2018届高考生物一轮（课标通用）课件：专题九 遗传的分子基础

这是一份2018届高考生物一轮（课标通用）课件：专题九 遗传的分子基础，共60页。PPT课件主要包含了考点23，考点24，考点25，试做真题，高手必备，萃取高招，对点精练，透析真题，2间接途径等内容，欢迎下载使用。

专题九 遗传的分子基础
遗传的分子基础是高考的高频考点,选择题、非选 择题均有可能涉及。在这里不仅要注意DNA、RNA 两种核酸的分子组成和结构、碱基比例、各自功能 等主要考点,也要关注遗传物质的探索过程中的几个 著名实验,每个实验采用了什么手段,说明了什么,没 有说明什么,都需要我们熟练掌握。基因的复制、 转录、翻译这三个过程可以以中心法则作为轴心,以流程图的形式进行记忆。基因和性状的关系仍为考试的重点,要熟练分析某种性状是如何通过基因控制的。本专题很可能会与新情境、新名词结合出信息题目,这就要求我们仔细分析题干,提取出有用信息,脱掉神秘的外壳;有些是经典实验的一些改编,同样需要我们熟悉基础实验的操作过程。北京大学　高田昊
人类对遗传物质的探索历程1.(2017·课标全国Ⅱ,2,6分,较低难度)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是(　　)A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
【答案】 C　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,A项错误。T2噬菌体mRNA和蛋白质的合成都是在宿主细胞大肠杆菌中进行的,B项错误。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,会利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分,用含有32P的培养基培养大肠杆菌,再用这种大肠杆菌培养T2噬菌体,能得到DNA含有32P标记的T2噬菌体,即培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中, C项正确。人类免疫缺陷病毒的遗传物质为RNA, T2噬菌体的遗传物质为DNA,它们的核酸类型和增殖过程不同,D项错误。
2.(2013·课标全国Ⅱ,5,6分,较低难度)在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是(　　)①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验③肺炎双球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验　⑤DNA的X光衍射实验A.①②　　　B.②③　　　C.③④　　　D.④⑤【答案】 C　肺炎双球菌的体外转化实验,证明了DNA是遗传物质,思路是把DNA及其他物质分开,单独观察它们的作用;T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验思路与肺炎双球菌的体外转化实验相同,也是单独观察DNA和蛋白质的作用,证明了遗传物质是DNA。
3.(2013·海南单科,13,2分,较低难度)下列关于T2噬菌体的叙述,正确的是(　　)A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖【答案】 D　T2噬菌体的蛋白质外壳中含有S,但DNA中不含S,A项错误;T2噬菌体是细菌病毒,不能寄生在真核细胞酵母菌体内,B项错误;T2噬菌体的遗传物质只有DNA,C项错误;T2噬菌体可在大肠杆菌体内大量的增殖,其原料来自大肠杆菌,D项正确。
(2017·课标全国Ⅰ,29,10分,较高难度)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)
【解析】 此题解题的切入点是DNA与RNA的区别。DNA与RNA在结构上的区别体现在碱基的种类、五碳糖的种类以及空间结构的不同。本题应通过测定新病毒所含碱基的种类确定其类型。DNA特有的碱基为胸腺嘧啶,RNA特有的碱基为尿嘧啶,故应分别用含有放射性标记尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基培养宿主细胞,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。根据收集到的病毒的放射性可知其所含碱基的种类(T或U),进而判断出其类型。
【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。
1.肺炎双球菌的转化实验(1)格里菲思的体内转化实验①实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠。②实验过程及结果
③结论:加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)艾弗里及其同事的体外转化实验①实验材料:S型和R型肺炎双球菌、培养基。②实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖。③实验过程及结果:
④结论:S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2.噬菌体侵染细菌的实验
3.烟草花叶病毒感染烟草的实验
4.绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。
典例导引1(2012·上海单科,11)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体(　　)A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中C.DNA可用 15N放射性同位素标记D.蛋白质可用 32P放射性同位素标记【解析】 噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌破裂不能说明DNA是遗传物质;噬菌体将DNA注入到大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在了外面,说明控制子代噬菌体物质合成的是亲代噬菌体的DNA,DNA是遗传物质。【答案】 B
高招1比较证明DNA是遗传物质的实验1.肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的宏观比较
2.噬菌体侵染细菌实验现象分析(1)用35S标记噬菌体,上清液中放射性很高的原因蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,离心后存在于上清液中。(2)用35S标记的噬菌体,沉淀物中有放射性的原因由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。(3)用32P标记噬菌体,沉淀物中放射性很高的原因DNA进入大肠杆菌,离心后存在于沉淀物中。(4)用32P标记的噬菌体,上清液中有放射性的原因①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。②保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,也会使上清液中出现放射性。
1.(2017·河南焦作模拟,17)S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体,而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是(　　)A.S型细菌与R型细菌的结构不同是由于遗传物质有差异的缘故B.加热杀死的S型细菌与R型细菌混合培养使R型细菌转化成S型细菌属于基因突变C.肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质D.高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应
【答案】 A　S型细菌与R型细菌结构不同的根本原因是遗传物质不同,不同的遗传物质控制合成不同的蛋白质,因而导致结构有所差异,A项正确;加热杀死的S型细菌与R型细菌混合培养使R型细菌转化成S型细菌属于基因重组,B项错误;肺炎双球菌属于原核生物,可利用自身核糖体合成相应蛋白质,C项错误;高温变性后的蛋白质只是空间结构发生改变,而肽链中的肽键还存在,因此仍能与双缩脲试剂发生紫色反应,D项错误。
2.(2017·山西怀仁月考,23)赫尔希和蔡斯做噬菌体侵染细菌实验时,分别用放射性同位素标记的噬菌体去侵染未标记的细菌,下列叙述正确的是(　　)A.若32P标记组的上清液有放射性,则可能的原因是搅拌不充分B.选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和DNAC.标记噬菌体的方法是分别用含32P和35S的培养基培养噬菌体D.未标记的噬菌体在含32P的细菌体内复制三次,其子代噬菌体中含32P的个体占3/4
【答案】 B　若培养时间过短,T2噬菌体的侵染不充分,部分噬菌体未来得及侵染,离心后,上清液中的放射性物质偏高;若培养时间过长,侵染进入大肠杆菌内的DNA指导合成大量的子代噬菌体,大肠杆菌破裂后,释放子代噬菌体,造成上清液中放射性偏高,A项错误。选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是在T2噬菌体侵染细菌过程中,DNA和蛋白质分离开来,B项正确。噬菌体是病毒,营寄生生活,不能用培养基直接培养,C项错误。未标记的噬菌体在含32P的细菌体内复制三次,其子代噬菌体全部含32P,D项错误。
3.(2017·广东梅州质检,17)下面是某同学在使用同位素标记法的实验中遇到的一些问题,其中正确的操作或结论是 (　　)A.用3H标记的亮氨酸追踪豚鼠胰腺腺泡细胞合成和分泌蛋白质的途径,检测到放射性的膜性细胞器依次是核糖体、内质网、高尔基体B.在探究光合作用释放的O2中氧的来源实验中,可用18O同时标记H2O和CO2作为小球藻光合作用的原料C.将某细胞内的1对同源染色体上的DNA用3H标记后,让其在不含放射性的环境中连续进行2次有丝分裂,产生的子细胞中具有放射性的细胞有4个D.在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,含35S的实验组若搅拌不充分,离心后可能出现上清液放射性低,沉淀物放射性高
【答案】 D　核糖体无膜结构,A项错误;在探究光合作用释放的O2中氧的来源实验中,可用18O分别标记H2O和CO2作为小球藻光合作用的原料,B项错误;根据半保留复制的原则,经过第一次DNA复制后该对同源染色体4条染色单体都有3H标记,不过DNA的两条链中只有一条含有3H标记,第一次有丝分裂产生的两个子细胞均有放射性,经过第二次复制后,每个子细胞中该对同源染色体各有一条染色单体有3H标记,在有丝分裂后期时,3H标记的染色体可能同时移向一极,所以产生的四个细胞中,有可能有2、3、4个细胞有3H标记,C项错误;在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,含35S的实验组若搅拌不充分,噬菌体和大肠杆菌没有充分分离,离心后可能出现上清液放射性低,沉淀物放射性高,D项正确。
4.(2017·湖南祁阳二模,3)“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键是(　　)A.用S型活细菌和加热杀死后的S型细菌分别对小白鼠进行注射,并形成对照B.用杀死的S型细菌与无毒的R型细菌混合后注射到小鼠体内,测定小鼠体液中的抗体含量C.从死亡小鼠体内分离获得了S型细菌D.将S型细菌的各种物质分离并分别加入各培养基中,培养R型细菌,观察是否发生转化【答案】 D　“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质,该实验的关键在于将S型细菌的各种物质分离并分别加入各培养基中,然后培养R型细菌,单独地、直接地观察各种物质的作用,D项正确。
5.(2016·湖南株洲一模,10)下列有关35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述,正确的是(　　)A.35S主要集中在沉淀物中,上清液中也不排除有少量的放射性B.要得到35S标记噬菌体必须直接接种在含35S的动物细胞培养基中才能培养出来C.采用搅拌和离心手段,是为了把蛋白质和DNA分开,再分别检测其放射性D.在该实验中,若改用32P、35S分别标记细菌DNA、蛋白质,复制4次,则子代噬菌体100%含32P和35S
【答案】 D　35S标记噬菌体的蛋白质外壳,所以放射性主要集中在上清液中,A项错误;噬菌体属于细菌病毒,营寄生生活,所以要得到35S标记的噬菌体必须直接接种在含35S的大肠杆菌中才能培养出来,B项错误;搅拌和离心是为了把噬菌体的蛋白质外壳和细菌分离,C项错误;由于噬菌体侵染细菌实验中,所用原料都是细菌的,所以在该实验中,若改用32P、35S分别标记细菌DNA、蛋白质,复制4次,则子代噬菌体100%含32P和35S,D项正确。
6.(2016·山西忻州模拟,30)下图表示烟草花叶病毒侵染烟草的实验过程。
请完成问题。(1)在丙组实验中观察到的现象是　　　　　　。结论:　。 (2)在乙组实验中观察到的现象是　　　　　。结论:　。 (3)甲组实验的目的是　。 
【答案】 (1)出现病株,并能从中提取到大量完整的病毒　RNA是遗传物质　(2)不出现病株　蛋白质不是遗传物质　(3)对照实验【解析】 烟草花叶病毒由蛋白质外壳和RNA构成,甲组实验所示完整的烟草花叶病毒侵染正常烟叶使烟叶得病,同时可提取到大量子代烟草花叶病毒,乙、丙组实验所示分别为单独用烟草花叶病毒的蛋白质外壳和RNA去侵染正常烟叶,所得结果与甲组实验对比可知,侵染是RNA在起作用,可见RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质外壳不是其遗传物质。
7.(2016·内蒙古包头模拟,30)肺炎双球菌有多种株系,但只有光滑型(S)菌株可致病(有毒),因为在这些菌株的细胞外有多糖类荚膜起保护作用,不会被宿主破坏。下图表示肺炎双球菌的转化实验,请据图完成下列问题。
(1)从D组实验中的老鼠体内可分离出的菌株有　　　　。 (2)A、B、C、D四组实验中,可作为对照组的是　　　　。 
(3)把S型细菌的DNA、蛋白质和多糖类荚膜分离出来,分别与R型细菌混合。 ①S型细菌的DNA与R型活细菌混合后,注入老鼠体内可致死。说明　　　　　　　　。 ②把S型细菌的蛋白质或多糖类荚膜与R型活细菌混合后,注入老鼠体内,老鼠　　　　　　　　　　。从老鼠体内只能分离出的菌株是　　　　　　　　　　　。 (4)将核酸酶注入活的S型细菌中,再将这样的S型细菌与R型活细菌混合,混合物不使老鼠致死的原因最可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
【答案】 (1)活的S型菌株和R型菌株　(2)A、B、C　(3)①S型细菌的DNA可使R型细菌转化为S型细菌　②不致死　R型细菌　(4)S型细菌的DNA被核酸酶催化分解【解析】 细菌转化率很低,所以分离出来的细菌主要还是R型菌株,该实验的目的是证明转化因子是DNA,A、B、C均代表没有加入额外转化物质的试验组,因此均为对照组,把S型细菌的DNA、蛋白质和多糖类荚膜分离出来,分别与R型细菌混合培养,主要目的是验证究竟哪种物质是转化因子,但可能因为提取物质不纯而产生干扰,通过加入核酸酶,从反面证明了DNA是转化因子。
DNA的结构和复制(2016·课标全国Ⅱ,2,6分,中等难度)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是(　　)A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用【答案】 C　本题考查DNA的复制和转录。DNA双链不能解开,则DNA不能解旋,所以DNA不能复制,也不能转录,A、B两项正确。DNA复制在间期进行,所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期,C项错误。DNA不能复制,则细胞不能增殖,所以该物质对癌细胞的增殖有抑制作用,D项正确。
(2016·课标全国Ⅰ,29,10分,中等难度)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。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32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的　　　(填“α”“β”或“γ”)位上。 (2)若用带有32P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32P的磷酸基团应在dATP的　　　　(填“α”“β”或“γ”)位上。 (3)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   　。 
【解析】 本题考查ATP的结构和DNA分子的复制。解题的切入点是ATP的水解过程及DNA分子的半保留复制。(1)ATP 水解时,远离腺苷的高能磷酸键断裂提供能量。ATP水解变为ADP时,要把其中的32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。(2)若用带有32P 标记的dATP作为DNA生物合成的原料,dATP要断裂两个高能磷酸键才变为脱氧核苷酸。所以要将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。(3)DNA分子的复制方式为半保留复制。一个噬菌体DNA分子用32P标记后,在不含32P的大肠杆菌中培养,不管复制多少代,复制形成的n个DNA分子中只有2个DNA分子含32P,所以含有32P的噬菌体所占比例为2/n。
【答案】 (1)γ(2)α(3)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个噬菌体中只有2个带有标记
1.DNA分子的结构
2.DNA分子的结构特点(1)多样性:具有n个碱基对的DNA,理论上具有4n种碱基对排列顺序(但大量随机排列的碱基序列从未出现在生物体中)。(2)特异性:每个DNA分子都有特定的碱基序列。(3)稳定性:两条主链中磷酸和脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对的配对方式不变。
3.DNA分子的复制
典例导引2(2012·山东理综,5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　)A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
【解析】 DNA分子中含有的鸟嘌呤脱氧核苷酸(G)的数量是(5 000×2-5 000×2×20%×2)÷2=3 000,复制过程至少需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为3 000×(100-1)=2.97×105(个),A项错误;噬菌体增殖过程中的模板来自噬菌体本身,B项错误;经过多次复制后,含32P的子代噬菌体为2个,所以含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为2∶(100-2)=1∶49,C项正确;DNA突变后由于密码子的简并性等原因,其控制合成的蛋白质分子结构不一定发生变化,性状也不一定发生变化,D项错误。【答案】 C
高招2盘点DNA分子结构、复制的相关计算1.DNA分子中碱基计算常用规律规律1:互补的两种碱基数量相等,即A=T,C=G。规律2:一条链中互补的两种碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和,即A1+T1=A2+T2,G1+C1=G2+C2(1、2分别代表DNA分子的两条链,下同)。
规律3:一条链中互补的两种碱基数量之和占该单链碱基数的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例,即规律4:不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
2.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分子为2n个。①含有亲代链的DNA分子为2个。②不含亲代链的DNA分子为(2n-2)个。③含子代链的DNA分子有2n个。
(2)子代脱氧核苷酸链为2n+1条。①亲代脱氧核苷酸链为2条。②新合成的脱氧核苷酸链为(2n+1-2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数①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为m·(2n-1)个。②第n次复制所需该脱氧核苷酸为m·(2n-2n-1)=m·2n-1(个)。
1.(2017·山东日照质检,19)下列关于DNA分子结构与功能的叙述,错误的是(　　)A.DNA分子中G—C碱基对含量相对越高,其结构稳定性相对越大B.DNA分子中碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性C.DNA分子的特异性表现在碱基互补配对原则上D.DNA分子复制时,在解旋酶作用下两条链之间的氢键断裂【答案】 C　DNA分子中G—C碱基对含量相对越高,氢键越多,其结构稳定性相对越大,A项正确;DNA分子中碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,B项正确;DNA分子的特异性表现在其特异(或特定)的碱基序列,C项错误;DNA分子复制时,在解旋酶作用下两条链之间的氢键断裂,D项正确。
2.(2017·安徽合肥摸考,14)某种烷化剂芥子气能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG),mG不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对。某双链DNA分子中T占碱基总数的20%,用芥子气使DNA分子中所有鸟嘌呤成为mG后进行复制一次,其中一个DNA分子中T占碱基总数的30%,则另一个DNA分子中T占碱基总数的比例是(　　)A.15% B.20% C.30% D.40%【答案】 D　双链DNA分子中T占碱基总数的20%,A=T=20%,则G=C=30%。用芥子气使DNA分子中所有鸟嘌呤(G)成为mG后,mG不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对。假如复制一次后得到两个DNA分子甲和乙,根据DNA分子半保留复制的特点,若甲DNA分子中T占碱基总数的30%,则甲DNA分子中mG占碱基总数的30%-20%=10%,乙DNA分子中mG占碱基总数的30%-10%=20%,故乙DNA分子中T占碱基总数的比例是20%+20%=40%,D项正确。
3.(2017·河南焦作模拟,4)下图为真核生物DNA复制的部分图解,①②为该过程常用的两种酶。下列有关叙述错误的是(　　)
A.子链1的合成需要多种引物的参与B.酶①是解旋酶,其作用主要是破坏两条链之间的氢键C.DNA复制时,一条子链的合成是连续的,另一条子链的合成是不连续的D.酶②是DNA连接酶,其作用是将多个游离的核苷酸连接成子链
【答案】 D　子链1有多段,它们的合成需要多种引物参与,A项正确;通过解旋酶的作用,使氢键断裂,B项正确;子链1有多段,子链2只有一条,因此它们的合成分别是不连续和连续,C项正确;酶②是DNA聚合酶,D项错误。
4.(2016·广东广州模拟,2)下列对果蝇某基因的叙述,正确的是(　　)A.在复制时,不会出现差错B.一条脱氧核苷酸链中,相邻的A、T碱基均以氢键连接C.全部碱基中,若C占30%,则A占20%D.转录出的mRNA只能指导一条肽链的合成【答案】 C　DNA分子在复制时可能会出现差错,A项错误;一条脱氧核苷酸链中,相邻的A、T碱基以“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接,B项错误;由于双链DNA分子中,A与T配对、G与C配对,因此A+C=T+G,如果C占30%,则A占20%,C项正确;一条mRNA可以合成多条肽链,D项错误。
5.(2016·河南南阳模拟,3)下列关于“碱基互补配对原则”和“DNA复制特点”具体应用的叙述,正确的是(　　)A.某双链DNA分子中,G占碱基总数的38%,其中一条链中的T占该单链碱基数的5%,那么另一条链中T占该单链碱基数的比例为7%B.有2 000个碱基的DNA分子,碱基对可能的排列方式有4 000种C.已知一段信使RNA有30个碱基,其中A+U有12个,那么转录成信使RNA的一段DNA分子中C+G就有36个D.将精原细胞的1对同源染色体的2个DNA都用15N标记,只提供含14N的原料,该细胞进行1次有丝分裂后再减数分裂,产生的8个精子中(无交叉互换现象)含15N、14N标记的DNA的精子所占比例依次是50%、100%
【答案】 C　某双链DNA分子中,G占碱基总数的38%,则该DNA分子T占碱基总数的12%,根据碱基互补配对原则,T=(T1+T2)÷2,其中一条链中的T占该DNA分子全部碱基总数的5%,那么另一条链中T占该DNA分子全部碱基总数的比例为19%,A项错误;一个有2 000个碱基的DNA分子,碱基对可能的排列方式有41 000种,B项错误;已知一段信使RNA有30个碱基,其中A+U有12个,那么转录成信使RNA的一段DNA分子中有60个碱基,其中A+T有24个,则该DNA分子中C+G就有36个,C项正确;该细胞经一次有丝分裂后,形成的两个精原细胞中每条染色体均含15N和14N,精原细胞进行减数分裂,复制得到的染色体中一条染色单体含15N,一条染色单体不含15N,减Ⅰ后期同源染色体分离,形成的两个次级精母细胞,减Ⅱ后期姐妹染色单体分离,形成的两个染色体一个含15N,一个不含15N,则两个含15N的染色体可能同时进入同一个精细胞,也可能分别进入两个精细胞,因此含15N的DNA的精子所占比例无法确定,D项错误。
6.(2017·湖北孝感一模,31)科学家以大肠杆菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验,实验内容及结果见下表。
请分析并回答下列问题。(1)综合分析本实验的DNA离心结果,第　　　　组结果对得到结论起到了关键作用,但需把它与第　　　　组和第　　　　组的结果进行比较,才能说明DNA分子的复制方式是　　　　　　,该复制方式有何意义?　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)分析讨论:①若子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带,则“重带”DNA来自　　　　,据此可判断DNA分子的复制方式不是　　　　复制。 ②若将子一代DNA双链分开后再离心,其结果　　　(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。 ③若在同等条件下将子二代继续培养,子n代DNA离心的结果是:密度带的数量和位置　　　　　　　　　。
【答案】 (1)3　1　2　半保留复制　保持亲子代遗传物质的连续性(2)①B　半保留　②不能　③没有变化【解析】 (1)要证明DNA的复制为半保留复制,需要证明后代DNA的两条链一条是原来的,另一条是新合成的,第3组的实验展示了将DNA被15N标记的大肠杆菌放在14N的培养液中培养,子一代的DNA仅有15N/14N,再结合第1组和第2组的实验可以说明DNA的复制为半保留复制。该复制方式保持了亲子代遗传物质的连续性。
(2)①“轻带”为14N/14N DNA,“重带”为15N/15N DNA,根据表中信息“重带”DNA来自B。出现该结果只能是后代DNA的两条链或全是原来的或全是新合成的,说明DNA分子的复制方式不是半保留复制。②若将子一代DNA双链分开后再离心,则无法判断后代DNA的两条链的来源,不能判断DNA的复制方式。③DNA是半保留复制,不管复制多少代,两条母链始终存在,所以在同等条件下将子二代继续培养,子n代DNA的情况是有两个为14N/15N DNA,其余全为14N/14N DNA,所以子n代DNA离心结果是:密度带的数量始终是一条中带、一条轻带,位置也没有变化。
基因的表达和对性状的控制1.(2017·课标全国Ⅲ,1,6分,较低难度)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是(　　)A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
【答案】 C　此题解题的切入点是真核细胞的结构和基因的转录。tRNA、rRNA和mRNA都是通过不同DNA片段的转录产生的,A项正确。真核细胞中,不同RNA的模板是不同的DNA片段,同一细胞中不同的DNA可以同时转录,同时合成不同的RNA,B项正确。真核细胞中DNA主要分布在细胞核中,还有少量DNA分布在线粒体和叶绿体中,细胞核、线粒体和叶绿体中的DNA都可以进行转录,从而合成RNA,故C项错误。转录过程中,遵循碱基互补配对原则,因此转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,D项正确。
2.(2015·课标全国Ⅰ,5,6分,中等难度)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPC),该蛋白无致病性。PrPC的空间结构改变后成为PrPSC(朊粒),就具有了致病性。PrPSC可以诱导更多的PrPC转变为PrPSC,实现朊粒的增殖,可以引起疯牛病。据此判断,下列叙述正确的是(　　)A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D.PrPC转变为PrPSC的过程属于遗传信息的翻译过程
【答案】 C　本题通过朊粒引起疯牛病的知识考查获取信息的能力和综合运用能力。朊粒的化学本质为蛋白质,与DNA的结构差异很大,侵入机体后不会整合到宿主的基因组中,A项错误;朊粒的形成是通过改变蛋白质的空间结构来完成的,而肺炎双球菌的增殖方式为二分裂,B项错误;由题意可知,PrPC的空间结构改变后由无致病性变为有致病性,说明蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生改变,C项正确;PrPC转变为PrPSC的过程是蛋白质空间结构改变的过程,不属于遗传信息的翻译过程,D项错误。
3.(2013·课标全国Ⅰ,1,6分,较低难度)下列关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是(　　)A.一种tRNA可以携带多种氨基酸B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成【答案】 D　本题考查蛋白质合成过程中有关转录、翻译的知识。一种tRNA只能携带一种氨基酸,A项错误;DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的,B项错误;反密码子位于tRNA上,C项错误;线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。
1.遗传信息的转录和翻译(真核细胞)(1)DNA复制、转录、翻译的比较
(2)遗传信息与遗传密码、密码子与反密码子的区别
2.中心法则(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①②
3.基因控制性状的途径(1)直接途径
典例导引3(2015·安徽理综,4)Qβ噬菌体的遗传物质(Qβ RNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后,Qβ RNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用该复制酶复制Qβ RNA。下列叙述正确的是(　　)A.Qβ RNA的复制需经历一个逆转录过程B.Qβ RNA的复制需经历形成双链RNA的过程C.一条Qβ RNA模板只能翻译出一条肽链D.Qβ RNA复制后,复制酶基因才能进行表达
【解析】 本题考查RNA复制过程,以及基因的表达过程相关知识。Qβ噬菌体含有的RNA,是正链RNA,它可以充当mRNA,直接进行翻译,合成出蛋白质。其复制过程是先合成负链RNA,再以负链RNA为模板合成正链RNA,故A项错误,B项正确。由图可知,一条Qβ RNA模板可以合成三种蛋白质,故C项错误。由图可知,Qβ RNA可以直接翻译合成RNA复制酶,说明复制酶基因在Qβ RNA复制前已经表达成功,故D项错误。【答案】 B
高招3解读两种翻译过程的模型1.图甲模型分析(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(3)翻译起点:起始密码子。(4)翻译止点:终止密码子(不编码氨基酸)。(5)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,mRNA不动。
2.图乙模型分析(1)图乙中1、2、3分别为mRNA、核糖体、多肽链。(2)数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。(3)目的意义:少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质,提高了翻译的效率。(4)方向:从左向右,判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。(5)结果:合成大量氨基酸顺序相同的多肽链,因为模板mRNA相同。
典例导引4(2014·江苏单科,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】 本题考查DNA复制、转录相关知识。在DNA分子中,存在着非编码区和编码区,进行转录的是编码区,而编码区内又分为外显子和内含子,外显子通过转录形成mRNA,故A项错误。DNA转录时,以其中一条链为模板,故B项错误。DNA聚合酶参与DNA的复制,RNA聚合酶参与DNA的转录,其结合位点都在DNA上,故C项错误。在细胞周期中,不同时期合成不同蛋白质,故mRNA的种类不同,在分裂期,由于染色体高度螺旋化,不能继续转录,mRNA的数量较细胞分裂间期少,故D项正确。【答案】 D
高招4基因表达过程中的相关计算1.转录时只以DNA中的一条链为模板,因此理论上转录形成的mRNA分子中的碱基数目是DNA中碱基数目的1/2。(1)在转录时,DNA模板链中的A+T(或G+C)与RNA分子中的U+A(或C+G)相等。(2)在双链DNA分子中,若模板链的嘌呤/嘧啶=(A+G)/(T+C)=k,则在mRNA链中,嘌呤/嘧啶=(A+G)/(U+C)=1/k。(3)在双链DNA分子中,若(A+T)/(G+C)=n,则在mRNA链中,(A+U)/(G+C)=n。
2.最值计算因为DNA中有非编码区和内含子,mRNA中有终止密码子,所以实际上DNA的碱基数要大于6n,mRNA中的碱基数要大于3n,因此在分析时常常有“至少”或“最多”字样。若题目中对是否考虑终止密码子不做明确要求,则按理论上处理即可。
1.(2017·湖南联考,27)下图为某RNA病毒侵入宿主细胞后的增殖过程。下列说法错误的是(　　)A.①过程需要逆转录酶B.①③过程所需原料相同C.该病毒的RNA不能直接作为翻译的模板D.①②③过程都遵循中心法则
【答案】 A　逆转录酶的功能是催化以RNA为模板合成DNA的过程,A项错误;①③过程合成的产物均为RNA,所需原料均为核糖核苷酸,B项正确;由图可知,该病毒的RNA(-RNA)不能直接作为翻译的模板,而是先以自身RNA(-RNA)为模板合成+RNA,再以+RNA作为翻译的模板,C项正确;①②③过程均为遗传信息的传递和表达过程,都遵循中心法则,D项正确。
2.(2017·北京朝阳区模拟,24)埃博拉出血热(EBHF)是由EBV(一种丝状单链RNA病毒)引起的,EBV与宿主细胞结合后,将其核酸—蛋白复合体释放至细胞质,通过下图途径进行增殖。如直接将EBV的RNA注入人体细胞,则不会引起EBHF。下列推断正确的是(　　)A.过程②的场所是宿主细胞的核糖体,过程①所需的酶可来自宿主细胞B.过程②合成两种物质时所需的氨基酸和tRNA的种类、数量一定相同C.过程①所需嘌呤比例与过程③所需嘧啶比例相同D.EBV侵染细胞过程与噬菌体侵染细菌过程相同
【答案】 C　根据核酸—蛋白复合体释放至细胞质,直接将EBV的RNA注入人体细胞,则不会引起EBHF,据此可知,过程①所需的酶应该来自病毒,过程②合成两种物质时所需的氨基酸和tRNA的种类、数量一般不同;EBV侵染细胞过程与噬菌体侵染细菌过程相同,噬菌体侵染细菌的过程中蛋白质外壳不进入宿主细胞。
3.(2017·黑龙江哈尔滨三模,5)下列关于遗传信息的传递描述,错误的是(　　)A.1957年,克里克提出的中心法则,包括DNA的复制、DNA的转录和RNA的翻译三个过程B.DNA复制的原料是4种脱氧核苷酸,而转录的原料是4种核糖核苷酸C.转录和翻译在原核细胞中可以同时进行,在真核细胞中不能同时发生D.翻译时以mRNA为模板, tRNA充当搬运工,tRNA携带氨基酸通过反密码子与mRNA的密码子配对【答案】 C　转录和翻译在原核细胞中可以同时进行,在真核细胞的线粒体和叶绿体中也能同时发生,C项错误。
4.(2017·黑龙江哈尔滨三模,3)下图为人体细胞内转录过程,下列相关叙述错误的是(　　)A.图中共有8种核苷酸,②和③化学组成不完全相同B.①为RNA聚合酶,转运其基本组成单位的分子上含有反密码子C.侵入体内的HIV在遗传信息传递过程中也存在该过程D.⑤和ATP中所含有的五碳糖是相同的,均为核糖
【答案】 D　该过程是以DNA一条链为模板转录RNA的过程,图中共有8种核苷酸,②和③化学组成中五碳糖不同,A项正确;①为RNA聚合酶,本质为蛋白质,转运其基本组成单位氨基酸的分子是tRNA,其上含有反密码子,B项正确;侵入体内的HIV在遗传信息传递过程有逆转录、DNA复制、转录和翻译,C项正确;⑤中含有的五碳糖为脱氧核糖,ATP中所含有的五碳糖是核糖,D项错误。
5.(2017·辽宁锦州二模,3)右图为某种细胞中进行的主要遗传信息的表达过程。请据图分析,下列叙述正确的是(　　)A.该细胞为真核细胞B.结构a与b的结合部位有3种碱基配对类型C.结构a的形成过程需要DNA聚合酶的催化D.结构c合成结束后被运送到内质网和高尔基体中进行加工【答案】 B　由于有大型环状DNA分子,且转录、翻译同时进行,所以该细胞为原核细胞,A项错误;结构a为RNA、b为DNA,两者的结合部位有A—U、T—A、G—C 3种碱基配对类型,B项正确;结构a的形成过程需要RNA聚合酶的催化,C项错误;结构c为多肽,该细胞为原核细胞,无内质网和高尔基体,所以,该多肽合成结束后无法被内质网和高尔基体加工,D项错误。
6.(2017·山东日照二模,3)研究发现,拟南芥转录过程中产生的R-lp结构是一种三链RNA—DNA杂合片段(如下图),由于新产生的mRNA与DNA模板链形成了稳定的杂合链,导致该片段中DNA模板链的互补链只能以单链状态存在。下列叙述正确的是(　　)A.R-lp结构中的碱基与五碳糖通过氢键相连接B.R-lp结构的形成会影响遗传信息的转录和翻译C.R-lp结构中的DNA单链也可转录形成mRNAD.R-lp结构中的嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
【答案】 B　由图可知R-lp结构存在RNA与DNA杂合区,该区内中氢键存在于RNA和DNA的碱基之间,A项错误;由于新产生的mRNA与DNA模板链形成了稳定的杂合链,导致DNA模板链无法完成转录,从而影响遗传信息的转录和翻译,B项正确;DNA中以基因为单位进行的转录所需的模板链是特定的,与模板链互补的另一条链不能作为转录的模板链,C项错误;R-lp结构是三链结构,存在单链RNA,嘌呤数量和嘧啶数量不确定,所以该三链结构中嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数,D项错误。
7.(2017·山东烟台模拟,16)研究人员将小鼠第8号染色体短臂上的一个长约30 kb的DNA片段进行了敲除,结果发现培育出的小鼠血甘油三酯极高,具有动脉硬化的倾向,并可遗传给后代。该研究最能说明(　　)A.该DNA片段具有遗传效应B.控制甘油三酯合成的基因就位于第8号染色体上C.动脉硬化是由基因突变引起的D.鼠血中的甘油三酯都是由这段DNA指导合成的【答案】 A　由题意可知,将小鼠第8号染色体短臂上的一个长约30 kb的DNA片段进行了敲除,结果发现培育出的小鼠血甘油三酯极高,具有动脉硬化的倾向,并可遗传给后代,说明该DNA片段具有遗传效应,A项正确;该基因不是控制甘油三酯合成的基因,应该是抑制甘油三酯的合成,B、D两项错误;由题意不能说明动脉硬化是由基因突变引起的,动脉硬化是由多种因素引起的,C项错误。
8.(2016·福建福州质检,2)据图分析,下列叙述错误的是 (　　)A.图中描述了遗传信息的流动方向B.c过程中,最多需要61种反密码子参与C.若c过程产生的蛋白质由n个氨基酸组成m条肽链,则该蛋白质至少含有n+m个氧原子D.a和b过程中DNA分子作为模板链的条数不同,b过程中核糖核苷酸之间通过氢键连接
【答案】 D　图中为中心法则图解,其描述了遗传信息的流动方向,A项正确;c为翻译过程,该过程需要tRNA参与,而tRNA有61种(tRNA的一端是反密码子),B项正确;c过程产生的蛋白质由n个氨基酸组成m条肽链,则该蛋白质含有肽键数=n-m,该蛋白质至少含有氧原子数=肽键数+2×肽链数=n-m+2×m=n+m,C项正确;a过程以DNA分子的两条链为模板,而b过程以DNA分子的一条链为模板,b过程中核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,D项错误。
9.(2016·湖南株洲一模,26)反义RNA是指与mRNA或其他RNA互补的小分子RNA,当其与特定基因的mRNA互补结合,可阻断该基因的表达。研究发现抑癌基因的一个邻近基因能指导合成反义RNA,其作用机理如图。下列有关叙述错误的是(　　)A.将该反义RNA导入正常细胞,可能导致正常细胞癌变B.反义RNA不能与DNA互补结合,故不能用其制作DNA探针C.能够抑制该反义RNA形成的药物有助于预防癌症的发生D.该反义RNA能与抑癌基因转录的mRNA的碱基序列互补