2023年高考生物二轮复习 遗传的分子基础

第一部分专题突破

专题四遗传、变异和进化

第1讲遗传的分子基础

【思维导图】

•品所：烟胞核线粒体和叶媒体

「∙转录——•恰梅：DNA的一条播

・声物：R、A________________

•基因表达<

•烯所：林■体

、•翻译---•MIKsmRNA

•-_________

复制fttι德.置白质类息素I控羽一府市!竹制一斤FI

等方听话-丽∣-

•中心法则：Rʌ身译a置一II⅞l⅛J

・红曜白秀我餐I构或_■胞I柠⅜L府1

白等m构M3IAl婚用I

【考点梳理】

考点1探究遗传物质的两个经典实验

⑴实验设计思路:将DNA和蛋白质分开分别观察•从而确定谁

是遗传物质。

■(2)肺炎双球菌的转化实验

注

入

含

①S型活菌的RNAARAR型菌

型

注

入

活

-A>

②S型活菌的多糖、蛋白质等注入AR型菌

菌

的

入

注

③S型活菌的DNA培AR型菌+S型菌

->

养

④S型活菌的DNA+DNA酶基AR型菌

A格里菲斯的体内转化实验T结论：s型死菌中,必定存在使R

型苗转化为S型菌的转化因子。

IA艾弗里等的体外转化实验T结论:DNA是使R型菌转化为S

型菌的转化因子,DNA是遗传物质o

(3)噬菌体侵染细菌的实验

①35S标记的噬菌体上空→盍一＞子代噬菌体放射性变

肠

得鎏杆

②32P标记的噬菌体上J«―＞子代噬菌体放射性电

验方法:同位素标记法。

A噬菌体侵染大肠杆菌的一般过程:吸附T注入T合成一组

•搅拌的目的:吸附在细菌上的噬菌体蛋白质外壳与细菌分

离。离心的目的:让上清液中析出重量较轻的噬菌体白质外壳,沉

淀物中留下被侵染的大肠杆菌。

•噬菌体侵染细菌时,进入细菌的只有DNA。合成子代噬菌

体.模板DNA链由噬菌体提供,合成DNA和蛋白质外壳的原料、

场所等均由大肠杆菌提供。

A结论:DNA是遗传物质。

误差分析：

I①35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀中放射性高的

原因是搅拌不充分,少量35S标记的噬菌体的蛋白质外壳吸附在大

肠杆菌表面。

I②32p标记DNA的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中放射性高的

原因是保温时间过短部分噬菌体未侵染大肠杆菌或保温时间过

长部分子代噬菌体释放出来。

（4）遗传物质小结:

非细胞生物（病毒）

细胞生物（真核、原核）

DNA病毒RNA病毒

核酸DNA和RNA只含DNA只含RNA

遗传物质DNADNARNA（少数）

•DNA是主要的遗传物质。除少数病毒的遗传物质是RNA

外,其他生物（细胞生物+大多数病毒）的遗传物质是DNA。RNA

病毒有:新冠病毒、SARS病毒、HIV、烟草花叶病毒、流感病毒

等。

考点2遗传信息的传递和表达

LDNA双螺旋结构

⑴基本组成元素:C、H、0、N、P。

⑵基本单位:脱氧核糖核甘酸。

(3)DNA双螺旋结构的主要特点:①由两条反向平行的脱氧核

甘酸链盘旋成双螺旋结构。②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构

成基本骨架。③内侧:由氢键相连的碱基对组成。遵循碱基互补

酉己对原贝U:A=T:G三C。

(4)DNA的特性：

I①稳定性:DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。

I②多样性:碱基对的排列顺序是千变万化的。排列种类,

数：4%:为碱基对对数)。

③特异性:每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。

(5)双链DNA分子中碱基的计算规律:

・2个最基本的公式：

①整个DNA分子中A=T,

G=Co

②两条互补链中Ai=T2,

T1=A2，G[=C2，CI=G2。

•在双链DNA分子中喋吟总数等于喀咤总数,即A+G≡T+Co

I•在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链

及整个DNA分子中都相等。

黑舁则A2+T2A+T

G2+C2G+C

•在双链DNA分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补

链中互为倒数。

A1+G]G

+21,A+G1

-a—τ-=l∕a------=1

τ1+c1

+C2T+C

2.基因是具有遗传效应的DNA片段

基因和DNA的关系

基因A基因B基因C

基因间区基因间区

•基因在DNA上不连续分布,DNA中有些片段不是基因。

•基因是具有遗传效应的DNA片段。

I染华体~I

］每聚嬴体上有］个或2个DNA

DNA

［每个/A分子上含有多个基因

基因

I每个碗含有多个脱氧核昔酸

脱氧核甘酸

3.遗传信息的传递过程

①DNA的复制和基因表达

DNA复制转录翻译

DNA复制转录翻译

［场所］细胞核、线粒体细胞核、线粒体.核糖体.

和叶绿体和叶绿体

模板DNA的双链DNA的一条单链mRNA

原料4种脱氧核甘酸一4种核糖核苛废一21种氨基酸一

.酶］解旋酶、IRNA聚合酶I■相关的酶.

DNA聚合酶

DNA复制转录一翻译一

信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNAT蛋白质

A—TT-AA-UT—AA—UU-A

碱基配对

G-CC-GG-CC-GG-CC-G

产物DNARNA蛋白质

・DNA复制和转录均发生在DNA存在的部位:细胞核、线粒

体和叶绿体。

・DNA复制的特点:边解旋边复制,半保留复制:转录一般只转

录DNA—条链中属于基因的片段。■mm

•基因表达:基因指导蛋白质的合成,包括转录和翻译。

I•遗传信息:基因中脱氧核甘酸的排列顺序。

I•密码子:mRNA中决定一个氨基酸的3个相邻碱基。共64I

种,其中决定氨基酸的密码子有61种。

・反密码子:tRNA上与mRNA中的密码子互补配对的3个碱基。

・密码子特点:简并性（每种氨基酸对应1种或几种密码子）：通

用性（所有生物共用1套密码子）。

（DDNA>RNA和蛋白质的相关计算（不考虑终止密码子）：

DNA::「基因中碱基数6n

mRNΛIIImRNA中碱基数3n

蛋白质蛋白质中氨基酸数

•基因中碱基数:mRNA中碱基数:蛋白质中氨基酸数=6：3：1。

③多聚核糖体（如下图）

核糖体

核糖体移

动方向

正在合成的多肽链

・现象:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。

I■意义:少量的mRNA迅速合成大量的蛋白质o

I•核糖体移动方向:从左向右（见上图）。判断依据:多肽链的

长短,方向由短到长。

I④DNA半保留复制的实验证据

I•实验材料:大肠杆菌（繁殖快,20min—代）。

・实验方法:同位素标记法、密度梯度离心。

・实验过程:

亲代提出DNA离心

l,Nl'N

转移到含・l'N∕,,N∙DNA

细胞分"NH,C1的

裂一次培养液中

子一代

提出DNA离心

ltNZuN-DNA

细胞再分

子二代裂一次，

11'4N∕,4N∙DNA

,NN提出离心

DNAκN∕uN∙DNΛ

亲代

"N”NIgI提出DNA咚心

l5N∕'5N-DNA

转移到含U

UI缰胞分

IM的

裂一次NHlCI

子一代I培#法中

14

提出DNA用心*■NZHN-DNA

≡',N∕l,N-DNA

∣l4N∕"N-DNA

⅜⅛出DNA咚心

■15NZ15N-DNA

•实验结论:DNA的复制是半保留复制。

4.基因表达与性状的关系

⑴中心法则：

复制复制

转录'翻译J星金壬

ɔDNAN__之＜RNA----A蛋白质

Jyi⅛⅛⅛

•DNA复制、转录和翻译,一般生物都会发生,但逆转录和

RNA自我复制只有少数病毒才会进行。

・DNA复制。

I∙DNA∖RNA是信息的载体:蛋白质是信息的表达产物:ArP为

信息的流动提供能量。可见生命是物质、能量和信息的统一体。

(2)基因对性状的控制:

酶、蛋白质类激素

等功能蛋白

血红蛋白、跨膜蛋

白等结构蛋白

・基因通过控制酶的合成来控制细胞代谢过程,进而控制生

物体的性状。

•基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

⑶基因的选择性表达与细胞分化:

所有细胞中都表达的基因,如核糖体

一管家基因

蛋白基因、ATP合成酶基因等，

基因一

某类细胞中特异性表达的基因,如胰

»奢侈基因

岛素基因、卵清蛋白基因等。

•细胞分化的本质:基因的选择性表达。同一个体细胞分化

过程中各细胞DNA相同RNA和蛋白质不同o

•基因的选择性表达与基因表达的调控有关。

（4）表观遗传：

I•概念:生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型

发生可遗传变化的现象。

I•时间:普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命

活动过程中。

・原因:DNA甲基化（主要抑制转录）、染色体组蛋白甲基化和

乙酰化等修饰（影响基因表达）。

•特点：

HA可遗传性:基因表达和表型可以遗传给后代。

1A不变性:基因的碱基序列保持不变。

HA可逆性:DNA甲基化修饰可以发生可逆性变化,即被修饰的

DNA可以发生去甲基化。

I•基因与性状不是一一对应的关系,一个性状可以受到多个

基因的影响,一个基因也可以影响多个性状。

H•基因表达要受到环境的影响,表现型=基因型+豆境。基因

与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的

相互作用。

典例示范一

（2021.全国乙卷）在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,无

毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体

内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述

实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是（）

A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关

B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成

C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不

受影响

D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得

至US型菌

【答案】D

【重点归纳】肺炎双球菌转化实验,DNA的功能,基因对性

状的控制。

【详解】与R型菌相比,S型菌具有荚膜多糖,S型菌有毒,故

可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;S型菌的DNA进

入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状,可知S型菌的DNA

进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成,B正确;加热杀死的S型菌不

会使小白鼠死亡,说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失,而加

热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化,可知其DNA功能

不受影响,C正确;将S型菌的DNA经DNA酶处理后,DNA被水解为

小分子物质,故与R型菌混合,不能得到S型菌,D错误。

变式训练一

下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述,正确的

是（）

■A.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

B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化

为S型菌是基因突变的结果

C,肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌

转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质

D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMVA的RNA和

TMVB的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检

测到A型病毒,说明RNA是TMVA的遗传物质

【答案】D

【详解】噬菌体侵染细菌的实验中用32P标记的是噬菌体

的DNA,而DNA进行半保留复制,因此子代噬菌体极少数具有放

射性,A错误;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转

化为S型菌是基因重组的结果,B错误;肺炎双球菌离体细菌转化

实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物

质,C错误;烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMVA的RNA和

TMVB的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型

病毒,说明RNA是TMVA的遗传物质,D正确。

典例示范二

图为DNA分子部分结构示意图,对该图的描述错误的是（）

A.脱氧核糖核甘酸相互连接形

I成DNA单链时能够产生水

B.④的名称是胞喀咤脱氧核甘

酸,②和③相间排列列成了

IDNA分子的基本骨架

C.⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为

A、G、C、T

DDNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基团

位于不同端

【答案】B

【重点归纳】DNA分子双螺旋结构的主要特点。

【详解】图示表示DNA分子部分结构,其中①是磷酸,②是

脱氧核糖,③含氮碱基（胞喀咤）,④是脱氧核甘酸（含有一分子磷酸、

一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基）,⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为

A、G、C、T,⑨是氢键。脱氧核糖核甘酸相互连接形成磷酸二

酯键时,有水生成,A正确;④由一分子磷酸、一分子胞喀咤和一分

子脱氧核糖构成,④的名称是胞喀咤脱氧核甘酸;脱氧核糖②和磷

酸①交替连接,构成基本骨架,B错误;由分析可知,⑤⑥⑦⑧对应的

碱基依次为A、G、C、T,C正确;DNA分子的两条链是反向平行

的,因此游离的磷酸基团位于DNA两条单链的不同端,D正确。

变式训练二

1.下图为大肠杆菌的拟核DNA复制图,下列说法不正确的是

A.甲中DNA分子的碱基对总数大于其上所有基因的碱基

对总数之和

B.甲是环状DNA,没有游离的磷酸基团

C.如果甲有IOoO个碱基,腺喋吟脱氧核甘酸占全部碱基的

35%,则从甲到乙共需消耗150个鸟喋吟脱氧核昔酸

D.大肠杆菌中rRNA的合成与核仁密切相关

【答案】D

【详解】基因是具有遗传效应的DNA片段,DNA上有些片

段无遗传效应,A正确;一条链状DNA含有两个游离的磷酸基团,环

状DNA无,B正确;一个DNA中鸟喋吟脱氧核甘酸个数为IOooX

(50%-35%)=150个,从甲到乙复制一次,消耗鸟喋吟脱氧核甘酸个

数为150X(2i-l)=150,C正确;大肠杆菌是原核生物,无核仁,D错误。

小结:DNA分子复制中的相关计算

DNA分子的复制为半保留复制,一个DNA分子复制〃次,则有:

尸R72个

复制两次一

----------A----------(2"-2)个

亲代DNA子一代DNA子二代DNA

⑴DNA分子数：

①子代DNA分子数=2〃个；

②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个；

③不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(2忆2)个。

(2)脱氧核甘酸链数

①子代DNA分子中脱氧核甘酸链数=2"i条；

②亲代脱氧核甘酸链数=2条；

③新合成的脱氧核甘酸链数=(2/L2)条。

(3)消耗的脱氧核甘酸数

①若亲代DNA分子含有某种脱氧核甘酸相个,经过〃次复制需

要消耗该脱氧核甘酸数利(2〃-1)个；

②第〃次复制需该脱氧核甘酸数二(2"-l)∙m-m∙(2TI)=m(2"-2"-i)

=m∙2"J个。

2.下图I、∏表示某生物细胞内发生的某些生理过程,X表示

某种酶。下列说法正确的是（）

Iπ

A.I过程中的X表示DNA聚合酶

B.I过程的原料是核糖核甘酸,∏过程的原料是氨基酸

CtRNA参与过程∏,主要功能是传递遗传信息

D.图中核糖体移动的方向是从右到左

【答案】B

【详解】I过程表示转录,X表示RNA聚合酶;转录的原料

是核糖核甘酸,II是翻译,原料是氨基酸;tRNA在翻译过程中作为

氨基酸转运的“搬运工”;由图中左侧的肽链最短可知,核糖体移动

方向是从左到右。

真题回顾

Il.（2021∙广东卷）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然

科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要

依据的是

I①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验

I②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱

I③查哥夫发现的DNA中喋吟含量与喀咤含量相等

I④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制

A.①②B.②③C.③④D.①④

【答案】B

【解析】①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验,

证明了DNA是遗传物质,与构建DNA双螺旋结构模型无关,①错

误;②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射

图谱,推算出DNA分子呈螺旋结构,②正确;③查哥夫发现的DNA

中喋吟含量与喀咤含量相等,沃森和克里克据此推出碱基的配对

方式,③正确;④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制,是在

DNA双螺旋结构模型之后提出的,④错误。

2.（2021.广东卷逢霉素（一种抗生素）可抑制tRNA与mRNA的

结合,该作用直接影响的过程是（

A.DNA复制B.转录C.翻译D.逆转录

【答案】C

■【解析】分析题意可知,金霉素可抑制tRNA与mRNA的结

合,使tRNA不能携带氨基酸进入核糖体,从而直接影响翻译的过

程,C正确。

3.（2020∙新课标ΠI卷）细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有

稀有碱基次黄喋吟（I）,含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互

补配对时,存在如图所示的配对方式（GIy表示甘氨酸）。下列说法

错误的是（）

mRNAmRNAmRNA

A.一种反密码子可以识别不同的密码子

■B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合■

CtRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成

D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变

H【答案】C

【解析】由图示分析可知』与U、C、A均能配对,因此含I

的反密码子可以识别多种不同的密码子,A正确;密码子与反密码

子的配对遵循碱基互补配对原则,碱基对之间通过氢键结合,B正

确油图示可知JRNA分子由单链RNA经过折叠后形成三叶草的

叶形,C错误油于密码子的简并性,mRNA中碱基的改变不一定造

成所编码氨基酸的改变,从图示三种密码子均编码甘氨酸也可以

看出,D正确。

4.（2020∙新课标III卷）关于真核生物的遗传信息及其传递的叙

述,错误的是（

A.遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质

B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编

码多肽

C细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和

不相等

D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA

分子

【答案】B

［解析】遗传信息的表达过程包括DNA转录成mRNA,

mRNA进行翻译合成蛋白质,A正确;以DNA的一条单链为模板可

以转录出mRNA、tRNA、rRNA等,mRNA可以编码多肽,而tRNA

的功能是转运氨基酸,rRNA是构成核糖体的组成物质,B错误;基

因是有遗传效应的DNA片段,而DNA分子上还含有不具遗传效应

的片段,因此DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和,C

正确;染色体DNA分子上含有多个基因,由于基因的选择性表达，

一条单链可以转录出不同的RNA分子,D正确。

5.（2022∙广东卷）λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链

序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化（如图）,

该线性分子两端能够相连的主要原因是（）

TCCAGCGGCGGG

,,CCCGCCGC1GGA环化<ΛGGTCGCCGCCC

ɔ---------------------------------►

__________________3，

GGGCGGCGACCT

A.单链序列脱氧核甘酸数量相等

B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸

C.单链序列的碱基能够互补配对

D.自连环化后两条单链方向相同

【答案】C

【解析】单链序列脱氧核甘酸数量相等、分子骨架同为脱

氧核糖与磷酸交替连接,不能决定该线性DNA分子两端能够相

连,AB错误;据图可知,单链序列的碱基能够互补配对,决定该线性

DNA分子两端能够相连,C正确;DNA的两条链是反向的,因此自

连环化后两条单链方向相反,D错误。故选C。

6∙（2020∙新课标II卷）大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用

后,可形成小肽（短的肽链）。回答下列问题：

氨基酸密码子

色氨酸UGG

谷氨酸GAA、GAG

酪氨酸UAC、UAU

组氨酸CAU、CAC

⑴在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,除mRNA外

还需要其他种类的核酸分子参与.它们是JRNA、tRNAo

【解析】翻译过程中除了需要mRNA外,还需要的核酸分子

有组成核糖体的rRNA和运输氨基酸的tRNA。

(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行

功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作

为mRNA合成部位的是细胞核，作为mRNA执行功能部位的是

细胞质：作为RNA聚合酶合成部位的是细胞质，作为RNA聚合

酶执行功能部位的是细胞核。

I【解析】就细胞核和