高考生物提分秘籍：专题06《遗传的分子基础》教学案（含答案）教案

【高考考纲解读】

1.人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。

2.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。

3.基因的概念(Ⅱ)。

4.DNA分子的复制(Ⅱ)。

5.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。

6.基因与性状的关系(Ⅱ)。

【网络构建】

【重点、难点剖析】

一、生物的遗传物质

1．肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的实验设计思路及结论

2.实验设计的原则

(1)肺炎双球菌转化实验中的相互对照

S型细菌＋R型细菌

(2)噬菌体侵染细菌实验中的自身对照

二、DNA结构与复制相关的计算问题

 (1)单、双链过渡公式：

(A＋T)双%＝(A＋T)α%＝(A＋T)β%＝(A＋U)RNA%

(G＋C)双%＝(G＋C)α%＝(G＋C)β%＝(G＋C)RNA%

(2)若在DNA一条链中＝a，则在互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。

(3)已知DNA分子中某碱基数为m，则复制n次需游离的此碱基数＝m·(2n－1)，第n次复制需游离的此碱基数＝2n－1·m。

(4)亲代一个DNA用放射性同位素标记，然后在不含放射性的培养基上培养，复制n次后标记DNA占总DNA分子数＝＝，含标记元素的DNA链占总DNA链的比例＝＝。

【特别提醒】注意有丝分裂、减数分裂中放射性问题，尤其是具体分裂时期的细胞与染色体或DNA放射性问题。

三、遗传信息的传递和表达

1．观察中心法则的表达式并填充相关问题。

中心法则体现了DNA的两大基本功能：

(1)信息传递功能：Ⅰ过程体现了DNA传递遗传信息的功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。

【举一反三】(·安徽卷，4)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA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QβRNA。下列叙述正确的是(　　)

A.QβRNA的复制需经历一个逆转录的过程

B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程

C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链

D.QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达

答案　B

【变式探究】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　DNA分子由两条反向平行的长链盘旋成规则的双螺旋结构，两条单链之间由嘌呤和嘧啶组成的碱基对相连，遵循互补配对原则。由此可知：DNA分子双螺旋模型粗细相同，且由嘌呤环和嘧啶环构成的碱基对的空间尺寸相似。A项符合题意。

答案　A

【变式探究】羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时发生错配(如图)。若一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列相关叙述正确的是(多选)(　　)

A.该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生改变

B.该片段复制后的子代DNA分子中G－C碱基对与总碱基对的比下降

C.这种变化一定会引起编码的蛋白质结构改变

D.在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配

答案　BD

【变式探究】图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：

(1)细胞中过程②发生的主要场所是________。

(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α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③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②、③而不能发生过程①的细胞是________。

(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②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)T－A替换为C－G(A－T替换为G－C)　(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

【方法技巧】与DNA结构及复制相关的计算

解答DNA结构及复制计算类试题时，应分以下层次达成：

(1)碱基计算

①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若已知双链中A占的比例为c%，则单链中A占的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。

(2)水解产物及氢键数目计算

①DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

②氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。

(3)DNA复制计算

在做有关DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。

题型三　基因的表达

例3. （年海南卷，25）下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是（　　）

A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子

B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板

C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程

D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA

【答案】B

【解析】一种氨基酸对应有一种至多种密码子决定，A错。HIV的遗传物质为单链RNA，可以逆转录生成DNA，B正确。真核生物基因表达的过程包括转录生成RNA和翻译合成蛋白质，C错。一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA，但转录是以基因一条链为模板的，D错。

【变式探究】 (·高考江苏卷)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是(　　)

A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成

B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则

C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成

D．若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……

则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……

 【举一反三】(·重庆卷，5)结合下图分析，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　本题考查中心法测的相关知识，考查理解能力。难度适中。生物的遗传物质是DNA或RNA，则遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B正确；表现型通过蛋白质表现，故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C正确；编码蛋白质的基因含两条单链碱基序列互补，遗传信息不同，D错误。

【变式探究】囊性纤维病的致病原因是由于基因中缺失三个相邻碱基，使控制合成的跨膜蛋白CFTR缺少一个苯丙氨酸。CFTR改变后，其转运Cl－的功能发生异常，导致肺部黏液增多、细菌繁殖。下列关于该病的说法正确的是(　　)

A．CFTR蛋白转运Cl－体现了细胞膜的信息交流功能

B．该致病基因中缺失的3个碱基构成了一个密码子

C．合成CFTR蛋白经历了氨基酸的脱水缩合、肽链的盘曲、折叠过程

D．该病例说明基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制性状

【答案】C

【易错提醒】有关“中心法则”五条途径的3个易错易混点

(1)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞，情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞中三种途径都没有。

(2)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒感染的细胞中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。

(3)进行碱基互补配对的过程有DNA的复制、转录、翻译、RNA复制和逆转录。