高三生物二轮专题复习讲义专题06遗传的分子基础

专题06遗传的分子基础知识网络热点题型一探究生物体遗传物质的有关实验典例1（2023·浙江·统考模拟预测）艾弗里等科学家研究S型肺炎链球菌中的“转化因子”实验过程如下表：组别处理步骤结果（出现活菌类型）结论1S型细菌的细胞提取物，不作处理加入R型活菌的培养基中，混合后培养R+SDNA是遗传物质2S型细菌的细胞提取物+蛋白酶①3S型细菌的细胞提取物+RNA酶②4S型细菌的细胞提取物+酯酶R+S5S型细菌的细胞提取物+DNA酶③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．处理步骤中，使用液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化B．用加热杀死S型细菌的提取物进行组2、3、5实验，实验结果①②③相同C．在实验结果可通过鉴定细胞形态或涂布分离后观察菌落进行检测D．加入的R型活菌的数量和生理状态会影响细菌转化效率【答案】B【解析】液体培养基有利于S型细菌的成分与R型细菌的混合，更有利于转化，A正确；组2、3中含有S型细菌的DNA，会发生转化，会出现R型和S型细菌，组5中DNA被DNA酶水解，不会发生转化，结果中只有R型细菌，B错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙，在实验结果可通过鉴定细胞形态或涂布分离后观察菌落进行检测，C正确；细菌转化的过程是一个DNA导入和表达的过程，受体菌的数量和生理状态是转化率的影响因素，D正确。故选B。典例2（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）烟草花叶病毒（TMV）是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科研人员分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了如表所示的重组实验。下列相关叙述合理的是（

）重组实验过程子代病毒的类型第一组：SRNA+HR蛋白质→感染烟草S株系第二组：HRRNA+S蛋白质→感染烟草HR株系A．可以通过培养基上不同的菌落特征鉴别TMV的不同株系B．将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色C．根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成D．该病毒在增殖时，催化其RNA合成的酶由宿主细胞的基因控制合成【答案】C【解析】病毒专营活细胞寄生，不能用培养基培养，A错误；DNA与二苯胺水浴加热，溶液才会变成蓝色，B错误；根据实验结果可推测，TMV的遗传物质是RNA，能控制其蛋白质的合成，C正确；该病毒在增殖时，催化其RNA合成的酶由病毒RNA的基因控制合成，D错误。故选C。典例3（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）赫尔希和蔡斯研究了T2噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能。用标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，并检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。请回答下列问题：（1）要获得DNA被标记的T2噬菌体，其培养方法是_____________________________________________________________________。（2）实验中搅拌的目的是_____________________________，搅拌时间应大于______min，否则上清液中的放射性会比较______。（3）上清液中32P的放射性仍达到30%，其原因可能是____________________________。图中被侵染细菌的存活率曲线的意义是作为对照，如果存活率明显低于100%，则上清液中放射性物质32P的含量______，原因是______________________________________。（4）上述实验中不用14C来标记T2噬菌体的DNA或蛋白质，原因是___________________________________________________。【答案】（1）先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用T2噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌（2）使吸附在细菌表面的噬菌体和细菌分离

2

低（3）部分噬菌体未侵染细菌

增高

大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放到上清液中（4）DNA和蛋白质中均含有C元素【解析】（1）T2噬菌体是病毒，病毒是非细胞生物，只能寄生在活细胞中才能繁殖，所以要获得DNA被标记的T2噬菌体，培养方法是用含32P的培养基培养大肠杆菌，使大肠杆菌被32P标记，再用此细菌培养T2噬菌体。（2）用标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，便于离心分层，用32S标记噬菌体的蛋白质时，搅拌时间应大于2min，否则上清液中的放射性会比较低。（3）上清液中仍有少量32P的放射性，主要原因是部分噬菌体未侵染细菌。如果时间过长，被侵染的细菌裂解，释放出子代噬菌体，导致被侵染细菌的存活率明显低于100%，则上清液中放射性物质32P的含量会增高。（4）DNA和蛋白质中均含有C元素，故不用14C来标记T2噬菌体的DNA或蛋白质。题型一攻略探究某种生物遗传物质的实验思路和方法1．探究思路（1）若探究哪种物质是遗传物质——设法将各物质分开，单独观察他们的作用。（2）若探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性或用放射性同位素进行相关标记2．探究方法热点题型二DNA分子的结构及数量关系分析典例1（2022·湖南长沙·雅礼中学校考二模）如图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是（

）A．若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建如图的片段，则需订书钉30个B．④是构成DNA的基本组成单位，名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C．该DNA分子可能有4种碱基对排列顺序，但不一定都能出现在生物体内D．某双链DNA分子中，G占总数的30%，其中一条链中的T占该DNA分子全部总数的7%，那么另一条链中T在该DNA分子中的碱基比例为13%【答案】D【分析】用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体，构建一个DNA的基本单位需要2个订书钉；将两个基本单位连在一起需要一个订书钉，若搭建含4对碱基组成的DNA双链片段，需要将8个基本单位连成两条长度相等的链，需要6个订书钉；碱基A和T之间有2个氢键，G和C之间有3个氢键，碱基对之间的氢键也需要订书钉连接，因此使用订书钉的个数为8×2+3×2+2×2+2×3=32个，A错误；图中④由①、②和③组成，不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸，②、③和下一个磷酸才能构成胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；图中DNA分子序列已经确定，没有其他排列顺序，DNA分子中的遗传信息储存在碱基对的排列顺序中，即其中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息，并不是所有的碱基对排列在生物体内都会存在，C错误；根据碱基互补配对原则，G占总数的30%，则T占总数的50%－30%=20%，若其中一条链中的T占该DNA分子全部碱基总数的7%，则另一条链中T在该DNA分子中的碱基比例为20%－7%=13%，D正确。故选D。典例2（（2022·吉林白山·抚松县第一中学校考三模）在搭建DNA分子结构模型的实验中，若有表示4种碱基的塑料片共18个，其中4个C，4个G，5个A，5个T；脱氧核糖和磷酸之间的连接物26个；脱氧核糖塑料片40个；磷酸塑料片100个；代表氢键的连接物若干；脱氧核糖和碱基之间的连接物若干；则下列说法正确的是（）A．能搭建出18个脱氧核苷酸B．所搭建的DNA分子片段最长为9个碱基对C．能搭建出47种DNA分子模型D．能搭建出一个含7个碱基对的DNA分子片段【答案】D【解析】在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A=T、G=C，则A=T有5对，G=C有4对，设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需（2n－1）×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有26个，则n=7，所以只能搭建出一个7碱基对的DNA分子片段。设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需（2n－1）×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有26个，则n=7，所以只能搭建出一个7碱基对的DNA分子片段，能搭建出14个脱氧核苷酸，AB错误，D正确；由于C、G、A、T的数量有限，故不能搭建出47种DNA分子模型，C错误。故选D。题型二攻略1．DNA分子的数量关系及相关计算（1）DNA双链中，嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A+G=T+C。（2）在DNA双链中，互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中相等，即若在一条链中（A+T）/（G+C）=m，则在互补链及整个DNA分子中，（A+T）/（G+C）=m。（3）在DNA双链中，非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中（A+G）/（T+C）=a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）=1/a，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）=1。热点题型三DNA的复制及相关问题分析典例1．（2023·湖北·统考一模）下图为细胞核中DNA复制过程的部分示意图，相关叙述正确的是（

）A．真核生物DNA分子为单起点复制，复制起点位于DNA分子特定位置B．解旋酶在解旋DNA并使自身沿DNA链移动的过程中需要消耗ATPC．引物的合成需要引物酶的参与，引物酶的实质是DNA聚合酶D．所有DNA聚合酶都需要5′ⓟ引发末端的起始DNA合成【答案】B【解析】真核生物DNA分子为多起点复制，复制起点位于DNA分子特定位置，A错误；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，B正确；由于DNA聚合酶不能自行从头合成DNA链，因此在复制过程中首先需要合成一小段RNA的多核苷酸链作引物，在这段RNA引物的基础上引导DNA链的合成，催化RNA引物合成的酶是引物酶，实际上它是一种特殊的RNA聚合酶，C错误；DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，只能催化脱氧核苷酸加入子链的3′OH末端，因而复制之初需要一段DNA引物的3′OH端为起点，合成5′→3′方向的新链，D错误。故选B。典例2（2023·陕西咸阳·校考模拟预测）将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，对得到的所有子代大肠杆菌，下列叙述正确的是（

）A．所有大肠杆菌都含有15NB．所有大肠杆菌都含有14NC．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2D．含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8【答案】B【解析】AC、复制3此后，子代大肠杆菌为23=8个，含有亲代DNA的大肠杆菌为2个，占全部大肠杆菌的比例为2/8=1/4，AC错误；BD子代共有DNA为8个，由于原料中含有14N，根据DNA分子半保留复制的特点可知，所有大肠杆菌都含有14N，B正确，D错误。故选B。典例3（2023·内蒙古呼和浩特·统考模拟预测）大肠杆菌的拟核DNA分子中含有n个核苷酸，用含32P的培养基培养不含32P的大肠杆菌得到如图所示的Ⅱ、Ⅲ两种类型的DNA。下列有关该实验结果的预测与分析，正确的是（

）A．DNA第2次复制产生的子代DNA分子中，类型Ⅱ与Ⅲ的数量比为1：3B．DNA分子复制完成后，母链和子链中碱基(A+G)/(T+C)的值一定相等C．第2次复制需要消耗嘧啶碱基的数目是3n/2个D．一个拟核DNA分子复制n次形成的含32P的脱氧核苷酸单链的数量为2n+1－2条【答案】D【解析】DNA复制为半保留复制，则该DNA第2次复制产生的DNA有22=4个，包括Ⅱ、Ⅲ两种类型，比例为1:1，A错误；由于DNA是半保留复制，所以子链有的和母链相同，有的和母链互补，与母链配对的子链中(A+G)/(T+C)的值与母链互为倒数，与母链相同的子链中(A+G)/(T+C)的值与母链相同，B错误；拟核DNA分子中含有n个核苷酸，其中嘌呤碱=嘧啶碱=n/2个，第2次复制需要消耗嘧啶碱基的数目是（22－1）×（n/2）=n个，C错误；DNA复制n次，形成的脱氧核苷酸的单链有2n+1条，不含32P的单链有2条，故含32P的脱氧核苷酸单链有2n+1－2条，D正确。故选D。题型三攻略1．DNA的复制（1）将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则（2）DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数（若亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个）①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为：m·（2n－1）。②第n次复制所需该种脱氧核苷酸数目为：m·2n1。③模型法分析染色体的标记问题热点题型四遗传信息的转录和翻译及相关问题的分析典例1（2023·山东·统考模拟预测）下图1表示细胞内合成RNA的酶促过程，图2表示a、b、c三个核糖体相继结合到一个mRNA分子上，并沿着mRNA移动合成肽链的过程。下列相关叙述正确的是（

）A．只要是活细胞，均能发生图1和图2过程B．图1过程的模板是DNA的两条链，参与的酶是DNA聚合酶C．图2中最早与mRNA结合的核糖体是a，核糖体沿箭头①的方向移动D．图2的a、b、c最终合成的三条多肽链，其氨基酸顺序相同【答案】D【解析】图1是真核细胞内RNA的酶促合成过程，是转录过程，图2示表示翻译过程，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不能进行转录和翻译过程，因此并非只要是活细胞，均能发生图1和图2过程，A错误；由图可知，图1过程表示转录过程，其模板是DNA的一条链，参与的酶是RNA聚合酶，B错误；根据多肽链的长度可知，图2中最早与mRNA结合的核糖体是c，肽链的合成方向是从左到右，即核糖体沿箭头①的方向移动，C错误；图2的a、b、c最终合成的三条多肽链的模板是相同的mRNA，因此它们的氨基酸顺序相同，D正确。故选D。典例2（（2023·重庆·重庆南开中学统考模拟预测）20世纪末人们发现的一种能诱发羊瘙痒症的阮粒，对下图所示的中心法则提出了挑战。研究发现，羊细胞核中的基因编码产生的正常糖蛋白PrPc一旦遇到PrPsc（阮粒），其构象就会转变为PrPsc，从而使阮粒增殖。而PrPsc在神经细胞中沉积，最终就会引发羊瘙痒症。下列相关叙述正确的是（

）A．图中表示的5个遗传信息流动方向遵循了相同的碱基互补配对原则B．不能独立进行“氨基酸→蛋白质”这个过程的生物，其遗传物质可能是RNAC．羊心肌细胞中的遗传信息流动过程可表示为D．阮粒的发现，使中心法则可修正为【答案】B【解析】图中表示为5个遗传信息流动方向，遵循的碱基互补配对原则不完全相同，如①为DNA分子复制，遵循的碱基互补配对方式为T与A，A与T，C与G，G与C，②为转录，遵循的碱基互补配对方式为T与A，A与U，C与G，G与C，A错误；不能独立进行“氨基酸→蛋白质”这个过程的生物为病毒，其遗传物质可能是RNA，B正确；羊心肌细胞中不能进行①DNA分子复制过程，C错误；阮粒不能进行逆转录⑤过程，D错误。故选B。题型四攻略1．构建模型解读遗传信息转录和翻译等之间的关系注意：（1）一次转录只以DNA分子的一条链为模板。（2）转录的产物不只是mRNA，还有rRNA、tRNA，但只有mRNA作为翻译的模板，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。（3）转录和翻译过程中一定存在的碱基配对方式是CG、GC、AU，此外转录过程中还有TA配对。（4）正常情况下并不是所有的密码子都决定氨基酸，如终止密码子不决定氨基酸。（5）翻译的过程中，核糖体沿着mRNA移动（5'→3'）。（6）可以根据肽链的长度判断翻译进行的方向，越长的肽链，翻译开始的时间越早。2．“三看法”判断中心法则各过程热点题型五基因表达与性状的关系分析典例1（2022·河南郑州·郑州外国语学校模拟预测）如图为基因与性状的关系示意图，下列叙述错误的是（

）A．控制性状F、G的基因是非等位基因，它们的遗传遵循基因的自由组合定律B．一个基因可以影响和控制一种或多种性状，多个基因可以影响和控制一种性状C．基因对性状的控制可以通过控制酶的合成间接控制，也可以通过控制蛋白质的结构直接控制D．基因对性状的控制并不是绝对的，也受环境因素的影响【答案】A【解析】控制性状F、G的基因是非等位基因，它们位于同一条染色体上，不遵循基因的自由组合定律，A错误；由图可知，一个基因可以影响和控制一种（如D、F、G、H）或多种性状（如A、B、C），多个基因可以影响和控制一种性状（如E），B正确；基因对性状的控制可以通过控制酶的合成控制代谢过程，间接控制