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专题四遗传与进化-2-高考命题考点高考真题印证命题角度·素养立意频率预测遗传物质的探索以遗传物质的探索为素材,考查遗传物质发现过程中相关实验的设计思路、设计技巧,考查科学思维★☆☆DNA的结构与复制2019·天津卷,1以DNA分子结构图示为信息载体,考查其结构、复制的相关知识及识图能力,或以同位素标记法考查DNA的复制特点和过程,考查科学思维★☆☆基因的表达2019·天津卷,1多以选择题的形式考查DNA复制、转录和翻译的异同点,或以图示为信息载体考查遗传信息传递的相关知识及识图、析图能力。考查科学思维★★☆-3-高考命题考点高考真题印证命题角度·素养立意频率预测孟德尔定律及其应用2018·天津卷,62017·天津卷,92016·天津卷,9结合实例考查对孟德尔定律的理解、相关概率计算和应用,推测判断性状显、隐性和后代的基因型是命题热点。考查科学思维★★★伴性遗传及人类遗传病2018·天津卷,4多结合实例或异常系谱图考查伴性遗传的遗传方式和遗传特点,试题一般以图文的形式呈现。考查科学思维★★☆-4-高考命题考点高考真题印证命题角度·素养立意频率预测可遗传的变异类型及其在育种中的应用2019·天津卷,42018·天津卷,92018·天津卷,22016·天津卷,52015·天津卷,9多以图示或文字为信息载体考查可遗传的变异的特点及其在育种方面的应用。考查科学思维和社会责任★★★生物的进化2019·天津卷,6多考查现代生物进化理论的主要内容以及运用现代生物进化理论对具体情境中的问题进行判断、分析、推理和评价的能力。考查科学思维★☆☆第6讲遗传的分子基础-6-一、人类对遗传物质的探索历程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(1)实验设计思路、处理方式及结论的比较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、直接地研究它们在遗传中是否发挥作用处理方式的区别直接分离:分离S型细菌的DNA、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-7-(2)两个实验遵循相同的实验设计原则——对照原则①肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照:DNA多糖蛋白质DNA水解产物+a.DNA是遗传物质b.其他物质不是遗传物质c.DNA水解产物也不是遗传物质-8-②噬菌体侵染细菌实验中的相互对照:-9-(3)同位素标记的差异DNA蛋白质DNA和蛋白质噬菌体32P35S14C、2H、18O、15N细菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌体32P(少数)、31P(全部)32SC、H、O、N的两种同位素都有①培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒专营寄生生活,故应先用含放射性元素的培养基培养细菌,再用具有放射性元素标记的细菌培养噬菌体。②因放射性检测时只能检测到部位,不能确定是何种元素的放射性,故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,应将二者分别标记,即把实验分成两组。-10-2.明确不同生物的遗传物质(1)细胞生物的遗传物质:DNA。(2)病毒的遗传物质:DNA或RNA。(3)绝大多数生物的遗传物质:DNA。(4)生物界主要的遗传物质:DNA。-11-二、DNA的结构、复制及相关计算1.DNA的双螺旋结构-12-(1)五种组成元素:C、H、O、N、P。(2)四种碱基:A、T、G、C,对应四种脱氧核苷酸。(3)三类物质:磷酸、脱氧核糖、碱基。(4)两条链:两条反向平行的脱氧核苷酸链。(5)一种结构:规则的双螺旋结构。-13-2.DNA的复制(1)复制方式:半保留复制,即新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。(2)过程特点:边解旋边复制。(3)影响DNA复制的外界条件-14-3.与DNA分子的结构、复制相关的计算(1)DNA分子中碱基比例的计算①常用公式:A=T,G=C;A+G=T+C=A+C=T+G=50%。②“单链中互补碱基之和”占该链碱基数的比例=“双链中互补碱基之和”占双链总碱基数的比例。-15-(2)与DNA分子复制有关的计算方法DNA分子复制为半保留复制,若1个被15N标记的DNA复制n次,其结果分析如下。①子代DNA分子数:2n个。a.无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。b.含14N的DNA分子有2n个,只含14N的DNA分子有(2n-2)个,做题时应看准是“含”还是“只含”。②子代DNA分子中脱氧核苷酸链总数:2n×2=2n+1(条)。a.无论复制多少次,含15N的脱氧核苷酸链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。b.含14N的脱氧核苷酸链是(2n+1-2)条。-16-③消耗的脱氧核苷酸数a.若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸m·(2n-1)个。b.进行第n次复制时,需消耗该脱氧核苷酸m·2n-1个。-17-三、基因的表达1.建立模型比较复制、转录和翻译过程(1)DNA分子的复制-18-(2)转录-19-(3)翻译-20-2.真核细胞与原核细胞内基因表达过程的比较过程意义真核细胞先转录后翻译。转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质,一个mRNA上可同时结合多个核糖体,核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动;翻译的方向就是从肽链短的一侧向肽链长的一侧,最终形成的肽链序列都是一样的一个mRNA上可同时结合多个核糖体,可以迅速合成大量的蛋白质原核细胞边转录边翻译。因为原核细胞没有核膜,mRNA片段一经形成就会有许多核糖体结合上来,所以会出现转录和翻译同时进行的现象极大地提高了合成蛋白质的效率-21-3.辨明四类生物的遗传信息流动(1)细胞生物(如玉米):a、b、c。(2)DNA病毒(如噬菌体):a、b、c。(3)复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒):d、c。(4)逆转录病毒(如人类免疫缺陷病毒):e、a、b、c。-22-4.基因控制性状的途径途径一:基因蛋白质的结构生物体的性状。例如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症。途径二:基因酶的合成代谢过程生物体的性状。例如豌豆的圆粒与皱粒、白化病。(1)基因与性状之间并不是简单的线性关系。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。生物的性状从根本上由基因决定,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。-23-注:若最终合成的物质并非蛋白质(如植物激素),则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。-24-考点一考点二考点三遗传物质的探索考向1涉及遗传物质探索的两个经典实验1.将肺炎双球菌中控制荚膜形成的相关基因记做“A”,无此相关基因记做“a”,下列对甲、乙两组转化实验的相关分析,正确的是()实验甲:将加热杀死的S型肺炎双球菌和R型活细菌的菌液混合培养实验乙:将加热杀死的R型肺炎双球菌和S型活细菌的菌液混合培养A.转化前的S型、R型细菌的基因组成分别为AA、aaB.甲实验中可检出R型活细菌和S型活细菌,S型细菌由R型细菌转化而来C.乙实验中只检出S型活细菌,因为R型细菌的a基因在S型细菌体内不能表达D.转化前的S型细菌和转化后形成的S型细菌的遗传物质相同答案解析解析关闭肺炎双球菌为原核生物,进行分裂生殖,无同源染色体,因此A和a基因是不成对的,A项错误。甲实验中加热杀死的S型细菌可使部分R型细菌转化为S型活细菌,B项正确。乙实验中只检出S型活细菌,因为R型细菌的a基因即使在S型细菌中能表达,也不能表现无荚膜性状,C项错误。转化后的S型细菌含有R型细菌和S型细菌的遗传物质,D项错误。答案解析关闭B-25-考点一考点二考点三2.某科学家在进行T2噬菌体侵染细菌实验时,用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如右上表),产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。T2噬菌体细菌DNA32P标记31P标记蛋白质32S35S下列关于此实验的叙述,正确的是()A.每个子代噬菌体的DNA均含31P和32PB.每个子代噬菌体的蛋白质均含35S和32SC.HIV与T2噬菌体在细胞中的增殖过程相同D.子代噬菌体的DNA在细菌中可指导合成相关的mRNA答案解析解析关闭T2噬菌体在细菌体内以自身DNA的两条链为模板进行增殖,依据DNA的半保留复制特点可知,产生的n个子代噬菌体中只有两个噬菌体含有32P,A项错误。被32S标记的噬菌体的蛋白质外壳留在细菌机体之外,因此每个子代噬菌体的蛋白质均不含32S,B项错误。HIV的遗传物质为RNA,增殖过程中需经过逆转录形成单链DNA,而噬菌体的增殖无须此过程,C项错误。子代噬菌体的DNA可在细菌中转录生成相关的mRNA,D项正确。答案解析关闭D-26-考点一考点二考点三3.图甲表示将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化,图乙是利用同位素标记技术完成噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是()A.图甲中,AB对应的时间段内,小鼠体内还没形成大量的抗R型细菌的抗体B.图甲中,后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的C.图乙沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性D.图乙中,若用32P标记亲代噬菌体,裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性答案解析解析关闭图甲中AB对应的时间段内,R型细菌迅速增加,原因是小鼠体内还没形成大量的抗R型细菌的抗体,A项正确。将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合注射到小鼠体内后,部分R型细菌转化成S型细菌并分裂增殖,B项正确。含35S的噬菌体的蛋白质不参与子代噬菌体的形成,新形成的子代噬菌体完全没有放射性,C项正确。图乙中,若用32P标记亲代噬菌体,由于DNA进行半保留复制,如果标记亲代一个噬菌体,则不管复制多少代,只有两个子代噬菌体具有放射性,D项错误。答案解析关闭D-27-考点一考点二考点三通易错经典实验的5个易错点(1)肺炎双球菌的体内转化实验仅证明S型细菌含有能让R型细菌转化成S型细菌的因子,但不能证明这种“转化因子”是何种物质。(2)由于噬菌体属于细菌病毒,无细胞结构,所以不能用含放射性元素的培养基直接培养噬菌体。标记噬菌体时,首先要标记细菌,即用含放射性元素的培养基培养细菌,然后用噬菌体侵染被标记的细菌,即可完成对噬菌体的标记。(3)噬菌体侵染细菌的实验采取了放射性同位素标记法,32P和35S分别标记的是噬菌体的DNA和蛋白质。实验结果中对于放射性的描述是“很高”或“很低”,而不是“有”或者“无”。-28-考点一考点二考点三(4)用32P标记噬菌体的DNA,噬菌体与细菌混合培养,再经搅拌、离心,放射性主要在沉淀物中,子代噬菌体部分含32P;而用35S标记噬菌体的蛋白质,噬菌体与细菌混合培养,再经搅拌、离心,放射性主要在上清液中,子代噬菌体不含35S。-29-考点一考点二考点三考向2探究遗传物质的相关实验思路4.(2017全国Ⅰ理综)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)-30-考点一考点二考点三答案:(1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。-31-考点一考点二考点三解析:此题解题的切入点是D