1、 第第 1 讲讲 遗传的分子基础遗传的分子基础 考纲要求 1.人类对遗传物质的探索过程()。2.DNA 分子结构的主要特点()。3.基因的 概念()。4.DNA 分子的复制()。5.遗传信息的转录和翻译()。6.基因与性状的关系()。 1比较肺炎双球菌和 T2噬菌体 (1)相同点：都营寄生生活，遗传物质均为 DNA。 (2)不同点 肺炎双球菌：为原核生物，具有独立的物质和能量供应系统。 T2噬菌体：为非细胞结构的病毒，必须寄生在活细胞中，利用宿主细胞的物质和能量进行 增殖。 2关于肺炎双球菌转化的实验 (1)转化的实质是基因重组而非基因突变；转化的只是少部分 R 型细菌。 (2)体内转化实验证
2、明了“转化因子”的存在，体外转化实验证明了 DNA 是遗传物质，蛋白 质等不是遗传物质。 3关于噬菌体侵染细菌的实验 (1)不能标记 C、H、O、N 这些 DNA 和蛋白质共有的元素，否则无法将 DNA 和蛋白质区分 开。 (2)35S(标记蛋白质)和 32P(标记 DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能 检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。 4遗传信息的传递和表达 (1)DNA 分子独特的双螺旋结构为 DNA 复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对原则，保 证了 DNA 复制能够准确地进行。 (2)密码子具有简并性既有利于提高翻译速度，又可增强容错性，减少蛋白质或性
3、状差错。 5基因对性状的控制 (1)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。有的性状是由一对基因控制的，有的性状是 由多对基因共同控制的(如人的身高)，有的基因可决定或影响多种性状。 (2)性状并非完全取决于基因。生物体的性状从根本上是由基因决定的，同时还受环境条件的 影响，因此性状是基因和环境共同作用的结果，即表现型基因型环境条件。 1T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解( ) 2格里菲思实验证明 DNA 可以改变生物体的遗传性状( ) 3培养基中的 32P 经宿主细胞摄取后可出现在 T 2噬菌体的核酸中( ) 4赫尔希和蔡斯用 35S 和32P 分别标记 T 2噬菌体的蛋白质和 DNA，证
4、明了 DNA 的半保留复 制( ) 5使 DNA 双链不能解开的物质可导致细胞中 DNA 的复制和转录发生障碍( ) 6植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生 DNA 的复制( ) 7正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒 DNA( ) 8一个 tRNA 分子中只有一个反密码子( ) 答案 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8 1艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中，设置“DNADNA 酶”组的目的是从反面证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质，也证明了 DNA 的水解产物不是遗传物质。 2翻译效率很高，原因是一个 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。 3 镰刀型细
5、胞贫血症的发病原因说明了基因控制生物性状的途径之一是基因通过控制蛋白质 的结构直接控制生物体的性状。 考点一考点一 生物的遗传物质生物的遗传物质 1肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较 比较项目 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 思路相同 设法将 DNA 与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗 传功能 处理方式 的区别 直接分离：分离 S 型细菌的 DNA、荚膜多 糖、蛋白质等，分别与 R 型细菌混合培养 同位素标记法：分别标记 DNA 和蛋白质的特征元素 实验结论 DNA 是遗传物质； 蛋白质等不是遗传物质 DNA 是遗传物质 2.噬菌体侵染细菌实验的误差分
6、析 (1)32P 标记 DNA 的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)用 35S 标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌 考向一 生物的遗传物质辨析 1关于 T2噬菌体的叙述，正确的是( ) AT2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素 BT2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中 CRNA 和 DNA 都是 T2噬菌体的遗传物质 DT2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖 答案 D 解析 核酸中不含硫元素，A 错误；T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，不能 寄生在酵母菌细胞中，B 错误；任何生物的遗传物质只能是 DNA 或 RNA，T2噬菌体的遗传 物质是 DNA，C 错误；T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞内的物
7、质进行增殖，D 正确。 2下列过程中，细胞内遗传物质发生改变的是( ) A造血干细胞分化为 B 细胞 B效应 T 细胞使靶细胞裂解 CR 型细菌转化为 S 型细菌 D生长素诱导产生无子番茄 答案 C 解析 细胞分化过程中遗传物质不改变，A 错误；效应 T 细胞与靶细胞密切接触，会使靶细 胞裂解死亡，遗传物质不改变，B 错误；R 型细菌转化为 S 型细菌遗传物质发生了改变，C 正确；生长素诱导子房发育成果实，遗传物质不改变，D 错误。 考向二 探究遗传物质的实验分析 3噬藻体是感染蓝藻的 DNA 病毒。用 32P 标记的噬藻体感染蓝藻细胞，培养一段时间，经 搅拌、离心后进行放射性检测。下列相关叙
8、述正确的是( ) A32P 标记的是噬藻体 DNA 中的胸腺嘧啶 B搅拌的目的是使吸附在蓝藻上的噬藻体与蓝藻分离 C离心后放射性同位素主要分布在试管的上清液中 D此实验证明 DNA 是噬藻体的遗传物质 答案 B 解析 32P 标记的是噬藻体 DNA 中的所有磷酸基团，A 错误；搅拌的目的是使吸附在蓝藻表 面的噬藻体与蓝藻分离，B 正确；离心后放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中，C 错误； 由于缺乏对照实验，故不能说明噬藻体的遗传物质是 DNA，D 错误。 4艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了 DNA 是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( ) A
9、重组 DNA 片段，研究其表型效应 B诱发 DNA 突变，研究其表型效应 C设法把 DNA 与蛋白质分开，研究各自的效应 D应用同位素示踪技术，研究 DNA 在亲代与子代之间的传递 答案 C 解析 艾弗里从 S 型肺炎双球菌中提取出了 DNA、蛋白质或夹膜多糖，分别与 R 型细菌混 合培养，证明了 DNA 是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质；赫尔希和蔡斯用同位 素标记法将噬菌体的 DNA 与蛋白质分开，单独地、直接地去研究它们的效应。 5(2019 广东肇庆二模)人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程，请回答下列问题： (1)孟德尔等遗传学家的研究表明，在减数分裂过程中，_基因表现为自 由
10、组合。 (2)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S 型细菌有 S、S、S等多种类型， R 型细菌可以由 S 型细菌突变产生。利用加热杀死的 S与 R 型细菌混合培养，出现了 S 型 细菌， 如果 S 型细菌的出现是由于 R 型细菌突变产生， 则出现的 S 型细菌应为_(填 “一种类型”或“多种类型”)， 作出这一判断的依据是_ _。 (3)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下： S 型细菌的蛋白质或荚膜多糖R 型细菌只有 R 型细菌； S 型细菌的 DNAR 型细菌R 型细菌S 型细菌 S 型细菌的 DNADNA 酶R 型细菌只有 R 型细菌。 增设实验的目的是证明_。 (4)研究表
11、明，烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，为什么遗传学家无法推测出 RNA 分子中四 种碱基的比例关系？ _。 答案 (1)非同源染色体上的非等位 (2)多种类型 基因突变是不定向的 (3)无DNA则转化 一定不能发生(或 DNA 是使 R 型细菌发生转化的唯一物质或 DNA 是使 R 型细菌发生转化的 不可或缺的物质) (4)RNA 是单链结构， 碱基之间没有统一的配对关系(或 RNA 是单链结构， 只有部分碱基存在一一配对关系) 解析 (1)自由组合定律的实质指的是非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的组 合而组合。(2)基因突变是不定向的，所以若 R 型细菌基因突变可以产生 S 型细菌
12、，则出现的 S 型细菌可能有多种类型。(3)艾弗里的肺炎双球菌的转化实验增加了“DNADNA 酶”组 的实验，与 DNA 组实验作为对比，说明 DNA 是使 R 型细菌发生转化的唯一物质。(4)RNA 是单链结构，碱基之间没有统一的配对关系，所以遗传学家无法推测出 RNA 分子中四种碱 基的比例关系。 考点二考点二 遗传信息的传递和表达遗传信息的传递和表达 1DNA 的复制 2基因表达过程中的重要图解 (1)图 1 表示真核生物核基因的表达过程。转录在细胞核中进行，翻译在核糖体上进行，两者 不同时进行。 (2)图 2 表示原核生物基因的表达过程。转录和翻译两者同时进行。 (3)图 3 表示转录
13、过程。转录的方向是从左向右，催化的酶是 RNA 聚合酶，产物是 mRNA、 rRNA 和 tRNA。 (4)图 4 表示真核细胞的翻译过程。图中是 mRNA，是核糖体，表示正在合成的 4 条多肽链，翻译的方向(核糖体移动方向)是自右向左。 (5)图 5 表示原核细胞的转录和翻译过程，图中是 DNA 模板链，表示正在合成的 4 条 mRNA，每条 mRNA 上可结合多个核糖体，在核糖体上同时进行翻译过程。 (6)图 6 表示中心法则。表示 DNA 复制，表示转录，表示翻译，表示 RNA 复制， 表示逆转录。表示大多数生物的遗传信息流动过程，是少数 RNA 病毒遗传信 息的流动过程。 考向一 有关
14、 DNA 的分子结构和复制的考查 6下列关于 DNA 分子结构与复制的说法，正确的是( ) ADNA 分子的差异造成了肺炎双球菌 S 型细菌与 R 型细菌致病性的差异 BDNA 分子中每个磷酸基团都连接 2 个脱氧核糖 C减数分裂过程中发生交叉互换一般不会导致 DNA 分子结构的改变 D边解旋边复制是保证亲代与子代 DNA 遗传信息传递准确性的关键 答案 A 解析 肺炎双球菌 S 型细菌有多糖类的荚膜，具有毒性，R 型细菌无荚膜，不具有致病性， 根本原因是二者 DNA 分子中的遗传信息不同， 所以 DNA 分子的差异造成了肺炎双球菌 S 型 细菌与 R 型细菌致病性的差异，A 正确；链状 DN
15、A 分子中大多数磷酸基团连接 2 个脱氧核 糖，但位于两条链两端的两个游离的磷酸基团各连接一个脱氧核糖，B 错误；减数分裂过程 中发生交叉互换， 一般会导致 DNA 分子结构的改变， C 错误； 碱基互补配对原则保证了 DNA 复制能准确无误地进行，D 错误。 7下图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意图，有关叙述错误的是( ) A图中 DNA 分子复制是从多个起点同时开始的 B图中 DNA 分子复制是边解旋边双向复制的 C真核生物 DNA 分子复制过程需要解旋酶 D真核生物的这种复制方式提高了复制速率 答案 A 解析 图示 DNA 分子的不同片段解旋程度不同，所以多起点复制不是同步进
16、行的。 考向二 有关基因表达的考查 8(2019 全国，2)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( ) 同位素标记的 tRNA 蛋白质合成所需的酶 同位素标记的苯丙氨酸 人工合成的 多聚尿嘧啶核苷酸 除去了 DNA 和 mRNA 的细胞裂解液 A B C D 答案 C 解析 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、tR
17、NA 以及相关酶 等，所以 C 项符合题意。 9(2019 山东日照一模)研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载 tRNA(携带氨基酸的 tRNA) 会转化为空载 tRNA(没有携带氨基酸的 tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时， tRNA 调控基因表达的相关过程。下列相关叙述错误的是( ) A过程可以产生 tRNA、rRNA、mRNA 三种 RNA B终止密码与 a 距离最近，d 结合过的 tRNA 最多 C细胞缺乏氨基酸时，空载 tRNA 既抑制转录也抑制翻译 D细胞缺乏氨基酸时，该调控机制有利于氨基酸的调配利用 答案 B 解析 为转录过程，该过程可以产生 tRNA、rRNA 和
18、 mRNA 三种 RNA，A 正确；根据肽 链的长度可知，翻译的方向是从右向左，因此终止密码与 a 距离最近，d 结合过的 tRNA 最 少，B 错误；由图可知，细胞缺乏氨基酸时，空载 tRNA 既抑制转录也抑制翻译，C 正确； 细胞缺乏氨基酸时，该调控机制有利于氨基酸的调配利用，D 正确。 10 (2019 吉林第三次调研)遗传学家发现果蝇体内有一种名叫 period(周期)的核基因， 它编码 的 PER 蛋白质与生物节律密切相关。下列有关说法错误的是( ) Aperiod 基因的基本单位是脱氧核苷酸 B转录、翻译的过程都遵循碱基互补配对原则 Cperiod 基因只存在于果蝇的特定细胞中以调
19、控生物节律 D利用荧光标记物质可知道 period 基因在染色体上的位置 答案 C 解析 基因是有遗传效应的 DNA 片段，所以 period 基因的基本单位是脱氧核苷酸，A 正确； 转录是以 DNA 的一条链为模板按照碱基互补配对原则形成 RNA 的过程，翻译时 tRNA 的 3 个 碱基与 mRNA 上的密码子互补配对， 故转录、 翻译的过程都遵循碱基互补配对原则， B 正确； 果蝇的所有体细胞都来自同一个受精卵，具有相同的遗传物质，因此 period 基因普遍存在于 果蝇体细胞中，但是基因在不同的细胞中是选择性表达的，C 错误；要确定 period 基因在染 色体上的位置可利用荧光标记物
20、质显示，D 正确。 考向三 基因与性状的关系辨析 11下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是( ) A细胞中染色体的数目始终等于 DNA 的数目 B有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定 C细胞中 DNA 分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和 D生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定 答案 B 解析 正常情况下，一条染色体含一个 DNA 分子，在细胞分裂时，由于 DNA 复制，一条染 色体可能含两个 DNA 分子，A 错误；体细胞有丝分裂生成的子细胞含有一套与母细胞相同 的染色体和 DNA，保证了亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定，B 正确；基因是有遗
21、传效 应的 DNA 片段，有的 DNA 片段不是基因，故细胞中 DNA 分子的碱基对数大于所有基因的 碱基对数之和，C 错误；生物体中，一个基因可能决定多种性状，一种性状可能由多个基因 共同决定，D 错误。 12某细胞中有关物质合成如图所示，表示生理过程，、表示结构或物质。据图 分析正确的是( ) A用某药物抑制过程，该细胞的有氧呼吸将受影响 B物质上也具有基因，此处基因的遗传遵循孟德尔定律 C为同一生理过程，需要解旋酶和 DNA 聚合酶 D为同一生理过程，所用密码子的种类和数量相同 答案 A 解析 据图可知，细胞核 DNA 上的基因通过转录、翻译形成的前体蛋白进入线粒体参与细 胞有氧呼吸，因
22、此用某药物抑制(转录)过程，该细胞有氧呼吸将受影响，A 正确；物质 上的基因属于细胞质基因，细胞质基因的遗传不遵循孟德尔定律，B 错误；为 DNA 复制， 需要解旋酶与 DNA 聚合酶，为转录过程，需要 RNA 聚合酶，二者不是同一生理过程，需 要的酶也不相同，C 错误；均为翻译过程，由于翻译的模板 mRNA 不同，所用密码子的 种类不一定相同，密码子的数量也不一定相同，D 错误。 1(2019 山东烟台模拟)许多基因的启动子内富含 CG 重复序列，若其中的部分胞嘧啶(C)被 甲基化成为 5甲基胞嘧啶，就会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述中，正确的是( ) A在一条单链上相邻的 C 和 G
23、之间通过氢键连接 B胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变 C基因的表达水平与基因的甲基化程度无关 D胞嘧啶甲基化会阻碍 RNA 聚合酶与启动子结合 答案 D 解析 在一条脱氧核苷酸单链上相邻的 C 和 G 之间不是通过氢键连接， 而是通过“脱氧核 糖磷酸脱氧核糖”连接的，A 错误；胞嘧啶甲基化导致表达过程中基因转录被抑制， 对已经表达的蛋白质结构没有影响，B 错误；由于基因的表达水平与基因的转录有关，所以 与基因的甲基化程度有关，C 错误；根据题意“胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录”可推知， 抑制的实质是阻碍 RNA 聚合酶与启动子结合，D 正确。 2大肠杆菌的拟核内有一个含有 470 万个碱基对
24、的环状 DNA，内含大约 4 288 个基因。下 列有关该 DNA 分子的叙述，正确的是( ) A含有 470 万个脱氧核糖和磷酸基团，其中有 2 个游离的磷酸基团 B每条脱氧核苷酸链中相邻碱基均通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接 C编码蛋白质的基因的两条链均可作为转录的模板 D每个基因的长度均不超过 1 100 个碱基对 答案 B 解析 470 万个碱基对的 DNA 分子应含 470 万2 个脱氧核糖和磷酸基团，且在一个链状 DNA 分子片段中有 2 个游离的磷酸基团， 但环状 DNA 分子中没有游离的磷酸基团， A 错误； 由于每个脱氧核苷酸上的碱基都是与脱氧核糖连接的，而两个相邻脱氧核苷酸
25、之间通过脱氧 核糖与磷酸相连，故每条脱氧核苷酸链上的相邻碱基是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖 ”连接的，B 正确；基因的两条链中只有一条链能够作为转录的模板，而复制时两条链都 可以作为模板，C 错误；每个基因的长度不一样，有的基因长度会超过 1 100 个碱基对，D 错误。 3(2019 辽宁辽阳模拟)下列与遗传信息的表达有关的说法，正确的是( ) A遗传信息的表达只能发生在真核细胞的细胞核中 B在遗传信息的表达过程中会形成 DNARNA 的杂交区段 C参与遗传信息表达各个过程的酶的种类相同 D遗传信息的表达只能在细胞有丝分裂的间期进行 答案 B 解析 遗传信息的表达过程是通过基因指导蛋白质的合成
26、过程来实现的，包括转录与翻译两 个阶段。在真核细胞中，转录的场所是细胞核、线粒体和叶绿体，翻译的场所是核糖体，A 错误；转录是以 DNA 的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成 RNA 的过程，因此在遗 传信息的表达过程中，会形成 DNARNA 的杂交区段，B 正确；酶具有专一性，参与转录 和翻译过程的酶不同，C 错误；在减数第一次分裂前的间期和有丝分裂的间期主要完成 DNA 分子的复制与有关蛋白质的合成，D 错误。 4 (2019 湖南株洲质检)核糖体 RNA(rRNA)通过转录形成， 与核糖核蛋白组装成核糖体前体， 进一步成熟，成为翻译的场所。翻译时 rRNA 参与催化肽键的连接。下列相
27、关叙述错误的是 ( ) ArRNA 的合成需要 DNA 作模板 B原核生物中也有合成 rRNA 的基因 CmRNA 上结合多个核糖体可缩短一条肽链的合成时间 DrRNA 可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能 答案 C 解析 rRNA 是以 DNA 的一条链为模板转录形成的，因此 rRNA 的合成需要 DNA 作模板， A 正确；原核生物也有核糖体，也需要 rRNA，所以原核生物中也有合成 rRNA 的基因，B 正确；一个核糖体完成一条肽链的合成， 一个 mRNA 分子可结合多个核糖体同时合成多条相 同的肽链，但不能缩短每一条肽链合成的时间，C 错误；rRNA 参与催化肽键的连接，可见 其具有催化
28、功能，即可降低氨基酸之间脱水缩合所需的活化能，D 正确。 5下图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。相关叙述正确的是( ) A过程中碱基配对情况相同 B过程发生的场所相同 C过程所需要的酶相同 D过程中核糖体的移动方向是由右向左 答案 D 解析 分析题图可知，是 DNA 复制，是转录，两者碱基配对情况不完全相同，A 错误； 是翻译，场所是核糖体，过程发生的场所是细胞核、线粒体或叶绿体，B 错误；过 程所需要的酶不同，DNA 复制过程需要解旋酶和 DNA 聚合酶，转录过程需要 RNA 聚合酶， C 错误；由肽链的长短可判断出，过程中核糖体的移动方向是由右向左，D 正确。 6基因在表达过程中如有异常，mRNA 会被细胞分解，下图是 S 基因的表达过程，则下列 有关叙述正确的是( ) A异常 mRNA 的出现是基因突变的结果 B图中所示的为转录，为翻译过程 C图中过程使用的酶是逆转录酶 DS 基因中存在转录后不能翻译成多肽链的片段 答案 D 解析 由图可以直接看出，异常 mRNA 的出现是 RNA 前体剪切出现异常造成的，不是基因 突变的结果，A 错误；图示为对 RNA 前体剪切的过程，不需要逆转录酶，B、C 错误；S 基因转录形成的 RNA 前体需经过剪切才能指导蛋白质合成，说明 S 基因中存在转录后不能 翻译成多肽链的片段，D 正确。
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