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专题4 遗传、变异和进化,2018年高考二轮复习,第1讲 遗传的分子基础,考点透视,考点1 遗传物质的探究,1理清两个经典实验的探索过程 (1)肺炎双球菌体外转化实验,S型细菌,DNA 荚膜多糖 蛋白质 DNA+DNA酶,+R型细菌,DNA是遗传物质 蛋白质等其他物质不是遗传物质,(2)噬菌体侵染细菌实验,用35S标记蛋白质的噬菌体,侵染,细菌,搅拌、离心,结果,上清液放射性高 沉淀物放射性低,用32p标记DNA的噬菌体,侵染,细菌,搅拌、离心,结果,上清液放射性低 沉淀物放射性高,2“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题,一看标记生物,细菌,噬菌体,作原料，子代中都应含有,再看标记元素,P,S,C、H、O,标记DNA，部分子代含有,标记蛋白质，子代不含有,标记DNA和蛋白质，部分子代含有,3比较肺炎双球菌和噬菌体 (1)相同点：都营寄生生活，遗传物质均为DNA。 (2)不同点 肺炎双球菌：为原核生物，具有独立的物质和能量供应系统。 噬菌体：为非细胞结构的细菌病毒，必须寄生在活细胞中，利用宿主细胞的物质和能量进行增殖。,典例解析,例1.,下列关于探索DNA 是遗传物质的实验，叙述正确的是( ) A格里菲思实验证明DNA 可以改变生物体的遗传性状 B艾弗里实验证明从S 型肺炎双球菌中提取的DNA 可以使小鼠死亡 C赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中 D赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P 标记,答案 C 解析 格里菲思的体内转化实验提出了转化因子改变生物体的遗传性状，并没有证明转化因子就是DNA，A错误；艾弗里实验证明从S 型肺炎双球菌中提取的DNA可以使R型肺炎双球菌转化成S型肺炎双球菌，单独的S型肺炎双球菌中提取的DNA无毒，不能使小鼠死亡，B错误；赫尔希和蔡斯实验离心后，上清液主要是蛋白质外壳和游离的T2噬菌体，沉淀物主要是细菌，C正确；赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体中只有含有母链DNA的才带有32P标记，D错误。,例2.,下列关于以“32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验的分析中，错误的是( ) A本实验使用的生物材料还应包括不含32P的大肠杆菌 B实验中T2噬菌体培养时间、温度等是本实验的无关变量 C本实验预期的最可能结果是上清液中放射性强，而沉淀物中放射性弱 D仅仅本实验还不足以证明DNA是T2噬菌体的遗传物质,答案 C 解析 32P标记T2噬菌体的DNA，在噬菌体侵染细菌的过程中，噬菌体DNA被注入到细菌细胞中，在离心后主要分布在沉淀物中。,例3.,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),答案 (1)实验思路：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。,例4.,某人曾重复了“肺炎双球菌转化实验”，步骤如下。请分析以下实验并回答问题： A将一部分S型细菌加热杀死； B制备符合要求的培养基，并分为若干组，将菌种分别接种到各组培养基上(接种的菌种见图中文字所示)； C将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况(如下图)。,(1)第4组的培养基中出现S型细菌，对比第_组实验可否定死亡的S型细菌“死而复生”这一解释，对比第_组实验可否定R型细菌突变产生S型细菌这一解释。 (2)该实验可以得出的结论是：_。 (3)加热杀死S型细菌，从分子水平解释，是加热导致生命活动的主要承担者蛋白质的_改变，从而失去活性，其遗传物质DNA高温下会变性，但降温后会恢复_结构。,答案 (1)3 1 (2)加热杀死的S型细菌含有使R型细菌发生转化的物质 (3)空间结构 双螺旋 解析 (1)第4组的培养基中出现S型细菌，对比第3组实验可否定死亡的S型细菌“死而复生”这一解释，对比第1组实验可否定R型细菌突变产生S型细菌这一解释。 (2)综合分析实验，可得出加热杀死的S型细菌含有使R型细菌发生转化的物质。 (3)加热会使蛋白质和DNA的空间结构改变，但DNA在降温后会恢复双螺旋结构，而蛋白质不能恢复原结构。,技巧归纳,(1)格里菲思转化实验没有具体证明哪种物质是遗传物质。 (2)肺炎双球菌转化实验的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，实现了基因重组。 (3)S型活细菌才具毒性，切不可认为S型细菌的DNA使小鼠致死。 (4)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。 (5)用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。,考点透视,考点2 DNA的结构与复制,1巧用“五、四、三、二、一”记牢DNA的结构,五种元素：C、H、O、N、P,四种碱基：A、T、C、G，相应的有四种脱氧核苷酸,三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基,两条链：两条反向平行的脱氧核苷酸链,一种结构：规则的双螺旋结构,2牢记DNA分子中有关碱基比例的计算 (1)常用公式：AT，GC；AGTCACTG50%。 (2)“单链中互补碱基和”所占该链碱基数比例“双链中互补碱基和”所占双链总碱基数比例。 (3)某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。,3.DNA复制过程中的相关计算 (1)经n次复制，DNA分子总数为2n个；脱氧核苷酸链数为2n1条。 (2)子代所有链中始终保持2条母链，且占子代DNA分子总链数的1/2n。 (3)一个DNA分子经n次复制，净增加(2n1)个DNA分子；第n次复制时，净增加的DNA分子总数为2n1个。,4.“六处思考”DNA的复制,DNA的复制,模板、原料、能量、能量、酶等,条件,时间,细胞分裂间期,场所,主要是细胞核，其次在线粒体和叶绿体,特点,边解旋边复制 半保留复制,过程,意义,传递遗传信息,解旋合成子链形成子代DNA,例1.,典例解析,如图为某DNA分子部分结构示意图，对该图的描述正确的是( ) A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 BDNA分子中脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 CDNA分子中G与C的比例越高，稳定性越低 D图中的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,答案 B 解析 DNA分子的结构特点是遗传信息传递的基础，本题综合考查了DNA分子结构特点，解题时要注意题中哪些对DNA分子结构特点的描述是错误的。由图示可知，(脱氧核糖)和(磷酸基团)交替连接，排列在外侧，构成了DNA分子的基本骨架，A错误。DNA分子能够储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，故DNA分子中脱氧核苷酸排列顺序代表了遗传信息，B正确。碱基对C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，因此C与G的比例越高，DNA分子稳定性越高，C错误。由图可知，中的属于上面的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，D错误。,例2.,在有关DNA分子的研究中，常用32P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(APPP或dAPPP)。回答下列问题： 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，原因是_ _,答案 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个噬菌体中有且只有2个带有标记 解析 由于DNA分子复制为半保留复制，故噬菌体双链DNA的复制过程中，被32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代DNA分子中。另外，新合成DNA的过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P标记。,例3.,如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是( ) A解旋酶能使DNA双链解开，但需要消耗ATP BDNA分子复制的方式是半保留复制 CDNA分子的复制需要引物，且两条子链的合成方向是相反的 D因为DNA分子在复制时需严格遵循碱基互补配对原则，所以新合成的两条子链的碱基序列是完全一致的,答案 D 解析 由图可知，解旋酶能打开双链间的氢键，且需要消耗ATP，A正确；DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，即半保留复制，B正确；DNA分子两条链是反向平行的，而复制的时候子链只能从5端向3端延伸，所以两条子链合成的方向相反，C正确；因为DNA复制是以解开的每一条母链为模板按照碱基互补配对原则进行的，所以新合成的两条子链的碱基序列应是互补的，D错误。,例4.,一个双链DNA分子中有碱基T 400个，占全部碱基的20%，有关此DNA分子复制的说法，错误的是( ) A该DNA分子复制3次共需要碱基A 2 800个 B该DNA分子在第5次复制时需要碱基G 18 600个 C该DNA分子复制4次后含亲代DNA分子链的DNA分子有2个 D该DNA分子复制3次共有6个DNA分子不含亲代DNA分子链,答案 B 解析 一个DNA分子复制3次共形成8个DNA分子，其中有一个DNA分子的碱基相当于来自亲代DNA分子，因此需要的碱基数目相当于7个DNA分子的碱基数目，双链DNA分子中碱基A的数目等于碱基T的数目，因此该DNA分子复制3次需要碱基A 40072 800个，A正确。该DNA分子中碱基总数为2 000，该DNA分子复制4次共产生16个DNA分子，在第5次复制时由16个DNA分子增至32个DNA分子，这样需要的碱基数目为16个DNA分子的，而每个DNA分子中有碱基G(2 0002400)/2600个，故共需要G 166009 600个，B错误。由于是半保留复制，亲代DNA分子的两条链分别作为模板参与到2个DNA分子的复制中，因此，不论复制几次，含亲代DNA分子链的DNA分子都只有2个，C正确。一个DNA分子经3次复制共产生8个DNA分子，其中有2个含亲代DNA分子链，6个不含，D正确。,技巧归纳,1.(1)DNA单链上相邻碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接。 (2)每个DNA中含氢键数为AT对2和GC对3之和。,2.捕捉DNA复制中的“关键字眼” (1)DNA复制：用15N标记的是“亲代DNA”还是“培养基中原料”。 (2)子代DNA：所求DNA比例是“含15N的”还是“只含15N的”，是“DNA分子数”还是“链数”。 (3)复制n次还是第n次复制。,考点3 基因的表达,考点透视,1图析遗传信息表达的2个重要过程 (1)转录,（酶）RNA聚合酶,（原料）四种核糖核苷酸,（b和c的差异）五碳糖不同,（范围i）几乎所有的活细胞,(2)翻译,（工具）转运RNA，共61种,（原料）氨基酸，共20种,（范围）几乎所有的活细胞,（产物）多肽链或蛋白质,2归纳识记中心法则与生物种类的关系 在横线上用字母表示下列生物的遗传信息的传递过程：,(1)细胞生物(如动、植物)：a、b、c。 (2)DNA病毒(如T2噬菌体)：a、b、c。 (3)复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒)：d、c。 (4)逆转录病毒(如艾滋病病毒)：e、a、b、c。,3“三步法”判断中心法则各过程,例1.,典例解析,关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是( ) A一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个 B细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率 CDNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上 D在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化,答案 D 解析 A项，一个DNA分子上有许多基因，这些基因不会同时转录，所以转录的mRNA分子的碱基数小于n/2个。B项，转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。C项，DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上。D项，在细胞周期中，由于各个时期表达的基因不同，因此转录产生的mRNA的种类和含量均不断发生变化。如分裂间期的G1期和G2期，mRNA的种类和含量有所不同，在分裂期mRNA的含量减少。,例2.,在体外用14C 标记半胱氨酸tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*CystRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*AlatRNACys(见下图，tRNA不变)。如果该*AlatRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是(多选)( ) A在一个mRNA 分子上可以同时合成多条被14C 标记的多肽链 B反密码子与密码子的配对由tRNA 上结合的氨基酸决定 C新合成的肽链中，原来Cys 的位置会被替换为14C 标记的Ala D新合成的肽链中，原来Ala 的位置会被替换为14C 标记的Cys,答案 AC 解析 反密码子与密码子按碱基互补配对原则配对，不是由结合的氨基酸决定，B错误；由于Cys转化为Ala时并未改变反密码子碱基序列，故新合成的肽链中原来Cys的位置，被替换为14C标记的Ala，C正确，D错误。,例3.,图分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。 (1)细胞中过程发生的主要场所是_。 (2)已知过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为_。 (3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是_。 (4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中， 能发生过程、而不能发生过程的细胞是_。 (5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程时启用的起始 点_(在“都相同”“都不同”“不完全相同”中选择)， 其原因是_。,答案 (1)细胞核 (2)26% (3)TA替换为CG(AT替换为GC) (4)浆细胞和效应T细胞 (5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达,技巧归纳,(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与，没有专门的解旋酶。 (2)复制和转录：并非只发生在细胞核中，凡DNA存在的部位均可发生，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等。 (3)转录的产物：除了mRNA外，还有tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有mRNA。 (4)翻译：并非所有密码子都能决定氨基酸，3种终止密码子不能决定氨基酸，也没有与之对应的tRNA。 (5)转录、翻译过程中的碱基配对方式：转录中DNA和RNA互补配对，因此碱基配对类型有TA、AU、GC三种；翻译过程中是mRNA和tRNA互补配对，因此碱基配对类型有AU、GC两种。,(6)原核细胞与真核细胞的转录场所不同：原核细胞两过程同时进行，发生在细胞质中；而真核细胞先转录，发生在细胞核(主要)中；后翻译，发生在细胞质中。 (7)哺乳动物成熟红细胞中无细胞核和细胞器，不能进行DNA的复制、转录和翻译。 (8)转录时，四种核糖核苷酸通过随机碰撞的方式进行互补配对。 (9)翻译时核糖体沿着mRNA移动，且负责读取mRNA上的密码子，识别并转运氨基酸的为tRNA。,再见,
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