第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
一、选择题
1．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养SⅡ型肺炎双球菌可从中分离出RⅡ型菌。格里菲思将加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡的小鼠体内获得了具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是( )
A．SⅢ型菌经突变形成了耐高温型菌
B．SⅢ型菌是由RⅡ型菌突变形成的
C．RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌
D．加热后SⅢ型菌可能未被完全杀死
2．格里菲思利用光滑型(S)和粗糙型(R)两种类型的肺炎双球菌做了如下实验，该实验说明( )
第一组：注射R型活菌→实验小鼠→小鼠存活
第二组：注射S型活菌→实验小鼠→小鼠死亡
第三组：注射加热杀死的S型菌→实验小鼠→小鼠存活
第四组：注射R型活菌＋加热杀死的S型菌→实验小鼠→小鼠死亡
A．DNA是遗传物质
B．被加热杀死的S型菌含有能使R型菌发生转化的某种物质
C．从死亡的小鼠体内只能分离得到S型一种细菌
D．第四组实验中，活的R型菌有可能使死的S型菌复活
3．(2016年保定月考)用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9小时，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是( )
A．32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质
B．子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性
C．DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32
D．噬菌体繁殖一代的时间约为1.0小时
4．艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表所示。由表可知( )(导学号 57130160)
实验
组号
接种菌型
加入S型细菌
的物质
培养皿
长菌情况
①
R型
蛋白质
R型
②
R型
荚膜多糖
R型
③
R型
DNA
R型、S型
④
R型
DNA(经DNA酶处理)
R型
A．①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
5．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对该过程的有关叙述正确的是( )(导学号 57130161)
A．选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和DNA
B．被35S标记的噬菌体是通过将其接种在含有35S的培养基中培养而获得的
C．采用搅拌和离心等手段是为了使DNA和蛋白质分离
D．该实验说明了噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质
6．下图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体(10～1000个)与母代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是( )
A．31P B．32P C．32S D．35S
7．“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下：①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述正确的是( )
A．①需要利用分别含有35S和32P的细菌
B．②中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败
C．③的作用是加速细菌的解体
D．④的结果是沉淀物中检测到放射性
8．(2016年豫北四市统考)某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是( )
A．35S标记的是噬菌体的DNA
B．沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C．上清液a中放射性较强
D．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
9．如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，下列分析正确的是( )(导学号 57130162)
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、35S
C．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N
D．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S
10．下列关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C．RNA是T2噬菌体的遗传物质
D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖
选择题答题卡
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、非选择题
11．(2016年安阳模拟)λ噬菌体有极强的侵染能力，并能在细菌中快速地进行DNA的复制，最终导致细菌破裂(称为溶菌状态)，或者整合到细菌基因组中潜伏起来，不产生子代
噬菌体(称为溶原状态)。在转基因技术中常用λ噬菌体构建基因克隆载体，使其在受体细菌中大量扩增外源DNA，进而构建基因文库，相关操作如下图，请分析回答相关问题：
(1)组装噬菌体时，可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为36～51 kb，则λ gt10载体可插入的外源DNA的长度范围为________________。
(2)λ噬菌体的溶菌状态、溶原状态各有用途。现有一种imm434基因，该基因编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物。但如果直接插入该基因，会使载体过大而超过噬菌体蛋白质的包装能力，需要删除λ噬菌体原有的一些序列。根据上图分析：
①如果需要获得大量含目的基因的噬菌体，应当使λ噬菌体处于________状态，相应的改造措施是删除λ噬菌体DNA中的________(填“左臂”“中部”或“右臂”)；
②如果需要目的基因在细菌中大量克隆，应当使λ噬菌体处于________状态，相应的改造措施是可以删除λ噬菌体DNA中的________(填“左臂”“中部”或“右臂”)，并插入______________。
(3)包装用的蛋白质与DNA相比，特有的化学元素是________，若对其进行标记并做侵染实验，可获得的结论是________________________________________________________。
(4)分离纯化噬菌体重组DNA时，将经培养10 h左右的大肠杆菌——噬菌体的培养液超速离心后，从离心试管内的__________中获得噬菌体。
12．在研究生物遗传物质的过程中，人们做了很多的实验进行探究，包括著名的“肺炎双球菌转化实验”。
(1)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；
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(如下图所示)。
注：为S型菌落 为R型菌落
①制备符合实验要求的培养基时，除加入适当比例的水和琼脂外，还必须加入一定量的无机盐、氮源、有机碳源、生长因子等，并调整pH。
②本实验中的对照组是____________。
③本实验能得出的结论是S型细菌中的某种物质(转化因子)能使_____________________ ____________________________________________。
(2)请利用DNA酶(可降解DNA)作试剂，选择适当的材料用具，设计实验方案，验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”。
①实验设计方案：
第一步：从S型细菌中提取DNA。
第二步：制备符合要求的培养基，均分为三份，编号为A、B、C，分别作如下处理。
编号
A
B
C
处理
不加任何
提取物
加入提取出的S型细菌的DNA
________
________
第三步：将______________分别接种到三组培养基上。
第四步：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。
②预测实验结果：____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
③得出实验结论：DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌，DNA结构要保持________才能完成此转化过程。
第2、3、4节 DNA分子的结构、
DNA的复制及基因是有遗传效应的DNA片段
一、选择题
1．下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T”
C．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果他画的是RNA双链，则该图应是正确的”
2．以下是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是( )
A B C D
3．在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C,6个G,3个A,7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则( )(导学号 57130163)
A．能搭建出20个脱氧核苷酸
B．所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对
C．能搭建出410种不同的DNA分子模型
D．能搭建出一个4个碱基对的DNA分子片段
4．下图表示一个DNA分子的片段，有关表述正确的是( )(导学号 57130164)
A．④代表的物质中储存着遗传信息
B．不同生物的DNA分子中④的种类无特异性
C．转录时该片段的两条链都可作为模板链
D．DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定
5．(2016年江苏泰州一模)下列哪项对双链DNA分子的叙述是错误的？( )
A．若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等
B．若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍
C．若一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D．若一条链的G∶T＝1∶2，则另一条链的C∶A＝2∶1
6．下图表示某生物DNA分子结构的片段，下列叙述正确的是( )
A．双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性
B．DNA的一条单链上相邻碱基之间以氢键连接
C．若左链中的G发生突变，不一定引起该生物性状的改变
D．对于任意双链DNA而言，(A＋C)/(T＋G)＝K在每条链都成立
7．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( )
A B C D
8．(2015年浙江宁波检测)下图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是( )
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
9．如果DNA分子上某一片段是基因，则该片段( )
①携带遗传信息 ②上面有密码子 ③能转录产生mRNA ④能进入核糖体 ⑤能运载氨基酸 ⑥能控制蛋白质的合成
A．①③⑤
B．②④⑥
C．①③⑥
D．②④⑤
10．(2016年湖南益阳模拟)某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子用15N同位素标记过的4种游离脱氧核苷酸为原料复制3次。将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图1结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图2
结果。下列有关分析正确的是( )(导学号 57130165)
图1 图2
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记胞嘧啶6300个
C．X层中含有氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比为1∶4
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题号
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答案
二、非选择题
11．下图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题。
(1)图中1表示________，2表示______________，1、2、3结合在一起的结构叫________________。其排列顺序中蕴藏着__________________。
(2)图中3有________种，中文名字分别是____________________________。
(3)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G共________对。
②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸________个。
③在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。
(4)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA转移到含14N的培养基中培养，子一代DNA的平均相对分子质量为__________，子二代DNA的平均相对分子质量为__________。
12．(2016年西安二模)将大肠杆菌放在含有15N的培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为15N，它比14N分子密度大。然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到14N培养基中培养，每隔4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次，测定其不同世代细菌DNA分子的密度。DNA分子的密度梯度离心实验结果如下图所示。
(1)中带含有的氮元素是________。
(2)如果测定第4代DNA分子密度，含15N的DNA分子所占比例为________。
(3)如果将第1代(全中)DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的四条DNA单链在试管中的分布位置应为____________________。
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1.C 解析：加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡，说明RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌。
2．B
3．B 解析：噬菌体侵染细菌时，利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代，故其DNA和蛋白质都带有放射性。1个噬菌体繁殖6代产生64个子代，繁殖一代需1.5小时。
4．C 解析：实验过程中，①组加入的蛋白质和②组加入的荚膜多糖不能促进R型细菌的转化，说明两者不是转化因子，A错误；③组加入的DNA能促进R型细菌的转化，④组加入的经DNA酶处理的DNA不能促进R型细菌转化，说明DNA是转化因子；B、D选项均不能由该实验得到证明。
5．A 解析：被35S标记的噬菌体是通过将其接种在含有35S的大肠杆菌中培养而获得的；采用搅拌和离心等手段是为了使噬菌体外壳与细胞分离；该实验不能说明噬菌体的遗传物质是DNA。
6．C 解析：噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有DNA，蛋白质外壳保留在外，因此在子代噬菌体中不可能含有32S。
7．A 解析：①需要利用分别含有35S和32P的细菌；②中少量噬菌体未侵入细菌不会导致实验失败，只要有大量噬菌体侵入细菌就能体现遗传物质的传递情况；③的作用是加速噬菌体和细菌的分离；④的结果是上清液或沉淀物中分别检测到放射性。
8．A 解析：35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S元素；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀中，使沉淀物b中放射性增强；该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质。
9．C 解析：DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了；由于3H、15N、35S标记的噬菌体蛋白质外壳，不进入细菌，3H、15N标记的噬菌体DNA分子进入细菌但不能用于合成子代噬菌体的外壳，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S。
10．D
11．(1)0～7.6 kb
(2)①溶菌 中部 ②溶原 左臂 imm434基因
(3)S 蛋白质没有进入细菌 (4)上清液
解析：(1)人工改造后的λ gt10载体的长度是43.4 kb，而被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为36～51 kb，因此λ gt10载体可插入的外源DNA的最大长度是51－43.4＝7.6 kb。(2)如果需要获得大量含目的基因的噬菌体，应当使λ噬菌体处于溶菌状态，则应删除λ噬菌体的DNA中含控制溶原生长序列，即中部；如果需要目的基因在细菌中大量克隆，应当使λ噬菌体处于溶原状态，则应删除λ噬菌体的DNA中含编码蛋白质外壳序列，即删除λ噬菌体DNA中的左臂，并插入imm434基因。(3)噬菌体的蛋白质外壳特有的元素是S元素。通过35S标记会发现噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳不进入细菌中。(4)将经培养10 h左右的大肠杆菌——噬菌体的培养液超速离心后，释放出来的子代噬菌体位于上清液中。
12．(1)②1、2、3组 ③R型细菌转化为S型细菌
(2)①加入提取出的S型细菌DNA和DNA酶
R型细菌 ②A、C组中未出现S型细菌，B组培养基中出现S型细菌 ③完整
解析：(1)通过对比可知，加热杀死的S型细菌与R型细菌混合在一起，可以产生活的S型细菌，说明S型细菌中有某种物质能使R型细菌转化为S型细菌。(2)①第二步中要形成对照，主要体现S型细菌的DNA能发生转化，而经过DNA酶使DNA水解无法发生转化。②只有加入S型细菌的DNA才能发生转化，而经过DNA酶处理后的S型细菌的DNA，因水解失去原有DNA的作用而无法发生转化。③通过对照可知，只加入R型细菌不会产生S型细菌，加入S型细菌的DNA才能发生转化产生S型细菌，而加入S型细菌DNA和DNA
酶后，不能产生S型细菌，从反面又证明使R型细菌转化为S型细菌的物质是DNA。
第2、3、4节 DNA分子的结构、
DNA的复制及基因是有遗传效应的DNA片段
1.C 解析：DNA中含有的五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖，不含碱基U，而含碱基T，两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷酸连接形成磷酸二酯键。
2．D 解析：选项A中，从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断，两条脱氧核苷酸链不是反向平行的；选项B中，A与T之间的氢键应该是两个而不是三个；选项C中，含氮碱基(C)与五碳糖的连接位置错误，且G与C之间应有三个氢键。
3．D 解析：每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数，因脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个，故最多只能搭建出14个脱氧核苷酸；DNA分子的碱基中A＝T、C＝G，故提供的4种碱基最多只能构成4个C—G对和3个A—T对，但由于脱氧核苷酸之间结合形成磷酸二酯键时还需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物，而7个碱基对需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物是14＋12＝26(个)；设可搭建的DNA片段有n个碱基对，按提供的脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个计算，则有14＝n×2＋(n－1)×2，得n＝4，故最多能搭建出44种不同的DNA分子片段。
4．B 解析：遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息；不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(④)组成；转录时以DNA中的一条链为模板；由于C—G碱基对含3个氢键，所以C—G碱基对含量越高，DNA越稳定。
5．D 解析：由碱基互补配对原则可知，一条链上的G与另一条链上的C相等，一条链上的T与另一条链上的A相等，因此若一条链的G∶T＝1∶2，则另一条链的C∶A＝1∶2。
6．C 解析：DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性，双螺旋结构以及碱基间的氢键不具有特异性，A错误。DNA的一条单链上相邻碱基之间以脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接，B错误。若左链中的G发生突变，改变的不一定是编码区，不参与转录、翻译环节，且密码子具有简并性，所以不一定引起该生物性状的改变，C正确。对于任意双链DNA而言，(A＋T)/(C＋G)＝K在每条链都成立，D错误。
7．D
8．A 解析：a中一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基正好构成一个核苷酸，而b中包含的是第二个核苷酸的碱基和五碳糖及第三个核苷酸的磷酸，故A错误；由图可以看出：与每个五碳糖直接相连的碱基有1个；各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的；若该链为脱氧核苷酸链的片段，从图示碱基组成上看，缺少的碱基是T。
9．C 解析：基因是具有遗传效应的DNA片段，携带着遗传信息，可以进行复制和转录，能控制蛋白质的合成。
10．C 解析：由题意可知，得到的8个DNA分子中，有6个DNA分子为15N/15N，有2个DNA分子为15N/14N。故X层是含15N/14N的基因；W层中含15N标记的胞嘧啶有3150个；W层有14条DNA链，Z层有2条DNA链，故它们的核苷酸数之比为7∶1。
11．(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 遗传信息
(2)2 鸟嘌呤、胞嘧啶
(3)①40 60 ②900 ③C和G
(4)(a＋b)/2 (3a＋b)/4
解析：(2)图中3应为碱基，由于有3个氢键存在，因此应为C(胞嘧啶)或G(鸟嘌呤)。(3)①该DNA含有碱基200个，A、T碱基对间的氢键个数为2个，G、C碱基对间的氢键个数为3个，通过计算可得出腺嘌呤40个，C与G共60对。②DNA分子的复制方式为半保留复制，即任一DNA分子都由一条母链和一条子链组成。含60个胞嘧啶的DNA复制4次，形成16个DNA分子，新增DNA分子15个，需胞嘧啶为60×15＝900(个)。③由于G、C碱基对间的氢键数为3个，比A、T碱基对之间的氢键多，因此，G、C碱基对的比例高时，DNA分子稳定性高。(4)由于DNA分子的半保留复制，因此子一代DNA的一条链含15N，一条链含14N，则子一代DNA的平均相对分子质量为(a＋b)/2，而子二代DNA
的平均相对分子质量为 /4＝/4。
12．(1)14N、15N (2)1/8
(3)1/2重带、1/2轻带
解析：两条DNA单链均被15N标记的DNA分子为全重DNA分子，在离心管的最下边；含全重DNA分子的大肠杆菌转入含14N的培养基中培养后，第1代全部为一条链含15N、另一条链含14N的DNA分子，在离心管的中间；第2代为1/2中带DNA分子，1/2轻带DNA分子；第4代为2/24中带DNA分子，(24－2)/24轻带DNA分子。
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