2023届高考生物二轮复习遗传的分子基础学案

第7讲　遗传的分子基础

1．在噬菌体侵染细菌的实验中，为什么选择“S”和“P”这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记？用“C”和“O”同位素标记可行吗？(必修2 P45“相关信息”)

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提示：因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质分子中，而P几乎都存在于DNA分子中，这样就能把DNA和蛋白质分开。用“C”和“O”等元素是不可行的，因为在T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。

2．下列研究哪些采用的是“加法原理”，哪些采用的是“减法原理”？

“研究酸雨对植物的毒害作用”。

“研究种子萌发需要的外界条件”。

“研究Mg是合成叶绿素的必需矿质元素”。

“研究CO2是植物光合作用必不可少的原料”。(必修2 P46“科学方法”)

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提示：“研究酸雨对植物的毒害作用”采用的是“加法原理”；另外三项研究采用的是“减法原理”。

3．密码子的简并性有何意义？密码子的统一性说明什么？(必修2 P67“思考·讨论”)

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提示：密码子具有简并性，一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的差错，另一方面有利于提高翻译的效率。密码子的统一性说明各种生物都有一定的亲缘关系或者说生命本质上是统一的。

4．某两种蛋白质可以形成含铁的杆状多聚体，这种多聚体能识别外界磁场并自动顺应磁场方向排列。编码这两种蛋白的基因，在家鸽的视网膜中共同表达。如果家鸽的这两个基因失去功能，将无法“导航”，失去方向感。请利用基因敲除的方法，设计实验验证这一问题，写出实验思路。(必修2 P78“非选择题1”)

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提示：以A、B分别代表编码这两种蛋白质的基因。先设法去除家鸽的这两个基因(基因敲除)，设置四组实验：组别为①去除A基因，②去除B基因，③同时去除A基因和B基因，④不去除基因的家鸽(对照组)；分别测定4组家鸽视网膜细胞中是否有铁的杆状蛋白质多聚体，如果有，进一步测定含量；然后在同条件下放飞4组家鸽，观察它们的定向运动能力。

1．在证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA的实验中，能否利用噬菌体侵染细菌的实验的操作过程？请说明理由。

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答案：不能，因为烟草花叶病毒侵染烟草细胞时，RNA和蛋白质没有分开，是完整的病毒侵入宿主细胞。而噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌，蛋白质外壳仍留在外面

2．在细胞内，DNA的两条链都能作为模板，由于DNA分子的两条链是反向平行的，每条链都通过磷酸和戊糖的3′、5′碳原子相连而成，因此每条链的两端是不同的，其中，一端是3′端(3′羟基)，另一端是5′端(5′磷酸基团)。在DNA复制中，DNA聚合酶催化合成的方向是5′→3′，而不是3′→5′。DNA复制又是边解旋边复制。请推测DNA聚合酶是如何催化DNA复制的：________________________________________________________________________

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答案：DNA复制时，一条模板链是3′→5′走向，其互补链在5′→3′方向上连续合成，并称为前导链；另一条模板链是5′→3′走向，其互补链也是沿5′→3′方向合成，但是与前导链的合成方向正好相反，随着复制的进行会形成许多不连续的片段，最后不连续片段连成一条完整的DNA单链，称为后随链。如图所示：

3．某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO(黄色)和XB(黑色)，雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型，请提出可能的解释：________________________________________________________________________

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答案：对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会呈现黑黄相间的毛色

考点一　DNA是遗传物质的实验证据及其结构和复制

　(2022·广东卷)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图所示)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(　　)

A．单链序列脱氧核苷酸数量相等

B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸

C．单链序列的碱基能够互补配对

D．自连环化后两条单链方向相同

解析：单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。

答案：C

1．准确识记遗传物质探索历程的“两标记”和“三结论”

(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同

(2)遗传物质发现的三个实验结论

①格里菲思的体内转化实验的结论：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。

②艾弗里的体外转化实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。

③噬菌体侵染细菌实验的结论：DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。

2．明确噬菌体侵染细菌实验放射性分布误差产生的三个原因

3．理清DNA结构的两种关系和两种化学键

题点一：围绕探索DNA是遗传物质的实验，考查理解能力

1．如图表示“T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验”中保温时间与物质放射性强度的变化，下列叙述正确的是(　　)

A．甲表示在“32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”中，沉淀物放射性含量的变化

B．甲表示在“35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”中，沉淀物放射性含量的变化

C．乙表示在“32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”中，上清液放射性含量的变化

D．乙表示在“35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”中，上清液放射性含量的变化

答案：D

题点二：以探索遗传物质实验为素材，考查实验探究能力

2．(2022·全国高三专题检测)1928年，英国科学家格里菲思做了著名的肺炎链球菌感染小白鼠的实验，过程及结果如下：

① R型活细菌感染小鼠→健康

② S型活细菌感染小鼠→死亡

③ 加热致死的S型细菌感染小鼠→健康

④ R型活细菌＋加热致死的S型细菌感染小鼠→死亡

(1)分析造成实验④结果的原因，存在以下几种假设：

假设1：R型细菌使S型细菌复活。

假设2：________(R型/S型)细菌转变为另一类型细菌。

(2)1944年，美国艾弗里等人继续进行下列实验：

①用R型活细菌＋适量S型细菌提取物注射小鼠，小鼠死亡。

②用R型活细菌＋适量DNA酶处理后的S型细菌提取物注射小鼠，小鼠存活。　　

由此可以否定上面的假设________(选填“1”或“2”)；同时表明被杀死的S型细菌中有某种物质的存在，它能使R型细菌转化为S型细菌。

(3)S型肺炎链球菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等不同类型，它们是通过基因突变形成的，对小鼠均有致死效应，其区别主要是荚

膜多糖抗原的不同。SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型的存在表明基因突变具有________的特点，基因突变的方向和生物生存的温度、水分等环境条件________(有或没有)明确的因果关系。

(4)研究人员用加热杀死的SⅢ型菌与R型菌混合后注射到正常小鼠体内，小鼠死亡。小鼠死亡的原因可能是R型菌突变成S型菌，也可能是加热杀死的SⅢ型菌使R型菌转化为S型菌。研究人员通过检测死亡小鼠体内S型菌的类型，探究小鼠死亡是由上述那种原因所致，请预期结果和结论：

若________________________________________________________，则小鼠的死因可能是加热杀死的SⅢ型菌使R型菌转化为S型菌；

若________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

则小鼠的死因是R型菌突变为S型菌。

解析：肺炎链球菌体内转化实验：R型细菌→小鼠→存活；S型细菌→小鼠→死亡；加热杀死的S型细菌→小鼠→存活；加热杀死的S型细菌＋R型细菌→小鼠→死亡。在艾弗里证明遗传物质是DNA的实验中，艾弗里将S型细菌的DNA、蛋白质、糖类等物质分离开，单独的、直接的观察它们各自的作用。另外还增加了一组对照实验，即DNA酶和S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养。(1)将R型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合注入小鼠，小鼠死亡，说明小鼠体内存在S型细菌，对于S型细菌的来源，可能原因之一是R型细菌使S型细菌复活，也可能是R型细菌转变为S型细菌。(2)将R型＋适量的S型细菌提取物：注射小白鼠，小白鼠死亡，说明造成小白鼠死亡的原因不是R型细菌使S型细菌复活，而是被杀死的S型菌中有某些活性物质存在，它能使R型菌转化为S型菌，否定假设1。这种活性物质可能是：核酸或蛋白质或多糖。(3)基因突变具有普遍性、随机性、不定向、自然状态下发生频率低等特点，SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型的存在表明基因突变具有不定向的特点，基因突变的方向和生物生存的温度、水分等环境条件没有明确的因果关系。(4)用加热杀死的SⅢ型菌与R型菌混合后注射到正常小鼠体内，小鼠死亡。检测死亡小鼠体内S型菌的类型，若只检测到SⅢ型菌，则小鼠死因可能是杀死的SⅢ型菌使R型菌转化为S型菌，也可能是R型菌突变成S型菌；若检测到其他类型的S型菌，则小鼠死因是R型菌突变为S型菌。

答案：(1)R型

(2)1

(3)不定向性　没有

(4)只检测到SⅢ型菌　检测到其他类型的S型菌

考点二　基因的表达与基因控制生物性状

　(2022·广东卷)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于(　　)

A．细胞核　　　　　　　B．细胞质

C．高尔基体  D．细胞膜

解析：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，转录得到的mRNA会从核孔出去，与细胞质的核糖体结合，继续进行翻译过程。分析题意，野生型的拟南芥HPR1蛋白是位于核孔协助mRNA转移的，mRNA是转录的产物，翻译的模板，故可推测其转移方向是从细胞核内通过核孔到细胞核外，因此该蛋白功能缺失的突变型细胞，不能协助mRNA转移，mRNA会聚集在细胞核中，A正确。

答案：A

1．图解DNA复制、转录和翻译过程

(1)DNA分子复制

(2)转录

(3)翻译

①模型一：

②模型二：

2．把握三种类型的生物遗传信息传递方式

题点一：围绕基因表达过程，考查理解能力和信息获取能力

1．(2022·广东高三专题检测)下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　　)

A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右

B．图中RNA与a链碱基互补

C．图示RNADNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对

D．DNA双螺旋解开不需要酶，也不消耗能量

答案：A

题点二：整合基因表达与遗传、变异，考查综合运用能力

2．(2022·吉林实验中学检测)在蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，进而使染色质高度螺旋化(如下图所示)。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。下列叙述错误的是(　　)

A．DNA甲基化引起的变异没有改变碱基序列，但是这种变异也能遗传给后代

B．蜂群中蜜蜂幼虫能否发育成蜂王可能与体内重要基因是否甲基化有关

C．胞嘧啶和5′甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对

D．DNA甲基化后可能干扰了DNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合

答案：D