2023届高考生物二轮复习微专题1遗传的分子基础学案

专题五　遗传的分子基础、变异与进化

(1)人类对遗传物质的探索过程。(5)遗传信息的转录和翻译。(9)染色体结构变异和数目变异。

(2)DNA分子结构的主要特点。(6)基因与性状的关系。(10)生物变异在育种上的应用。

(3)基因的概念。(7)基因重组及其意义。(11)现代生物进化理论的主要内容。

(4)DNA分子的复制。(8)基因突变的特征和原因。(12)生物进化与生物多样性的形成。　　

1.在噬菌体侵染细菌的实验中选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记，而不用14C和18O同位素标记的原因：因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P几乎都存在于DNA分子中。用14C和18O同位素标记是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。

2.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。

3.在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就利用了“减法原理”。

4.tRNA中含有碱基对并有氢键，另外—OH部位是结合氨基酸的部位，与氨基酸的羧基结合。

5.密码子的简并对生物体的生存发展的意义：在一定程度上能防止由于碱基改变而导致的遗传性状的改变或当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。密码子的通用性指地球几乎所有的生物体都共用一套密码子。

6.通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质，提高了翻译的效率。　

并非单条肽链的合成速率

7.柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰抑制了基因的表达，进而对表型产生了影响。DNA甲基化修饰可以遗传给后代。

8.“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，捕食者的存在有利于增加物种多样性。

1.判断有关基因的本质说法的正误

(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(×)

(2)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。(×)

(3)在噬菌体侵染细菌实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(×)

(4)在用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。(√)

(5)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。(×)

(6)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸，每个碱基都连接一个脱氧核糖。(×)

(7)正常人的下丘脑神经元中有DNA的解旋与复制。(×)

(8)含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为2n－1×m个。(√)

(9)DNA复制合成的子代DNA一条链中嘌呤和嘧啶的数量相等。(×)

2.判断有关基因表达的说法的正误

(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(√)

(2)一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由一种或多种tRNA转运。(√)

(3)每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。(×)

(4)叶绿体和线粒体中的DNA能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。(√)

(5)一个mRNA中含有多个密码子，一个tRNA中只含有一个反密码子。(√)

(6)核糖体与mRNA结合部位形成3个tRNA结合位点。(×)

(7)白化病是由酪氨酸酶活性降低造成的。(×)

(8)结合在同一条mRNA上的核糖体，最终合成的肽链在结构上各不相同。(×)

(9)细菌的一个基因转录时两条链均可作为模板，提高效率。(×)

(10)RNA聚合酶读取到基因上的终止密码时停止转录。(×)

3.判断有关变异及其应用说法的正误

(1)基因突变一定导致生物性状改变，但不一定遗传给后代。(×)

(2)自然突变是不定向的，人工诱变是定向的。(×)

(3)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。(×)

(4)DNA分子中发生一个碱基对的缺失会导致染色体结构变异。(×)

(5)淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA序列属于基因突变。(√)

(6)多倍体生物的单倍体都是高度不育的。(×)

(7)基因重组发生在受精作用过程中。(×)

(8)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。(√)

(9)用射线照射大豆使其基因结构发生定向改变，获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种。(×)

(10)单倍体育种过程中诱导染色体加倍的环节可以用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(×)

(11)三倍体无子西瓜不能从种子发育而来，其原因是形成种子过程中联会紊乱。(×)

4.判断有关生物进化说法的正误

(1)为了适应冬季寒冷环境，植物会产生抗寒性变异。(×)

(2)一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境。(√)

(3)生物进化过程的实质在于有利变异的保存。(×)

(4)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(√)

(5)生物进化时基因频率总是变化的。(√)

(6)害虫抗药性增强，是因为杀虫剂刺激害虫产生抗药性，并在后代中不断积累。(×)

(7)捕食关系会降低物种的多样性。(×)

(8)协同进化是指生物和生物之间在相互影响中不断进化和发展。(×)

1.在噬菌体侵染细菌实验中，搅拌和离心的目的分别是：_____________________

______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

提示　搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌

2.35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上的原因：__________________________________________________________________。

提示　进行放射性检测时，只能检测到该部位是否有放射性，不能确定是何种元素的放射性

3.若某研究小组计划利用放射性同位素标记法探究奥密克戎(新冠肺炎病毒变异株)的遗传物质是DNA还是RNA，请简述该实验的设计思路：_______________

_____________________________________________________________________。

提示　用含同位素标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸为原料分别培养活细胞，再用上述标记的两种细胞培养该病毒，一段时间后分别检测子代病毒中是否出现放射性

4.用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料除了人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸外还有__________________、__________________。

提示　同位素标记的苯丙氨酸　除去了DNA和mRNA的细胞提取液

5.钴60γ射线可将染色体切断产生染色体碎片，这些染色体碎片可能在细胞分裂时丢失。研究人员在进行家蚕育种时发现，经钴60γ射线照射的纯种黑缟斑雄蛹(BB)成蛾后与纯种无斑雌蛾(bb)交配，所得子代出现了少量左、右半身分别呈现黑缟斑与无斑的嵌合体。导致该嵌合体出现的原因可能是_______________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

若用实验检验上述推测，请简要写出实验思路：___________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

提示　经钴60γ射线照射产生的含B基因染色体碎片的精子参与受精，受精卵进行第一次卵裂后该碎片在其中一个子细胞中丢失，取幼龄嵌合体不同斑点区具有分裂能力的细胞，观察比较两类细胞中有丝分裂中期时的染色体形态

6.若甲、乙水草杂交，可产生三倍体的后代。甲、乙水草_________ (填“是”或“不是”)同一物种，你判断的理由是____________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

提示　不是　甲、乙杂交的后代是三倍体，三倍体不能产生正常的配子，所以不具有正常的生殖能力

1.(2022·湖南卷，2改编)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生(　　)

A.新的噬菌体DNA合成

B.新的噬菌体蛋白质外壳合成

C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA

D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合

答案　C

解析　T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A不合题意；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B不合题意；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C符合题意；合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，合成蛋白质，D不合题意。

2.(2021·重庆卷，12)科学家建立了一个蛋白质体外合成体系(含有人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸、除去了DNA和mRNA的细胞提取液)。在盛有该合成体系的四支试管中分别加入苯丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸和半胱氨酸后，发现只有加入苯丙氨酸的试管中出现了多肽链。下列叙述错误的是(　　)

A.合成体系中多聚尿嘧啶核苷酸为翻译的模板

B.合成体系中的细胞提取液含有核糖体

C.反密码子为UUU的tRNA可携带苯丙氨酸

D.试管中出现的多肽链为多聚苯丙氨酸

答案　C

解析　实验中多聚尿嘧啶核苷酸相当于mRNA，其作用是作为蛋白质合成的模板，A正确；细胞提取液为该实验提供了能量、酶、核糖体、tRNA等，B正确；mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子遵循碱基互补配对原则，已知密码子为UUU，则反密码子为AAA，C错误；出现多肽链的试管中，只加入了苯丙氨酸，合成的多肽链为多聚苯丙氨酸，D正确。

3.(2022·浙江6月选考，16)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。

下列叙述正确的是(　　)

A.催化该过程的酶为RNA聚合酶

B.a链上任意3个碱基组成一个密码子

C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连

D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递

答案　C

解析　该过程是以RNA为模板合成DNA的过程，即逆转录，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；若a链是mRNA，其上决定一个氨基酸的3个相邻碱基才称为1个密码子，B错误；b链为DNA单链，其上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C正确；该过程遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。

4.(2022·湖南卷，9)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表现型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异(　　)

答案　C

解析　分析题意可知：大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上，两对等位基因为连锁关系，正常情况下，测交结果只能出现两种表现型，但题干中某个体测交后代表现型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1，类似于基因自由组合定律的结果，推测该个体可产生四种数目相等的配子，且控制两对性状的基因遵循自由组合定律，即两对等位基因被易位到两对同源染色体上，C正确。

5.(2022·浙江6月选考，17)由欧洲传入北美的耧斗菜已进化出数十个物种。分布于低海拔潮湿地区的甲物种和高海拔干燥地区的乙物种的花结构和开花期均有显著差异。下列叙述错误的是(　　)

A.甲、乙两种耧斗菜的全部基因构成了一个基因库

B.生长环境的不同有利于耧斗菜进化出不同的物种

C.甲、乙两种耧斗菜花结构的显著差异是自然选择的结果

D.若将甲、乙两种耧斗菜种植在一起，也不易发生基因交流

答案　A

解析　甲、乙是两个不同的物种，因此甲、乙两种耧斗菜的全部基因各自构成一个基因库，A错误。

微专题1　遗传的分子基础

1.准确识记遗传物质探究历程的“两标记”“三结论”

(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同

(2)遗传物质发现的三个实验结论

　①转化的实质是基因重组。只有少量R型菌发生转化。

②加热杀死S型菌的过程中，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。

2.遗传信息的传递和表达(以真核细胞为例)

(1)DNA分子复制：DNA→DNA

(2)转录：DNA→RNA

(3)翻译：mRNA→蛋白质

(4)快速确认原核细胞与真核细胞中的基因表达

①原核细胞：转录、翻译同时进行

②真核细胞：先转录后翻译

　①遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA，反密码子位于tRNA上。

②mRNA、tRNA和rRNA都是转录的产物，也都参与翻译过程。

③起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。

④翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而依次读取密码子，最终因为模板mRNA相同，合成的多个多肽的氨基酸序列一般是相同的。

1.DNA作为绝大多数生物的遗传物质，其双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了结构的稳定性。下列关于遗传物质的探索历程和DNA的结构与复制的叙述正确的有⑤⑥。

①DNA每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)

②新冠病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的。(2020·全国卷Ⅱ，1C)

③赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。(2019·江苏卷，3A)

④T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(2018·全国卷Ⅱ，5B)

⑤某复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶。(2018·全国卷Ⅰ，2C)

⑥在真核细胞中，转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。(2017·全国卷Ⅲ，1D)

2.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。下列关于基因表达的叙述正确的有②④。

①tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成。(2020·全国卷Ⅲ，3C)

②一个mRNA分子可以结合多个核糖体。(2019·海南卷，1C)

③多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(2019·浙江卷，22C)

④携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点。(2019·海南卷，20B)

⑤细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生。(2017·全国卷Ⅲ，1C)

考向1　围绕遗传物质的探索过程，考查科学探究的能力

1.(2021·全国乙卷，5改编)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是(　　)

A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关

B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成

C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响

D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌

答案　D

解析　S型菌与R型菌最主要的区别是前者具有多糖类的荚膜，后者不具有多糖类的荚膜，S型细菌有毒，故推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；加热杀死的S型菌其蛋白质已经被破坏，而分离出的S型菌有毒性，即具备活性蛋白，可推出S型菌的DNA能够进入R型菌细胞中指导蛋白质的合成，B正确；加热可使蛋白质变性，由实验结果R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌可知，S型菌的遗传物质未受影响，即加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而其DNA功能可能不受影响，C正确；S型菌的DNA经DNA酶处理后，被降解，失去活性，故与R型菌混合后，无法得到S型菌，D错误。

2.(2022·广东六校联考)T2噬菌体展示技术是将外源蛋白基因导入T2噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源蛋白和T2噬菌体外壳蛋白融合表达，融合蛋白随子代T2噬菌体的重新组装而展示在T2噬菌体表面的一项技术，具体过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A.该实验中将大肠杆菌换成乳酸菌，实验结果无明显变化

B.外源蛋白和T2噬菌体蛋白融合，依赖宿主细胞高尔基体的加工

C.若用32P标记外源蛋白基因，在任一子代噬菌体中均能检测到放射性

D.若用35S标记大肠杆菌，则可在子代噬菌体表面融合蛋白上检测到35S

答案　D

解析　T2噬菌体的宿主细胞为大肠杆菌，T2噬菌体不侵染乳酸菌，A错误；大肠杆菌为原核生物，不含高尔基体，B错误；用32P标记的外源蛋白基因与噬菌体基因整合后形成的融合基因在大肠杆菌内复制，只有部分子代噬菌体中的基因含有32P标记，C错误；T2噬菌体以大肠杆菌中的氨基酸作为原料合成蛋白质，因此用35S标记大肠杆菌，可在子代噬菌体表面融合蛋白上检测到35S，D正确。

考向2　围绕遗传信息的传递和表达，考查科学思维能力

3.(2021·河北卷，8)关于基因表达的叙述，正确的是(　　)

A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码

B.DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录

C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性

D.多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息

答案　C

解析　绝大多数生物的遗传物质是DNA，其RNA和蛋白质均由DNA编码，也有某些病毒的遗传物质是RNA，部分RNA病毒可直接以RNA作为模板合成RNA和蛋白质，A错误；RNA聚合酶催化转录过程，从启动子开始启动转录，到终止子结束，终止密码子存在于mRNA上，B错误；翻译过程中，mRNA与tRNA的碱基互补配对，从而保证遗传信息传递的准确性，C正确；多肽链的合成过程中，核糖体读取mRNA上从起始密码子到终止密码子的碱基序列，而不是mRNA上全部碱基序列，D错误。

4.(2022·中原名校联考)禽流感病毒是单链－RNA病毒，它的－RNA不能起到mRNA的作用，要先合成互补的mRNA，再用于翻译，产生病毒蛋白质。遗传物质复制时，先以－RNA为模板合成互补的＋RNA，再合成若干子代病毒－RNA。禽流感病毒的增殖过程如图所示。下列相关说法正确的是(　　)

A.禽流感病毒增殖过程中存在A—T间的碱基配对

B.图示遗传物质复制过程中，①过程所需的嘌呤数与③过程所需的嘧啶数相等

C.①过程由－RNA合成互补mRNA，该过程称为转录

D.②过程所用到的原料和模板均由宿主细胞提供

答案　B

解析　本题考查病毒的基因表达。禽流感病毒增殖过程中没有出现DNA，不存在A—T间的碱基配对，A错误；－RNA和＋RNA的碱基是互补配对的，所以①过程所需的嘌呤数和③过程所需的嘧啶数相等，B正确；①过程由－RNA合成互补mRNA，该过程为RNA的复制，C错误；②过程所用到的原料由宿主细胞提供，模板由禽流感病毒提供，D错误。

5.(2022·河南百校联盟)如图是DNA复制过程的相关示意图，其中甲图是复制时形成的复制叉，丙图是复制时形成的复制环。下列叙述错误的是(　　)

A.由丙图可知，DNA复制起点的两侧都能形成复制叉

B.由丙图可以推知复制环越大，复制启动的时间越早

C.丙图有一个解旋酶参与催化DNA分子中氢键的断裂

D.用同位素标记法可以探究乙图所示的复制方式是否为半保留复制

答案　C

解析　由甲图可知，DNA复制时形成复制叉，由丙图可知，DNA复制双向进行，因此复制起点的两侧都能形成复制叉，A正确；由丙图可以推知复制环越大，说明复制的DNA部分越多，复制启动的时间越早，B正确；丙图复制环的两端分别有一个DNA解旋酶在参与催化DNA分子中氢键的断裂，C错误；乙图为环状DNA的复制过程，因此可以用同位素标记法探究乙图所示的复制方式是否为半保留复制，D正确。

花∶粉红花＝1∶1。