2023届高考生物二轮复习遗传的分子基础学案

这是一份2023届高考生物二轮复习遗传的分子基础学案，共21页。
第6讲　遗传的分子基础[考纲要求]　1.人类对遗传物质的探索(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)。建网络  理考点 查易错  清盲点1．下列有关人类对遗传物质的探索过程的实验，正确的划“√”，错误的划“×”。(1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(×)(2)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解。(×)(3)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成。(√)(4)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。(×)(5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×)2．下列关于DNA结构和复制的叙述，正确的划“√”，错误的划“×”。(1)沃森和克里克构建的DNA分子模型和富兰克林拍摄的DNA分子的X射线衍射照片属于物理模型。(×)(2)解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶都能作用于DNA分子，它们的作用部位都是相同的。(×)(3)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同。(√)(4)DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。(×)(5)将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N，又含有15N，则可说明DNA的复制为半保留复制。(×)3．下列有关基因的表达的说法，正确的划“√”，错误的划“×”。(1)在翻译过程中，tRNA分子转运相应的氨基酸。(√)(2)一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对。(√)(3)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式。(×)(4)一个mRNA中含有多个密码子，一个tRNA中只含有一个反密码子。(√)(5)结合在同一条mRNA上的核糖体，最终合成的肽链在结构上各不相同。(×)(6)一种性状可由多个基因控制，但一个基因只能控制一种性状。(×) 扫边角  补漏点1．教材必修2 P45“旁栏思考”：在噬菌体侵染细菌的实验中，为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记而不用14C和18O同位素标记？                                                            【答案】　因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P几乎都存在于DNA中。用14C和18O同位素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。2．教材必修2 P46“思考与讨论”1：选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质有哪些优点？              【答案】　它们成分和结构简单，繁殖速度快，容易分析结果。3．教材必修2 P67“正文内容”：为什么说少量的mRNA分子就可以快速合成大量的蛋白质？如何确认肽链合成的先后顺序？                                                                                       【答案】　通常状况下，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。由合成的肽链的长短可推测核糖体在mRNA上的移动方向，一般核糖体上的肽链越长，则其与mRNA分子结合得越早。4．教材必修2 P67“练习”拓展题1：什么是密码子的简并性？其意义何在？                             【答案】　密码子的简并性是指多种密码子可对应同一种氨基酸的现象。密码子的简并性对生物体生存发展的意义：在一定程度上能防止由于碱基改变而导致的生物性状的改变。5．教材必修2 P70“正文内容”：细胞质中是否也有基因？其遗传有何特点？                             【答案】　线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。线粒体DNA缺陷导致的遗传病，都只能通过母亲遗传给后代。6．教材必修2 P78“知识迁移”：从基因表达的分子机制分析，抗生素为何可用于治疗因细菌感染而引起的疾病？　  【答案】　核糖体、tRNA和mRNA的结合都是蛋白质的合成所不可缺少的。某些抗生素可通过干扰细菌核糖体的形成，或阻止mRNA与核糖体、tRNA与mRNA的结合，来干扰细菌蛋白质的合成，抑制细菌的生长。考点1　遗传物质探索的重要实验与遗传信息的传递1．DNA是遗传物质的实验证据(1)感悟两个经典实验的设计原则①肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照②噬菌体侵染细菌实验中的相互对照(2)“两看”法分析噬菌体侵染细菌实验中的放射性2.RNA是遗传物质的实验证据3．DNA分子的结构特点(1)结构图解[特别提醒]　DNA单链上相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。(2)DNA分子中有关碱基比例的计算①常用公式：在双链DNA分子中，A＝T、C＝G、A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝。②“单链中互补碱基和”占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基和”占双链总碱基数比例。③某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。4．遗传信息的传递——DNA复制的分析　[特别提醒]　DNA复制的时间不仅仅是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂、原核生物的二分裂、病毒在宿主细胞中增殖时也会发生DNA复制。 1．(2022·浙江1月选考)S型肺炎双球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示：下列叙述正确的是(　　)A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果【解析】　步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。【答案】　D2．(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．(2022·湖北模拟)赫尔希和蔡斯用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，保温一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物，并检测上清液、沉淀物的放射性。下列相关叙述错误的是(　　)A．该实验中离心的目的是将噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质分层B．上清液、沉淀物中放射性高低与保温时间的长短直接相关C．理论上，在实验时间内被侵染大肠杆菌的存活率接近100%D．该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质【解析】　该实验中离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，A错误；由于32P标记的是噬菌体DNA，保温时间过短，噬菌体来不及侵染大肠杆菌，分布于上清液中；保温时间过长，部分大肠杆菌裂解释放子代噬菌体，上清液放射性增强，B正确；在实验时间内，被侵染细菌的存活率接近100%，否则会影响实验结果，C正确；该实验只有DNA进入大肠杆菌的细胞中，说明DNA是噬菌体的遗传物质，D正确。【答案】　A2．(2022·黑龙江齐齐哈尔市实验中学二模)下列关于DNA分子结构和复制过程的叙述，错误的是(　　)A．双链DNA分子一条链上的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋CB．磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架C．DNA复制过程中解旋酶断裂氢键，DNA聚合酶催化磷酸二酯键形成D．复制时，双链DNA分子的两条链均作为模板，且遵循碱基互补配对原则【解析】　双链DNA分子一条链上的嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，整个双链DNA分子中A＋G＝C＋T，A错误；磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，B正确；DNA复制过程中解旋酶断裂氢键，使双链DNA解旋形成单链，DNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，C正确；双链DNA分子的两条链均作为复制的模板，DNA复制时遵循碱基互补配对原则，D正确。【答案】　A3．(2022·宁夏银川一中模拟)研究发现，RNA聚合酶运行过快会与DNA聚合酶“撞车”而使DNA折断，引发细胞癌变。一种特殊酶类RECQL5可以吸附到RNA聚合酶上减缓其运行速度，扮演“刹车”的角色，从而抑制癌症发生。下列有关叙述错误的是(　　)A．DNA聚合酶和RNA聚合酶都能催化磷酸二酯键的形成B．“撞车”现象最有可能发生在细胞减数第二次分裂的间期C．RECQL5可能会使细胞内蛋白质的合成速率减慢D．发生“撞车”现象的细胞完成细胞周期所需时间可能会变短【解析】　DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，转录过程中需要RNA聚合酶的参与，DNA聚合酶能使游离的脱氧核苷酸连接到新形成的DNA子链上，该过程中有磷酸二酯键的形成，RNA聚合酶能使游离的核糖核苷酸连接到新形成的RNA单链上，该过程中也有磷酸二酯键的形成，A正确；依题意可知，“撞车”现象发生在DNA复制和转录同时进行的过程中，减数第二次分裂的间期不进行DNA复制，因此不会发生“撞车”现象，B错误；依题意可知，RECQL5可以吸附到RNA聚合酶上减缓其运行速度，RNA聚合酶催化的是转录过程，RNA聚合酶的移动速度减慢，生成mRNA的速度也会减慢，导致细胞内蛋白质的合成速率减慢，C正确；发生“撞车”现象的细胞会发生癌变，癌细胞的细胞周期短，分裂速度快，D正确。【答案】　B考点2　遗传信息的表达和基因与性状之间的关系1．遗传信息的表达——转录和翻译(1)转录(2)翻译图二中，④为核糖体，一个④与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。翻译过程中，核糖体移动的方向是从a到b。图二中，①、②、③为新合成的肽链，它们的氨基酸序列相同。一个mRNA可相继结合多个④的意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质，大大增大了翻译的效率。图三为原核细胞的转录和翻译过程，区别于真核细胞的特点是转录还未完成，翻译就已经开始。[特别提醒]　(1)区分原核细胞与真核细胞基因表达：原核细胞转录、翻译同时进行；而真核细胞是先在细胞核中转录，然后再在细胞质的核糖体上翻译。(2)区分密码子和反密码子：密码子在mRNA上，反密码子在tRNA上。密码子有64种，而反密码子有61种。(3)3种RNA均参与翻译过程，且均为转录生成。(4)原核生物中边转录边翻译，真核生物中核基因的表达先在细胞核中转录，后在细胞质中完成翻译过程。(5)多聚核糖体现象：真、原核细胞中都存在，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。(6)起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。2．不同生物遗传信息传递过程(中心法则)归纳[特别提醒]　细胞分化过程及分化成熟的细胞只能进行转录和翻译，不进行DNA复制。3．基因与性状的关系(1)基因控制性状的途径[特别提醒]　若最终合成的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对基控制往往是通过“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。(2)基因与性状的对应关系 1．(2022·湖南卷)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是(　　)A．一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链B．细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子C．核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡D．编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译【解析】　一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，以提高翻译效率，A正确；细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子，与rRNA分子结合，二者组装成核糖体，B正确；当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白只能结合到自身mRNA分子上，导致蛋白质合成停止，核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡，C正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录形成的mRNA在转录未结束时即和核糖体结合，开始翻译过程，D错误。【答案】　D2．(2022·浙江6月选考)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是(　　)A．催化该过程的酶为RNA聚合酶B．a链上任意3个碱基组成一个密码子C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递【解析】　图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B错误；b为单链DNA，相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。【答案】　C 1．(2022·湖北华中师大附中模拟)如图表示某哺乳动物体细胞内合成某种分泌蛋白的过程，下列叙述正确的是(　　)A．主要在细胞核中进行的过程是①④B．过程②③④形成的mRNA、rRNA和tRNA都需要加工C．过程A和B中涉及到的碱基互补配对方式相同D．图中C过程中核糖体沿mRNA移动的方向是b→a【解析】　①②③④都是主要在细胞核中进行的，A错误；转录形成的RNA都需要经过加工才能成为有功能的成熟的RNA分子，B正确；过程A是DNA分子复制，碱基互补配对关系为A—T、T—A、C—G、G—C。B为转录，碱基互补配对关系为A—U、T—A、C—G、G—C，两者不完全相同，C错误；根据肽链的长短可知，图中C过程中核糖体沿mRNA移动的方向是a→b，D错误。【答案】　B2．(2022·福建师大附中模拟)基因表达与性状关系如下图示意，下列相关叙述正确的是(　　)A．①是基因选择性表达过程，不同细胞中表达的基因都不相同B．启动子是基因结构，转录后形成mRNA上的起始密码子开启翻译C．豌豆的圆粒和皱粒性状属于基因间接控制生物性状的实例D．若某段DNA上发生核苷酸序列改变，则形成的蛋白质一定会改变【解析】　①过程是转录，不同细胞中表达的基因不完全相同，A错误；启动子是基因结构的非编码区一段序列，本身并不转录，但可以调控转录过程，mRNA上的起始密码子是翻译的起始位置，是基因的编码区转录形成的，B错误；皱粒豌豆不能合成淀粉分支酶，豌豆的圆粒和皱粒性状属于基因间接控制生物性状的实例，C正确；如某段DNA上的非基因部分发生核苷酸序列改变，则形成的蛋白质不会改变，D错误。【答案】　C3．(2022·黑龙江齐齐哈尔三模)随着科技的发展，人们对中心法则、RNA和DNA的研究更加深入。活细胞中转录产生的RNA会有一系列的代谢行为，如剪接、修饰、运输、翻译、降解等，它们对RNA正常生物学功能的发挥具有至关重要的作用。回答下列问题：(1)HIV作为逆转录病毒，基因组中的遗传信息需在__________提供的酶的催化作用下经__________(填过程)后才可整合到宿主的基因组中，建立潜伏感染。(2)RNA和DNA在分子组成上的区别有____________________________________________________________。(3)与DNA直接转录出的RNA相比，通常翻译蛋白质的RNA含有的碱基数目要__________，若RNA上的碱基发生替换后，翻译合成的肽链比正常的肽链要长，原因可能是________________________________________。(4)随着对人类基因组信息的不断探索，科学家发现人类只有2%的基因组能编码蛋白质，约有98%的基因组意义不明。有人就此认为人类98%的基因组是“垃圾DNA”。该观点显然不正确，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】　(1)HIV是RNA病毒，其遗传物质是RNA，其自身携带逆转录酶，可以进行逆转录变成DNA，然后整合到宿主细胞的染色体上。(2)RNA是核糖核酸的简称，含有核糖和碱基U，DNA是脱氧核糖核酸的简称，含有脱氧核糖和碱基T。(3)DNA直接转录出的RNA通常需要进行加工剪切(原核生物不需要)成为成熟的RNA后才会进入细胞质作为翻译的模板，因此通常翻译蛋白质的RNA(mRNA)含有的碱基数目要比DNA直接转录出的RNA少；基因突变导致转录出的mRNA发生变化，终止密码延迟出现，进而翻译出的多肽链比正常的肽链要长。(4)活细胞中的DNA除可转录出mRNA外，还可转录出rRNA和tRNA，mRNA经过剪接、修饰后翻译蛋白质，rRNA参与核糖体的形成，tRNA参与氨基酸的运输；DNA非编码区的启动子可控制转录等。因此，人类98%的基因组并非是“垃圾DNA”。【答案】　(1)HIV　逆转录(为DNA)(2)RNA含有核糖和碱基U，DNA含有脱氧核糖和碱基T(3)少　基因突变导致终止密码延迟出现(4)活细胞中的DNA除可转录出mRNA外，还可转录出rRNA和tRNA，mRNA经过剪接、修饰后翻译蛋白质，rRNA参与核糖体的形成，tRNA参与氨基酸的运输；DNA非编码区的启动子可控制转录等 (2020·全国卷Ⅱ改编)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题：(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是______________。(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，请分别说明mRNA和RNA聚合酶的合成部位和执行功能的部位：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为________________。氨基酸密码子色氨酸UGG谷氨酸GAA　GAG酪氨酸UAC　UAU组氨酸CAU　CAC【答案】　(1)rRNA、tRNA(2)mRNA的合成部位是细胞核，其执行功能的部位是细胞质；RNA聚合酶的合成部位是细胞质，其执行功能的部位是细胞核(3)酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸　UAUGAGCACUGG