高中生物高考专题05 遗传的分子基础-【口袋书】2020年高考生物必背知识手册

专题05 遗传的分子基础

书本黑体字速记

1.艾弗里通过体外转化实验证明了DNA是遗传物质。

2.因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

3.凡是具有细胞结构的生物，其遗传物质是DNA，没有细胞结构的生物的遗传物质是DNA或RNA。

4.DNA双螺旋结构的主要功能特点是；(1)DNA分子是由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列内侧。(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A一定与T配对；G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。

5.DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶(解旋酶、DNA聚合酶)等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。

6.DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA分子上分布着多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体，叶绿体和线粒体中的DNA上也有基因存在。

7.遗传信息的传递是通过DNA分子的复制来完成的,从亲代DNA传到子代DNA，从亲代个体传到子代个体。

8.由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此不同的基因含有不同的遗传信息（即：基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息。）

9.基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的，包括转录(在细胞核中， 以DNA的一条链为模板合成）和翻译（在细胞质中，以mRNA为模板合成具有一定顺序的蛋白质的过程)两个过程。

10.遗传密码是指信使RNA上的核糖核苷酸的排列顺序。

11.密码子是指信使RNA上的决定—个氨基酸的三个相邻的碱基。信使RNA上四种碱基的组合方式有64种，其中，决定氨基酸的有61种，3种是终止密码子。

12.基因对性状的控制方式有两种：一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程：进而控制生物的性状；二是基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

13.生物个体基因型和表现型的关系是：基因型是性状表观的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。在个体发育过程中，生物个体的表现型不仅要受到内在基因的控制，也要受到环境条件的影响表现型是基因型和环境相互作用的结果。

必背基础知识点

1.①格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验得出的结论是：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。②艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验得出的结论是：DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。③肺炎双球菌转化的实质是：基因重组。

2.①赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质。②T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，由DNA和蛋白质外壳组成。

3.DNA病毒和细胞生物的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA。

4.证明DNA是遗传物质的实验思路是：将DNA、蛋白质等组成生物的各种物质分离开，单独地、直接地观察它们的生理作用。

5.DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。

6.科学家运用同位素标记技术，采用假说一演绎法，证实了DNA以半保留方式复制。

7.DNA分子中脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序代表了遗传信息。

8.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点，主要发生在细胞核中，需要有模板、原料、酶和能量。

9.DNA复制需要解旋酶（解开氢键）和DNA聚合酶参与。

10.对于细胞生物和DNA病毒，基因是有遗传效应的DNA片段，其主要载体是染色体，线粒体和叶绿体中也存在基因。

11.RNA与DNA在化学组成上的区别在于：RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。

12.转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。

13.翻译是在细胞质中进行，指以mRNA为模板，合成蛋白质的过程。翻译时，核糖体沿着mRNA移动。

14.基因与性状之间并不是简单的一一对应关系。

15.启动子的作用是：RNA聚合酶识别和结合的位点，它与终止子都位于DNA上，是转录开始和结束的信号。

16.遗传密码/密码子位于mRNA上，起始密码子和终止密码子分别是翻译开始和结束的信号。

17.密码子共64种,其中起始密码子有2种,能决定氨基酸，它们是AUG(甲硫氨酸)和GUG（缬氨酸）；终止密码子有三种，不能决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。

18.反密码子在tRNA上，共61种，一种tRNA只能携带一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。

19.密码子的特点是通用性和简并性。

20.一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。

21.基因对性状的控制有两条途径，一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状(间接控制）二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。

22.DNA是主要的遗传物质

   ① 生物的遗传物质：在整个生物界中绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的。有DNA的生物（细胞结构的生物和DNA病毒），DNA就是遗传物质；只有少数病毒（如艾滋病毒、SARS病毒、禽流感病毒等）没有DNA，只有RNA，RNA才是遗传物质。

   ②证明DNA是遗传物质的实验设计思想：设法把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用。

23.DNA分子的结构和复制

    ①DNA分子的结构

    a.基本组成单位：脱氧核苷酸（由磷酸、脱氧核糖和碱基组成）。

    b.脱氧核苷酸长链：由脱氧核苷酸按一定的顺序聚合而成

c.平面结构：

    d.空间结构：规则的双螺旋结构。

    e.结构特点：多样性、特异性和稳定性。

②DNA的复制

a.时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期

    b .特点：边解旋边复制；半保留复制。

    c.条件：模板（DNA分子的两条链）、原料（四种游离的脱氧核苷酸）、酶（解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶等），能量（ATP）

    d.结果：通过复制产生了与模板DNA一样的DNA分子。

    e.意义：通过复制将遗传信息传递给后代，保持了遗传信息的连续性。

24.基因的结构及表达

    ①基因的概念：基因是具有遗传效应的DNA分子片段，基因在染色体上呈线性排列。

    ②基因控制蛋白质合成的过程：

转录：以DNA的一条链为模板通过碱基互补配对原则形成信使RNA的过程。

翻译：在核糖体中以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质分子

25．DNA是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，而噬菌体的各种性状也是通过DNA传递给后代的，这两个实验证明了DNA 是遗传物质。
26．一切生物的遗传物质都是核酸。细胞内既含DNA又含RNA和只含DNA的生物遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA。由于绝大多数的生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

27．碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。这从分子水平说明了生物体具有多样性和特异性的原因。
28．遗传信息的传递是通过DNA分子的复制来完成的。基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。
29．DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。在两条互补链中的比例互为倒数关系。在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和=嘧啶碱基之和。整个DNA分子中，与分子内每一条链上的该比例相同。
30．子代与亲代在性状上相似，是由于子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故。
31．基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈直线排列，染色体是基因的载体。
32．由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因含有不同的遗传信息。（即：基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息）。
33．DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传特性。基因控制蛋白质的合成时：基因的碱基数：mRNA上的碱基数：氨基酸数=6：3：1。氨基酸的密码子是信使RNA上三个相邻的碱基，不是转运RNA上的碱基。转录和翻译过程中严格遵循碱基互补配对原则。注意：配对时，在RNA上A对应的是U。
 

易错易混考点

一、DNA是主要的遗传物质

1．细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质。

2．对于某一生物而言，遗传物质只有一种(DNA或RNA)，不能说主要是DNA。

3．噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是使噬菌体蛋白质外壳与细菌分离，离心的目的是便于分别检测蛋白质外壳与细菌及子代噬菌体的放射性。

六、DNA分子的结构、复制及基因本质

4．在双链的DNA结构中，每一个脱氧核糖连接的磷酸基团数目是大多数连接2个，但每条链各有一个末端的脱氧核糖只连接1个。

5．DNA能准确复制的原因是碱基互补配对原则保证复制准确，DNA双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

七、基因的表达

6．转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。

7．DNA转录时所需的酶有RNA聚合酶。

8．原核生物因为没有核膜结构，细胞内DNA的转录和翻译可以同时进行。

9．目的基因表达时，RNA聚合酶识别并结合的位点是基因的启动子，而翻译时，mRNA中控制翻译起始的是起始密码子。

10．合成蛋白质时，tRNA与氨基酸的结合发生在细胞质基质中。

11．人体神经元和肌细胞的形状结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的mRNA不同。

19年真题赏析

考点1  人类对遗传物质的探索过程 

1.（2019江苏，2分）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述正确的是

A.实验中可用15N代替32P标记DNA

B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

【答案】.C 

【解析】本题考查噬菌体侵染细菌的实验，意在考查考生的实验分析能力。蛋白质和DNA都含有N，所以不能用15N代替32P标记DNA，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体体内控制噬菌体外壳蛋白合成的相关基因编码的，B错误；DNA的复制为半保留复制，噬菌体侵染大肠杆菌后，会利用大肠杆菌体内的物质来合成噬菌体DNA，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。

【高分必备  T2噬菌体侵染细菌实验：

①研究者：赫尔希和蔡斯。

②实验方法：放射性同位素标记法。

③实验思路：S是蛋白质的特有元素，DNA分子中含有P，而蛋白质中不含P，用放射性同位素32P和放射性同位素35S分别标记DNA和蛋白质，单独研究并检测放射性物质的分布情况。

④实验结论：DNA是T2噬菌体的遗传物质。

2.（2019浙江4月选考，2分）为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：

下列叙述正确的是

A.甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性

B.乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质

C.丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA

D.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA    

【答案】.C 

【解析】本题考查肺炎双球菌体外转化实验，意在考查考生的实验探究能力。高温加热会破坏转化物质DNA的活性，甲组培养皿中应该只有R型菌落，A错误。乙组中S型菌提取物中的蛋白质被蛋白酶催化水解了，所以转化物质不是蛋白质，B错误。丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA，C正确。该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，D错误。    

考点2  DNA分子的结构与复制

3.（2019天津理综，6分）用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸,注入真核细胞,可用于研究

A.DNA复制的场所                B.mRNA与核糖体的结合

C.分泌蛋白的运输                 D.细胞膜脂质的流动

【答案】.A 

【解析】本题以同位素标记法的应用为切入点考查DNA复制等知识，意在考查考生的理解能力和应用能力。脱氧核苷酸是合成DNA的原料，用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，然后注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所，A项符合题意。

【命题分析】  本题综合考查DNA的复制场所、mRNA与核糖体的结合、分泌蛋白的合成与运输、细胞膜脂质的流动等知识，引导考生在复习备考过程中注意知识的归纳与概括，如同位素标记法的应用、假说—演绎法在遗传学解题中的应用、基因位置的实验判断等。     

4.（2019浙江4月选考，2分）在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA（一条链被标记）的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA（两条链均被标记）的染色单体荧光被抑制（无明亮荧光）。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是

A.1／2的染色体荧光被抑制                  B.1／4的染色单体发出明亮荧光

C.全部DNA分子被BrdU标记                D.3／4的DNA单链被BrdU标记    

【答案】.D 

【解析】本题考查DNA复制和有丝分裂的知识，意在考查考生的理解能力和综合运用能力。DNA复制方式是半保留复制，第一次分裂结束后所有染色体的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；第二次分裂结束后有1/2的染色体上的DNA分子两条链均含有BrdU，1/2的染色体上的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；到第三次有丝分裂中期，全部DNA分子被BrdU标记，所有染色体均含有姐妹染色单体，其中有1/2的染色体上的2个DNA分子的两条链均含BrdU（荧光被抑制），有1/2的染色体上的2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含，另1个DNA分子的两条链均含BrdU，所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光，综上所述，本题选D。    

考点3  遗传信息的转录与翻译

5.（2019全国Ⅰ理综，6分）用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是

①同位素标记的tRNA

②蛋白质合成所需的酶

③同位素标记的苯丙氨酸

④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸

⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液

A.①②④              B.②③④

C.③④⑤              D.①③⑤

【答案】.C 

【解析】本题考查翻译所需的条件，意在考查考生的理解能力。蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，所以C选项符合题意。

6.（2019浙江4月选考，2分）下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是

A.一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板

B.转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能

C.多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链

D.编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成    

【答案】.A 

【解析】本题考查遗传信息的表达，意在考查考生的理解能力。转录时，RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合，包括一个或者几个基因的DNA片段的双螺旋解开，以便形成相应的RNA分子，说明一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板，A正确。RNA聚合酶可以使DNA双螺旋解开，B错误。多个核糖体可结合在一个mRNA分子上合成多条多肽链，C错误。编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的核糖核苷酸组成，D错误。