高考生物重点知识串讲 9.docx
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高考生物重点知识串讲9
第17讲 DNA是主要的遗传物质
考试说明人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
考点一 肺炎双球菌转化实验
1.肺炎双球菌类型
项目
S型肺炎双球菌
R型肺炎双球菌
菌落
粗糙
菌体
无多糖类荚膜
毒性
无
2.格里菲思的体内转化实验
(1)实验过程
图6-17-1
(2)结论:
加热杀死的S型细菌中含有 ,将无毒的R型活细菌转化为S型活细菌。
3.艾弗里的体外转化实验
(1)方法:
直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等,将它们分别与 混合培养,研究它们各自的遗传功能。
(2)实验过程及结果
图6-17-2
(3)结论:
才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质,即 是转化因子,是遗传物质。
4.体内转化实验和体外转化实验的比较
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
的场所
小鼠(体内)
培养基(体外)
原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌体内各成分的 对照
实验结果
加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的 能使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
加热杀死的S型细菌体内含有某种“ ”
是S型细菌的遗传物质,而 等其他物质不是遗传物质
两实
验的
联系
①所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌
②体内转化实验是基础,仅说明加热杀死的S型细菌体内含有某种“ ”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是
③两实验都遵循 原则、 原则
正误辨析
(1)加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂,失去活性。
( )
(2)格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质。
( )
(3)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。
( )
(4)艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。
( )
(5)R型菌与S型菌控制有无荚膜性状的基因的遗传遵循分离定律。
( )
(6)加热杀死的S型菌与R型活菌混合后注射给小鼠,从死亡小鼠体内只能分离出S型菌。
( )
教材拓展
1.加热后S型细菌死亡,但加入R型细菌后为何能转化成活的S型细菌?
2.体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供?
命题角度1 肺炎双球菌的体内转化实验
1.[2018·武汉模拟]肺炎双球菌转化实验的部分过程如图6-17-3所示。
下列叙述正确的是( )
图6-17-3
A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的,R型肺炎双球菌的菌落是光滑的
B.S型菌的DNA经加热后失活,因而注射加热杀死的S型菌后小鼠仍存活
C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
2.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注入小鼠
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注入小鼠
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是( )
A.存活、存活、存活、死亡
B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活
D.存活、死亡、存活、存活
题后归纳 辨析细菌体内的转化问题
(1)格里菲思实验只证明了加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”,并没有证明DNA是遗传物质。
(2)转化的实质是基因重组而非基因突变。
肺炎双球菌转化实验的实质是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。
(3)使小鼠死亡的是S型肺炎双球菌而不是S型菌的DNA。
(4)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,而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
命题角度2 肺炎双球菌转化的实质
3.[2018·浙江温州二模]下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述,正确的是( )
A.DNA酶与S型活菌混合后注入正常小鼠体内,小鼠不会患败血症致死
B.提取S型活菌的DNA直接注射到正常小鼠体内,小鼠会患败血症致死
C.活体转化实验中,从患病致死小鼠血液中可分离出S型活菌
D.离体转化实验中,R型活菌转化为S型活菌的原因是基因突变
4.S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等),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S-Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R-Ⅱ型菌。
格里菲思将加热杀死的S-Ⅲ型菌与R-Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内,小鼠患病大量死亡,并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S-Ⅲ型菌;而单独注射加热杀死的S-Ⅲ型菌,小鼠未死亡。
此实验结果能支持的假设是( )
A.S-Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌
B.S-Ⅲ型菌是由R-Ⅱ型菌突变形成的
C.R-Ⅱ型菌经过转化形成了S-Ⅲ型菌
D.加热后S-Ⅲ型菌可能未被完全杀死
考点二 噬菌体侵染细菌实验
1.实验方法:
法,用35S、32P分别标记 。
2.实验材料:
T2噬菌体和大肠杆菌
(1)噬菌体的结构
图6-17-4
(2)噬菌体的生活方式:
。
3.实验过程
(1)标记噬菌体
图6-17-5
(2)侵染细菌
图6-17-6
4.实验结果分析
分组
结果
结果分析
对比实验
(相互对照)
含32P的噬菌体+细菌
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
含35S的噬菌体+细菌
宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中
5.结论:
是遗传物质。
正误辨析
(1)分别用含32P、35S及各种营养成分的培养基培养噬菌体,可得到标记的噬菌体。
( )
(2)噬菌体侵染细菌实验过程中,通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。
( )
(3)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。
( )
(4)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA
是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。
( )
(5)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力。
( )
教材拓展
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标记?
1.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
项目
肺炎双球菌
体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
设计思路
设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自的功能
处理方法
直接分离:
分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型菌混合培养
同位素标记法:
分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
结论
①证明DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
2.噬菌体侵染细菌实验的上清液和沉淀物放射性分析
(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:
①保温培养时间过短,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,使上清液中出现放射性。
②保温培养时间过长,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,也会使上清液中出现放射性。
(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:
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。
(3)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位,不能确定是何种元素产生的放射性。
命题角度1 考查噬菌体侵染细菌的实验分析
1.[2017·全国卷Ⅱ]在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。
下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是( )
A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
2.[2018·江苏盐城三模]图6-17-7是“以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验示意图。
下列有关叙述正确的是( )
图6-17-7
A.锥形瓶内的培养液中有含32P的物质,以便用32P标记噬菌体
B.过程②的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离
C.若只有C中含大量放射性,可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA
D.实验中B对应部分有少量放射性,可能原因是搅拌不充分
命题角度2 考查噬菌体侵染细菌实验中放射性的分布
3.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( )
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、32S
4.[2018·武汉调研]在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中,先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心,并测定放射性(Ⅰ);再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心,并测定放射性(Ⅱ),则下列有关放射性分布的论述,正确的是( )
A.若放射性为35S,则Ⅰ主要分布在上清液中,Ⅱ主要分布在沉淀物中
B.若放射性为35S,则Ⅰ主要分布在沉淀物中,Ⅱ主要分布在上清液中
C.若放射性为32P,则Ⅰ主要分布在上清液中,Ⅱ主要分布在沉淀物中
D.若放射性为32P,则Ⅰ主要分布在沉淀物中,Ⅱ主要分布在上清液中
技法提炼
1.“两看法”判断子代噬菌体标记情况
图6-17-8
2.同位素标记法归类分析
(1)标记某元素,追踪其转移途径。
如用18O标记H2O,光合作用只产生18O2;再用18O标记CO2,光合作用只产生O2;证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O,而不来自于CO2。
(2)标记特征元素,探究化合物的作用。
如在T2噬菌体侵染细菌的实验中,用32P标记噬菌体的DNA,大肠杆菌内发现放射性物质;用35S标记蛋白质,大肠杆菌内未发现放射性物质;证明DNA是噬菌体的遗传物质。
(3)标记特征化合物,探究详细生理过程,研究生物学原理。
如用3H标记亮氨酸,探究分泌蛋白的分泌过程;用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸,研究有丝分裂过程中染色体的变化规律;用15N标记DNA,证明DNA复制的特点是半保留复制。
命题角度3 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
5.[2018·哈尔滨第六中学二模]下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述中,错误的是( )
A.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
B.格里菲思和艾弗里所做的转化实验都能证明DNA是遗传物质
C.离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒
D.将S型菌的DNA与R型活菌混合培养,一段时间后培养基中会有两种菌落
6.[2018·贵州贵阳模拟]在确定DNA是遗传物质的研究过程中,艾弗里和赫尔希与蔡斯进行的实验有重要意义。
下列相关叙述错误的是( )
A.两个实验的设计思路的共同点是将DNA与蛋白质分开
B.他们都选用了结构十分简单的生物——病毒展开研究
C.两个实验都应用了细菌培养技术,为实验成功提供了保障
D.两个实验表明:
亲代的各种性状是通过DNA遗传给后代的
考点三 DNA是主要的遗传物质
1.RNA是遗传物质的实验证据——烟草花叶病毒对烟草细胞的感染实验
(1)实验过程及现象:
图6-17-9
(2)结论:
烟草花叶病毒中的 是遗传物质。
2.生物含有的核酸及其遗传物质
生物类型
所含核酸
遗传物质
举例
细胞
生物
真核生物
DNA和
RNA
动物、植物、真菌
原核生物
细菌、蓝藻、放线菌
非细胞
生物
DNA病毒
仅有DNA
乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒
RNA病毒
仅有RNA
烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒
3.DNA是主要的遗传物质:
生物界绝大多数生物的遗传物质是 ,只有极少数生物的遗传物质是 ,因而DNA是主要的遗传物质。
正误辨析
(1)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
( )
(2)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。
( )
(3)小麦的遗传物质主要是DNA。
( )
(4)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。
( )
(5)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。
( )
教材拓展
DNA是主要的遗传物质,其“主要”两字如何理解?
命题角度1 考查对生物体遗传物质的判断
1.图6-17-10是某种高等植物病原体的遗传实验过程,实验表明这种病原体( )
图6-17-10
A.寄生于细胞内,通过RNA遗传
B.寄生于细胞间,通过蛋白质遗传
C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传
D.寄生于细胞间,通过RNA遗传
2.下列关于遗传物质的说法,错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核中的遗传物质是DNA ④细胞质中的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A.①②③B.②③④
C.②④⑤D.③④⑤
易错提醒
(1)艾弗里的体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验均只能证明DNA是遗传物质,而不能证明DNA是主要的遗传物质。
(2)对于任何一种生物来说,其遗传物质只有一种,是DNA或RNA,没有主要和次要之分,因此不能说具体的某种生物的遗传物质主要是DNA。
(3)真核生物的遗传物质是DNA,DNA主要分布在细胞核,少量分布在细胞质,细胞核与细胞质中的遗传物质都是DNA。
命题角度2 考查病毒的感染及重组实验
3.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。
下列4组实验(见下表)中,对实验结果描述错误的是( )
实验
编号
实验过程
实验结果
病斑类型
病斑中分离出
的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
A.实验①B.实验②
C.实验③D.实验④
技法提炼 “遗传物质”探索的4种方法
真题·预测
1.[2018·全国卷Ⅱ]下列关于病毒的叙述,错误的是( )
A.从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B.T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C.HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D.阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
2.[2018·浙江选考]下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述,正确的是( )
A.噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性
B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMVA的RNA和TMVB的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMVA的遗传物质
3.[2017·江苏卷]下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是( )
A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
4.[2017·全国卷Ⅰ]根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型,有些病毒对人类健康会造成很大危害。
通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。
请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。
简要写出
(1)实验思路。
(2)预期实验结果及结论即可。
(要求:
实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
1.S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体,而R型菌株却无致病性。
下列有关叙述正确的是( )
A.加热杀死的S型菌与R型菌混合使R型菌转化成S型菌,属于基因突变
B.S型菌与R型菌在结构上最大的不同是S型菌的菌体有多糖类的荚膜
C.肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
D.高温处理过的S型菌的蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应
2.下列有关噬菌体侵染细菌实验的叙述,正确的是( )
A.用32P和35S标记的噬菌体侵染普通细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到32P和35S
B.用噬菌体侵染32P和35S标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到32P和35S
C.用14C标记的噬菌体侵染普通细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到14C
D.用噬菌体侵染14C标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到14C
1.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验得出的结论:
加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。
2.艾弗里实验的结论:
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质。
3.噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质。
4.细胞生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。
5.证明DNA是遗传物质的两大实验的共同思路是设法将DNA和蛋白质等其他物质分开,单独地、直接地观察它们各自的作用。
第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质
考试说明1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。
2.DNA分子的复制(Ⅱ)。
3.基因的概念(Ⅱ)。
考点一 DNA分子的结构及相关计算
1.图解DNA分子结构
图6-18-1
2.DNA分子的特性
(1)稳定性:
磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架,两条链互补的碱基之间通过 相连。
(2) 性:
遗传信息蕴藏在
中。
碱基排列顺序千变万化,如某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有 种(其中n代表碱基对数)。
(3) 性:
每种DNA分子都有 。
正误辨析
(1)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。
( )
(2)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸,每个碱基都连接一个脱氧核糖。
( )
(3)DNA有氢键,RNA没有氢键。
( )
(4)大肠杆菌的拟核DNA分子和质粒DNA分子都为双链环状。
( )
(5)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。
( )
(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。
( )
教材拓展
1.DNA分子都是双链结构吗?
2.DNA分子都是“链状”吗?
1.解读两种DNA结构模型
图6-18-2
(1)由图甲可解读以下信息:
①
②
③
(2)图乙是图甲的简化形式,其中①是磷酸二酯键,③是氢键。
解旋酶作用于③部位,限制酶和DNA连接酶作用于①部位。
2.碱基互补配对原则及相关计算
(1)碱基互补配对原则:
A—T,G—C,如图6-18-3所示:
图6-18-3
(2)有关推论
①嘌呤总数与嘧啶总数相等,即A+G=T+C。
②在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,则A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
③双链DNA分子中,非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中,一条链上
=m,则
=
=m,所以互补链上
=
。
简记为“DNA两互补链中,不配对两碱基和的比值乘积为1”。
命题角度1 考查DNA分子的结构与特性
1.[2018·吉林四校联考]下列关于DNA结构的描述,错误的是( )
A.每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构
B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架,内部是碱基
C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连,且A与T配对、G与C配对
D.DNA的两条链等长,但是反向平行
2.[2018·锦州渤大附中模拟]图6-18-4为DNA分子部分结构示意图,对该图的描述不正确的是( )
A.脱氧核糖核苷酸相互连接形成DNA单链时能够产生水
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架
图6-18-4
C.⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为A、G、C、T
D.DNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基位于不同端
易错提醒
(1)DNA分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的,而不是由配对方式决定的,配对方式只有两种:
A—T、C—G。
(2)并不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团,两条链各有一个3'端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。
(3)双螺旋结构并不是固定不变的,复制和转录过程中会发生解旋。
(4)在DNA分子中,A与T分子数相等,G与C分子数相等,但A+T的量不一定等于G+C的量,
的值恰恰反映了DNA分子的特异性。
命题角度2 考查DNA分子结构中碱基的相关计算
3.[2018·济南调研]已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。
则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.32.9%,17.1%
B.31.3%,18.7%
C.18.7%,31.3%
D.17.1%,32.9%
4.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列图示正确的是( )
A B C D
图6-18-5
技法提炼 解答有关碱基计算的“三步曲”
图6-18-6
考点二 DNA的复制及基因的