专题05遗传的分子基础教学案解析版Word格式.docx

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病毒

DNA病毒

为DNA核苷酸

1种，4种脱氧

4种：

A、T、C、G

DNA

RNA病毒

1种，为RNA

4种核糖核苷酸

A、U、C、G

RNA

3．有关疑难问题分析　

（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。

二、DNA分子的复制、转录和翻译

1．基因对性状的控制

（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。

2．与碱基互补配对或DNA复制相关的计算　

（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（A＋G）/（C＋T）＝m，则另一条互补链的（A＋G）/（C＋T）＝1/m。

（4）在双链DNA中，互补配对的碱基之和的比值（A＋T）/（G＋C）与每一条单链中这一比值相等。

（5）不同生物的DNA分子中，（A＋T）/（G＋C）不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。

（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决定氨基酸，3个终止密码子不能决定氨基酸。

三、探究遗传物质成分的实验

1．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验

特别提示：

①肺炎双球菌转化实验，证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质；

噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质。

②用35S、32P是通过标记细菌而去标记噬菌体的。

这是因为我们利用的是已经形成了的噬菌体，其体内的蛋白质和核酸是不能被标记的。

由于噬菌体是专性寄生在细胞内的，所以我们可以利用噬菌体在标记的细菌体内繁殖产生子代噬菌体，而被相应的同位素标记，然后再侵染未标记的细菌，通过观察放射性进行分析判断。

四、DNA分子的结构和复制及碱基计算的一般规律

1．同位素示踪DNA分子复制若干代结果分析表

五、基因、DNA、性状和染色体相互之间的关系

1．有关基因的特点、功能和位置

（1）基因有三个特点：

①是能严格地复制自己，以保持生物的基本特征；

②是基因能够“突变”，突变绝大多数会导致疾病，另外的一小部分是非致病突变。

非致病突变给自然选择带来了原始材料，使生物可以在自然选择中被选择出最适合自然的个体。

③基因决定性状。

某一区段的核苷酸顺序互补地决定mRNA的核苷酸顺序，进而专一地决定蛋白质的氨基酸顺序。

所以某一基因存在时，决定某种酶或其他蛋白质的合成，通过生理生化过程，出现某一性状。

（2）基因的功能：

①通过复制传递遗传信息；

②通过控制蛋白质的合成表达遗传信息。

（3）基因在染色体上都有其特定的位置。

在自然群体中往往有一种占多数的（因此常被视为正常的）等位基因，称为野生型基因；

同一位置上的其他等位基因一般都直接或间接地由野生型基因通过突变产生，相对于野生型基因，称它们为突变型基因。

2．染色体、DNA、基因的关系

（1）染色体与DNA的关系。

染色体主要是由DNA分子和蛋白质组成，DNA是绝大多数生物的遗传物质，主要分布在细胞核中的染色体上，少量分布在细胞质中的线粒体、叶绿体中，所以染色体是遗传物质DNA的主要载体。

（2）基因与DNA的关系。

基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，生物的遗传物质是DNA，因此基因的化学本质是DNA；

生物的性状是多种多样的，决定性状的基因也是种类繁多的。

事实上，每个DNA分子可划分成许多片段，具有遗传效应的DNA片段就是基因，没有遗传效应的DNA片段，称为基因间区。

（3）染色体与基因的关系。

①染色体是遗传物质DNA的载体，基因是具有遗传效应的DNA片段，所以染色体是基因的载体，基因位于染色体上，并呈线性排列。

②染色体行为与基因行为的平行关系

（ⅰ）基因在杂交过程中保持完整性和独立性。

染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。

（ⅱ）在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。

在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。

（ⅲ）体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。

同源染色体也是如此。

（ⅳ）非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。

③染色体组与基因组：

对二倍体生物而言，生殖细胞中的全部染色体叫一个染色体组，这套染色体的形态、大小都不相同，是一套非同源染色体。

位于这个染色体组上的全部基因，就叫一个基因组，这些基因是一套非等位基因，它包含有控制这个生物性状发育所需的一套遗传信息，即基因组是形成并维持一个生物体所必需的全部基因的总和。

人类由于具有X染色体和Y染色体这两种不同的染色体，因此通常所讲的人类基因组是包括X染色体和Y染色体及22条常染色体在内的共24条染色体的DNA中全部的基因。

考点一　探究遗传物质的本质

例1．（2016·

高考江苏卷）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

【解析】选D。

格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果，A项错误；

格里菲思实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子，艾弗里实验仅证明了DNA是遗传物质，B项错误；

赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的，该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，C项错误，D项正确。

【变式探究】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

考点二　DNA的结构与复制

例2．（2016·

高考全国甲卷）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。

若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（　　）

A．随后细胞中的DNA复制发生障碍

B．随后细胞中的RNA转录发生障碍

C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期

D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

【解析】选C。

在DNA分子的复制过程中，DNA分子需要先经过解旋，即DNA双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中DNA的复制会发生障碍，A项正确。

DNA分子转录产生RNA的过程中，DNA分子也需要在RNA聚合酶作用下先将双链解开，再以DNA的一条链为模板进行转录，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的RNA转录会发生障碍，B项正确。

因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。

癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过程，从而抑制癌细胞的增殖，D项正确。

【变式探究】关于DNA和RNA的叙述，正确的是（　　）

A．DNA有氢键，RNA没有氢键

B．一种病毒同时含有DNA和RNA

C．原核细胞中既有DNA，也有RNA

D．叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA

【举一反三】

（2016·

高考全国乙卷）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__________________________________________________________。

【解析】

（1）根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团（即Pγ），同时将Pγ基团转移到DNA末端上。

因此需用32P标记到ATP的γ位上。

（2）DNA生物合成的原料为脱氧核苷酸。

将dATP两个高能磷酸键都水解后产物为dA－Pα（腺嘌呤脱氧核苷酸），为合成DNA的原料。

因此需用32P标记到dATP的α位上。

（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。

【答案】

（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

考点三　基因的表达

例3．（2016·

高考江苏卷）近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。

其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。

通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（见下图）。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成

B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则

C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成

D．若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……

则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……

【变式探究】

（2015·

高考安徽卷）Qβ噬菌体的遗传物质（QβRNA）是一条单链RNA。

当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶（如图所示），然后利用该复制酶复制QβRNA。

下列叙述正确的是（　　）

A．QβRNA的复制需经历一个逆转录过程

B．QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程

C．一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链

D．QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达

【解析】选B。

根据题意可知，噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA翻译出了RNA复制酶，利用该酶催化RNA复制没有逆转录酶，因此QβRNA的复制没有经历逆转录形成DNA的过程，A项错误。

Qβ噬菌体在RNA复制酶的作用下，以单链RNA为模板，根据碱基互补配对原则形成子链，因此会经历形成双链RNA的过程，B项正确。

据图中信息可知，该Qβ噬菌体的单链RNA在大肠杆菌内可以同时翻译出多条肽链，C项错误。

复制酶基因表达后生成RNA复制酶，才能催化RNA的复制，D项错误。

【举一反三】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

1.（2016上海卷.8）在果蝇唾液腺细胞染色体观察实验中，对图3中相关结构的正确描述是

A.图3表示一条染色体的显微结构

B.箭头所指处由一个DNA分子构成

C.染色体上一条横纹代表一个基因

D.根据染色体上横纹的数目和位置可区分不同种的果蝇

【答案】D

【解析】图3表示多条染色体的显微结构，A项错误；

箭头所指处应有多个DNA分子构成，B项错误；

横纹是碱基的不同序列染色不同所致，不能代表一个基因，C项错误；

横纹的数目和位置往往是恒定的，代表着果蝇不同种的特征，D项正确。

【考点定位】果蝇唾液腺细胞染色体的观察

2.（2016上海卷.28）在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基（A有6个）的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为

A.58B.78C.82D.88

【答案】C

【考点定位】本题考查DNA的结构。

3.（2016上海卷.29）从同一个体的浆细胞（L）和胰岛B细胞（P）分别提取它们的全部mRNA（L-mRNA和P-mRNA）,并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA（L-cDNA和P-cDNA）。

其中，能与L-cDNA互补的P-mRNA以及不能与P-cDNA互补的L-mRNA分别含有编码

核糖体蛋白的mRNA

胰岛素的mRNA

抗体蛋白的mRNA

血红蛋白的mRNA

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】浆细胞（L）和胰岛B细胞均需合成核糖体蛋白，均含有核糖体蛋白的mRNA；

浆细胞可以特异性的产生抗体，L-mRNA含有编码抗体蛋白的mRNA。

【考点定位】细胞分化、基因文库

4.（2016上海卷.30）大量研究发现，很多生物密码子中的碱基组成具有显著地特异性。

图10A所示的链霉菌某一mRNA的部分序列整体大致符合图10B所示的链霉菌密码子碱基组成规律，试根据这一规律判断这段mRNA序列中的翻译起始密码子（AUG或GUG）可能是

A.

B.

C.

【考点定位】遗传信息的表达

5.（2016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

【解析】RNA病毒的遗传物质需要经逆转录形式成DNA，然后整合到真核宿主的基因组中，Y物质与脱氧核苷酸结构相似，应抑制该病毒的逆转录过程。

【考点定位】病毒

6.（2016江苏卷.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

【考点定位】肺炎双球菌转化实验，T2噬菌体侵染细菌实验

7.（2016新课标2卷.2）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。

若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是

A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍

C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

【解析】某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因此会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；

因DNA分子的复制发生在细胞分裂间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。

【考点定位】遗传信息的传递和基因表达、细胞增殖

8.（2016江苏卷.18）近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。

通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（见右图）。

下列相关叙述错误的是

A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成

B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则

C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成

D.若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……

则相应的识别序列为……UCCACAAUC……

【考点定位】碱基互补配对原则，DNA，RNA，翻译

9.（2016江苏卷.22）（多选）为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶，通过基因改造，将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA，由此发生的变化有

A．植酸酶氨基酸序列改变B．植酸酶mRNA序列改变

C．编码植酸酶的DNA热稳定性降低D．配对的反密码子为UCU

【答案】BCD

【解析】改变后的密码子仍然对应精氨酸，氨基酸的种类和序列没有改变，A错误；

由于密码子改变，植酸酶mRNA序列改变，B正确；

由于密码子改变后C（G）比例下降，DNA热稳定性降低，C正确；

反密码子与密码子互补配对，为UCU，D正确。

【考点定位】基因的表达，密码子，反密码子

10.（2016天津卷.5）枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：

枯草杆菌

核糖体S12蛋白第55-58位的氨基酸序列

链霉素与核糖体的结合

在含链霉素培养基中的存活率（%）

野生型

能

突变型

不能

100

注P:

脯氨酸；

K赖氨酸；

R精氨酸

下列叙述正确的是

A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能

C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变

【解析】根据表格信息可知，枯草杆菌野生型与某一突变型的差异是由S12蛋白结构改变导致的，突变型能在含链霉素的培养基中存活，说明突变型具有链霉素抗性，故A项正确；

翻译是在核糖体上进行的，所以链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能，B项错误；

野生型和突变型的S12蛋白中只有一个氨基酸（56位氨基酸）有差异，而碱基对的缺失会导致缺失位置后的氨基酸序列均改变，所以突变型的产生是由于碱基对的替换导致的，C项错误；

枯草杆菌对链霉素的抗性突变不是链霉素诱发的，链霉素只能作为环境因素起选择作用，D项错误。

【考点定位】基因突变、遗传信息的表达

11.（2016新课标2卷.3）下列关于动物激素的叙述，错误的是

A.机体内、外环境的变化可影响激素的分泌

B.切除动物垂体后，血液中生长激素的浓度下降

C.通过对转录的调节可影响蛋白质类激素的合成量

D.血液中胰岛素增加可促进胰岛B细胞分泌胰高血糖素

31.（2016浙江卷.32）（18分）若某研究小组用普通绵羊通过转基因技术获得了转基因绵羊甲和乙各1头,具体见下表。

请回答：

（1）A+基因转录时，在的催化下，将游离核苷酸通过键聚合成RNA分子。

翻译时,核糖体移动到mRMA的,多肽合成结束。

（2）为选育黑色细毛的绵羊，以绵羊甲、绵羊乙和普通绵羊为亲本杂交获得F1，选择F1中表现型为的绵羊和的绵羊杂交获得F2。

用遗传图解表示由F1杂交获得F2的过程。

（3）为获得稳定遗传的黑色细毛绵羊,从F2中选出合适的1对个体杂交得到F3,再从F3中选出2头黑色细毛绵羊（丙、丁）并分析A+和B+基因的表达产物,结果如下图所示。

不考虑其他基因对A+和B+基因表达产物量的影响，推测绵羊丙的基因型是，理论上绵羊丁在F3中占的比例是。

（1）RNA聚合酶磷酸二酯终止密码子

（2）黑色粗毛白色细毛

（3）A+A+B+B-1/16

（3）绵羊甲和绵羊乙都是分别只含有一个A+或B+基因，根据图中信息可知基因的表达量和A+或B+基因的数量有关，所以绵羊丙的基因型应为A+A+B+B-，绵羊丁的基因型为A+A+B+B+。

为获得稳定遗传的黑色细毛绵羊（A+A+B+B+）,应从F2中选出表现型为黑色细毛（A+A-B+B-）的1对个体杂交得到F3,即A+A-B+B-×

A+A-B+B-，所以理论上绵羊丁在F3中占的比例是1/4×

1/4=1/16。

【考点定位】基因工程育种、遗传规律、基因的表达

32.（2016课标1卷.29）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；

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标记的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）将一个带有某种噬菌体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3