高考生物二轮复习讲练测 专题07遗传的分子基础讲.docx

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高考生物二轮复习讲练测专题07遗传的分子基础讲

专题7　遗传的分子基础

考向1　DNA的结构、复制与功能

1．讲高考

（1）考纲导读

遗传物质的探究历程，了解DNA分子的结构、复制与功能。

（2）命题预测

预计2017年高考命题单独考查DNA分子的结构，可结合实验考查DNA的复制，或者结合细胞增殖和中心法则考查DNA的复制。

（3）真题重现

1．（2016年苏卷，1）下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是（　　）

A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果

B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质

C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的

D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质

【答案】D

2．讲基础

1．肺炎双球菌转化实验

（1）肺炎双球菌的类型及特点

特点

类型

菌落

荚膜

毒性

S型

光滑

有

有

R型

粗糙

无

无

（2）格里菲思的体内转化实验

结论：

加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

（3）艾弗里的体外转化实验

结论：

DNA是“转化因子”，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

2．噬菌体侵染细菌实验

（1）实验方法

同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。

（2）实验材料：

T2噬菌体和大肠杆菌

①噬菌体的结构

②噬菌体的生活方式：

活细胞寄生。

③实验过程

a.标记噬菌体

b.侵染细菌

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噬菌体＋细菌

上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主细胞内

含35S噬菌体＋细菌

宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中

35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面

⑤结论：

DNA是遗传物质。

3．RNA是遗传物质的实验

结论：

烟草花叶病毒中RNA是遗传物质。

4．DNA是主要的遗传物质

.5．DNA分子的化学组成

（1）基本组成元素：

C、H、O、N、P。

（2）基本单位

6．DNA分子的结构

（1）主要特点

①两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋而成。

②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。

③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，例如：

A＝T或T＝A、G≡C或C≡G，遵循碱基互补配对原则。

（2）空间结构：

规则的双螺旋结构。

7．DNA分子的特性

（1）相对稳定性：

DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。

（2）多样性：

不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。

若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。

8．DNA分子的复制

（1）概念：

以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。

（2）时间：

有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期。

（3）过程：

①解旋：

需要细胞提供能量；需要解旋酶的作用；最终把两条螺旋的双链解开。

②合成子链：

模板――解开后的两条母链；原料――游离的四种脱氧核苷酸；酶――DNA聚合酶等；原则――碱基互补配对原则。

③重新螺旋：

每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。

（4）特点：

边解旋边复制。

（5）方式：

半保留复制。

（6）结果：

形成两个完全相同的DNA分子。

（7）意义：

将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。

9．染色体、DNA与基因的关系

（1）染色体是DNA的主要载体，每条上含有一个或两个DNA分子。

（2）DNA是主要的遗传物质，基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子含有许多个基因。

（3）基因是遗传物质的结构和功能单位，在染色体上呈线性排列。

（4）每个基因中含有许多脱氧核苷酸，基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。

3．讲典例

【例1】下列关于探索核酸是遗传物质实验的相关叙述，正确的是（　　）

A．活体细菌转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的“转化因子”

B．R型菌转化为S型菌这种可遗传变异的来源是基因突变

C．噬菌体侵染细菌实验中搅拌可使细菌外的噬菌体与细菌分离

D．烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了含RNA的生物中，RNA是遗传物质

【答案】C

【解析】格里菲斯的转化实验证明了肺炎双球菌存在“转化因子”，但是并不知道转化因子是什么，A错误；R型菌转化为S型菌这种可遗传变异的来源是基因重组，B错误；噬菌体侵染细菌实验中搅拌可使细菌外的噬菌体与细菌分离，C正确；烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D错误。

【趁热打铁】人们对遗传物质和基因的认识经历了一个发展的过程。

下列关于遗传物质和基因的叙述正确的是（　　）

A．科学家利用肺炎双球菌为实验材料进行的体内转化实验，证明DNA是遗传物质

B．赫尔希和蔡斯用32P和35S同时标记的噬箘体侵染细菌实验，证明DNA是遗传物质

C．将海蜇的绿色荧光蛋白基因导入小鼠体内，紫外线下小鼠发绿色荧光，该实验说明了基因具有遗传效应

D．沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型中，腺嘌呤只能和胞嘧啶配对，鸟嘌呤只能和胸腺嘧啶配对

【答案】C

【例2】下列关于DNA分子结构与复制的说法，正确的是（　　）

A．边解旋边复制是保证亲子代DNA遗传信息传递准确性的关键

B．DNA分子中每个磷酸基团上都连接两个脱氧核糖

C．若减数分裂过程中发生交叉互换，则往往不会导致其DNA分子结构的改变

D．DNA分子的差异造成了肺炎双球菌S型菌和R型菌致病性的差异

【答案】D

【解析】亲子代DNA遗传信息准确传递的原因是DNA分子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准确无误地进行，A错误；DNA分子中大多数磷酸都连接2个脱氧核糖，位于两条链的两端的两个游离的磷酸各连接一个脱氧核糖，B错误；若减数分裂过程发生交叉互换则往往会导致基因重组，这会导致其DNA分子结构的改变，C错误；肺炎双球菌S型菌有多糖荚膜，具有毒性，R型菌无荚膜，不具有致病性，根本原因是二者DNA分子中的遗传信息不同造成的，D正确。

【趁热打铁】下列有关DNA分子的叙述，正确的是（　　）

A．双链DNA分子中，若G与C所占的总比例为a，则C在DNA分子一条链上所占的比例为a/2

B．双链DNA分子中，若G+C所占的比例为a，该DNA分子转录形成的mRNA中U的比例为a/2

C．双链DNA分子中，（A+G）/（T+C）＝1，则该DNA分子一条单链中（A+G）/（T+C）＝0．5

D．双链DNA分子中，（A+T）/（G+C）＝1，则该DNA分子一条单链中（A+T）/（G+C）＝1

【答案】D

4．讲方法

1．探究遗传物质的思路和方法

（1）探究思路

①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。

②若探究未知病毒遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性，破坏其一，看其二。

（2）探究方法

①分离提纯法：

艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保证100%。

②同位素标记法：

噬菌体侵染细菌的实验。

方法：

分别标记两者的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。

目的：

把DNA与蛋白质区分开。

③病毒重组法：

烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。

方法：

将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。

④酶解法：

利用酶的专一性，如加入DNA水解酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”其遗传物质不是DNA，若“否”其遗传物质可能是DNA。

2．不同生物遗传物质的比较

生物类型

病毒

原核生物

真核生物

体内核酸种类

DNA或RNA

DNA和RNA

DNA和RNA

体内碱基种类

4种

5种

5种

体内核苷酸种类

4种

8种

8种

遗传物质

DNA或RNA

DNA

DNA

实例

噬菌体、烟草花叶病毒

乳酸菌、蓝藻

玉米、小麦、人

3．DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤

解DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行：

（1）搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。

（2）画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。

（3）根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

4．DNA分子复制中相关计算的规律方法

DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下：

（1）子代DNA分子数：

2n个。

①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。

②含14N的有2n个，只含14N的有（2n－2）个，做题时应看准是“含”还是“只含”。

（2）子代DNA分子的总链数：

2n×2＝2n＋1条。

①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。

做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。

②含14N的链数是（2n＋1－2）条。

（3）消耗的脱氧核苷酸数。

①若一亲代DNA分子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，则需消耗该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。

考向2　基因的表达及对性状的控制

1．讲高考

（1）考纲导读

转录和翻译的过程。

（2）命题预测

预计2017年高考命题以基因表达的过程为中心，以图像或表格为知识载体，以经典实验为背景信息，多结合遗传、变异知识对遗传信息的转录和翻译进行综合考查。

（3）真题重现

1．（2016年海南卷，13）某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。

物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是（　　）

A．抑制该病毒RNA的转录过程

B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程

C．抑制该RNA病毒的反转录过程

D．抑制该病毒RNA的自我复制过程

【答案】C

2．讲基础

1．RNA的组成、结构与类型

（1）RNA与DNA的区别

①分布情况：

DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。

②分子链数：

DNA多为双链，RNA多为单链。

③碱基种类：

DNA中有T（胸腺嘧啶）无U（尿嘧啶），RNA中有U（尿嘧啶）无T（胸腺嘧啶）。

④染色情况：

甲基绿－吡罗红混合染色剂可将DNA染成绿色，将RNA染成红色。

（2）基本单位：

核糖核苷酸，由1分子核糖、1分子磷酸和1分子磷酸构成。

（3）种类及功能：

①信使RNA（mRNA）：

蛋白质合成的模板；

②转运RNA（tRNA）：

识别并转运氨基酸；

③核糖体RNA（rRNA）：

核糖体的组成部分。

2．转录的过程

（1）解旋：

DNA双链解开，暴露碱基。

（2）配对：

原则――碱基互补配对原则；模板――解开的DNA双链中的一条链；原料――游离的核糖核苷酸。

（3）连接：

酶――RNA聚合酶；结果――形成一个RNA。

（4）释放：

合成的RNA从DNA上释放，DNA双链恢复成双螺旋结构。

3．翻译的过程

（1）起始：

核糖体与mRNA结合，tRNA上的反密码子识别起始密码子并配对。

（2）运输：

tRNA识别mRNA上的密码子，并将携带的氨基酸置于特定位置。

（3）延伸：

核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸回到延伸中的肽链上（一个mRNA可以结合多个核糖体）。

（4）停止：

当核糖体到达mRNA上的终止密码子时，合成停止。

（5）脱离：

肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离。

4．转录和翻译的比较 

项目

转录

翻译

场所

真核细胞主要是细胞核

核糖体

条件

模板：

DNA的一条链

原料：

4种核糖核苷酸

能量：

ATP

酶：

RNA聚合酶等

模板：

mRNA

原料：

20种氨基酸

能量：

ATP

酶：

多种酶

搬运工具：

tRNA

原则

碱基互补配对原则（A－U、T－A、C－G、G－C）

碱基互补配对原则（A－U、U－A、C－G、G－C）

产物

mRNA、tRNA、rRNA

多肽链或蛋白质

5．中心法则及其发展

①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录。

6．基因对性状控制的方式（实例）

3．讲典例

【例1】下图简要概括了真核细胞中基因指导蛋白质合成过程中物质间的关系。

下列说法错误的是（　　）

A．图中①表示基因，主要位于染色体上

B．图中②表示转录，该过程中碱基配对方式中存在T-A配对

C．图中③表示翻译，该过程离不开④

D．图中④中的密码子决定其携带的氨基酸的种类

【答案】D

【趁热打铁】如图为某RNA病毒侵人宿主细胞后的增殖过程．下列说法不正确的是（　　）

A．①过程需要逆转录酶

B．①③过程所需原料相同

C．该病毒的RNA不能直接做为翻译的模板

D．①②③过程都遵循中心法则

【答案】A

【例2】甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是（　　）

A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子

B．甲所示过程仅在细胞核内进行，乙过程以DNA分子的一条链为模板，但不同基因模板链不同

C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶

D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次

【答案】D

【解析】甲表示DNA的复制，乙表示DNA的转录，A错误；甲所示过程可在细胞核、线粒体及叶绿体中进行，乙主要在细胞核中进行，B错误；DNA分子解旋时，甲所示过程需要解旋酶，乙所示过程不需要解旋酶，C错误；一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次，D正确。

【趁热打铁】如图是大肠杆菌体内某代谢过程示意图，有关叙述正确的是（　　）

A．物质a、b、c的合成过程伴随着水和ATP的生成

B．物质a、b、c和mRNA的合成过程都发生在大肠杆菌的拟核中

C．合成的物质a、b、c的分子结构相同

D．物质a、b、c能同时合成，体现了大肠杆菌物质合成效率高

【答案】D

4．讲方法

1．DNA和RNA的区分技巧

（1）DNA和RNA的判断

①含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；

②含有碱基U或核糖⇒RNA。

（2）单链DNA和双链DNA的判断

①若A＝T，G＝C且A＋G＝T＋C⇒一般为双链DNA；

②若嘌呤≠嘧啶⇒单链DNA。

（3）DNA和RNA合成的判断

用放射性同位素标记T或U，可判断DNA和RNA的合成。

若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。

2．与转录和翻译有关的3点易错点

（1）转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。

（2）翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。

（3）转录和翻译过程中的碱基配对没有A—T，而是A—U。

3．巧辨遗传信息、密码子和反密码子

（1）界定遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子

（2）辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系

①每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子简并性），可由一种或几种tRNA转运。

②一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。

③密码子有64种（3种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子）；反密码子理论上有61种。

4．“三看”法判断与中心法则有关的模拟实验

（1）“一看”模板

①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。

②如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。

（2）“二看”原料

①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。

②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA复制。

③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质（或多肽），生理过程是翻译。

（3）“三看”产物

①如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或RNA逆转录。

②如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录。

③如果产物是蛋白质（或多肽），生理过程是翻译。