高考生物二轮复习41遗传的分子基础讲义Word格式文档下载.docx
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整合考点8 “追根求源”的遗传物质及其本质与功能
[考点突破 固考基]
一、遗传物质探索的经典实验
1．需掌握的两个实验
项目
艾弗里实验
噬菌体侵染细菌实验
设计
思路
设法将DNA与其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能
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
①DNA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
①DNA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
③DNA能自我复制
2.必须明确的四个问题
（1）加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活；
而DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
R型细菌转化为S型细菌的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，变异类型属于基因重组。
（2）噬菌体侵染细菌的实验中，两次用到大肠杆菌，第一次是对噬菌体进行同位素标记，第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养，观察同位素的去向。
（3）两个实验遵循相同的实验设计原则——对照原则
①肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照
S型细菌
＋R型细菌
②噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
（4）噬菌体侵染细菌的实验中的放射性分析
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
理论上
上清液中不含放射性，沉淀物中应具有很高的放射性
上清液中有较高的放射性，沉淀物中不含放射性
实际上
在离心后的上清液中也有一定的放射性
沉淀物中出现少量的放射性
原因
①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，离心后分布于上清液中；
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出子代，离心后分布于上清液中
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中
3.明确不同生物的遗传物质
（1）生物的遗传物质：
核酸（DNA或RNA）。
（2）具有细胞结构的生物的遗传物质：
DNA。
（3）病毒的遗传物质：
DNA或RNA。
二、核酸的种类和结构
1．把握核酸种类的判断技巧
（1）有T的核酸一定是DNA，有U的核酸一定是RNA。
（2）有T且A＝T，一般为双链DNA。
（3）有T但A≠T，应为单链DNA。
2．巧用“五、四、三、二、一”记牢DNA的结构
三、遗传信息的传递和表达
1．比较DNA复制、转录和翻译的异同点（选择填空）
①发生在核糖体中 ②以DNA的两条链为模板 ③以DNA的一条链为模板 ④以mRNA为模板 ⑤以4种脱氧核苷酸为原料 ⑥以20种氨基酸为原料 ⑦需酶和ATP参与 ⑧产物为RNA ⑨发生G—C互补配对
⑩发生A—U互补配对
以上过程属于DNA复制的是②⑤⑦⑨；
属于转录过程的是③⑦⑧⑨⑩；
属于翻译过程的是①④⑥⑦⑨⑩。
2．明确DNA复制、转录、翻译过程的四个误区（填空）
（1）误认为复制、转录只发生在细胞核中：
DNA存在的部位都可发生DNA复制，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等都可发生。
（2）误认为转录产物只有mRNA：
转录的产物有mRNA、tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有mRNA。
（3）误认为所有密码子都能决定氨基酸：
共有64种密码子，有3种密码子并不决定氨基酸，属于终止密码子。
（4）误认为整个DNA分子都转录：
转录是以基因为单位进行的，不同基因进行转录的时间不一定相同。
3．读懂两种翻译过程模型图（据图填空）
（1）模型一：
（2）模型二：
4．中心法则的拓展图解及在各类生物中遗传信息的传递过程
[题组集训 提考能]
题组一高考对点练 明考向
类型1 翻阅教材，原味品高考
1．[2019·
全国卷Ⅰ]用体外实验的方法可合成多肽链。
已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（ ）
①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④ B．②③④
C．③④⑤D．①③⑤
解析：
本题以基因表达的相关知识为载体，考查运用所学知识，对某些生物学问题作出合理判断的能力；
试题通过对体外合成多肽链所需材料的判断，体现了对生命观念素养中结构与功能观要素的考查。
体外合成同位素标记的多肽链需以标记的氨基酸（同位素标记的苯丙氨酸等）为原料，以RNA（人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸）为模板，除去了DNA和mRNA的细胞裂解液既可防止DNA和mRNA对体外多肽链合成过程的干扰，又可提供翻译过程所需的核糖体、tRNA、酶等。
故选C。
答案：
C
[高考VS,教材]
[人教必修2]P75
2．[2018·
全国卷Ⅰ]生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物
B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
真核细胞的染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种存在形式，主要是由DNA和蛋白质组成，都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；
真核细胞的核中含有染色体或染色质，存在DNA—蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也可能存在DNA—蛋白质复合物，如拟核DNA进行复制或者转录的过程中都存在DNA与酶（成分为蛋白质）的结合，因此也能形成DNA—蛋白质复合物，B错误；
DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶等，因此复合物中的某蛋白可能是DNA聚合酶，C正确；
若复合物中正在进行RNA的合成，属于转录过程，转录需要RNA聚合酶等，因此复合物中的某蛋白可能是RNA聚合酶，D正确。
B
[人教必修2]P63
3．[2017·
全国卷Ⅲ]下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是（ ）
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的；
由于转录产生不同RNA时相应DNA的片段不同，因此同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生；
真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA可以转录形成RNA；
转录的过程遵循碱基互补配对原则，因此产生的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。
[人教必修2]P64
人教必修2P70
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）由于DNA和RNA有各自的特有碱基，DNA特有碱基为T，RNA特有碱基为U，在用放射性同位素标记碱基U的培养基中培养宿主细胞，使宿主细胞含有放射性。
再用病毒去侵染含放射性的宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性，为甲组；
在用放射性同位素标记碱基T的培养基中培养宿主细胞，使宿主细胞含有放射性。
再用病毒去侵染含放射性的宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性，为乙组。
（2）若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；
反之为DNA病毒。
（1）思路
甲组：
将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。
培养一段时间后收集病毒并监测其放射性。
乙组：
将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。
（2）结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；
[人教必修2]P44
人教必修2P63
5．[2016·
全国卷Ⅰ，29]在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。
用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。
回答下列问题：
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。
若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________（填“α”“β”或“γ”）位上。
（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________（填“α”“β”或“γ”）位上。
（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。
若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（1）ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键，即β位和γ位之间的高能磷酸键，要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。
（2）dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。
（3）由于DNA分子复制为半保留复制，故噬菌体双链DNA复制过程中，被32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代DNA分子中。
另外，新合成DNA的过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P标记。
（1）γ
（2）α
（3）一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
[人教必修2]P54
[技法提炼]
解答DNA分子复制与细胞分裂中染色体同位素标记类问题的思维流程如下：
1．构建模型
解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换。
具体如下：
第一步
画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖线表示含同位素标记
第二步
画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用虚线表示
第三步
再画出第二次复制（分裂）后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步
若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体（a与a′）分开的局面，并进而推测子细胞染色体情况
2.套用模型
（1）有丝分裂与DNA复制：
①过程图解（一般只研究一条染色体）：
a．复制一次（母链标记，培养液不含放射性）：
b．转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
②规律总结：
若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；
若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
（2）减数分裂与DNA复制：
①过程图解：
减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图：
由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
【借题发挥】理清教材，突破高考的瓶颈——长句描述类题型
问题1：
举例说出同位素标记法在生物研究中的应用有哪些？
同位素标记法在生物研究中的应用有：
①3H标记氨基酸研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程；
②14C标记CO2研究光合作用的暗反应过程；
③35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和核酸研究生物的遗传物质；
④14N标记DNA分子研究DNA分子的半保留复制。
问题2：
加热杀死的S型菌中的蛋白质和DNA是否都永久丧失了活性？
不是。
加热杀死S型菌的过程中，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恢复又逐渐恢复活性。
问题3：
染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸间有哪些内在关系？
1条染色体上有1（复制前）或2（复制后）个DNA分子，每个DNA分子有许多基因和非基因片段，其中前者有遗传效应，后者无遗传效应，脱氧核苷酸则是DNA分子的基本单位（除染色体外基因还可位于叶绿体DNA、线粒体DNA及原核细胞的拟核DNA和质粒DNA上）。
问题4：
DNA分子复制和转录只发生在细胞核中吗？
并非只发生在细胞核中，叶绿体、线粒体、拟核和质粒等处也可发生。
问题5：
RNA分子上是否有基因？
有，它是RNA病毒的RNA分子中有遗传效应的片段。
问题6：
RNA病毒产生RNA的方式有哪些？
RNA病毒产生RNA的方式包括逆转录和RNA复制两种方式。
类型2 整体对比历年同类题，找共性和趋势
6．[2018·
全国卷重组判断]
（1）证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验的研究工作由我国科学家完成（2018·
全国卷Ⅲ，1C）（×
（2）从烟草花叶病毒中可以提取到RNA（2018·
全国卷Ⅱ，5A）（√）
（3）T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解（2018·
全国卷Ⅱ，5B）（×
7．[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
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只能在大肠杆菌中复制和增殖，A错误；
T2噬菌体病毒要借助宿主细胞合成mRNA和蛋白质，B错误；
用含有32P培养基培养大肠杆菌，再用含32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，能将T2噬菌体的DNA标记上32P，即培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；
人体免疫缺陷病毒为HIV，它的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
8．[2017·
全国卷Ⅲ]下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（ ）
A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
基因型相同的两个人，由于营养条件等环境因素的差异可能会导致两人身高不同；
绿色幼苗在黑暗中变黄，是因为缺光无法合成叶绿素，是由环境因素造成的；
O型血夫妇基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这是由遗传因素决定的；
高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明高茎豌豆亲本是杂合子，子代出现性状分离，这是由遗传因素决定的。
D
9．[全国卷]在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是（ ）
①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
⑤DNA的X光衍射实验
A．①② B．②③
C．③④D．④⑤
孟德尔的豌豆杂交实验提出了遗传的基本规律；
摩尔根的果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上，也验证了孟德尔遗传规律；
肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质；
DNA的X光衍射实验发现了DNA的双螺旋结构。
10．[全国卷Ⅰ]关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是（ ）
A．一种tRNA可以携带多种氨基酸
B．DNA聚合酶是在细胞核内合成的
C．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
类型3 它山之石——亦可攻玉
11．[2019·
江苏卷]赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是（ ）
A．实验中可用15N代替32P标记DNA
B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的
C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌
D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
本题考查噬菌体侵染细菌的实验，意在考查考生的实验分析能力。
蛋白质和DNA都含有N，所以不能用15N代替32P标记DNA，A错误；
噬菌体外壳蛋白是由噬菌体体内控制噬菌体外壳蛋白合成的相关基因编码的，B错误；
DNA的复制为半保留复制，噬菌体侵染大肠杆菌后，会利用大肠杆菌体内的物质来合成噬菌体DNA，C正确；
该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
12．[2019·
浙江4月选考]为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：
下列叙述正确的是（ ）
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性
B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
高温加热会破坏转化物质DNA的活性，甲组培养皿中应该只有R型菌落，A错误；
乙组中S型菌提取物中的蛋白质被蛋白酶催化水解了，所以转化物质不是蛋白质，B错误；
丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA，C正确；
该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，D错误。
13．[2019·
海南卷]下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是（ ）
A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花：
白花＝3：
1
B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C．加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌
D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花：
1，属于性状分离现象，不能说明RNA是遗传物质，A错误；
病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，说明病毒甲的RNA是遗传物质，B正确；
加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加热杀死的S型菌存在转化因子，不能说明RNA是遗传物质，C错误；
用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，说明蛋白质未进入大肠杆菌，不能证明RNA是遗传物质，D错误。
14．[2019·
海南卷]下列与蛋白质、核酸相关的叙述，错误的是（ ）
A．一个核糖体上可以同时合成多条多肽链
B．一个蛋白质分子可以含有多个金属离子
C．一个mRNA分子可以结合多个核糖体
D．一个DNA分子可以转录产生多个RNA分子
一个核糖体上一次只能合成一条多肽链，A错误；
一个蛋白质分子可以含有多个金属离子，如一个血红蛋白含有四个铁离子，B正确；
一个mRNA分子可以结合多个核糖体，合成多条多肽链，C正确；
一个DNA分子上含有多个基因，不同基因可以转录产生多个RNA分子，D正确。
A
15．[2019·
海南卷]下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是（ ）
A．大肠杆菌拟核的DNA中有控制性状的基因
B．大肠杆菌中DNA分子数目与基因数目相同
C．在普通光学显微镜下能观察到大肠杆菌的核糖体
D．大肠杆菌分泌的蛋白，需要经过内质网加工
大肠杆菌拟核的DNA中有控制性状的基因，可以控制相关蛋白质的合成，A正确；
每个DNA中含有多个基因，故大肠杆菌中DNA分子数目小于基因数目，B错误；
核糖体属于亚显微结构，在普通光学显微镜下不能观察到大肠杆菌的核糖体，C错误；
大肠杆菌属于原核生物，无内质网，D错误。
16．[2019·
海南卷]某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA结合，从而抑制细菌生长。
据此判断，这种抗生素可直接影响细菌的（ ）
A．多糖合成B．RNA合成
C．DNA复制D．蛋白质合成
多糖合成不需要经过tRNA与mRNA结合，A错误；
RNA合成可以通过转录或RNA复制的方式，均不需要tRNA与mRNA结合，B错误；
DNA复制需要经过DNA与相关酶结合，不需要经过tRNA与mRNA结合，C错误；
翻译过程需要经过tRNA与mRNA结合，故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成，D正确。
17．[2019·
海南卷]下列关于蛋白质合成的叙述错误的是（ ）
A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束
B．携带肽链tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点
C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸
蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，A正确；
核糖体同时占据两个密码子位点，携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，通过反密码子与密码子进行互补配对，B正确、C错误；
最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸，继续运输其他氨基酸，D正确。
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