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专题四 遗传、变异与进化,1.人类对遗传物质的探索过程：(1)对遗传物质的早期推测()；(2)肺炎双球菌的转化实验()；(3)噬菌体侵染细菌的实验()。 2.DNA分子结构的主要特点()。 3.基因的概念：(1)说明基因与DNA关系的实例()；(2)DNA片段中的遗传信息()。 4.DNA分子的复制：(1)对DNA分子复制的推测()；(2)DNA分子复制的过程()。 5.遗传信息的转录和翻译()。 6.基因与性状的关系()。,考纲要求,遗传的分子基础,构建网络,考点一 遗传物质探索的经典实验,考点二 DNA的结构、复制及相关计算,考点三 聚焦基因的表达,考点一 遗传物质探索的经典实验,重点提炼,命题视角,题组一 对肺炎双球菌转化实验进行考查,题组二 对噬菌体侵染大肠杆菌实验进行考查,题组三 对生物体的遗传物质进行考查,重点提炼,1.赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，证明了DNA的半保留复制(2014江苏，4D)( ) 2.孟德尔的豌豆杂交实验，摩尔根的果蝇杂交实验，均证明了DNA是遗传物质(2013新课标，5改编)( ) 3.肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质(2012福建，2D改编)( ) 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(2012江苏，2A)( ),错混诊断,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(2011江苏，12A)( ) 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(2011江苏，12D)( ) 7.噬菌体能利用宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸(2012重庆，2B改编)( ) 8.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(2011江苏，12C)( ),命题视角,题组一 对肺炎双球菌转化实验进行考查,1.关于格里菲思和艾弗里完成的肺炎双球菌转化实验，下列叙述错误的是( ) A.加热杀死的S型菌的DNA进入R型菌细胞内，使R型菌转 化成S型菌 B.R型菌转化后出现荚膜，反对者认为可能是突变所致，不 能说明DNA是遗传物质 C.艾弗里提取的DNA掺杂有非常少量的蛋白质，实验中没 有完全排除蛋白质的作用 D.艾弗里无法使DNA与蛋白质完全分开，故该实验证明 DNA是主要的遗传物质,解析 由于技术所限，艾弗里未能将DNA与蛋白质完全分开，但通过体外转化实验证明了DNA就是肺炎双球菌的遗传物质。 答案 D,2.利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是( ),A.通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 B.F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌 C.F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果 D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组,解析 从图示实验过程看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，F组加入了S型细菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌，而出现的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果。 A组经煮沸、D和E组为R型细菌，均不能导致小鼠死亡，D错误。 答案 D,总结提升,肺炎双球菌转化实验的三个相关问题分析,(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活；而DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)转化后形成的S型细菌可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。,命题视角,题组二 对噬菌体侵染大肠杆菌实验进行考查,3.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验进一步证实了DNA是遗传物质。这个实验获得成功的原因不包括( ) A.选择化学组成和结构简单的噬菌体作为实验材料 B.采用同位素标记法分别标记噬菌体的DNA和蛋白质 C.噬菌体侵染大肠杆菌时，只将DNA注入其细胞中 D.噬菌体侵染时间过长，大肠杆菌会裂解死亡,解析 被同位素标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后，通过离心技术分析噬菌体的DNA和蛋白质的去向，进而分析二者在噬菌体繁殖中的作用，与大肠杆菌裂解无关。 答案 D,4.赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，下列叙述正确的是( ) A.此实验证明了DNA是主要的遗传物质 B.用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体 C.用同位素32P标记的一组实验中，上清液中放射性较强 D.细菌裂解释放的噬菌体中，含32P的物质是DNA,解析 噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质，故A错误； T2噬菌体是病毒，不能在培养基上独立生存，必须寄生在活细胞中才能生存，故B错误； 32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌，离心后随细菌离心到沉淀物中，所以沉淀物中放射性较强，故C错误； 噬菌体由DNA(组成元素是C、H、O、N、P)和蛋白质(组成元素是C、H、O、N)组成，所以细菌裂解释放的噬菌体中，含32P的物质是DNA，故D正确。 答案 D,技法提炼,噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看”法,题组三 对生物体的遗传物质进行考查,5.下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( ) A.豌豆的遗传物质主要是DNA B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸,命题视角,解析 豌豆的遗传物质是DNA，并非“主要是”； 酵母菌是真核生物，细胞核内有染色体，遗传物质主要分布在染色体上，还有少量分布在线粒体内； T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含硫元素； HIV的遗传物质是RNA，水解不会产生脱氧核苷酸。 答案 B,6.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是( ) A.DNA是绝大多数生物的遗传物质 B.有些生物的遗传物质是RNA C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中 DNA是主要的遗传物质 D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗 传物质,解析 具有细胞结构的生物含有 DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质，病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。 总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。 答案 C,生物的遗传物质的判断,技法提炼,考点二 DNA的结构、复制及相关计算,重点提炼,命题视角,题组一 对DNA的结构与复制进行考查,题组二 DNA复制的相关计算,重点提炼,1.DNA分子结构的“五、四、三、二、一” (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.DNA复制的方式、特点及影响因素 (1)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。 (2)过程特点：边解旋边复制。 (3)影响DNA复制的外界条件,1.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(2014新课标，5B)( ) 2.双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014新课标，5C)( ) 3.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(2009广东，24D)( ) 4.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(2012江苏，2C)( ),错混诊断,5.DNA复制需要消耗能量(2013海南，4A)( ) 6.真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(2011海南，25D)( ) 7.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶(2009江苏，12C)( ),命题视角,题组一 对DNA的结构与复制进行考查,1.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 B.DNA分子复制的方式是半保留复制 C.DNA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,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分子是反向平行的，而复制的时候只能从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。 答案 D,名师点拨 分析示意图可得出下列信息：一是真核细胞DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶；二是解旋时有ATP的分解，说明需要能量；三是复制时需要引物；四是有两个反向的箭头，说明两条子链合成的方向相反。,2.如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述错误的是( ),A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率,解析 从图中可以看出有多个复制起点，但由于复制环的大小不同，所以复制起始的时间有先有后。 DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与。 这种半保留复制的模式不仅保持了前后代的稳定性，而且每次复制都可产生两个DNA分子，提高了复制效率。 答案 A,总结提升,DNA复制的相关问题整合分析,命题视角,题组二 DNA复制的相关计算,3.(2014山东，5)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 A项，无论DNA分子的一条单链中(AC)/(TG)的值为多少，整个DNA分子中(AC)/(TG)都等于1。,B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AC)/(TG)的值与其互补链中的(AC)/(TG)的值互为倒数。 C项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与整个DNA分子中(AT)/(GC)的值相等。 D项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与其互补链中(AT)/(GC)的值相等。 答案 C,4.一个双链均被32P标记的DNA分子由5 000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。下列叙述不正确的是( ) A.该DNA分子中含有氢键的数目为1.3104(个) B.复制过程需要2.4104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的单链之比为 17 D.子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为13,解析 由题意可知，该DNA分子中，AT10 00020% 2 000(个)，CG10 00030%3 000(个)，则含有的氢键数为2 00023 00031.3104(个)； DNA复制3次形成8个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3 00072.1104(个)； 子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为17； 子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2613。 答案 B,技法提炼,1.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。,2.DNA分子复制中相关计算的规律方法 DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下： (1)子代DNA分子数：2n个。 无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。 含14N的有2n个，只含14N的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。,(2)子代DNA分子的总链数：2n22n1条。 无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。 含14N的链数是(2n12)条。 (3)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，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。 若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸为m2n1个。,考点三 聚焦基因的表达,重点提炼,命题视角,题组一 以图示为载体考查转录和翻译,题组二 从遗传信息传递的各个过程进行考查,题组三 对遗传分子综合考查,重点提炼,1.转录和翻译(遗传信息的表达)的常考点 (1)时间：个体生长发育的整个过程。 (2)场所：转录细胞核(主要)、线粒体、叶绿体、原核细胞的细胞质；翻译核糖体。 (3)模板：转录DNA的一条链；翻译mRNA。 (4)原料：转录4种核糖核苷酸；翻译20种氨基酸。 (5)酶：转录RNA聚合酶；翻译合成酶。,2.不同类型生物遗传信息的传递 (1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递,(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递 具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)。,具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)。,1.细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与(2014新课标，5A)( ) 2.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基(2013新课标，1C)( ) 3.转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程(2012上海，7B改编)( ) 4.每种tRNA只转运一种氨基酸(2009广东，25B)( ),错混诊断,5.真核细胞的转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料(2009海南，12C)( ) 6.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(2009广东，25C)( ) 7.每种氨基酸仅由一种密码子编码(2010广东，4B)( ) 8.DNA复制就是基因表达的过程(2010广东，4C)( ),命题视角,题组一 以图示为载体考查转录和翻译,1.右图所示为某原核细胞内的生理过程， 下列说法正确的是( ) A.图示表明原核细胞内的转录和翻译可 同时进行 B.图示表明两个核糖体同时开始合成两条多肽链 C.图中核糖体上的碱基配对方式有GC、AT D.图示过程需要解旋酶、DNA聚合酶等相关酶,解析 图示表明原核细胞内的转录和翻译过程在同一时间、同一地点进行，故A正确； 由多肽链的长度可知，图示两个核糖体不是同时开始合成多肽链的，故B错误； 图中核糖体上进行的是翻译过程，即mRNA和tRNA进行配对，其碱基配对方式有GC、AU、CG、UA，故C错误； 图示过程需要解旋酶、RNA聚合酶等相关酶，故D错误。 答案 A,2.以下甲、乙两图表示某真核细胞中的遗传信息传递的某些过程，下列叙述不正确的是( ),A.乙图中结构的移动方向是从右到左 B.从化学组成上看，甲图中的1和6相同 C.乙图中最终形成的物质结构相同 D.乙图中的链与甲图中的b链基本组成单位相同,解析 乙图中从右到左肽链越来越长，故结构核糖体的移动方向是从右到左，故A正确。 甲图表示转录，b为信使RNA,1为腺嘌呤核糖核苷酸，6为腺嘌呤脱氧核苷酸，故B错误。 乙图中肽链都是以同一条信使RNA为模板形成的，故C正确。 乙图中的链与甲图中的b链都是信使RNA，故D正确。 答案 B,技法提炼,1.转录和翻译的图解判断 考查基因表达过程的题目多以图解的形式呈现信息，如何在图中正确判断转录和翻译呢？以下图为例进行分析。,方法一：看场所。甲图所示的过程发生在核糖体上，所以为翻译过程；乙图所示的过程发生在细胞核中，所以为转录过程。 方法二：看模板。甲图所示的模板有碱基U，所以为mRNA，所以甲图表示的是翻译过程；乙图所示的过程模板为DNA，所以为转录过程。 方法三：看产物。甲图所示的过程形成的产物是多肽，所以为翻译过程；乙图所示的过程产物是RNA，所以为转录过程。,2.真核生物和原核生物基因表达过程的判断 下图中有真核生物和原核生物基因表达的过程，判断它们的方法是：,图2,方法一：看细胞结构。如果有细胞核或核膜(如图2)，则为真核细胞，无细胞核或核膜(如图1)，则为原核生物。 方法二：看转录和翻译能否同时发生。如图1中的转录和翻译能同时进行，说明该过程属于原核生物的基因表达过程。图2中的转录和翻译不能同时进行(先转录后翻译)，所以该过程属于真核生物的表达过程。,命题视角,题组二 从遗传信息传递的各个过程进行考查,3.(2014江苏，6)研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的 RNA 在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。 依据中心法则(如图)，下列相关叙述错误的是( ),A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过 环节 B.侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C.通过形成的 DNA 可以整合到宿主细胞的染色 体DNA上 D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治 疗艾滋病,解析 A项，HIV的遗传物质是RNA，经逆转录形成DNA整合到患者细胞的基因组中，再通过转录和翻译合成子代病毒的蛋白质外壳。 B项，侵染细胞时，HIV的RNA连带蛋白质衣壳一并进入细胞内，进入细胞后衣壳解聚，释放RNA，同时逆转录酶开始催化RNA逆转录产生DNA。 C项，经逆转录形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上。 D项，若抑制逆转录过程，则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA，因此科研中可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。 答案 B,4.(2014海南，24)在其他条件具备情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是( ) A.若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶 B.若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷 C.若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制性内切酶 D.若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z 是氨基酸,解析 若X是DNA，Y是RNA，则Z是转录酶，A错； 若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错； 若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错； 若X是mRNA，Y是核糖体上合成的大分子，即蛋白质(或多肽)，则Z是氨基酸，D正确。 答案 D,技法提炼,从模板及原料分析遗传信息的传递方向和产物,命题视角,题组三 对遗传分子综合考查,5.(2014四川，3)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞，选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是( ) A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸 B.该基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNA C.连续分裂n次，子细胞中32P标记的细胞占 D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等,解析 A项，小鼠乳腺细胞属于真核细胞，其细胞中的核酸有两种：DNA和RNA，DNA中含氮碱基有A、G、C、T 4种，RNA中含氮碱基有A、G、C、U 4种，故小鼠乳腺细胞中含氮碱基共有A、G、C、T、U 5种；根据含氮碱基与五碳糖的不同，细胞中DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸有4种，RNA的基本组成单位核糖核苷酸有4种，故小鼠乳腺细胞中共有8种核苷酸。,B项，基因的表达包括转录和翻译两个过程。转录时，以基因(有遗传效应的DNA片段)的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则合成mRNA，将遗传信息由模板链传递到mRNA。,D项，基因翻译时，每种tRNA上的反密码子对应mRNA上一种决定氨基酸的密码子，决定氨基酸的密码子共61种，而合成蛋白质的氨基酸约20种，所以翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等。 答案 C,6.(2014江苏，20)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 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 C.DNA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,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 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。 答案 D,
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