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1-3-6《遗传的分子基础》


专题整合三 遗传、变异与进 化(2个常考点+4个必考点)

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第六讲

遗传的分子基础


【考纲点击】

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)。

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常考点10 探究遗传物质本质的经 典实验(5年15考 ★)

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高考经典
1.(2012· 江苏,2)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长
的过程,下列有关叙述正确的是 ( )。

A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
B.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 C.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等 于嘌呤数 D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质 是RNA

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解析:孟德尔并没有弄清楚遗传因子的化学本质,遗传因
子(即基因)是DNA的事实是艾弗里首先在实验中证明的; 在噬菌体侵染细菌的实验中,赫尔希和蔡斯并没有把 DNA和蛋白质进行分离提纯,但使用同位素示踪的技术 将DNA和蛋白质进行了分开研究,说服力更强;在沃

森、克里克之前,查哥夫已证明DNA中嘌呤的数与嘧啶
的数是相等的;烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草 花叶病毒的遗传物质是RNA,不能说明其他病毒的遗传 物质也是RNA。 答案:B

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2.(2011· 广东理综,2)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双
球菌进行实验,结果如下表。从表可知 实验组号 接种菌型 ① R 加入S型菌物质 蛋白质 ( )。

培养皿长菌 情况 R型


③ ④

R
R R

荚膜多糖
DNA DNA(经DNA酶 处理)

R型
R型、S型 R型

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A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子

D.①~④说明DNA是主要的遗传物质 解析:艾弗里和同事的实验结果表明,只有加入DNA,R
型细菌才能转化为S型细菌,DNA是转化因子,而蛋白 质、荚膜多糖等物质不是转化因子,但不能说明荚膜多糖

有酶活性,故A、B错误。③、④可组成对照实验,由实
验结果与自变量的对应关系可知:S型细菌的DNA是转化 因子故C正确;实验①~④只能说明DNA是遗传物质,故 D错误。 答案:C
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3.(2011· 江苏生物,12)关于“噬菌体侵染细菌的实验”
的叙述,正确的是 ( )。

A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培
养基培养噬菌体 B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆

菌,进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射 性可能是搅拌不充分所致 D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传 物质、蛋白质不是遗传物质

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解析:培养噬菌体需用含细菌的培养基;被标记的噬菌体

侵染未被标记的大肠杆菌,经短时间培养后,搅拌离心处
理;该实验中,若搅拌不充分,噬菌体的外壳没有与细菌 完全分离,沉淀物中存在少量放射性35S;噬菌体侵染细 菌的实验仅能说明DNA是遗传物质,没有说明蛋白质不 是遗传物质。

答案:C

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本考点命题多以实验分析选择题形
式出现,考查经典实验的设计思路(方法)、操作过 程及结论。理综卷考查频度较低。

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命题猜想
创设新情境,考查学生对经典实验的理解能力
【押题】 (创新题)S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原

类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等),不同的抗原类型之间不能通
过突变而发生转换;在特殊条件下离体培养S-Ⅱ型肺炎 双球菌可从中分离出R-Ⅱ型菌。Griffith将加热杀死的 S-Ⅲ型菌与R-Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内,小鼠 患肺炎大量死亡,并从患病死亡小鼠体内获得了具有活

性的S-Ⅲ型菌;而单独注射加热杀死的S-Ⅲ型菌小鼠
未死亡。此实验结果能支持的假设是
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(

)。

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A.S-Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌
B.S-Ⅲ型菌是由R-Ⅱ型菌突变形成的 C.R-Ⅱ型菌经过转化形成了S-Ⅲ型菌 D.加热后S-Ⅲ型菌可能未被完全杀死 破题关键

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解析

加热杀死的S-Ⅲ型菌与R-Ⅱ型菌混合后同时注

入小鼠体内,小鼠患肺炎大量死亡,并从患病死亡小鼠体 内获得了具有活性的S-Ⅲ型菌;而单独注射加热杀死的 S-Ⅲ型菌小鼠未死亡,说明R-Ⅱ型菌经过转化形成了S -Ⅲ型菌。 答案 C

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考点探源
1.遗传物质探索的经典实验

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要点解读

(1)肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照

?DNA ?糖类 ? S型细菌?蛋白质 +R型细菌 ?脂质 ? ?DNA水解物 相互对照 ――――→ 结果推知
?①DNA是遗传物质 ? ? ?②蛋白质等其他物质不是遗传物质 ?

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(2)噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
用35S标记蛋 白质的噬菌体 侵染 ? ――→细菌―→搅拌、离心 ?

? ? 结果 ?上清液放射性高 ? ――→? ? ? ?沉淀物放射性低 ? 32 用 P标记 侵染 ? ――→细菌―→搅拌、离心 ? DNA的噬菌体 ? 结果 ?上清液放射性低 ? ――→? ? ?沉淀物放射性高
相互对照 ―――――→DNA 是遗传物质 得出结论

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2.生物的遗传物质总结
遗传物质 细胞生物 (原核、真 核生物) 均为 DNA DNA 病 毒 病毒 RNA 病毒 DNA 2种 RNA
? ? ? ? ?

所含核酸

所含核苷酸 8种

含氮碱基

?四种核糖 ? 核苷酸 ?四种脱氧 ? ? 核苷酸

5 种: T、 A、 C、G、U

1 种, 4 种脱氧 为 DNA 核苷酸 1 种, 4 种核糖 为 RNA 核苷酸

4 种:A、 T、C、G 4 种:A、 U、C、G

DNA RNA

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名师叮咛
1.“DNA是主要的遗传物质”是总结多数生物的遗传物

质后得出的,而不是由肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵
染细菌实验得出的。 2.R型细菌转化为S型细菌的实质是S型细菌的DNA整合到 了R型细菌的DNA中,从变异类型看属于基因重组。 3.噬菌体侵染细菌的实验中,两次用到大肠杆菌,第一次

是对噬菌体进行同位素标记,第二次是将带标记元素的
噬菌体与大肠杆菌进行混合培养,观察同位素的去向。

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必考点3 基因的本质与功能——中 心法则相关问题整合
(5年49考 ★★ ★★ ★)

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高考经典
1.(整合题)下列有关遗传的分子基础的描述正确的是_______。

①只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
(2011· 海南,16A) ②磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架,而

DNA双链上相邻碱基以氢键连接
(2009· 广东,24B、D改编) ③真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量 (2009· 江苏,12C和2011· 海南,25A)
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④转录过程在细胞质基质中进行,以核糖核苷酸为原料,
不需解旋酶 (2011· 江苏,7A和安徽,5C合编) (2011· 海南,15D) ⑥mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子,不 ⑤细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸

同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
(2011· 海南,15C和江苏,7D合编) ⑦DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心 法则 答案:②③⑤⑥ (2010· 海南,12D)

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2.(2012· 福建理综,5)双脱氧核苷酸常用于DNA测序,其 结构与脱氧核苷酸相似,能参与DNA的合成,且遵循碱 基互补配对原则。DNA合成时,在DNA聚合酶作用下,

若连接上的是双脱氧核苷酸,子链延伸终止;若连接上
的是脱氧核苷酸,子链延伸继续。在人工合成体系中, 有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧

啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合
成出的不同长度的子链最多有 A.2种 B.3种 C.4种 ( D.5种 )。

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解析:DNA复制过程中,胸腺嘧啶与腺嘌呤互补配对。 单链模板中有四处为腺嘌呤脱氧核苷酸,所以若原料中有 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸分别与之配对时就会出现四种不同

长度的子链,若复制时胸腺嘧啶双脱氧核苷酸恰好没有参
与到子链的形成过程中,这样就会合成出最长的子链,因 此以该单链为模板合成出不同长度的子链最多有5种。

答案:D

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3. (2012· 安徽理综,5)图示细胞内某些重要物

质的合成过程,该过程发生在
个核糖体同时合成多条肽链

(

)。

A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多 B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体 上移动以便合成肽链 C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译 D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传

信息的翻译

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解析:本题考查基因指导蛋白质的合成,由图中信息可 知,边转录边翻译为原核生物细胞内,转录没有结束便启 动遗传信息的翻译。

答案:C

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本考点常针对中心法则涉及的五个
过程进行命题,命题多结合图示分析复制、转录(逆 转录)和翻译的场所、过程、条件等或进行综合比

较;也可根据DNA结构及中心法则中碱基互补配对
规律命制计算题。

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命题猜想
比较考查复制、转录、翻译
【押题1】 (原创题)如图所示为真核细胞中核基因遗传信息 的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是 ( )。

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A.①②过程的场所、酶及碱基配对情况均相同 B.①②代表遗传信息的传递,③代表遗传信息的表达 C.①②③过程中只有③不会有碱基互补配对

D.③过程中核糖体的移动方向是由左向右
解析 ①为DNA复制过程,碱基互补配对为A—T、G—C,

②为转录,碱基互补配对为A—U、G—C;②转录主要发生
在细胞核中,还有叶绿体和线粒体中,③翻译发生在细胞质 基质中的核糖体上;①过程需要DNA解旋酶和DNA聚合酶, ②过程需要DNA解旋酶和RNA聚合酶;根据肽链的长度判 断,核糖体移动的方向是由左向右。DNA通过自我复制传递 遗传信息,通过转录、翻译表达遗传信息。 答案 D
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————DNA复制、转录、翻译、逆
转录、RNA复制的比较(见下表)
RNA复 制 -

项目 场所 模板

DNA复制

转录

翻译 核糖体

逆转录 -

主要在细 主要在细

胞核内 条链

胞核内 条链

DNA的两 DNA的一

mRNA

RNA

RNA

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4种脱氧核 4种核糖 原料 苷酸 核苷酸 解旋酶、 解旋酶、 DNA聚合 RNA聚合 酶等 酶等 A—T; G—C; T—A; C—G

20种氨 基酸

4种脱氧 核苷酸

4种核糖 核苷酸 RNA聚合 酶等 C—G; A—U; G—C; U—A





逆转录酶

碱基配 对原则

A—U ; A—T; A—U; G—C ; U—A; G—C; U — A ; C—G; T—A; C—G ; G—C C—G G—C

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结果

两个子代 DNA分子

mRNA、 tRNA、 rRNA、

蛋白质

DNA

RNA

信息 传递
实例

DNA→DNA DNA→mRNA

mRNA→ 蛋白质
所有生物

RNA→ DNA 艾滋病 病毒

RNA→ RNA 烟草花 叶病毒

绝大多数生 物

绝大多数生物

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DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基
酸数目之间的关系
【押题2】 (2012· 安徽芜湖二模)某基因含有m个碱基,它

控制合成的蛋白质有两条肽链。则在基因表达过程中
合成的mRNA中含有的碱基数以及合成多肽链时脱去 的水分子数分别是(不考虑不表达部分)
m A.m、 -1 3 m m C. 、 -1 2 6 m B.m、 -2 3 m m D. 、 -2 2 6
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(

)。

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解析

DNA 中的碱基数:mRNA 中的碱基数=2∶1,故 m mRNA 中的碱基数为 ;mRNA 上三个相邻的碱基决定一 2 m m 个氨基酸,所以蛋白质中的氨基酸数目为 ;由 个氨基酸 6 6 m 形成两条肽链时脱去的水分子数为 -2。 6

答案

D

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考点探源
1.中心法则与基因表达的关系图解

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2.基因的本质与功能
本质:有遗传效应的DNA片段 功能:传递、表达遗传信息 3.基因对性状的控制(重点) (1)中心法则解读:

①以DNA为遗传物质的生物(绝大多数生物)的中心法则。

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②以RNA为遗传物质的生物的中心法则(如RNA病毒等)。
a.具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)。

b.具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)。

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(2)基因与性状间的关系:
基因与性状并非简单的一一对应的关系,可存在如下几种 情况。
控制 ① 一个基因――→一种或多种性状; 共同控制 ② 多个基因――――→一种性状;

③基因之间可相互作用、相互影响,从而改变生物性状。 如蚕茧的黄色(A)对白色(a)是显性,与蚕茧颜色有关的基

因还有B、b,且只有基因型为A_bb时,才表现黄色。

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4.与碱基互补配对或DNA复制相关的计算(难点)
(1)据T或U可判断核酸种类,DNA中含T,RNA中含 U,双链DNA分子中嘌呤之和=嘧啶之和,即A+G= T+C。 (2)在双链DNA分子中,已知某碱基的百分含量,求其

他碱基的百分含量,可用A=T,G=C,A+G=T+
C=50%求解。
A+G (3)在双链 DNA 中,一条单链的 =m,则另一条 C+T A+G 1 互补链的 = 。 C+T m
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A+T (4)在双链 DNA 中,互补配对的碱基之和的比值 与每 G+C 一条单链中这一比值相等。 A+T (5)不同生物的 DNA 分子中, 不同,代表了每种生物 G+C DNA 分子的特异性。

(6)双链DNA分子中,如含某种碱基x个,复制n次,则需 加入的含该碱基的脱氧核苷酸数为(2n-1)x。

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名师叮咛
1.复制和转录并非只发生在细胞核中,DNA存在的部位

都可发生,如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒
等都可发生。 2.转录的产物并非只有mRNA,tRNA和rRNA也是转录 的产物,但携带遗传信息的只有mRNA。 3.一个mRNA分子可结合多个核糖体,可同时合成多条

多肽链,但并不能缩短每条多肽链的合成时间。
4.并非所有的密码子都能决定氨基酸,3种终止密码子不 能决定氨基酸。
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规律总结

在蛋白质的合成过程中,是以DNA(基因)的两

条链中的一条为模板,合成一条mRNA单链;在翻译时, mRNA每三个碱基决定一种氨基酸,因此,三者之间的数 量关系一般可表示为(如下页图):

1 1 蛋白质中氨基酸数目= mRNA 碱基数目= DNA(或 3 6 基因)碱基数目。
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【典例】 (2010· 山东卷)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 答案 B

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教你审题——挖掘示意图隐含信息,抓题干及选项关键词
是解题关键

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(1)解答本类题目的关键在于清晰 DNA分子半保留复制特点并明确 复制后新DNA的分子位置,及子

DNA分开时间与去向,最好的方
法是将右图熟记于心,灵活推测子 DNA的来源及去向。 注:解题时务必关注“标记模板DNA”,还是“标

记原料”

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(2)DNA复制过程中的碱基数量计算。
设某DNA分子中含某碱基a个。 ①复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a· n-1)。如 (2 图所示:

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②第n次复制,需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·n-1。 2 由图示可以看出,复制的结果是形成两个一样的DNA分 子,所以一个DNA分子复制n次以后,得到的DNA分子数 量为2n个(如上图),复制(n-1)次后得到的DNA分子数为

2n-1,第n次复制增加的DNA分子数为2n-2n-1=2n-1,
需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·n-1。 2

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【变式1】 用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中 有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培养基中连续复 制4次。下列结果不可能的是 7 14 A.含有 N 的 DNA 分子占 8
1 B.含有 15N 的脱氧核苷酸链占 16 C.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个 D.复制后共产生 16 个 DNA 分子

(

)。

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解析:DNA 进行的是半保留复制,所以子 DNA 中至少有 一条链是新合成的,又因原料含 14N,所以含 14N 的 DNA 分子占 100%,A 错误;一 DNA 分子连续复制 4 次会得到 16 条 DNA,32 条脱氧核苷酸链,其中有 2 条脱氧核苷酸 链为母链(含 15N),位于两个子 DNA 中,故含 15N 的脱氧 2 1 核苷酸链占 = ,B、D 正确;DNA 分子中任何不相配 32 16 对的碱基之和等于碱基总数的一半,C 与 A 不配对,故 1 DNA 中 A 有 200× -60=40 个,而一 DNA 分子连续复 2 制 4 次会得到 16 条 DNA, 相当于新合成 15 个 DNA 分子, 故需要腺嘌呤 15×40=600 个,C 正确。

答案:A
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【变式2】 如图为DNA分子的复制图解,对此分析不正确 的是 ( )。

A.该图反映了DNA的半保留复制和边解旋边复制的特点

B.图中的酶A、酶B分别为解旋酶、DNA连接酶
C.a代表的物质是四种游离的脱氧核苷酸 D.一般情况下,两个子代DNA所带的遗传信息完全相同
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解析:从图示可以看出,该DNA分子正处于边解旋(酶A处) 边复制(酶B处)的状况,由于复制得到的每个子代DNA分子 都保留了一条母链,因此,体现了半保留复制的特点。酶A

应为解旋酶,酶B为DNA聚合酶。一般情况下,根据碱基
互补配对原则,复制得到的2个子代DNA的遗传信息相同。 答案:B

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