文档内容
第 3 章 基因的本质
第 1 节 DNA 是主要的遗传物质
[必备知识]
1．肺炎链球菌有两类：R型细菌无荚膜、菌落表面粗糙、无毒。S型细菌有荚膜、菌落表面光滑、有
毒，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。(P43)
2．在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分
子中含有硫，磷几乎都存在于DNA 分子中。(P45“相关信息”)
3．赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有
头部的 DNA 进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。(P45)
4．实验误差分析：(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因是保温时间过短或
过长。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌
体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让 上清液中析出重量较轻的 T 2
噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。(P45)
6．因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质；原核生物(如细菌)的遗传
物质是 DNA ，真核生物的遗传物质是 DNA ，病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA 。(P46)
7．在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种
影响因素的称为“加法原理”。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。(P46“科学方
法”)
[重要图解]
1．艾弗里证明DNA是遗传物质的实验示意图肺炎链球菌的转化实验
(1)体内转化实验：1928年由英国微生物学家格里菲思等人进行。结论：在S型细菌中存在转化因子可
以使R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)体外转化实验：20世纪40年代由美国微生物学家艾弗里等人进行。结论： DNA 才是使 R 型细菌产
生稳定遗传变化的物质。(P43～44)
2．噬菌体侵染大肠杆菌的实验示意图
赫尔希和蔡斯的实验过程：(1)在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P 的培养基中培养大肠
杆菌；(2)再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记或 DNA 含有32P标记的噬菌体；(3)
然后，用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、
离心；(4)离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质。(P45)
[易错提醒]
错点1：误认为“加热使DNA和蛋白质、多糖类荚膜等都失去活性”
精析：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，但是内部的
DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
错点2：误认“为肺炎链球菌转化的实质是发生的基因突变”
精析：肺炎链球菌转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验中 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。
错点3：误认为“加热杀死的S型细菌可使所有R型细菌实现转化”
精析：并非所有的R型细菌都转化为S型细菌，事实上转化的效率很低，并且转化受DNA的纯度、两种
细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响，因此只有少部分R型细菌被转化为S型细菌。
错点4：混淆S型菌DNA和S型菌精析：肺炎链球菌体内转化实验不能简单地说成有毒性的S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性
的S型细菌可使小鼠致死。
错点5：误认为“格里菲思实验证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA”
精析：格里菲思实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但并未具体证明转化因子是何种物质，
也没有证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA。
错点6：误认为“可用含放射性同位素的培养基直接培养噬菌体而获得标记的噬菌体”
精析：实验中获得含放射性同位素标记的噬菌体时不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所
以应先培养（标记）细菌，再用细菌培养噬菌体。
错点7：误认为“可用含放射性同位素标记是对现一个噬菌体的标记”
精析：35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测
到放射性存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
错点8：混淆噬菌体侵染细菌实验的2个关键环节——“保温”与“搅拌”
精析：“保温”时间要合适——保温时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。原因是部分噬菌
体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠
杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。
错点9：不明确噬菌体的增殖过程及条件而出错
精析：
增殖需要的条件 内容
模板 噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA原料 大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌 原料 大肠杆菌的氨基酸
体蛋白质 场所 大肠杆菌的核糖体
需要的酶 解旋酶、DNA聚合酶等
错点10：误认为“原核生物或真核生物细胞质中的遗传物质为 RNA或认为某一生物遗传物质“主要是
DNA””精析：常见的错误说法：“××(具体某种生物)的遗传物质主要是DNA”“××(具体的某种生物)的主要
遗传物质是DNA”等。对于具体的生物而言，其遗传物质是确定的，要么是DNA，要么是RNA，只能是
其中的一种。具体来说，真核生物(包括细胞质、细胞核中)和原核生物的遗传物质一定是DNA。病毒的遗
传物质是DNA或RNA。
错点11:肺炎双球菌转化实验的三个误区
精析：(1)转化的实质是基因重组而非基因突变
肺炎双球菌转化是将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。
(2)并非所有的R型细菌都被转化
由于转化受到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，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
(3)加热导致DNA变性后可复性
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。
错点12:噬菌体侵染细菌实验的三次涉及大肠杆菌
精析：(1)三次涉及大肠杆菌
第 2 节 DNA 的结构
[必备知识]
1．DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(P50)
2．DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(P50)
3．DNA分子中 脱氧核苷酸 ( 或碱基 ) 的排列顺序 代表了遗传信息。
[重要图解]
DNA的结构模式图(P50)
（1） 依次写出图中①～⑩的名称：①胞嘧啶、②腺嘌呤、
③鸟嘌呤、④胸腺嘧啶、⑤脱氧核糖、⑥磷酸、⑦脱氧核苷酸、⑧碱基、⑨氢键、⑩一条脱氧核苷酸链的
片段。相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接。
（2）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，即A和 T 配对(氢键有 2 个)，G和 C 配对(氢键
有 3 个)。碱基之间的这种一一对应
的关系，叫作碱基互补配对原则。双链DNA中A(腺嘌呤)的量总是和T(胸腺嘧啶)的量相等，C(胞嘧啶)的
量总是和G(鸟嘌呤)的量相等。热稳定性高的DNA分子中 G≡C 碱基对较多。
（3）DNA初步水解产物是 4 种脱氧核苷酸 ，彻底水解产物是 磷酸、脱氧核糖和 4 种含氮碱基 。（4）脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作l'-C,与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。DNA的一条单链具有两个末端，
每一个末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（一 0H ） ,称作3'-端。DNA的
两条单链走向相反，若从双链的上至下，下图中甲链是从 5'- 端到 3'- 端 ，乙链是从 3'- 端到 5'- 端 。
[易错提醒]
错点1：误认为“DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶””
精析：在教材“DNA分子双螺旋结构的主要特点”中提出了碱基互补配对原则。根据碱基互补配对原则双
链DNA中嘌呤等于嘧啶，但在双链DNA的一条链中嘌呤不一定等于嘧啶，单链 DNA分子中嘌呤也不一
定等于嘧啶。
错点2：不能根据双链DNA碱基间数量关系判断DNA是单链还是双链
精析：在双链DNA中，嘌呤之和等于嘧啶之和，即A+G=C+T[(A+G)/(C+T)=1]。根据上述公式，可鉴定
DNA是单链还是双链。在一个DNA分子中，如果（A+G)/(C+T)≠1，且A≠T、C≠G，那么该DNA为单链;
如果(A+G)/(C+T)=1，且A=T、C=G,说明该DNA为双链。也可由上述公式推出下列关系：DNA双链中,两
个不互补的碱基之和相等,并为碱基总数的1/2,即(A+G)=(T+C)=(A+C)=(T+G)=1/2×碱基总数。非互补碱基和
之比等于1,即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。
错点3：忽略了双链DNA碱基间的氢键数量及单链DNA的方向性
精析：配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C—G对占比例越大，DNA结
构越稳定。DNA单链的方向是从5'端到3'端的，因此，双链DNA中两条链为反向的。
错点4:误认为DNA分子都是双链结构或认为DNA分子中嘌呤一定等于嘧啶或认为嘌呤＝嘧啶时一定为双
链DNA分子
精析：DNA分子一般为“双螺旋结构”，但也有些DNA分子呈“单链”结构，在此类DNA分子中嘌呤
与嘧啶可能相等也可能不相等。由此可见，双链DNA分子中嘌呤“A＋G”固然等于“T＋C”或(A＋C)/(T＋
G)＝1，但存在该等量或比例关系时，未必一定是双链DNA分子。
第 3 节 DNA 的复制
[必备知识]
1．1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了
一个巧妙的实验，证明了DNA的半保留复制。(P53)
2．与DNA复制有关的碱基计算(1)一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为： 2 n 。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2 个，占 1/2 n － 1 。
(3)若某DNA分子中含碱基T为a，①则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为： a (2 n －
1)；②第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为： a ×2 n － 1 。
3.真核生物DNA的复制
(1)概念：以 亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程 。
(2)复制方式：半保留复制。
(3)复制条件：①模板；②原料；③能量；④酶。
(4)复制特点：①边解旋边复制；②半保留复制。
(5)复制意义：保持了遗传信息的连续性。
(6)精确复制的原因： DNA 独特的双螺旋结构 为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了复
制能够准确地进行。
[重要图解]
DNA复制的示意图：(P55～56)
（1）解旋：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶(图中序号①)将DNA双螺旋的两
条链解开，这个过程叫做解旋，既下图中序号②对应过程。
（2）复制： DNA 聚合酶 (图中序号③)等以解开的每一条母链为模板，以细胞中 游离的 4 种脱氧核苷酸 (图
中序号④)为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
（3）延伸及重新螺旋：随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断地延伸。同时，每条新链与
其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
（4）结果：复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。图中⑤⑥⑦⑧序号处对应
碳原子的序号依次是： 3’ 、 5’ 、 5’ 、 3’ 。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中去。
[易错提醒]
错点1：误认为“DNA复制只发生于细胞核中”精析：细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、
线粒体、原核细胞的拟核及质粒。
需特别注意的是DNA病毒虽有DNA分子，但其不能独立完成DNA分子的复制——病毒的DNA复制必须
借助寄主细胞完成，在其DNA复制时，病毒只提供“模板链”，其他一切条件(包括场所、原料、酶、能
量)均由寄主细胞提供。
错点2：混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的五种酶
精析：①DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接成“链”；
②DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片
段”；③限制性内切酶：用于切断 DNA双链中主链上的“3,5磷酸二酯键”；④DNA水解酶：用于将
DNA分子水解为脱氧核苷酸；⑤解旋酶：用于将DNA双螺旋的两条链解开。
错点3：混淆DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件
精析：DNA分子中碱基对之间氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢
键是自动形成的，不需要酶和能量。
错点4：混淆DNA分子复制过程中相关计算的规律
精析：若将双链被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养,复制n(n≥1)次,其结果如下:
(1)DNA分子数分析:
子代DNA分子数 2n
含15N的DNA分子数 2
含14N的DNA分子数 2n
只含14N的DNA分子数 2n-2
(2)脱氧核苷酸链数分析:
子代DNA中脱氧核苷酸链数2n+1
含15N的脱氧核苷酸链数 2
含14N的脱氧核苷酸链数 2n+1-2
(3)消耗的脱氧核苷酸数。
①若一亲代DNA含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×(2n-1)个。
②若进行第n次复制,则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为[m×(2n-1)-m×(2n-1-1)]=m×2n-1个。
错点5：混淆稳定同位素和放射性同位素精析：在噬菌体浸染细菌实验中，利用的是放射性同位素标记技术，用32P或35S分别标记噬菌体DNA、蛋
白质，实验最后检测的是上清液和沉淀物中的放射性。而在证明DNA半保留的实验中，科学家以大肠杆
菌为实验材料，运用同位素标记技术。15N和14N是N元素的两种稳定同位素,这两种同位素的相对原子质
量不同，因上经，实验中，将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置来判断DNA类型。
第 4 节 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段
[必备知识]
1．人类基因组计划测定的是 24 条染色体(22 条常染色体＋X＋Y)上DNA的碱基序列。(P57“思考·讨
论”)
2．一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。(P58)
3．DNA上分布着许多个基因，基因通常是 有遗传效应的 DNA 片段 。(P59)
4．有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。对这类病毒而言，
基因就是有遗传效应的 RNA 片段。(P59)
[易错提醒]
错点1;误认为染色体是基因的唯一载体
精析:(1)真核细胞中的线粒体和叶绿体也是基因的载体。
(2)原核细胞无染色体，拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸露的。
错点2:不明确遗传效应指的是什么?
精析：遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制一定的性状。
错点3：混淆基因、DNA与染色体的关系
精析：下图表示基因、DNA与染色关系，图示是针对真核细胞来说的。即，针对遗传物质为 DNA的生物
而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但同时要注意，就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应
的RNA片段”。另外，应注意，并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由
碱基序列将不同的基因分隔开的。
错点4：混淆DNA分子的多样性和特异性
精析：DNA分子的多样性是由于碱基排列顺序的千变万化导致的，换个方式理解，即不同 DNA分子，其
中的碱基排列顺序不同；而DNA的特异性是指每个DNA分子有其特定的碱基排列顺序，是针对单个
DNA分子而言的。因此，我们不能说某一个DNA分子即有多样性又有特异性。（“必修二”P59“教材正文”）
