届高考二轮复习全攻略136《遗传的分子基础》.docx
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届高考二轮复习全攻略136《遗传的分子基础》
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内连外展：
本专题常将变异的内容与基因控制蛋白质的合成、细胞分裂、育种和进化等知识相结合进行考查；与航天育种等结合起来考查基因突变的产生、结果分析与特点；育种方面常常通过新的背景材料，综合考查各种育种知识；结合单倍体、二倍体与多倍体的概念及染色体组的内容，考查变异原因与变异类型的判断与探究；生物进化以选择题为主，主要突出对基本概念和原理的考查。
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第六讲 遗传的分子基础
【考纲点击】
1．人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）。
2.DNA分子结构的主要特点（Ⅱ）。
3.基因的概念（Ⅱ）。
4.DNA分子的复制（Ⅱ）。
5.遗传信息的转录和翻译（Ⅱ）。
高考经典）
1．（2012·江苏，2）人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是（ ）。
A．孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
B．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
C．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
D．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
解析：
孟德尔并没有弄清楚遗传因子的化学本质，遗传因子（即基因）是DNA的事实是艾弗里首先在实验中证明的；在噬菌体侵染细菌的实验中，赫尔希和蔡斯并没有把DNA和蛋白质进行分离提纯，但使用同位素示踪的技术将DNA和蛋白质进行了分开研究，说服力更强；在沃森、克里克之前，查哥夫已证明DNA中嘌呤的数与嘧啶的数是相等的；烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能说明其他病毒的遗传物质也是RNA。
答案：
B
2．（2011·广东理综，2）艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。
从表可知（ ）。
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA（经DNA酶处理）
R型
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
解析：
艾弗里和同事的实验结果表明，只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，DNA是转化因子，而蛋白质、荚膜多糖等物质不是转化因子，但不能说明荚膜多糖有酶活性，故A、B错误。
③、④可组成对照实验，由实验结果与自变量的对应关系可知：
S型细菌的DNA是转化因子故C正确；实验①～④只能说明DNA是遗传物质，故D错误。
答案：
C
3．（2011·江苏生物，12）关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）。
A．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
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．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
D．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
解析：
培养噬菌体需用含细菌的培养基；被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间培养后，搅拌离心处理；该实验中，若搅拌不充分，噬菌体的外壳没有与细菌完全分离，沉淀物中存在少量放射性35S；噬菌体侵染细菌的实验仅能说明DNA是遗传物质，没有说明蛋白质不是遗传物质。
答案：
C
本考点命题多以实验分析选择题形式出现，考查经典实验的设计思路（方法）、操作过程及结论。
理综卷考查频度较低。
创设新情境，考查学生对经典实验的理解能力【押题】（创新题）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。
Griffith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，小鼠患肺炎大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的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
破题关键
解析 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，小鼠患肺炎大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S－Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S－Ⅲ型菌小鼠未死亡，说明R－Ⅱ型菌经过转化形成了S－Ⅲ型菌。
答案 C
考点探源
1．遗传物质探索的经典实验
要点解读
（1）肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照
＋
（2）噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
DNA是遗传物质
2．生物的遗传物质总结
遗传物质
所含核酸
所含核苷酸
含氮碱基
细胞生物
（原核、真
核生物）
均为DNA
2种
8种
5种：
A、T、C、G、U
病毒
DNA病毒
1种，为DNA
4种脱氧核苷酸
4种：
A、T、C、G
DNA
RNA病毒
1种，为RNA
4种核糖核苷酸
4种：
A、U、C、G
RNA
名师叮咛
1．“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。
2．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。
3．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。
高考经典）
1．（整合题）下列有关遗传的分子基础的描述正确的是________。
①只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质（2011·海南，16A）
②磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架，而DNA双链上相邻碱基以氢键连接（2009·广东，24B、D改编）
③真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量（2009·江苏，12C和2011·海南，25A）
④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和安徽，5C合编）
⑤细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸（2011·海南，15D）
⑥mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子，不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
（2011·海南，15C和江苏，7D合编）
⑦DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则（2010·海南，12D）
答案：
②③⑤⑥
2．（2012·福建理综，5）双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。
DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。
在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。
则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ）。
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
解析：
DNA复制过程中，胸腺嘧啶与腺嘌呤互补配对。
单链模板中有四处为腺嘌呤脱氧核苷酸，所以若原料中有胸腺嘧啶双脱氧核苷酸分别与之配对时就会出现四种不同长度的子链，若复制时胸腺嘧啶双脱氧核苷酸恰好没有参与到子链的形成过程中，这样就会合成出最长的子链，因此以该单链为模板合成出不同长度的子链最多有5种。
答案：
D
3.
（2012·安徽理综，5）图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在（ ）。
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
解析：
本题考查基因指导蛋白质的合成，由图中信息可知，边转录边翻译为原核生物细胞内，转录没有结束便启动遗传信息的翻译。
答案：
C
本考点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复制、转录（逆转录）和翻译的场所、过程、条件等或进行综合比较；也可根据DNA结构及中心法则中碱基互补配对规律命制计算题。
比较考查复制、转录、翻译【押题1】（原创题）如图所示为真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。
下列相关叙述正确的是（ ）。
A．①②过程的场所、酶及碱基配对情况均相同
B．①②代表遗传信息的传递，③代表遗传信息的表达
C．①②③过程中只有③不会有碱基互补配对
D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右
破题关键
解析 ①为DNA复制过程，碱基互补配对为A—T、G—C，②为转录，碱基互补配对为A—U、G—C；②转录主要发生在细胞核中，还有叶绿体和线粒体中，③翻译发生在细胞质基质中的核糖体上；①过程需要DNA解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要DNA解旋酶和RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是由左向右。
DNA通过自我复制传递遗传信息，通过转录、翻译表达遗传信息。
答案 D
DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制的比较（见下表）
项目
DNA复制
转录
翻译
逆转录
RNA复制
场所
主要在细胞核内
主要在细胞核内
核糖体
－
－
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
RNA
RNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶等
解旋酶、RNA聚合酶等
酶
逆转录酶
RNA聚合酶等
碱基配对原则
A—T；G—C；T—A；C—G
A—U；G—C；T—A；C—G
A—U；G—C；U—A；C—G
A—T；U—A；C—G；G—C
C—G；A—U；G—C；U—A
结果
两个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA、
蛋白质
DNA
RNA
信息传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
RNA→DNA
RNA→RNA
实例
绝大多数生物
绝大多数生物
所有生物
艾滋病病毒
烟草花叶病毒
DNA（基因）、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系
【押题2】（2012·安徽芜湖二模）某基因含有m个碱基，它控制合成的蛋白质有两条肽链。
则在基因表达过程中合成的mRNA中含有的碱基数以及合成多肽链时脱去的水分子数分别是（不考虑不表达部分）（ ）。
解析 DNA中的碱基数：
mRNA中的碱基数＝2∶1，故mRNA中的碱基数为
；mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以蛋白质中的氨基酸数目为
；由
个氨基酸形成两条肽链时脱去的水分子数为
－2。
答案 D,考点探源
1．中心法则与基因表达的关系图解
2．基因的本质与功能
本质：
有遗传效应的DNA片段
功能：
传递、表达遗传信息
3．基因对性状的控制（重点）
（1）中心法则解读：
①以DNA为遗传物质的生物（绝大多数生物）的中心法则。
②以RNA为遗传物质的生物的中心法则（如RNA病毒等）。
a．具有RNA复制功能的RNA病毒（如烟草花叶病毒）。
b．具有逆转录功能的RNA病毒（如艾滋病病毒）。
（2）基因与性状间的关系：
基因与性状并非简单的一一对应的关系，可存在如下几种情况。
①一个基因
一种或多种性状；
②多个基因
一种性状；
③基因之间可相互作用、相互影响，从而改变生物性状。
如蚕茧的黄色（A）对白色（a）是显性，与蚕茧颜色有关的基因还有B、b，且只有基因型为A_bb时，才表现黄色。
4．与碱基互补配对或DNA复制相关的计算（难点）
（1）据T或U可判断核酸种类，DNA中含T，RNA中含U，双链DNA分子中嘌呤之和＝嘧啶之和，即A＋G＝T＋C。
（2）在双链DNA分子中，已知某碱基的百分含量，求其他碱基的百分含量，可用A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝50%求解。
（3）在双链DNA中，一条单链的
＝m，则另一条互补链的
＝
。
（4）在双链DNA中，互补配对的碱基之和的比值
与每一条单链中这一比值相等。
（5）不同生物的DNA分子中，
不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。
（6）双链DNA分子中，如含某种碱基x个，复制n次，则需加入的含该碱基的脱氧核苷酸数为（2n－1）x。
名师叮咛
1．复制和转录并非只发生在细胞核中，DNA存在的部位都可发生，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等都可发生。
2．转录的产物并非只有mRNA，tRNA和rRNA也是转录的产物，但携带遗传信息的只有mRNA。
3．一个mRNA分子可结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，但并不能缩短每条多肽链的合成时间。
4．并非所有的密码子都能决定氨基酸，3种终止密码子不能决定氨基酸。
规律总结 在蛋白质的合成过程中，是以DNA（基因）的两条链中的一条为模板，合成一条mRNA单链；在翻译时，mRNA每三个碱基决定一种氨基酸，因此，三者之间的数量关系一般可表示为（如下页图）：
A.m、
－1 B．m、
－2
C.
、
－1D.
、
－2
蛋白质中氨基酸数目＝
mRNA碱基数目＝
DNA（或基因）碱基数目。
【典例】（2010·山东卷）蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（ ）。
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
教你审题——挖掘示意图隐含信息，抓题干及选项关键词是解题关键
（1）解答本类题目的关键在于清晰DNA分子半保留复制特点并明确复制后新DNA的分子位置，及子DNA分开时间与去向，最好的方法是将右图熟记于心，灵活推测子DNA的来源及去向。
注：
解题时务必关注“标记模板DNA”，还是“标记原料”
（2）DNA复制过程中的碱基数量计算。
设某DNA分子中含某碱基a个。
①复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·（2n－1）。
如图所示：
②第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。
由图示可以看出，复制的结果是形成两个一样的DNA分子，所以一个DNA分子复制n次以后，得到的DNA分子数量为2n个（如上图），复制（n－1）次后得到的DNA分子数为2n－1，第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。
【变式1】用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。
下列结果不可能的是（ ）。
A．含有14N的DNA分子占
B．含有15N的脱氧核苷酸链占
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D．复制后共产生16个DNA分子
解析：
DNA进行的是半保留复制，所以子DNA中至少有一条链是新合成的，又因原料含14N，所以含14N的DNA分子占100%，A错误；一DNA分子连续复制4次会得到16条DNA，32条脱氧核苷酸链，其中有2条脱氧核苷酸链为母链（含15N），位于两个子DNA中，故含15N的脱氧核苷酸链占
＝
，B、D正确；DNA分子中任何不相配对的碱基之和等于碱基总数的一半，C与A不配对，故DNA中A有200×
－60＝40个，而一DNA分子连续复制4次会得到16条DNA，相当于新合成15个DNA分子，故需要腺嘌呤15×40＝600个，C正确。
答案：
A
【变式2】如图为DNA分子的复制图解，对此分析不正确的是（ ）。
A．该图反映了DNA的半保留复制和边解旋边复制的特点
B．图中的酶A、酶B分别为解旋酶、DNA连接酶
C．a代表的物质是四种游离的脱氧核苷酸
D．一般情况下，两个子代DNA所带的遗传信息完全相同
解析：
从图示可以看出，该DNA分子正处于边解旋（酶A处）边复制（酶B处）的状况，由于复制得到的每个子代DNA分子都保留了一条母链，因此，体现了半保留复制的特点。
酶A应为解旋酶，酶B为DNA聚合酶。
一般情况下，根据碱基互补配对原则，复制得到的2个子代DNA的遗传信息相同。
答案：
B
1.（2012·重庆理综，2）针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注，下列有关噬菌体的叙述，正确的是（ ）。
A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
2．碱基互补配对发生在下列哪些生理过程或生物技术中①种子的萌发 ②病毒的增殖过程 ③酵母菌的分裂过程 ④目的基因与运载体的结合 ⑤DNA探针的使用 ⑥分泌蛋白的加工和运输（ ）。
A．①②③④⑤B．①②③④⑤⑥
C．②④⑤D．②③⑤⑥
3．如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。
下列选项正确的是（ ）。
A．①是转录过程，它以DNA的一条链为模板、四种脱氧核苷酸为原料合成mRNA
B．②过程需要mRNA、氨基酸、核糖体、RNA聚合酶、ATP
C．白化病是基因通过控制酶的合成而间接控制性状的实例
D．②过程中共有64种密码子对应着20种氨基酸
4．（2012·安庆模考）珠蛋白是血红蛋白的组成成分。
如果将来自非洲爪蟾的网织红细胞的珠蛋白mRNA以及放射性标记的氨基酸，注射到非洲爪蟾的卵细胞中，结果如图甲所示。
如果注射含有珠蛋白mRNA的多聚核糖体以及放射性标记的氨基酸，则结果如图乙所示。
下列分析中，正确的是（ ）。
A．外源mRNA的注入不影响卵细胞自身蛋白质的合成
B．珠蛋白mRNA在卵细胞中可能竞争利用其中的核糖体
C．若不注入珠蛋白mRNA，卵细胞也能合成少量珠蛋白
D．卵细胞内没有控制珠蛋白合成的基因
5．甲图表示遗传信息传递的部分过程。
乙图表示某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式是全保留还是半保留进行了探究（已知全保留复制中子代DNA均由两条子链构成，培养用的细菌大约每20min分裂一次，产生子代）。
请据图回答下列问题。
（1）甲图中涉及的遗传信息传递方向为________（以流程图的形式表示）。
（2）能特异性识别mRNA上密码子的分子叫________，它与所携带的小分子有机物的关系为________。
（3）分析乙图中实验三的离心结果：
如果DNA位于
重带和
轻带位置，则是全保留复制；如果DNA位于全中带位置，则是________复制。
为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析，如果DNA位于________（位置及比例）带位置，则是全保留复制；如果DNA位于________（位置及比例）带位置，则是半保留复制。
参考答案：
1．A [噬菌体侵入宿主后，利用宿主菌的原料（氨基酸和核苷酸），合成噬菌体的蛋白质，所以A对；子代噬菌体是以噬菌体的DNA为模板来复制的，B错；噬菌体消耗细菌细胞内的物质，导致细菌死亡，C错误；噬菌体没有细胞结构，不能以二分裂方式增殖，而是在宿主菌体内合成各个部件后，组装，释放，使细菌裂解，D错。
]
2．A [碱基互补配对发生在DNA或RNA复制、转录或逆转录和翻译等过程中。
种子萌发和酵母菌的分裂过程都有DNA复制、转录和翻译过程；病毒的增殖过程中有DNA或RNA的复制和蛋白质的合成；目的基因与运载体结合时，接口处要通过碱基互补配对连接起来；DNA探针是单链DNA，能与目的基因的单链互补配对；蛋白质的合成过程有碱基的互补配对，但其加工和运输过程无碱基互补配对。
]
3．C [①转录的产物是RNA，所需原料是核糖核苷酸，A错；②翻译过程中不需要RNA聚合酶，该酶在转录过程中催化RNA合成，B错；白化病是由于基因突变导致黑色素细胞内缺乏黑色素合成的酶，使相应过程受阻而影响生物性状的体现，C正确；翻译过程中对应20种氨基酸的密码子是61种，3种终止密码子不对应氨基酸，D错。
]
4．B [由题图甲可知，向卵细胞中注入珠蛋白mRNA会使卵细胞自身蛋白质的合成量下降，结合题图乙可知，珠蛋白mRNA在卵细胞中可能竞争利用其中的核糖体，进而影响了卵细胞自身蛋白质的合成。
卵细胞中含有控制珠蛋白合成的基因，只是该基因在卵细胞中未表达，不能合成珠蛋白。
]
5．解析
（1）图甲表示基因的表达过程，遗传信息的流动为DNA
RNA
蛋白质。
（2）能特异性识别mRNA上密码子的是tRNA，每一种tRNA只能携带一种氨基酸，而一种氨基酸可能由不同tRNA携带。
（3）含14N的细菌在含15N的培养基上培养20min，即细菌繁殖一代，DNA进代半保留复制，产生的两条子代DNA均含14N和15N，离心后位于中带。
含14N的细菌在含15N的培养基上培养40min，即细菌繁殖两代，如果是DNA进行全保留复制，则只含14N的DNA位于轻带占
，只含15N的DNA位于重带占
；如果DNA进行半保留复制，则含14N和15N的DNA位于中带且占
，只含15N的DNA位于重带且占
。
答案
（1）DNA
RNA
蛋白质
（2）tRNA 一种tRNA只能携带一种氨基酸，一种氨基酸可能由不同tRNA携带
（3）半保留
轻和
重
中和
重
提示
课后完成《能力提升训练》第179页
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