高考生物复习夺标学案：专题07 遗传的分子基础

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高考生物夺标系列 专题07 遗传的分子基础一、考纲解读考纲下载考纲解读命题规律命题趋势1. 人类对遗传物质的探索过程      Ⅱ1.掌握肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验原理、方法与过程。2.熟知DNA的双螺旋结构的特点、DNA的复制方式。3.了解基因的概念、基因与染色体的关系和分布。4.熟知中心法则的内容。1.从考查的力度来看,本单元所占的分值在6~9分。2.从考查的内容来看,高考试题注重对基因的本质、DNA是遗传物质的两个经典实验、DNA分子的结构、DNA复制与基因的表达等的考查。3.从题型上看,基因的本质和与肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验的考查以选择题为主,而其他与DNA复制、基因表达相关的知识则是选择题与非选择题型兼而有之,并且同时还涉及相关实验设计的考查。 1.命题趋势：DNA是遗传物质的经典实验及其拓展;同位素标记的方法与DNA复制的过程和特点的探究;遗传信息传递过程中的DNA复制、转录和翻译的区别与联系;与DNA的分子结构、复制和基因表达相关的计算。[来源:学,科,网][来源:学+科+网]2.热点预测：预计2013年高考对该部分的考查，还将集中在DNA是遗传物质的经典实验及其拓展;同位素标记的方法与DNA复制的过程和特点的探究;遗传信息传递过程中的DNA复制、转录和翻译的区别与联系;与DNA的分子结构、复制和基因表达相关的计算，题型主要为选择题。2. DNA分子结构的主要特点  Ⅱ3. 基因的的概念Ⅱ4. DNA分子的复制Ⅱ5. 遗传信息的转录和翻译  Ⅱ二、热点题型分析热点题型一  明辨DNA结构，解答DNA分子结构题【例1】下列有关DNA分子结构图示中，正确的是【例2】细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中A.G的含量为30%   B.U的含量为30%C.嘌呤含量为50%   D.嘧啶含量为40%【例3】下列是一组有关DNA分子中含氮碱基的问题，请回答：⑴若A占20%，G占多少？⑵若双链DNA中A占20%，且一条链中的A为20%，则此链中C的最大值是多少？⑶一条链中A＋C/T＋G＝0.4，互补链中的此值是多少？⑷一条链中A＋T/C＋G＝0.4，互补链中的此值是多少？⑸若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA分子中的G有多少个？题型攻略 【知识储备】1.DNA的分子结构DNA由两条反向平行的DNA链盘旋成规则的双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基互补配对，通过氢键连接（A与T通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连）。说明：⑴DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。⑵5＇端和3＇端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5＇端；另一端的的3号碳原子端称为3＇端。⑶反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5＇端与另一条链的3＇端相对，即一条链是3＇～5＇，另一条为5＇～3＇。⑷碱基互补配对：即两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。2.碱基互补配对原则的几个推论双链DNA分子中，A＝T，C＝G（指数目），A%＝T%，C%＝G%，由此导出：推论1：A＋C＝T＋G＝A＋G＝T＋C＝总碱基数的50%，即任意两不互补碱基之和相等，占总碱基数的一半；对“A＋C＝T＋G”，还可表述为：双链DNA分子中的嘌呤碱基与嘧啶碱基数相等。推论2：一条链的A＋C/T＋G与另一条链的A＋C/T＋G互为倒数。推论3：A＋T/C＋G为一定值。【方法技巧】“三看”判断DNA分子结构的正误一看外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置为一分子脱氧核苷酸5号碳原子上的磷酸基与相邻核苷酸的3号碳原子之间；二看外侧链是否反向平行；三看内侧链碱基配对是否遵循碱基互补配对原则，即有无“同配”“错配”现象。热点题型二  理解经典实验，解答“DNA是主要的遗传物质”问题【例1】艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是A.重组DNA片段，研究其表型效应B.诱发DNA突变，研究其表型效应C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递【例2】下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是A.豌豆的遗传物质主要是DNA   B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素  D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸【例3】若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体A.一定有35S，可能有32P B.只有35S C.一定有32P，可能有35S D.只有32P【答案】  A题型攻略 【知识储备】DNA是主要的遗传物质1.遗传物质探索的经典试验及结（推）论⑴格里菲思的肺炎双球菌（体内）转化实验的推论：加热杀死的S型肺炎双球菌中含有转化因子。⑵艾弗里的肺炎双球菌（体外）转化实验的结论： DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，也就是说，DNA才是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。⑶赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验的结论：DNA在亲子代之间具有连续性，蛋白质不具有连续性，DNA才是遗传物质。2.某些生物的遗传物质不是DNA烟草花叶病毒（TMV）、车前草病毒（HNV）和禽流感病毒等RNA病毒及其一些仅由RNA构成的类病毒的遗传物质是RNA，而不是DNA。3.绝大多数生物以DNA为遗传物质所有的细胞型生物、多数病毒和类病毒都以DNA为遗传物质。【易错指导】不理解“DNA是生物的主要遗传物质”中的“主要的”，正确理解是：在所有生物中，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物的遗传物质不是DNA。对一种具体的生物而言，遗传物质只有一种，是DNA就是DNA，而不是“主要是”。热点题型三  掌握DNA复制的方式和过程，解答DNA复制计算题【例1】蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是A．每条染色体的两条单体都被标记  B．每条染色体中都只有一条单体被标记C．只有半数的染色体中一条单体被标记 D．每条染色体的两条单体都不被标记【例2】DNA分子中胸腺嘧啶的数量为M，占总碱基数的比例为q，若此DNA分子连续复制ｎ次需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸为A.(2n－1)M    B.M(1/2q－1)  C.(2n－1)M(1－2q)/2q  D.(2n－1)M/2nq【解析】  本题考查DNA分子复制的碱基计算，掌握DNA复制的规律和DNA分子中的碱基计算方法是正确解题的基础。由胸腺嘧啶的数量和占总碱基数的比例可知：该DNA分子的总碱基数为M/q，由于“任意两个不互补的碱基数之和占总碱基数的一半”，因此，该DNA分子中鸟嘌呤的数量＝M/2q－M＝M(1/2q－1)个；DNA分子复制n次时，新增DNA分子的数量＝2n－1个，因此，该DNA分子复制n次时需要消耗的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量＝(2n－1)×M(1/2q－1)＝M/2q(2n－1)(1－2q)个。【答案】  C【例3】科学家以大肝杆菌为实验对象，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：⑴要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过＿＿代培养，且培养液中的＿＿是唯一氮源。⑵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＿＿＿＿。⑶分析讨论：①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于＿＿代，据此可判断DNA分子的复制方式不是＿＿复制。②若将子Ⅰ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Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置＿＿，放射性强度发生变化的是＿＿带。④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为＿＿。⑶①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，说明不是半保留复制，而是全保留复制。重带是原来的B。②若把DNA双链分开，就无法得知DNA的复制方式了。③当对子二代的14N/14N、15N/14N进行培养n代后，离心还是得两个密度带，位置和原来相同，密度带的数量和位置没有变化。④当新合成DNA单链中的N含有少量15N时，条带会比正常情况下宽一些。【答案】  ⑴多  15N/15NH4Cl  ⑵3  1  2  半保留复制  ⑶①B  半保留  ②不能  ③没有变化  轻  ④15N题型攻略 【知识储备】DNA的复制⑴场所：主要在细胞核内。⑵时间：主要在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。⑶条件：模板（DNA的每条链）、原料（四种游离的脱氧核苷酸）、能量和酶（解旋酶、DNA聚合酶）。⑷过程①解旋：在解旋酶作用下，氢键断裂，双螺旋逐渐解开。②合成：以两条母链为模板，以核液中游离的脱氧核苷酸为原料，在多种酶的作用下，根据碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。③复旋：子链与对应的母链扭成螺旋状，构成子代DNA分子。⑸特点：半保留复制；边解旋边复制。⑹原因：双螺旋结构为DNA的精确复制提供模板；碱基互补配对，保证复制准确进行。⑺意义：通过复制将亲代的遗传信息传给子代，使前后代保持连续性。【方法技巧】⑴半保留复制过程中标记DNA的计算和分离问题：在利用元素标记的“重”DNA分子，在不含复制n次时，形成的DNA分子数为2n个，由于母链只有两条，所以含有母链的DNA分子数仅为两个、全为新链的DNA分子数为2n－1、所有DNA分子均含新链，新链的条数为2n＋1－2，在离心分离时，DNA分子所处的位置会从开始的“重带”，复制一次时位于“中带”，复制两次以上时，具有“中带”和“轻带”。⑵DNA复制n次时所需某种碱基数的计算，只考虑起点（1个DNA）和止点（2n），净合成DNA分子数为2n－1个，若知道一个DNA分子中的该种碱基数为m个，则复制n次时所需的碱基数＝（2n－1）×m个。热点题型四  理清基因表达过程，解答基因表达问题【例1】有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是A.两种过程都可在细胞核中发生   B.两种过程都有酶参与反应C.两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料  C.两种过程都以DNA为模板【解析】  本题考查DNA复制和基因表达，掌握DNA复制和基因表达的场所、过程、原料和模板上的异同是正确解题的关键。DNA的复制和转录都是以DNA为模板，都在细胞核、线粒体和叶绿体中进行，但复制和转录的原料不同，复制的原料是脱氧核糖核苷酸，转录原料是核糖核苷酸。【答案】  C【例2】以“－GAATTG－”的互补链为模板转录形成mRNA时，形成的mRNA的序列是A.－GAAUUG－    B.－CTTAAC－    C.－CUUAAC－    D.－GAATTG－【例3】下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。⑴完成过程①需要＿＿＿＿＿等物质从细胞质进入细胞核。⑵从图中分析，核糖体的分布场所有＿＿＿＿＿。⑶已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由＿＿＿＿＿中的基因指导合成。⑷用α一鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α一鹅膏蕈碱抑制的过程是＿＿(序号)，线粒体功能＿＿ (会或不会)受到影响。【解析】  本题以图示的形式，考查真菌细胞内的基因表达，准确获取图示信息是正确解题的关键。⑴过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。⑵过程②和④表示翻译，场所在核糖体，分布在细胞质基质和线粒体中。⑶由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，但将该真菌在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成。⑷用α一鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程①，线粒体由于前体蛋白的减少，功能将受到影响。【答案】  ⑴ATP、核糖核苷酸、酶  ⑵细胞质基质和线粒体  ⑶核DNA(细胞核)  ⑷①  会题型攻略 【知识储备】DNA与RNA的比较 DNARNA结构通常呈双链通常呈单链基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基A、T、G、C，特有碱基TA、U、G、C四种，特有碱基U五碳糖脱氧核糖核糖存在部位主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上主要位于细胞质中 2.转录与翻译的比较 转录翻译场所在细胞核中在细胞质的核糖体上模板以DNA的一条链为模板以mRNA为模板原料四种核糖核苷酸二十种氨基酸条件特定的酶和能量特定的酶和能量过程以DNA解旋后的一条链为模板，按照A—U、G—C、T—A、C—G的配对原则，形成mRNA按A—U、G—C、U—A、C—G的配对原则，与mRNA上与运载特定氨基酸的tRNA的反密码子结合，按mRNA上的密码子顺序，将运载来的氨基酸脱水缩合形成多肽，进而形成蛋白质结果mRNA特定氨基酸排列顺序的多肽或蛋白质特点边解旋边转录；DNA双链分子权保留是转录（转录后DNA仍保留原来的双链结构）一个mRNA分子上可连续结合多个核糖体，进而多肽链的顺次合成；翻译结束后mRNA分解成单个核苷酸信息传递DNA→RNAmRNA→蛋白质 3.DNA复制和转录的不同之处⑴原料不同：前者的原料是脱氧核苷酸、后者是核糖核苷酸；⑵需要的酶不尽相同：都需要解旋酶和聚合酶，但DNA复制是DNA聚合酶、转录为RNA聚合酶；⑶发生时间不同：前者只在细胞分裂间期和细胞器复制时，后者可发生在任何时期；⑷结果不同：前者得到是子代DNA，后者得到的是mRNA。【易错指导】