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第四单元生物的遗传专题１０ 遗传的分子基础真题多维细目表真题涉分考点人类对遗传物质的探索过程ＤＮＡ分子的结构与复制遗传信息的表达题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９浙江４月选考ꎬ２０２肺炎双球菌转化实验选择中图示分析问题并列生命观念ꎻ科学探究２０１９浙江４月选考ꎬ２２２遗传信息的表达选择中遗传信息表达问题并列生命观念２０１９浙江４月选考ꎬ２５２ＤＮＡ分子复制选择难ＤＮＡ分子复制问题并列生命观念ꎻ科学思维２０１８浙江１１月选考ꎬ１８２遗传物质选择易多种生物比较问题并列生命观念２０１８浙江１１月选考ꎬ２３２转录选择中洋葱根尖细胞问题并列生命观念２０１８浙江４月选考ꎬ２２２探究ＤＮＡ的复制过程选择中大肠杆菌培养问题并列生命观念ꎻ结果分析２０１８浙江４月选考ꎬ２３２“核酸是遗传物质的证据”的相关实验选择中实验综合问题并列生命观念ꎻ结果分析２０１８浙江４月选考ꎬ２５２遗传信息的表达选择中示意图分析问题并列生命观念ꎻ科学思维２０１７浙江１１月选考ꎬ１７２Ｔ２噬菌体侵染细菌实验选择易实验分析问题并列生命观念ꎻ科学探究２０１７浙江１１月选考ꎬ２０２ＤＮＡ分子结构模型选择中结构示意图问题并列生命观念ꎻ科学思维２０１７浙江１１月选考ꎬ２５２遗传信息的表达选择中遗传信息表达问题并列生命观念２０１７浙江４月选考ꎬ６２ＤＮＡ与ＲＮＡ的异同选择易ＤＮＡ和ＲＮＡ比较单一问题生命观念２０１７浙江４月选考ꎬ１９２ＤＮＡ、ＲＮＡ和基因选择中综合比较问题并列生命观念２０１７浙江４月选考ꎬ２０２肺炎双球菌转化实验选择中图示分析问题并列科学思维ꎻ结果分析２０１７浙江４月选考ꎬ２４２ＤＮＡ复制选择中结合有丝分裂问题并列生命观念ꎻ科学思维ꎻ２０１６浙江１０月选考ꎬ７２转录选择易碱基互补配对单一问题科学思维２０１６浙江１０月选考ꎬ１１２肺炎双球菌转化实验选择易图示分析单一问题科学思维ꎻ结果分析２０１６浙江４月选考ꎬ１８２脱氧核苷酸结构模型选择易模型识别单一问题生命观念五年均分７.２考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容本专题主要考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验、ＤＮＡ分子的结构特点以及ＤＮＡ分子的复制和遗传信息的表达等知识ꎮ０２考频赋分本专题为高频考点ꎬ选考分值均为２分ꎮ０３题型难度题型以选择题形式出现ꎬ试题难度多为中等ꎮ０４命题特点设题情境多结合相关过程示意图ꎬ考查考生的科学分析、科学探究等能力ꎮ０５核心素养多考查生命观念和科学探究ꎮ０６命题趋势预计２０２０年高考中“核酸是遗传物质的证据”的相关实验分析、ＤＮＡ分子的结构以及遗传信息的表达都将是考查的重点ꎬ科学思维的比重可能会增加ꎮ４８ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ９４考点１人类对遗传物质的探索过程 一、染色体的组成和功能染色体组成ＤＮＡＲＮＡ蛋白质组蛋白非组蛋白{{功能:遗传物质的主要载体{ 二、肺炎双球菌的转化实验１.实验材料:Ｓ型和Ｒ型肺炎双球菌、小鼠ꎮＳ型细菌Ｒ型细菌菌落光滑粗糙菌体有多糖类的胶状荚膜无多糖类荚膜毒性有毒性ꎬ使小鼠患败血症死亡无毒 ２.活体细菌转化实验３.离体细菌转化实验(１)实验材料:Ｓ型和Ｒ型细菌、培养基ꎮ(２)实验目的:探究Ｓ型细菌中的“转化因子”是ＤＮＡ还是蛋白质或多糖?(３)实验过程及结果:(４)结论:Ｓ型细菌的ＤＮＡ是使Ｒ型细菌产生稳定遗传变异的物质ꎬ即ＤＮＡ是遗传物质ꎬ蛋白质不是遗传物质ꎮ４.体内转化实验与体外转化实验比较体内转化实验体外转化实验培养场所在小鼠体内体外培养基实验结果加热杀死的Ｓ型细菌能使Ｒ型细菌转化为Ｓ型细菌Ｓ型细菌的ＤＮＡ使Ｒ型细菌转化为Ｓ型细菌实验结论Ｓ型细菌体内有“转化因子”Ｓ型细菌的ＤＮＡ是遗传物质巧妙构思用加热杀死的Ｓ型细菌及其与Ｒ型活菌混合后ꎬ分别注入小鼠体内将物质提纯分离后ꎬ直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用联系(１)所用材料相同ꎬ都是Ｒ型和Ｓ型两种肺炎双球菌(２)体内转化实验是体外转化实验的基础ꎬ体外转化实验是体内转化实验的延伸(３)两实验都遵循对照原则、单一变量原则 ５.对肺炎双球菌转化实验的分析(１)加热杀死Ｓ型细菌的过程中ꎬ其蛋白质变性失活ꎬ但是其内部的ＤＮＡ热稳定性较高ꎬ加热只使氢键断裂ꎬ双螺旋结构被解旋ꎬ若慢慢冷却ꎬ分离的单链又可以恢复双螺旋结构ꎬ即在一定的温度范围内ꎬ加热不会导致ＤＮＡ变性ꎮ(２)Ｒ型细菌转化成Ｓ型细菌的实质是Ｓ型细菌的ＤＮＡ与Ｒ型细菌的ＤＮＡ实现重组ꎬ使Ｒ型菌表现出Ｓ型细菌的性状ꎬ此变异属于广义上的基因重组ꎮ(３)转化后形成的Ｓ型细菌的性状可以遗传下去ꎬ说明Ｓ型细菌的ＤＮＡ是遗传物质ꎮ(４)转化的只是少部分Ｒ型细菌ꎮ由于转化受到ＤＮＡ的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响ꎬ所以并不是所有的Ｒ型细菌都能转化成Ｓ型细菌ꎮ 三、Ｔ２噬菌体侵染细菌的实验１.实验材料:Ｔ２噬菌体和大肠杆菌等ꎮ(１)Ｔ２噬菌体的结构(２)Ｔ２噬菌体的复制式增殖增殖需要的条件内容模板Ｔ２噬菌体的ＤＮＡ合成Ｔ２噬菌体ＤＮＡ的原料大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成Ｔ２噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体 ２.实验方法:放射性同位素标记法ꎮ３.实验过程及结果(１)标记Ｔ２噬菌体(２)Ｔ２噬菌体侵染细菌:４.实验结果分析(１)Ｔ２噬菌体侵染细菌时ꎬＤＮＡ进入细菌细胞中ꎬ而蛋白质外壳留在外面ꎮ(２)子代噬菌体的各种性状是通过亲代ＤＮＡ来遗传的ꎮ５.结论:ＤＮＡ是遗传物质ꎮ６.肺炎双球菌体外转化实验和Ｔ２噬菌体侵染细菌的实验比较肺炎双球菌体外转化实验Ｔ２噬菌体侵染细菌的实验设计思路设法将ＤＮＡ与其他物质分开ꎬ单独地直接研究它们各自不同的遗传功能专题１０ 遗传的分子基础４９ 续表肺炎双球菌体外转化实验Ｔ２噬菌体侵染细菌的实验处理方法直接分离:分离Ｓ型菌的ＤＮＡ、多糖、蛋白质等ꎬ分别与Ｒ型细菌混合培养同位素标记法:分别用同位素３５Ｓ、３２Ｐ标记蛋白质和ＤＮＡ结论ＤＮＡ是遗传物质ꎬ而蛋白质不是遗传物质ＤＮＡ是遗传物质 (１)用３５Ｓ标记Ｔ２噬菌体ꎬ悬浮液中放射性很高的原因:蛋白质外壳没有进入大肠杆菌ꎬ离心后存在于悬浮液中ꎮ(２)用３５Ｓ标记Ｔ２噬菌体ꎬ沉淀中有放射性的原因:由于搅拌不充分ꎬ有少量含３５Ｓ的Ｔ２噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面ꎬ随细菌离心到沉淀中ꎮ(３)用３２Ｐ标记Ｔ２噬菌体ꎬ沉淀中放射性很高的原因:ＤＮＡ进入大肠杆菌ꎬ离心后存在于沉淀中ꎮ(４)用３２Ｐ标记的Ｔ２噬菌体ꎬ悬浮液中含放射性的原因:①保温时间过短ꎬ有一部分Ｔ２噬菌体还没有侵入到大肠杆菌细胞内ꎬ经离心后分布于悬浮液中ꎬ悬浮液中出现放射性ꎮ②保温时间过长ꎬＴ２噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代ꎬ经离心后分布于悬浮液ꎬ也会使悬浮液中出现放射性ꎮ 四、ＲＮＡ是某些病毒的遗传物质的相关实验１.烟草花叶病毒对烟草叶片细胞的感染实验(１)实验过程及现象:(２)结论:ＲＮＡ是烟草花叶病毒的遗传物质ꎬ蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质ꎮ２.病毒重建及其对烟草叶片细胞的感染(１)实验过程及结果:(２)结果分析与结论:重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供ＲＮＡ的病毒类型ꎮ３.人类的探索结论:ＤＮＡ是主要的遗传物质ꎬ因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是ＤＮＡꎬ只有少部分生物的遗传物质是ＲＮＡꎮ考点２ＤＮＡ分子的结构与复制 一、ＤＮＡ分子的结构１.基本单位①磷酸ꎻ②脱氧核糖ꎻ③碱基(包括Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ四种)ꎻ④脱氧核苷酸(有４种)２.空间结构:双螺旋结构模型(１)由两条脱氧核苷酸链组成ꎬ以反向平行方式盘旋成双螺旋结构ꎮ(２)外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架ꎮ内侧:由氢键相连的碱基对组成ꎮ(３)碱基配对规律:ＡＴꎻＣＧ(碱基互补配对原则)ꎮ(４)ＤＮＡ分子的结构分类主链碱基构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接构成ꎬ两条主链呈反向平行ꎬ有规则地盘旋成双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成对ꎬ碱基配对有一定规律(Ａ－ＴꎬＧ－Ｃ)ꎬ碱基平面之间平行排列位置双螺旋结构外侧双螺旋结构内侧动态变化相对稳定碱基比率和碱基序列可变模型图解 (５)ＤＮＡ分子的结构模式图解读①氢键:连接互补链中能配对的相邻碱基ꎮ可用解旋酶断裂ꎬ也可用高温断裂ꎮＡ－Ｔ碱基对间有２个氢键ꎬＧ－Ｃ碱基对间有３个氢键ꎮ②磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键ꎮ可用限制性核酸内切酶切断ꎬ也可用ＤＮＡ连接酶或ＤＮＡ聚合酶连接ꎮ③每个ＤＮＡ分子片段中ꎬ游离的磷酸基团有２个ꎮ④在整个ＤＮＡ分子中磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者的数目相等ꎮ３.ＤＮＡ分子的特点(１)多样性ꎬｎ个碱基对构成的ＤＮＡ具有４ｎ种碱基对排列顺序ꎮ(２)特异性ꎬ如每个ＤＮＡ分子都有特定的碱基对排列顺序ꎮ(３)稳定性ꎬ如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变ꎬ碱基对构成方式不变等ꎮ 二、ＤＮＡ复制１.ＤＮＡ复制概述场所真核细胞:细胞核、线粒体和叶绿体原核细胞:拟核、细胞溶胶(质粒)５０ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)续表条件模板ＤＮＡ分子的２条脱氧核苷酸链原料游离的４种脱氧核苷酸酶主要有解旋酶、ＤＮＡ聚合酶等能量ＡＴＰ提供遵循原则碱基互补配对原则过程特点边解旋边复制ꎬ包括解旋、合成子链、形成子代ＤＮＡ三步结果特点半保留复制结果１个亲代ＤＮＡ分子→２个子代ＤＮＡ分子意义使遗传信息从亲代传给子代ꎬ从而保证了前后代遗传信息的连续性 ２.ＤＮＡ复制的特点、准确性及外界影响因素(１)复制方式:半保留复制ꎮ新合成的每个ＤＮＡ分子中ꎬ都保留了原来ＤＮＡ分子中的一条链(模板链)ꎮ(２)过程特点:边解旋边复制ꎮ过程图示(３)影响ＤＮＡ复制的外界因素温度ｐＨ}影响→酶活性影响ＤＮＡ复制→Ｏ２浓度→细胞呼吸→ＡＴＰ↓(４)ＤＮＡ复制的准确性①一般情况下ꎬＤＮＡ分子能准确地进行复制ꎮ原因:ＤＮＡ具有独特的双螺旋结构ꎬ能为复制提供精确的模板ꎻ通过碱基互补配对ꎬ保证了复制能够准确地进行ꎮ②在特殊情况下ꎬ即在外界因素和生物内部因素的作用下ꎬＤＮＡ复制可以造成碱基配对发生差错ꎬ引发基因突变ꎮ (１)生物体中ＤＮＡ分子复制的场所:凡是细胞内有ＤＮＡ的地方均可发生ＤＮＡ分子复制ꎮ(２)外界因素对ＤＮＡ复制的影响:因为在ＤＮＡ复制的过程中需要酶的催化和ＡＴＰ供能ꎬ所以凡是影响酶活性和影响细胞呼吸的因素都会影响ＤＮＡ的复制ꎮ ３.ＤＮＡ单链、ＤＮＡ分子、染色体与染色单体在分裂过程中的关系图解在解决这类问题时ꎬ从小到大画出结构模型ꎬ先画ＤＮＡꎬ再补全染色体ꎬ染色体中只要有一条脱氧核苷酸链被标记ꎬ则认为该染色体含有放射性标记ꎮ ４.ＤＮＡ复制注:核ＤＮＡ的复制发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期ꎮ考点３遗传信息的表达 一、ＲＮＡ的结构和种类 二、遗传信息的转录与翻译１.转录和翻译过程 转录 翻译 ìîíïïïïïï ìîíïïïïïï 主要是细胞核←场所→核糖体 模板:ＤＮＡ的一条链原料:４种核糖核苷酸能量:ＡＴＰ酶:ＲＮＡ聚合酶等←条件→模板:ｍＲＮＡ原料:２０种氨基酸能量:ＡＴＰ酶:多种酶搬运工具:ｔＲＮＡ 碱基互补配对原则Ａ－Ｕ、Ｔ－Ａ、Ｃ－Ｇ、Ｇ－Ｃ←遵循原则→碱基互补配对原则(Ａ－Ｕ、Ｕ－Ａ、Ｃ－Ｇ、Ｇ－Ｃ) ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｒＲＮＡ←产物→多肽链(盘曲折叠→蛋白质) ２.复制、转录和翻译的比较ＤＮＡ复制转录翻译场所真核细胞主要在细胞核ꎬ线粒体和叶绿体中也可发生ꎻ原核细胞主要在拟核真核细胞主要在细胞核ꎬ在线粒体和叶绿体中也发生ꎻ原核细胞主要在拟核细胞质原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷