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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题十 遗传的分子基础,考情解读,课标要求,概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上,概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息;,2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制,概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现;,概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。,考情解读,核心考点,核心命题角度,考题取样,命题情境,素养能力,人类对遗传物质的探索过程,探究DNA是遗传物质的经典实验,2020浙江7月选考,T12,实验探究情境,科学探究,实验探究能力,实验探究生物体的遗传物质,2017全国卷,T29,实验探究情境,科学思维、科学探究,实验探究能力,DNA分子的结构和复制,DNA分子的结构及数量关系分析,2017海南,T24,学习探究情境,生命观念、科学思维,理解能力,DNA分子的复制特点、过程及相关计算,2019天津理综,T1,实验探究情境,科学探究,理解能力、实验探究能力,基因的表达,遗传信息的转录和翻译的过程分析,2018浙江4月选考,T25,图像分析情境,科学思维,理解能力、解决问题能力,结合实验考查翻译过程,2019全国卷,T2,实验探究情境,科学探究,理解能力、实验探究能力,遗传信息、密码子和反密码子的区别,2020全国卷,T3,图像分析情境,科学思维,理解能力、解决问题能力,依托中心法则考查遗传信息的流动,2020浙江1月选考,T21,学习探究情境,科学思维,理解能力,表观遗传现象(新角度),考情解读,高考怎么考,高考对本专题的考查由概念向分析判断转移,着重考查遗传物质探索过程中的经典实验及其拓展、DNA分子的结构和复制、基因表达的过程。题型既有选择题,又有非选择题,选择题一般是26分,非选择题在8分左右。,预计2022年高考除进行常规考查外,还可能会借助一些科研成果或科学发现,将基础知识与科技创新结合,以更好地培养考生的科学创新意识和社会责任。,考点,1,人类对遗传物质的探索过程,考点,必备知识通关,一、肺炎双球菌的转化实验,项目,体内转化实验,体外转化实验,实验材料,S型菌:菌落光滑,有多糖类荚膜,有毒性R型菌:菌落粗糙,无多糖类荚膜,无毒性,培养细菌,用小鼠(体内),用培养基(体外),实验原则,R型细菌与S型细菌的毒性对照,S型细菌体内各成分的相互对照,项目,体内转化实验,体外转化实验,实验过程及结果,实验结论,加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,DNA是S型细菌的遗传物质,而蛋白质等其他物质不是,两实验的联系,体内转化实验是基础,仅说明加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA;两实验都遵循对照原则、单一变量原则,续表,名师提醒,1.并非所有的R型细菌都被转化。由于转化受供体细胞DNA的纯度、两种细菌间的亲缘关系等因素影响,所以只有部分R型细菌转化为S型细菌。,2.转化的实质并非基因突变,而是S型细菌的DNA进入了R型细菌体内,与R型细菌发生了基因重组。,3.将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注入小鼠体内后两种细菌的含量变化大致趋势如图所示:,核心素养科学思维,批判性思维,体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?,提示:这里的加热并非高温加热,而是加热到65 左右,因此,加热杀死S 型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA并没有遭到破坏。,归纳与概括,体外转化实验中R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供?,提示:两者发生转化时遗传物质来自S型细菌,原料和能量均来自R型细菌。,二、噬菌体侵染细菌实验,1.,实验过程及结果,实验材料,T,2,噬菌体(蛋白质外壳含特征元素S,遗传物质DNA含特征元素P,繁殖速度快,营寄生生活)、大肠杆菌(繁殖速度快),实验方法,同位素标记法,用,32,P和,35,S分别标记T,2,噬菌体的DNA和蛋白质,实验步骤,标记噬菌体,噬菌体侵染细菌,实验分析,35,S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内,32,P标记的DNA进入了宿主细胞内,实验结论,直接证明:DNA是T,2,噬菌体的遗传物质。间接证明:DNA能够自我复制,使生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性;DNA能控制蛋白质的生物合成,从而控制生物体的新陈代谢和性状,2.,噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性误差分析,(1),含,32,P,的,T,2,噬菌体侵染大肠杆菌,(2)含,35,S的T,2,噬菌体侵染大肠杆菌后搅拌、离心,误区警示,标记,T,2,噬菌体的三个,“,不能,”,1.,不能用含,35,S,和,32,P,的培养基培养,T,2,噬菌体,:T,2,噬菌体是病毒,只能寄生在活细胞内,不能利用培养基直接培养。,2.,不能用,35,S,和,32,P,标记同一噬菌体,因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位,不能确定是何种元素具有的放射性。,3.,不能标记,C,、,H,、,O,、,N,这些,DNA,和蛋白质共有的元素,否则无法将,DNA,和蛋白质区分开。,3.,肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的比较,实验/项目,肺炎双球菌的体外转化实验,噬菌体侵染细菌的实验,实验思路,均设法将DNA和其他成分(特别是蛋白质)分开,单独研究它们各自的作用,实验项目,肺炎双球菌的体外转化实验,噬菌体侵染细菌的实验,处理方法,直接分离法:将S型细菌的DNA与其他成分分离,然后用每种单一成分分别与R型活细菌混合培养,同位素标记法:分别用,32,P和,35,S标记噬菌体的DNA和蛋白质,结论,证明DNA是遗传物质,而蛋白质等物质不是遗传物质;说明了遗传物质可发生可遗传的变异(基因重组的结果),证明DNA是遗传物质;说明DNA能控制蛋白质的合成;说明DNA能自我复制,联系,两个实验都证明了DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质,三、烟草花叶病毒感染烟草的实验,过程与结果,结论,RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,而蛋白质不是,四、,DNA,是主要的遗传物质,1.,不同生物的遗传物质,2.DNA是主要的遗传物质,科学家通过广泛的实验探索,得出绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA的结论。,生物类型,所含核酸,遗传物质,实例,细胞生物,真核生物,DNA和RNA,DNA,酵母菌、苹果、人,原核生物,细菌、蓝藻,非细胞生物,多数病毒(DNA病毒),仅有DNA,DNA,T,2,噬菌体,少数病毒(RNA病毒),仅有RNA,RNA,HIV、烟草花叶病毒,核心素养科学思维,批判性思维,“DNA是遗传物质”和“DNA是主要的遗传物质”的含义有何不同?,提示:,“DNA是遗传物质”是指在某生物体所含的各种化合物中,DNA是遗传物质,其他化合物不是遗传物质。,“DNA是主要的遗传物质”是指在所有生物中,绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数生物的遗传物质不是DNA,如少数RNA病毒的遗传物质是RNA。,2,.,归纳总结,作为遗传物质,应该具有什么特点?,提示:,能控制生物性状,或指导蛋白质的合成。在亲子代之间具有连续性,或者说亲代可将该物质遗传给子代。具有较高的稳定性。具有多样性,能携带大量的遗传信息。,考法 解题能力提升,考法1 关于遗传物质探索实验的分析,1.探究思路,(1)若探究某种物质是否是遗传物质设法将各物质分开,单独观察它们在遗传中的作用。,(2)若探究某未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA利用酶的专一性或用放射性同位素进行相关标记。,2.探究方法,命题角度,1,探究,DNA,是遗传物质的经典实验,考情回顾 判断正误:,2018全国卷,T5A、B从烟草花叶病毒中可以提取到RNA;()T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解。(),2018全国卷,T1C(题干信息:下列研究工作中由我国科学家完成的是)证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验。(),2017全国卷,T2A、B、CT,2,噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖;()T,2,噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质;()培养基中的,32,P经宿主摄取后可出现在T,2,噬菌体的核酸中。(),4.2016全国卷,T2改编用T,2,噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质运用的是离心法。(),答案,1.(提示:T,2,噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒)2.3.(提示:T,2,噬菌体的mRNA和蛋白质的合成只能在宿主细胞中进行)4.(提示:用的是同位素标记法),示例,1,2018,浙江,4,月选考,23,2,分,下列关于,“,核酸是遗传物质的证据,”,的实验的叙述,正确的是,噬菌体侵染细菌实验中,用,32,P,标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性,肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R,型肺炎双球菌转化为,S,型菌是基因突变的结果,肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S,型菌的,DNA,使,R,型菌转化为,S,型菌,说明,DNA,是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,烟草花叶病毒感染和重建实验中,用,TMV A,的,RNA,和,TMV B,的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到,A,型病毒,说明,RNA,是,TMV A,的遗传物质,解析,DNA复制为半保留复制,噬菌体侵染细菌实验中,新DNA链合成过程中的原料由细菌提供,故只有少部分子代噬菌体具有放射性,A错误;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的结果,B错误;肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,不能说明蛋白质不是遗传物质,C错误;烟草花叶病毒感染和重建实验中用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质混合后感染烟草,所繁殖的病毒类型为A型,说明RNA是TMV A的遗传物质,D正确。,答案,D,易错分析,本题易错选,C,项,因为仅从,S,型菌的,DNA,使,R,型菌转化为,S,型菌这一个实验中是无法得出蛋白质不是遗传物质的。只有通过,“,对比或对照,”,才能得出结论,即只有通过,S,型菌,DNA+R,型菌,子代有,S,型菌产生,;S,型菌的蛋白质,+R,型菌,子代无,S,型菌产生才能证明,DNA,是遗传物质,蛋白质不是。,技巧点拨,巧用二看法判断子代噬菌体标记情况,命题角度,2,实验探究生物体的遗传物质,示例2,2017全国卷,29,10分根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。,假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组),思路分析,解析,(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时,要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此,使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA的为胸腺嘧啶,RNA的为尿嘧啶)带上标记,根据病毒中放射性标记的检测结果就可作出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活,其增殖时的原料只能来自宿主细胞,所以实验中需配制两种培养基,记为甲组和乙组,甲组含有放射性标记的尿嘧啶,乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶,分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记,之后接种新病毒,培养一段时间后,收集病毒并检测其放射性。,(2)本实验有两种不同的结果:一种是甲组有放射性,乙组无,则该新病毒为RNA病毒;另一种为乙组有放射性,甲组无,则该新病毒为DNA病毒。,答案,(1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒,。,教材深挖,本题是探究遗传物质经典实验的拓展,考生只要认真阅读教材,就能从教材中找出解答本题的突破口。例如,(1),教材必修,2 P62,、,P63“,与,DNA,不同的是,组成,RNA,的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖,;RNA,的碱基组成中没有碱基,T(,胸腺嘧啶,),而替换成碱基,U(,尿嘧啶,)”,。,(2),教材必修,2 P45“,赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素,35,S,和放射性同位素,32,P,的培养基中培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养,T,2,噬菌体,得到,DNA,含有,32,P,标记或蛋白质含有,35,S,标记的噬菌体,”,。,考点,2,DNA分子的结构、复制和基因的本质,考点,必备知识通关,一、,DNA,分子的结构和特点,1.,图解,DNA,分子的结构,名师提醒,准确辨析,DNA,分子的两种关系和两种键,2.DNA,分子的特性,(1)(,相对,),稳定性,:,磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变,碱基序列一般不变等。,(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。具,n,个碱基对的,DNA,分子,具有,4,n,种碱基排列顺序。,(3),特异性,:,每个,DNA,分子都有特定的碱基排列序列。,二、,DNA,分子的复制过程,(,需细胞提供能量,),名师提醒,1.DNA,分子能够精确复制的原因,:,具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板,;,碱基互补配对原则,保证了复制能准确进行。,2.,影响细胞呼吸,(ATP,供给,),的所有因素都可能影响,DNA,分子的复制。,三、染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸之间的关系,考法 解题能力提升,考法,2,有关DNA分子的结构和复制的分析,1.归纳法求解DNA分子中的碱基数,(1)在DNA双链中,嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。,(2)在双链DNA分子中,互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等,即若在一条链中(A+T)/(G+C)=m,则在互补链及整个DNA分子中(A+T)/(G+C)=m。,(3)在双链DNA分子中,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+G)/(T+C)=a,则在其互补链中(A+G)/(T+C)=1/a,而在整个DNA分子中(A+G)/(T+C)=1。,2.图解法分析DNA复制的相关计算,(1)将一个双链均被,15,N标记的DNA分子放在只含有,14,N的培养基上培养,复制n次,则,(2)DNA,复制中消耗的脱氧核苷酸数,若一亲代,DNA,分子含有某种脱氧核苷酸,m,个,:,经过,n,次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为,m,(2,n,-1),。,第,n,次复制所需游离的该种脱氧核苷酸数为,m,2,n,-1,。,注意,在DNA复制的相关计算中,要注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。另外,还要看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。,命题角度,3,DNA,分子的结构及数量关系分析,示例3,2017浙江11月选考,20,2分某真核生物DNA片段的结构示意图如图所示。下列叙述正确的是,A.的形成需要DNA聚合酶催化,B.表示腺嘌呤脱氧核苷,C.的形成只能发生在细胞核,D.若链中A+T占48%,则DNA分子中G占26%,解析,本题主要考查DNA结构及相关计算等知识,意在考查考生的理解、图形分析、计算等能力。是氢键,氢键自发形成,不需要DNA聚合酶催化,A错误;表示腺嘌呤,B错误;表示磷酸二酯键,其形成主要发生在细胞核中,也可以发生在线粒体或叶绿体中,C错误;若链中A+T占48%,则该DNA中A+T占48%,C+G=52%,又因为G=C,因此DNA分子中G占26%,D正确。,答案,D,命题角度,4,DNA,分子的复制特点、过程及相关计算,示例4,2016全国卷,29,10分在有关DNA分子的研究中,常用,32,P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(AP,P,P,或dAP,P,P,)。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,32,P标记到DNA末端上,那么带有,32,P的磷酸基团应在ATP的,(填“”“”或“”)位上。,(2)若用带有,32,P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,32,P的磷酸基团应在dATP的,(填“”“”或“”)位上。,(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用,32,P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有,32,P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,32,P的噬菌体所占比例为2/n,原因是,。,解析,(1)ATP水解成ADP时,远离A的高能磷酸键断裂,在位上的磷酸基团从ATP上脱离下来,再结合题干信息可知,要将,32,P标记的磷酸基团转移到DNA末端上,需标记ATP,位上的磷酸基团。(2)dATP与ATP结构相似,不同之处是dATP中的五碳糖是脱氧核糖,而ATP中的五碳糖是核糖,合成DNA的原料是脱氧核苷酸,含有一个磷酸基团,而dATP含有三个磷酸基团,因此,以dATP为原料合成DNA时,若要将,32,P标记到DNA分子上,32,P标记的磷酸基团应在dATP的位上。(3)一个噬菌体含有一个DNA分子。由于DNA具有半保留复制的特点,因此被,32,P标记两条链的DNA分子在第一次复制中,两条链都作为模板,形成2个一条链含,32,P的DNA分子;同理,再分别以这两个DNA分子的两条链为模板合成子代DNA分子,当合成n个DNA分子时,其中只有2个DNA分子被,32,P标记,其他DNA分子都不被标记,因此含有,32,P标记的噬菌体所占比例为2/n。,答案,(1)(2)(3)一个含有,32,P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2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,母题变式,探究核心素养新命题,科学思维,分析与综合,在上述第,(3),题中,检测不到放射性的噬菌体有几个,?,若,DNA,分子为全保留复制,含有放射性的噬菌体有几个,?,若,DNA,分子为全保留复制,含有,32,P,的噬菌体所占比例是多少,?,提示,:,n-,2;1,个,;1,/n,。,考点,3,基因的表达,考点,必备知识通关,一、遗传信息的转录和翻译,1.RNA的结构与功能,2.,遗传信息的转录,(1),概念,:,在细胞核中,以,DNA,的一条链为模板合成,RNA,的过程。,(2),场所,:,主要在细胞核中进行,线粒体、叶绿体中也存在。,(3),过程,(,需细胞提供能量,),注意,转录不需要专门的解旋酶。,3.,遗传信息的翻译,(1),概念,:,游离在细胞质中的各种氨基酸,以,mRNA,为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,(2),主要场所,:,核糖体。,(3),条件,:,模板,(mRNA),、原料,(,氨基酸,),、能量,(ATP),、酶、搬运工具,(tRNA),。,(4),过程,(,需细胞提供能量,),误区警示,1.,转录的基本单位是基因,并非整个,DNA,分子。一次转录只以,DNA,分子的一条链为模板。,2.,转录的产物不只是,mRNA,还有,tRNA,、,rRNA,但只有,mRNA,作为翻译的模板,3,种,RNA,都参与翻译过程,只是作用不同。,3.,转录和翻译过程中一定存在的碱基配对方式是,CG,。,4.,并不是所有的密码子都决定氨基酸,如终止密码子不决定氨基酸。,二、中心法则,1.,提出者,:,克里克。,2.,内容图解,(,完善后的,),3.各类生物遗传信息的传递过程,注意,RNA,的复制和逆转录只发生在被,RNA,病毒寄生的细胞中。,三、基因控制性状的途径,链接新教材,表观遗传,1.概念:生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。,2.具体实例:纯种黄色体毛的小鼠和纯种黑色体毛的小鼠杂交,子一代基因型相同,但是出现了介于黄色(显性)和黑色(隐性)之间的一系列过渡类型的不同毛色小鼠。,3.,机理,:,研究表明,在黄色基因,A,vy,的前端有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平,这段碱基序列具有多个可发生,DNA,甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时,A,vy,基因正常表达,小鼠表现为黄色,;,当这些位点甲基化后,A,vy,基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高,A,vy,基因的表达受到的抑制越明显,小鼠体毛的颜色就越深。,4.特点:,生物性状受细胞内基因是否表达,以及基因表达水平高低的影响。,考法 解题能力提升,考法,3,遗传信息的传递与表达的判断,1.图示法解读复制、转录和翻译的过程,(1)图甲、乙的过程判断,图甲DNA的两条链都作为模板复制。,图乙DNA的一条链作为模板转录。,(2),图丙的过程解读,一个核糖体与,mRNA,的结合部位形成,2,个,tRNA,结合位点。,翻译起点,:,起始密码子可决定甲硫氨酸或缬氨酸。,翻译终点,:,识别到终止密码子时,翻译终止。,翻译进程,:,核糖体沿着,mRNA,移动,mRNA,不移动。,(3),图丁的过程解读,数量关系,:,一个,mRNA,可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。,意义,:,少量的,mRNA,分子可以迅速合成大量的蛋白质。,方向,:,从左向右,判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。,结果,:,合成多个氨基酸序列完全相同的多肽,因为模板,(mRNA),相同。,2.,两看法判断真核生物和原核生物的基因表达过程图,3.,辨析遗传信息、密码子和反密码子,关系,图解,注意,每种氨基酸对应一种或几种密码子,(,密码子的简并性,),可由一种或几种,tRNA,转运。,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。,密码子有,64,种,(3,种终止密码子不决定氨基酸,;,决定氨基酸的密码子有,61,种,);,反密码子理论上有,61,种。不同生物共用一套遗传密码。,与基因表达有关的数量关系,在不考虑非编码序列和终止密码子等条件下,转录、翻译过程中DNA(基因)的碱基数mRNA的碱基数多肽链的氨基酸数=631,参考图解如图所示:,命题角度,5,遗传信息的转录和翻译的过程分析,示例5,2020海南,14,3分下列关于人胃蛋白酶基因在细胞中表达的叙述,正确的是,A.转录时基因的两条链可同时作为模板,B.转录时会形成 DNARNA杂合双链区,C.RNA聚合酶结合起始密码子启动翻译过程,D.翻译产生的新生多肽链具有胃蛋白酶的生物学活性,解析,转录是以DNA(基因)的一条链为模板合成mRNA分子的过程,会形成DNARNA杂合双链区,A错误、B正确;RNA聚合酶结合启动子启动转录过程,C错误;翻译产生的新生多肽链还需要经过加工才能成为具有生物学活性的胃蛋白酶,D错误。,答案,B,示例,6,2018,浙江,4,月选考,25,2,分,miRNA,是一种小分子,RNA,某,miRNA,能抑制,W,基因控制的蛋白质,(W,蛋白,),的合成。某真核细胞内形成该,miRNA,及其发挥作用的过程示意图如下。下列叙述正确的是,miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合,W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译,miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与T、C与G配对,miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因mRNA结合所致,解析,本题考查基因的表达。转录时RNA聚合酶与该基因的某一启动部位(启动子)相结合,起始密码在mRNA上,A错误;W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译,B正确;miRNA与W基因mRNA结合发生在RNA之间,也遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对,C错误;据图可知miRNA蛋白质复合物中miRNA为单链,该单链与W基因的mRNA结合,从而抑制W蛋白的合成,D错误。,答案,B,命题角度,6,结合实验考查翻译过程,示例7,2019全国卷,2,6分用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是,同位素标记的tRNA蛋白质合成所需的酶同位素标记的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了DNA和mRNA的细胞裂解液,A.B.C.D.,思路分析,解析,分析题干信息可知,合成多肽链的过程即翻译过程。翻译过程以mRNA为模板(mRNA上的密码子决定了氨基酸的种类),以氨基酸为原料,产物是多肽链,场所是核糖体。翻译的原料是氨基酸,要想让多肽链带上放射性标记,应该用同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)作为原料,而不是同位素标记的tRNA,错误、正确;合成蛋白质需要模板,由题知苯丙氨酸的密码子是UUU,因此可以用人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作模板,同时要除去细胞中原有核酸的干扰,、正确;除去了DNA和mRNA的细胞裂解液模拟了细胞中的真实环境,其中含有核糖体、催化多肽链合成的酶等,因此不需要再加入蛋白质合成所需的酶,故错误。综上所述,A、B、D不符合题意,C符合题意。,答案,C,命题角度,7,遗传信息、密码子和反密码子的区别,示例8,2020全国卷,3,6分细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是,A.一种反密码子可以识别不同的密码子,B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合,C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成,D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,解析,本题借助图像考查翻译过程中tRNA中的反密码子与mRNA中的密码子的关系,意在考查考生的理解能力、分析能力、综合应用能力。侧重考查生命观念和科学思维等核心素养。根据图像可知,反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对,说明一种反密码子可以识别不同的密码子,A项正确;密码子与反密码子的碱基互补配对,密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合,B项正确;tRNA分子和mRNA分子都是单链结构,C项错误;由于某些氨基酸可对应多种密码子,故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,D项正确。,答案,C,命题角度,8,与基因表达有关的计算,示例9,2020河北景县模拟已知一个蛋白质分子由4条肽链组成,连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有396个,翻译成这个蛋白质分子的信使RNA中的U和C共800个,则转录成信使RNA的对应DNA分子中,C和A最少共有,A.600个 B.1 200个 C.800个 D.1 600个,思路分析,解析,4条肽链有396个肽键,说明共有400个氨基酸,则mRNA碱基数至少为4003=1 200(个),DNA中碱基数至少为40032=2 400(个),又知C+A为DNA总碱基数的一半,则DNA分子中C和A最少共有1 200个。,答案,B,考法 解题能力提升,考法,4,中心法则及基因与性状的关系的判断,1.三看法判断中心法则各过程,一看模板,二看原料,三看产物,生理过程,DNA,脱氧核苷酸,DNA,DNA复制,核糖核苷酸,RNA,转录,RNA,脱氧核苷酸,DNA,逆转录,核糖核苷酸,RNA,RNA复制,氨基酸,蛋白质(或多肽),翻译,2.,图解中心法则与基因表达的关系,命题角度,9,依托中心法则,考查遗传信息的流动,示例10,2020浙江1月选考,21,2分遗传信息传递方向可用中心法则表示。下列叙述正确的是,A.劳氏肉瘤病毒的RNA可通过逆转录合成单链DNA,B.烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代,C.果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代,D.洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成,解析,本题考查中心法则的相关内容。劳氏肉瘤病毒是逆转录RNA病毒,可通过逆转录合成单链DNA,A正确; 烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代,B错误;果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代,C错误;DNA聚合酶参与S期DNA复制,洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成,D错误。,答案,A,命题角度,10,基因对性状的控制途径,示例11,2020湘赣皖十五校联考我国科学家研究发现水稻细胞核中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调节,而且对水稻的生长、发育和产量都有重要影响。根据此项研究结果可以得出的结论是,Ghd7基因的表达是边转录边翻译形成多肽,多肽还要经内质网和高尔基体的加工,Ghd7基因编码的蛋白质可参与植物开花调节表明基因可通过控制酶的合成来控制代谢,从而间接控制生物性状,该项研究表明生物的性状与基因的关系并不是简单的一一对应关系,水稻植物的开花只受细胞核中Ghd7基因的控制,解析,真核生物细胞核中的基因的表达是先转录后翻译,A项错误;Ghd7基因编码的蛋白质可以参与开花的调节,说明该蛋白质不属于酶,可能属于激素等信号分子,这表明了基因可以控制蛋白质的结构从而直接控制生物体的性状,B项错误;Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调节,而且对水稻的生长、发育和产量都有重要影响,说明该基因可以影响生物多个性状,性状与基因的关系并不是简单的一一对应关系,C项正确;根据题干信息无法判断植物开花只受细胞核中Ghd7基因的控制,D项错误。,答案,C,命题角度,11,表观遗传现象,示例12,柳穿鱼是一种园林花卉,其花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同,只是植株A的Lcyc基因在开花时表达,植株B的Lcyc基因被高度甲基化(Lcyc基因中有多个碱基与甲基连接),开花时不能表达,从而导致A、B植株的花明显不同。将A、B植株作亲本进行杂交,F1的花与植株A相同,F1自交得到的F2中绝大部分植株的花与植株A相同,少部分植株的花与植株B相同,科学家将这种特殊的遗传方式称作表观遗传。据此判断,下列有关说法错误的是,上述柳穿鱼的杂交情况说明植株B的Lcyc基因发生了隐性突变,细胞中基因表达与否会导致生物的性状发生差异,表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变,基因组成完全相同的同卵双胞胎具有的微小差异可能与表观遗传有关,解析,由题干信息可知,A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同,只存在Lcyc基因能否表达的差异,说明植株B的Lcyc基因没有发生突变,A项错误;由题干信息可知,A、B植株的Lcyc基因碱基序列完全相同,B植株的Lcyc基因被高度甲基化而使其在植株开花时不能表达,进而使其花的性状与植株A花的性状出现明显差异,由此可知,细胞中基因表达与否会导致生物的性状发生差异,B项正确;A、B植株花的差异在F2中重新出现,说明在基因的碱基序列不变的情况下,细胞中基因表达与否会导致生物的性状发生改变并遗传下去,C项正确;表观遗传即碱基序列相同的情况下,性状表现出现差异的现象,故基因组成相同的同卵双胞胎具有的微小差异可能与表观遗传有一定关系,D项正确。,答案,A,高分帮,专题探究,4,同位素标记法在高中生物实验中的应用归纳,同位素,标记物质,研究内容,结论(结果),3,H,亮氨酸,分泌蛋白的合成与分泌过程,各种生物膜在功能上紧密联系,14,C,CO,2,暗反应中碳的转移途径,发现卡尔文循环,生长素的极性运输,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,18,O,H,2,O和CO,2,光合作用中O,2,的来源,产生的O,2,来自H,2,O,而不是CO,2,32,P、,35,S,DNA和蛋白质,T,2,噬菌体侵染细菌,DNA是T,2,噬菌体的遗传物质,15,N,DNA,DNA的复制,DNA半保留复制,示例,13,2020,江苏,20,2,分,同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中,下列科学研究未采用同位素标记法的是,卡尔文,(M.Calvin),等探明,CO,2,中的碳在光合作用中的转化途径,赫尔希,(A.D.Hershey),等利用,T,2,噬菌体侵染大肠杆菌证明,DNA,是遗传物质,梅塞尔森,(M.Meselson),等证明,DNA,进行半保留复制,温特,(F.W.Went),证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质,解析,卡尔文等探明CO,2,中的碳在光合作用中的转化途径时,用,14,C标记的,14,CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性,该研究采用了同位素标记法,A不符合题意;赫尔希等利用,35,S和,32,P分别标记T,2,噬菌体,然后用这些噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌,保温一定时间后搅拌、离心,检测上清液和沉淀物中的放射性,该研究采用了同位素标记法,B不符合题意;梅塞尔森等用,15,N标记大肠杆菌的亲代DNA,被标记的大肠杆菌在不含,15,N的培养基中分裂增殖后,再取大肠杆菌的DNA并用密度梯度离心法分离,证实了DNA的半保留复制机制,该研究采用了同位素标记法,C不符合题意;温特的研究中利用胚芽鞘和琼脂块开展实验,该研究没有采用同位素标记法,D符合题意。,答案,D,示例,14,2019,天津理综,1,6,分,用,3,H,标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸,注入真核细胞,可用于研究,A.DNA,复制的场所,B.mRNA,与核糖体的结合,C.,分泌蛋白的运输,D.,细胞膜脂质的流动,思路分析,解析,DNA复制需要模板DNA链、原料脱氧核苷酸、能量ATP以及DNA聚合酶等,A正确;mRNA与核糖体结合,开始翻译mRNA上的密码子,需要tRNA运输氨基酸,不需要脱氧核苷酸,B错误;分泌蛋白的运输需要内质网形成囊泡运到高尔基体,再由高尔基体形成分泌小泡,运到细胞膜,胞吐出去,与脱氧核苷酸无关,C错误;细胞膜脂质的流动与物质跨膜运输有关,不需要脱氧核苷酸,D错误。,答案,A,专题探究,5 构建模型,突破DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题,解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图,并完成染色体与DNA的转换。具体如下:,1.,有丝分裂中子染色体标记情况分析,(1),过程图解,(,选取,1,对同源染色体,),进行一次有丝分裂,(,母链被同位素标记,培养液中不含标记同位素,):,转至不含标记同位素的培养液中再培养一个细胞周期:,(2),规律总结,:,若只进行一次有丝分裂,产生的子染色体都带有同位素标记,;,若进行两次有丝分裂,产生的子染色体只有一半带有同位素标记。,2.,减数分裂中子染色体标记情况分析,(1),过程图解,:,减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如图所示。,(2)规律总结:由于进行减数分裂的细胞没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有同位素标记。,示例,15,2019,浙江,4,月选考,25,2,分,在含有,BrdU,的培养液中进行,DNA,复制时,BrdU,会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成,BrdU,标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记,DNA(,一条链被标记,),的染色单体发出明亮荧光,含全标记,DNA(,两条链均被标记,),的染色单体荧光被抑制,(,无明亮荧光,),。若将一个细胞置于含,BrdU,的培养液中,培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是,A.1/2,的染色体荧光被抑制,B.1/4,的染色单体发出明亮荧光,C.,全部,DNA,分子被,BrdU,标记,D.3/4,的,DNA,单链被,BrdU,标记,思路分析,解析,根据题意分析,复制到第三个细胞周期的中期时,共有4个细胞,以第一代细胞中的某一条染色体为参照,含半标记DNA的染色单体共有2条,含全标记DNA的染色单体共有6条。根据题意可知,在第三个细胞周期中期时,含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中,故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制,有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光,一条染色单体荧光被抑制,故A、B选项正确;一个DNA分子中有两条脱氧核苷酸链,由于DNA为半保留复制,故不含BrdU标记的两条脱氧核苷酸链分别位于两个DNA分子中,新复制得到的脱氧核苷酸链必然含BrdU标记,故所有DNA分子都被BrdU标记,C选项正确;以第一代细胞中的某一条染色体为参照,在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链,含BrdU标记的有14条,故有7/8的DNA单链被BrdU标记,D选项错误。,答案,D,
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