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第1讲遗传的分子基础[考纲要求]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)。6.基因与性状的关系(Ⅱ)。1．比较肺炎双球菌和T2噬菌体(1)相同点：都营寄生生活，遗传物质均为DNA。(2)不同点①肺炎双球菌：为原核生物，具有独立的物质和能量供应系统。②T2噬菌体：为非细胞结构的病毒，必须寄生在活细胞中，利用宿主细胞的物质和能量进行增殖。2．关于肺炎双球菌转化的实验(1)转化的实质是基因重组而非基因突变；转化的只是少部分R型细菌。(2)体内转化实验证明了“转化因子”的存在，体外转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。3．关于噬菌体侵染细菌的实验(1)不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。4．遗传信息的传递和表达(1)DNA分子独特的双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对原则，保证了DNA复制能够准确地进行。(2)密码子具有简并性既有利于提高翻译速度，又可增强容错性，减少蛋白质或性状差错。5．基因对性状的控制(1)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。有的性状是由一对基因控制的，有的性状是由多对基因共同控制的(如人的身高)，有的基因可决定或影响多种性状。(2)性状并非完全取决于基因。生物体的性状从根本上是由基因决定的，同时还受环境条件的影响，因此性状是基因和环境共同作用的结果，即表现型＝基因型＋环境条件。1．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解()2．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状()3．培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中()4．赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，证明了DNA的半保留复制()5．使DNA双链不能解开的物质可导致细胞中DNA的复制和转录发生障碍()6．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制()7．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA()8．一个tRNA分子中只有一个反密码子()答案1.×2.×3.√4.×5.√6.√7.√8．√1．艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中，设置“DNA＋DNA酶”组的目的是从反面证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质，也证明了DNA的水解产物不是遗传物质。2．翻译效率很高，原因是一个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。3．镰刀型细胞贫血症的发病原因说明了基因控制生物性状的途径之一是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。考点一生物的遗传物质1．肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较比较项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验思路相同设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能处理方式的区别直接分离：分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素实验结论①DNA是遗传物质；②蛋白质等不是遗传物质DNA是遗传物质2.噬菌体侵染细菌实验的误差分析(1)32P标记DNA的噬菌体侵染大肠杆菌(2)用35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌考向一生物的遗传物质辨析1．关于T2噬菌体的叙述，正确的是()A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖答案D解析核酸中不含硫元素，A错误；T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，不能寄生在酵母菌细胞中，B错误；任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，C错误；T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞内的物质进行增殖，D正确。2．下列过程中，细胞内遗传物质发生改变的是()A．造血干细胞分化为B细胞B．效应T细胞使靶细胞裂解C．R型细菌转化为S型细菌D．生长素诱导产生无子番茄答案C解析细胞分化过程中遗传物质不改变，A错误；效应T细胞与靶细胞密切接触，会使靶细胞裂解死亡，遗传物质不改变，B错误；R型细菌转化为S型细菌遗传物质发生了改变，C正确；生长素诱导子房发育成果实，遗传物质不改变，D错误。考向二探究遗传物质的实验分析3．噬藻体是感染蓝藻的DNA病毒。用32P标记的噬藻体感染蓝藻细胞，培养一段时间，经搅拌、离心后进行放射性检测。下列相关叙述正确的是()A．32P标记的是噬藻体DNA中的胸腺嘧啶B．搅拌的目的是使吸附在蓝藻上的噬藻体与蓝藻分离C．离心后放射性同位素主要分布在试管的上清液中D．此实验证明DNA是噬藻体的遗传物质答案B解析32P标记的是噬藻体DNA中的所有磷酸基团，A错误；搅拌的目的是使吸附在蓝藻表面的噬藻体与蓝藻分离，B正确；离心后放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中，C错误；由于缺乏对照实验，故不能说明噬藻体的遗传物质是DNA，D错误。4．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实验都证明了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答案C解析艾弗里从S型肺炎双球菌中提取出了DNA、蛋白质或夹膜多糖，分别与R型细菌混合培养，证明了DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质；赫尔希和蔡斯用同位素标记法将噬菌体的DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去研究它们的效应。5．(2019·广东肇庆二模)人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程，请回答下列问题：(1)孟德尔等遗传学家的研究表明，在减数分裂过程中，____________________基因表现为自由组合。(2)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型细菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型细菌可以由S型细菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型细菌混合培养，出现了S型细菌，如果S型细菌的出现是由于R型细菌突变产生，则出现的S型细菌应为__________(填“一种类型”或“多种类型”)，作出这一判断的依据是_______________________________________________________________________________________________________________。(3)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：①S型细菌的蛋白质或荚膜多糖＋R型细菌→只有R型细菌；②S型细菌的DNA＋R型细菌→R型细菌＋S型细菌③S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌→只有R型细菌。增设实验③的目的是证明_________________________________________________________。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，为什么遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系？_______________________________________________________________________________。答案(1)非同源染色体上的非等位(2)多种类型基因突变是不定向的(3)无DNA则转化一定不能发生(或DNA是使R型细菌发生转化的唯一物质或DNA是使R型细菌发生转化的不可或缺的物质)(4)RNA是单链结构，碱基之间没有统一的配对关系(或RNA是单链结构，只有部分碱基存在一一配对关系)解析(1)自由组合定律的实质指的是非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的组合而组合。(2)基因突变是不定向的，所以若R型细菌基因突变可以产生S型细菌，则出现的S型细菌可能有多种类型。(3)艾弗里的肺炎双球菌的转化实验增加了“DNA＋DNA酶”组的实验，与DNA组实验作为对比，说明DNA是使R型细菌发生转化的唯一物质。(4)RNA是单链结构，碱基之间没有统一的配对关系，所以遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系。考点二遗传信息的传递和表达1．DNA的复制2．基因表达过程中的重要图解(1)图1表示真核生物核基因的表达过程。转录在细胞核中进行，翻译在核糖体上进行，两者不同时进行。(2)图2表示原核生物基因的表达过程。转录和翻译两者同时进行。(3)图3表示转录过程。转录的方向是从左向右，催化的酶是RNA聚合酶，产物是mRNA、rRNA和tRNA。(4)图4表示真核细胞的翻译过程。图中①是mRNA，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链，翻译的方向(核糖体移动方向)是自右向左。(5)图5表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上可结合多个核糖体，在核糖体上同时进行翻译过程。(6)图6表示中心法则。①表示DNA复制，②表示转录，③表示翻译，④表示RNA复制，⑤表示逆转录。①②③表示大多数生物的遗传信息流动过程，④⑤是少数RNA病毒遗传信息的流动过程。考向一有关DNA的分子结构和复制的考查6．下列关于DNA分子结构与复制的说法，正确的是()A．DNA分子的差异造成了肺炎双球菌S型细菌与R型细菌致病性的差异B．DNA分子中每个磷酸基团都连接2个脱氧核糖C．减数分裂过程中发生交叉互换一般不会导致DNA分子结构的改变D．边解旋边复制是保证亲代与子代DNA遗传信息传递准确性的关键答案A解析肺炎双球菌S型细菌有多糖类的荚膜，具有毒性，R型细菌无荚膜，不具有致病性，根本原因是二者DNA分子中的遗传信息不同，所以DNA分子的差异造成了肺炎双球菌S型细菌与R型细菌致病性的差异，A正确；链状DNA分子中大多数磷酸基团连接2个脱氧核糖，但位于两条链两端的两个游离的磷酸基团各连接一个脱氧核糖，B错误；减数分裂过程中发生交叉互换，一般会导致DNA分子结构的改变，C错误；碱基互补配对原则保证了DNA复制能准确无误地进行，D错误。7．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率答案A解析图示DNA分子的不同片段解旋程度不同，所以多起点复制不是同步进行的。考向二有关基因表达的考查8．(2019·全国Ⅰ，2)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，所需的材料组合是()①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A．①②④B．②③④C．③④⑤D．①③⑤答案C解析蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，所以C项符合题意。9．(2019·山东日照一模)研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程。下列相关叙述错误的是()A．过程①可以产生tRNA、rRNA、mRNA三种RNAB．终止密码与a距离最近，d结合过的tRNA最多C．细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA既抑制转录也抑制翻译D．细胞缺乏氨基酸时，该调控机制有利于氨基酸的调配利用答案B解析①为转录过程，该过程可以产生tRNA、rRNA和mRNA三种RNA，A正确；根据肽链的长度可知，翻译的方向是从右向左，因此终止密码与a距离最近，d结合过的tRNA最少，B错误；由图可知，细胞缺乏氨基酸