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第三章 基因的本质
第一节 DNA 是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
1.20 世纪20 年代，人们已经认识到蛋白质是由______________连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按
照______________，形成不同的蛋白质。大多数科学家认为_______是生物体的遗传物质。
2.20 世纪30 年代，人们认识到DNA 是由许多______________聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学
组成包括_____________________。组成DNA 的脱氧核苷酸有____种，每一种有一个特定的_______。但
是，由于对______________没有清晰的了解，认为_______是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、肺炎双球菌的转化实验
1.格里菲思实验(肺炎链球菌体内转化实验)
(1)两种肺炎链球菌比较
肺炎双球菌
类型及特点
类型
菌体
菌落
毒性
S 型细菌
R 型细菌
(2)实验过程及现象
实验过程与结果：下图为肺炎链球菌的转化实验示意图，图中序号①～⑤处所填写的内容依次为：
①______，②______________，③______________，④_______，⑤_____________________。
(3) 实验结果分析及推论：从第四组实验的小鼠尸体中分离出了_____________________，其后代也是
_____
_____________________________。由此可以推断:_________________________________________________
__________________________________________。
2.艾弗里的实验(肺炎双球菌体外转化实验)
（1）实验目的：探究S 型细菌中的“转化因子”究竟是什么物质？
（2）实验过程及现象:
①获得S 型细菌细胞提取物：将加热致死的S 型细菌破碎后，设法去除绝大部分_____________________，
制成细胞提取物。
②实验及结果：
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第一组：R 型细菌的培养基+S 型细菌的细胞提取物 培养基含_____________________细菌。说明细
胞提取物仍然具有______________。
第二--四组：有R 型细菌的培养基+S 型细菌的细胞提取物（加蛋白酶或RNA 酶或酯酶） 培养基含
____
_________________细菌。说明细胞提取物仍然具有______________。
第五组：有R 型细菌的培养基+S 型细菌的细胞提取物（加DNA 酶） 培养基只含______________。
说明细胞提取物_____________________。
（3）实验结论：
①实验表明，细胞提取物中______（含有、不含有）格里菲思实验中的转化因子,而转化因子
______________。
②艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的______________，发现这些特性都与_______的极为相似，于是
艾弗里提出:_______________________________________________________________。
（4）在对照实验中，控制自变量可以采用___________________________________。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验材料和实验技术：1952 年，赫尔希和蔡斯以______________为实验材料，利用
_____________________
的新技术，完成了另一个更具说服力的实验—噬菌体侵染细菌的实验。
2.T2 噬菌体
（1）T2 噬菌体是一种专门寄生在______________内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由_______构成的，
头部内含有_______。
（2）T2 噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在______________的作用下，利用_____________________来合成
____
_________________，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌______，释放出大量的噬菌
体。
3.赫尔希和蔡斯实验过程（实验分为两组，相互对照）
（1）标记细菌
①________________________________________________________
②________________________________________________________
（2）标记噬菌体
①噬菌体＋含 35S 的大肠杆菌→含______的噬菌体
②噬菌体＋含 32P 的大肠杆菌→含______的噬菌体
（3）侵染大肠杆菌、搅拌、离心并检测放射性。用____________标记的T2 噬菌体分别侵染____________
的大肠杆菌，经过短时间的______后，用搅拌器____________，然后检测上清液和沉淀物中的放射性。
搅拌的目的是：使__________________________________________。
离心的目的是：让________________________的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下
2
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_______________。
注：该实验是自身对照，即试管中上清液和沉淀物放射性高低对照。
（4）实验结果：
含35S 的噬菌体+大肠杆菌
上清液放射性___，沉淀物放射性___。
含32P 的噬菌体+大肠杆菌
上清液放射性___，沉淀物放射性___。
进一步观察发现：细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到_______________，但却不能检测到_________。
（5）实验结论：赫尔希和蔡斯实验结论：赫尔希和蔡斯的实验表明，噬菌体侵染细菌时，______进人到
细菌的细胞中，而______外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种______，是通过亲代的______遗传的。
______才是真正的遗传物质。[注意：该实验______（有或没有）证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质外壳
未进入细菌。]
4.实验误差分析
用32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性，原因是：________________________。
用35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性，原因是：________________________。
5.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下 4 个实验：
①用32P 标记的噬菌体侵染未标记的细菌； ②用未标记的噬菌体侵染 35S 标记的细菌；
③用 15N 标记的噬菌体侵染未标记的细菌； ④用未标记的噬菌体侵染 3H 标记的细菌。
以上 4 个实验，短保温时间后离心，检测到放射性的主要部分分别是____________、____________、
______
__________________、________________________。
四、RNA 是遗传物质的实验证据
1.某些病毒的__________________（烟草花叶病毒、HIV、新冠病
毒）
2.烟草花叶病毒：____细胞结构,由______和______外壳组成。
实验过程：从烟草花叶病毒中提取出来的______，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取出来的
______，却能使烟草感染病毒。
结论：在这些病毒中，______是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。
五、DNA 是主要的遗传物质：
细胞生物(包括真核、原核生物)体内的核酸有 ___________，遗传物质是____________。
DNA 病毒体内的核酸是______，遗传物质是______；RNA 病毒体内的核酸是_____，遗传物质是_____。
因为__________生物的遗传物质是_____，所以说_____是_____的遗传物质。
易错辨析：
1.格里菲思实验并未证明DNA 是遗传物质，也未证明蛋白质不是遗传物质。( )
2.噬菌体侵染实验，需分别用含32P 和35S 的化学培养基培养噬菌体，以便获得相应标记的病毒。( )
3
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3.真核生物的遗传物质主要是DNA，原核生物及病毒的遗传物质则为DNA 或RNA。( )
4.真核细胞DNA 复制只发生于有丝分裂或减数第一次分裂的间期。( )
5.在噬菌体侵染细菌的实验中，同位素标记是一种基本的技术。在侵染实验前首先要获得同时含有32P 与
35S 标记的噬菌体。( )
6.在噬菌体侵染细菌的实验前，用分别含有32P 与35S 的培养基培养噬菌体，从而让噬菌体带上放射性标记。
( )
7.噬菌体侵染细菌的实验不仅直接证明了DNA 是遗传物质，也直接证明了蛋白质不是遗传物质。( )
8.在噬菌体侵染细菌的实验中，如果用32P 和35S 分别标记噬菌体的DNA 和蛋白质外壳，结果复制出来的
绝大多数噬菌体没有放射性。( )
第二节 DNA 分子的结构
一、DNA 双螺旋结构模型的构建
1.构建者：_______________。（方法：_______________法）
2.构建依据和模型
依据1： DNA 分子是以____________________为单位连接而成的长链,，其分别含有__________ 四种碱基。
依据2：据威尔金斯和其同事富兰克林的_______________→沃森和克里克推算出DNA 分子呈_____结构。
→模型1：碱基位于螺旋外部的双螺旋和三螺旋结构模型。
→模型2：_______________为骨架安排在螺旋外部,_____安排在螺旋内部的双链螺旋，相同_____进行配
对。
依据3：査可夫提供信息：__________的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，__________的量总是等于胞嘧啶
（C）的量。
→模型3： __________配对，_________配对的双螺旋结构模型。结果发现：A-T 碱基对与G—C 碱基对具
有相同的形状和__________,组成的DNA 分子具有些的直径， 能够解释A、T、G、C 的数量关系，也能解
释DNA 的__________。
二、DNA 分子的结构
1.组成元素：_______________。
2.组成单位：____________________。
3.立体结构---规则的双螺旋结构，DNA 的双螺旋结构特点：
①DNA 是由__________组成的，这两条链按__________方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA 中的__________和_____交替连接，排列在_____，构成__________;_____排列在_____。
③两条链上的碱基通过_____连接成__________，并且碱基配对具有一定的规律:A 一定与_____配对;____
一定与_____配对。_____________________________________________，叫作碱基互补配对原则。
三、模型构建：制作DNA 双螺旋结构模型：
根据下图DNA 妹子的结构模型回答：
（1）依次写出图中①～⑩的名称：①__________、②__________、③__________、④_______________、
4
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⑤__________、⑥_____、⑦__________、⑧_____、⑨_____、⑩______________________________。相
邻的碱基在DNA 分子的一条单链中通过“______________________________”相连接，在DNA 的双链之
间通过“_____”相连接，A 与T 之间形成 ____个氢键(A＝T)，G 与C 之间形成 ____个氢键(G≡C)。热稳
定性高的DNA 分子中_____ 碱基对较多。DNA 初步水解产物是_______________，彻底水解产物是
_______________
____________________。
（2）脱氧核糖上与_____相连的碳叫作l'-C,与________________相连的碳叫作5'-C。DNA 的一条单链具
有
_____个末端，每一个末端有一个_______________，这一端称作5'-端，另一端有一个__________,称作3'-
端。DNA 的两条单链走向_____，若从双链的上至下，下图中甲链是从_______________，乙链是从______
_________。
甲链 乙链
（3）若图示DNA 片段所在DNA 分子中，腺瞟呤有a 个，占该DNA 全部碱基的比例为b，则b_____
（≤、≥、＜、＞、＝）0.5，胞嘧啶为__________个。
（4）DNA 虽然只含有_______________，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列
顺序使DNA 储存了大量的__________。
（5）一条DNA 单链的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互补链的序列是_______________，你是根据_____
__________原则写出该序列的，该原则对遗传信息传递的意义是_________________________。
（6）不同生物双链DNA 分子中嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数的比值为_____。在一个双链DNA 分子中，
若在一单链中，(A+T)/(G+C)=n 时，在另一互补链中上述比例为_____，在整个DNA 分子中上述比例为
_____。如果DNA 一条链中的(A＋C)/(T＋G)的值为m，那么互补链中(A＋C)/(T＋G)的值为_____；
（7）如果1 个DNA 分子中G＋C 占全部碱基的46%，又知该DNA 的一条链(H 链)所含的碱基中28%是
A，24%
是C，则与H 链相对应的另一条链中A、C 分别占该链全部碱基的__________。
（8）A＋T 占整个DNA 碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G 占该链碱基总数的21%，那么，对应的另
一条互补链(b)上的G 占DNA 分子碱基总数的比例是__________。
易错辨析：
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1. 磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架；磷酸与脱氧核糖交替连接成的长链是DNA 分子的基本骨架。( )
2. DNA 分子中，每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团。( )
3..每个DNA 分子上的碱基排列顺序是一定的，其中蕴含了遗传信息，从而保持了物种的遗传特性。( )
4.已知某双链DNA 分子的一条链中(A+C)/(T+G)=0.25，(A+T）/(G+C）=0.25，则同样是这两个比例在该
DNA 分子的另一条链中的比例为4 与0.25，在整个DNA 分子中是1 与0.25。( )
5.DNA 的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。
( )
6.DNA 双螺旋结构的基本骨架是由核糖和磷酸交替连接而成的。( )
7.DNA 分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
( )
8.DNA 上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C。( )
9.DNA 分子1 条链上的碱基通过核糖、磷酸、核糖连接成。( )
第三节 DNA 复制
一、对DNA 分子复制的推测
1.半保留复制假说：沃森和克里克在发表DNA 分子双螺旋结构的论文后，根据DNA 分子结构提出了
_______________的假说：DNA 分子复制时，DNA 分子的________将解开，互补的
碱基之间的_____断裂，解开的__________作为复制的模板，_____
____________________依据____________________原则，通过形成_____，结合到作
为模板的单链上。由于新合成的每个DNA 分子中，都保留了____________________
_______________，因此，这种复制方式被称做半保留复制。即上图_____所示复制
方式。
2.全保留复制假说：沃森和克里克的假说提出后，也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。全保
留复制是指____________________________________________________________。即上图__所示复制方式。
二、DNA 半保留复制的实验证据
1.实验材料及方法：1958 年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以__________为实验材料，运用__________
技术，设计了一个巧妙的证明DNA 半保留复制的实验。
2. 背景知识：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，含
_____________
____________________，因此，利用_____技术可以在试管中区分_________________________。
3.实验过程：以含有15NH4Cl 培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时,大肠杆菌的DNA 几乎
都是_____标记的。然后将大肠杆菌转移到14NH4Cl 的普通培养液中。在__________收集大肠杆菌并提取
DNA，再将提取的DNA 进行离心，记录离心后试管中__________。
4.实验预期：
（1）如果第一代____________________，这个结果排除了全保留复制的方式。假如全保留复制是正确的，
实验预期应该是：第一代的结果：一半的细胞中DNA 为__________，另一半的细胞中DNA 为__________；
第二代的结果：_____的细胞中DNA 为15N/15NDNA，_____的细胞中DNA 为14N/14N-DNA。
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（2）假设DNA 是以半保留方式复制的，实验预期应该是：第一代的结果：细胞中DNA 为
_______________。第二代的结果为：一半的细胞中DNA 为____________，另一半的细胞中DNA 为
____________。
5.实验结果：科学家完成上述实验的结果是：亲代大肠杆菌的DNA 经离心处理后，试管中出现一条DNA
带，位置靠近试管的底部，说明其密度最大，是________________________DNA(用____________表示)；
将转移培养后第一代细菌的DNA 离心后,试管中也只有一条带，但位置居中，说明其密度居中，是
____________
____________的子代双链DNA (用____________表示)；将第二代细菌的DNA 离心后，试管中出现两条带，
一条带位置居中，为15N/14N-DNA,另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是
________________________
的子代双链DNA(用____________表示)。
6.实验结论：实验结果证明：DNA 的复制是以________________________进行的。
三、DNA 分子复制的过程
1.DNA 复制概念：以__________________为模板合成____________的过程。
2.DNA 复制时期：在__________________，随着____________而完成的 。
注：间期复制形成的两个相同的 DNA 分子位于染色体的__________________上；在有丝分裂后期或减Ⅱ
后期__________________时分开，分别______进入两个子细胞中。
3.DNA 复制场所：______(主要)、______、______。
4.过程：
（1）解旋：复制开始时，在细胞提供的______的
驱动下，______(图中序号______)将DNA 双螺旋
的两条链解开，这个过程叫做______，既下图中
序号____对应过程。
（2）复制：___________(图中序号______)等以解
开的每一条______为模板，以细胞中
____________
____________图中序号______)为原料，按照
______
______原则，各自合成与母链互补的一条______。
（3）延伸及重新螺旋：随着模板链______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______盘绕成______结构。
（4）结果：复制结束后，一个DNA 分子就形成了两个____________的DNA 分子。图中⑤⑥⑦⑧序号处
对应碳原子的序号依次是：________________________。新复制出的两个子代DNA 分子，通过
____________分配到子细胞中去。
5.特点：DNA 分子的复制是一个__________________的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件，
模板： __________________ ； 原料：__________________；
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能量： __________________； 酶：__________________。
6.DNA 复制的意义________________________________________________________________________。
7.准确复制的原因：
①____________________________________为复制提供了精确的模板。
②通过__________________证了复制能够准确地进行。
归纳1：DNA 分子复制的有关计算;
DNA 的复制方式为半保留复制，将含有一个 15N 的 DNA 分子放在含 14N 的环境中复制 n 次，则：
(1)子代 DNA 数为 ____个，其中：
含 15N 的 DNA 分子数：____个； 只含 15N 的 DNA 分子数：____个；
含 14N 的 DNA 分子数：____个； 只含 14N 的 DNA 分子数：____个。
(2)DNA 单链数为________条，其中：
含 15N 的 DNA 单链数为：________条； 含 14N 的 DNA 单链数为：________条；
（3）亲代 DNA 中含某碱基(脱氧核苷酸)m 个，则：
复制 n 次，需消耗该脱氧核苷酸____________个；
第 n 次复制，需消耗该脱氧核苷酸____________个；
第四节 基因通常是有遗传效应的DNA 片段
1. 基因的本质：基因通常是有________的____片段。不是任何一个DNA 片段都是基因。
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2. 一个DNA 分子上有________个基因，每一个基因都是特定的________，有着特定的________。
3. ________是控制生物性状的结构单位和功能单位。
4. 基因中的脱氧核苷酸(碱基)总数 ____ DNA 中的脱氧核苷酸(碱基)总数。(填“＜”“＝”“＞”)
5. DNA 分子能够储存足够量的________；遗传信息蕴藏在____________________之中。
6. 等位基因的根本区别：________________________。
7. DNA 的特性： 多样性： ____________________的千变万化，构成了DNA 分子的多样性。
特异性：碱基的 ____________________________，构成了每一个DNA 分子的特异性。
注意：一个DNA 分子中由n 对碱基组成，则碱基排列顺序____种，排列遗传信息的种类最多有____ 种。
8.DNA 的________________是生物体多样性的物质基础。
9.有些病毒的遗传物质是____，对这类病毒而言，基因就是有____________________________。所以说基
因通常是有____________的____片段
易错辨析：
1. DNA 复制时以DNA 的一条链为模板。( )
2.染色体是所有细胞中基因的主要载体。( )
3.生物的性状与基因间并非一一对应的关系。( )
4.有的细胞并不进行DNA 复制。( )
5.真核细胞核内DNA 复制后位于两条姐妹染色单体上。 ( )
6.减数分裂过程中DNA 分子复制发生于减Ⅰ前的间期、两子DNA 分开发生于减Ⅰ后期。( )
7.1 个DNA 分子复制n 次后所产生的DNA 分子中只有两个子DNA 含第一代DNA 的链。( )
8.基因通常是有遗传效应的DNA 片段，是遗传物质的结构和功能单位。( )
9.DNA 的片段就是基因。 ( )
10.RNA 病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA 片段。 ( )
11.真核细胞的细胞核和细胞质中均有基因。
( )
12.DNA 不是一切生物的遗传物质，但一切细胞生物的遗传物质都是DNA。( )
13.人的遗传物质含有4 种碱基，细菌的遗传物质可能为DNA 或RNA。( )
14.烟草的遗传物质为RNA。人体内的核酸含有8 种核苷酸，新冠病毒含4 种核苷酸，噬菌体含4 种核苷
酸。人体内的遗传物质含4 种核苷酸。( )
15.一条不含32P 标记的双链DNA 分子，在含有32P 的脱氧核苷酸原料中经过n 次复制后，形成的DNA 分
子中含有32P 的为2n-2。( )
16.把培养在轻氮(14N）中的大肠杆菌，转移到含有重氮(15N）的培养基中培养，细胞分裂一次后，再放回
14N 的培养基中培养，细胞又分裂一次，此时每个大肠杆菌细胞中的DNA 是1/2 轻氮型，1/2 中间型。(
)
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