学透教材、理清原因、规范答题（基因的本质与表达）

基因的本质与表达

1.结合格里菲思的体内转化实验,思考回答下列问题:

(1)在体内转化实验中,如果没有实验③,能否得出格里菲思的结论?为什么?

提示:不能。因为无对照实验,不能说明实验④中的S型活菌是由R型活菌转化而来。

(2)如果由你设计完成体内转化实验,应该注意哪些无关变量对实验的影响?

提示:四组实验应选用年龄、体型相同且健康的小鼠;所用R型活菌液、S型活菌液的浓度及注射量应该相同等。

2.结合艾弗里的体外转化实验,思考回答问题:

(1)肺炎双球菌体外转化实验的思路是什么?

提示:直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,单独研究它们各自的作用。

(2)设置“S型细菌的DNA加DNA酶”的实验组的目的是什么?

提示:起对照作用。用DNA酶水解S型细菌的DNA,结果不能发生转化,说明起转化作用的是DNA。

3．判断下列四组实验中小鼠的存活情况

①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠；

②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠；

③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠；

④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。

(1)小鼠存活的是      ，小鼠死亡的是     。(均填序号)

(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。

提示：(1)①③④   ② (2)DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠存活。②加入的是S型细菌，小鼠死亡。③中高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化；④中S型细菌＋DNA酶会使S型细菌的DNA分解，失去作用，高温冷却后加入R型细菌也不会再发生转化，因此③④中小鼠都存活。

4.回答下列探索遗传物质的经典实验分别对应的结论是什么。

提示：①S型细菌中含有“转化因子”　②DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质　③DNA是遗传物质　④RNA是遗传物质　⑤绝大多数生物的DNA是遗传物质　⑥DNA是主要的遗传物质

5.研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，遗传学家无法推测出其RNA分子中四种碱基的比例关系，原因是______________________________________________。

提示：RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系

6.实验中为什么选择³⁵S和³²P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记？能利用¹⁴C和¹⁵N同位素进行标记吗？试说明理由。___________________________。

提示：①因为S仅存在于T₂噬菌体的蛋白质中，而P主要存在于DNA中，故用³⁵S和³²P分别标记蛋白质和DNA。

②不能。因为T₂噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素，无法将DNA和蛋白质区分开。

7.你认为遗传物质可能具有什么特点？___________________________。

提示：（1）在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性；（2）能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程；（3）具有贮存大量遗传信息的潜在能力；（4）结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。

8.分析能否直接利用分别含放射性同位素³⁵S和³²P的培养基培养噬菌体？说明原因。___________________________。

提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。

9.艾弗里与赫尔希等人的实验选用了结构十分简单的生物——细菌或病毒。以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点? ___________________________。

提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。

10.虽然艾弗里与赫尔希等人的实验方法不同，但是实验的设计思路却有共同之处。思考一下，他们最关键的实验设计思路是什么? ___________________________。

提示：最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。

11. 请分析噬菌体侵染大肠杆菌实验的实验过程：

(1)为什么选择³⁵S和³²P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记,而不用¹⁴C和¹⁸O进行标记? 　　　　　　　　　。

(2)搅拌、离心的目的在于　　　　　　　　　　　　。某科研小组搅拌离心后的实验数据如图所示,则: 

①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是　      。 

②细胞外的³²P含量约有30%,原因是　　　　　　　　　。 

（3）用³²P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液含放射性的原因是什么？

___________________________。

（4）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什么？

提示:(1)S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特征元素。若用¹⁴C和¹⁸O进行标记,由于蛋白质和DNA都含有C和O,因此无法确认被标记的是何种物质。(2)把蛋白质外壳和细菌分开,再分别检测其放射性　①作为对照组,以证明细菌未裂解　②有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。（3）①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。（4）由于搅拌不充分，有少量含³⁵S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

12.为什么说DNA是主要的遗传物质?

提示:生物界绝大多数的生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是主要的遗传物质。

13.（1）DNA分子的多样性与其空间结构________(填“有关”或“无关”)，其多样性的原因是________________________。结合DNA分子双螺旋结构的特点，试总结DNA分子结构稳定性的原因。_________________________________________________。

提示：无关　不同DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的     外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变。DNA分子双螺旋结构的碱基对之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定，且氢键数目越多，结构越稳定。

14.所有的细胞都存在核DNA分子复制吗?复制后的两个子DNA将在细胞分裂的何时分开?

提示:不一定。如哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器而不能进行核DNA分子复制;不分裂的细胞不存在DNA分子复制。复制后的两个子DNA分子将在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时,随两单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。

15.(1)DNA分子精确复制的原因是_____________________________。(2)DNA半保留复制的主要意义是____________________________。

提示：(1)①DNA分子独特的双螺旋结构能够为复制提供模板，②碱基配对原则保证了复制能够准确进行(2)保持亲代细胞和子代细胞遗传信息的连续性

16.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA复制仍有约10^-9的错误率。请根据这一数据计算，约为31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误，这些错误可能产生什么影响？___________________________。

提示：可能有6个碱基会发生错误。产生的影响可能很大，也可能没有影响。

17.在刑侦领域，DNA分子能像指纹一样用来鉴定个人身份。你能结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，分析这一方法的科学依据吗？___________________________。

提示：在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。

18.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA分子的单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链（如图）。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么？___________________________。

提示：形成杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。

19.仔细观察下面两图，并思考

(1)两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？_____________。

提示：图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图1所示转录、翻译过程有“时空”差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在核糖体，时间在后。图2所示转录、翻译同时进行

(2)大肠杆菌可进行上述哪个过程，图1还是图2？判断依据是什么？

_______________。

提示：图2；大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，只能进行图2过程不能进行图1过程(图1在细胞核中转录，在细胞质中翻译)

(3)两图中a～f分别是什么物质或结构？____________。

提示：a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶

20.为什么RNA适于作为DNA的信使呢？___________________________。

提示：①RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息；

②RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质；

③组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。

21.地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？___________________________。

提示：说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。

22.从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？___________________________。

提示：密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变对应的氨基酸。②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。

从密码子的兼并性我们能够认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如GAU------GAC都决定天冬氨酸）；这就保证了生物遗传的相对稳定性。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。

23.回答翻译过程的问题：

(1)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?          。

提示:翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。

(2)结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗?为什么?          。

提示:结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同,因为作为模板的mRNA相同。

(3)一条mRNA可结合多个核糖体,其意义在于　                    。

提示:少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质

24.形成果蝇红眼的直接原因是红色色素的形成，而红色色素的形成需要经历一系列生化反应，每一个反应所涉及的酶都与相应的基因有关，因此，红眼的形成实际上是多个基因协同作用的结果。但是，科学家只将其中一个因突变而导致红眼不能形成的基因命名为红眼基因。请你根据上述事实，分析红眼的形成与红眼基因的关系。___________________________。

提示：红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件。红眼基因正常，并且其他涉及红眼形成的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；如果红眼基因不正常，即使所有其他涉及红眼形成的基因都正常，果蝇的红眼也不能形成。

25.摩尔根通过白眼这一异常性状发现了控制果蝇眼色的基因。还有许多科学家也是从生物体的异常性状入手，研究相关基因的作用。想一想这是为什么？______________________。

提示：生物体内基因的数目多、作用方式复杂，难以单独对其进行研究，生物体的异常性状为科学家研究相关基因的作用提供了一个突破口，使科学家能够从异常性状入手，分析性状异常的个体的基因与正常个体的基因是否存在区别，存在哪些区别等问题，从而建立起性状与基因的对应关系。因为性状是由基因控制的，如果某一性状发生异常，并且能够稳定遗传，说明控制该性状的基因发生了突变。根据异常性状的遗传方式，还可以分析出控制该性状的基因是位于性染色体上还是常染色体上，是显性还是隐性，并且可以预测这一性状将来的遗传规律。

26.抗生素是目前临床上应用极广泛的特效抗菌药物，下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理，请思考并回答下列问题。

抗菌药物	抗菌机理
青霉素	抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星	抑制细菌DNA解旋酶的活性
红霉素	能与细菌细胞中的核糖体结合
利福平	抑制敏感型的结核杆菌的RNA聚合酶的活性

(1)青霉素对细菌类感染治疗效果突出，据表推测其引发细菌死亡的机制是什么？___________________________。

(2)结合“中心法则”中遗传信息传递过程，请依次说出①环丙沙星、②红霉素、③利福平的具体杀菌机制。___________________________。

提示：(1)细胞壁对细胞具有保护作用，青霉素抑制细菌细胞壁的合成，所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护，其会因吸水而破裂死亡。(2)①DNA复制时首先需DNA解旋酶解开螺旋，环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性，因此可抑制DNA的复制；②蛋白质的合成场所是核糖体，红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合，从而导致细菌蛋白质合成过程受阻；③RNA聚合酶作用于转录过程，故利福平治疗结核病的机制很可能是抑制了结核杆菌的转录过程，从而导致其无法合成蛋白质。

27.油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。

(1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是______________。

(2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是____________。

(3)为什么基因B经诱导后转录出mRNA就能提高产油量？____________________。

提示：(1)抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)(2)mRNA中不含T含U，五碳糖为核糖(3)双链mRNA不能翻译(不能与核糖体结合)形成酶b，而细胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高

28.一个DNA分子上不同基因之间可以相互重叠，这是长期自然选择的结果。除了可以节约碱基、有效地利用DNA遗传信息量外，其主要的遗传学意义还包括______________________。

提示：参与对基因表达的调控

29.白化病与老人头发变白的原因相同吗？___________________________。

提示：不相同。白化病是由于控制酪氨酸酶的基因异常导致细胞不能合成酪氨酸酶而缺乏黑色素；而老年人头发变白是由于细胞衰老时酪氨酸酶活性下降而缺乏黑色素。

30.遗传信息的复制和转录的单位相同吗?

提示:不相同,遗传信息的复制单位是DNA(或RNA),转录的单位是基因。

31.为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代?

提示:受精时,精子的头部进入卵细胞中,受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。