遗传的物质基础-高考生物一轮复习讲义（人教版）原卷版

[高中生物一轮复习教学讲义必修2]

第17讲遗传的物质基础

考点一DNA是主要遗传物质

1.肺炎双球菌的转化实验

(1)格里菲思实验一体内转化

①m---------峪活

R型活细菌

.A死包雪舞s型

第一上2*死分析〜活细菌

S型活细菌

(2)艾弗里实验——体外转化

⑪淮S型细菌

—DNAU*J-

、型细菌

UR型细菌0WR

(3)肺炎双球菌体内转化实验和体外转化实验的比较

项目体内转化实验体外转化实验

培养细菌在小鼠体内体外培养基

实验对照R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各组成成分的作用进行对照

用加热杀死的S型细菌注射到小

将物质提纯分离后，直接地、单独地

巧妙构思鼠体内作为对照实验来说明确实

观察某种物质在实验中所起的作用

发生了转化

加热杀死的S型细菌体内含有某DNA是S型细菌的遗传物质，而蛋白

实验结论

种“转化因子”质等其他物质不是遗传物质

(1)所用材料相同

(2)体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验

联系

的延伸

(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则

注意说明：

!①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在加热结束后随温度的降低乂

:逐渐恢复活性。

；②转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。

1③

转化的实质是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，

（即发生了基因重组，而非基因突变。

④由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并

；不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。

］⑤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在加热结束后随温度的降低又

＞逐渐恢复:活性。

:⑥格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是遗传物质。

;最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。

2.噬菌体侵染细菌实验

1952年，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验实验过程及结论：

（细菌+含35s的培养基―含35s的细菌

（1）标圮细菌细菌+含32P的培养基-含32P的细菌

（含35s的细菌+噬菌体t35s标记的噬菌体

（2）标记噬菌体含32P的细菌+噬菌体-32P标记的噬菌体

上清液（蛋白质外

用35s标反空求标记培充搅抨壳）•放射件很高制芭子代噬的休

记噬菌体―＞细菌―＞离心—沉淀物（细菌）.赤（无放射性元索3小）

一放射性很低

1二清液（蛋白质外

I）用32P标坐未标记培丁搅拌—壳）♦放射性很低型更子代噬菌体

D记噬菌体一"细菌-"离心沉淀物（细菌）.灰（有放射性元素32P）

放射性很高

（5）实验结论：噬菌体侵染细菌过程中，其DNA进入细菌,而蛋白质外壳仍留在外面，因此，子代噬菌

体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的“噬菌体的遗传物质是DNA。

注意说明：噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性分析

（1）噬菌体浸染细菌的实验中，需要短时间保温，然后搅拌、离心。保温的目的是便于噬菌体侵入细菌体

；内。需要把握好侵染时间的原因是侵染时间过短会有许多噬菌体没来得及侵入细苗，浸染时间过长大肠杆

I菌会释放出子代噬菌体，两种情况都会干扰实验结果。

（2）搅拌的目的是使吸附在细南上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T?噬

;菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留卜.被感染的大肠杆菌。

①含32P的噬菌体侵染大肠柠菌

□［川3M曲体付叫|~联盟・1"~＞1Mt*低

'•一।曲"“收了"1［讥缸F为包,.倒LtU由介

IU_|体D、A—打建,出门拈

1耳—一辱曲体小小入场心坪,清液放射性偏&

~~।部―体―—―而*田

②含35s的噬菌体侵染大肠柠菌

L/清版为■■防补ttXtlA

充分.................

沉淀物为也为・他,放射价低

/'8抬口自体

依,体IGA幽大*仟的

介、似般n('・彳"、的・

倒体费门、外-，清滞放射件偏依

一充分

I克啜用女人居

「沉片胡改“和归口

X编人向

(3)不能同时用32P和

S标记宿主细胞而病毒未被标记，否则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。

(4)若用C、H、0、N等元素标记病毒而宿主细胞未被标记，则只在子代病毒的核酸中有标记元素。

(5)若用C、H、0、N等元素标记宿主细胞而病毒未被标记，则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均有

标记元素。

3.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验

设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接田F究它们各自不同的遗传功能

直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白同位素标记法：分别用同位素

处理方法

质等，分别与R型菌混合培养35S、32P标记蛋白质和DNA

①证明DNA是遗传物质

①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传

②说明DNA能控制蛋白质的

结论物质

合成

②说明遗传物质可发生可遗传的变异

③说明DNA能自我复制

4.烟草花叶病毒侵染烟草的实验

(1)实验者：1957年，格勒和施拉姆。

(2)实验步骤：烟草花叶病毒的基本成分是蛋白质和RNA,用石炭酸处理烟草花叶病毒，去掉蛋白质，

只留下RNA,再将RNA接种到正常烟草上，结果发生花叶病；用蛋白质部分去侵染正常烟苴，不发生花

叶病。

|考点二DNA的结构、复制及基因的本质

(l)DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。

(2)DNA双螺旋结构的形成

fA----

..AMIT：____

碱基［c：

C、H、O_G：____

N、P一和碱基

脱辄核甘酸一条脱氧核甘酸链

聚

合

成

（3）DNA的双螺旋结构内容

®DNA由两条脱氧核甘酸链组成，这些链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。

③内侧：两链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以卜.原则：A=T（两个氢键）、G三C（三

个氢键）。

（4）DNA分子结构特点

①多样性，具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。

②特异性，如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。

③稳定性，如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。

『互善道访;

[①DNA的初步水解产物是脱氧核昔酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

:②DNA分子中存在的两种重要化学键：氢键，碱基对之间的化学键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。磷

，酸二酯键，磷酸和脱氧核糖之间的化学犍，用限制性核酸内切酶处理可切割，用DNA连接酶处理可连接。

]③美注二类数量关系

[由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为

[每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。

[碱基对数与氢键数的关系：若碱基对数为n,则氢键数为2n〜3n,若已知A有m个，则氢键数为3n—

im。

，万.一东r右前复前

（1）概念、时间和场所

一概事以D\A分子为模板合成子代DNA的

DNA2^______________________

复制"—有丝分裂间期和减数第•次分裂前的间期

也主要是细胞核・线粒体和叶绿体中也存在

注意说明：DNA复制的场所

细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体，线粒

体，原核细胞的拟核及质粒。

需特别注意的是DNA病毒虽有DNA分子,但其不能独立.完成DNA分子的复制——病毒的D7A复制必须

借助寄主细胞完成，在其DNA复制时，病毒只提供“模板链”，其他一切条件（包括场所、原料、醉、能量）

均由寄主细胞提供。

漩诲

「(1)需要细胞提供能地

解旋々⑵需要解旋隔的作用

[(3)结果：解开两条螺旋的双链

1。)模板:解开的每一段母链

DNA⑵原料:游离的四种脱氧核甘酸

聚合薜合成V

"-♦子链：

(3)酶：DNA聚会海等

、(4)原则：碱基互补配对原则

・重新螺旋：每一条新链与其对应的模板链

盘绕成双螺旋结构

DNA聚合酶

(3)特点：过程，边解旋边复制；方式，半保留复制。

(4)准确复制的原因和意义

原因：DNA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。

意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

知识补充：下图为染色体上DNA分子的复制过程

不分裂的细场所:细胞核

胞中餐、

染色标只含i[《1)需要细胞提供能出

有个DNA七解旋《⑵力要解族曲的作用

1(3)结果：解开两条螺旋的双链

y解旋以母链为模板，以周围环境中

游离的脱气核仃子链I游熟的脱氧核昔酸为原料，

酸作为合成新链4

的原料0合成|按照碱基互补配时原则，各

自合成与母域互补的一条子链

广链DNA是以母链为

模板，以游肉的脱仅核「每一条新链与其对应

伊酸为原料合成的重新J

螺旋＜的模板链盘绕成

双螺旋结构

每条姐妹染

色小体含有

一个DNA2个子DNA随苻丝点

每条逸与分子子DNA

然劝应的母去向.分裂而分开最终进入

链纯烧成双

螺旋布构2个子细胞

复制后的染色体为

细胞分裂作准备

3.关于碱基互补配对的四大规律总结

规律一：DNA双链中的人=「G=C,两条互补链的碱基总数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等,

占碱基总数的5()%,即：A+G=T+C=A+C=T+G。

规律二：非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1,在两条互补链中互为倒数。如在一条链中〒A34-G

1I«

=a,则在互补链中需W,而在整个DNA分子中需=1。

规律三：互补碱基之和的比例在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等。如在一条链中六];=m,

则在互补链及整个DNA分子中

G十。

规律四：在双链DNA及其转录的RNA之间有下列关系，设双链DNA中a链的碱基为A】、「、G、

GPb链的碱基为A?、T2>C2>G2,则A|+T|=A2+T2=RNA分子中Z]A+UD=[]1/2E]XDNA双链中的DA

+TD；G1+C1=G24-C2=RNA分子中匚G+ClZ]=Ell/2匚XDNA双链中的DG+CD。

注：由2n个脱氧核甘酸形成双链DNA分子过程中，可产生H?O分子数为匚n-1口+口11-P=2n-2V

4.DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：

(l)DNA分子数

①子代DNA分子数=2n个；

②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个；

③不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(9一2)个。

(2)脱氧核甘酸链数

①子代DNA分子中脱氧核昔酸钙数=2"i条：

②亲代脱氧核昔酸链数=2条：

③新合成的脱氧核苜酸链数=(2向-2)条。

(3)消耗的脱氧核甘酸数

①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苜酸m个，经过n次发制需要消耗该脱氧核苜酸数为m-(2n—1)个；

②第n次复制需该脱氧核甘酸数=2n个DNA分子中该脱氧核甘酸数一2广1个DNA分子中该脱氧核甘酸数

=2nm—nr2n",=m(2n—2n-,)=nr2n-,o

知识拓展：将含有I5N标记的1个DNA分子放在含有I4N的培养基中培养，复制n次

⑴含R的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2」2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。

(2)子代DNA分子中，总链数为2nx2=2"i条，模板链始终是2条，做题时应看准是“DNA分子数”，还

是“链数”。

利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的相互关系

此类问题可通过构建模型图解答，如下图：

这样来看、最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是

;考点三基因的表达

L

1.RNAM结构与分荚

基本单位及组成④

⑴填写图中序号名称：

①磷酸；②核糖；③碱基：A、U、G、C：④核糖核甘酸。

(2)构成DNA的基本单位与构成RNA的基本单位的区别在于图中磷酸(填写序号)。

⑶结构：一般是单链，比DNA短。

(4)分布在细胞核内合成，通过」进入细胞质。

名称功能

mRNA将遗传信息从细胞核内传递到细胞质中

tRNA转运氨基酸，识别密码子

rRNA核糖体的组成成分

试写出与①②有关的知识

过程①②

名称转录翻译

场所主要是细胞核细胞质

模板DNA的一条链mRNA

原料4种游离的核糖核甘酸20种氨基酸

产物RNA蛋白质

3.密码子

(1)位置：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。

(2)作用：决定氨基酸。

(3)种类：64利%其中决定氨基酸的密码子有61种Q种起始密码子)，终止密码子有3种。

①DNA复制、转录、翻译的比较

项目复制转录翻译

作用传递遗传信息表达遗传信息

时间细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程

场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体

模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA

原料4种脱氧核甘酸4种核糖核甘酸20种氨基酸

能量都需要

萌解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、RNA聚合酶合成酶

产物2个双链DNA•个单链RNA等肽链（或蛋白质）

产物传递到2个子细胞或组成细胞结构蛋白或

通过核孔进入细胞质

去向子代功能蛋白

边解旋边复制，半保留边解旋边转录，转录后翻译结束后，mRNA

特点

复制DNA恢复原状被降解成单体

碱基A-T,T-A,C-G,A-U,T-A,C-G,A-U,U—A,C—G,

配对G-CG-CG-C

②遗传信息、密码子和反密码子的区别与联系

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③密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系|用彳《Ci・^标亍77申

每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子简并性），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IRNA只能转运一

——---«•或？•各」一

R、W，J---------..“的C

种氨基酸。

密码子有64种（3种终止密码子；61种决定氨基酸的密码子）；反密码子理论上有61种。

④DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系

DNA（基因）、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示：

n、v"而厂“个

«iHN4---------------------------%f

|，<•」、

致M>OL）―基0

可见，蛋白质中氨基酸数目=1mRNA碱基数目=2DNA（或基因）碱基数目。

计算中“最多”和“最少”的分析

mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因

此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。

DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基

酸数目的6倍还要多一些。

注意“最多”或“最少”：在问答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n个碱

基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。

⑤转录、翻译过程中的四个易错点

转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译

过程，只是作用不同。

翻译过程中mRNA并不移动.而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。

转录和翻译过程中的碱基配对不是A-T；而是A-U。

并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。

2.基因对性状的控制

(1)中心法则的提出：1957年，英国生物学家克里克提出中心法则。如下图：

RNA-翻译.缶白质

(2)完善后的中心法则

2蛋白质

(3)遗传信息传递的五个途径

信息流向过程模板场所发生的生物

DNA的两以DNA作为遗传物

DNA-DNADNA的复制主要在细胞核中

条链质的生物

真核生物主要在细

DNA的一

DNATRNA转录胞核中；原核生物在活的细胞生物

条链

拟核中

RNAT蛋白质翻译mRNA细胞质核糖体活的细胞生物

RNATDNA逆转录RNA寄主细胞逆转录病毒

RNA—RNARNA的复制RNA寄主细胞RNA病毒

注意说明：

①并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。

@DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在体细胞增殖或生殖细胞的形成过程中。

@DNA的转录和翻译是实现遗传信息表达不可或缺的两个，步骤”，发生在个体发育的过程中。

RNA—RNA的RNA自我复制过程和RNA—DNA的逆转录过程，只在少数病毒寄生到寄主细胞中以后才发

生，是对中心法则的补充。

⑤DNA的合成并不只发生在DNA复制过程中，也可发生在逆转录过程中、逆转录过程需要逆转录醉,

该酶在基因工程中常用来催化合成目的基因。

⑥中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。

一不落承王砺萩宿意而福还痂…

生物种类举例遗传信息的传递过程

细胞生物以及动物、植物、[®A3RNAN蛋白质

DNA病毒细菌、真菌等

RNA病毒烟草花叶病毒箓曲一映f蛋白质

、*

逆转录病毒艾滋病病毒RNA逆转义^DNAi-RNA±Jg白质

3.基因控制性状的方式:

蛋白质是生命活动的主要承担者、是生物性状的主要体现者，基因通过控制蛋白质的合成控制生物的性状,

基因表达受环境影响，所以生物的性状是基因和环境共同作用的结果。

(1)直接控制：基因通过控制蛋白质的分子结构，直接控制生物性状，如镰刀型细胞贫血症和囊性纤维病。

(2)基因对性状的间接控制：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。如豌豆

种子的形状和人的白化症状。

1.下列关于“DNA是主要的遗传物质”的实验的叙述，错误的是（）

A.格里菲思细菌转化实验未能证明DNA是“转化因子”

B.艾弗里运用同位素标记法证明了DNA不仅可以引起细菌的转化，而且纯度越高转化效率就越高

C.噬菌体侵染细菌的实验中，培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核骏中

D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质

2.现有一种感染蛾虫的新型病毒，研究人员欲利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的财虫细胞等为

材料，设计可相互印证的甲、乙两组实验，以确定该病毒的核酸类型。下列有关实验设计思路的叙述，错

误的是（）

A.应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸

B.先将甲、乙两组蜻虫细胞分别培养在含同位素标记的尿哪噬或胸腺喀咤的培养基中

C再将病毒分别接种到含有甲、乙两组蜻虫细胞的培养液中

D.一定时间后离心并收集、检测病毒的放射性，以确定病毒的类型

3.如图为真核细胞内某基因（15N标记）的部分结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法

正确的是（）出不殴没

A.该基因的特异性表现在碱基种类上A

B.DNA聚合酶可催化①和③处化学键的形成

C.该基因的一条核苜酸链中（C+G）/（A+T）为3/2

D.将该基因置于MN培养液中复制3次后，含I5N的DNA分子占1/8

4.若N个双链DNA分子在第i轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个C突变为T,这样在随

后的各轮复制结束时，突变位点为A=T碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比例始终为（）

A，Nx^-'B.QC.Nx2i+ID.Nx2i+2

5.果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用i5N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有

I5N的精子数占（）

A.1/16B.1/8C.1/4D.1/2

6.若一果蝇精原细胞中8条染色体上的全部DNA已被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和a,

现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续分裂两次，产生4个子细胞（不考虑突变和交叉互换）。卜.列叙述

正确的是（）

A.若4个子细胞均含8条染色体，则每个子细胞中均含被15N标记的核DNA

B.若4个子细胞均含4条染色体，则每个子细胞中各有一半核DNA含I5N

C.若4个子细胞均含8条染色体，则每个子细胞中均含2个A基因

D.若4个子细胞均含4条染色体，则有一半子细胞含有a基因

7.动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区0H和OL。该DNA复制时，0H首先被启动，以L

链为模板合成M链，当M链合成约2/3时，0L启动，以H链为模板合成N链，最终合成两个环状双螺旋

DNA分子，该过程如图所示。下列叙述正确的是（）

OHOH0H雪\［礴锌

H噜PR©⑥吃种

A,复制启动时0H区和OL区首先结合的酶是DNA聚合醉

B.合成M链和N链时方向相反是因为起始区解旋方向不同

C.复制完成后M链中的喋吟数与N链中的喋聆数一定相同

D.线粒体环状DNA分子中每个脱氧核糖都与两个磷酸相连

8.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（）

礴核、细胞质e"RNA蛋白质复合物

A.miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合

B.用基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译

C.miRNA与力基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对

D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与匹基因mRNA结合所致

9.图1为细胞的部分结构示意图，图2为一个细胞周期中RNA相对含量的变化。下列分析正确的是（）

一分裂间期-I*分a期」麻眼期

图1图2

A.图中两基因发生转录时，模板链都与DNA聚合酶发生结合

B.图2中出现两个高峰主要是因为转运氨基酸的RNA增多

C.图2中分裂期RNA含量低，原因之一是染色质高度螺旋化

D.图1中的核孔是细胞中各种大分子进出以及信息交流的通道

10.

如图表示肝脏组织受损或部分切除后激活Notch信号途径实现再生的过程。图中受损细胞A的细胞膜上产

生信号分子，与正常细胞B细胞膜上的Notch分子(一种跨膜受体)结合，使Notch分子胞内段(NICD)脱落到

细胞质，并进入细胞核与RBP结合，激活靶细胞内基因，最终引起肝脏细胞再生。下列分析错误的是()

A.信号分子与细胞B细胞膜上Notch分子的相互识别体现了细

胞膜的信息交流功能

B.过程①需要的酶主要是RNA聚合酶；过程②除需要mRNA

外，还需要核糖体、氨基酸、tRNA等

C.该过程中靶基因是编码Notch分子的基因，其活性受NICD

调控