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第03章 基因的本质（知识清单）
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知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 DNA是主要的遗传物质（3个考点+1个特别提醒） 考点1肺炎链球菌的转化实验（格里菲思+艾弗里）★★★☆☆ 考点2噬菌体侵染细菌的实验★★★★☆ 考点3 RNA是遗传物质的实验及最终结论★★☆☆☆ 第2节 DNA的结构（2个考点） 考点1 DNA的化学组成★★★☆☆ 考点2 DNA的双螺旋结构模型★★★★☆ 第3节 DNA的复制（2个考点+1个易错辨析） 考点1 DNA的复制过程★★★★☆ 考点2 DNA复制的相关计算★★★★★ 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段（2个考点+1个易错辨析） 考点1 基因与DNA的关系★★★☆☆ 考点2 基因与染色体的关系★★★☆☆
素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测
方法储备库：高频考点，方法归纳
第1节 DNA是主要的遗传物质
考点1 肺炎链球菌的转化实验（格里菲思+艾弗里）★★★☆☆
1.体内转化实验（格里菲思）：
（1）实验材料：R型（无荚膜、无毒）和S型（有荚膜、有毒）肺炎链球菌、小鼠。
（2）实验过程：
实验名称 实验者 核心操作 实验现象 实验结论
体内转化实验 格里菲思 ①R型活菌注射小鼠；②S型活菌注射小鼠；③加热致死的S型菌注射小鼠；④加热致死的S型菌+R型活菌混合注射小鼠 ①小鼠存活；②小鼠死亡；③小鼠存活；④小鼠死亡，体内分离出活的S型菌 加热致死的S型菌中含有“转化因子”，可将R型活菌转化为有毒的S型活菌
2.体外转化实验（艾弗里及其同事）：
（1）实验过程：
实验名称 实验者 核心操作 实验现象 实验结论
体外转化实验 艾弗里 将S型菌的细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理，再与R型活菌混合培养 除DNA酶处理组外，其余组均长出S型菌落 DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质
考点2 噬菌体侵染细菌的实验★★★★☆
1.实验材料：T 噬菌体（寄生在大肠杆菌内的DNA病毒）、大肠杆菌。
2.实验方法：放射性同位素标记法，分别标记DNA中的32P和蛋白质中的35S。
3.实验关键步骤：标记大肠杆菌→标记噬菌体（用带标记的大肠杆菌培养噬菌体）→标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌→搅拌（使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离）→离心（上清液：噬菌体外壳；沉淀物：被侵染的大肠杆菌）→检测放射性。
4.实验结果：
（1）32P标记组：放射性主要出现在沉淀物（大肠杆菌内），子代噬菌体检测到32P；
（2）35S标记组：放射性主要出现在上清液（噬菌体外壳），子代噬菌体未检测到35S。
5.实验结论：DNA是噬菌体的遗传物质
6.异常结果分析：
（1）35S标记组沉淀物放射性偏高：搅拌不充分，部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌进入沉淀物。
（2）32P标记组上清液放射性偏高：保温时间过短（噬菌体未完全侵染细菌）或保温时间过长（细菌裂解，子代噬菌体释放）。
考点3 RNA是遗传物质的实验及最终结论★★☆☆☆
1.烟草花叶病毒（TMV）侵染实验
（1）实验过程：将TMV的RNA和蛋白质分离，分别涂抹在烟草叶片上→RNA组叶片出现病斑，且分离出TMV；蛋白质组叶片无病斑。
（2）实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
2.生物界遗传物质汇总：
生物类型 遗传物质 实例
原核生物 DNA 大肠杆菌、乳酸菌
真核生物 DNA 动物、植物、真菌
DNA病毒 DNA T2噬菌体、天花病毒
RNA病毒 RNA 烟草花叶病毒、新冠病毒、HIV
3.最终结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA，因此DNA是主要的遗传物质。
特别提醒：
肺炎链球菌体外转化实验中，DNA的纯度越高，转化效率越高；
艾弗里实验的核心思路是减法原理，通过特异性去除某一种物质的作用，观察转化是否发生，从而锁定遗传物质的本质。
噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体外壳，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌；
噬菌体侵染细菌实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳原料均来自大肠杆菌。
第2节 DNA的结构
考点1 DNA的化学组成★★★☆☆
1.基本组成元素：C、H、O、N、P。
2.基本组成单位：脱氧核苷酸（4种，根据含氮碱基不同分为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶脱氧核苷酸）。
3.脱氧核苷酸结构：一分子磷酸+一分子脱氧核糖+一分子含氮碱基（A/T/C/G）。
考点2 DNA的双螺旋结构模型★★★★☆
1.主要结构特点：
（1）DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构；（一条链为5’→3’，另一条为3’→5’）。
（2）脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；含氮碱基排列在内侧；
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则：A与T配对（2个氢键），G与C配对（3个氢键）。相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
2.结构特性：
（1）稳定性：基本骨架和碱基互补配对方式不变；
（2）多样性：碱基对的排列顺序千变万化（n个碱基对有4 种排列方式）；
（3）特异性：每个DNA分子有特定的碱基对排列顺序。
3.常用计算公式：
（1）双链DNA中，A=T，G=C；A+G=T+C=A+C=T+G=50%总碱基数
（2）配对碱基之和的比例：双链中A+T的比例=任意一条单链中A+T的比例，G+C同理
（3）非配对碱基之和的比例：一条链中(A+G)/(T+C)=m，则互补链中该比值为1/m，双链中该比值恒为1
（4）一条链中(A+T)/(G+C)=n，则互补链中该比值为n，双链中该比值也为n
第3节 DNA的复制
考点1 DNA复制的过程★★★★☆
1.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2.时间：细胞分裂前的间期（有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期）。
3.场所：主要在细胞核，此外线粒体、叶绿体中也能进行。
4.条件：
（1）模板：亲代DNA的两条链；
（2）原料：4种游离的脱氧核苷酸；
（3）酶：解旋酶（解旋）、DNA聚合酶（合成子链）等；
（4）能量：ATP。
5.核心过程（以真核生物为例）：
过程阶段 核心行为
解旋 解旋酶破坏碱基对之间的氢键，解开DNA双螺旋，形成两条单链模板
合成子链 以解开的每一条母链为模板，DNA聚合酶按照碱基互补配对原则，从5'→3'方向合成子链，边解旋边复制
复旋与形成子代DNA 每条新合成的子链与对应的母链盘旋成双螺旋结构，最终形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子
6.特点：半保留复制（子代DNA中一条链是母链，一条链是新合成的子链）、边解旋边复制。
7.结果：1个DNA分子复制形成2个完全相同的DNA分子。
8.意义：将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性。
考点2 DNA复制的相关计算★★★☆☆
1.实验者：梅塞尔森、斯塔尔
2.实验方法：同位素标记法（15N标记DNA）、密度梯度离心
3.实验材料：大肠杆菌
4.核心过程与结果
实验操作 离心结果
将大肠杆菌在含15N的培养液中培养多代，获得DNA全为15N标记的亲代 离心后仅出现一条重带（15N/15N-DNA）
将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养液中，培养一代（细胞分裂1次） 离心后仅出现一条中带（15N/14N-DNA）
继续培养至第二代（细胞分裂2次） 离心后出现两条带：一条中带（15N/14N-DNA）、一条轻带（14N/14N-DNA），二者比例为1:1
5.核心公式：若1个DNA分子含某碱基m个，复制n次，则：子代DNA分子数：2 个（含亲代链的DNA分子2个，不含的2 -2个）；消耗的该脱氧核苷酸数：m×(2 -1)。
易错辨析：
易错表现 正确理解 记忆技巧
认为“DNA复制时先完全解旋，再进行复制” 真核生物DNA复制是边解旋边复制，多起点双向复制，无需完全解旋后再复制 边解旋边复制，多起点提效率
混淆解旋酶和DNA聚合酶的作用 解旋酶破坏氢键，解开DNA双螺旋；DNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，合成子链，不能解开氢键 解旋酶断氢键，聚合酶连核苷酸
认为“DNA复制仅发生在细胞核中” DNA主要存在于细胞核，线粒体、叶绿体中也有DNA，也能进行DNA复制 核为主，质为辅，线粒体叶绿体也复制
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
考点1 基因与DNA的关系★★★☆☆
1.一个DNA分子上有多个基因；
2.基因是有遗传效应的DNA片段，DNA分子中存在非基因片段。
3.遗传信息：DNA分子中碱基对的排列顺序；
4.基因的多样性：源于DNA分子中碱基对排列顺序的多样性；
5.基因的特异性：源于DNA分子中碱基对的特定排列顺序。
考点2 基因与染色体的关系★★★☆☆
基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体（此外线粒体、叶绿体也是基因的载体）。
易错辨析：
易错表现 正确理解 记忆技巧
认为“DNA上的所有片段都是基因” 只有具有遗传效应的DNA片段才是基因，DNA上存在大量非基因片段 基因是有效片段，不是任意片段
认为“所有生物的基因基本单位都是脱氧核苷酸” DNA生物的基因基本单位是脱氧核苷酸；RNA病毒的基因基本单位是核糖核苷酸 DNA基因脱氧核，RNA基因核糖核
认为“DNA是所有生物的遗传物质” DNA是细胞生物和DNA病毒的遗传物质，RNA病毒的遗传物质为RNA “主要遗传物，DNA担大任；RNA病毒中，RNA才是根”
一、跨学科知识整合（生物与化学）
DNA的双螺旋结构中，脱氧核糖、磷酸的化学连接方式决定了DNA链的方向性，氢键的数量（A-T2个、G-C3个）影响DNA分子的稳定性：G-C碱基对比例越高，DNA分子的热稳定性越强，因为更多的氢键需要更高的温度才能断裂。这一特点与化学中化学键的键能、分子稳定性的关系密切相关。
二、热点问题分析：
DNA亲子鉴定的原理：DNA具有特异性，每个人的DNA碱基对排列顺序都独一无二（同卵双胞胎除外）。亲子鉴定通过检测亲代与子代的特定DNA片段，对比碱基对的排列顺序，若子代的DNA片段能从亲代中找到对应匹配，即可确定亲子关系。目前该技术广泛应用于司法、民事鉴定等领域，其核心依据就是DNA的特异性和半保留复制的特点。
考点预测：
1..结合肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验，考查实验设计思路、操作步骤及实验结论的分析，可能涉及实验变式的判断；
2.以DNA双螺旋结构模型为背景，考查DNA的结构特点、碱基互补配对原则的应用；
3.结合细胞分裂，考查DNA复制的时间、场所、过程及相关计算；
4.考查基因、DNA、染色体、遗传信息之间的关系，结合实例判断遗传信息的多样性与特异性。
题型1：肺炎链球菌实验：
1.格里菲思在小鼠身上进行了著名的肺炎链球菌转化实验，下列关于该实验的结论，错误的是(　　)
A. 说明肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B. 说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C. 说明R型活细菌是无致病性的
D. 说明加热致死的S型细菌是无致病性的
【答案】A
【详解】格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——转化因子，不能证明DNA是遗传物质，A错误。
【解题方法归纳】（1）转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组，从而使R型细菌转化为S型细菌。
（2）一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
题型2：噬菌体侵染实验：
2.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。下列有关分析不正确的是(　　)
A. 理论上，b和c中不应具有放射性
B. 实验中b含少量放射性与过程②中搅拌不充分有关
C. 实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关
D. 该实验证明了DNA是遗传物质
【答案】C
【解析】35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是噬菌体的DNA。离心后，理论上b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以若b中含有放射性，则说明是搅拌不充分，B正确；实验中c含有放射性与过程③中培养时间过长或过短有关，C错误。
【解题方法归纳】使用不同元素标记后子代放射性有无的判断：
题型3：DNA的结构
3.如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是(　　)
A. ①为3′端，⑥为5′端
B. DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P
C. 一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连
D. 若该分子中G—C碱基对比例高，则热稳定性较高
【答案】D
【解析】DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端，故①⑥均为5′端，A错误；DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，所含化学元素包括C、H、O、P，B错误；一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C错误。
4.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是(　　)
A. 在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55%
B. 在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25%
C. 若该DNA分子含有1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数为2 600个
D. 该DNA分子中＝
【答案】B
【解析】由题中信息可知，某DNA分子中，G＋C＝40%，其中一条链中T＝40%、C＝15%，可推出此链中G＝25%、A＝20%，则它的互补链中，C＝25%、T＝20%，A错误，B正确；若该DNA分子含有1 000个碱基对，则A＝T＝600(个)，C＝G＝400(个)，A、T之间的氢键为600×2＝1 200(个)，C、G之间的氢键为400×3＝1 200(个)，碱基之间的氢键数为2 400个，C错误；该DNA分子中＝＝，D错误。
【解题方法归纳】(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。
即，双链A＝T，G＝C，A＋G＝　T＋C　＝A＋C＝　T＋G　＝(A＋G＋T＋C)
规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于　嘧啶　碱基总数，即任意两个不互补碱基之和相等且为碱基总数的　一半　。
(2)A1＋T1＝　A2＋T2　；G1＋C1＝　G2＋C2　。
＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
(3)若＝m，则＝，即两者的关系是　互为倒数　。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
题型4：同位素标记技术与DNA复制
5.某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(　　)
A. 本活动运用了同位素标记技术和离心技术
B. a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C. b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N－DNA
D. 实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
【答案】B
【解析】分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误。
6.将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是(　　)
A. 细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
B. 细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层
C. 细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层
D. 该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制
【答案】C
【解析】细胞经过三次分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C错误。
【解题方法归纳】
题型5：DNA复制过程
5.下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是(　　)
A. 子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端
B. DNA的复制过程只发生在细胞核中
C. DNA每条链的5′端是羟基
D. DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
【答案】A
【解析】子链延伸时方向为从5′端到3′端，故游离的脱氧核苷酸添加到3′端，A正确；DNA的复制主要发生在细胞核中，但线粒体、叶绿体中的DNA也可以复制，B错误；DNA每条链的5′端是磷酸基团，3′端是羟基，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。
2 / 2第03章 基因的本质（知识清单）
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知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 DNA是主要的遗传物质（3个考点+1个特别提醒） 考点1肺炎链球菌的转化实验（格里菲思+艾弗里）★★★☆☆ 考点2噬菌体侵染细菌的实验★★★★☆ 考点3 RNA是遗传物质的实验及最终结论★★☆☆☆ 第2节 DNA的结构（2个考点） 考点1 DNA的化学组成★★★☆☆ 考点2 DNA的双螺旋结构模型★★★★☆ 第3节 DNA的复制（2个考点+1个易错辨析） 考点1 DNA的复制过程★★★★☆ 考点2 DNA复制的相关计算★★★★★ 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段（2个考点+1个易错辨析） 考点1 基因与DNA的关系★★★☆☆ 考点2 基因与染色体的关系★★★☆☆
素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测
方法储备库：高频考点，方法归纳
第1节 DNA是主要的遗传物质
考点1 肺炎链球菌的转化实验（格里菲思+艾弗里）★★★☆☆
1.体内转化实验（格里菲思）：
（1）实验材料：R型（ 荚膜、 毒）和S型（ 荚膜、 毒）肺炎链球菌、小鼠。
（2）实验过程：
实验名称 实验者 核心操作 实验现象 实验结论
体内转化实验 ①R型活菌注射小鼠；②S型活菌注射小鼠；③加热致死的S型菌注射小鼠；④加热致死的S型菌+R型活菌混合注射小鼠 ①小鼠 ；②小鼠 ；③小鼠 ；④小鼠 ，体内分离出活的S型菌 加热致死的S型菌中含有“ ”，可将R型活菌转化为有毒的S型活菌
2.体外转化实验（艾弗里及其同事）：
（1）实验过程：
实验名称 实验者 核心操作 实验现象 实验结论
体外转化实验 将S型菌的细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理，再与R型活菌混合培养 除DNA酶处理组外，其余组均长出S型菌落 DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质
考点2 噬菌体侵染细菌的实验★★★★☆
1.实验材料：T 噬菌体（寄生在 内的DNA病毒）、大肠杆菌。
2.实验方法： ，分别标记DNA中的32P和蛋白质中的35S。
3.实验关键步骤：标记大肠杆菌→标记噬菌体（用带标记的大肠杆菌培养噬菌体）→标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌→搅拌（使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离）→离心（上清液： ；沉淀物： ）→检测放射性。
4.实验结果：
（1）32P标记组：放射性主要出现在 ，子代噬菌体检测到32P；
（2）35S标记组：放射性主要出现在 ，子代噬菌体未检测到35S。
5.实验结论：DNA是噬菌体的遗传物质
6.异常结果分析：
（1）35S标记组沉淀物放射性偏高： 。
（2）32P标记组上清液放射性偏高： 。
考点3 RNA是遗传物质的实验及最终结论★★☆☆☆
1.烟草花叶病毒（TMV）侵染实验
（1）实验过程：将TMV的RNA和蛋白质分离，分别涂抹在烟草叶片上→RNA组叶片出现病斑，且分离出TMV；蛋白质组叶片无病斑。
（2）实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
2.生物界遗传物质汇总：
生物类型 遗传物质 实例
原核生物 大肠杆菌、乳酸菌
真核生物 动物、植物、真菌
DNA病毒 T2噬菌体、天花病毒
RNA病毒 烟草花叶病毒、新冠病毒、HIV
3.最终结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA，因此DNA是主要的遗传物质。
特别提醒：
肺炎链球菌体外转化实验中，DNA的纯度越高，转化效率越高；
艾弗里实验的核心思路是 ，通过特异性去除某一种物质的作用，观察转化是否发生，从而锁定遗传物质的本质。
噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是 ，离心的目的是 ；
噬菌体侵染细菌实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳原料均来自大肠杆菌。
第2节 DNA的结构
考点1 DNA的化学组成★★★☆☆
1.基本组成元素： 。
2.基本组成单位： （4种，根据含氮碱基不同分为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶脱氧核苷酸）。
3.脱氧核苷酸结构： 。
考点2 DNA的双螺旋结构模型★★★★☆
1.主要结构特点：
（1）DNA分子由两条 的脱氧核苷酸长链盘旋成 结构；（一条链为5’→3’，另一条为3’→5’）。
（2） 交替连接，排列在外侧，构成 ； 排列在内侧；
（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对，遵循 原则：A与T配对（2个氢键），G与C配对（3个氢键）。相邻脱氧核苷酸通过 连接。
2.结构特性：
（1）稳定性：基本骨架和碱基互补配对方式不变；
（2）多样性： （n个碱基对有4 种排列方式）；
（3）特异性：每个DNA分子有特定的碱基对排列顺序。
3.常用计算公式：
（1）双链DNA中，A=T，G=C；A+G=T+C=A+C=T+G= 总碱基数
（2）配对碱基之和的比例：双链中A+T的比例=任意一条单链中A+T的比例，G+C同理
（3）非配对碱基之和的比例：一条链中(A+G)/(T+C)=m，则互补链中该比值为1/m，双链中该比值恒为1
（4）一条链中(A+T)/(G+C)=n，则互补链中该比值为 ，双链中该比值
第3节 DNA的复制
考点1 DNA复制的过程★★★★☆
1.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2.时间： 。
3.场所：主要在 ，此外 中也能进行。
4.条件：
（1）模板： ；
（2）原料： ；
（3）酶： ；
（4）能量：ATP。
5.核心过程（以真核生物为例）：
过程阶段 核心行为
解旋 解旋酶破坏碱基对之间的 ，解开DNA双螺旋，形成两条单链模板
合成子链 以解开的每一条母链为模板， 按照碱基互补配对原则，从5'→3'方向合成子链，
复旋与形成子代DNA 每条新合成的子链与对应的母链盘旋成双螺旋结构，最终形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子
6.特点： 。
7.结果：1个DNA分子复制形成2个完全相同的DNA分子。
8.意义： 。
考点2 DNA复制的相关计算★★★☆☆
1.实验者：梅塞尔森、斯塔尔
2.实验方法： 3.实验材料：大肠杆菌
4.核心过程与结果
实验操作 离心结果
将大肠杆菌在含15N的培养液中培养多代，获得DNA全为15N标记的亲代 离心后仅出现 （15N/15N-DNA）
将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养液中，培养一代（细胞分裂1次） 离心后仅出现 （15N/14N-DNA）
继续培养至第二代（细胞分裂2次） 离心后出现两条带：一条中带（15N/14N-DNA）、一条轻带（14N/14N-DNA），二者比例为1:1
5.核心公式：若1个DNA分子含某碱基m个，复制n次，则：子代DNA分子数： （含亲代链的DNA分子2个，不含的2 -2个）；消耗的该脱氧核苷酸数：m×(2 -1)。
易错辨析：
易错表现 正确理解 记忆技巧
认为“DNA复制时先完全解旋，再进行复制” 真核生物DNA复制是边解旋边复制，多起点双向复制，无需完全解旋后再复制 边解旋边复制，多起点提效率
混淆解旋酶和DNA聚合酶的作用 解旋酶破坏氢键，解开DNA双螺旋；DNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，合成子链，不能解开氢键 解旋酶断氢键，聚合酶连核苷酸
认为“DNA复制仅发生在细胞核中” DNA主要存在于细胞核，线粒体、叶绿体中也有DNA，也能进行DNA复制 核为主，质为辅，线粒体叶绿体也复制
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
考点1 基因与DNA的关系★★★☆☆
1.一个DNA分子上有多个基因；
2.基因是有遗传效应的DNA片段，DNA分子中存在非基因片段。
3.遗传信息： ；
4.基因的多样性：源于DNA分子中碱基对排列顺序的多样性；
5.基因的特异性：源于DNA分子中碱基对的特定排列顺序。
考点2 基因与染色体的关系★★★☆☆
基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体（此外线粒体、叶绿体也是基因的载体）。
易错辨析：
易错表现 正确理解 记忆技巧
认为“DNA上的所有片段都是基因” 只有具有遗传效应的DNA片段才是基因，DNA上存在大量非基因片段 基因是有效片段，不是任意片段
认为“所有生物的基因基本单位都是脱氧核苷酸” DNA生物的基因基本单位是脱氧核苷酸；RNA病毒的基因基本单位是核糖核苷酸 DNA基因脱氧核，RNA基因核糖核
认为“DNA是所有生物的遗传物质” DNA是细胞生物和DNA病毒的遗传物质，RNA病毒的遗传物质为RNA “主要遗传物，DNA担大任；RNA病毒中，RNA才是根”
一、跨学科知识整合（生物与化学）
DNA的双螺旋结构中，脱氧核糖、磷酸的化学连接方式决定了DNA链的方向性，氢键的数量（A-T2个、G-C3个）影响DNA分子的稳定性：G-C碱基对比例越高，DNA分子的热稳定性越强，因为更多的氢键需要更高的温度才能断裂。这一特点与化学中化学键的键能、分子稳定性的关系密切相关。
二、热点问题分析：
DNA亲子鉴定的原理：DNA具有特异性，每个人的DNA碱基对排列顺序都独一无二（同卵双胞胎除外）。亲子鉴定通过检测亲代与子代的特定DNA片段，对比碱基对的排列顺序，若子代的DNA片段能从亲代中找到对应匹配，即可确定亲子关系。目前该技术广泛应用于司法、民事鉴定等领域，其核心依据就是DNA的特异性和半保留复制的特点。
考点预测：
1..结合肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验，考查实验设计思路、操作步骤及实验结论的分析，可能涉及实验变式的判断；
2.以DNA双螺旋结构模型为背景，考查DNA的结构特点、碱基互补配对原则的应用；
3.结合细胞分裂，考查DNA复制的时间、场所、过程及相关计算；
4.考查基因、DNA、染色体、遗传信息之间的关系，结合实例判断遗传信息的多样性与特异性。
题型1：肺炎链球菌实验：
1.格里菲思在小鼠身上进行了著名的肺炎链球菌转化实验，下列关于该实验的结论，错误的是(　　)
A. 说明肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B. 说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C. 说明R型活细菌是无致病性的
D. 说明加热致死的S型细菌是无致病性的
【答案】A
【详解】格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——转化因子，不能证明DNA是遗传物质，A错误。
【解题方法归纳】（1）转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组，从而使R型细菌转化为S型细菌。
（2）一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
题型2：噬菌体侵染实验：
2.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。下列有关分析不正确的是(　　)
A. 理论上，b和c中不应具有放射性
B. 实验中b含少量放射性与过程②中搅拌不充分有关
C. 实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关
D. 该实验证明了DNA是遗传物质
【答案】C
【解析】35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是噬菌体的DNA。离心后，理论上b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以若b中含有放射性，则说明是搅拌不充分，B正确；实验中c含有放射性与过程③中培养时间过长或过短有关，C错误。
【解题方法归纳】使用不同元素标记后子代放射性有无的判断：
题型3：DNA的结构
3.如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是(　　)
A. ①为3′端，⑥为5′端
B. DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P
C. 一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连
D. 若该分子中G—C碱基对比例高，则热稳定性较高
【答案】D
【解析】DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端，故①⑥均为5′端，A错误；DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，所含化学元素包括C、H、O、P，B错误；一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C错误。
4.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是(　　)
A. 在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55%
B. 在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25%
C. 若该DNA分子含有1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数为2 600个
D. 该DNA分子中＝
【答案】B
【解析】由题中信息可知，某DNA分子中，G＋C＝40%，其中一条链中T＝40%、C＝15%，可推出此链中G＝25%、A＝20%，则它的互补链中，C＝25%、T＝20%，A错误，B正确；若该DNA分子含有1 000个碱基对，则A＝T＝600(个)，C＝G＝400(个)，A、T之间的氢键为600×2＝1 200(个)，C、G之间的氢键为400×3＝1 200(个)，碱基之间的氢键数为2 400个，C错误；该DNA分子中＝＝，D错误。
【解题方法归纳】(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。
即，双链A＝T，G＝C，A＋G＝　T＋C　＝A＋C＝　T＋G　＝(A＋G＋T＋C)
规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于　嘧啶　碱基总数，即任意两个不互补碱基之和相等且为碱基总数的　一半　。
(2)A1＋T1＝　A2＋T2　；G1＋C1＝　G2＋C2　。
＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
(3)若＝m，则＝，即两者的关系是　互为倒数　。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
题型4：同位素标记技术与DNA复制
5.某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(　　)
A. 本活动运用了同位素标记技术和离心技术
B. a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C. b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N－DNA
D. 实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
【答案】B
【解析】分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误。
6.将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是(　　)
A. 细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
B. 细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层
C. 细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层
D. 该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制
【答案】C
【解析】细胞经过三次分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C错误。
【解题方法归纳】
题型5：DNA复制过程
5.下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是(　　)
A. 子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端
B. DNA的复制过程只发生在细胞核中
C. DNA每条链的5′端是羟基
D. DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
【答案】A
【解析】子链延伸时方向为从5′端到3′端，故游离的脱氧核苷酸添加到3′端，A正确；DNA的复制主要发生在细胞核中，但线粒体、叶绿体中的DNA也可以复制，B错误；DNA每条链的5′端是磷酸基团，3′端是羟基，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。
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