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1专题7遗传的分子基础1．S型细菌的DNA能使活的R型细菌转化为S型细菌。2．噬菌体由蛋白质和DNA组成，在侵染细菌时只有DNA注入细菌内。3．DNA分子双螺旋结构的特点：(1)两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。(3)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。4．DNA分子具有多样性、特异性和稳定性等特点。5．基因的本质是有遗传效应的DNA片段。6．基因的功能是遗传信息的传递和表达。7．DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。8．复制、转录和翻译都需要模板、原料、能量和酶等条件，除此之外，翻译还需要运输工具tRNA。9．一种氨基酸可对应多种密码子，可由多种tRNA来运输，但一种密码子只对应一种氨基酸，一种tRNA也只能运输一种氨基酸。10．生物的表现型是由基因型和环境共同决定的。11．中心法则可表示为：12．中心法则体现了DNA的两大基本功能：(1)通过DNA复制完成了对遗传信息的传递功能。(2)通过转录和翻译完成了对遗传信息的表达功能。1．(2012·重庆高考)针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注。下列有关噬菌体的叙述，正确的是()A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解2[命题立意]本题考查噬菌体增殖特点等相关知识。[知识依托]①噬菌体专营寄生生活，在活细胞内完成复制增殖。②噬菌体只将其DNA注入宿主细胞内，利用宿主细胞的原料合成自身的物质。[解析]选A噬菌体是一种专门寄生在细菌细胞内的病毒，在噬菌体侵染细菌的过程中，是以细菌氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质；合成子代噬菌体的核酸是以噬菌体DNA为模板而不是以细菌DNA为模板；当噬菌体在宿主菌内增殖到一定程度后，会使宿主菌裂解死亡，而不是噬菌体外壳蛋白抑制了宿主菌的蛋白质的合成而使其死亡；噬菌体是病毒，不以二分裂方式增殖。2．(2012·福建高考)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[命题立意]本题考查DNA结构的相关知识。DNA分子中A与T配对，G与C配对。[解析]选D由题干分析可知，题中所给的单链模板中含有4个“A”，其中每个“A”均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对时子链延伸终止，因此当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链；若单链模板上的“A”只与脱氧核苷酸结合，以该单链为模板合成出的子链只有1种，综上所述，以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有5种。3．(2012·山东高考)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变[命题立意]本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及DNA分子的有关计算。[知识依托]①双链DNA分子中A＝T，G＝C，A＋G＝A＋C＝T＋G＝T＋C＝50%。②DNA分子复制n次的过程中，消耗的某碱基数量为(2n－1)·a。③DNA复制是半保留复制，不论复制多少代，子代DNA分子只有两个DNA含有亲代的母链。④DNA发生突变，遗传信息一定发生改变。但由于密码子的简并性等原因，控制的生物性状不一定改变。3[解析]选C该DNA分子中含有鸟嘌呤个数为5000×2×(50%－20%)＝3000(个)，产生100个子代噬菌体至少需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为3×103×99＝2.97×105(个)；噬菌体以自身的DNA分子作为模板进行增殖；子代噬菌体中含32P的有2个，只含31P的有98个，其比例为1∶49；DNA分子发生突变，改变的密码子所对应的氨基酸可能不变，其性状不发生改变。4．(2012·新课标全国卷)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的()A．tRNA种类不同B．mRNA碱基序列不同C．核糖体成分不同D．同一密码子所决定的氨基酸不同[命题立意]本题考查蛋白质合成过程的相关知识。[知识依托]①决定蛋白质各种氨基酸排列顺序不同的直接原因是mRNA上密码子的排列顺序不同。②生物体内的tRNA共有61种。[解析]选B蛋白质中氨基酸的种类和排列顺序的决定与参与蛋白质合成的tRNA种类没有关系。这两种分泌蛋白氨基酸排列顺序不同的直接原因是mRNA的碱基序列不同。核糖体都是由rRNA和蛋白质组成的。自然界中几乎所有的生物共用一套遗传密码。5．(2012·安徽高考)右图表示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在()A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链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[命题立意]本题主要考查基因控制蛋白质合成的相关知识。[知识依托]①真核细胞内，转录主要发生在细胞核内，翻译发生在细胞质中的核糖体上。②原核细胞中，转录和翻译在同一场所进行，且转录的同时也进行翻译过程。③一个mRNA分子上可同时结合多个核糖体，以便快速高效地合成大量蛋白质。[解析]选C依图示，该细胞内转录和翻译同时进行，可直接判断出该过程发生在原核细胞内，从而排除A、D选项；在翻译过程中，核糖体是在mRNA上移动的，故排除B选项。1．从考查内容上看，DNA是遗传物质的实验、DNA的结构和复制、遗传信息的转录和翻译是常考点。2．从考查角度上看，结合细胞分裂、基因突变考查DNA结构与复制和遗传信息的转录、翻译；以实验分析形式考查DNA是遗传物质。43．从命题趋势上看，预计2013年高考命题，还将集中在DNA是遗传物质的探究、DNA的复制、遗传信息的表达等知识点。尤其注意以同位素示踪为实验手段的经典实验分析和图表分析题目。DNA是遗传物质的实验证据[例1](2012·江苏高考)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[解析]A项，孟德尔发现了遗传因子并证实了其传递规律，但并没有证实其化学本质；B项中，因噬菌体侵染细菌的实验通过同位素标记的方法将DNA和蛋白质彻底分离开来，故比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力；C项，沃森和克里克构建DNA双螺旋结构时利用了别人的一个重要成果就是嘌呤数等于嘧啶数；D项，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，并不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA。[答案]B探究遗传物质的经典实验比较实验比较艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌的实验设计思路设法将DNA和其他成分(特别是蛋白质)分开，单独地直接观察它们各自的作用分离方法直接分离法：将S型细菌的DNA与其他成分分离，然后用每种单一成分分别与R型细菌混合培养同位素标记法：利用T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中DNA注入大肠杆菌体内，而蛋白质外壳留在大肠杆菌体外，使DNA和蛋白质自然分开观察指标观察R型细菌能否转化为S型细菌观察放射性物质存在于上清液中还是沉淀物中结论①DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质；②说明了遗传物质可发生可遗传的变异①DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质；②说明了DNA能控制蛋白质的合成；③DNA能自我复制51．赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体()A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中C．DNA可用15N放射性同位素标记D．蛋白质可用32P放射性同位素标记解析：选B噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N。蛋白质的组成元素中一般没有P。噬菌体侵染细胞时把DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，实验结果更科学、更准确。2．在艾弗里及其同事利用肺炎双球菌证明遗传物质是DNA的实验中，用DNA酶处理从S型菌中提取的DNA之后与R型活菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型肺炎双球菌生长。设置本实验步骤的目的是()A．证明R型菌生长不需要DNAB．补充R型菌生长所需要的营养物质C．直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化的因素D．与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照解析：选D用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养就是与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照。DNA分子结构及复制[例2](2012·淮安调研)下图为细胞内某基因(15N标记)结构示意图，A占全部碱基的20%。下列说法错误的是()A．该基因中不可能含有S元素B．该基因的碱基(C＋G)/(A＋T)为3∶2C．限制性核酸内切酶作用于①部位，DNA解旋酶作用于②部位D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占1/4[解析]基因是有遗传效应的DNA片段，其组成元素有C、H、O、N、P，A正确；在双6链DNA分子中，A＝T，T也占全部碱基的20%，由于A＋T＋G＋C＝100%、C＝G，得出C和G各占全部碱基的30%，所以该基因的碱基(C＋G)/(A＋T)为3∶2，B正确；限制性核酸内切酶作用于①部位的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于②部位的氢键，C正确；复制3次共产生8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，有两条母链含15N，所以含15N的脱氧核苷酸链占子代总脱氧核苷酸链的1/8，D错误。[答案]D与碱基互补配对或DNA复制相关的计算(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。(3)在双链DNA中，一条单链的(A＋G)/(C＋T)＝m，则另一条互补链的(A＋G)/(C＋T)＝1/m。(4)在双链DNA中，互补配对的碱基之和的比值(A＋T)/(G＋C)与每一条单链中这一比值相等。(5)不同生物的DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。(6)若一个DNA分子经过n次复制，可得2n个DNA分子，若某个含15N的DNA分子，放在含14N的培养基中复制n次，则含15N的DNA分子占其总数的2/2n，含15N的DNA单链与14N的单链之比为1/(2n－1)。(7)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。3．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＝3∶3∶7∶7B．连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C