高考生物二轮复习 第三单元 遗传、变异与进化 专题一 遗传的分子基础课件

第三单元 遗传、变异与进化 专题一 遗传的分子基础 u知识主线自主检索 u再悟高考重点提炼 考点一 遗传物质探索的经典实验 要点再回扣 1.两个经典实验遵循相同的实验设计原则对照原则 (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 (注：用32P标记1个噬菌体侵染31P大肠杆菌，释放的m个 噬菌体中只有2个噬菌体含32P，有m个含31P，有0个DNA双 链均含32P) 【特别提醒】 必须明确的四个问题 (1)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。 (2)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。 (3)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性 的原因： 保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆 菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性 。 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放 出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性 。 (4)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性 的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳 吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 2.RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒(TMV)对烟草 的感染与重建实验 (1)实验1 (2)实验2 考情考向扫描 考向1 借助实验，考查生物科学史 【典例1】 下列叙述与生物学史实相符的是 ( ) A.孟德尔用山柳菊为实验材料，验证了基因的分离及自 由组合规律 B.范海尔蒙特基于柳枝扦插实验，认为植物生长的养 料来自土壤、水和空气 C.富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也 作出了巨大的贡献 D.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 【解析】 孟德尔以豌豆为实验材料，验证了基因的分离 和自由组合规律；范海尔蒙特基于柳枝扦插实验，认为植 物生长的养料来自水；富兰克林和威尔金斯提供了DNA的X 射线衍射图谱，对DNA双螺旋结构模型的建立做出了巨大贡 献；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是遗传物质，并未证明DNA的半保留复制 。 【答案】 C 考向2 考查肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的 过程 【典例2】 (2017陕县校级期中)下列关于肺炎双球菌转 化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，错误的是 ( ) A.两个实验均不能证明DNA是主要的遗传物质 B.肺炎双球菌转化实验中的转化因子是S型细菌中的DNA C.在用32P标记的噬菌体侵染实验中，保温时间太长或太短 均可导致上清液放射性升高 D.两个实验的设计思路都是设法将DNA与RNA分开后单独 研究各自的效应 【解析】 这两个实验不能证明绝大多数生物的遗传物质 是DNA，少数是RNA，A项正确；只有加入了S型细菌中的 DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，转化因子是S型细菌中 的DNA，B项正确；在用32P标记的噬菌体侵染实验中，保温 时间太长细菌细胞裂解，保温时间太短噬菌体未完全侵入均 可导致上清液放射性升高，C项正确；两个实验的设计思路 都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应，D项 错误。 【答案】 D 【解题技法】 两看法确认子代噬菌体中标记元素状况 考点题组集训 1.在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是 ( ) 孟德尔的豌豆杂交实验 摩尔根的果蝇杂交实验 肺炎双球菌转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA的X光衍射实验 A. B. C. D. 答案 C 解析 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自 由组合定律。摩尔根通过果蝇杂交实验说明了基因位于染色 体上。DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的发现提供了 重要依据。肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实 验均证明了DNA是遗传物质。 2.(2017安徽六校教育研究会第一次联考)艾弗里等人的肺 炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验 是关于探究遗传物质的两个经典实验，下列叙述正确的是 ( ) A.两个实验均采用了对照实验和同位素标记的方法 B.两者的关键设计思路都是把DNA与蛋白质分开，研究各自 的效应 C.赫尔希与蔡斯对同一组噬菌体的蛋白质和DNA分别采用 35S和32P标记 D.噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是主要的遗传物质 答案 B 解析 肺炎双球菌转化实验采用了对照实验的方法，噬菌体 侵染细菌的实验采用了同位素标记的方法，A项错误；肺炎 双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质 的关键是，设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地观 察他们的作用，B项正确；赫尔希与蔡斯对不同噬菌体的蛋 白质和DNA分别采用35S和32P标记，C项错误；噬菌体侵染 细菌的实验证明DNA是遗传物质，但不能证明是主要的遗传 物质，D项错误。 考点二 DNA的结构、复制及相关计算 要点再回扣 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复制的场所、条件及特点 (1)场所：主要是细胞核，但在拟核、叶绿体、线粒体、 细胞质基质中也进行DNA的复制。 (2)条件： 模板：DNA两条链分别作模板。 原料：4种脱氧核苷酸。 能量：细胞提供的能量(ATP)。 酶：解旋酶、DNA聚合酶等。 (3)特点：边解旋边复制；半保留复制。 【方法总结】 DNA复制的有关计算 DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制 n 代 ，其结果分析如下： (1)子代DNA分子数为2n个。 含有亲代链的DNA分子数为2个。 不含亲代链的DNA分子数为2n-2个。 含子代链的DNA有2n个。 (2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。 亲代脱氧核苷酸链数为2条。 新合成的脱氧核苷酸链数为2n+1-2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，经过n 次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n-1) 个。 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n-1个。 考情考向扫描 考向1 以DNA分子双螺旋结构模型为载体，考查DNA分 子的结构 【典例1】 在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长 度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那 么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型 ( ) A.粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补 B.粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似 C.粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补 D.粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同 【解析】 A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在 DNA分子中，总是AT，GC，依题意，用一种长度的塑 料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的 粗细相同。 【答案】 A 考向2 DNA复制的过程、特点及相关计算 【典例2】 (2017山东临沂二模)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，AT 10 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 【解题技法】 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。 考点题组集训 1.下图甲为真核细胞中进行的DNA复制过程示意图，图乙是 该DNA片段的结构示意图。请判断下列说法正确的是 ( ) A.DNA复制是从多个起点同时开始的，真核生物的这种复制 方式提高了复制效率 B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的，当DNA复制时， DNA聚合酶催化的形成 C.图乙中和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 D.DNA分子中依次代表A、G、C、T 答案 D 解析 图甲是DNA复制过程，从图中能看出DNA复制有多个 复制起点，但复制环的大小不一样，所以DNA复制起始的时 间是不同的；多起点、边解旋边双向复制的方式提高了复制 的效率。是氢键，在DNA复制时，当DNA聚合酶把脱氧核 苷酸连接在一起后，碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就 可以形成。图乙中分别表示磷酸、脱氧核糖、碱基， 磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨架。根 据碱基互补配对原则，DNA分子中依次代表A、G 、C、T。 2.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 ( ) 答案 C 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(A C)/(TG)的值与其互补链中的(AC)/(TG)的值互为倒 数。C、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)的值与整个DNA分子中(A T)/(GC)的值相等。 考点三 遗传信息的传递与表达 要点再回扣 1.图示DNA复制、转录和翻译过程的关键点 (1)DNA分子复制: (2)转录: (3)翻译： 【特别提醒】 基因表达常考必记的几个关键点 (1)原核生物：转录和翻译同时进行，发生在细胞质中。 (2)真核生物：先转录，发生在细胞核(主要)中；后翻译 ，发生在细胞质中。 (3)遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA上，反密码 子位于tRNA上。 【方法总结】 转录和翻译的图解判断 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.基因对性状的控制 用字母表示下列生物的遗传信息的传递过程 细胞生物(如动、植物) a、b、c。 DNA病毒(如噬菌体) a、b、c。 复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒) d、c。 逆转录病毒(如艾滋病病毒) e、a、b、c。 【易错提醒】 明确DNA复制、转录、翻译过程的三个误 区 (1)误认为复制、转录只发生在细胞核中： 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)误认为转录产物只有mRNA： 转录的产物有mRNA、tRNA和rRNA，但携带遗传信息的 只有mRNA。 (3)误认为所有密码子都能决定氨基酸： 共有64种密码子，有3种密码子并不决定氨基酸，属于终 止密码子。 考情考向扫描 考向1 以过程图示为载体考查复制、转录与翻译 【典例1】 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项正确。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项错误。乙图中肽链都是以同一条信使RNA为 模板形成的，故C项正确。乙图中的链与甲图中的b链都是 信使RNA，故D项正确。 【答案】 B 【解题技法】 (1)分析此类问题要正确分清mRNA链和多 肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是 mRNA，而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，同时合 成的是若干条相同的多肽链。 (2)解答此类问题还要明确真核细胞的转录和翻译不同时 进行，而原核细胞能边转录、边翻译。 考向2 从遗传信息传递的各个过程进行考查 【典例2】 结合题图分析，下列叙述错误的是 ( ) A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质 C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础 D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链 【解析】 生物的遗传物质是DNA或RNA，遗传信息储存 在DNA或RNA的核苷酸序列中，A项正确；由于密码子的简 并性，核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译，表达出相 同的蛋白质，B项正确；DNA或RNA上的遗传信息只有传递 到蛋白质，性状才得以表现，C项正确；基因的两条单链间 的碱基互补配对，两条单链所含遗传信息不同，D项错误。 【答案】 D 【解题技法】 从模板及原料分析遗传信息的传递方向和 产物 蛋白质(或多肽)翻译氨基酸 RNARNA复制核糖核苷酸 DNARNA逆转录脱氧核苷酸 RNA RNADNA转录核糖核苷酸 DNADNA复制脱氧核苷酸 DNA 产物生理过程原料模板 考向3 综合考查遗传信息的传递与表达 【典例3】 (2017安徽合肥质检)图甲所示为基因表达 过程，图乙为中心法则；表示生理过程。下列叙述错 误的是 ( ) A.图甲所示为染色体DNA上的基因表达过程，需要多种 酶参与 B.mRNA上某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该 密码子的tRNA一定改变 C.红霉素影响核糖体在mRNA上的移动，故影响翻译过 程 D.图乙中涉及碱基A与U配对的过程为 【解析】 图甲所示为边转录边翻译的示意图，应为原核 生物，原核细胞中没有染色体，A项错误；mRNA上某个密 码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA一定改变 ，但氨基酸不一定改变，B项正确；红霉素影响核糖体在 mRNA上的移动，则导致翻译过程受阻，C项正确；图乙中 为DNA复制，无AU配对，为转录，为RNA复制， 为翻译，为逆转录，均涉及碱基A与U配对，D项正确。