2017-2018学年备考套餐之高一生物人教版必修2讲义第3章基因的本质章末整合提升

知识系统构建规律方法整合整合一同位素标记噬菌体的有关分析1．噬菌体的结构：噬菌体由DNA和蛋白质组成。2．噬菌体侵染细菌的过程3．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌例1有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程。设计实验如图：一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是()选项放射性S元素P元素A全部无全部32S全部31PB全部有全部35S多数32P、少数31PC少数有全部32S少数32P、多数31PD全部有全部35S少数32P、多数31P答案D解析病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞，由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其DNA被32P标记)，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性)，也有自身核酸(含32P)，故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P；病毒合成的蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。整合二DNA分子结构的计算碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础。可推知以下多条用于碱基计算的规律。项目双链DNA分子1链2链A、G、T、C的关系A＝T；G＝CA1＝T2；G1＝C2A2＝T1；G2＝C1A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝DNA中碱基总数50%非互补碱基和之比：eq\f(A＋G,T＋C)或eq\f(A＋C,T＋G)1m1/m互补碱基和之比：eq\f(A＋T,G＋C)或eq\f(G＋C,A＋T)nnn某种碱基的比例(X为A、T、G、C中某种碱基的含量)1/2(X1%＋X2%)X1%X2%例2已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A．34%和16% B．34%和18%C．16%和34% D．32%和18%答案A解析设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则A＋T占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%，则A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。根据DNA分子的碱基互补配对关系，所以T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。整合三DNA复制的有关计算DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：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DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。2．脱氧核苷酸链数(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。3．消耗的脱氧核苷酸数(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。(2)第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个。例3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)个答案D解析DNA复制n次是指DNA连续复制了n次，产生的子代DNA分子为2n个，形成的脱氧核苷酸链有2n＋1条。第n次复制是指DNA复制了n－1次，已产生子代的DNA分子继续进行第n次复制。两种复制情况下所需的脱氧核苷酸的数目是不同的。在计算DNA分子在第n次复制过程中所需含某种碱基的脱氧核苷酸数目时，要先计算出n次复制时所需要的该种脱氧核苷酸数，再减去(n－1)次复制过程中所需要的该种脱氧核苷酸数。该DNA分子含胞嘧啶数目为(m－A)个，复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为(m－A)(2n－1)个。整合四基因、DNA与染色体之间的关系下图是一对染色体，其中一条染色体来自母本，另一条来自父本。它们都含有同一性状的基因，而且这些基因都按照相同的顺序从染色体的一端排到另一端。在一对染色体上同一位置的基因都相同吗？这些基因与染色体呈现出何种关系？科学家观察到基因和染色体的行为存在着明显的平行关系，通过类比的方法，推断出基因位于染色体上并得到证明，且测定出了基因在染色体上的相对位置，在染色体上呈线性排列。每种生物的体细胞含有一定数目的染色体，真核细胞中DNA主要存在于细胞核内，少量存在于线粒体、叶绿体中。前者DNA位于染色体上，复制前每条染色体上有1个DNA分子，复制后每条染色体上有2个DNA分子；而后者DNA是裸露的。每个DNA分子上含有许多基因，基因在染色体上呈线性排列。例4用a表示DNA，b表示基因，c表示脱氧核苷酸，d表示碱基，则四者的关系是()答案D解析基因是有遗传效应的DNA片段，两者的基本组成单位均为脱氧核苷酸，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成的。热点考题集训1．下列关于“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外壳，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。2．为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为()A．用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌B．用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细菌C．将一组噬菌体用32P和35S标记D．一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳答案D解析用32P和35S分别标记DNA和蛋白质外壳，35S仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在于噬菌体的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白质和DNA中都含有，无法区别是哪一种成分发挥作用，同时用32P、35S标记蛋白质和DNA，沉淀物和上清液中都有放射性，也无法判断是哪一种成分发挥作用。3．如图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是()答案D解析图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来自乙病毒，而蛋白质外壳来自甲病毒。由于病毒丙侵染植物细胞中的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。4．一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤(A)有40个。在不含15N的培养液中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，需游离胞嘧啶(C)为m个，则n、m分别是()A．3、960 B．3、900C．4、960 D．4、900答案D解析标记过的DNA分子不管复制多少次，其子代DNA分子中必然有两个DNA分子携带有标记。根据不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，可知共得到DNA分子16个，DNA分子需要复制4次；根据题中腺嘌呤40个可知A＝T＝40(个)，G＝C＝60(个)，16个DNA分子共需要60×16个碱基C，除去开始时作为模板的DNA分子，还需要C960－60＝600(个)。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分子在含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1/8B．含有14N的DNA分子占7/8C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D．复制结果共产生16个DNA分子答案B解析由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成16个DNA分子都含有14N，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N，该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制4次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(24－1)＝600(个)。6．假如某大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含15N的DNA的相对分子质量为b。现将含15N的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，那么，子二代DNA的相对分子质量平均为()A．(a＋b)/2 B．(3a＋b)/4C．(2a＋3b)/2 D．(a＋3b)/4答案B解析1个含15N的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，子二代有4个DNA，其中2个DNA各含1条14N链和1条15N链，另外2个DNA的2条链都含14N。4个子代DNA实际为6条14N链和2条15N链，相当于3个含14N的DNA和1个含15N的DNA，故子二代DNA的相对分子质量平均为(3a＋b)/4。7．某生物的一个DNA分子长度为35700埃。已知DNA每一个螺旋的长度为34埃，含10个碱基对，假设平均每个基因有250个碱基，则这个DNA中的基因数不会超过多少个()A．30B．60C．84D．240答案C解析此DNA的螺旋数为eq\f(35700,34)＝1050(个)，碱基总数为1050×20＝21000(个)。基因是具有遗传效应的DNA片段，即DNA中有些片段是没有基因的，如果把这些片段也考虑进去，核DNA中基因数不会超过eq\f(21000,250)＝84(个)。8．下列叙述中正确的是()A．细胞中的基因都在染色体上B．细胞中每条染色体上都只有一个DNA分子C．在体细胞中，基因和染色体一般成对存在D．非等位基因在形成配子时都是自由组合的答案C解析基因与染色体的行为虽然存在着明显的平行关系，但基因实质上是位于DNA上的，除染色体上有DNA外，细胞质中的线粒体、叶绿体等细胞器内也含有DNA，其上面也有基因(称为细胞质基因)，所以A项错误；细胞中的染色体经过复制后，每条染色体上含有两条染色单体，即两个DNA分子，所以B项错误；减数分裂过程中，发生自由组合的基因是位于非同源染色体上的非等位基因，同源染色体上的非等位基因不发生自由组合，故D项也错误。9．R型肺炎双球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细菌，S型肺炎双球菌菌体有多糖类的荚膜，是有毒性细菌，可使人患肺炎或使小鼠患败血症。科学家艾弗里及其同事利用肺炎双球菌来探究什么是遗传物质的问题。实验材料、用具：S型细菌、R型细菌、DNA水解酶、培养基、培养皿等。艾弗里等人先做了以下3组实验：第一组：S型细菌的蛋白质＋R型活细菌培养基→R型菌落第二组：S型细菌荚膜的多糖＋R型活细菌培养基→R型菌落第三组：S型细菌的DNA＋R型活细菌培养基→S型菌落、R型菌落(1)艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请写出第四组实验方法和结果：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)从上述实验可以得出的结论是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)从第三组实验可知，S型细菌的DNA或基因能否通过R型细菌的细胞膜？________。(4)有人认为，上述4个实验并不能说明蛋白质和荚膜多糖不是遗传物质，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)实验中涉及的S型细菌和R型细菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)S型细菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活细菌培养基→R型菌落(2)DNA是肺炎双球菌的遗传物质(3)能(4)本实验未能证实蛋白质和荚膜多糖通过细菌细胞膜进入细胞内的情况(5)S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙解析(1)本题直接考查教材内容，第四组实验方法是用DNA水解酶处理S型细菌的DNA后，再与R型活细菌混合培养，观察结果，应该只有R型菌落，因为S型细菌的DNA水解后其生理功能丧失。(2)比较上述4组实验可以得出DNA是肺炎双球菌的遗传物质。(3)R型细菌转化为S型细菌，说明S型细菌的DNA进入R型细菌内并与它的DNA实现重组，即能说明S型细菌的DNA能通过R型细菌的细胞膜。(4)由于该实验没有证明蛋白质和荚膜多糖通过细菌细胞膜进入细胞内的情况，所