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新课标2010高考生物二轮复习:专题四《遗传的分子基础》


【专题四】遗传的分子基础
【考情分析】
本专题内容包括:人类对遗传物质的探索、基本的本质、遗传信息的表达三个重要考 点,是复习遗传和变异的基础。分析近 3 年新课标地区生物试题看,高考命题在本专题有以 下特点: 1. 主要考点: DNA 是遗传物质实验的经典实验及拓展应用; 不同生物的遗传物质种类; 遗传信息的流动及复制、转录和翻译过程的分析与比较。 2.命题形式:对 DNA 是遗传物质经典实验的考查主要是实验设计思路和实验结果的分 析;通过生理过程模型考查考生分析、处理信息的能力;对比方式考查真、原核遗 传信息传递过程的特点;主要以选择题的形式考查基因表达的过程和特点等。 由此对 2010 年高考的命题趋势预测如下: 1.DNA 是遗传物质经典实验及拓展应用。 2.以肺炎双球菌为素材,考查原核细胞的结构与功能特性。 3.结合同位素标记以实验探究的方式考查 DNA 复制的过程和特点。 4.遗传信息的传递过程中 DNA 复制、转录和翻译的区别与联系。

【知识交汇】
考点一: 考点一:人类对遗传物质的探索过程 1. 肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验思路: DNA 与其他物质分开, 将 单独地直接研究它们各自的功能。 前者通过单独培养后对比分析发现只有 DNA 才能 将 R 型菌转化为 S 型菌,后者通过放射性同位素标记后对比发现在噬菌体的侵染过 程中只有 DNA 进入宿主细胞内,所以这两个实验都直接证明了 DNA 是遗传物质。 2.DNA 是主要的遗传物质 非细胞生物 只含有 RNA: 如艾滋病病毒、 流感病毒、 SARS 冠状病毒、烟草花叶病毒等 只含有 DNA:噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等 细胞生物 DNA 真核生物:真菌、原生生物及所有的动植物 归纳: 归纳: 原核生物:细菌、支原体、衣原体、放线菌、蓝藻等 遗传物质是 遗传物质是 RNA

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①DNA 是主要的遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质是 DNA; ②病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA。 ③细胞(细胞核、细胞质)遗传的遗传物质是 DNA。 考点二: 考点二:DNA 分子的结构和功能 1.DNA 分子的结构特点:脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成脱氧核苷酸链,两条脱氧 核苷酸链上的碱基通过氢键形成碱基对,反向平行盘旋成稳定的双螺旋结构,磷酸 和脱氧核糖交替连接,排列在外侧。

扩展: 扩展:磷酸二酯键可被限制性核酸内切酶或 DNA 水解酶切断,氢键则可在解旋酶或 高温的条件下解旋形成单链。 2.DNA 分子的功能 DNA 的功能 生理过程 时期 场所 模板 原料 遗传信息的传递 意义 子代 考点三: 考点三:基因控制生物的性状 1.遗传信息传递的方向——中心法则 基因是有遗传效应的 DNA 片段,基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息,基 因中遗传信息的传递过程可归纳如下:
复 制

遗传信息的传递 DNA 分子的复制 分裂间期 细胞核(线粒体、叶绿体) 绿体) DNA 分子的两条母链 4 种脱氧核苷酸 DNA→DNA 使遗传信息从亲代传递给

遗传信息的表达 转录 翻译

整个个体发育过程中 细胞核(线粒体、叶 核糖体 DNA 分子的上条链 4 种核糖核苷酸 DNA→mRNA mRNA 20 种氨基酸 mRNA→蛋白质

表达遗传信息,使生物表现出各种性状

转录 DNA 转录 RNA

翻译

蛋白质

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提示: 提示:真核生物、原核生物和 DNA 病毒的遗传物质都是 DNA,只有 RNA 病毒的遗传物 质是 RNA,RNA 复制和逆转录过程只能 RNA 病毒才能进行,这是对中心法则的 补充和发展。 2.遗传信息传递的意义 (1)使遗传信息从亲代准确地传给子代,从而保持了遗传信息的连续性。 (2)通过控制蛋白质的合成从而控制生物的性状,基因对性状的控制有两种方式, 如下图所示。

(间接控制) (直接控制) (3)遗传信息传递过程中出现的差错(如基因突变等) ,可以引起可遗传的变异,为 生物进化提供原材料。 3.基因与染色体、蛋白质和性状的关系 控制 有遗传效应的 DNA 片段 基因 呈线性排列 体现 环境 影响 DNA + 蛋白质 组成 染色体 性状

【典例导析】
【例 1】 (2009 年江苏卷)科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出 a、b 两个不同品系,它 们感染植物产生的病斑形态不同。下列 4 组实验(见下表)中,不可能出现的结果是 ( )

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实验结果 实验 实验过程 编号 类型 ① ② ③ ④ a 型 TMV→感染植物 b 型 TMV→感染植物 组合病毒(a 型 TMV 的蛋白质+b 型 TMV 的 RNA)→感染植物 组合病毒(b 型 TMV 的蛋白质+a 型 TMV 的 RNA)→感染植物 A.实验① C.实验③ B.实验② D.实验④ a型 b型 b型 a型 的病毒类型 a型 b型 a型 a型 病斑 病斑中分离出

【分析】本题考查的是病毒遗传物质的特点和作用。烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA, 而蛋白质不是它的遗传物质,所以子代病毒的类型是由 RNA 的类型决定的。在第③组实验 中,组合病毒的遗传物质 RNA 是 b 型的,因此病斑类型是 b 型,病斑中分离出的病毒类型 也应是 b 型的。故本题应选 C。 【例 2】正常情况下,细胞内能够发生的是(多选)



) A.一个 DNA 分子通过复制形成多种不同的 DNA 分子

B.一个 DNA 分子通过转录形成多种不同的 mRNA 分子

C.一种氨基酸可由多种密码子编码 D.一种 tRNA 分子携带多种不同的氨基酸
【分析】 本题综合考查了细胞内 DNA 分子复制和表达过程中物质之间的对应关系。 DNA 分子复制得到与亲代完全相同的子代 DNA;一个 DNA 上有多个基因,所以可转录形成多种 不同的 mRNA;一种 tRNA 只能转运一种氨基酸,而一种氨基酸可由多种密码子编码,

所以也可由多种 tRNA 转运。故本题应选 BC
【例 3】下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请根据图分析,不正确的选项是 ( )

A.①过程是转录,它以 DNA 的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成 mRNA B.②过程合成的抗体,具有免疫效应,属于基因对性状的间接控制

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C.某段 DNA 上发生了基因突变,但形成的蛋白质不一定会改变 D.人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制,使得结构蛋白发生变化所致 【分析】本题主要考查了基因控制性状的两条途径。抗体可直接表现出免疫性状,属于 基因对性状的直接控制。 基因控制酶或激素的合成, 酶或激素通过调节细胞代谢活动从而影 响生物的性状,这种情况才属于间接控制。故本题应选 B。

【备战策略】
本专题重在解决遗传的分子基础问题,在分子水平上进一步阐述遗传的物质基础和作 用原理,在复习中需关注以下方面: 1.知识整合:本专题知识除在本模块中处于基础地位外,还与其他模块密切相关,如 组成细胞的分子、细胞核、细胞增殖、细胞分化、癌变、基因工程、转基因生物的 安全性等,在复习中可将其有机整合。 2.图文转换:课本中大量的示意图,蕴含了丰富的信息,是方法和原理的直观展示, 将这些图与文字描述有机结合,利于理解记忆,对形象思维和抽象思维能力的养成 与提高具有推动作用。 3.比较:DNA 复制、转录、翻译;DNA 与 RNA 等既密切相关,又各不相同,通过比较 可深化对这些过程和原理的理解,为应用奠定基础。

【专题演练】
1. (2010 年广东东莞模拟)将加热杀死的 S 型细菌与 R 型活细菌相混合后,注射到小鼠体 内,小鼠死亡。下列叙述错误 错误的是(多选) 错误 A.死亡的小鼠体内只存在着 S 型活细菌 B.死亡的小鼠体内存在着 S 型和 R 型两种活细菌 C.死亡的小鼠体内 S 型活细菌的出现是两种细菌细胞融合的结果 D.死亡的小鼠体内 S 型活细菌的出现是 R 型细菌转化的结果 2.赫尔希和蔡斯“噬菌体侵染细菌”的实验中,操作及结果正确的是 ( ) ( )

A.同时用含同位素 35S、32P 的培养基培养细菌,再用此细菌培养噬菌体 B.分别用含同位素 35S、32P 标记的噬菌体侵染未经标记的大肠杆菌 C.噬菌体侵染细菌并经保温、搅拌与离心后,含 35S 的放射性同位素主要分布在离心管沉淀物中 D.噬菌体侵染细菌并经保温、搅拌与离心后,含 32P 的放射性同位素主要分布在上清液中 3.在噬菌体侵染细菌实验中,用 15N、32P、35S 标记的噬菌体侵染细菌,在产生的子代噬菌

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体 (

的 )



































A.可以在外壳中找到 15N 和 35S C.可以在外壳中找到 15N

B.可以在 DNA 中找到 15N 和 32P D.可以在 DNA 中找到 15N、32P、35S

4. (2009 年广东卷)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 5. (2010 年山东济南模拟)2009 年 11 月,美国《时代》杂志报道,一个由美、英等多国 科学家组成的国际研究团队宣布,他们已经绘出了猪(19 对染色体)的基因组草图。对 其评价不准确的是 ( )

A.有助于提升猪繁殖、猪肉营养等方面的研究 B.基因组草图的绘制完成意味着后基因时代的到来 C.有助于器官移植等涉及人类健康技术的研发 D.猪的基因组研究需要测定 19 条染色体中的 DNA 分子 6.下列属于基因的是 A.控制抗体合成的 DNA 片段 B.组成 DNA 的 4 种脱氧核苷酸及其序列 C.组成染色体的主要化学成分 D.含有编码淀粉酶遗传信息的 DNA 分子 7.已知某 DNA 分子中,G 与 C 之和占全部碱基总数的 35.8%,其中一条的 T 与 C 分别占该 链基碱基总数的 32.9%和 17.1%,则在它的补链中,T 和 C 分别占该链碱基总数的 ( ) B.31.3%和 18.7% D.17.1%和 32.9% ( )

A.32.9%和 17.1% C.18.7%和 31.3%

8.下图是—个 DNA 分子片段,其中—条链中含 15N,另—条链中含 14N。下列有关说法正确 的是 ( )

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A.限制酶作用于①部位,解旋酶作用于③部分 B.②处碱基的缺失会导致染色体结构变异,并且可以遗传 C.该 DNA 的特异性表现在碱基种类和(A+C)/(T+G)的比例上 D.把该 DNA 放在含 15N 的培养液中复制两代,子代 DNA 中只含有 15N 的 DNA 占 1/4 9.已知某 DNA 分子含 1000 个碱基对,共中一条链上 A:G:T:C=2:2:1:5。该 DNA 分子连续复 制 2 ( 次 , 则 第 2 次 复 制 共 需 要 鸟 嘌 呤 脱 氧 核 苷 酸 分 子 数 是 ) B.1400 个 D.2100 个

A.700 个 C.1800 个

10 . 下 列 酶 所 催 化 的 生 理 过 程 需 要 “ 模 板 ” 的 有 ( 多 选 ) ( ) A.DNA 聚合酶 C.RNA 聚合酶 B.DNA 连接酶 D.细胞内催化蛋白质合成的酶 ( )

11.下图为人体内基因对性状的控制过程,下列叙述不正确的是

A.图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体 B.镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是基因突变 C.人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降 D.该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来进行的 12. (2010 年江西南昌模拟)右图中形成 mRNA 不需要加工,其所示生理过程最可能是 ( )

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A.硝化细菌的转录和翻译 B.酵母菌的转录和翻译 C.大肠杆菌的 DNA 分子复制 D.霉菌的 DNA 分子复制 13.下列物质中,必须通过核孔进入核内的是 A.核糖核苷酸 C.DNA B.脱氧核糖 D.DNA 聚合酶 ( )

14.用链霉素或新霉素处理,可以使核糖体与单链 DNA 分子结合,这一单链 DNA 分子可以 代替 mRNA 合成多肽,这说明 A.遗传信息可以从 DNA 流向 RNA B.遗传信息可以从 RNA 流向 DNA C.遗传信息可以从 DNA 流向蛋白质 D.遗传信息可以从蛋白质流向 DNA 15.下列甲、乙、丙三图代表着生物的三种遗传和表达方式,据此分析错误的是 ( ) ( )

A.需要 tRNA 和核糖体同时参与的过程有 2、5、9 B.上述三种方式的遗传信息流动可总结为: C.原核生物遗传信息的传递方式用甲表示 D.可与模板链上的碱基 A 发生 A—T 配对的过程是 3、7 16. (2010 年江苏栟茶模拟)研究生物遗传物质的过程中,人们做了很多实验进行探究,包 括著名的“肺炎双球菌转化实验” 。 (1)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

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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。 ①制备符合要求的培养基时, 除加入适当比例的水和琼脂外, 还必须加入一定量的无机 盐、氮源、有机物、生长因子等,并调整 pH。 ②本实验中的对照组是 ③本实验得出的结论是 这三组。 。

(2)艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中,起转化作用的是 DNA。请利 用 DNA 酶做试剂,选择适当的材料用具,设计实验方案,验证“促进 R 型细菌转 化成 S 型细菌的物质是 DNA” ,并预测得实验结果,得出实验结论。 ①实验设计方案: 第一步:从 S 型细菌中提取 DNA; 第二步:制备符合要求的培养基,将其均分为三份,标为 A、B、C,分别作如下处理: 组合编号 处理 第三步: A 不加任何提取物 B g. ; C h.

第四步: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。 ②预测实验结果并得出结论:

。 ③通过设计的实验,还能得出什么结论: 。 17. 右图表示番茄细胞中基因表达过程, “→”表示物质转移的路径和方向, 请仔细观察下图并完成下列问题。 (1)图中细胞的_______实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流。

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(2)已知Ⅴ代表叶绿体 DNA,Ⅵ代表具有催化某高分子合成的物质, 那么图中Ⅱ、Ⅵ分别代表的物质或结构依次是 (3)LHCP 参与光合作用的 、 。

反应。由 SSU 和 LUS 组装成的

Rubisco 催化 CO2+C5→2C3 反应过程,Rubisco 存在于叶绿体中的 中。 (4)控制 LHCP 合成的基因在遗传中_______(能/不能)遵循孟德尔遗 传定律。 18.请回答下列有关遗传信息传递的问题。 (1)为研究某病毒的致病过程,在实验室中做了如下图所示的模拟实验。

①从病毒中分离得到物质 A。已知 A 是单链的生物大分子,其部分碱基序列为— GAACAUGUU—。将物质 A 加入试管甲中,反应后得到产物 X。经测定产物 X 的部分 碱基序列是—GTTGTAGAA—,则试管甲中模拟的是 有碱基 T 的模板,则试管甲中模拟的是 过程。 过程。若将 A 换成含

②将提纯的产物 X 加入试管乙,反应后得到产物 Y。产物 Y 是能与核糖体结合的单链大 分子,则产物 Y 是 ,试管乙中模拟的是 过程。

③将提纯的产物 Y 加入试管丙中,反应后得到产物 Z。产物 Z 是组成该病毒外壳的化合 物,则产物 Z 是 。

(2)若该病毒感染上了小鼠上皮细胞,则组成子代病毒外壳的化合物的原料来 自 , 而决定该化合物合成的遗传信息来自 。 若该病毒除感 。该病毒 。

染小鼠外,还能感染其他哺乳动物,则说明所有生物共用 遗传信息的传递过程为

19.原癌基因是各种癌症中的关键基因之一,其突变后表达的产物 G 蛋白作用机理如图甲 (图中字母表示物质,数字表示生理过程) 。当细胞膜表面的酪氨酸激酶受体与生长因 子结合后,G 蛋白形成转录激活剂后,导致细胞周期启动并过度分裂。图乙是图甲中发 生的某种活动。请回答下列问题:

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(1)图甲中的酪氨酸激酶受体的本质是 表现出的特性是 。

,从图甲中信息可知,细胞癌变后,

(2)G 蛋白在①过程需要与 GTP 作用后获取能量,变为转录激活剂。GTP 与 ATP 是同类物 质,请参照 ATP 的命名方法,请写出 GTP 的中文名称: (3)图甲中能进行碱基互补配对的过程有 是 (4)乙图相当于甲图中的 成上的不同之处是 。 过程中,乙图中的 X 是 。 ,其中 Y 与 Z 在组 。

(数字表示) ,与③过程有关的细胞器

20. (2010 年上海闸北区模拟)下图分别表示生物体细胞内的两个生理过程图解。请分析回 答下列问题。

(1)图甲所示的生理过程是________,进行的主要场所是___________,所需要的原料是 ____________。 (2)图乙所示的生理过程是_______,进行的场所是_______。e 链是完成该生理过程的模 板,称为 。

(3)若形成的 c 链中, A 和 U 碱基分别占全部碱基的 16%和 32%,那么 a、b 链中胸腺嘧

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啶占全部碱基的比例是



(4) 图乙中的 I 是___________。 若其上的三个碱基为 UAC, 则此时 I 所对应的三个碱基 (序 列)是________,这三个相邻的碱基成为___________。

【参考答案】
1.AC 2.B 3.B 4.C 5.D 16. (1)②1、2、3 组 ③S 型细胞中的某种物质(转化因子)能使 R 型细菌转化成 S 型细菌 (2)①第二步:加入提取出的 S 型细菌 DNA 加入提取的 S 型细菌 DNA 和 DNA 酶 第三步:将 R 型细菌分别接种到三组培养基上 ②A、C 组中未出现 S 型细菌,只有 B 组培养基中出现 S 型细菌 说明 DNA 分子,可以 使 R 型细菌转化为 S 型细菌 ③DNA 结构要保持完整才能促进 R 型细菌转化为 S 型细菌 17. (1)核孔 (2)mRNA;RNA 聚合酶 (3)光;基质中 (4)能 18. (1)①逆转录;DNA 复制 ②mRNA(信使 RNA) ;转录 ③多肽(蛋白质) (2)小鼠上皮细胞;病毒 RNA;一套密码子;RNA→DNA→RNA→蛋白质 19. (1)糖蛋白;具有无限增殖能力 (2)鸟苷三磷酸(三磷酸鸟苷) (3)②③⑤;核糖体、线粒体 (4)②;RNA 聚合酶;核糖 20. (1)转录;细胞核;核糖核苷酸 (2)翻译;核糖体(细胞质) ;信使 RNA(mRNA) (3)24% (4)转移 RNA;AUG;密码子 6.A 7.B 8.A 9.B 10.ACD 11.D 12.A 13.D 14.C 15.B

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