1、第3章 基因的本质 课标要求命题解读1.总结人类对遗传物质的探索过程2.概述 DNA 分子结构的主要特点3.说明基因和遗传信息的关系4.概述 DNA 分子的复制活动建议：1.搜集 DNA 分子结构模型建立过程的资料，并进行讨论和交流2.制作 DNA 分子双螺旋结构模型1.本部分内容在高考中主要以选择题的形式出现，有时会有非选择题出现，属于中频考点，考查内容包括肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌实验及 DNA 分子的结构及复制等2.命题趋势：主要以选择题形式考查实验思路以及 DNA 的结构、特性、复制等知识考情分析思维网络第1节DNA 是主要的遗传物质考点一探索遗传物质的相关实验 考点梳理 1
2、.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验(1)实验对比说明_。(2)实验对比说明_。(3)实验对比说明_。(4)结论：_。2.艾弗里及其同事的肺炎双球菌体外转化实验(1)设计思路：设法将_分开，单独研究它们的功能。DNA 和其他物质(2)实验目的：探究 S 型细菌中的“转化因子”是 DNA 还是蛋白质或多糖？R 型细菌无毒性，S 型细菌有毒性R 型细菌转化为 S 型细菌被加热杀死的 S 型细菌无毒性已经被加热杀死的 S 型细菌中，含有促使 R 型细菌转化为S 型细菌的“转化因子”(3)实验过程及结果。R 型和 S 型R 型(4)实验结论：使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质是_，而不是蛋白质等其他物
3、质。DNA3.噬菌体侵染大肠杆菌的实验(1)噬菌体的结构。DNAP蛋白质S_：含 C、H、O、N、_元素_：含 C、H、O、N、_元素增殖需要的条件内容模板_的 DNA合成噬菌体 DNA 原料_提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料_场所大肠杆菌的核糖体图示A.吸附，B.注入，C.复制合成，D.组装，E.释放噬菌体大肠杆菌大肠杆菌的氨基酸(2)噬菌体的增殖。(3)实验原理：一般来说，蛋白质含_不含_，而DNA含_不含_。因而可将噬菌体内的DNA 和蛋白质分别用不同的同位素标记，来分析 DNA 和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。SPPS(4)实验过程。(5)噬菌体亲子代个体与细菌之间同
4、位素的标记关系。(6)上清液和沉淀物放射性分析。用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液含放射性的原因：a.保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。b.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中，也会使上清液出现放射性。内容DNA蛋白质DNA和蛋白质噬菌体32P35S14C、3H、18O、15N细菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌体32P、31P32SC、H、O、N两种都有项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将 DNA 与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传
5、功能处理方法直接分离：分离 S 型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，分别与 R 型细菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35 32S、P 标记蛋白质和 DNA检测方式观察菌落类型检测放射性同位素存在位置结论证明 DNA 是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质证明 DNA 是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性，是由于搅拌不充分，有少量含 35S 的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。4.比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验(1)因放射性检测时只能检测到部位，不能确定是何种元素 的放射性，故35S(标记蛋白质)和32P(标记 D
6、NA)不能同时标记在 同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分成两组。(2)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病 毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(3)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA 是遗传物质，但是没有证明蛋白质不是遗传物质。该实验可同时证明：DNA 分子具有相对稳定性；DNA 能自我复制，使前后代保持一定的连续性；DNA 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。(4)噬菌体侵染细菌实验中32P 和35S 的存在部位。(5)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计的基 本思路是设法把 DNA 和蛋白质分开单独观察它们的作用。基础
7、测评 1.在人类对生物遗传的探究历程中，众多学者通过实验逐步揭示了生物性状遗传的本质。下列相关叙述，错误的是()A.肺炎双球菌的体外转化实验表明 DNA 是细菌内的“转化因子”B.T2 噬菌体侵染细菌的实验表明 DNA 是生物主要的遗传物质C.伞藻的嫁接与核移植实验表明细胞核控制着生物体性状的遗传D.转入荧光蛋白基因的小鼠出现荧光现象，表明基因具有遗传效应答案：B2.如果用 3H、15N、35S 标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，对此分析正确的是()A.只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA 没有被标记B.子代噬菌体的外壳中可检测到 3H、15N、35SC.子代噬菌体的 DNA 分子中可检测
8、到 3H、15ND.子代噬菌体的 DNA 分子中部分含有 3H、14N、32S答案：C生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA 或 RNADNA 和 RNA DNA 和 RNA体内碱基种类4 种5 种5 种体内核苷酸种类4 种8 种8 种遗传物质DNA 或 RNADNADNA实例噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝藻玉米、小麦、人考点二 DNA 是主要的遗传物质 考点梳理 1.不同生物遗传物质DNA 是主要的遗传物质，其“主要”两字如何理解就生物个体而言，其遗传物质是唯一的，即真核生物与原 核生物等细胞生物的遗传物质是DNA，DNA 病毒的遗传物质 是DNA，RNA 病毒的遗传物质是RNA；就
9、整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物(RNA 病毒)的遗传物质是RNA，因此，DNA 是主要的遗传物质是对整个生物界而言，而不是对某一特定的生物个体而言。2.RNA 也可作为遗传物质烟草花叶病毒实验(1)实验材料：烟草花叶病毒、烟草。(2)实验过程。(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是_。RNA正常RNA3.探索遗传物质的经典实验RNADNADNA 基础测评 1.下列事实能说明 DNA 是主要的遗传物质的是()A.人们确认绝大多数生物的遗传物质是 DNA 之后，发现某些病毒的遗传物质是 RNAB.T2 噬菌体侵染细菌的实验表明 DNA 在亲子代噬菌体之间起桥梁作用C.艾
10、弗里的体外转化实验表明，只有加入 S 型菌的 DNA 才能使 R 型菌转化为 S 型菌D.人们得出染色体与生物的遗传有关之后，发现染色体的主要成分是 DNA 和蛋白质答案：A2.下列关于生物的遗传物质的说法中，正确的是()A.真核生物的遗传物质是 DNA，原核生物的遗传物质是RNAB.细胞生物的遗传物质是 DNA，病毒的遗传物质是 DNA或 RNAC.染色体是生物体的遗传物质，DNA 也是生物体的遗传物质D.细胞核中遗传物质是 DNA，细胞质中遗传物质是 RNA答案：B考向 1 肺炎双球菌转化实验典例1下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述，错误的是()A.格里菲思的实验证明加热杀死的 S 型菌存在
11、某种促进细菌转化的因子B.艾弗里的实验证明促成 R 型细菌向 S 型细菌转化的物质是 DNAC.艾弗里用化学方法将 S 型细菌的各种成分分离，分别研究其作用D.将 S 型细菌的 DNA 与 R 型细菌混合后可将 R 型细菌全部转化为 S 型细菌解析格里菲思根据肺炎双球菌在小鼠体内的转化实验，提 出 S 型细菌中存在某种转化因子的假说。艾弗里用化学方法将S 型细菌的各种成分分开，分别进行实验，证明了起转化作用 的物质是 S 型细菌的 DNA。只有少数 R 型细菌转化为 S 型细菌。答案D有关“转化”的三个易误点(1)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验是指S 型细菌的DNA 片段
12、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。(2)并非所有的R 型细菌都被转化。转化受到DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状 态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R 型细菌都被 转化成S 型细菌，而只是少部分R 型细菌被转化成S 型细菌。(3)加热并没有使 DNA 完全失去活性。加热杀死 S 型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其 内部的 DNA 在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。考向预测1.(2018 年浙江金华十校联考)下列关于“核酸是遗传物质证据”相关实验的叙述，正确的是()A.R 型菌转化为 S 型菌属于基因突变B.活体细菌转化实
13、验证明了 DNA 是“转化因子”C.将 S 型菌的 DNA 注射到小鼠体内导致小鼠死亡D.噬菌体侵染细菌实验中搅拌可使细菌外的噬菌体与细菌分离解析：R 型菌转化为S 型菌属于基因重组，A 错误；活体细菌转化实验证明了“转化因子”的存在，但是不能说明转化 因子是DNA，B 错误；将 S 型菌的DNA 注射到小鼠体内，不 会导致小鼠死亡，将活的S 菌(或 S 型菌的DNAR 菌)注射到小鼠体内会导致小鼠死亡，C 错误；噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是使细菌外的噬菌体与细菌分离，D 正确。答案：D2.(2019 年山东德州期中)下列关于探究遗传物质实验的叙述，错误的是()A.肺炎双球菌转化的实质是
14、发生了基因的转移B.艾弗里与赫尔希的实验均选用了结构简单的生物C.赫尔希和蔡斯的实验比艾弗里的实验更具有说服力D.肺炎双球菌的体外转化实验和体内转化实验设计思路相同解析：肺炎双球菌的转化实质是发生了基因重组，即基因的转移，A 正确；艾弗里选用了肺炎双球菌，赫尔希选用了噬 菌体，它们结构都非常简单，B 正确；赫尔希和蔡斯的实验利 用的是病毒自身的生物学特点，能完全将DNA 和蛋白质分开，而艾弗里提纯的DNA 中会含有蛋白质，所以比艾弗里的实验更具有说服力，C 正确；肺炎双球菌的体外转化实验和体内转化实验设计思路是不相同的，D 错误。答案：D考向2噬菌体浸染细菌的实验典例2在证明 DNA 是遗传物
15、质的过程中，T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是()A.T2 噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2 噬菌体病毒颗粒内可以合成 mRNA 和蛋白质C.培养基中的 32P 经宿主摄取后可出现在 T2 噬菌体的核酸中D.人体免疫缺陷病毒与 T2 噬菌体的核酸类型和增殖过程相同解析T2 噬菌体只能侵染大肠杆菌，A 错误；T2 噬菌体病 毒要借助宿主细胞合成mRNA 和蛋白质，B 错误；用含有32P培养基培养大肠杆菌，再用含32P 标记的大肠杆菌培养T2 噬菌 体，能将T2 噬菌体的DNA 标记上 32P，C 正确；人体免疫缺陷 病毒为HIV，它的遗传
16、物质是RNA，T2 噬菌体的遗传物质是 DNA，D 错误。答案C项目 格里菲思肺炎双球菌转化实验艾弗里体外转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)实验材料小鼠、肺炎双球菌(R 型和 S 型)R 型和S 型肺炎双球菌T2 噬菌体和大肠杆菌实验思路整体处理细菌个 体，加热杀死 S型菌对 S 型菌中的物质进行提取、分离，分别观察各种物质的作用用放射性同位素分 别标记噬菌体的 DNA 和蛋白质外 壳，观察两种物质在 噬菌体繁殖过程中 的作用 肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较（续表）项目格里菲思肺炎双球菌转化实验艾弗里体外转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)实验分析S型菌的多糖荚膜保
17、护细菌不被小鼠免疫系统消灭，从而使小鼠患败血症；加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于广义上的基因重组用35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和内部的DNA，在细菌体内只能检测到32P，检测不到35S。由此证明，侵染时注入细菌的是DNA，蛋白质成分的外壳未进入细菌细胞内；因为病毒必须在细胞内营寄生生活，故应先培养带放射性的细菌，再用细菌培养噬菌体（续表）项目格里菲思肺炎双球菌转化实验艾弗里体外转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)实验结
18、论S型菌中含有转化因子，能使R型菌发生转化DNA是遗传物质，而其他物质不是遗传物质DNA是遗传物质考向预测3.(2018 年北京海淀模拟)下列关于遗传物质探索历程的叙述，正确的是()A.T2 噬菌体可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.噬菌体侵染细菌并经保温、搅拌与离心后，含 35S 的放射性同位素主要分布在沉淀物中C.用 32P 标记的 T2 噬菌体与未标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物，如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性降低D.“噬菌体侵染大肠杆菌实验”证明了 DNA 可以自我复制和控制生物性状解析：噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以
19、在肺炎双球菌中复制和增殖，A 错误；35S 标记的是噬菌体的蛋白质，噬菌体在侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌，留在外面，经过搅拌、离心后，35S 主要存在于上清液中，B 错误；如果离心前混合时间过长，细菌裂解，子代噬菌体释放，会导致上清液中放射性升高，C 错误；由于注入噬菌体的DNA后，经过DNA 复制及合成蛋白质外壳，最终产生了大量的新噬 菌体，所以本实验结果说明DNA 在亲子代之间的传递具有连续性，DNA 可以自我复制和控制生物性状，D 正确。答案：D4.(2018 年云南一中月考)赫尔希和蔡斯研究 T2 噬菌体侵染 细菌的实验：分别用 35S 和 32P 标记的噬菌体与大肠杆菌混合保温，一
20、段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性。搅拌时间不同，上清液中的放射性强度不同，结果如下表。请分析回答下列问题：搅拌时间/min12345上清液35S百分比/%5070758080上清液32P百分比/%2125283030被侵染细菌成活率/%100100100100100(1)获得含有 35S 标记和 32P 标记的噬菌体的具体操作是_。实验时，用来与被标记的噬菌体混合的大肠杆菌_(填“带有”或“不带有”)放射性。(2)实验过程中，搅拌的目的是_。搅拌 5 min，被侵染细菌的成活率为 100%，而上清液中仍有 32P放射性出现，说明_。(3)若 1 个带有 32P 标记的噬菌体侵
21、染大肠杆菌，大肠杆菌裂解后释放出 100 个子代噬菌体，其中带有 32P 标记的噬菌体有_个，出现该数目说明 DNA 的复制方式是_。解析：(1)噬菌体是病毒，只能寄生在活的细胞中，不能用 一般培养基培养，所以获得被32P 和35S 标记的噬菌体，需先用 分别含32P 和35S 的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培 养T2 噬菌体。实验时，用来与被标记的噬菌体混合的大肠杆菌不带有放射性。(2)用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一 段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，搅 拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体的外壳蛋白和噬菌体与细 菌分离。搅拌5 min，被侵染细菌的成活率为10
22、0%，而上清液 中仍有32P 放射性出现，说明有一部分含有32P 标记的噬菌体没有侵入细菌中，且被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体。(3)由于DNA 的复制方式是半保留复制，最初带有32P 标记的噬 菌体DNA 的两条链只参与形成两个DNA 分子，所以100 个子 代噬菌体中，只有2 个噬菌体带有32P 标记。答案：(1)在分别含有 35S 和 32P 的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养 T2 噬菌体即可获得不带有(2)使吸附在细菌上的噬菌体的外壳蛋白和噬菌体与细菌分离有一部分含有 32P 标记的噬菌体没有侵入细菌中，且被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体(3)2 半保留复制考向3证明
23、DNA 是遗传物质典例3下列关于探索 DNA 是遗传物质实验的叙述，正确的是()A.格里菲思实验中肺炎双球菌R 型转化为S 型是基因突变的结果B.格里菲思实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中 T2 噬菌体的 DNA 是用 32P 直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了 DNA 是 T2 噬菌体的遗传物质解析格里菲思实验中肺炎双球菌R 型转化为S 型是基因 重组的结果，A 错误；格里菲思实验证明了S 型细菌中存在一 种转化因子，使R 型细菌转化为S 型细菌，B 错误；T2 噬菌体营寄生生活，需先标记细菌，再用已标记的细菌培养噬菌体，C 错误；赫尔希和蔡斯的T2 噬菌体侵
24、染细菌实验证明了DNA是T2 噬菌体的遗传物质，D 正确。答案D考向预测5.(2018 年湖南怀化期中)关于探索 DNA 是遗传物质的实验，下列叙述正确的是()A.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中B.艾弗里实验证明从S 型肺炎双球菌中提取的DNA 可以使小鼠死亡C.格里菲思实验证明DNA 可以改变生物体的遗传性状D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P 标记P解析：赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中，A 正确；艾弗里进行的是体外转化实验，不涉及小鼠的存亡问 题，B 错误；格里菲思实验只证明死亡的S 型菌含有转化因子，没有深入到分子水平，C 错误；根据DNA
25、 的半保留复制，赫尔32希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体中只有部分带有标记，D 错误。答案：A6.在生命科学发展过程中，证明 DNA是遗传物质的实验是()孟德尔的豌豆杂交实验摩尔根的果蝇杂交实验T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验肺炎双球菌转化实验DNA 的 X 光衍射实验A.B.C.D.解析：孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律，错误；摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上，错误；肺炎双球菌转化实验和T2 噬菌体侵染 大肠杆菌实验均证明了DNA 是遗传物质，正确；DNA 的X 光衍射实验为DNA 双螺旋结构的发现提供了重要依据，错误。答案：C考向4RNA 是遗传物质的实
26、验证据典例4下图表示科研人员验证烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此推断正确的是()A.烟草细胞的遗传物质是 RNAB.烟草细胞的细胞膜上有 RNA 的载体C.从被感染的烟草中分离出的病毒其蛋白质和 TMV 的相同D.接种的 RNA 在烟草细胞中进行了逆转录解析从TMV 中提取的RNA 能使烟草感染病毒，而提取 的蛋白质却不能使烟草感染病毒，这说明RNA 是TMV 的遗传 物质，可在烟草细胞内合成TMV 的蛋白质。答案C考向预测7.(不定项)最近某科研小组在某动物体内发现一种新型病毒，为了确定该病毒的分类，科研工作者们进行了如下讨论，错误的是()A.甲方法是检测病毒增殖时产生酶的种类
27、，若有 DNA 聚合酶，则为 DNA 病毒B.乙方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤数嘧啶数，则为 RNA 病毒C.丙方法是用含放射性尿苷的宿主细胞培养，若子代病毒有放射性，则为 RNA 病毒D.丁观点是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较低，则该病毒为 DNA 病毒解析：对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转 录，形成 DNA。再进行DNA 复制、转录和翻译过程，因此，若增殖过程中产生了DNA 聚合酶，只能说明该病毒在增殖过程 中，进行了DNA 复制过程，并不能判定其遗传物质为DNA，A 错误。病毒的遗传物质是DNA 或RNA，而DNA 通常为双链，RNA 通常为单
28、链，但在少数病毒体内也发现了单链DNA 和双 链RNA，根据嘌呤数嘧啶数，不能判定该病毒的遗传物质为RNA，B 错误。尿苷中的尿嘧啶是RNA 特有的，若子代病毒具 有放射性，说明该病毒一定为RNA 病毒，C 正确。双链DNA或RNA 的变异频率低于单链DNA 或RNA 的变异频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证据之一，不足以确定核酸的类型，D 错误。答案：ABD8.根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为 RNA 病毒和DNA 病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记
29、的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)解析(1)DNA 和RNA 的化学组成存在差异，如DNA 特有 的碱基是T，而RNA 特有的碱基是U，因此可用放射性同位素 分别标记碱基T 和碱基U，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型。实验思路如下：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。另一组中，将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)若甲组收集的病毒有放射性，乙组 无，即为RNA 病毒；反之为DNA 病毒。答案：(1)实验思路甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)预期实验结果及结论若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。
