专题07 遗传的分子基础-备战2022年高考生物专题提分攻略（原卷版）

第7章遗传的分子基础一、基础知识必备（一）人类对遗传物质的探索过程1、肺炎双球菌类型　　　　特点类型菌落荚膜毒性S型光滑有有R型粗糙无无2、格里菲思的体内转化实验(1)过程及结果(2)结论加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,这种转化因子促使R型活细菌转化为S型活细菌。3.艾弗里的体外转化实验(1)方法直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,研究它们各自的遗传功能。(2)过程与结果 (3)结果分析S型细菌的DNA使R型细菌发生转化,其他物质不能使R型细菌发生转化。(4)结论①DNA是遗传物质;②蛋白质、荚膜多糖和DNA水解物不是遗传物质。（二）噬菌体侵染细菌实验实验材料T2噬菌体、大肠杆菌实验原理T2噬菌体仅由蛋白质外壳和一个DNA分子组成,T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,侵入细菌后,能在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质进行大量增殖实验步骤①标记细菌细菌+含35S的培养基→含35S的细菌;细菌+含32P的培养基→含32P的细菌②标记噬菌体噬菌体+含35S的细菌→含35S的噬菌体;噬菌体+含32P的细菌→含32P的噬菌体③噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体+细菌→上清液放射性很高,沉淀物放射性很低,在新形成的噬菌体中没有检测到35S;含32P的噬菌体+细菌→上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,在新形成的噬菌体中检测到32P实验分析35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内,而是留在宿主细胞外;32P标记的DNA进入了宿主细胞内实验结论子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的,DNA是噬菌体的遗传物质（三）烟草花叶病毒感染烟草的实验实验过程与实验结果①烟草花叶病毒→正常烟草→产生花叶病(对照组);②烟草花叶病毒的RNA→正常烟草→产生花叶病(实验组);③烟草花叶病毒的蛋白质→正常烟草→不产生花叶病(实验组)实验结论RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质（四）DNA是主要的遗传物质　科学家通过广泛的实验探索,得出绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。 生物类型所含核酸遗传物质实例细胞生物真核生物DNA和RNA　DNA酵母菌、苹果、人原核生物细菌、蓝藻非细胞生物　大多数病毒　仅有DNADNAT2噬菌体极少数病毒　仅有RNARNAHIV、烟草花叶病毒二、通关秘籍1、(1)转化的实质并不是基因发生了突变,而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,即实现了基因重组。(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌,而是只有少部分R型细菌转化成S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响。(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去,说明S型细菌的DNA是遗传物质。2、(1)若用32P和35S标记病毒而宿主细胞未被标记,相当于间接地将核酸和蛋白质分开,只有子代病毒的核酸被32P标记。(2)若用32P和35S标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。(3)若用C、H、O、N等标记病毒而宿主细胞未被标记,则只在子代病毒的核酸中有标记元素。(4)若用C、H、O、N等标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。三、基础知识必备（一）DNA分子的结构1.DNA分子的结构层次2、DNA分子的化学组成基本组成元素C、H、O、N、P基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基(A、G、C、T四种)基本组成单位四种脱氧核苷酸 DNA分子的结构两条反向平行的脱氧核苷酸链3.DNA的空间结构项目主链侧链构成方式①脱氧核糖与磷酸交替排列;②两条主链呈反向平行;③两条主链盘旋成规则的双螺旋①主链上对应碱基以氢键连接成对;②碱基互补配对(A—T,G—C);③碱基对平面之间平行位置双螺旋外侧双螺旋内侧4、DNA分子的复制过程复制时间体细胞为有丝分裂间期;生殖细胞为减数第一次分裂前的间期复制场所主要是细胞核,但在拟核、叶绿体、线粒体、细胞质基质(质粒)中也进行DNA的复制复制过程①解旋:利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,两条螺旋的双链解开;②合成子链:以解开的每一段母链为模板,在DNA聚合酶等的作用下,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按碱基互补配对原则合成与母链互补的一段子链;③形成子代DNA:每条新链(子链)与对应的模板链(母链)盘绕成双螺旋结构复制条件以两条DNA分子的单链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化,需要ATP提供能量复制特点边解旋边复制、半保留复制复制结果形成两个完全相同的DNA分子复制意义将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性四、通关秘籍1、巧记DNA分子结构的“五四三二一” (1)五种元素:C、H、O、N、P;(2)四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸;(3)三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基;(4)两条单链:两条反向平行的脱氧核苷酸链;(5)一种空间结构:规则的双螺旋结构。2、关于DNA复制(1)DNA能够精确复制的原因:具有独特的双螺旋结构、碱基互补配对原则。(2)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。(3)体外也可进行DNA复制,即PCR扩增技术,除要满足上述条件外,还应注意温度、pH的控制及引物的加入。五、网络构建一、选择题1．(2017·全国卷Ⅱ)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2．格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程和结果如下图所示。下列说法正确的是(　　)实验1：R型细菌＋小鼠→存活实验2：S型细菌＋小鼠→死亡实验3：S型细菌＋加热＋小鼠→存活实验4：S型细菌＋加热＋R型细菌＋小鼠→死亡A．实验1为空白对照组，实验2、3和4均为实验组B．能从实验2和实验4中死亡的小鼠体内分离出S型活细菌和R型活细菌C．该实验证明了S型细菌的DNA可在R型活细菌内表达出相应的蛋白质D．对比实验2、3的结果，说明加热能使有毒性的S型活细菌失去毒性3．(2020·常熟检测)下图是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，A代表噬菌体侵染细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列有关叙述正确的是(　　)A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，培养液中需含32P的无机盐B．若要证明DNA是遗传物质，还需设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照C．保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率，使上清液中放射性的比例下降D．噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件4．将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内S型、R型细菌含量的变化情况如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)A．实验过程中，R型细菌内DNA发生了重组B．曲线ab段小鼠体内还没形成大量的相应抗体C．曲线bc段绝大多数的R型细菌转化成了S型细菌D．cd段上升的原因可能是S型细菌降低了小鼠的免疫能力 5．(2020·湖北名校联盟)利用DNA指纹技术进行亲子鉴定具有极高的准确率，下列不能作为该项技术的科学依据的是(　　)A．基因在染色体上呈线性排列B．不同DNA分子具有特定的碱基排列顺序C．同一个体不同体细胞中的核DNA是相同的D．子代的染色体一半来自父方一半来自母方6．(不定项)下列有关基因的叙述，不正确的是(　　)A．摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”B．随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体C．一个DNA分子上有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段D．研究表明，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系7．正常情况下，DNA分子在复制时，DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。下图是大肠杆菌DNA复制过程的示意图，下列有关分析错误的是(　　)A．在真核细胞中，DNA复制可发生在细胞分裂的间期B．DNA复制时，两条子链复制的方向是相反的，且都是连续形成的C．如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中，酶①和酶②都是在核糖体上合成的D．DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对8．(2020·天津高三期末)在体外用14C标记半胱氨酸tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*CystRNACys，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*AlatRNACys(见下图，tRNA不变)。如果该*AlatRNACys参与翻译过程，那么下列叙述正确的是(　　)A．在一个mRNA分子上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的位置不会被替换为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 9．(2019·海南高考)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是(　　)A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸10．(2020·承德一中检测)如图所示线粒体蛋白的转运与细胞核密切相关。用某种抑制性药物处理细胞后，发现细胞质基质中的T蛋白明显增多。下列相关叙述正确的是(　　)A．线粒体内外膜之间是线粒体基质B．过程①②受线粒体的调控C．据图推测该药物最可能抑制了③过程D．M蛋白可能与有氧呼吸第三阶段关系密切11．(2020·廊坊联考)下图表示发生在水稻叶肉细胞内的某生理过程。下列相关叙述错误的是(　　)A．上图表示翻译合成蛋白质的过程B．物质①②都是主要在细胞核内通过转录产生的C．图中异亮氨酸对应的密码子是AUCD．该过程需要RNA聚合酶的催化12．(2020·北京海淀区高三期末)科研人员测定某噬菌体单链DNA的序列，得到其编码蛋白质的一些信息，如下图所示。据此作出的分析，不正确的是(　　)A．谷氨酸(Glu)至少有两种密码子B．终止密码子分别为TAA或TGA C．一个碱基对替换可能引起两种蛋白发生改变D．基因重叠能经济地利用DNA的遗传信息量13．(2020·常熟检测)1957年克里克提出“中心法则”，1970年他又重申了中心法则的重要性并完善了中心法则(如图)。下列有关叙述错误的是(　　)A．①～⑤过程都可以在细胞内发生　B．①～⑤过程均遵循碱基互补配对原则C．①和⑤过程在大肠杆菌细胞中可以同时进行D．中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码14．(2020·广东六校联考)长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4～7天的长翅果蝇幼虫放在35～37℃的环境中处理6～24小时后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在25℃下产生的后代仍是长翅果蝇。下列相关叙述错误的是(　　)A．环境条件的改变可以引起生物性状的改变B．控制果蝇翅型基因的表达受温度影响C．果蝇翅的发育可能与某种酶有关D．本实验中残翅果蝇的产生是基因突变的结果15．(2020·名校联考)下图表示某生物细胞内遗传信息的复制和表达过程，下列说法正确的是(　　)A．图示过程主要发生在衣藻、蓝藻、细菌等单细胞生物体内B．图中三个生理过程都有氢键的形成和断裂C．图中遗传信息的传递方向是DNA→RNA，RNA→蛋白质D．图中的“核酸－蛋白质”复合体有核糖体、染色体、DNA－酶等16．(2020·北京101中学检测)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。判断下列说法正确的是(　　)A．分析题图可知①链应为DNA中的α链 B．DNA形成②的过程发生的场所是细胞核C．酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUAD．图中②与③配对的过程在核糖体上进行17．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响基因DNA复制。有关分析错误的是(　　)A．F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关B．甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合C．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程D．甲基化是引起基因突变的常见方式二、非选择题18．(2020·衡中同卷)早期，科学家对DNA分子复制方式的预测如图甲所示，1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA以半保留的方式复制。试管②③④⑤是模拟实验中可能出现的结果(如图乙)。回答下列问题。甲乙培养过程：Ⅰ.在含15N的培养液中培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)Ⅱ.转至含14N的培养液中培养，每30min复制一代。Ⅲ.取出每代DNA的样本离心，记录结果。(1)本实验运用的主要技术为______________________，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的________；至少需要________min才会出现试管④的结果。(2)30min后离心只有1条中等密度带(如试管③ 所示)，则可以排除DNA复制的方式是______________；为进一步确定DNA复制的方式，科学家对结果③中的DNA分子用解旋酶处理后离心，若出现____________________________，则DNA复制的方式为半保留复制。(3)若某次实验的结果中，中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N元素仍有少部分为________。19．(2020·山东模拟)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予在低氧感应方面做出贡献的科学家。研究发现，合成促红细胞生成素(EPO)的细胞持续表达低氧诱导因子(HIF1α)。在氧气供应正常时，HIF1α合成后很快被降解；在氧气供应不足时，HIF1α不被降解，细胞内积累的HIF1α可促进EPO的合成，使红细胞增多以适应低氧环境，相关机理如下图所示。此外，该研究可为癌症等诸多疾病的治疗提供新思路。(1)如果氧气供应不足，HIF1α进入细胞核，与其他因子(ARNT)一起与EPO基因上游的调控序列结合，增强该基因的________，使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干细胞，使其__________________________________，生成大量红细胞，从而提高氧气的运输能力。(2)正常条件下，氧气通过________的方式进入细胞，细胞内的HIF1α在脯氨酰羟化酶的作用下被羟基化，最终被降解。如果将细胞中的脯氨酰羟化酶基因敲除，EPO基因的表达水平会________(填“升高”或“降低”)，其原因是___________________________________。(3)一些实体肿瘤(如肝癌)中的毛细血管生成滞后，限制了肿瘤的快速发展。研究发现，血管内皮生长因子能促进血管内皮细胞增殖和毛细血管的生成。假设血管内皮生长因子的合成与EPO合成的调节途径类似，且途径有两个：途径①相当于图中HIF1α的降解过程，途径②相当于HIF1α对EPO合成的调控过程。为了限制肿瘤快速生长，可以通过调节途径①和途径②来实现，进行调节的思路是______________________________________________________________________________________。20．(2017·全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)