高考生物备考中等生百日捷进提升专题07遗传的分子基础.docx
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高考生物备考中等生百日捷进提升专题07遗传的分子基础
2018高考生物备考中等生百日捷进提升专题07遗传的分子基础
●浏览知识网络——胸怀全局
●高考考情分析——知己知彼
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)基因的的概念
(4)DNA分子的复制
(5)遗传信息的转录和翻译
考情分析
高频考点
(1)理解DNA是遗传物质的实验证据
(2)根据碱基互补配对原则计算DNA、RNA中碱基数
(3)理解DNA和RNA结构的异同点
(4)理解DNA复制、转录和翻译的区别
考查形式
直接考查肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验;结合具体事例考查生物的遗传物质;结合具体的DNA结构、DNA复制、转录和翻译考查碱基互补配对原则,结合图形考查DNA结构、转录和翻译。
命题角度
肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验、DNA结构中碱基互补配对、DNA复制、转录、翻译
常见题型
选择题、综合题
备考建议
重视教材中的经典实验,从思路、方法等方面理解;总结出规律性的内容,如碱基数量的计算、DNA复制过程等;通过转录和翻译的图解分析,加深对转录和翻译过程的理解;运用数学方法分析DNA和mRNA中的碱基和蛋白质中氨基酸之间的数量关系;运用转录与翻译的关系,理解基因与性状的关系;运用遗传信息的传递与表达的过程理解中心法则。
●基本技能攻略——各个击破
攻略一列表比较探索遗传物质的经典实验
【例1】(2017年新课标Ⅱ卷,2)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。
下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是()
A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
【答案】C
【攻略技巧】列表比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验
肺炎双球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
相
同
点
实验思路
设计将DNA与其他物质分开,直接单独研究它们各自的作用
实验原理
遵循对照的原则
两实验都能证明DNA是遗传物质
不
同
点
处理方式
直接分离:
分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型菌混合培养
同位素标记:
分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
实验结论
①DNA是遗传物质
②蛋白质等不是遗传物质
DNA是遗传物质,在亲子代之间保持连续性
攻略二DNA分子中碱基互补配对应用
【例2】(2017年海南卷,24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。
下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是()
A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同
B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高
C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链
D.经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1
【答案】D
【攻略技巧】总结DNA结构规律如下:
(1)A=T,G=C;
(2)在双链DNA分子中两条互补单链中的(A+G)/(T+C)的比值互为倒数;(3)在双链DNA分子中互补配对的碱基在两条单链中所占比例与整个DNA分子中所占的比例相同。
攻略三DNA复制的有关计算
【例3】(2014年高考上海卷4题)某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是()
【解析】亲代DNA双链用白色表示,DNA复制方式是半保留复制,因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色,而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中,都含有黑色的DNA子链,故D正确。
【答案】D
【攻略技巧】总结规律如下:
假设将1个DNA复制n次,形成2n个DNA,其中2个DNA含有母链和子链,2n-2只含有子链;设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制,共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·(2n-1)个;在第n次复制时,共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n-1个。
攻略四列表比较DNA复制、转录和翻译
【例4】(2017年海南卷,25)下列关于生物体内基因表达的叙述,正确的是()
A.每种氨基酸都至少有两种相应的密码子
B.HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板
C.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程
D.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA
【答案】B
【攻略技巧】DNA通过复制传递遗传信息,通过转录、翻译表达遗传信息,可通过列表比较DNA复制、转录和翻译的异同点。
DNA复制
转录
翻译
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
以DNA中的一条链为模板,合成mRNA的过程
游离的氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。
时间
有丝分裂间期或减数第一次分裂间期
在生长发育的连续过程中
场所
主要在细胞核
细胞质的核糖体
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
配对原则
A-T、T-A、G-C、C-G
A-U、T-A、G-C、C-G
A-U、U-A、G-C、C-G
条件
酶
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
DNA解旋酶、RNA聚合酶等
缩合酶等
能量
ATP
产物
两个相同的双链DNA分子
一条单链的mRNA
具有特定氨基酸序列的蛋白质
特点
边解旋边复制、半保留复制
边复制边转录、DNA双链全保留
一个mRNA上可连续结合多个核糖体,进行多肽链的合成
遗传信息传递方向
亲代DNA→子代DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
意义
复制遗传信息,使遗传信息从亲代传给子代
表达遗传信息,使生物体表现出各种遗传性状
攻略五基因的表达过程中数量关系
【例5】(2015年四川卷)带解析M基因编码含63个氨基酸的肽链。
该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。
以下说法正确的是()
A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加
B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接
C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同
D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与
【答案】C
【解析】基因是具有遗传效应的DNA片段,这里的DNA为双链结构,在双链DNA分子中,嘌呤数=嘧啶数,由此可推知M基因突变前后,基因复制的嘌呤核苷酸比例不变;A错误。
在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接;B错误。
由于插入了3个碱基,突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同;C正确。
在突变基因的表达过程中,最多需要61种tRNA参与;D错误。
【攻略技巧】根据基因表达过程可知,基因中的碱基数:
mRNA中的碱基数:
蛋白质分子中氨基酸数=6:
3:
1,另外,由于翻译时存在终止密码子,所以有时需根据题意确定终止密码了是否考虑在内。
●名校试题演练——决胜2018
1.下列有关“探索DNA是主要遗传物质的实验”叙述,正确的是
A.格里菲思实验中,肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B.艾弗里实验中,用DNA酶处理提取的DNA更好地证明了DNA是遗传物质
C.赫尔希和蔡斯实验中,搅拌的目的是促使噬菌体的DNA与蛋白质分离
D.赫尔希和蔡斯用35S和32P均标记的噬菌体侵染细菌,证明了DNA是遗传物质
【答案】B
2.下列物质合成所需要的模板正确的是
A.性激素的合成以mRNA为模板
B.DNA的复制以DNA的其中一条链为模板
C.rRNA的合成以DNA的一条链为模板
D.胰岛素的合成以tRNA为模板
【答案】C
【解析】性激素是脂质的一种,其合成不需要模板,A错误;DNA的合成即DNA的复制,以DNA两条链为模板,B错误;转录主要发生在细胞核中,是以DNA的一条链为模板,合成RNA(mRNA、tRNA、rRNA)的过程,C正确;胰岛素的化学本质是蛋白质,其合成需要以mRNA为模板,D错误。
3.下列关于某植物体细胞的叙述,不合理的是
A.不同体细胞中的mRNA相同B.不同体细胞中的核苷酸种类相同
C.不同体细胞中的蛋白质不同D.所有体细胞中都含有磷脂分子
【答案】A
【解析】由于基因的选择性表达,不同体细胞中的mRNA不同,A错误;不同体细胞中的都含有8种核苷酸,B正确;由于基因的选择性表达,不同体细胞中的蛋白质不同,C正确;所有体细胞中都含有细胞膜,细胞膜的主要成分中含有磷脂分子,D正确。
4.下列有关图示过程的叙述,不正确的是()
A.图1所示过程叫做翻译,多个核糖体完成一种多肽链的合成
B.图2可表示原核细胞的转录和翻译,原料分别是核糖核苷酸和氨基酸
C.图1表示翻译过程的方向是从右向左,①是mRNA,⑥是核糖体
D.图2中②③④⑤表示正在合成的4条多肽链,需要的tRNA共有61种
【答案】D
5.下列关于艾弗里肺炎双球菌体外转化实验的叙述,错误的是
A.该实验是在英国科学家格里菲思的实验基础上进行的
B.肺炎双球菌体外转化与DNA重组技术的实质是相同的
C.实验过程中,通过观察菌落的特征来判断是否发生转化
D.该体外转化实验证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
【答案】D
【解析】艾弗里肺炎双球菌体外转化实验是在英国科学家格里菲思的实验基础上进行的,A正确;肺炎双球菌体外转化的实质是基因重组,DNA重组技术的实质也是基因重组,B正确;肺炎双球菌两种类型的菌落特征不同,因此可以通过观察菌落的特征来判断是否发生转化,C正确;该体外转化实验证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,D错误。
6.具有p个碱基对的1个双链DNA分子片段,含有q个腺嘌呤。
下列叙述正确的是()
A.该片段即为一个基因
B.该分子片段中,碱基的比例总是(A+T)/(C+G)=1
C.该DNA分子控制合成的多肽最多含有的氨基酸个数为p/3
D.该片段完成n次复制需要2n(p-q)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
【答案】C
【解析】基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA片段不一定是一个基因,A错误;双链DNA分子遵循碱基互补配对原则,即A=T、G=C,(A+T)/(C+G)不一定等于1,B错误;DNA分子中碱基个数、mRNA碱基个数与多肽中的氨基酸数目之间的比例为6∶3∶1,故该DNA分子控制合成的多肽最多含有的氨基酸个数为p/3,C正确;DNA复制的特点是半保留复制,该片段复制n次,需要胞嘧啶脱氧核苷酸(2n-1)(p-q)个,D错误。
7.如图表示肺炎双球菌的转化实验,下列说法中正确的是()
A.该实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则
B.a、d组小鼠死亡是小鼠免疫功能丧失的结果
C.从d组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而成的
D.从变异的角度看,细菌的转化属于基因突变
【答案】A
【解析】对照原则和单一变量原则是生物实验设计的基本原则,图中的实验是肺炎双球菌的体内转化实验,四组实验的处理方法不同并相互对照,A正确。
a、d两组小鼠是由于感染了S型活细菌后患败血症死亡的,B错误。
d组小鼠体内出现的S型活细菌是由R型活细菌转化而来的,C错误。
从变异的角度看,细菌的转化属于基因重组,D错误。
8.下图是DNA转录过程示意图。
当转录形成的mRNA分子与模板链不易分离时,会形成RNA—DNA杂交链,此时非模板链、RNA-DNA杂交体共同构成三链杂合片段,其中新产生的mRNA与DNA模板链形成了稳定的杂交链,非模板链以单链状态存在。
下列说法正确的是
A.图中①正在解螺旋,②正在螺旋
B.三链杂合片段中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
C.三链杂合片段的形成加快了转录和翻译速度
D.非模板链上胞嘧啶若替换为尿嘧啶,经两次DNA复制后将产生突变基因
【答案】D
9.下列关于基因的叙述,错误的是
A.在基因表达的过程中,tRNA、mRNA、rRNA三者缺一不可
B.镰刀型细胞贫血症说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.浆细胞中有编码抗体的基因,但没有编码血红蛋白的基因
D.基因中磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成基因的基本骨架
【答案】C
【解析】基因的表达过程包括转录和翻译,其中翻译需要mRNA作为模板,tRNA作为运输氨基酸的工具,rRNA构成的核糖体是翻译的场所,A正确;人类镰刀型细胞贫血症是由于编码血红蛋白的基因异常引起的,说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,B正确;浆细胞中含有编码抗体、血红蛋白等基因,但是血红蛋白基因没有表达,C错误;基因中磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成基因的基本骨架,D正确。
10.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验,过程如下图所示,下列有关分析正确的是()
A.理论上,b和c中不应具有放射性
B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关
C.实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关
D.实验结果,ad中有少量的放射性,bc中有大量的放射性
【答案】A
【解析】35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,所以离心后,理论上b中不应具有放射性,32P标记DNA进入到细菌体内,分别在沉淀物中,因此上清液c不含有放射性,A正确;搅拌的目的是将蛋白质外壳和细菌分开,若该过程搅拌不充分,则会导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上,并随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中含较高的放射性,若搅拌充分,则沉淀物中的放射性较低,B错误;试验2,由于外壳没有放射性,因此搅拌不充分,上清液也不会含有放射性,C错误;实验结果,bc中有少量的放射性,ad中有大量的放射性,D错误。
11.下列关于生物体内基因表达的叙述,错误是
A.RNA聚合酶的结合位点在DNA上
B.基因表达的过程即是氨基酸合成蛋白质的过程
C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础
D.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
【答案】B
12.下图表示真核细胞基因表达过程中的某一阶段。
下列有关叙述错误的是
A.以氨基酸为原料
B.需要tRNA作为运载工具
C.可以发生A与U的互补配对
D.核糖体1、2、3最终合成的肽链不同
【答案】D
【解析】图示为基因表达过程中的翻译阶段。
翻译时,以氨基酸为原料、以tRNA作为氨基酸的运载工具,A、B正确;翻译时,组成mRNA上的密码子的碱基与相应tRNA上的构成反密码子的碱基互补配对,因此可以发生A与U的互补配对,C正确;核糖体1、2、3均与同一条mRNA结合,所以最终合成的肽链相同,D错误。
13.下图所示为RNA干扰(RNAi)的机理;外源双链RNA—旦进入细胞内就会被Dicer核酸酶切割成21〜23个核苷酸长的小分子干涉RNA(siRNA)。
切割产生的双链siRNA片断整合进入RISC蛋白(含多种酶)中形成复合体。
RISC复合体弃掉双链中的一条,用另外一条链来定位并且摧毁互补的外源RNA,造成蛋白质无法合成。
请分析回答下列问题:
(1)外源双链RNA的一条核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_________连接,若某段外源双链RNA被Dicer核酸酶切割成3段siRNA,则与切割前相比增加的游离磷酸基团有_________个。
(2)形成的RISC复合体会使某些外源RNA无法正常表达,其原因可能是在相应的外源RNA上存在_____,
两者结合后通过有关酶的作用降解外源RNA,其实质是阻断了遗传信息传递中的_________过程。
(3)有科学家将能引起RNA干扰的双链RNA的两条单链分别注入细胞,结果却没有引起RNA干扰现象,请据图分析最可能的原因是___________________________。
(4)RNA干扰技术应用于乙型肝炎的治疗时,可以先分析乙肝病毒(一种RNA病毒)基因中的_______,并据此人工合成__________________,导入被乙肝病毒感染的细胞,以抑制乙肝病毒的繁殖。
【答案】核糖-磷酸-核糖4与单链siRNA能互补配对的碱基(或核苷酸)序列翻译(或RNA复制)Dicer酶只能识别双链RNA,不能识别单链RNA碱基序列(或核苷酸序列、遗传信息)(乙肝病毒的)双链RNA
【解析】
(1)RNA的一条核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由核糖-磷酸-核糖连接。
每一个双链RNA有2个游离的磷酸基团;若某段外源双链RNA被Dicer核酸酶切割成3段siRNA,则共有6个游离的磷酸基团,因此与切割前相比增加的游离磷酸基团有4个。
(3)科学家将能引起RNA干扰的双链RNA的两条单链分别注入细胞,结果却没有引起RNA干扰现象,分析图示可推知:
最可能的原因是Dicer酶只能识别双链RNA,不能识别单链RNA。
(4)乙肝病毒是一种RNA病毒。
在应用RNA干扰技术用于乙型肝炎的治疗时,依据RNA干扰(RNAi)的机理,其治疗思路为:
可以先分析乙肝病毒基因中的碱基序列(或核苷酸序列、遗传信息),并据此人工合成乙肝病毒的双链RNA,导入被乙肝病毒感染的细胞,以抑制乙肝病毒的繁殖。
14.同位素标记法在遗传学的研究中发挥了重要作用。
请根据所学知识回答:
(1)现提供3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸以及亮氨酸,若要研究抗体的合成与转运,应选择__________;若要验证抗体合成所需的直接模板,应选择______________________。
(2)为探究T2噬菌体的遗传物质,用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,经短时间保温培养、搅拌离心,检测到上清液中的放射性很低。
此组实验标记的元素是_______________,离心的目的是______________。
(3)科学家将15N标记的DNA分子(15N/15N-DNA)放到l4N的培养液中培养,让其复制三次。
将亲代DNA和每次复制产物置于试管进行离心,结果如图。
其中代表复制两次后的分层结果是__________(填字母),理由是_____________。
【答案】3H标记的亮氨酸3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸P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cDNA复制方式为半保留复制,15N/15N-DNA分子复制两次后,子代中1/2为15N/14N-DNA,1/2为14N/14N-DNA,离心结果与c相符
(2)噬菌体侵染细菌的实验分两组,一组噬菌体用35S对其蛋白质外壳进行标记,另一组用32P对噬菌体的核酸进行标记。
噬菌体在侵染细菌时,只是把遗传物质DNA注入细菌,因此如果标记的是蛋白质,则上清液放射性高,沉淀物放射性很低;如果标记的是DNA,则上清液放射性很低,沉淀物放射性高。
综上所述,标记的是DNA,即DNA中的P元素。
此实验过程中,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。
(3)由于DNA分子的复制是半保留复制,一个用15N标记的DNA在14N的培养基上培养,复制一次后,每个DNA分子的一条链含15N,一条链含14N,离心后全部位于中间层对应图中的b,复制二次后,产生4个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,只含14N的DNA分子为2个,离心后全部位于中间层对应图中的c;复制三次后,产生8个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,只含14N的DNA分子为6个,离心后全部位于中间层对应图中的d。
15.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)均为能感染烟叶使之出现感染斑的RNA病毒,用石炭酸处理能使蛋白质外壳去掉而只留下RNA,由于两者的亲缘关系较近,能重组其RNA和蛋白质形成类似“杂种”的新品系病毒感染烟叶,请据下图回答问题:
a为TMV的蛋白质感染,b为TMV的RNA感染,c为HRV的蛋白质感染,d为HRV的RNA感染,e为HRV的蛋白质与TMV的RNA杂交感染,f为TMV的蛋白质与HRV的RNA杂交感染。
(1)a与b,c与d的结果不同,说明_________________。
(2)b与d的结果不同,说明______________。
(3)e中的杂交病毒感染后,在繁殖子代病毒的过程中,合成蛋白质的模板来自_________,合成蛋白质的原料氨基酸由___________提供。
(4)f中的杂交病毒感染后,子代病毒具有来自_________的RNA和来自________的蛋白质。
【答案】(l)对这两种病毒来说,RNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
(2)不同的RNA,控制合成不同的蛋白质,表现出不同的性状
(3)TMV的RNA烟叶细胞
(4)HRVHRV
【解析】
(1)根据题意可知,a和c均为病毒的蛋白质感染结果,烟叶均未出现病斑,而b和d均为病毒的RNA感染结果,烟叶均出现了相应的病斑,由此可推知对这两种病毒来说,RNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
(2)b和d均为病毒的RNA感染结果,b与d的结果不同,说明不同的RNA,控制合成不同的蛋白质,表现出不同的性状。
(3)e为HRV的蛋白质与TMV的RNA杂交感染,烟叶形成的病斑与b(TMV的RNA感染)形成的病斑相同,说明e中的杂交病毒感染后,在繁殖子代病毒的过程中,合成蛋白质的模板来自TMV的RNA;病毒在宿主细胞中合成蛋白质是所用的原料氨基酸由宿主细胞(烟叶细胞)提供。
(4)f为TMV的蛋白质与HRV的RNA杂交感染,烟叶形成的病斑与d(HRV的RNA感染)形成的病斑相同,说明f中的子代病毒具有来自HRV的RNA;根据前面分析可知,RNA是病毒的遗传物质,故f中的子代病毒的蛋白质应该是由HRV的遗传物质RNA控制合成的。
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