DNA为模板合成新的+DNA。现将一个用32P标记+DNA的病毒X侵染未标记的宿主细胞，一段时间后提取子代病毒DNA进行分析。下列叙述错误的是（　　）
A．+DNA和 DNA的碱基比例相同，且碱基序列互补
B．合成 DNA和+DNA时的碱基配对方式完全相同
C．子代病毒DNA中只有一个病毒DNA中含有32P
D．病毒X的DNA复制过程中需要宿主细胞提供原料、能量和酶
【答案】A
【详解】A、+DNA与 DNA互为互补链，遵循碱基互补配对原则（A-T、C-G），但两者碱基比例一般不同，A错误；
B、无论是合成 DNA（以+DNA为模板）还是合成新的+DNA（以 DNA为模板），均属于DNA复制过程，碱基配对方式均为A-T、C-G，B正确；
C、亲代病毒仅+DNA被32P标记。复制时首先以标记的+DNA为模板合成未标记的 DNA，形成双链（标记链+未标记链），再以未标记的 DNA为模板合成未标记的新+DNA。因此子代病毒中只有一个病毒DNA中含有32P，该子代病毒的遗传物质由亲代病毒提供，C正确；
D、病毒无独立代谢系统，其DNA复制所需的原料（脱氧核苷酸）、能量（ATP）和酶（如DNA聚合酶）均由宿主细胞提供，D正确。
故选A。
8．下图为DNA半保留复制，DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，因而需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，再在引物的3'-OH末端聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，填补脱氧核苷酸。下列叙述正确的是（ ）
A．解旋酶断开氢键，其移动方向与滞后链的延伸方向相同
B．在细胞分裂时，DNA复制过程中解旋发生在两条姐妹染色单体之间
C．该DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等
D．DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成也能催化磷酸二酯键断裂
【答案】D
【详解】A、解旋酶的移动方向是沿着 DNA 双链向前解开氢键，而滞后链（后随链）是不连续合成的，其延伸方向与解旋酶的移动方向相反，A错误；
B、在细胞分裂间期进行 DNA 复制时，DNA 复制的模板是解开的两条 DNA 单链，而姐妹染色单体是在 DNA 复制完成后才出现的。解旋发生在 DNA 分子的两条链之间，不是在两条姐妹染色单体之间。，B错误；
C、基因是有遗传效应的 DNA 片段，而 DNA 分子中除了基因片段，还存在大量的非基因片段（如调控序列、内含子等），因此 DNA 分子的碱基总数远大于所有基因的碱基总数，C错误；
D、DNA 聚合酶的主要功能是催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，从而延长子链；题目中提到 “当 DNA 整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA 聚合酶再把 RNA 引物去掉，填补脱氧核苷酸”，这一过程中，它需要先切除 RNA 引物（催化 RNA 引物的磷酸二酯键断裂），再在缺口处催化形成新的磷酸二酯键来填补脱氧核苷酸，D正确。
故选D。
9．将某男子精原细胞置于含3H-胸苷培养液中培养。第一次分裂中期，每条染色体均显深色；第二次分裂后期，部分染色体显浅色。不考虑突变，下列说法正确的是（ ）
A．第一次分裂后期，同源染色体分离导致染色体颜色不同
B．第二次分裂后期，浅色染色体不含3H标记
C．第三次分裂产生的精子中，含3H标记的占100%
D．可观察到一个含23个深色DNA分子的次级精母细胞
【答案】C
【详解】A、将精原细胞置于含 H-胸苷培养液中培养，第一次分裂，每个DNA的一条链都含有 H，第一次分裂若为减数第一次分裂，后期发生同源染色体分离，但此时所有染色体均被 H标记（深色），颜色相同，A错误；
B、若为减数第二次分裂，每个DNA的一条链都含有 H，因此后期每条染色体都是深色，不符合题意；若为第二次有丝分裂，根据DNA的半保留复制，一半DNA分子两条链都含 H，一半DNA分子一条链含 H，后期时，有的染色体为深色，有的为浅色，浅色染色体DNA两条链都含 H标记，B错误；
C、由于DNA分子的半保留复制，第三次分裂时，每个DNA至少一条链含 H，因此产生的精子中，含3H标记的占100%，C正确；
D、次级精母细胞为减数第二次分裂过程，细胞中核DNA的数量为46，D错误。
故选C。
10．生长在太平洋的一种水母能发出绿色荧光，这是因为该种水母DNA上有一段长度为5 000多个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的绿光荧光蛋白基因的转基因动物，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。这个资料不能表明（　　）
A．基因是有遗传效应的DNA片段
B．基因是DNA上的有一定功能的特异性的碱基排列顺序
C．基因是控制生物体性状的遗传物质的结构单位和功能单位
D．DNA的任意片段都能在另一种生物体内控制性状
【答案】D
【详解】A、根据题干信息“生长在太平洋的一种水母能发出绿色荧光，这是因为该种海蜇DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段--绿色荧光蛋白基因”可知，基因是DNA分子上的片段，是具有遗传效应的DNA片段，A正确；
B、根据以上分析已知，基因在DNA分子上，是具有一定功能的特异性的碱基排列顺序，B正确；
C、基因是有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，C正确；
D、基因是有遗传效应的DNA片段，只有基因才能控制生物性状，因此DNA上有些片段是不能控制生物性状的，D错误。
故选D。
11．DNA条形码技术是一种利用特定DNA片段快速识别物种的分子生物学方法。该技术鉴定物种的依据是（ ）
A．DNA不同碱基比例有特异性
B．DNA核苷酸序列具有特异性
C．DNA单体连接方式有多样性
D．DNA分子空间分布有特异性
【答案】B
【详解】A、DNA不同碱基比例（如A-T、C-G含量）在不同物种间可能相似，无法作为精准鉴定依据，A不符合题意；
B、DNA核苷酸序列的特异性决定了物种间的遗传差异，特定片段（如COI基因）的序列差异可直接用于物种识别，B正确；
C、DNA单体的连接方式（磷酸二酯键）是固定的，所有DNA均相同，不具有多样性，C错误；
D、DNA分子的空间分布（如细胞核或线粒体）与物种鉴定无关，D错误。
故选B。
二、解答题
12．如图为DNA分子片段的结构示意图，数字①-⑥表示不同结构，该图为研究DNA复制、转录等过程提供了结构基础。请结合图示回答下列问题：
(1)图中DNA分子的基本骨架由__________（填序号）交替连接构成，该骨架位于分子的__________侧。
(2)图中③和④通过__________（填序号）连接形成碱基对，若该DNA片段中A+T占40%，则G+C占__________，其中G占__________。
(3)请写出图中一个完整脱氧核苷酸的组成成分对应的序号：__________，该脱氧核苷酸的名称为__________。
(4)若将该DNA片段彻底水解，可得到的产物有哪些？请简要说明DNA分子结构稳定性的主要原因__________。
【答案】(1) ①和② 外
(2) ⑤ 60% 30%
(3) ①、②、③（或①、②、④） 腺嘌呤脱氧核苷酸（或胸腺嘧啶脱氧核苷酸）
(4)产物：磷酸、脱氧核糖、腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）。稳定性原因：①脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架结构稳定；②碱基对通过氢键连接，且G-C之间形成3个氢键，增强了结构稳定性；③两条链反向平行盘旋成双螺旋结构，具有空间稳定性。
【分析】1、DNA 的结构 基本骨架： 组成：脱氧核糖 + 磷酸交替连接（对应图中②+①）； 位置：位于 DNA 分子外侧，碱基对位于内侧。 碱基对： 连接方式：通过氢键连接（对应图中⑤）； 配对原则：A=T（2 个氢键）、G≡C（3 个氢键）。 脱氧核苷酸（基本单位）： 组成：1 分子磷酸 + 1 分子脱氧核糖 + 1 分子含氮碱基； 名称：根据碱基命名（如 “腺嘌呤脱氧核苷酸”）。
2、DNA 的水解 初步水解：产物是 4 种脱氧核苷酸； 彻底水解：产物是磷酸、脱氧核糖、4 种含氮碱基（A、T、G、C）。
【详解】（1）DNA基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替连接构成，位于分子外侧，碱基位于内侧；
（2）③腺嘌呤和④胸腺嘧啶通过⑤氢键连接，根据碱基互补配对原则，A+T占40%则G+C占60%，G=C各占30%；
（3）完整脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和碱基组成，图中①②③构成腺嘌呤脱氧核苷酸，①②④构成胸腺嘧啶脱氧核苷酸；
（4）DNA彻底水解产物为小分子物质，即磷酸、脱氧核糖和四种碱基腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）；稳定性原因：①脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架结构稳定；②碱基对通过氢键连接，且G-C之间形成3个氢键，增强了结构稳定性；③两条链反向平行盘旋成双螺旋结构，具有空间稳定性。
13．端粒是存在于染色体两端的一段特殊序列 DNA-蛋白质复合体。端粒学说认为随细胞不断分裂，染色体两端的端粒会不断缩短，研究发现端粒缩短与 DNA 复制方式有关。已知 DNA 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连接在一段已有的单链核酸的末端上。下图为人体细胞内 DNA 复制部分过程示意图，请回答下列问题：
(1)图中 A 是________，据图分析可得出 DNA 分子复制的特点有________。(答两点即可)
(2)图中的引物为一段单链 RNA．在________酶的作用下，可将游离的脱氧核苷酸加到引物的________(填“5′端”或“3′端”)，进而开始子链的延伸。
(3)复制过程中，引物随后会被某种酶切除，而 DNA 分子并没有受到影响。从核酸的碱基组成分析，该酶能准确识别出引物的原因是________。引物切除后的“空白”区域可以通过新链合成来修复，但最后一个冈崎片段的引物切除后，留下的“空白”区域将无法修复，导致最终合成的两个子代 DNA 分子有________个端粒 DNA 会缩短。
(4)进一步研究发现，上皮细胞、软骨细胞等多数真核细胞中的端粒酶活性很低，而癌细胞、造血干细胞等细胞中的端粒酶活性较高。据此分析，理论上可以通过________等方法延缓细胞衰老(答一点即可)。
【答案】(1) 解旋酶 半保留复制、边解旋边复制
(2) DNA聚合酶 3′端
(3) RNA中含有U(尿嘧啶)，DNA中没有 2/两/二
(4)提高端粒酶活性；增加端粒酶数量；导入有活性的端粒酶；导入端粒酶(启动)基因
【分析】1、DNA不同于RNA表现在：①碱基不完全相同：构成DNA的是A、T、G、C四种碱基，构成RNA的是A、U、G、C四种碱基；②五碳糖不同：DNA是脱氧核糖，RNA是核糖；③空间结构不同：DNA一般为双螺旋结构，RNA一般是单链结构。
2、DNA半保留复制的过程：解旋提供模板、碱基互补配对、聚合形成子链、母子链双螺旋。
【详解】（1）图示为DNA的复制过程，因而酶A是打开DNA分子双螺旋结构的解旋酶，从图中可以看出，新合成的子链与母链结合，体现出半保留复制的特点，解旋酶A边向左移动，DNA分子形成的子链边延长，体现出边解旋边复制的特点。
（2）DNA聚合酶具有形成磷酸二酯键的作用，能够将游离的脱氧核苷酸连接成DNA子链，从图中可以看出，DNA复制时具有方向性，总是从5′端到3′端，因而DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的3′端以延伸DNA子链。
（3）根据分析，引物的本质是RNA，其被酶切除时DNA分子并没有受到影响，因而可能是该酶能够准确识别出引物RNA中特有的碱基U（尿嘧啶），DNA中没有。真核生物 DNA 为线性结构，复制时两条子链的后随链都存在 “最后一个冈崎片段引物切除后无法修复” 的问题，因此最终2 个子代 DNA 分子的端粒都会缩短。
（4）根据题干信息，不易分裂的上皮细胞、软骨细胞端粒酶的活性很低，而分裂旺盛的癌细胞、造血干细胞端粒酶的活性较高，因而提高端粒酶的活性或数量可以增加细胞的分裂，延缓细胞的衰老。具体可以通过提高端粒酶活性；增加端粒酶数量；导入有活性的端粒酶；导入端粒酶（启动）基因等方法延缓细胞衰老。
14．在真核生物中，DNA复制的过程也是染色体复制形成姐妹染色单体的过程，已知5-溴尿嘧啶脱氧核苷（5-BrdU）结构与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，能够取代胸腺嘧啶脱氧核苷与腺嘌呤脱氧核苷配对；用姬姆萨染料对植物的根尖进行染色时，一般情况下，DNA两条链均不含5-BrdU的染色单体着色为深蓝、均含5-BrdU的染色单体着色为浅蓝。回答下列问题：
(1)在真核生物中，DNA复制发生在_________（填“细胞分裂前的间期”或“细胞分裂期”），该过程需要的酶有_________（填两种）。
(2)DNA复制时往往多起点一起复制，多起点复制的意义是________。
(3)将洋葱根尖分生区组织放在含有5-BrdU的培养液中培养，在第一个、第二个细胞周期取样并用姬姆萨染料染色，观察中期细胞染色体的颜色并绘图，结果如图1。
①由图1可知，若DNA两条链中，________染色单体着色也为深蓝。
②请结合图2进行分析：若DNA进行半保留复制，则第二个周期的中期细胞中染色体的两条染色单体上的DNA分子链的组成如图2中的________（填字母）所示，这两条染色单体的颜色应分别是________（所填颜色顺序要与前一空所填字母对应），其他复制方式均不会出现这种结果。
③若将洋葱根尖分生区的一个细胞放在含有5-BrdU的培养液中培养到第三个周期的中期并进行染色观察，在所有细胞的染色单体中，深蓝色与浅蓝色的比例是________。
【答案】(1) 细胞分裂前的间期 解旋酶、DNA聚合酶
(2)（在多个起点进行复制，）有利于提高DNA复制的效率
(3) 一条链含有5-BrdU，另一条链不含5-BrdU B、C 浅蓝色、深蓝色 1:3
【分析】DNA复制：①时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。②场所：细胞核（主要），线粒体、叶绿体（真核生物）。③条件：模板（DNA分子的两条链）原料（4种脱氧核苷酸）能量（ATP）酶（解旋酶、DNA聚合酶等）注意解旋酶：使氢键断裂，双链解开；DNA聚合酶：形成磷酸二酯键，将脱氧核酸连接成脱氧核苷酸长链。④特点边解旋边复制：复制过程中不是两条母链完全解开才开始复制，而是边解旋边复制。
【详解】（1）在真核生物中，DNA复制发生在细胞分裂前的间期，主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。DNA 复制过程需要解旋酶将双链解开，还需要 DNA 聚合酶来合成新的子链。
（2）一个DNA分子上往往有多个复制起点，可以保证在短时间内完成DNA的复制，大大提高了复制的效率。
（3）①5-溴尿嘧啶脱氧核苷（5-BrdU）结构与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，能够取代胸腺嘧啶脱氧核苷与腺嘌呤脱氧核苷配对，DNA两条链均不含5-BrdU的染色单体着色为深蓝、均含5-BrdU的染色单体着色为浅蓝，由图1可知，第一次分裂中期DNA的两条链均为深蓝色，DNA半保留复制可知，若DNA两条链中一条链含有5-BrdU，另一条链不含5-BrdU，也为深蓝色。
②第一次复制结束后，每个DNA分子都有一条链含有5-BrdU，当进行第二个周期时，进行半保留复制，每条染色体中有1条单体的DNA分子全部含有5-BrdU，染色成浅蓝色，另一条单体的DNA一条链含有5-BrdU，另一条链不含5-BrdU，染色成深蓝色，分别如图2的B、C图。
③染色单体的数目与DNA的数目是相等的，假设一开始就1个DNA分子，一开始的DNA是不含有5-BrdU，在培养液中培养到第三个周期的中期时含有8个DNA分子，这8个DNA分子分别在8条染色单体上，这8个DNA分子的情况是2个DNA分子是一条没有5-BrdU，一条含有5-BrdU，这两个DNA分子对应的两条单体是深蓝色，剩下的6个DNA分子的两条链都含有5-BrdU，则对应的6条染色单体都是浅蓝色，所以深蓝色与浅蓝色的比例是2:6=1:3。
15．DNA指纹技术在案件侦破工作中被广泛应用，该技术的操作流程如图所示，回答下列问题：
(1)在进行DNA指纹分析前，先要从细胞中提取DNA，DNA分布在人体组织细胞的______中。
(2)提取DNA时通常需要添加RNA酶以水解细胞中的RNA，RNA如果被彻底水解，则会得到______种产物。与RNA相比，DNA中特有的组分是______，DNA通常为______链，结构较稳定。
(3)如图的检测是基于每个人的DNA具有______（填“多样”或“特异”）性，DNA具有该特性的原因是______________。
【答案】(1)细胞核、线粒体
(2) 6 脱氧核糖、胸腺嘧啶 双
(3) 特异 每个人DNA中脱氧核苷酸（或碱基）的数目和排列顺序是特定的
【分析】RNA的分子组成与DNA相似：它也是由基本单位——核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。与DNA不同的是，组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；RNA的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶），而替换成碱基U（尿嘧啶）（图4-2）；RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
【详解】（1）DNA主要存在于真核细胞的细胞核中，是遗传信息的主要载体。在人体组织细胞中，细胞核是DNA的主要分布位置，其次，线粒体基质中也有部分DNA分布。
（2）RNA彻底水解的产物种类：RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，每个核苷酸由一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基组成。RNA中的碱基有腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）四种。因此，RNA彻底水解后，会得到磷酸、核糖以及四种碱基，共 6种产物。DNA与RNA在化学组成上的主要区别在于：DNA中的五碳糖是脱氧核糖，而RNA中是核糖；DNA中的碱基是胸腺嘧啶（T），而RNA中是尿嘧啶（U）。因此，DNA中特有的组分可以是脱氧核糖和胸腺嘧啶。DNA通常以双链形式存在，形成双螺旋结构，这种结构使其比单链的RNA更稳定，更适合作为遗传物质。
（3）DNA指纹技术利用的是DNA的特异性，即每个人的DNA序列（除同卵双胞胎外）都是独一无二的，因此可以用于身份识别和案件侦破。DNA的特异性是由碱基的排列顺序决定的。虽然所有人类的DNA都由四种碱基（A、T、C、G）组成，但它们的排列顺序在不同个体之间存在差异，这种差异构成了DNA的个体特异性。
2 / 2第3章 基因的本质（复习讲义）
课标要求 核心考点
1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 2.掌握肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 3.概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 4.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 1.肺炎链球菌的转化实验 2.噬菌体侵染细菌的实验 3. DNA的分子结构及计算 4. DNA的复制及计算
要点一 DNA是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
1.20世纪20年代，当时大多科学家认为， 是生物体的遗传物质。
2.20世纪30年代，人们意识到DNA的重要性，但是，由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为 是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、肺炎链球菌的转化实验
1.肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体 荚膜 荚膜
致病性 ，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡
2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)实验过程及结果
(2)实验结论: 。
三、艾弗里的肺炎链球菌转化实验
1.实验过程及结果
2.实验结论： 。
3.后续研究：艾弗里等人分析了 ，发现这些特性都与 极为相似，于是艾弗里提出： 。
四、实验方法：“加法原理”和“减法原理”
1.与常态比较，人为 某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。
2.与常态比较，人为 某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
五、肺炎链球菌的体内转化实验和体外转化实验的比较
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 用培养基(体外)
实验对照 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌体内各成分的相互对照
巧妙构思 将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照，来说明确实发生了转化。 观察利用酶解法去除某物质后，细胞提取物是否还具有转化效应。
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” “转化因子”为DNA
两实验的 联系 ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎链球菌； ②体内转化实验是基础，而体外转化实验是体内转化实验的延伸； ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
六、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者： 。
2.实验方法： 技术。
3.实验材料： 和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)生活方式：专门寄生在 体内。
(3)增殖特点：在 的作用下，利用 体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
4．实验过程
5.子代噬菌体的标记情况
亲代噬菌体 寄主细胞内有无放射性 子代噬菌体有无放射性
32P标记DNA
35S标记蛋白质
6.实验结果分析
(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而 仍留在细胞外。
(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过 遗传的。
7．实验结论： 才是噬菌体的遗传物质。
七、生物的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋白质和 )、烟草。
(2)实验过程
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。
2．DNA是主要的遗传物质
(1)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
原核生物
非细胞生物 大多数病毒
极少数病毒
(2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是 的遗传物质。
要点二 DNA的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.构建者： 。
2.构建过程
(1)1951年，科学界已经认识到：DNA是以4种 为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有 4种碱基。但不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。
(2)英国的威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的 →沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构。
(3)1952年， 提出：在DNA中，腺嘌呤（A）的量总等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总等于胞嘧啶（C）的量。
(4)1953年，沃森和克里克提出DNA 模型。
3.模型的特点及意义
(1)特点：A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有 。
(2)意义
①能解释 的数量关系。
②能解释DNA的 。
③模型与X射线衍射照片完全相符。
二、DNA的结构
1．结构图示
2．图示解读
基本组成元素
组成物质
基本组成单位 ，共4种
整体结构 由两条链按 方式盘旋成双螺旋结构
结构特点 外侧 由 和 交替连接组成基本骨架
内测 碱基之间通过氢键连接：遵循 原则，即T（ ）一定与 配对，C（ ）一定与 配对
要点三 DNA的复制
一、对DNA复制的推测和DNA半保留复制的实验证据
1.对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者： 。
②内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的 根据 原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。
③结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的 。
(2)全保留复制：DNA复制以 为模板，子代DNA的双链都是 的。
2.DNA半保留复制的实验证据
(1))研究方法： 。
(2)实验材料：大肠杆菌。
(3)实验技术： 技术和 技术。
(4)实验原理：只含15N的DNA密度 ，只含14N的DNA密度 ，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度 。因此，利用 技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
(5)实验过程
(6)实验结果
实验结果 条带数量 在试管中位置 DNA含N情况
亲代 靠近试管底部
第一代 位置居中
第二代 一条带位置居中，一条带位置靠上
(7)实验结论：实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以 的方式进行的。
二、DNA复制的过程
1.DNA复制的概念：以 为模板合成 过程。
2.发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的 期，随着染色体的复制而完成的。
3.场所：主要是 ，真核生物还在 ;原核生物在 和细胞质。
4.过程：
5.结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子。
6.特点：(1) 。(2) 复制。
7.DNA准确复制的原因：DNA具有独特的 结构，为复制提供精确的模板， 原则，保证了复制能准确地进行。
8.意义：将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性。
要点四 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.基因是DNA上的片段， ，而是由碱基序列将其分隔开的。
2. ，基因是有遗传效应的DNA片段。
3. 。
二、DNA片段中的遗传信息
1.遗传信息：DNA分子中 的排列顺序。
2.特点
①多样性： 的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有 。
③稳定性：DNA分子的结构较稳定。
3．DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 。
【例1】图1表示肺炎链球菌的体外转化实验，图2表示噬菌体侵染细菌的实验。下列叙述正确的是（　　）
A．图1中，对自变量的控制运用了“加法原理’
B．图1和图2的实验用了对比实验法，都说明了细菌的遗传物质是DNA
C．图2中，需分别用含32P、35S的培养液培养噬菌体以制备含32P、35S的噬菌体
D．图1中，A培养基上会出现两种菌落，B培养基上只出现一种菌落
【变式1-1】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的蛋白质外壳单独感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明HRV的RNA具有感染作用
C．c、d两过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有感染作用，表现病症为烟叶感染车前草病毒的症状，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
【变式1-2】科学发现的过程往往充满了曲折与创新。格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家围绕“遗传物质是什么”这一问题进行了不懈探索。请回答下列与遗传物质探索历程相关的问题：
(1)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验表明：加热杀死的S型细菌中含有某种“___________”，能使R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)艾弗里及其同事在格里菲思实验的基础上，通过___________(填方法)将S型细菌的各种成分分离开，然后分别与R型活细菌混合培养，证明了___________是转化因子。
(3)赫尔希和蔡斯利用___________技术，分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA．他们发现，侵染过程中进入细菌体内的是___________，从而更有力地证明了DNA是遗传物质。
(4)后来，科学家又发现有些病毒的遗传物质是RNA，这说明了___________。
【例2】某基因片段含有400个碱基，其中一条链上A：T：G：C=1：2：3：4，下列有关该DNA分子的叙述，错误的是（　　）
A．该基因片段的碱基对之间是以氢键相连的
B．该基因片段中4种含氮碱基A：T：G：C=4：4：6：6
C．该基因片段中的碱基A+T的量与C+G的量不相同
D．该基因片段连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个
【变式2-1】某双链DNA分子中，A+T占全部碱基的40%，在其中的一条链中C占该链碱基的20%，则另一条链中，C的百分含量为（ ）
A．20% B．60% C．40% D．30%
【变式2-2】质粒是能够自主复制的小型环状DNA，其部分片段放大如图所示。该质粒共有个碱基对，其中胞嘧啶占全部碱基的20%。下列说法正确的是（ ）
A．图中①、②、③可构成腺嘌呤脱氧核苷酸或者胸腺嘧啶脱氧核苷酸
B．质粒中的每个磷酸基团均和两个脱氧核糖连接，每个脱氧核糖均和两个磷酸基团连接
C．该质粒可能的碱基排列顺序有种，这种分子多样性是其携带遗传信息的基础
D．该质粒复制需要多种酶参与，第三次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个
【例3】在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将含15N的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述，正确的是（　　）
A．Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为（7a+b）/8
D．上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制
【变式3-1】如图所示，为一个含有100个碱基对的DNA分子片段，下列说法正确的是（　　）
A．DNA聚合酶作用于部位③，解旋酶作用于部位①
B．该DNA分子的特异性表现在碱基种类和(T+C)/(A+G)的比值
C．若该DNA分子中A有40个，则第三次复制需要G的个数为240个
D．把此DNA放在含有14N的培养液中复制三代，子代中含有14N的DNA占7/8
【变式3-2】如图所示为真核生物DNA复制时形成的复制泡和复制叉的示意图，其中a~h代表相应位置。下列叙述错误的是（ ）
A．图中a处是模板链的3'端，e、g处子链合成不需引物
B．1个复制泡有2个复制叉，体现DNA双向复制的特点
C．图中f、h处子链片段的连接需要DNA连接酶的参与
D．一个核DNA上通常有多个复制泡，有利于提高复制的效率
【例4】某精原细胞(2n=8)的核DNA双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后(只考虑一种分裂方式)，得到4个子细胞。下列相关说法错误的是（　　）
A．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞的个数至少是2个
B．若细胞分裂过程中发生了基因的自由组合，产生的子细胞不可直接参与受精作用
C．若第二次分裂后期细胞中含15N的DNA分子数为8个，则该精原细胞进行的是有丝分裂
D．若形成的所有子细胞中每条染色体都含15N，则该精原细胞进行的是减数分裂
【变式4-1】将某二倍体动物（2n=4）的精原细胞DNA用32P标记，然后将细胞放入不含放射性元素的培养液中培养，经历若干次有丝分裂后进行减数分裂，得到某子细胞如图所示，其中①～④表示染色体，A/a、B/b表示基因，若分裂过程中只发生了1次基因突变或交叉互换，不发生染色体畸变。下列叙述错误的是（　　）
A．若进行了1次有丝分裂，①③可能都带有放射性
B．若进行了1次有丝分裂，③④可能都带有放射性
C．若进行了2次有丝分裂，4条染色体可能都不带有放射性
D．若进行了2次有丝分裂，不可能出现3条带有放射性的染色体
【变式4-2】细胞在含有3H-脱氧核苷培养液中培养，3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。现将某男子的精原干细胞进行掺入培养，如图为DNA复制时局部示意图。不考虑变异，下列说法正确的是（　　）
A．图示可以看出，DNA复制是多起点的半保留复制
B．第二次复制时，图示①②③分别是浅色、深色、深色
C．第三次复制时，图示①②③片段中（A+G）/（C+T）的值一定相同
D．可观察到一个含有23个核DNA分子的细胞正在进行DNA复制
【例5】下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、噬菌体侵染细菌实验的说法，错误的是（　　）
A．若用32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，离心后放射性主要分布于沉淀物中
B．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的通常是一个磷酸基和一个碱基
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子
【变式5-1】如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，其中i是遗传物质的主要载体。下列叙述错误的是（　　）
A．碱基对排列顺序不同是不同f携带遗传信息不同的主要原因
B．f在i上呈线性排列，f与性状不是简单的一一对应关系
C．大肠杆菌的g主要在i上
D．若g中（G+C）/（A+T）=0.5，则A占g中总碱基数的比例为1/3
【变式5-2】野生型果蝇存在以下隐性突变的类型，相关基因及位置关系如下图。下列相关叙述正确的是（　　）
A．v和w基因在遗传时遵循基因的自由组合定律
B．cn与cl基因均控制眼色，为一对等位基因
C．在减数分裂Ⅱ的后期，上述基因不会位于细胞的同一极
D．图中染色体均位于果蝇的细胞核中，且每条染色体的DNA上有多个基因
一、单选题
1．在艾弗里的体外转化实验中，将S型菌的提取物分别用不同酶处理后与R型菌混合培养，结果如表所示。下列叙述错误的是（ ）
处理方式 培养结果
不加酶 出现S型菌
加DNA酶 未出现S型菌
加蛋白酶 出现S型菌
A．该实验遵循单一变量原则
B．加DNA酶组未出现S型菌，表明DNA是转化因子
C．实验表明蛋白质不是转化因子
D．加蛋白酶组的作用是排除RNA的干扰
2．T2噬菌体的生长划分为三个阶段：潜伏期、裂解期和平稳期，如图甲所示。用放射性同位素32P标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中混合培养（图乙），一段时间后进行搅拌、离心，检测沉淀物和悬浮液中的放射性强度。下列叙述正确的是（　　）
A．用含32P培养基培养噬菌体可获得被32P标记的噬菌体
B．离心后，悬浮液中可产生少量含32P的放射性子代噬菌体
C．被感染的大肠杆菌内能产生大量含32P的子代噬菌体DNA
D．若保温50分钟后进行搅拌、离心，则悬浮液含有较高强度的放射性
3．现设计两种实验方法来探究某新型病毒的遗传物质，已知病毒的主要成分是核酸和蛋白质，其遗传物质可以在宿主细胞内指导子代病毒的形成。下列叙述错误的是（　　）
方法 实验过程 检测
I 将该病毒核酸提取物分为两组，一组用适量DNA的水解酶处理（a组），另一组用等量的RNA水解酶处理（b组），然后分别注入宿主细胞 检测子代病毒是否产生
II 将宿主细胞分别培养在含有放射性标记的尿嘧啶核糖核苷酸（c组）和放射性标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸（d组）的培养基上，一段时间后再用病毒侵染被标记的宿主细胞 检测子代病毒是否具有放射性
A．方法Ⅰ可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设
B．方法Ⅱ中c、d组可以用15N标记尿嘧啶和胸腺嘧啶
C．病毒利用宿主细胞的核糖体和氨基酸合成自身所需的蛋白质
D．a组有病毒产生且c组结果有放射性说明其遗传物质是RNA
4．DNA分子中的某种碱基被替换为另一种碱基二氨基嘌呤（Z），已知Z和T之间能形成氢键，推测被替换的碱基是（　　）
A．A B．T C．G D．C
5．下列叙述正确的是（ ）
A．不同的双链DNA分子中（A+G）/（T+C）的值不同
B．一个由15N标记的DNA分子，放在14N的环境中培养，复制4次后有标记的DNA分子占1/16
C．用32P标记精原细胞中的DNA，让其进行减数分裂，形成的精细胞中一半具有放射性
D．R型细菌转化成S型菌的实质是加热杀死的S菌的DNA片段整合到了R型菌的DNA中
6．图1表示某种核苷酸的结构，图2表示一条核苷酸长链的部分结构。下列叙述正确的是（ ）
A．将图2分子初步水解和彻底水解后都能得到6种水解产物
B．图2中标号4为核苷酸，包括胞嘧啶脱氧核苷酸或胞嘧啶核糖核苷酸
C．在人体细胞中由A、C、T3种碱基参与构成的核苷酸共有3种
D．图1的名称是腺嘌呤核糖核苷酸，构成的大分子通常是单链结构
7．科学家发现一种新型病毒X，其遗传物质为单链DNA（+DNA），复制时先以+DNA为模板合成互补链（ DNA），再以 DNA为模板合成新的+DNA。现将一个用32P标记+DNA的病毒X侵染未标记的宿主细胞，一段时间后提取子代病毒DNA进行分析。下列叙述错误的是（　　）
A．+DNA和 DNA的碱基比例相同，且碱基序列互补
B．合成 DNA和+DNA时的碱基配对方式完全相同
C．子代病毒DNA中只有一个病毒DNA中含有32P
D．病毒X的DNA复制过程中需要宿主细胞提供原料、能量和酶
8．下图为DNA半保留复制，DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，因而需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，再在引物的3'-OH末端聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，填补脱氧核苷酸。下列叙述正确的是（ ）
A．解旋酶断开氢键，其移动方向与滞后链的延伸方向相同
B．在细胞分裂时，DNA复制过程中解旋发生在两条姐妹染色单体之间
C．该DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等
D．DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成也能催化磷酸二酯键断裂
9．将某男子精原细胞置于含3H-胸苷培养液中培养。第一次分裂中期，每条染色体均显深色；第二次分裂后期，部分染色体显浅色。不考虑突变，下列说法正确的是（ ）
A．第一次分裂后期，同源染色体分离导致染色体颜色不同
B．第二次分裂后期，浅色染色体不含3H标记
C．第三次分裂产生的精子中，含3H标记的占100%
D．可观察到一个含23个深色DNA分子的次级精母细胞
10．生长在太平洋的一种水母能发出绿色荧光，这是因为该种水母DNA上有一段长度为5 000多个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的绿光荧光蛋白基因的转基因动物，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。这个资料不能表明（　　）
A．基因是有遗传效应的DNA片段
B．基因是DNA上的有一定功能的特异性的碱基排列顺序
C．基因是控制生物体性状的遗传物质的结构单位和功能单位
D．DNA的任意片段都能在另一种生物体内控制性状
11．DNA条形码技术是一种利用特定DNA片段快速识别物种的分子生物学方法。该技术鉴定物种的依据是（ ）
A．DNA不同碱基比例有特异性
B．DNA核苷酸序列具有特异性
C．DNA单体连接方式有多样性
D．DNA分子空间分布有特异性
二、解答题
12．如图为DNA分子片段的结构示意图，数字①-⑥表示不同结构，该图为研究DNA复制、转录等过程提供了结构基础。请结合图示回答下列问题：
(1)图中DNA分子的基本骨架由__________（填序号）交替连接构成，该骨架位于分子的__________侧。
(2)图中③和④通过__________（填序号）连接形成碱基对，若该DNA片段中A+T占40%，则G+C占__________，其中G占__________。
(3)请写出图中一个完整脱氧核苷酸的组成成分对应的序号：__________，该脱氧核苷酸的名称为__________。
(4)若将该DNA片段彻底水解，可得到的产物有哪些？请简要说明DNA分子结构稳定性的主要原因__________。
13．端粒是存在于染色体两端的一段特殊序列 DNA-蛋白质复合体。端粒学说认为随细胞不断分裂，染色体两端的端粒会不断缩短，研究发现端粒缩短与 DNA 复制方式有关。已知 DNA 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连接在一段已有的单链核酸的末端上。下图为人体细胞内 DNA 复制部分过程示意图，请回答下列问题：
(1)图中 A 是________，据图分析可得出 DNA 分子复制的特点有________。(答两点即可)
(2)图中的引物为一段单链 RNA．在________酶的作用下，可将游离的脱氧核苷酸加到引物的________(填“5′端”或“3′端”)，进而开始子链的延伸。
(3)复制过程中，引物随后会被某种酶切除，而 DNA 分子并没有受到影响。从核酸的碱基组成分析，该酶能准确识别出引物的原因是________。引物切除后的“空白”区域可以通过新链合成来修复，但最后一个冈崎片段的引物切除后，留下的“空白”区域将无法修复，导致最终合成的两个子代 DNA 分子有________个端粒 DNA 会缩短。
(4)进一步研究发现，上皮细胞、软骨细胞等多数真核细胞中的端粒酶活性很低，而癌细胞、造血干细胞等细胞中的端粒酶活性较高。据此分析，理论上可以通过________等方法延缓细胞衰老(答一点即可)。
14．在真核生物中，DNA复制的过程也是染色体复制形成姐妹染色单体的过程，已知5-溴尿嘧啶脱氧核苷（5-BrdU）结构与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，能够取代胸腺嘧啶脱氧核苷与腺嘌呤脱氧核苷配对；用姬姆萨染料对植物的根尖进行染色时，一般情况下，DNA两条链均不含5-BrdU的染色单体着色为深蓝、均含5-BrdU的染色单体着色为浅蓝。回答下列问题：
(1)在真核生物中，DNA复制发生在_________（填“细胞分裂前的间期”或“细胞分裂期”），该过程需要的酶有_________（填两种）。
(2)DNA复制时往往多起点一起复制，多起点复制的意义是________。
(3)将洋葱根尖分生区组织放在含有5-BrdU的培养液中培养，在第一个、第二个细胞周期取样并用姬姆萨染料染色，观察中期细胞染色体的颜色并绘图，结果如图1。
①由图1可知，若DNA两条链中，________染色单体着色也为深蓝。
②请结合图2进行分析：若DNA进行半保留复制，则第二个周期的中期细胞中染色体的两条染色单体上的DNA分子链的组成如图2中的________（填字母）所示，这两条染色单体的颜色应分别是________（所填颜色顺序要与前一空所填字母对应），其他复制方式均不会出现这种结果。
③若将洋葱根尖分生区的一个细胞放在含有5-BrdU的培养液中培养到第三个周期的中期并进行染色观察，在所有细胞的染色单体中，深蓝色与浅蓝色的比例是________。
15．DNA指纹技术在案件侦破工作中被广泛应用，该技术的操作流程如图所示，回答下列问题：
(1)在进行DNA指纹分析前，先要从细胞中提取DNA，DNA分布在人体组织细胞的______中。
(2)提取DNA时通常需要添加RNA酶以水解细胞中的RNA，RNA如果被彻底水解，则会得到______种产物。与RNA相比，DNA中特有的组分是______，DNA通常为______链，结构较稳定。
(3)如图的检测是基于每个人的DNA具有______（填“多样”或“特异”）性，DNA具有该特性的原因是______________。
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