高考生物二轮复习遗传的物质基础名师讲义

详细内容

　遗传的物质基础

1．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质。(　　)
【答案】　×　分析：T2噬菌体是由DNA和蛋白质组成的，遗传物质是DNA。
2．噬菌体以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸。(　　)
【答案】　×　分析：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，以噬菌体DNA为模板合成子代噬菌体的核酸，而不是以细菌DNA为模板。
3．噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是DNA用15N放射性同位素标记。(　　)
【答案】　×　分析：噬菌体侵染细菌的实验是用32P标记噬菌体的DNA，而不是用15N标记的DNA。
4．人类对遗传物质本质的探索过程中，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。(　　)
【答案】　√　分析：艾弗里等人从S型肺炎双球菌中提取的DNA纯度最高的时候还含有0.02%的蛋白质，而噬菌体侵染细菌实验实现了将DNA和蛋白质完全分离，因此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。
5．在“噬菌体侵染细菌的实验”中用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。(　　)
【答案】　×　分析：噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。
6．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期。(　　)
【答案】　×　分析：真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。
7．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。(　　)
【答案】　×　分析：在翻译过程中，核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质，而不是mRNA在核糖体上移动。
8．DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。(　　)
【答案】　√　分析：DNA能够通过转录将遗传信息传递给mRNA，进一步通过翻译完成蛋白质的合成，所以DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。

探索遗传物质的经典实验
【典例1】　(2014•烟台模拟)赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌的实验，是人类探究“什么是遗传物质”的最具说服力的实验。下图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：

(1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。如果仅凭猜想，控制其性状的遗传物质有可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)怎样才能得到被32P标记的T2噬菌体？请简述实验方案。
(3)科学家若用含有15N的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养T2噬菌体，待大肠杆菌解体后，15N存在于T2噬菌体的________________________中。
【解析】　(1)单凭猜想，遗传物质可能会有三种情况：蛋白质和DNA都是遗传物质，仅DNA是遗传物质，仅蛋白质是遗传物质。
(2)解答该问题要考虑到病毒本身不能增殖，必须借助于宿主细胞，因此应考虑先培养出有标记的宿主细胞，然后再培养出有标记的噬菌体。
(3)T2噬菌体是由DNA和蛋白质组成的，蛋白质分子中含有元素C、H、O、N，而DNA分子中含有元素C、H、O、N、P，噬菌体在大肠杆菌中增殖时，所用原料(氨基酸和脱氧核苷酸)都来自大肠杆菌。由于大肠杆菌在含15N的培养基中培养，所以大肠杆菌内的氨基酸和脱氧核苷酸都含15N。因此，在子代噬菌体的蛋白质和DNA中都含有15N。
【答案】　(1)蛋白质和DNA都是遗传物质；蛋白质是遗传物质，DNA不是；DNA是遗传物质，蛋白质不是
(2)将宿主细菌在含32P的培养基中培养，获得含有32P的细菌；用T2噬菌体去侵染被32P标记的细菌，待细菌细胞裂解后，释放出的噬菌体便会被32P标记。
(3)蛋白质外壳(或蛋白质)和DNA

(1)解决本题首先要明确：
①噬菌体侵染细菌的实验结论：________________________________
_______________________________________。
②用32P标记噬菌体的____________，用35S标记噬菌体的________________。
③噬菌体的生活方式：________________________。
(2)关于放射性元素存在位置的理解：
①仅用32P标记的噬菌体侵染细菌后离心，放射性存在于上清液中的原因是什么？
②仅用35S标记的噬菌体侵染细菌后离心，放射性存在于沉淀物中的最可能原因是什么？
【答案】　(1)提示：①DNA是遗传物质
②DNA　蛋白质　③寄生
(2)①提示：侵染时间过短会有很多噬菌体还没来得及侵入细菌；或侵染时间过长，子代噬菌体从细菌中释放出来。
②提示：搅拌不充分。
【总结提升】
遗传物质探究实验的解题规律
(1)艾弗里肺炎双球菌转化实验中的相互对照：
S型细菌DNA多糖蛋白质脂质DNA分解物＋R型细菌??→相互对照①DNA是遗传物质②其他物质不是遗传　物质
(2)子代噬菌体的放射性分析：
被标记的物质子代噬菌体
用32P标记亲代噬菌体的DNA只有含有亲代噬菌体DNA链的子代噬菌体具有放射性
用35S标记亲代噬菌体的蛋白质均不具有放射性

用32P标记细菌内的含P物质，如DNA、核苷酸等
用35S标记细菌内的含S物质，如蛋白质、氨基酸等因为合成子代噬菌体的原料全部来自细菌，所以子代噬菌体均具有放射性

DNA分子的结构、复制及相关计算
【典例2】　(2014•山东理综)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　)

【解析】　DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时 ，互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
【答案】　C

(1)明确DNA复制的相关问题：
①复制方式：_____________________________________。
②相关计算：一个DNA分子复制n次，则有
a.子代DNA分子数为2n含有亲代链的DNA分子数为：　　　不含有亲代链的DNA分子数为：　　　
b.子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条亲代脱氧核苷酸链为：　　　新合成的脱氧核苷酸链为：　　　
(2)依据题中DNA含有的标记元素，分析DNA复制离心后的情况：
DNA两条链的标记情况密度试管中的位置
________最小________
15N/14N居中居中
________最大________
【答案】　(1)提示：①半保留复制
②a.2　2n－2　b．2条　2n＋1－2条
(2)提示：

DNA两条链的标记情况密度试管中的位置
14N/14N远离底部

15N/15N靠近底部
【总结提升】
与碱基互补配对或DNA复制相关的计算方法
(1)双链DNA分子中碱基含量的计算。
①规律一：双链DNA中，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝总碱基的一半。
②规律二：若在DNA一条链中A＋GT＋C＝a，则在互补链中A＋GT＋C＝1a，而在整个DNA分子中A＋GT＋C＝1。
③规律三：若在一条链中A＋TG＋C＝m，在互补链及整个DNA分子中A＋TG＋C＝m。
④规律四：某碱基在DNA中所占比例等于它在每条链中所占比例和的一半，如A总碱基＝A1%＋A2%2。
(2)与DNA复制有关的计算。
假设1个DNA分子复制n次，则
①子代DNA数为2n含母链的DNA数：2?完全含母链的DNA数：0?不含母链的DNA数：2n－2
②子代DNA链数为2n＋1母链所占比例：12n??子链所占比例：1－12n
③复制差错的计算：DNA复制过程中其中一条链发生差错，复制n代后，含有突变基因的异常DNA分子占DNA总数的50%。
④复制原料的计算：若某DNA分子含某碱基m个，该DNA分子进行n次复制，则需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m×(2n－1)；进行第n代复制时，需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m×2n－1。

遗传信息的转录和翻译
【典例3】　(2014•孝感模拟)下图表示真核细胞细胞核内某种遗传信息流动过程，相关叙述正确的是(　　)

A．细胞分裂间期一定有该过程发生，衰老细胞中不再发生该过程
B．图示能表示成熟的水稻叶肉细胞某基因的基因表达全过程
C．图中的d代表核糖体，细胞中的c一般有20种
D．细胞的分裂和分化过程中都一定会发生图示过程
【解析】　在真核细胞中，该过程表示DNA分子的转录过程，细胞分裂间期一定有该过程发生，衰老细胞中也可以发生该过程；该图不能表示成熟的水稻叶肉细胞某基因的基因表达全过程，只能表示DNA分子的转录过程；图中的d代表RNA聚合酶，c代表核糖核苷酸，细胞中的c(核糖核苷酸)一般有4种；无论细胞的分裂还是细胞的分化过程都会产生蛋白质，都会发生DNA分子的转录过程。
【答案】　D

(1)明确图中各标号的名称并理解相关信息：
①图中a、b、c、d的名称分别是什么？
②由a形成b的过程中模板是哪一条？原料是什么？
(2)明确下列各类生物遗传信息的传递过程：

生物种类遗传信息的传递过程
DNA病毒，如噬菌体________
烟草花叶病毒________
逆转录病毒________
细胞生物________
【答案】　(1)①提示：双链DNA、mRNA、核糖核苷酸、RNA聚合酶。
②提示：甲，c(核糖核苷酸)。
(2)提示：

生物种类遗传信息的传递过程
DNA病毒，如噬菌体

烟草花叶病毒

逆转录病毒

细胞生物

【总结提升】
DNA复制、转录和翻译的分析技巧
(1)DNA分子复制过程的分析：

①判断依据：模板为DNA的两条链，且合成双链DNA。
②子代DNA的组成：分别由一条母链和一条子链组成。
③子代DNA的分离时期：有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。
(2)DNA分子转录过程的分析：

①判断依据：模板为DNA的一条链，且合成单链RNA。
②转录方向：由于图二中d是已经与模板DNA分离的游离的RNA片段，因此可知转录的方向是由右向左进行，且a为RNA聚合酶。
③标号名称：b与c的名称分别为胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸。
④发生场所：在真核细胞中图二过程主要发生在细胞核中，叶绿体和线粒体中也可进行。
(3)翻译过程的分析：

①判断依据：模板为mRNA，且合成场所为核糖体。
②名称确定：Ⅰ为tRNA，Ⅱ为核糖体，Ⅲ为mRNA，Ⅳ为多肽链。
【变式训练】　(2014•江苏单科)研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的 RNA 在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(如下图)，下列相关叙述错误的是(　　)

A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节
B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞
C．通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上
D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
【解析】　HIV的遗传物质是RNA，经逆转录④形成DNA可以整合到患者细胞的基因组中，再通过转录②和翻译③合成子代病毒的蛋白质外壳；侵染细胞时，HIV中的逆转录酶能进入宿主细胞；若抑制逆转录过程，则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA，故科研中可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。
【答案】　B

1．(2014•郑州模拟)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，均不能证明的是(　　)
A．DNA可以产生可遗传的变异
B．蛋白质不是遗传物质
C．DNA可以控制生物的性状
D．DNA是主要的遗传物质
【解析】　肺炎双球菌的转化实验可证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质；两实验均不能证明DNA是主要的遗传物质这一结论。
【答案】　D
2．(2014•南京模拟)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占10%，沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因可能是(　　)
A．离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
B．搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D．32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
【解析】　噬菌体侵染大肠杆菌时，经过搅拌、离心，上清液是质量较轻的噬菌体外壳，沉淀物是被侵染的大肠杆菌；搅拌不充分，噬菌体与大肠杆菌未分离，放射性应出现在沉淀物中；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的DNA，子代噬菌体的DNA含32P，上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体。
【答案】　C
3．(2014•武汉模拟)DNA是以半保留方式进行复制的，如果放射性完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次，那么所产生的4个DNA分子的特点是(　　)
A．部分DNA分子含有放射性
B．全部DNA分子含有放射性
C．所有分子的一条链含有放射性
D．所有分子的两条链都没有放射性
【解析】　根据DNA分子半保留复制的特点，完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次形成4个DNA分子，其中2个DNA分子的两条链都没有放射性；另外2个DNA分子都是一条链含有放射性，另一条链无放射性。两次复制过程如下图所示：

【答案】　A
4．(2014•厦门模拟)下列关于DNA复制的叙述，不正确的是(　　)
A．DNA复制时，严格遵循A―T、G―C的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后，才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶作用下才能连接形成新的子链
【解析】　DNA复制时，遵循A―T、G―C的碱基互补配对原则。DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均作为模板。DNA复制的特点是边解旋边复制，半保留复制。在形成DNA时，以亲代DNA分子为模板，脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接形成新的子链。
【答案】　C
5．(2014•郑州模拟)下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解。
①青霉素：抑制细菌细胞壁的合成。
②环丙沙星：抑制细菌DNA解旋酶的活性。
③红霉素：能与核糖体结合以阻止其发挥作用。
④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。

以下有关说法错误的是(　　)
A．环丙沙星会抑制a过程，利福平将会抑制b过程
B．除青霉素外，其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用
C．过程d涉及的氨基酸最多20种、tRNA最多有64种
D．e过程需要逆转录酶
【解析】　环丙沙星会抑制细菌DNA解旋酶的活性，故可抑制细菌DNA的复制过程(a过程)；利福平会抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制细菌的转录过程(b过程)和RNA的自我复制过程(c过程)；红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用，故可抑制细菌的翻译过程(d过程)。只有青霉素抑制细菌细胞壁的合成，不影响遗传信息的传递和表达。翻译过程(d过程)涉及的氨基酸最多20种，tRNA最多有61种。e过程是逆转录过程，需要逆转录酶。
【答案】　C
6．(2013•天津高考改编)肠道病毒EV71为单股正链(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。

据图回答下列问题：

(1)图中物质M的合成场所是_________________________________________________
__________________________________________________________________________。
催化①②过程的物质N是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)假定病毒基因组＋RNA含有7 500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C________________________个。
(3)图中＋RNA有三方面的功能，分别是____________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)宿主细胞的核糖体
RNA复制酶(或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶)
(2)9 000
(3)翻译的模板，复制的模板，病毒的重要组成成分