二轮复习 生物的遗传变异进化Word文件下载.docx

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命题规律

命题趋势

　　1．从考查内容上：

试题中往往把基因的结构、基因的表达、细胞的结构和功能、变异等知识结合在一起综合考查。

重点为证明DNA是遗传物质的两个经典实验、DNA分子的结构、DNA的复制、基因工程所用的工具、基因工程的操作过程等内容。

　　2．从考查题型上：

选择题与非选择题并重，试题中往往涉及图解和图表信息的考查。

　　近年来此考点有明显的增加，随着生物学家对基因表达的深入认识和基因工程成果的广泛应用，基因的选择性表达、基因的程序性表达将成为未来高考的命题热点。

考查综合分析能力（特别是基因工程操作的三种工具和四个基本步骤等内容）的可能性极大；

该部分内容往往与细胞的结构、遗传变异等知识结合在一起进行命题。

知识细化回顾

　　1．DNA是主要的遗传物质

（1）细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。

（2）证明生物体内的遗传物质是DNA的实验证据有肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验。

　　2．DNA的粗提取与鉴定

（1）DNA的粗提取与鉴定的实验原理是：

①DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而改变。

②DNA溶解度在NaCl溶液浓度为0.14_mol·

L－1时最低。

③DNA不溶于酒精而细胞内的某些物质溶于酒精溶液。

④DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色。

（2）DNA的粗提取与鉴定实验过程中共有两次使用蒸馏水，三次加NaCl溶液，三次过滤，六次搅拌。

3．DNA分子的特性、结构与复制

（1）DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。

稳定性的原因是外侧脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架，内侧通过氢键形成碱基对，其中A与T之间以2个氢键相连，G与C之间以3个氢键相连，因此G与C含量越高，DNA就越稳定。

DNA多样性的原因是构成DNA的碱基对的数目、比例和排列顺序千变万化。

（2）DNA分子的复制过程中所运用的酶有解旋酶，其作用是断开碱基对之间的氢键；

DNA聚合酶的作用是形成磷酸二酯键。

　　4．基因的结构与功能

（1）基因是决定生物性状的基本单位，是具有遗传效应的DNA片段。

（2）基因的结构包括编码区和非编码区两部分，与原核细胞相比，真核细胞基因结构特点是编码区是间隔的、不连续的，有内含子和外显子之分。

　　（3）基因的功能是遗传信息的传递与表达，基因中非编码序列起调控遗传信息表达的作用。

5．遗传信息及其表达

（1）遗传信息是指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。

（2）遗传密码是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。

生物体共有64个密码子，几乎所有生物共用一套密码子。

　　（3）氨基酸的运载工具是tRNA，其一端的三个碱基能专一性地与mRNA上的密码子配对，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

　　（4）细胞生物中遗传信息的流动方向可表示为：

（5）基因对性状的控制途径之一是通过控制酶的合成来控制代谢过程，其二是通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。

6．基因工程简介

（1）基因工程操作的工具

（2）目的基因的检测

　　①目的基因是否导入受体细胞的检测方法是根据标记基因控制的性状是否表现；

　　②目的基因是否表达的检测方法是受体细胞是否表现出所需的特定性状。

　　（3）在基因工程操作的“四步曲”中，与碱基互补配对有关的步骤是：

目的基因的提取、目的基因与运载体结合、目的基因的检测与表达。

要点归纳

　　一、肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验分析

1．肺炎双球菌转化实验：

R型活细菌

小鼠不死亡，

S型细菌

小鼠死亡，加热杀死S型细菌

小鼠不死亡。

2．噬菌体侵染细菌的实验

【特别提醒】

　　①加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。

　　②R型菌转化成S型菌的原因是S型菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于基因重组。

　　③培养噬菌体只能利用活体培养基，因为病毒是专营寄生生活的。

二、放射性同位素示踪法的应用

　　1．研究DNA半保留复制方式的特点

　　将含14N的DNA分子放到含放射性同位素15N标记的脱氧核苷酸的培养基中让其进行复制，数代后检测所有DNA分子的放射性强度或比例，证明DNA具有半保留复制的特点。

2．在基因诊断和环境监测中的应用

　　在基因诊断中可利用放射性同位素15N、32P等制备基因探针，将某一致病基因放到含放射性15N或32P的培养基中进行扩增，加热得到标记的致病基因单链即制备了基因探针，利用DNA分子杂交原理，将待测者的DNA分子加热处理形成DNA分子单链并与基因探针混合，让其杂交，检测是否形成双链，若完全形成双链，证明该人患有该基因病，否则不患。

应用同样的原理可检测饮用水中病毒的含量。

三、碱基计算归类与应用

1．DNA分子、DNA某条链及转录生成的mRNA中碱基比例关系

2．DNA复制过程中的碱基数量计算

　　某DNA分子中含某碱基a个，

（1）复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸为a·

（2n－1）；

（2）第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸为a·

2n－1。

　　3．碱基比例的应用

　　由核酸所含碱基种类比例可以分析判断核酸的种类：

（1）若有U无T，则该核酸为RNA。

（2）若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。

　　（3）若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。

四、基因的结构和功能

1．真核生物不同层次遗传物质组成

2．基因的功能

（1）传递信息：

有性生殖过程中，亲代复制DNA通过配子将遗传信息传递给后代。

（2）表达遗传信息：

在生物个体发育过程中，通过控制蛋白质合成实现。

　　（3）功能简图

　　亲代遗传信息

3．基因控制蛋白质合成过程中DNA、mRNA碱基数与合成的蛋白质中氨基酸的数量关系

（1）基因中碱基数∶mRNA中碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。

（2）上述比例关系是建立在基因中全部碱基都参与指导蛋白质合成基础之上的，实验合成出的氨基酸数要小于基因中碱基数的六分之一，其原因是：

　　①基因中存在非编码区；

　　②真核生物的编码区中有内含子；

　　③编码区内含有与转录出的mRNA上的终止密码子相对应的碱基序列；

　　④若考虑整个DNA分子，则还有连接相邻基因的无遗传效应的DNA片段。

　　因此，上述比例关系中“基因中碱基数”应理解为真核生物基因中外显子所含碱基数或原核生物基因中编码区所含碱基数，或者在题目中用“最多”能合成多少氨基酸，“至少”需要基因中含多少个碱基来描述。

【特别提醒】原核细胞的基因编码区是连续的，通过转录形成的mRNA可以直接作为合成蛋白质的模板，而真核细胞的基因编码区转录形成的mRNA要经过加工，将mRNA中内含子的部分切掉，然后再将外显子部分转录形成的mRNA拼接起来，形成成熟的mRNA，成熟的mRNA才是合成蛋白质的直接模板。

五、基因工程中的问题分析

　　1．获得目的基因的两种方法比较

所需的酶类

内含子的有无

鸟枪法

多种限制性内切酶

有

人工合成法

逆转录酶、DNA聚合酶

无

说明：

（1）鸟枪法提取目的基因需要用限制性内切酶将目的基因从供体细胞的DNA上剪切下来；

人工合成法是由基因转录得到的mRNA，或由基因表达产物蛋白质的氨基酸序列推测基因结构，然后利用逆转录酶、DNA聚合酶和原料等合成目的基因。

（2）成熟mRNA和蛋白质结构不能显示内含子的信息，故人工合成法获得的目的基因不含有内含子。

2．基因工程中的工具酶及其运用

（1）基因工程中，切取目的基因和运载体必须使用同种限制性内切酶，获得相同的黏性末端，以利于目的基因与运载体结合。

（2）限制性内切酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键，不同的是限制性内切酶打开此键，而DNA连接酶使其重新形成。

　　3．基因工程中的受体细胞

（1）培育转基因植物时的受体细胞可以是体细胞，也可以是受精卵。

若是前者，通过组织培养培育完整植株。

（2）培育转基因动物时的受体细胞一般采用受精卵。

4．其他几个问题

（1）目的基因与运载体结合时，可出现三种情况：

目的基因与目的基因连接；

运载体与运载体连接；

目的基因与运载体连接。

只有最后一种是基因工程中所需要的，便于鉴定和筛选。

（2）目的基因能否得到表达，决定于导入受体细胞后，该受体细胞中的RNA聚合酶能否识别该目的基因编码区上游非编码区内的RNA聚合酶结合位点，从而使目的基因的编码区得到转录而翻译成蛋白质。

　　（3）不同生物细胞中RNA聚合酶的结合位点都在非编码区，但所识别的碱基序列不同。

培育转基因生物时，要使目的基因在受体细胞中得以表达，必须事先对目的基因非编码区中的RNA聚合酶结合位点进行修饰，才能被受体细胞中的RNA聚合酶识别，从而得以表达。

六、“中心法则”及“基因工程”中有关酶的比较

作用时间

作用及作用部位

解旋酶

DNA复制及转录时

打开DNA双链碱基对间的氢键，解开双螺旋

RNA

聚合酶

DNA

转录时

与RNA聚合酶结合位点结合，启动RNA转录，并将一个个核糖核苷酸连接起来

复制时

以DNA母链为模板，将一个个脱氧核苷酸连接起来，形成3,5－磷酸二酯键，形成新子链，其作用在于连接单个脱氧核苷酸

限制性

内切酶

提取目的基因及运载体切割时

专一性地识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的切点切断3,5－磷酸二酯键

连接酶

形成重组DNA时

可将目的基因与运载体连接起来，重建被限制酶切开的3,5－磷酸二酯键，其作用是连接两个DNA双链片段

七、核酸分子杂交法（即DNA探针法）

　　该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检测出所要查明的DNA或基因。

　　具体步骤：

抽取病人的组织或体液作为化验样品；

将样品中的DNA分离出来；

用化学法或热处理法使样品DNA解旋；

将事先制作好的DNA探针引入到化验样品中。

这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合（杂交）在一起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。

这样通过对遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析，就能检测出病人所得的病。

示范解析

　　●例1　（2009年广东理基）钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获得2008年诺贝尔奖。

在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。

由此可知（　　）

　　A．该生物的基因型是杂合的

　　B．该生物与水母有很近的亲缘关系

　　C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达

　　D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光

　　【解析】某种生物中检测不到绿色荧光，而将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光，说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。

　　[答案]　C

●例2　（2009年上海理综）科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。

右图所示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是（　　）

A．基因自由组合定律　　　B．半保留复制原则

　　C．基因分离定律D．碱基互补配对原则

　　【解析】本题考查基因工程的相关知识，重组质粒依据的是黏性末端的碱基互补配对原则。

　　[答案]　D

●例3　（2009年安徽理综）2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。

将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。

绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是（　　）

　　A．追踪目的基因在细胞内的复制过程

　　B．追踪目的基因插入到染色体上的位置

　　C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布

　　D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构

　　【解析】将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。

●例4　（2009年浙江理综）下列关于基因工程的叙述，错误的是（　　）

　　A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

　　B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

　　C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

　　D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

　　【解析】基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；

常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；

人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后才有生物活性。

载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。

●例5　（2009年宁夏理综）多数真核生物基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开，每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子。

这类基因经转录、加工形成的mRNA中只含有编码蛋白质的序列。

某同学为检测某基因中是否存在内含子，进行了下面的实验：

　　步骤①：

获取该基因的双链DNA片段及其mRNA；

　　步骤②：

加热DNA双链使之成为单链，并与步骤①所获得的mRNA按照碱基配对原则形成双链分子；

　　步骤③：

制片、染色、电镜观察，可观察到图中结果。

请回答：

（1）图中凸环形成的原因是______________________________________________，说明该基因有____个内含子。

（2）如果先将步骤①所获得的mRNA逆转录得到DNA单链，然后该DNA单链与步骤②中的单链DNA之一按照碱基配对原则形成双链分子，理论上也能观察到凸环，其原因是逆转录得到的DNA单链中不含有________序列。

　　（3）DNA与mRNA形成的双链分子中碱基配对类型有______种，分别是________________________。

【解析】

（1）由题意知，基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开，每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子，而mRNA中只含有编码蛋白质的序列。

因此，变性后形成的DNA单链之一与mRNA形成双链分子时，该单链DNA中无法与mRNA配对的序列能形成凸环。

（2）mRNA逆转录得到DNA单链，该DNA单链也不含有不编码蛋白质的序列，因此，逆转录得到的DNA单链中不含有内含子序列。

（3）DNA中有四种碱基AGCT，mRNA有四种碱基AGCU,DNA中的A与mRNA中的U,DNA中T与mRNA中A，DNA中的C与mRNA中G，DNA中的G与mRNA中C,所以配对类型有三种。

　　[答案]　

（1）DNA中有内含子序列，mRNA中没有对应序列，变性后形成的DNA单链之一与mRNA形成双链分子时，该单链DNA中无法与mRNA配对的序列能形成凸环　7

（2）内含子　（3）3　A－U、T－A、C－G

拓展训练

　　1．（2009年广东高考题）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．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

　　【解析】肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术，两实验都没有突变和重组。

2．（2009年山东理综）细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。

下列属于奢侈基因的是（　　）

　　A．血红蛋白基因B．ATP合成酶基因

　　C．DNA解旋酶基因D．核糖体蛋白基因

　　【解析】本题考查了对于基因选择性表达概念的理解。

只有在红细胞中，控制血红蛋白合成的基因才能选择性表达。

而其他选项中的ATP合成酶基因、DNA解旋酶基因、核糖体蛋白基因是在每一个具有生命活动的细胞中都要表达，且分别合成ATP合成酶、DNA解旋酶、核糖体蛋白。

　　[答案]　A

3．（2009年江苏高考题）科学家从烟草花叶病毒（TMV）中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。

下列4组实验（见下表）中，不可能出现的结果是（　　）

实验

编号

实验过程

实验结果

病斑

类型

病斑中分离出

的病毒类型

①

a型TMV→感染植物

a型

②

b型TMV→感染植物

b型

③

组合病毒（a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA）→感染植物

④

组合病毒（b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA）→感染植物

A．实验①B．实验②C．实验③D．实验④

　　【解析】本题考查的是病毒遗传物质的特点。

烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质，因此在③中，组合病毒的遗传物质是b型，因此病斑类型是b型，病斑中分离出的病毒类型也应是b型。

4．（2009年广东高考题）有关蛋白质合成的叙述，不正确的是（　　）

　　A．终止密码子不编码氨基酸

　　B．每种tRNA只转运一种氨基酸

　　C．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息

　　D．核糖体可在mRNA上移动

　　【解析】携带遗传信息的是DNA。

5．（2009年山东理综）人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。

已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：

（1）过程①代表的是____________。

（2）过程②构建A基因表达载体时，必须使用________________和______________两种工具酶。

　（3）过程③采用的实验技术是__________，获得的X是________________。

　（4）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的________所制备的疫苗。

对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行__________比较；

或用图中的____________________进行特异性结合检测。

【解析】本题以图展示了疫苗的生产和单克隆抗体的制备过程，考察了中心法则、基因工程、动物细胞工程等现代生物科技。

本题还考查了免疫预防的操作过程，以及欲确诊疑似患者而采取的方法。

本题中提示该RNA病毒表面的A蛋白为主要的抗原，故可选用通过基因工程生产的A蛋白制备疫苗；

确诊时为判断该病毒是否为题目中的RNA病毒，可以进行核酸序列的比对，也可以利用单克隆抗体具备特异性，利用抗A蛋白的特异性单克隆抗体通过能否特异性结合，判断病毒表面是否有A蛋白的存在并进一步进行检测是否为目的RNA病毒。

　　[答案]　

（1）逆（反）转录　

（2）限制性核酸内切酶（限制性内切酶、限制酶）　DNA连接酶（注：

两空顺序可颠倒）

　　（3）细胞融合　杂交瘤细胞　（4）A蛋白　核酸（基因）序列　抗A蛋白的单克隆抗体

第二讲　遗传的基本规律

①根据亲代表现型（基因型），求子代的基因型（表现型）及比例；

②根据子代表现型及比例推测亲代基因型；

③多对相对性状遗传概率的计算、产生配子的类型及其概率；

④分离定律和自由组合定律在生产实践中的应用；

⑤基因型和表现型的推测和判断、有关概率的计算、遗传系谱图的分析等。

可以是选择题，与学科内其他知识结合，综合性很强，试题难度较大；

也可以是非选择题（文字或图表阅读题），考查综合运用知识的能力，试题难度大，能力要求高。

　　遗传规律的内容是高考试题的重点和热点，主要内容是对基因分离定律和基因的自由组合定律的解释、验证、应用及遗传概率的计算等。

这就需要学生有严谨的逻辑思维能力，分析、比较、判断的综合能力，是高考试题的重点和热点，特别是与此有关的实验设计。

　　1．孟德尔成功的原因

（1）选材科学：

选用豌豆作试验材料，因为豌豆各品种间具有易于区分的相对性状，而且是自花传粉和闭花授粉植物，可以避免外来花粉的干扰。

（2）方法科学：

①研究性状遗传时，由简到繁，先从一对相对性状着手，然后再研究两对以上相对性状，以减少干扰。

　　②数据处理：

应用统计学方法，得到了前人未注意到的子代比例关系。

　　③科学地设计了试验程序，他根据试验得到的结果提出了假设，并对此做了测交试验以验证。

　　2．孟德尔遗传定律的实质

（1）基因分离定律的实质是生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，形成数量相等的两种配子。

（2）基因自由组合定律的实质是生物体在减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。

　　（3）分离定律和自由组合定律比较

分离定律

自由组合定律

等位基因对数

一对

两对或两对以上

F1

配子类型

数及比例

2种

1∶1

22或2n种

数量相等

配子组合数

4种

42或4n种

F2

基因型种类

3种

32或3n种

表现型种类

表现型比例

3∶1

9∶3∶3∶1或（3∶1）n

测

交

子

代

1∶1∶1∶1或（1∶1）n

3．遗传实验的基本方法

（1）杂交（×

）：

两个基因型不同的个体相交。

也指不同品种间的交配。

植物可指不同品种间的异花传粉。

（2）自交（⊗）：

两个基因型相同的个体相交。

植物指自花传粉。

　　（3）测交：

测交是让F1与隐性纯合子杂交，用来测定F1基因型的方法。

其原理是：

隐性纯合子只产生一种带隐性基因的配子，不会掩盖F1配子中基因的表现，因此测交后代表现型及其分离比能准确反映出F1产生的配子的基因型及分离比，从而可知F1的基因型。

　　（4）正交和反交：

若甲作父本，乙作母本，即甲（♂）×

乙（♀）作为正交实验，则乙作父本，甲作母本，即乙（♂）×

甲（♀）为反交实验。