三维设计通用版届高考生物二轮复习第一部分专题二基因系统教师用书.docx

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三维设计通用版届高考生物二轮复习第一部分专题二基因系统教师用书

第一部分专题二基因系统

生命世界异彩纷呈，而基因是生命与生命的连接点。

从系统的角度分析，基因至少符合作为系统的四个基本特征：

基因具有一定的物质和结构基础；基因通过变异具有一定的发展变化；基因通过mRNA建立与蛋白质的联系；基因与环境共同影响生物的性状。

本专题着重从系统的视角理解生命现象与生命本质的联系，同时将“系统思想”及其思维方法运用于专题复习中，以提高复习的有效性。

1．模型构建

2．模型分析

本专题也可通过“系统的组成→系统的结构→系统的功能→系统的发展变化”这一主线展开，运用“系统思想”对模型简析如下：

①系统的组成和结构：

对应“基因与染色体的关系”和“基因的本质”；②系统的功能：

对应“遗传因子的发现”和“基因的表达”；③系统的发展变化：

对应“基因突变及其他变异”“从杂交育种到基因工程”和“现代生物进化理论”。

其中，①重在阐述基因的物质构成、遗传的分子基础和细胞基础，从而揭示基因的物质性和稳定性等特征；②从基因的传递规律和对生物性状的调控机制两个方面，分析基因的连续性和调控的精确性特征；③侧重描述进化的原材料，即从分子生物学和细胞生物学的角度解释可遗传变异的来源，以及结合育种在人类生产实践中的应用，讲述遗传规律的运用和发展，阐明基因的可变性特征。

第1讲

基因系统的组成与结构——基因的本质

考点一

人类对遗传物质的探索历程

1.艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”，进行了肺炎双球菌体外转化实验。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．添加S型细菌DNA的培养基中只得到S型菌落

B．实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌

C．实验结论是S型细菌的DNA使R型细菌发生了转化

D．实验设计思路是单独观察S型细菌各种组分的作用

解析：

选A　肺炎双球菌体外转化实验中，添加S型细菌DNA的培养基中的菌落有S型和R型两种。

2．（2016·广州一模）用32P或35S标记T2噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养，保温一定时间后经搅拌、离心得到上清液和沉淀物，并测量放射性。

对此实验的叙述，错误的是（　　）

A．实验目的是研究遗传物质是DNA还是蛋白质

B．保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏低

C．搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高

D．实验所获得的子代噬菌体不含35S，而部分可含有32P

解析：

选B　本实验是将噬菌体的DNA与蛋白质分别进行放射性标记，来研究遗传物质是DNA还是蛋白质；保温时间过长，细菌裂解，噬菌体释放出来，使上清液放射性偏高；35S标记组搅拌不充分，会导致亲代噬菌体外壳吸附在细菌上，随着细菌一起沉淀，沉淀物放射性偏高；35S标记组，35S标记的亲代噬菌体的外壳，未能侵入细菌内部，子代噬菌体不含35S,32P标记组，32P标记的亲代噬菌体的DNA，会侵入细菌中，子代噬菌体部分含有32P。

3．图1、图2表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的相关实验，某同学据图分析总结出六个结论，你认为正确的是（　　）

①甲处的噬菌体一定含有放射性

②乙处的噬菌体一定不含放射性

③图1能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质不是遗传物质

④图2增设一组35S标记的噬菌体作对照，就能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质不是遗传物质

⑤如果培养2代以上，甲处DNA分子两条链都有放射性的噬菌体个数一定增多

⑥如果培养2代以上，乙处噬菌体的核酸都不含放射性

A．一项　　　　　　　　　B．二项

C．三项D．四项

解析：

选B　分析图1可知，培养噬菌体的大肠杆菌已被32P或35S标记，故甲处的噬菌体一定含有放射性，①正确；用含有32P标记的1个噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后，释放的子代噬菌体乙中，有两个含有放射性，②错误；图1中用含有32P或35S的大肠杆菌培养噬菌体，获得被标记的噬菌体，证明了噬菌体增殖时的原料来自大肠杆菌，不能证明DNA是遗传物质，③错误；图2增设一组35S标记的噬菌体作对照，可说明在噬菌体增殖过程中，起遗传效应的物质是DNA，因被35S标记的蛋白质没有进入大肠杆菌中，故不能证明蛋白质不是遗传物质，④正确；若用含35S的培养基培养大肠杆菌，噬菌体侵染大肠杆菌后，甲处的DNA分子无放射性，⑤错误；若培养2代以上，乙处部分噬菌体的核酸含放射性，⑥错误。

4．图甲所示是肺炎双球菌的体内转化实验，图乙所示是噬菌体侵染细菌的实验，图丙所示是两小分子物质的结构式。

下列相关分析正确的是（　　）

A．图甲中将R型活菌和S型死菌的混合物注射到小鼠体内，R型细菌向S型细菌发生了转化，转化的原理是基因重组

B．图乙中搅拌的目的是给大肠杆菌提供更多的氧气，离心的目的是促进大肠杆菌和噬菌体分离

C．用32P、35S标记噬菌体，被标记的部位分别是图丙中的①②

D．肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质

解析：

选A　R型细菌向S型细菌转化的原因是S型细菌的DNA进入了R型细菌中，S型细菌的DNA与R型细菌的DNA实现了重组，并表现出S型细菌的性状。

搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离，离心的目的是让上清液中分布重量较轻的噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。

图丙中①代表氨基酸的R基，②代表磷酸基团，③代表五碳糖，④代表含氮碱基，含有S的是①，含有P的是②；用35S（标记蛋白质）、32P（标记DNA）标记噬菌体，被标记的部位分别是图丙中的①②。

格里菲思肺炎双球菌体内转化实验结论：

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”；艾弗里肺炎双球菌体外转化实验结论：

DNA是转化因子，是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；噬菌体侵染细菌的实验能证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。

考点二

DNA的结构与复制

5.（2016·福州一模）如图所示为双链DNA分子的平面结构模式图。

下列叙述正确的是（　　）

A．图示DNA片段中有15个氢键

B．沃森和克里克利用构建数学模型的方法，提出DNA的双螺旋结构

C．只有在解旋酶的作用下图示双链才能解开

D．在双链DNA分子中，每个磷酸基团连接1个脱氧核糖

解析：

选A　图示的DNA片段共6个碱基对，A—T有3对、G—C有3对；因A—T之间有2个氢键，G—C之间有3个氢键，共15个氢键；沃森和克里克构建的是物理模型；要使DNA双链解开，不仅可以用DNA解旋酶，还可以用高温加热解旋；在双链DNA分子中，每条链中间的每个磷酸基团都分别连接2个脱氧核糖，每条链两端的磷酸基团只连接1个脱氧核糖。

6．（2016·河南八市高三质检）下列关于DNA分子的结构和DNA分子复制的说法，错误的是（　　）

A．DNA分子能准确地复制与DNA分子的结构有密切的关系

B．DNA分子复制过程中有氢键的断裂和重新形成

C．神经细胞和衰老的细胞一般都不会出现DNA分子的复制

D．含有2n个碱基对的DNA分子其碱基对的排列方式最多有n4种

解析：

选D　DNA分子结构中碱基按照互补配对原则进行配对，这对DNA分子的准确复制具有重要作用；DNA分子复制时，在解旋酶的作用下，氢键断裂，双链解开，按照碱基互补配对原则合成子链，子链与母链的互补碱基之间重新形成氢键；神经细胞是高度分化的细胞，神经细胞和衰老的细胞一般都不会再进行分裂，故一般不会出现DNA分子的复制；含有2n个碱基对的DNA分子其碱基对的排列方式最多有42n种。

7．（2016·德州重点中学月考）真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是（　　）

A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代

C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则

解析：

选C　DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化。

8．一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述错误的是（　　）

A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等

B．噬菌体DNA含有（2m＋n）个氢键

C．该噬菌体繁殖四次，子代中只有14个含有31P

D．噬菌体DNA第四次复制共需要8（m－n）个腺嘌呤脱氧核苷酸

解析：

选C　噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等；噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目＝胸腺嘧啶数目＝

＝m－n（个），A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目＝（m－n）×2＋n×3＝2m＋n（个）；DNA复制是半保留复制，该噬菌体繁殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，16个噬菌体都含有31P；噬菌体DNA第四次复制共需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目＝（m－n）×24－1＝8（m－n）（个）。

9．用15N标记DNA分子的细菌，将其放入含14N的培养基中连续繁殖4代，（a、b、c为三种DNA分子：

a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N）图中表示含这三种DNA分子的比例正确的是（　　）

解析：

选D　用15N标记DNA分子的细菌在含14N的培养基中连续繁殖4代，可形成16个DNA分子，由于DNA分子的复制是半保留复制，因此16个DNA分子中有2个DNA分子同时含15N和14N,14个DNA分子只含14N，不存在只含有15N的DNA分子。

10．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，下列正确的是（　　）

解析：

选C　DNA分子中（A＋C）/（T＋G）应始终等于1；一条单链中（A＋C）/（T＋G）与其互补链中（A＋C）/（T＋G）互为倒数，一条单链中（A＋C）/（T＋G）＝0.5时，互补链中（A＋C）/（T＋G）＝2；一条单链中（A＋T）/（G＋C）与其互补链中（A＋T）/（G＋C）及DNA分子中（A＋T）/（G＋C）都相等。

考点三

DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题

11.用32P标记果蝇精原细胞所有核DNA双链，然后置于31P的培养液中培养。

关于该果蝇的精原细胞的一次有丝分裂与减数分裂的叙述，正确的是（　　）

A．有丝分裂与减数第一次分裂两者后期细胞中，32P的DNA的含量，前者是后者的两倍

B．有丝分裂与减数第二次分裂两者后期细胞中，32P的DNA的含量，前者是后者的两倍

C．有丝分裂与减数第一次分裂两者前期细胞中，32P的DNA的含量相同，染色体数不同

D．有丝分裂与减数第一次分裂两者中期细胞中，32P的DNA的含量不同，染色体数相同

解析：

选B　有丝分裂后期和减数第一次分裂后期，DNA都完成一次复制，所以32P的DNA的含量相同；减数第一次分裂完成时，同源染色体分离使DNA含量减半，所以有丝分裂后期32P的DNA的含量是减数第二次分裂后期的两倍；有丝分裂前期和减数第一次分裂前期，染色体数目都与体细胞相等；有丝分裂中期和减数第一次分裂中期32P的DNA的含量相等。

12．（2016·昆明、王溪统一考试）用3H标记蚕豆根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含秋水仙素但不含3H的普通培养基中培养。

若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则相关叙述错误的是（　　）

A．秋水仙素可抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点的正常分裂

B．通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数

C．通过检测DNA链上3H标记出现的情况，可推测DNA的复制方式

D．细胞中DNA第二次复制完成时，每条染色体的单体均带有3H标记

解析：

选D　秋水仙素可抑制纺锤体形成，使着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极，从而使细胞染色体数目加倍；1个DNA分子复制n次后的DNA数目为2n个，细胞中不含单体时的染色体数目等于DNA分子数目，所以通过对细胞中不含单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数；DNA复制一次，所有的DNA分子都有一条单链含3H标记，DNA第二次复制完成后，一半的DNA分子没有3H标记，由此可以推测DNA的复制方式为半保留复制；细胞中DNA第二次复制完成时，每条染色体的单体中只有一条带有3H标记。

考查综合迁移应用能力

13．（2016·衡阳八中质检）按照图示1→2→3→4进行实验，本实验验证了朊病毒是蛋白质侵染因子，它是一种只含蛋白质而不含核酸的病原微生物，题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。

（1）本实验采用的方法是____________________________________________________。

（2）从理论上讲，离心后上清液中_______________________________________

（填“能大量”或“几乎不能”）检测到32P，沉淀物中________（填“能大量”或“几乎不能”）检测到32P，出现上述结果的原因是_____________________________________。

（3）如果添加试管5，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，同时添加35S标记的（NH4）

SO4，连续培养一段时间后，再提取朊病毒加入试管3，培养适宜时间后离心，检测放射性应主要位于________中，少量位于________中，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）一般病毒同朊病毒之间的最主要区别是：

病毒侵入细胞是向宿主细胞提供________（物质），利用宿主细胞的________________________________________________________________________

进行________________________________________________________________________。

解析：

朊病毒不能独立生活，在活细胞内才能增殖，所以要标记朊病毒需先培养带标记的宿主细胞——牛脑组织细胞，再让朊病毒侵染带标记的牛脑组织细胞，完成对朊病毒的标记。

因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中磷含量极低，所以试管2中提取的朊病毒几乎不含32P；用35S标记的朊病毒侵入牛脑组织细胞，少量朊病毒不能侵染成功，所以放射性物质主要位于沉淀物中，上清液中含少量放射性物质。

朊病毒是一类非正常的病毒，它不含有通常病毒所含有的核酸，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质，又称蛋白质侵染因子，这是它与其他病毒的不同之处。

答案：

（1）同位素标记法　

（2）几乎不能　几乎不能　朊病毒不含核酸只含蛋白质，蛋白质中磷含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含32P　（3）沉淀物　上清液　经试管5中牛脑组织细胞培养出的朊病毒（蛋白质）被35S标记，提取后加入试管3中，35S随朊病毒侵入到牛脑组织细胞中，因此放射性物质主要位于沉淀物中。

同时会有少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物质　（4）核酸　核苷酸和氨基酸（原料）　自身核酸的复制和蛋白质的合成

14．图1为两种病毒（核酸不同）的物质组成；图2为某一卵原细胞及其细胞内一对同源染色体中的两个DNA分子，其放射性标记如图中所示。

请据图回答：

（1）图1a中A、B共有的元素是____________，病毒e和病毒f体内的④总共有________种。

（2）图1中基因与d的关系可概括为基因指导蛋白质的合成，其核心过程包括________________，主要场所分别为________________________________。

（3）赫尔希和蔡斯用实验证明DNA是遗传物质时用了图1中哪种病毒？

____________________。

其实验设计思路是设法将DNA和蛋白质分开，单独、直接地观察它们各自的作用，为实现该设计思路，他们分别标记了图1A、B中的________（用图中数字表示）部位。

（4）若将图2细胞放在含有32P的培养液中，让其只进行减数分裂。

假设该细胞内只有这两个DNA分子，且每个DNA分子均含有m个碱基，其中细胞内碱基T共占15%，则：

①该细胞在形成卵细胞过程中共需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为__________。

②依照图2请在下面方框中画出该卵原细胞产生的卵细胞及其DNA放射性标记情况。

解析：

（1）图1中A为核苷酸，含有的元素有C、H、O、N、P，B为氨基酸，含有的元素有C、H、O、N、S等；两者共有的元素有C、H、O、N；病毒e为DNA病毒，病毒f为RNA病毒，DNA与RNA共含有5种碱基，分别为A、T、C、G、U。

（2）基因指导蛋白质的合成过程即基因表达，该过程包括转录和翻译两个阶段，主要场所分别为细胞核和细胞质。

（3）赫尔希和蔡斯用实验证明DNA是遗传物质时，选用T2噬菌体（即DNA病毒）为实验材料，为图1中的病毒e，他们利用同位素标记法，分别标记图1A中的P和B中的S，即②①部位。

（4）①每个DNA分子均含有m个碱基，细胞内碱基T共占15%，则两个DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸数为（50%－15%）×2m＝70%m，即0.7m，根据DNA分子半保留复制的特点，该细胞在形成卵细胞过程中核DNA分子复制一次，所需的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为0.7m。

②DNA分子的复制为半保留复制，卵细胞中的一个核DNA分子可能只含有32P也可能同时含31P和32P。

答案：

（1）C、H、O、N　5

（2）转录和翻译　细胞核和细胞质（核糖体）

（3）病毒e　②①

（4）①0.7m　②见图

　本讲知识理论性强，需要记忆的内容较多，在复习时应做到以下几点：

（1）运用对比法，从实验方法、原理、设计思路及结果分析等几个方面，理解肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。

（2）借助模式图，理解记忆DNA分子的结构特点和DNA的复制过程。

（3）利用归纳法，总结有关碱基计算和DNA分子复制的相关计算方法和规律。

考点一

[明考向—不走弯路]

　　肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的过程、结论等内容是高考命题的重点，尤其是噬菌体侵染细菌实验，考生常因不能完全掌握其过程而失误，如课前诊断卷T3、T4。

[联知识—简洁串记]

1．必须掌握的两个实验（填表）

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32P、35S标记DNA和蛋白质

结论

①DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质

②说明了遗传物质可发生可遗传的变异

①DNA是遗传物质，但没有直接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.必须明确的两类放射性问题（填空）

（1）32P噬菌体侵染大肠杆菌：

（2）35S噬菌体侵染大肠杆菌：

3．必须掌握的一个解题技巧（填空）

[防易错—无障通关]

1．判断有关肺炎双球菌转化实验叙述的正误

（1）格里菲思的肺炎双球菌（体内）转化实验证明DNA是“转化因子”（×）

（2）肺炎双球菌转化实验证明肺炎双球菌的DNA是遗传物质（√）

（3）艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即肺炎双球菌的DNA是遗传物质，而蛋白质不是（√）

（4）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（√）

（5）肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用（√）

2．判断有关噬菌体侵染细菌实验叙述的正误

（1）T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素（×）

（2）DNA和RNA都是T2噬菌体的遗传物质（×）

（3）T2噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖（√）

（4）噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力（√）

（5）分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体（×）

（6）32P、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（×）

（7）噬菌体能利用宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸（×）

（8）用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致（√）

考点二

[明考向—不走弯路]

　　DNA分子的结构是其准确复制的基础，因此，高考对本部分内容主要侧重于考查DNA分子复制的过程、特点及相关计算。

考生常因不能准确把握有关DNA复制的计算而出错，如课前诊断卷T8、T9。

[联知识—简洁串记]

1．“五、四、三、二、一”巧记DNA的结构（填空）

（1）五种元素：

C、H、O、N、P。

（2）四种碱基：

A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸。

（3）三种物质：

磷酸、脱氧核糖、碱基。

（4）两条链：

两条反向平行的脱氧核苷酸链。

（5）一种结构：

规则的双螺旋结构。

2．“六处思考”掌握DNA的复制（填图）

[析考法—命题扫描]

DNA结构与碱基计算

[典例1]　

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，下列正确的是（　　）

[思路点拨]　本题属于图表曲线类选择题，解答时应用信息转化法，即将图表信息转化为文字信息。

选项

信息转换

A、B

为非互补碱基之和的比例，该比例在整个DNA分子中为1，而在两条链中互为倒数

C、D

为互补碱基之和的比例，该比例在整个DNA分子及每条链中都相等

[答案]　C

　巧用两种“比例”解答碱基计算类题目

（1）“互补碱基之和的比例”在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即：

若在一条链中

＝m，在互补链及整个DNA分子中

＝m。

（2）“非互补碱基之和的比例”在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中

＝a，则在互补链中

＝

，而在整个DNA分子中

＝1。

DNA复制过程中的有关计算

[典例2]　（2016·徐州调研）一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。

下列叙述错误的是（　　）

A．该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关

B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸

C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目之比为1∶7

D．子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目之比为1∶3

[思路点拨]　本题属于计算分析类选择题，解答此类题目可用直接选出法，即经过计算后直接选出答案。

[答案]　B

　有