专题六遗传物质的探究

[重温考纲] 1.人类对遗传物质的探索过程 (Ⅱ)。2.DNA 分子结构的主要特点 (Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。4.DNA分子的复制(Ⅱ)。5.遗传信息的转录和翻译 (Ⅱ)。6.基因与性状的关系 (Ⅱ)。核心考点1 遗传物质的探究1．理清两个经典实验的探索过程(1)肺炎双球菌体外转化实验DNA荚膜多糖相互DNA是遗传物质S型细菌＋R型细菌――→蛋白质对照蛋白质等其他物质不是遗传物质DNA＋DNA酶(2)噬菌体侵染细菌实验提醒 (1)格里菲思转化实验没有具体证明哪种物质是遗传物质。(2)肺炎双球菌转化实验的实质是

S型细菌的

DNA

片段整合到

R型细菌的

DNA

中，实现了基因重组。(3)S型活细菌才具毒性，切不可认为

S型细菌的

DNA

使小鼠致死。(4)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。(5)用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。2．“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题3．比较肺炎双球菌和噬菌体(1)相同点：都营寄生生活，遗传物质均为 DNA。(2)不同点①肺炎双球菌：为原核生物，具有独立的物质和能量供应系统。②噬菌体：为非细胞结构的细菌病毒，必须寄生在活细胞中，利用宿主细胞的物质和能量进行增殖。设计1 围绕遗传物质的探索考查理解能力1．(2017·国全Ⅱ，2)在证明 DNA是遗传物质的过程中， 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．人类免疫缺陷病毒与 T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同答案 C解析 T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在 T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成

mRNA

和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成

mRNA

和蛋白质，

B错误；噬菌体侵染细菌时，其

DNA

进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和

ATP，所以培养基中的

32P经宿主摄取后可出现在

T2噬菌体的核酸中，

C正确；人类免疫缺陷病毒与

T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是

RNA

病毒，后者是

DNA

病毒，D

错误。2．(2017

·州一模德

)下列过程中，细胞内遗传物质发生改变的是

(

)A．造血干细胞分化为 B细胞B．效应T细胞使靶细胞裂解C．R型细菌转化为 S型细菌D．生长素诱导产生无子番茄答案

C解析

细胞分化过程中遗传物质不改变，

A错误；效应

T细胞与靶细胞接触，然后释放穿孔素，会使靶细胞裂解，遗传物质不改变，

B错误；R

型细菌转化为

S型细菌遗传物质发生了改变，C

正确；生长素诱导子房发育成果实，遗传物质不改变，

D错误。设计

2

围绕遗传物质的探索考查实验探究能力3．(2017

·国全Ⅰ，29)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

)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)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。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。根据分析，本实验思路为：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)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。4．某人曾重复了“肺炎双球菌转化实验”，步骤如下。请分析以下实验并回答问题：A．将一部分 S型细菌加热杀死；B．制备符合要求的培养基，并分为若干组，将菌种分别接种到各组培养基上 (接种的菌种见图中文字所示 )；C．将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况 (如下图)。(1)第4组的培养基中出现 S型细菌，对比第________组实验可否定死亡的 S型细菌“死而复生”这一解释，对比第 ________组实验可否定 R型细菌突变产生 S型细菌这一解释。(2)该实验可以得出的结论是： ______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)加热杀死S型细菌，从分子水平解释，是加热导致生命活动的主要承担者——蛋白质的________改变，从而失去活性，其遗传物质DNA高温下会变性，但降温后会恢复________结构。答案(1)31(2)加热杀死的S型细菌含有使R型细菌发生转化的物质(3)空间结构双螺旋解析(1)第4组的培养基中出现S型细菌，对比第3组实验可否定死亡的S型细菌“死而复生”这一解释，对比第 1组实验可否定 R型细菌突变产生 S型细菌这一解释。(2)综合分析实验，可得出加热杀死的 S型细菌含有使 R型细菌发生转化的物质。(3)加热会使蛋白质和DNA的空间结构改变，但DNA在降温后会恢复双螺旋结构，而蛋白质不能恢复原结构。核心考点2 DNA的结构与复制1．巧用“五、四、三、二、一 ”记牢DNA的结构提醒(2)每个

(1)DNA 单链上相邻碱基通过DNA中含氢键数为 A—T

“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。对×2和G—C对×3之和。2．牢记DNA分子中有关碱基比例的计算(1)常用公式：A＝T，G＝C；A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。(2)“单链中互补碱基和”所占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基和”所占双链总碱基数比例。(3)某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。3．“六处思考”DNA的复制4．DNA复制过程中的相关计算(1)经n次复制，DNA分子总数为2n个；脱氧核苷酸链数为2n＋1条。(2)子代所有链中始终保持2条母链，且占子代DNA分子总链数的1/2n。(3)一个DNA分子经n次复制，净增加(2n－1)个DNA分子；第n次复制时，净增加的DNA分子总数为2n－1个。提醒 捕捉DNA复制中的“关键字眼”(1)DNA复制：用 15N标记的是“亲代DNA”还是“培养基中原料”。(2)子代DNA：所求DNA比例是“含15N的”还是“只含15N的”，是“DNA分子数”还是“链数”。(3)复制n次还是第 n次复制。设计1 围绕DNA结构与复制考查理解能力1．如图为某 DNA分子部分结构示意图，对该图的描述正确的是 ( )A．②和③相间排列，构成了 DNA分子的基本骨架B．DNA分子中脱氧核苷酸序列代表了遗传信息C．DNA分子中G与C的比例越高，稳定性越低D．图中④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸答案 B解析DNA分子的结构特点是遗传信息传递的基础，本题综合考查了DNA分子结构特点，解题时要注意题中哪些对DNA分子结构特点的描述是错误的。由图示可知，②(脱氧核糖)和①(磷酸基团)交替连接，排列在外侧，构成了DNA分子的基本骨架，A错误。DNA分子能够储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，故DNA分子中脱氧核苷酸排列顺序代表了遗传信息，B正确。碱基对C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，因此C与G的比例越高，DNA分子稳定性越高，C错误。由图可知，④中的①属于上面的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，D错误。2．大肠杆菌的拟核内有一个含有470万个碱基对的环状DNA，内含大约4288个基因。下列有关该DNA分子的叙述，正确的是()A．含有470万个脱氧核糖和磷酸基团，其中有2个游离的磷酸基团．每条脱氧核苷酸链中相邻碱基均通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接C．编码蛋白质的基因的两条链均可作为转录的模板D．每个基因的长度均不超过1100个碱基对答案B解析470万个碱基对的DNA分子应含470万×2个脱氧核糖和磷酸基因，且在一个链状DNA分子片段中有2个游离的磷酸基团，但环状DNA分子中没有游离的磷酸基团，A错误。由于每个脱氧核苷酸上的碱基都是与脱氧核糖连接的，而两个相邻脱氧核苷酸之间通过脱氧核糖与磷酸相连，这样每条脱氧核苷酸链上的相邻碱基的连接是：碱基—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—碱基，B正确。基因的两条链中只有一条链能够作为转录的模板，而复制时两条链都可以作为模板，C错误。每个基因的长度不一样，有的基因长度会超过1100个碱基对，D错误。3．(2016全·国Ⅰ，29(3))在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置～P～P或dA－P～P～(A－PαβγαβPγ)。回答下列问题：将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用3232P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有 32P的噬菌体所占比例为 2/n，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。答案 一个含有 32P标记的噬菌体双链 DNA分子经半保留复制后， 标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链

DNA

分子中，因此在得到的

n个噬菌体中有且只有

2个带有标记解析

由于

DNA

分子复制为半保留复制，故噬菌体双链

DNA

的复制过程中，被

32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代

DNA

分子中。另外，新合成

DNA

的过程中，原料无3232P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有P标记。设计2围绕DNA结构与复制考查获取信息能力4．(2016全·国Ⅱ，2)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是()A．随后细胞中的 DNA复制发生障碍B．随后细胞中的 RNA转录发生障碍C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用答案 C解析 某物质可插入 DNA分子两条链的碱基对之间， 使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍 DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖， A、B、D三项均正确；因 DNA 分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期， C项错误。5．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．解旋酶能使 DNA双链解开，但需要消耗 ATPB．DNA分子复制的方式是半保留复制C．DNA分子的复制需要引物，且两条子链的合成方向是相反的D．因为DNA分子在复制时需严格遵循碱基互补配对原则，

所以新合成的两条子链的碱基序列是完全一致的答案

D解析

由图可知，解旋酶能打开双链间的氢键，且需要消耗

ATP，A

正确；DNA

分子复制时都保留了原来

DNA

分子中的一条链，即半保留复制，

B正确；

DNA

分子两条链是反向平行的，而复制的时候子链只能从

5′端向

3′端延伸，所以两条子链合成的方向相反，

C正确；因为DNA 复制是以解开的每一条母链为模板按照碱基互补配对原则进行的，所以新合成的两条子链的碱基序列应是互补的， D错误。设计3 DNA结构与复制中的有关计算6．某双链 DNA分子中含有 200个碱基，一条链上 A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子( )A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7npm－pB．若该DNA中A为p个，占全部碱基的m(m>2n)，则G的个数为2nC．碱基排列方式共有 4200种D．含有4个游离的磷酸答案 B解析 该DNA 分子的一条链上 A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，另一条链上 A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，整个DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若该DNA中A为p个，占全pm－2p部碱基的n，则碱基总数为pm个，则G＝碱基总数－2p＝pm－p；该DNA分子含2＝nmn22n有100个碱基对，30个A—T碱基对，70个G—C碱基对，碱基排列方式少于4100种；一个DNA分子由两条 DNA链组成，含 2个游离的磷酸。7．一个双链 DNA分子中有碱基 T400个，占全部碱基的 20%，有关此 DNA分子复制的说法，错误的是()A．该DNA分子复制3次共需要碱基A2800个B．该DNA分子在第5次复制时需要碱基G18600个C．该DNA分子复制4次后含亲代DNA分子链的DNA分子有2个D．该DNA分子复制3次共有6个DNA分子不含亲代DNA分子链答案B解析一个DNA分子复制3次共形成8个DNA分子，其中有一个DNA分子的碱基相当于来自亲代DNA分子，因此需要的碱基数目相当于7个DNA分子的碱基数目，双链DNA分子中碱基A的数目等于碱基T的数目，因此该DNA分子复制3次需要碱基A400×7＝2800个，A正确。该DNA分子中碱基总数为2000，该DNA分子复制4次共产生16个DNA分子，在第5次复制时由16个DNA分子增至32个DNA分子，这样需要的碱基数目为16个DNA分子的，而每个DNA分子中有碱基G(2000－2×400)/2＝600个，故共需要G16×600＝9600个，B错误。由于是半保留复制，亲代DNA分子的两条链分别作为模板参与到2个DNA分子的复制中，因此，不论复制几次，含亲代DNA分子链的DNA分子都只有2个，C正确。一个DNA分子经3次复制共产生8个DNA分子，其中有2个含亲代DNA分子链，6个不含，D正确。8．若N个双链DNA分子在第i轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个C突变为T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为A－T碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比例始终为()A.1B.1i－1iN×2N×211C.N×2i＋1D.N×2i＋2答案C解析N个DNA分子第i轮复制结束后，得到的DNA分子数为N×2i，在此基础上复制一次得到的DNA分子的总数为N×2i＋1，其中以变异的DNA分子为模板复制一次得到一个变异的DNA分子和一个正常的DNA分子，由此可推知突变位点为A—T碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比例＝1i＋1，故选C。N×2核心考点3 基因的表达1．图析遗传信息表达的 2个重要过程(1)转录(2)翻译提醒 (1)细胞核中发生的转录过程有 RNA聚合酶的参与，没有专门的解旋酶。(2)复制和转录：并非只发生在细胞核中，凡 DNA存在的部位均可发生，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等。(3)转录的产物：除了 mRNA外，还有 tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有 mRNA。(4)翻译：并非所有密码子都能决定氨基酸，3种终止密码子不能决定氨基酸，也没有与之对应的tRNA。(5)转录、翻译过程中的碱基配对方式：转录中DNA和RNA互补配对，因此碱基配对类型有T－A、A－U、G－C三种；翻译过程中是mRNA和tRNA互补配对，因此碱基配对类型有A－U、G－C两种。(6)原核细胞与真核细胞的转录场所不同：原核细胞两过程同时进行，发生在细胞质中；而真核细胞先转录，发生在细胞核

(主要)中；后翻译，发生在细胞质中。(7)哺乳动物成熟红细胞中无细胞核和细胞器，不能进行

DNA

的复制、转录和翻译。(8)转录时，四种核糖核苷酸通过随机碰撞的方式进行互补配对。(9)翻译时核糖体沿着mRNA移动，且负责读取mRNA上的密码子，识别并转运氨基酸的为tRNA。2．归纳识记中心法则与生物种类的关系在横线上用字母表示下列生物的遗传信息的传递过程：(1)细胞生物(如动、植物)：a、b、c。(2)DNA病毒(如T2噬菌体)：a、b、c。(3)复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒)：d、c。(4)逆转录病毒(如艾滋病病毒)：e、a、b、c。3．“三步法”判断中心法则各过程“一看”模板“二看”原料“三看”产物生理过程DNA脱氧核苷酸DNADNA复制核糖核苷酸RNA转录脱氧核苷酸DNA逆转录RNA核糖核苷酸RNARNA复制氨基酸蛋白质(或多肽)翻译设计1 围绕基因的表达考查理解能力1．(2017·国全Ⅲ，1)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是 ( )A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B．同一细胞中两种 RNA的合成有可能同时发生C．细胞中的 RNA合成过程不会在细胞核外发生D．转录出的 RNA链与模板链的相应区域碱基互补答案 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，包括tRNA、rRNA和mRNA三种，A正确；不同的RNA由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生，在线粒体和叶绿体中也能进行转录合成 RNA，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补， D正确。2．下列关于基因表达的叙述，正确的是

(

)A．T

细胞受病毒刺激后有特定

mRNA

的合成B．线粒体、叶绿体和核糖体中均存在

A—T和

U—A

的配对方式C．转运20种氨基酸的 tRNA总共有64种D．基因的两条链可分别作为模板进行转录，以提高蛋白质合成的效率答案

A解析

T细胞受病毒刺激后，增殖分化形成效应

T细胞和记忆细胞，其细胞内基因选择性表达形成特定

mRNA

和蛋白质，

A正确；核糖体内可以发生翻译过程，有

U与

A的配对，但是不能发生 DNA的复制或逆转录过程， 所以没有 A与T的配对，B错误；转运20种氨基酸的tRNA总共有61种，C错误；基因的两条链可分别作为模板进行复制，但是只有一条链可以做模板进行转录，D错误。设计2围绕基因表达考查获取信息的能力3．(2015·国全Ⅰ，5)人或动物 PrP基因编码一种蛋白 (PrPc)，该蛋白无致病性。 PrPc的空间结构改变后成为 PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。 PrPsc可以诱导更多的 PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判判，下列叙述正确的是 ( )．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程答案C解析朊粒的化学本质为蛋白质，是PrPc(一种无毒蛋白)空间结构改变而成，结构改变，功能改变，进入机体后不能整合到宿主细胞基因组中，A错误；肺炎双球菌为细菌，其增殖方式为二分裂；而朊粒的增殖方式为PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，B错误；由题干中“人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性”可推知蛋白质空间结构的改变可改变其功能，C正确；PrPc转变为PrPsc的过程为蛋白质到蛋白质的过程，属于蛋白质结构的改变，D错误。4．核糖体RNA(rRNA)在核仁中通过转录形成，与核糖核蛋白组装成核糖体前体，再通过核孔进入细胞质中进一步成熟，成为翻译的场所。翻译时rRNA催化肽键的连接。下列相关叙述错误的是()A．rRNA的合成需要DNA做模板B．rRNA的合成及核糖体的形成与核仁有关C．翻译时，rRNA的碱基与 tRNA上的反密码子互补配对D．rRNA可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能答案 C解析核糖体RNA(rRNA)在核仁中以DNA为模板通过转录形成，A、B项正确；翻译时，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，C项错误；翻译时rRNA可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能，催化肽键的连接，

D项正确。5．(2017胶·州期末)肽核酸(PNA)是人工合成的，用多肽骨架取代糖磷酸主链的 DNA类似物。PNA可以通过碱基互补配对的方式识别并结合 DNA或RNA，形成更稳定的双螺旋结构。 回答下列问题：与双链DNA相比较，PNA与mRNA形成的双链分子中特有的碱基互补配对方式是______________，ATP作为生命活动的直接能源物质，

若ATP分子中的

2个高能磷酸键断裂，其产生的物质可作为

________________________过程的原料。(2)科学家认为，在癌细胞中

PNA

可以通过与特定序列核苷酸结合，从而调节突变基因的________________________过程，从基因水平上治疗癌症。导入体内的

PNA

通常不会被降解，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若抑癌基因中某个碱基对被替换， 其表达产物的氨基酸数目是原蛋白的 1.25倍，出现这种情况最可能的原因是 ______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)A－U转录和RNA的自我复制(2)复制、转录及翻译PNA是人工合成的DNA类似物，细胞内缺乏能够使其降解的酶(3)抑癌基因突变导致转录形成的mRNA上原有终止密码子变为能编码氨基酸的密码子解析(1)双链DNA中的碱基配对方式为A—T、C—G，PNA与mRNA形成的双链分子中碱基配对方式为A—U、T—A，C—G，故特有的碱基互补配对方式是A—U。若ATP分子中的2个高能磷酸键断裂，则形成腺嘌呤核糖核苷酸，该分子可以作为转录或RNA自我复制的原料。(2)癌细胞中的PNA可以通过与特定序列核苷酸结合，从而调节突变基因的复制、转录及翻译过程，从基因水平上治疗癌症。导入体内的PNA通常不会被降解，其原因是PNA是人工合成的DNA类似物，细胞内缺乏能够使其降解的酶。(3)表达产物的氨基酸数目是原蛋白的1.25倍，由此可推知，在翻译时mRNA上的终止密码子已变成能编码蛋白质的密码子，从而使肽链延长。重要题型12 DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题解答本类题目关键在于清楚

DNA

分子半保留复制的特点，并明确复制后新

DNA

分子位置、子代

DNA

分开时间与去向，

即复制后的子代

DNA

位于两姐妹染色单体上，

由着丝点连接在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期分开，

可采用画图法帮助理解。 具体分析如下

(以有丝分裂为例 )：1．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的细胞个数所占比例不可能是()1A．1B．231C．4D．4答案D解析细胞分裂过程中先进行DNA复制。方式是半保留复制。图示辨析如下：可以看出，最后形成的情况是2个细胞是

4个子细胞有，1个细胞是

3种情况：第一种情况是，1个细胞是

4个细胞都是；第三种情况是

，第二种2个细胞是，另外2个细胞是

。2．将染色体上全部

DNA

分子双链经

32P标记的雄性哺乳动物细胞

(染色体数为

20)置于不含32()P的培养基中培养，细胞只进行一次分裂。下列推断中，正确的是A．若完成一次减数分裂，则产生的子细胞中有5对同源染色体，每条都含32PB．若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含20条染色体，其中10条含32PC．若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中均含2个Y染色体且都含32PD．若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个DNA分子且都含32P答案D解析减数分裂结束，产生的子细胞为生殖细胞，其内含有的10条染色体中不存在同源染色体，A错误。若进行一次有丝分裂结束，则产生的子细胞中含20条染色体，20条染色体都含32P，B错误。若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中含2个Y染色体或2个X染色体，且都含32P，C错误。若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个DNA分子，且每个DNA分子中都有一条脱氧核苷酸链含有32P，D正确。重要题型13 放射性同位素在生物实验中的应用1．主要应用用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。一般常用的标记元素有3H、14C、15N、18O、32P、35S等。2．归类分析(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记H218O，光合作用只产生18O2；再用18O标记18H2O，而不是CO2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于来自于CO2。(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如在 T2噬菌体侵染细菌的实验中，用 32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；用35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。1．下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是()A.小鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H218O，呼出的CO2也可能含有18OB．用32S标记甲硫氨酸，附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可能出现放射性C.将某精原细胞中的某条染色体上的DNA的一条链用15N进行标记，正常情况下，在该细胞分裂形成的精细胞中，含15N的精子所占比例为50%D.给水稻提供1414141414CO2，体内可以存在C的转移途径CO2→C3→(CH2O)答案C解析18O2标记以后放射性元素首先出现在H2O中，但是水又可以作为反应物，如果水作为反应物，那么放射性元素又可以出现在CO2中，A正确；用32S标记甲硫氨酸，如果是分泌蛋白，附着在内质网上的核糖体将出现放射性，如果不是分泌蛋白也可以在游离的核糖体上出现放射性，B正确；若将该精原细胞的一个DNA分子一条链用15N标记，由于减数分裂过程中DNA分子只复制一次，且DNA分子的复制方式是半保留复制，所以该细胞减数分裂形成的4个精子细胞中有1个含15N，即含15N的精细胞所占的比例为25%，C错误，水稻叶肉细胞吸收18进行光合作用合成葡萄糖，体内可存在14CO2C的转移途径14CO2→14C3→(CH2O)，D正确。2．某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题：(1)若实验三的离心结果为：如果 DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是 ________复制；如果DNA位于全中带位置，则是________复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于____________(位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于____________带位置，则是半保留复制。(2)若将实验三得到的 DNA 双链分开后再离心，其结果 ________(填“能”或“不能” )判断DNA的复制方式。为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)全保留半保留1/4轻和3/4重1/2中和1/2重(2)不能不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的解析(1)若实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位臵，则是全保留复制，因为全保留复制产生的子代是两条链含14N的DNA，分布在轻带位臵，而亲代DNA的两条链含15N，位于重带位臵；如果DNA位于全中带位臵，则是半保留复制，子代DNA都是一条链含14N，一条链含15N，所以处于中带位臵，同理，实验四中如果DNA位于1/4轻带和3/4重带位臵，则是全保留复制；如果DNA位于1/2中带和1/2重带位臵，则是半保留复制。(2)若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果不能判断DNA的复制方式。因为不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的，都会出现位于1/2中带和1/2重带位臵。专题强化练1．下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，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噬菌体的遗传物质答案D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项错误；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项错误；T2噬菌体营寄生生活，需先用含32P的培养基培养大肠杆菌，获得32P标记的细菌，然后再用32P标记的细菌培养噬菌体，获得32P标记的噬菌体，C项错误；赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，D项正确。2．(2017济·宁一模)下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是()．三个实验的设计思路是一致的．三个实验都用到了同位素标记法C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是 DNA答案 D解析 三个实验中，只有肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同，A错误；肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到放射性同位素标记法，

B错误；肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论，

C错误；三个实验所涉及的生物有噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是

DNA

，D

正确。3．下列关于

DNA

分子结构的叙述，不正确的是

(

)A．每个

DNA

分子一般都含有四种脱氧核苷酸B．DNA分子中的碱基、磷酸基团、脱氧核糖三者的数量是相等的C．DNA分子中每个脱氧核糖都连着一个磷酸基团D．双链DNA分子中碱基 A的数目等于碱基 T的数目答案 C解析 每个DNA 分子中一般都含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸四种， A项正确；每个 DNA分子中碱基数＝磷酸基团数＝脱氧核糖数，B项正确；在 DNA 分子中只有链末端的脱氧核糖连着一个磷酸基团，其余的脱氧核糖上均连着 2个磷酸基团，C项错误；在双链 DNA分子中碱基 A和碱基T的数目相同，项正确。4．早期认为，RNA分子只是一堆像意大利面的柔软条状分子，在DNA和蛋白质之间传递信息。现在，生物学家发现RNA不仅有助于蛋白质的合成，也是控制基因活性和修饰其他RNA的重要物质。结合所学知识，下列相关叙述错误的是()A．mRNA可以在DNA和蛋白质之间传递信息B．mRNA、tRNA和rRNA均与蛋白质的合成有关C．RNA对基因活性的控制很可能是通过与DNA单链形成互补链来实现的D．细胞内不同RNA具有各自的功能，彼此间互不影响答案D解析mRNA由DNA转录而来，其可以在DNA和蛋白质之间传递信息；蛋白质的合成过程中，mRNA作为模板，tRNA作为搬运氨基酸的工具，核糖体(包含rRNA)是翻译的场所；RNA对基因活性的控制很可能是通过与DNA单链形成互补链来实现的；从题干信息可知，有些RNA之间可相互影响。5．某逆转录病毒侵入哺乳动物的呼吸道上皮细胞内，合成的X蛋白能诱导细胞凋亡。下列相关分析合理的是()A．X蛋白在病毒的核糖体上合成B．该病毒遗传信息的传递途径是RNA→蛋白质C．X蛋白诱导呼吸道上皮细胞中某些基因的表达，进而引起细胞的凋亡D．逆转录过程需要的逆转录酶、核糖核苷酸、ATP等都来自上皮细胞答案C解析病毒无细胞结构，无核糖体，X蛋白是在呼吸道上皮细胞的核糖体上合成的；该病毒为逆转录病毒，遗传信息的传递途径是RNA→DNA→RNA→蛋白质。上皮细胞的凋亡是X蛋白诱导某些基因表达的结果；逆转录过程需要的是脱氧核苷酸。6．B基因在人肝脏细胞中的表达产物是含100个氨基酸的B-100蛋白，而在小肠细胞中的表达产物是由前 48个氨基酸构成的 B-48蛋白。研究发现，小肠细胞中 B基因转录出的 mRNA靠近中间位置某一 CAA密码子上的 C被编辑成了 U。以下判断错误的是 ( )A．小肠细胞中编辑后的 mRNA第49个密码子是终止密码子 UAAB．B-100蛋白前48个氨基酸序列与 B-48蛋白相同C．B-100蛋白和B-48蛋白的空间结构不同D．肝脏和小肠细胞中的 B基因结构有差异答案 D解析 小肠细胞中 B基因转录出的 mRNA靠近中间位臵某一 CAA密码子上的 C被编辑成了U，第49个密码子是终止密码子UAA，导致形成B-48蛋白；B-100蛋白前48个氨基酸序列与B-48蛋白相同；B-100蛋白和B-48蛋白由于氨基酸数量不同，空间结构也不同；同一个体不同的体细胞都来源于同一个受精卵的有丝分裂，核 DNA 都相同，所以肝脏和小肠细胞中B基因结构没有差异。7．枯草芽孢杆菌 (细菌)可分泌几丁质酶降解几丁质。某科研小组对几丁质酶的合成进行了研究，结果如下表

(注：＋表示含量检测指标几丁质酶mRNA几丁质酶

)。下列叙述正确的是甲(不加诱导物)＋＋

(

)乙(加入诱导物＋＋＋＋＋

)．枯草芽孢杆菌合成、分泌几丁质酶需要内质网和高尔基体加工．诱导物促进了几丁质酶基因的转录，从而促进几丁质酶大量合成C．有诱导物时，一个几丁质酶的 mRNA可能会结合多个核糖体D．诱导物使基因转录时，DNA两条链同时作为模板，从而提高酶的产量答案C解析 枯草芽孢杆菌属于原核生物，细胞内无内质网和高尔基体；据表格信息可知，与甲组相比，乙组加入诱导物，但几丁质酶mRNA的合成量并没有增加，说明诱导物不能促进几丁质酶基因的转录；由表格数据分析可知，加入诱导物时，几丁质酶的合成量增加是由于诱导物促进了翻译过程，一个几丁质酶的mRNA可能会结合多个核糖体，短时间内能合成大量几丁质酶；基因转录时以DNA的一条链为模板。8．如图表示野生型链孢霉几个基因的表达过程，下列据图做出的推断正确的是 ( )．核膜的存在使图中基因的转录和翻译在不同的区域进行．遗传信息的复制和表达都是以基因为单位进行的C．该图能说明基因和染色体行为存在明显的平行关系D．野生型链孢霉经 X射线处理后在缺少精氨酸的培养基上不能生长，则一定是基因

4发生了突变答案

A解析

野生型链孢霉属于真核生物，其中核膜的存在使图中基因的转录和翻译在不同的区域进行，即转录在细胞核中进行，翻译在细胞质的核糖体上进行，

A正确；遗传信息的表达是以基因为单位进行的，但遗传信息的复制不是以基因为单位进行的，

B错误；图示不能说明基因和染色体行为存在明显的平行关系，

C错误；野生型链孢霉经

X射线处理后在缺少精氨酸的培养基上不能生长，

则发生基因突变的基因可能是基因

1或基因

2或基因

3或基因

4，D错误。9．Qβ噬菌体的遗传物质 (QβRNA)是一条单链 RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后， QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和 RNA 复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是 ( )A．QβRNA的复制需经历一个逆转录过程B．QβRNA的复制需经历形成双链 RNA的过程C．一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链D．QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达答案 B解析 QβRNA复制的产物为 RNA，而逆转录的产物为 DNA，故A项错误；QβRNA的复制要遵循碱基互补配对原则，以

QβRNA

为模板，新形成的

RNA

链与模板链之间会形成双链RNA，故

B项正确；题图中一条

QβRNA作为模板翻译出了成熟蛋白、外壳蛋白和

RNA

复制酶等三种蛋白质，每个蛋白质至少是由一条肽链形成的，故

C项错误；由题干信息可知，复制酶基因表达在先，

QβRNA

复制在后，故

D项错误。10．埃博拉病毒

(EBV)的遗传物质是一种单链

RNA，EBV

感染后可能导致人体患埃博拉出血热(EBHF)。EBV与宿主细胞结合后， 将核酸—蛋白质复合体释放至细胞质，途径进行增殖，进而导致人体患病。下列推断最为合理的是 ( )

并启动如图所示．过程①所需嘌呤比例与过程③所需嘧啶比例相同．过程②中需要的氨基酸与tRNA的种类数相同C．EBV增殖过程需细胞提供四种脱氧核苷酸和 ATPD．直接将 EBV的－RNA注入人体细胞将引起 EBHF答案

A解析

过程①、③中分别是以－

RNA、mRNA

为模板按照碱基互补配对原则

(相应的嘧啶碱基与嘌呤碱基配对 )合成mRNA、－RNA，假设原来的－ RNA中含有嘧啶数为 a个，则合成mRNA

时需要嘌呤数也为

a个，则以该

mRNA

为模板合成－

RNA

时需要嘧啶数也为

a个；过程②是翻译，由于密码子的简并性，一种氨基酸可能对应多种密码子，即一种氨基酸可以由多种tRNA转运，所需的氨基酸种类数和所需的 tRNA种类数并不相同； EBV的遗传物质是RNA，图中未涉及DNA的合成，故EBV增殖过程中不需要细胞提供脱氧核苷酸，需要细胞提供四种核糖核苷酸和ATP；根据题干信息可知，EBV侵入宿主细胞后将核酸—蛋白质复合体同时释放至细胞质，才能启动增殖过程，从而导致人体患

EBHF，故只注入

EBV

的－RNA

不会引起

EBHF。11．人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：(1)孟德尔等遗传学家的研究表明，在减数分裂过程中，

_______________________________基因表现为自由组合。(2)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中， S型细菌有 SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型细菌是由 S型细菌突变产生的。利用加热杀死的 SⅢ与R型细菌混合培养，出现了 S型细菌，如果 S型细菌的出现是由于 R型细菌突变产生，则出现的 S型细菌为________，作出这一判断的依据是 ________________________。(3)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：①S型细菌的蛋白质或多糖＋

R型细菌→只有

R型细菌②S型细菌的

DNA

＋R

型细菌→

R型细菌＋

S型细菌③S型细菌的

DNA

＋DNA

酶＋R型细菌→只有

R型细菌增设实验③的目的是证明 _______________________________________________________。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，为什么遗传学家无法推测出 RNA分子中四种碱基的比例关系？ ____________________________________________________________。答案

(1)非同源染色体上的非等位

(2)多种类型

基因突变是不定向的

(3)无DNA

则转化一定不能发生

(或“DNA

是使

R型细菌发生转化的唯一物质”“

DNA

是使

R型细菌发生转化的不可或缺的物质”

)(4)RNA

是单链，碱基之间没有统一的配对关系

(或“RNA

是单链，只有部分碱基存在一一配对关系