2023届 二轮复习 基因的本质和表达 学案

明考点·析考情·谈趋势考点1.人类对遗传物质的探索过程。2.DNA分子的结构和复制。3.遗传信息的转录和翻译。4.表观遗传。5.基因突变和基因重组。6.染色体结构变异和数目变异。7.生物变异在生产实践中的应用。8.现代生物进化理论的主要内容。9.生物进化与生物多样性的形成。考情1.考查题型：多以选择题呈现。2.命题趋势：(1)遗传的分子基础多为遗传物质的实验探究、遗传信息传递过程的实例分析与实验探究。(2)变异常以实例辨析背后原理或以变异为基础考查育种的流程及背后的原理。(3)进化多侧重基本观点考查及基因频率的计算。1.(必修2P42问题探讨1)遗传物质的特点：遗传物质必须结构稳定，要能储存大量的遗传信息，可以准确地复制拷贝，将信息传递给下一代，可以指导蛋白质的合成，可发生可遗传的变异等。2．(必修2P45相关信息)在噬菌体侵染细菌的实验中，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3H同位素标记的原因：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分子中。用14C和3H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。3．(必修2P46思考·讨论1)选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点：成分和结构简单，繁殖速度快，容易分析结果。4．(必修2P46科学方法)在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就利用了“减法原理”。5．(必修2P50图3－8)DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称为3′－端。DNA的两条单链走向相反(反向平行)，从双链的一端开始，一条单链是从5′－端到3′－端，另一条单链则是从3′－端到5′－端。6．(必修2P55正文)在DNA半保留复制的实验证据中区分亲代与子代的DNA分子的方法：因本实验是根据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的，所以在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA分子。7．(必修2P59正文)DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA，如艾滋病病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。8．(必修2P62复习与提高，非选择题1)DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。两种不同生物的DNA分子杂交形成杂合双链区的部位越多，说明两种生物的亲缘关系越近。9．(必修2P67图4－6)tRNA中含有碱基对并有氢键，另外—OH部位是结合氨基酸的部位，与氨基酸的羧基结合。10．(必修2P67思考·讨论)密码子的简并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遗传信息的改变。密码子的通用性指几乎所有的生物体都共用一套密码子。11．(必修2P69小字)通常，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。由合成的肽链的长度可推出核糖体在mRNA上的移动方向，一般核糖体上的肽链越长，则其与mRNA分子结合的越早。12．(必修2P74相关信息)除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。13．(必修2P74正文)基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。14．(必修2P83小字)基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性。15．(必修2P82正文)人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。一般来说，原癌基因突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，或抑癌基因突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，都可能引起细胞癌变。16．(必修2P84正文)基因重组能够产生多种基因型，但不可以产生新的基因。同无性生殖相比，有性生殖产生的后代具有更大的变异性，其根本原因是产生新的基因组合的机会多。17．(必修2P85生物科技进展)基因编辑指对基因进行定点修改，以改变目的基因的序列和功能，进而进行基因治疗和物种改良。18．(必修2P89小字)利用单倍体植株培育新品种，能明显缩短育种年限。育种工作者常常采用花药(或花粉)离体培养的方法来获得单倍体植株，然后人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不但能够正常繁殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。19．(必修2P90图5－7)果蝇的缺刻翅是染色体中某一片段缺失引起的，其棒状眼是由染色体中某一片段增加引起的，染色体易位发生在非同源染色体之间。20．(必修2P91拓展应用2)替代年年制种，获取无子西瓜的方法一是进行无性繁殖，将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽；方法二是利用生长素或生长素类调节剂处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无子果实，在此过程中要进行套袋处理。21．(必修2P98非选择题3)三倍体植株进行减数分裂时染色体联会紊乱，无法形成正常的生殖细胞，因此不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的生殖细胞。22．(必修2P104正文)化石为研究生物进化提供了直接的证据，比较解剖学和胚胎学以及细胞和分子水平的研究，都给生物进化论提供了有力的支持。这些证据互为补充、相互印证，有力地支持了达尔文的共同由来学说，进而为解释适应和物种的形成提供了坚实的基础。23．(必修2P106思考·讨论2)雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色的，有利于在白雪的环境中保护自己，这是适应的普遍性。群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择，是适应形成的必要条件。但如果由于干旱，冬季不下雪，这种白色羽毛则容易成为天敌的捕食目标，这是适应的相对性。适应的相对性是由于基因等遗传物质的稳定性、多效性和环境条件的变化相互作用的结果。24．(必修2P119小字)捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。25．(必修2P123正文)适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种；生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；生物多样性是协同进化的结果。考点一基因的本质和表达1．格里菲思的体内转化实验2．艾弗里的肺炎链球菌转化实验3．T2噬菌体侵染细菌的实验(1)标记T2噬菌体(2)侵染大肠杆菌(3)噬菌体侵染细菌实验的误差分析①32P噬菌体侵染大肠杆菌②35S噬菌体侵染大肠杆菌4．“遗传物质”探索的三种方法5．DNA的结构(1)结构图解(2)特点①DNA单链上相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。②双链DNA分子中常用公式：A＝T、C＝G、A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。③“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。④某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。6．DNA复制的分析7．DNA转录和翻译过程(1)转录(2)翻译①模型一②模型二8．原核细胞与真核细胞中的基因表达9．遗传信息的传递过程10．基因与性状的关系(1)基因控制生物体性状的途径(2)细胞分化(3)表观遗传(4)基因与性状的关系1．(2022·浙江1月选考，20)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。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答案D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，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，菌落表面光滑，R型细菌无荚膜，菌落表面粗糙，步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，可判断是否出现S型细菌，D正确。思维延伸——判断正误(1)噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性(2018·浙江4月选考，23)(×)(2)肺炎链球菌体外转化实验中，R型肺炎链球菌转化为S型细菌是基因突变的结果(2018·浙江4月选考，23)(×)(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解(2018·全国Ⅱ，5)(×)(4)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式(2022·广东，5)(×)2．(2017·江苏，23改编)在体外用14C标记半胱氨酸－tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys－tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala－tRNACys(见下图，tRNA不变)。如果该*Ala－tRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是()A.在一个mRNA分子上不可以同时合成多条被14C标记的多肽链B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的AlaD．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys答案C解析一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的被14C标记的多肽链，A错误；mRNA在翻译时其上的密码子与tRNA一端的反密码子配对，tRNA携带的氨基酸最终是由密码子决定的，B错误；由题意可知，*Cys－tRNACys经无机催化剂镍作用变成了*Ala－tRNACys，原有的氨基酸由Cys替换成了Ala，C正确，D错误。3．(2020·江苏，30节选)研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。如图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：(1)线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与____________________结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。(2)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到____________________中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过________________进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的______________分子与核糖体结合，经______________过程合成白细胞介素。(3)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是_____________________________________________________________________。答案(1)DNA(2)细胞质基质核孔mRNA翻译(3)提高机体的免疫能力解析(1)染色质的主要成分是蛋白质和DNA，由图可以看出，线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与DNA结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。(2)从图中可以看出，线粒体内产生的自由基可以穿过线粒体膜到细胞质基质中，再激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT是大分子蛋白质，进入细胞核需穿过核孔。转录后形成的mRNA与核糖体结合经翻译合成白细胞介素。(3)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因表达出干扰素和白细胞介素，可以提高机体的免疫能力。思维延伸——判断与填充(1)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DNA复制的场所(2019·天津，1)(√)(2)“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。则催化该过程的酶为RNA聚合酶，a链上任意3个碱基组成一个密码子(2022·浙江6月选考，16)(×)(3)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽(2020·全国Ⅲ，1)(×)(4)染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子(2020·全国Ⅲ，1)(√)(5)mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变(2020·全国Ⅲ，3)(√)(6)(2022·湖南，19节选)某野生型水稻叶片绿色由基因C控制，突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死。测序结果表明，突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5′－GAGAG－3′变为5′－GACAG－3′，导致第243位氨基酸突变为谷氨酰胺，从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理基因突变影响与色素形成有关酶的合成，导致叶片变黄。(部分密码子及对应氨基酸：GAG谷氨酸；AGA精氨酸；GAC天冬氨酸；ACA苏氨酸；CAG谷氨酰胺)(7)蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束，且携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点(2019·海南，20)(√)题组一探索遗传物质本质的经典实验辨析1．科学家在用噬菌体侵染细菌实验中发现，在培养基中添加14C标记的尿嘧啶(14C－U)，培养一段时间后，裂解细菌离心并分离出的RNA和核糖体，分离出RNA含有14C标记(14C－RNA)。把分离得到的14C－RNA分别与细菌DNA、噬菌体DNA杂交，发现其可与噬菌体的DNA结合形成DNA－RNA双链杂交分子，而不能与细菌的DNA结合。下列说法正确的是()A．培养基中的14C－U可以标记新合成的RNAB．该14C－RNA是以细菌DNA为模板合成的C．该14C－RNA能作为细菌蛋白质合成的模板D．该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质答案A解析尿嘧啶(U)是组成RNA的特有碱基，培养基中的14C－U可以标记新合成的RNA，A正确；该14C－RNA可与噬菌体的DNA结合形成DNA－RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明该14C－RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的，B错误；该14C－RNA不能与细菌的DNA结合，说明该14C－RNA不是以细菌DNA为模板合成的，故不能作为细菌蛋白质合成的模板，C错误；该实验不能证明DNA是噬菌体的遗传物质，D错误。2．(2022·山东淄博高三模拟)根据S型肺炎链球菌荚膜多糖的差异，将S型细菌分为SⅠ、SⅡ、SⅢ……类型。不同类型的S型细菌发生基因突变后失去荚膜，成为相应类型的R型细菌(RⅠ、RⅡ、RⅢ……)。S型细菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞，R型细菌只可恢复突变为相应类型的S型细菌。将加热杀死的甲菌破碎后，获得提取物→对提取物进行不同酶处理→加入到乙菌培养基中培养→检测子代细菌(丙)的类型。下列实验思路与结果预期，能说明细菌发生转化而未发生基因突变的一组是()A．甲：RⅡ，乙：SⅢ，丙：SⅢ、RⅡB．甲：SⅢ，乙：RⅡ，丙：SⅢ、RⅡC．甲：SⅢ，乙：RⅡ，丙：RⅢ、RⅡD．甲：SⅢ，乙：RⅢ，丙：SⅢ、RⅢ答案B解析根据题意分析，RⅡ的DNA不能进入SⅢ中，不会导致SⅢ突变为RⅡ，A不符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅡ吸收，将部分RⅡ转化为SⅢ，没有发生基因突变，不能转化为SⅡ，RⅡ也不能转化为SⅡ，B符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅡ吸收，将部分RⅡ转化为SⅡ，但不会获得RⅢ，C不符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅢ吸收，将部分RⅢ转化为SⅢ，但不能体现有没有发生基因突变的过程，D不符合题意。题组二遗传信息的传递和表达3．(2022·江苏高邮市第一中学高三模拟预测)将含有基因修饰系统的T－DNA(一段双链DNA序列)插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，该脱氨基过程在细胞M中只发生一次。利用培养技术将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是()A．N的每一个细胞中都含有T－DNAB．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4C．M经3次有丝分裂后，含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占1/2D．含有基因修饰系统的T－DNA可利用农杆菌转化法将修饰基因转入水稻细胞答案C解析N是由M细胞利用培养技术形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞中含有T－DNA，因此N的每一个细胞中都含有T－DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T－DNA，可以记为A，因此N植株关于是否含有T－DNA的基因用A、a表示，如果自交，则子代中相关的基因型及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C－G,3个细胞脱氨基位点为A－T,1个细胞脱氨基位点为U－A，因此含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占3/8，C错误；将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，利用农杆菌DNA上的T—DNA将修饰基因转入水稻细胞，D正确。4．(2022·重庆高三月考)2020年8月，施一公院士团队获陈嘉庚生命科学奖，获奖项目为“剪接体的结构与