高考生物二轮复习核心考点冲刺专题06《遗传的分子基础》（含详解）

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专题六：遗传的分子基础之核心考点[重温考纲]　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)。核心考点1　遗传物质的探究一、要点整合1．理清两个经典实验的探索过程(1)肺炎双球菌体外转化实验＋R型细菌(2)噬菌体侵染细菌实验提醒　(1)格里菲思转化实验没有具体证明哪种物质是遗传物质。(2)肺炎双球菌转化实验的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，实现了基因重组。(3)S型活细菌才具毒性，切不可认为S型细菌的DNA使小鼠致死。(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。(5)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。2．“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题3．比较肺炎双球菌和噬菌体(1)相同点：都营寄生生活，遗传物质均为DNA。(2)不同点①肺炎双球菌：为原核生物，具有独立的物质和能量供应系统。②噬菌体：为非细胞结构的细菌病毒，必须寄生在活细胞中，利用宿主细胞的物质和能量进行增殖。二、考向设计设计1　围绕遗传物质的探索考查理解能力1．(全国Ⅱ，2)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】C2．(德州一模)下列过程中，细胞内遗传物质发生改变的是(　　)A．造血干细胞分化为B细胞B．效应T细胞使靶细胞裂解C．R型细菌转化为S型细菌 D．生长素诱导产生无子番茄【答案】C设计2　围绕遗传物质的探索考查实验探究能力3．(全国Ⅰ，29) 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)【答案】(1)实验思路：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。【解析】(1)DNA和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型。根据分析，本实验思路为：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)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。4．某人曾重复了“肺炎双球菌转化实验”，步骤如下。请分析以下实验并回答问题：A．将一部分S型细菌加热杀死；B．制备符合要求的培养基，并分为若干组，将菌种分别接种到各组培养基上(接种的菌种见图中文字所示)；C．将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况(如下图)。(1)第4组的培养基中出现S型细菌，对比第________组实验可否定死亡的S型细菌“死而复生”这一解释，对比第________组实验可否定R型细菌突变产生S型细菌这一解释。(2)该实验可以得出的结论是：______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)加热杀死S型细菌，从分子水平解释，是加热导致生命活动的主要承担者——蛋白质的________改变，从而失去活性，其遗传物质DNA高温下会变性，但降温后会恢复________结构。【答案】(1)3　1　(2)加热杀死的S型细菌含有使R型细菌发生转化的物质　(3)空间结构　双螺旋核心考点2　DNA的结构与复制一、要点整合1．巧用“五、四、三、二、一”记牢DNA的结构提醒　(1)DNA单链上相邻碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。(2)每个DNA中含氢键数为A—T对×2和G—C对×3之和。2．牢记DNA分子中有关碱基比例的计算(1)常用公式：A＝T，G＝C；A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。(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。(3)某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。3．“六处思考”DNA的复制4．DNA复制过程中的相关计算(1)经n次复制，DNA分子总数为2n个；脱氧核苷酸链数为2n＋1条。(2)子代所有链中始终保持2条母链，且占子代DNA分子总链数的1/2n。(3)一个DNA分子经n次复制，净增加(2n－1)个DNA分子；第n次复制时，净增加的DNA分子总数为2n－1个。提醒　捕捉DNA复制中的“关键字眼”(1)DNA复制：用15N标记的是“亲代DNA”还是“培养基中原料”。(2)子代DNA：所求DNA比例是“含15N的”还是“只含15N的”，是“DNA分子数”还是“链数”。(3)复制n次还是第n次复制。二、考向设计设计1　围绕DNA结构与复制考查理解能力1．如图为某DNA分子部分结构示意图，对该图的描述正确的是(　　)A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B．DNA分子中脱氧核苷酸序列代表了遗传信息C．DNA分子中G与C的比例越高，稳定性越低D．图中④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸【答案】B2．大肠杆菌的拟核内有一个含有470万个碱基对的环状DNA，内含大约4 288个基因。下列有关该DNA分子的叙述，正确的是(　　)A．含有470万个脱氧核糖和磷酸基团，其中有2个游离的磷酸基团B．每条脱氧核苷酸链中相邻碱基均通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接C．编码蛋白质的基因的两条链均可作为转录的模板D．每个基因的长度均不超过1 100个碱基对【答案】B【解析】470万个碱基对的DNA分子应含470万×2个脱氧核糖和磷酸基因，且在一个链状DNA分子片段中有2个游离的磷酸基团，但环状DNA分子中没有游离的磷酸基团，A错误。由于每个脱氧核苷酸上的碱基都是与脱氧核糖连接的，而两个相邻脱氧核苷酸之间通过脱氧核糖与磷酸相连，这样每条脱氧核苷酸链上的相邻碱基的连接是：碱基—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—碱基，B正确。基因的两条链中只有一条链能够作为转录的模板，而复制时两条链都可以作为模板，C错误。每个基因的长度不一样，有的基因长度会超过1 100个碱基对，D错误3．(全国Ⅰ，29(3))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：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_____________________________________________________________________________________________________________________。【答案】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个噬菌体中有且只有2个带有标记设计2　围绕DNA结构与复制考查获取信息能力4．(全国Ⅱ，2)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【解析】某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。5．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ATPB．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【答案】D设计3　DNA结构与复制中的有关计算6．某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子(　　)A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的(m>2n)，则G的个数为－pC．碱基排列方式共有4200种D．含有4个游离的磷酸【答案】B【解析】该DNA分子的一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，整个DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若该DNA中A为p个，占全部碱基的，则碱基总数为个，则G＝＝＝－p；该DNA分子含有100个碱基对，30个A—T碱基对，70个G—C碱基对，碱基排列方式少于4100种；一个DNA分子由两条DNA链组成，含2个游离的磷酸。7．一个双链DNA分子中有碱基T 400个，占全部碱基的20%，有关此DNA分子复制的说法，错误的是(　　)A．该DNA分子复制3次共需要碱基A 2 800个B．该DNA分子在第5次复制时需要碱基G 18 600个C．该DNA分子复制4次后含亲代DNA分子链的DNA分子有2个D．该DNA分子复制3次共有6个DNA分子不含亲代DNA分子链【答案】B【解析】一个DNA分子复制3次共形成8个DNA分子，其中有一个DNA分子的碱基相当于来自亲代DNA分子，因此需要的碱基数目相当于7个DNA分子的碱基数目，双链DNA分子中碱基A的数目等于碱基T的数目，因此该DNA分子复制3次需要碱基A 400×7＝2 800个，A正确。该DNA分子中碱基总数为2 000，该DNA分子复制4次共产生16个DNA分子，在第5次复制时由16个DNA分子增至32个DNA分子，这样需要的碱基数目为16个DNA分子的，而每个DNA分子中有碱基G(2 000－2×400)/2＝600个，故共需要G 16×600＝9 600个，B错误。由于是半保留复制，亲代DNA分子的两条链分别作为模板参与到2个DNA分子的复制中，因此，不论复制几次，含亲代DNA分子链的DNA分子都只有2个，C正确。一个DNA分子经3次复制共产生8个DNA分子，其中有2个含亲代DNA分子链，6个不含，D正确。8．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.   B.C.   D.【答案】C核心考点3　基因的表达一、要点整合1．图析遗传信息表达的2个重要过程(1)转录(2)翻译提醒　(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与，没有专门的解旋酶。(2)复制和转录：并非只发生在细胞核中，凡DNA存在的部位均可发生，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等。(3)转录的产物：除了mRNA外，还有tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有mRNA。(4)翻译：并非所有密码子都能决定氨基酸，3种终止密码子不能决定氨基酸，也没有与之对应的tRNA。(5)转录、翻译过程中的碱基配对方式：转录中DNA和RNA互补配对，因此碱基配对类型有T－A、A－U、G－C三种；翻译过程中是mRNA和tRNA互补配对，因此碱基配对类型有A－U、G－C两种。(6)原核细胞与真核细胞的转录场所不同：原核细胞两过程同时进行，发生在细胞质中；而真核细胞先转录，发生在细胞核(主要)中；后翻译，发生在细胞质中。(7)哺乳动物成熟红细胞中无细胞核和细胞器，不能进行DNA的复制、转录和翻译。(8)转录时，四种核糖核苷酸通过随机碰撞的方式进行互补配对。(9)翻译时核糖体沿着mRNA移动，且负责读取mRNA上的密码子，识别并转运氨基酸的为tRNA。2．归纳识记中心法则与生物种类的关系在横线上用字母表示下列生物的遗传信息的传递过程：(1)细胞生物(如动、植物)：a、b、c。(2)DNA病毒(如T2噬菌体)：a、b、c。(3)复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒)：d、c。(4)逆转录病毒(如艾滋病病毒)：e、a、b、c。3．“三步法”判断中心法则各过程“一看”模板“二看”原料“三看”产物生理过程DNA脱氧核苷酸DNADNA复制核糖核苷酸RNA转录RNA脱氧核苷酸DNA逆转录核糖核苷酸RNARNA复制氨基酸蛋白质(或多肽)翻译 二、考向设计设计1　围绕基因的表达考查理解能力1．(全国Ⅲ，1)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】C2．下列关于基因表达的叙述，正确的是(　　)A．T细胞受病毒刺激后有特定mRNA的合成B．线粒体、叶绿体和核糖体中均存在A—T和U—A的配对方式C．转运20种氨基酸的tRNA总共有64种D．基因的两条链可分别作为模板进行转录，以提高蛋白质合成的效率【答案】A【解析】T细胞受病毒刺激后，增殖分化形成效应T细胞和记忆细胞，其细胞内基因选择性表达形成特定mRNA和蛋白质，A正确；核糖体内可以发生翻译过程，有U与A的配对，但是不能发生DNA的复制或逆转录过程，所以没有A与T的配对，B错误；转运20种氨基酸的tRNA总共有61种，C错误；基因的两条链可分别作为模板进行复制，但是只有一条链可以做模板进行转录，D错误。设计2　围绕基因表达考查获取信息的能力3．(2015·全国Ⅰ，5)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。据此判判，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【解析】朊粒的化学本质为蛋白质，是PrPc(一种无毒蛋白)空间结构改变而成，结构改变，功能改变，进入机体后不能整合到宿主细胞基因组中，A错误；肺炎双球菌为细菌，其增殖方式为二分裂；而朊粒的增殖方式为PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，B错误；由题干中“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”可推知蛋白质空间结构的改变可改变其功能，C正确；PrPc转变为PrPsc的过程为蛋白质到蛋白质的过程，属于蛋白质结构的改变，D错误。4．核糖体RNA( rRNA)在核仁中通过转录形成，与核糖核蛋白组装成核糖体前体，再通过核孔进入细胞质中进一步成熟，成为翻译的场所。翻译时rRNA催化肽键的连接。下列相关叙述错误的是(　　)A．rRNA的合成需要DNA做模板B．rRNA的合成及核糖体的形成与核仁有关C．翻译时，rRNA的碱基与tRNA上的反密码子互补配对D．rRNA可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能【答案】C5．(胶州期末)肽核酸(PNA)是人工合成的，用多肽骨架取代糖磷酸主链的DNA类似物。PNA可以通过碱基互补配对的方式识别并结合DNA或RNA，形成更稳定的双螺旋结构。回答下列问题：(1)与双链DNA相比较，PNA与mRNA形成的双链分子中特有的碱基互补配对方式是______________，ATP作为生命活动的直接能源物质，若ATP分子中的2个高能磷酸键断裂，其产生的物质可作为________________________过程的原料。(2)科学家认为，在癌细胞中PNA可以通过与特定序列核苷酸结合，从而调节突变基因的________________________过程，从基因水平上治疗癌症。导入体内的PNA通常不会被降解，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若抑癌基因中某个碱基对被替换，其表达产物的氨基酸数目是原蛋白的1.25倍，出现这种情况最可能的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)A－U　转录和RNA的自我复制　(2)复制、转录及翻译　PNA是人工合成的DNA类似物，细胞内缺乏能够使其降解的酶 　(3)抑癌基因突变导致转录形成的mRNA上原有终止密码子变为能编码氨基酸的密码子【解析】(1)双链DNA中的碱基配对方式为A—T、C—G，PNA与mRNA形成的双链分子中碱基配对方式为A—U、T—A，C—G，故特有的碱基互补配对方式是A—U。若ATP分子中的2个高能磷酸键断裂，则形成腺嘌呤核糖核苷酸，该分子可以作为转录或RNA自我复制的原料。(2)癌细胞中的PNA可以通过与特定序列核苷酸结合，从而调节突变基因的复制、转录及翻译过程，从基因水平上治疗癌症。导入体内的PNA通常不会被降解，其原因是PNA是人工合成的DNA类似物，细胞内缺乏能够使其降解的酶。(3)表达产物的氨基酸数目是原蛋白的1.25倍，由此可推知，在翻译时mRNA上的终止密码子已变成能编码蛋白质的密码子，从而使肽链延长。