专题四 遗传变异和进化.docx
《专题四 遗传变异和进化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题四 遗传变异和进化.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
专题四遗传变异和进化
第1讲 遗传的物质基础
考纲要求
三年考情
命题趋势
1.人类对遗传物质的探索过程Ⅱ
2013全国Ⅱ 2012江苏、福建 2011江苏、广东
1.趋势分析：
本专题常针对中心法则涉及的五个过程进行命题，命题多结合图示分析考查上述生理过程发生的场所、条件和相关计算。
2．备考指南：
（1）对照法比较肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验。
（2）模型辅助法深刻理解DNA分子的结构与中心法则。
（3）表格比较法理解DNA复制、转录和翻译的不同。
2.DNA分子结构的主要特点Ⅱ
2012江苏
3.基因的概念Ⅱ
4.DNA分子的复制Ⅱ
2013广东 2012山东、福建、天津
2011安徽、海南
5.遗传信息的转录和翻译Ⅱ
2013全国Ⅰ、浙江、山东、江苏、天津、四川 2012全国新课标、广东、安徽
2011江苏、浙江、广东、海南
6.基因与性状的关系Ⅱ
2011广东、海南、天津
1．原核细胞和真核细胞内基因的表达有怎样的区别？
2．真核生物染色体上的基因可以通过哪些过程完成复制和传递？
考点一 DNA是遗传物质的实验证据
下列说法中，正确的是（ ）
①肺炎双球菌转化实验及摩尔根的果蝇杂交实验，都证明了DNA是遗传物质（2013全国Ⅱ，5③②）
②噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力（2012江苏，2B）
③烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA（2012江苏，2D）
④32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质（2011江苏，12D）
⑤RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质（2013海南，13C）
A．1项正确 B．2项正确
C．3项正确D．都不正确
[自主尝试] ________
[提醒]
（1）R菌可以转化为S菌，S菌不能转化为R菌。
（2）3个经典实验采用的都是相互对照。
【链接提升】
肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的问题分析
（1）格里菲思的小鼠体内转化实验只能推测出S型细菌含有“转化因子”，不能证明DNA是遗传物质。
艾弗里的体外转化实验既能说明DNA是遗传物质，又能证明蛋白质、多糖等不是遗传物质。
（2）“DNA是主要的遗传物质”是总结多数生物的遗传物质后得出的，而不是由肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验得出的。
（3）R型细菌转化为S型细菌的实质是S型细菌的DNA整合到了R型细菌的DNA中，从变异类型看属于基因重组。
（4）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。
（5）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存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
①仅用32P标记噬菌体的侵染实验，上层的上清液中有较弱的放射性，可能的原因是：
a．侵染时间过短会有许多噬菌体没来得及侵入细菌；
b．侵染时间过长会有释放出来的子代噬菌体。
②仅用35S标记噬菌体的侵染实验，下层沉淀物中也有较弱放射性，最可能的原因是搅拌不彻底。
跟踪训练1 实验1：
将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养；实验2：
将S型细菌的DNA用DNA酶处理后所得物质与R型细菌混合培养。
相关叙述正确的是（ ）
A．实验1的培养基上仅有S型细菌生长
B．实验2的培养基上有R型和S型细菌生长
C．实验1、2可以证明DNA是主要的遗传物质
D．实验1与实验2形成对照
跟踪训练2 下列有关35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述中，正确的是（ ）
A．35S主要集中在沉淀物中，上清液中也不排除有少量的放射性
B．要得到35S标记噬菌体必须直接接种在含35S的动物细胞培养基中才能培养出来
C．采用搅拌和离心方法，是为了把蛋白质和DNA分开，再分别检测其放射性
D．在该实验中，若改用32P、35S分别标记细菌DNA、蛋白质，复制4次，则子代噬菌体100%含32P和35S
考点二 DNA的结构和复制的相关计算
（2012·高考山东卷）假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。
用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。
下列叙述正确的是（ ）
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
[自主尝试] ________
【链接提升】
1．双链DNA分子中碱基含量的计算
（1）规律一：
双链DNA分子中，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝总碱基的一半。
（2）规律二：
若在DNA一条链中
＝a，则在互补链中
＝
，而在整个DNA分子中
＝1。
（3）规律三：
若在一条链中
＝m，在互补链及整个DNA分子中
＝m。
（4）规律四：
某碱基在DNA分子中所占比例等于它在每条链中所占比例和的一半。
如
＝
。
2．与DNA复制有关的计算
假设1个DNA分子复制n次，则
（1）子代DNA数为2n
（2）子代DNA链数为2n＋1
（3）DNA复制过程中其中一条链发生差错，复制n代后，含有突变基因的异常DNA分子占DNA总数的50%。
（4）若某DNA分子含某碱基m个，该DNA分子进行n次复制，则需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m×（2n－1）；进行n代复制时，需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m×2n－1。
跟踪训练 请回答下列与DNA分子有关的问题：
（1）含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
（2）在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的________。
（3）假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。
现将只含15N的DNA培养在含14N的培养基中，子二代DNA的平均相对分子质量为________________。
（4）在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与尿嘧啶分别占碱基总数的________________。
考点三 复制、转录及翻译
下列有关叙述中正确的是（ ）
A．DNA聚合酶是在细胞核内合成的（2013全国Ⅰ，1B）
B．转录过程在细胞质基质中进行，以核糖核苷酸为原料，不需解旋酶（2011江苏，7A、2011安徽，5C改编）
C．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期（2011海南，25D）
D．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递遵循中心法则（2010海南，12D）
[自主尝试] ________
【链接提升】 图示分析复制、转录和翻译过程
1．图一表示DNA分子复制过程
（1）判断依据：
模板为DNA，且形成具有双链结构的DNA。
（2）两个子代DNA分别由一条母链和一条子链组成，两个子代DNA分子在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期分离。
2．图二表示DNA分子的转录过程
（1）判断依据：
模板为DNA，且合成单链RNA。
（2）由于图中d是已与模板DNA分离的游离的RNA片段，因此转录的方向是由右向左进行，且a为RNA聚合酶。
（3）b与c的名称分别为胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸。
（4）在真核细胞中该图示主要发生在细胞核中，叶绿体和线粒体中也可能进行。
3．图三表示翻译过程
（1）判断依据：
模板为RNA，且合成场所为核糖体。
（2）Ⅰ为tRNA，Ⅱ为核糖体，Ⅲ为mRNA，Ⅳ为多肽链，如图所示，核糖体内对应的DNA碱基对的排列顺序为
。
4．解答DNA复制、转录和翻译问题的几类错误
（1）将DNA复制、转录和翻译的原料混淆：
正确的是DNA复制的原料为脱氧核苷酸、转录的原料为核糖核苷酸、翻译的原料为氨基酸。
（2）将发生的场所混淆：
正确的是DNA复制和转录主要在细胞核中、翻译在核糖体上。
（3）将发生时间混淆：
正确的是细胞核内DNA的复制在间期，转录、翻译则可以在任何时期。
（4）对所需要条件混淆：
正确的是DNA复制和转录都需要解旋酶，翻译则不需要；尽管DNA复制和转录都需要聚合酶，但前者是DNA聚合酶，后者是RNA聚合酶。
跟踪训练1 如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，图丙为其中部分片段的放大示意图。
以下分析正确的是（ ）
A．图中酶1和酶2是同一种酶
B．图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生
C．图丙中b链可能是构成核糖体的成分
D．图丙是图甲的部分片段放大
跟踪训练2 如图中④代表核糖体，⑤代表多肽链，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．图中所示的生理过程主要有转录和翻译
B．①链中（A＋T）/（G＋C）的比值与②链中的相同
C．以③为模板而合成⑤的过程要产生水
D．③上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子
1．T2噬菌体侵染大肠杆菌实验及DNA的X光衍射实验证明了DNA是遗传物质（2013全国Ⅱ，5④⑤）（ ）
2．DNA双螺旋模型的构建，发现DNA如何储存遗传信息（2013广东，2③）（ ）
3．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成（2013全国Ⅰ，1D）（ ）
4．噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是DNA用15N放射性同位素标记（2012上海，11C）（ ）
5．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基（2013全国Ⅰ，1C）（ ）
6．DNA有氢键，RNA没有氢键（2013全国Ⅱ，1A）（ ）
7．一种tRNA可以携带多种氨基酸（2013全国Ⅰ，1A）（ ）
题型七 同位素标记类
同位素示踪法，就是在需要研究的物质体系中，加入一些放射性同位素原子（示踪原子），用监测手段来跟踪其行迹，进而研究出该系统的变化规律的方法。
用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是（ ）
A．0条 B．20条
C．大于0小于20条D．以上都有可能
[自主尝试] ________
【解题指导】 ①利用放射性32P，跟踪研究DNA复制的规律特点，②结合所学知识推测：
第一次细胞分裂完成后所形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数是20条和0条，如果分别移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。
【方法总结】 同位素示踪技术应用例析
用于示踪技术的放射性同位素一般是构成细胞化合物的重要元素。
如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
元素
放射性
同位素
应用
氢
3H
在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氢酸，探究分泌蛋白的分泌过程，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的
碳
14C
用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子的转移途径，途径是：
二氧化碳→三碳化合物→糖类
氧
18O
对光合作用原料进行如下标记：
C18O2和H
O，证明光合作用所释放出来的氧气来自于水；将O2进行18O2标记，证明O2在有氧呼吸过程中与氢结合形成了水
磷
32P
用32P标记噬菌体的DNA分子，在大肠杆菌内发现放射性；用35S标记噬菌体的蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性，证明DNA分子是生物的遗传物质
硫
35S
氮
15N
用15N标记DNA，证明DNA分子具有半保留复制的特点
碘
131I
用含有131I的饲料喂动物，进行放射性检测，可以发现动物甲状腺细胞有聚集I的作用，另外，检测131I的去路，可确定甲状腺激素的靶器官
1．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有：
①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；②放射性同位素标记法。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．两者都运用了①和②
B．前者运用了①，后者运用了②
C．前者只运用了②，后者运用了①和②
D．前者只运用了①，后者运用了①和②
2．将DNA分子双链用3H标记的蚕豆（2n＝12）根尖移入普通培养液（不含放射性元素）中，再让细胞连续进行有丝分裂。
某普通培养液中子代细胞处于第三次有丝分裂中期，根据图示判断，该细胞中染色体的标记情况是（ ）
A．12条b
B．6条a,6条b
C．6条b,6条c
D．b＋c＝12，但b和c数目不确定
3．（拓展）若将3HTdR（一种3H标记的脱氧核苷酸）加入细胞培养液中，正在进行DNA复制的细胞就会立即摄取。
在相同的条件下，向连续培养的两组细胞培养液中同时加入3HTdR，定期取样，检查被标记细胞所占的百分比如下表所示，据此推断正确的是（ ）
取样时间
%
级别
t0
t1
t2
t3
t4
t5
……
甲
25
50
75
100
100
100
……
乙
25
50
75
80
80
80
……
A.两组都有25%的细胞不在细胞周期中
B．两组细胞复制所用时间大致相同
C．细胞周期的时间应是甲组小于乙组
D．乙组约有20%的细胞处于细胞周期中
4．（拓展）如果将1株绿色植物栽培在H
O的完全培养液中，给予充足的光照，经过一段时间后，下列物质中能含18O的是（ ）
①周围空气的氧气 ②周围空气的二氧化碳 ③周围空气的水分子 ④光合作用生成的葡萄糖
A．只有①B．只有①③
C．除④之外都含有D．①②③④
5．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。
请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
（1）将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。
该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是________________。
若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
（2）鲁宾和卡门用放射性18O分别标记H2O和CO2分子，证明了光合作用过程中产生的O2来自________；卡尔文用14C标记的CO2研究光合作用暗反应过程中C的转移途径，14C在化合物中的出现顺序依次是：
14CO2→________（化合物）→________。
（3）用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体出现后，依次经过________、________和________，最后出现在细胞外。
第2讲 遗传的基本规律和伴性遗传
考纲要求
三年考情
命题趋势
1.孟德尔遗传实验的科学方法Ⅱ
2013全国Ⅰ 2012江苏 2011海南
1.趋势分析：
以遗传学实验或遗传系谱图为背景，结合基因的分离定律、自由组合定律和伴性遗传等知识进行考查。
2．备考指南：
（1）比较辨析法区别遗传相关的概念。
（2）规律总结法突破分离定律解题技巧，以一个题总结出一类题的解决方案。
（3）以基因型、表现型的推断及概率计算为核心，结合遗传实验的设计和特定条件下自由组合定律变式应用进行复习。
（4）结合对应的遗传图谱或遗传病实例，突破伴性遗传。
2.基因的分离定律和自由组合定律Ⅱ
2013山东、天津、全国大纲、福建、全国Ⅰ、四川 2012北京、安徽、江苏、广东、山东、天津、福建、浙江 2011江苏、全国课标、北京、福建、山东
3.伴性遗传Ⅱ
2013山东、全国Ⅱ、广东、四川
2012天津、山东、福建、广东、江苏、安徽、四川
2011北京、安徽
4.人类遗传病的类型Ⅰ
2013江苏、安徽、重庆
2012江苏、安徽、广东
2011浙江
5.人类遗传病的监测和预防Ⅰ
——
6.人类基因组计划及意义Ⅰ
2012江苏
1．类比推理与假说—演绎有怎样的区别？
2．在知道显隐性的情况下，如果通过一次杂交实验确定基因是在常染色体上还是在X染色体上，怎样用一对相对性状的纯合子杂交？
考点一 基本规律的应用
玉米非甜味（A）对甜味（a）为显性，非糯性（B）对糯性（b）为显性，两对基因分别位于不同的同源染色体上。
现有甲、乙、丙三个品系的纯种玉米，其基因型如表所示：
品系
甲
乙
丙
基因型
AABB
aaBB
AAbb
（1）若要利用玉米非糯性与糯性这一对相对性状来验证基因分离定律，可作为亲本的组合有________。
甲和乙________（填“能”或“不能”）作为亲本进行验证自由组合定律的实验，原因是________________________________________________________________________。
（2）若让乙和丙杂交得到F1，F1自交得F2，则在F2中能稳定遗传的非甜糯性玉米占________；在F2的非甜非糯性玉米中，不能稳定遗传的占________。
（3）从上述F2中取出一粒非甜糯性种子，在适宜条件下培育成植株。
为了鉴定其基因型，将其与乙杂交，预计可能的实验结果，并得出相应的结论。
①若子代____________________________，则该非甜糯性种子的基因型为________；
②若子代____________________________，则该非甜糯性种子的基因型为________。
[提醒]
（1）遗传题中，经常有概率计算，一定要注意“分母”。
（2）实验设计时往往用“该个体”与隐性个体进行杂交。
（3）相应的结论：
若得到不同的性状则可以不用求比例。
【链接提升】
1．性状显、隐性的判断
（1）自交法：
（2）杂交法：
具有相对性状的亲本杂交，子代所表现出的那个亲本性状为显性，未表现出的那个亲本性状为隐性。
2．显性性状基因型鉴定
（1）测交法（更适于动物）：
待测个体×隐性纯合子
结果分析
（2）自交法（对植物最简便）：
待测个体
结果分析
（3）花粉鉴别法：
非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色
让待测个体长大开花后，取出花粉放在载玻片上，
加一滴碘酒
结果分析
3．基因位置判定的实验设计
4．根据性状判断生物性别的实验设计
选择同型性染色体（XX或ZZ）隐性个体与异型性染色体（XY或ZW）显性个体杂交。
这样在子代中具有同型性染色体（XX或ZZ）的个体表现型是显性，具有异型性染色体（XY或ZW）的个体表现型为隐性。
跟踪训练 在一个自然繁殖的直刚毛果蝇种群中，偶然出现了一只卷刚毛雄果蝇。
为研究卷刚毛性状出现的原因及传递规律，将这只卷刚毛雄果蝇与直刚毛雌果蝇杂交，F1全部为直刚毛；F1雌雄果蝇随机交配得F2，其表现型及比例为直刚毛雌果蝇∶直刚毛雄果蝇∶卷刚毛雄果蝇＝2∶1∶1。
（1）根据以上杂交结果可以推断直刚毛和卷刚毛由______对等位基因控制，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）若利用上述实验中的果蝇作为实验材料，要快速繁殖出卷刚毛雌果蝇，采用的最佳方案是让________雌果蝇与________雄果蝇杂交。
（3）上述杂交结果表现为性状与性别相关，但无法确定控制直刚毛和卷刚毛的基因是仅位于X染色体，还是同时位于X、Y染色体上。
现有直刚毛雌果蝇、直刚毛雄果蝇、卷刚毛雌果蝇、卷刚毛雄果蝇四种纯种果蝇，可选择表现型为________雌果蝇和________雄果蝇为亲本进行杂交，若杂交后代________________________，则表明基因仅位于X染色体上；若杂交后代______________________________，则表明基因同时位于X、Y染色体上。
考点二 遗传基本规律的特殊比例及产生的原因
（2012·高考上海卷）某植物的花色受不连锁的两对基因A/a、B/b控制，这两对基因与花色的关系如图所示，此外，a基因对于B基因的表达有抑制作用。
现将基因型为AABB的个体与基因型为aabb的个体杂交得到F1，则F1的自交后代中花色的表现型及比例是（ ）
A．白∶粉∶红，3∶10∶3 B．白∶粉∶红，3∶12∶1
C．白∶粉∶红，4∶9∶3D．白∶粉∶红，6∶9∶1
[自主尝试] ________
[提醒]
（1）此类题要写出每一种性状的基因型通式，如红色A_B_，粉红色：
A_bb，白色：
aabb、aaB_。
（2）两个a基因同时存在时，即aa抑制B基因的表达。
【链接提升】 性状分离比出现偏离的原因分析
1．具有一对相对性状的杂合子自交
Aa×Aa→1AA∶2Aa∶1aa
（1）2∶1⇒显性纯合致死，即AA个体不存活。
（2）全为显性⇒隐性纯合致死，即aa个体不存活。
（3）1∶2∶1⇒不完全显性，即AA、Aa、aa的表现型各不相同。
2．两对相对性状的遗传现象
（1）自由组合定律的异常分离比：
F1 AaBb
F2
A_B_
A_bb
aaB_
aabb
原因分析
正常
比例
9
3
3
1
两对等位基因的遗传正常完全显性
异常
比例1
9
3
4
aa或bb成对存在时表现出同一种性状
异常
比例2
9
6
1
单显性表现出同一种性状，其余表现正常
异常
比例3
12
3
1
双显性和一种单显性表现出同一种性状
异常
比例4
9
7
单显性和双隐性表现出同一种性状
异常
比例5
15
1
有显性基因就表现出同种性状
除以上异常比例外还可能出现13∶3，即双显性、双隐性和一种单显性表现出同一种性状，另一种单显性表现出另一种性状。
（2）基因连锁与互换现象：
若基因型为AaBb自交后代出现四种表现型，但比例为两多两少（如42%∶42%∶8%∶8%）或测交后代表现两种表现型，比例为1∶1，则说明基因A、B位于一条染色体上，基因a、b位于另一条同源染色体上，如图所示。
跟踪训练 下图A、B分别表示某雌雄异株植物M的花色遗传及花瓣中色素合成的控制过程。
植物M的花色（白色、蓝色和紫色）由常染色体上两对独立遗传的等位基因（A和a，B和b）控制。
请据图回答下列问题：
（1）图A中甲、乙两植株的基因型分别为______________、____________。
若让图A中的F2蓝花植株自由交配，其后代表现型及比例为________________________。
（2）与F1相比
升级会员 