1、生命世界异彩纷呈，而基因是生命与生命的连接点。从系统的角度分析，基因至少符合作为系统的四个基本特征：基因具有一定的物质和结构基础；基因通过变异具有一定的发展变化；基因通过 mRNA 建立与蛋白质的联系；基因与环境共同影响生物的性状。本专题着重从系统的视角理解生命现象与生命本质的联系，同时将“系统思想”及其思维方法运用于专题复习中，以提高复习的有效性。1模型构建2模型分析本专题也可通过“系统的组成系统的结构系统的功能系统的发展变化”这一主线展开，运用“系统思想”对模型简析如下：系统的组成和结构：对应“基因与染色体的关系”和“基因的本质”；系统的功能：对应“遗传因子的发现”和“基因的表达”；系统的
2、发展变化：对应“基因突变及其他变异”“从杂交育种到基因工程”和“现代生物进化理论”。其中，重在阐述基因的物质构成、遗传的分子基础和细胞基础，从而揭示基因的物质性和稳定性等特征；从基因的传递规律和对生物性状的调控机制两个方面，分析基因的连续性和调控的精确性特征；侧重描述进化的原材料，即从分子生物学和细胞生物学的角度解释可遗传变异的来源，以及结合育种在人类生产实践中的应用，讲述遗传规律的运用和发展，阐明基因的可变性特征。本讲知识理论性强，需要记忆的内容较多，在复习时应做到以下几点：(1)运用对比法，从实验方法、原理、设计思路及结果分析等几个方面，理解肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。(2
3、)借助模式图，理解记忆 DNA 分子的结构特点和 DNA的复制过程。(3)利用归纳法，总结有关碱基计算和 DNA 分子复制的相关计算方法和规律。第 1 讲基因系统的组成与结构基因的本质考点一人类对遗传物质的探索历程明考向不走弯路肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的过程、结论等内容是高考命题的重点，尤其是噬菌体侵染细菌实验，考生常因不能完全掌握其过程而失误，如课前诊断卷 T3、T4。联知识简洁串记1必须掌握的两个实验(填表)项目艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法直接分离：分离 S 型菌的、多糖、等，分别与 R 型菌混合培养同位素标记法
4、：分别用同位素32P、35S 标记DNA 和蛋白质DNA 与其他物质DNA蛋白质项目艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验结论DNA 是遗传物质，而等不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异DNA 是遗传物质，但没有直接证明不是遗传物质说明 DNA 能控制的合成DNA 能自我复制蛋白质蛋白质蛋白质2.必须明确的两类放射性问题(填空)(1)32P 噬菌体侵染大肠杆菌：(2)35S 噬菌体侵染大肠杆菌：3必须掌握的一个解题技巧(填空)1判断有关肺炎双球菌转化实验叙述的正误(1)格里菲思的肺炎双球菌(体内)转化实验证明 DNA 是“转化因子”()(2)肺炎双球菌转化实验证明肺炎双球菌的 DNA 是遗传物质
5、()(3)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了 S 型细菌的 DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质，即肺炎双球菌的 DNA是遗传物质，而蛋白质不是()(4)R 型细菌转化为 S 型细菌的实质是 S 型细菌的 DNA 整合到了R 型细菌的 DNA 中，从变异类型看属于基因重组()(5)肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将 DNA 和蛋白质分开，分别观察其遗传作用()防易错无障通关2判断有关噬菌体侵染细菌实验叙述的正误(1)T2 噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素()(2)DNA 和 RNA 都是 T2 噬菌体的遗传物质()(3)T2 噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖()(4)噬菌体侵染
6、细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力()(5)分别用含有放射性同位素 35S 和放射性同位素 32P 的培养基培养噬菌体()(6)32P、35S 标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质()(7)噬菌体能利用宿主菌 DNA 为模板合成子代噬菌体的核酸()(8)用 35S 标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致()考点二DNA的结构与复制明考向不走弯路DNA 分子的结构是其准确复制的基础，因此，高考对本部分内容主要侧重于考查 DNA 分子复制的过程、特点及相关计算。考生常因不能准确把握有关 DNA 复制的计算而出错，如课前诊断卷 T8、T9
7、。联知识简洁串记1“五、四、三、二、一”巧记 DNA 的结构(填空)(1)五种元素：。(2)四种碱基：，相应的有四种。(3)三种物质：。(4)两条链：两条的脱氧核苷酸链。(5)一种结构：规则的双螺旋结构。C、H、O、N、PA、G、C、T脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖、碱基反向平行2“六处思考”掌握 DNA 的复制(填图)析考法命题扫描DNA 结构与碱基计算 典例 1 课前诊断卷第10题某研究小组测定了多个不同双链DNA 分子的碱基组成，根据测定结果绘制了 DNA 分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在 DNA 分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()思路点拨 本题属于图表曲线类选择题，解答时
8、应用信息转化法，即将图表信息转化为文字信息。选项信息转换A、BACTG为非互补碱基之和的比例，该比例在整个 DNA分子中为，而在两条链中C、DATGC为互补碱基之和的比例，该比例在整个 DNA分子及每条链中都1互为倒数相等答案 C备考锦囊巧用两种“比例”解答碱基计算类题目(1)“互补碱基之和的比例”在任意一条链及整个 DNA分子中都相同，即：若在一条链中ATGCm，在互补链及整个 DNA 分子中ATGCm。(2)“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AGTCa，则在互补链中AGTC1a，而在整个 DNA 分子中AGTC1。DNA
9、复制过程中的有关计算典例 2(2016徐州调研)一个双链均被 32P 标记的 DNA 由5 000 个碱基对组成，其中腺嘌呤占 20%，将其置于只含 31P 的环境中复制 3 次。下列叙述错误的是()A该 DNA 分子的特异性与碱基对的排列顺序有关B复制过程需要 2.4104 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C子代 DNA 分子中含 32P 的单链与含 31P 的单链数目之比为 17D子代 DNA 分子中含 32P 的分子数目与只含 31P 的分子数目之比为 13思路点拨 本题属于计算分析类选择题，解答此类题目可用直接选出法，即经过计算后直接选出答案。答案 B备考锦囊有关 DNA 复制计算的两个注意点
10、在解答 DNA复制的有关计算题时，要注意题目中出现的“n次复制”与“第 n 次复制”以及“占子代 DNA 分子数的比值”与“占子代 DNA 链数的比值”的不同如课前诊断卷第8题。假设 1 个 DNA 分子复制 n 次，则：a.子代 DNA 数为 2n含母链的DNA数：2完全含母链的DNA数：0不含母链的DNA数：2n2b.子代 DNA 链数为 2n1母链所占比例：12n子链所占比例：1 12n复制原料的计算：若某 DNA 分子含某碱基 m 个，该DNA 分子进行 n 次复制，则需消耗该游离的脱氧核苷酸数为 m(2n1)；进行第 n 代复制时，需消耗该游离的脱氧核苷酸数为 m2n1。即时练举一反
11、三1(2016临沂模拟)某双链 DNA 分子中含有 200 个碱基，一条链上 ATGC1234，则该 DNA 分子()A四种含氮碱基 ATGC4477B若该 DNA 中 A 为 p 个，占全部碱基的nm(m2n)，则 G的个数为pm2npC碱基排列方式共有 4200 种D含有 4 个游离的磷酸解析：该 DNA 分子中 ATGC3377；若该 DNA分子中 A 为 p 个，其占全部碱基的nm，则全部碱基数为 pnm，所以 G 的个数为(pnm2p)2，即pm2np；碱基的排列方式应少于 4100 种；含有 2 个游离的磷酸。答案：B 2若 N 个双链 DNA 分子在第 i 轮复制结束后，某一复制
12、产物分子一条链上的某个 C 突变为 T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总DNA 分子数的比例始终为()A.1N2i1 B.1N2i C.1N2i1 D.1N2i2解析：N 个 DNA 分子第 i 轮复制结束后，得到的 DNA分子数为 N2i，在此基础上复制一次得到的 DNA 分子的总数为 N2i1，其中以变异的 DNA 分子为模板复制一次，得到一个变异的 DNA 分子和一个正常的 DNA 分子，由此可推知突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总DNA 分子数的比例1/(N2i1)。答案：C 考点三DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题明考向
13、不走弯路细胞分裂过程中要进行染色体复制，其实质是 DNA复制，通过标记 DNA，判断分裂产生子细胞染色体标记数目是高考命题的重点，也是备考的难点。考生常混淆DNA 和染色体的标记情况而失分，如课前诊断卷 T11、T12。深思维纵引横连解答 DNA 分子复制与细胞分裂中染色体同位素标记类问题的思维流程如下：1构建模板解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与 DNA 的转换。具体如下：2套用模板(1)有丝分裂与 DNA 复制：过程图解(一般只研究一条染色体)：a复制一次(母链标记，培养液不含放射性)：b转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：规律总结：若只复制一次，产生的子染色
14、体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。(2)减数分裂与 DNA 复制：过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图：规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA 只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。会迁移题组练通题组一 判断分裂细胞中标记染色体条数1(2016抚州模拟)将染色体上全部 DNA 分子双链经 32P 标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为 20)置于不含 32P 的培养基中培养，细胞只进行一次分裂。下列推断中，正确的是()A若完成一次减数分裂，则产生的子细胞中有 5 对同源染色体，每条都含 32PB若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含 20 条染色
15、体，其中10 条含 32PC若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中均含 2 个Y 染色体且都含 32PD若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个DNA 分子且都含 32P解析：减数分裂结束，产生的子细胞为生殖细胞，其内含的10 条染色体中不存在同源染色体，由于 DNA 的半保留复制方式，所有染色体中都含 32P。若进行一次有丝分裂结束，则产生的子细胞中含 20 条染色体，20 条染色体都含 32P。若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中含 2 个 Y 染色体或 2 个 X 染色体，且都含 32P。若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DN
16、A 分子，且每个 DNA分子中都有一条脱氧核苷酸链含有 32P。答案：D 2用 32P 标记玉米体细胞(含 20 条染色体)的 DNA 分子双链，再将这些细胞转入不含 32P 的培养基中培养，在第二次细胞分裂中期、后期及所产生的子细胞中被 32P 标记的染色体数分别为()A20、40、20 B20、20、20C20、20、020 D20、40、020解析：玉米体细胞两次有丝分裂过程中染色体和 DNA 的标记情况可用下图进行解析。答案：C 由此可见在第二次分裂中期，玉米细胞的 20 条染色体全含 32P，第二次分裂后期 40 条染色体中有 20 条含 32P，第二次分裂所产生的子细胞所含 20
17、条染色体中，带 32P的为 020 条。题组二 判断分裂后产生含标记染色体的细胞数目3取 1 个含有 1 对同源染色体的精原细胞，用 15N 标记细胞核中的 DNA，然后放在含 14N 的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成 4 个细胞，这 4 个细胞中含 15N的细胞个数可能是()A2 B3C4 D前三项都对解析：细胞分裂过程中先进行 DNA 复制。方式是半保留复制。图示辨析如下：答案：D 可以看出，最后形成的 4 个子细胞有 3 种情况：第一种情况是 4 个细胞都是；第二种情况是 2 个细胞是，1 个细胞是，1 个细胞是；第三种情况是 2 个细胞是，另外 2 个细胞是。4果蝇的体细
18、胞含有 8 条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的 DNA 双链都被 32P 标记。如果把该细胞放在不含 32P 的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有 8 条染色体被 32P 标记()A第 1 次B第 2 次C第 3 次D第 4 次解析：由于被标记的是 DNA 分子的双链，所以本题关键是要弄清染色体上 DNA 的变化，由于 DNA 的复制是半保留复制，所以在第一次有丝分裂结束后果蝇的体细胞中均含有 8 条染色体，8 个 DNA，每个 DNA 的 2 条链中均含 1 条标记链和一条非标记链。在第二次有丝分裂时，间期复制完成时会有 16 个
19、DNA，但是这 16 个 DNA 中，有 8 个 DNA 均是含 1 条标记链和一条非标记链，另外 8 个 DNA 均含非标记链；中期由于着丝点没有分裂，所以每条染色体上有 2 个DNA，一个 DNA 含 1 条标记链和一条非标记链，另一个只含非标记链，所以在中期会有 8 条染色体有标记；后期着丝点分裂，每条染色体上的 DNA 随着姐妹染色单体的分开而分开，在后期形成 16 条染色体，其中只有 8 条含有标记，这 8 条染色体中的 DNA 含 1 条标记链和一条非标记链。答案：B 一、练全国卷高考真题知考查重点1(2016全国甲卷)某种物质可插入 DNA 分子两条链的碱基对之间，使 DNA 双
20、链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是()A随后细胞中的 DNA 复制发生障碍B随后细胞中的 RNA 转录发生障碍C该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用解析：在 DNA 分子的复制和转录过程中，DNA 分子都需要先将双链解开，加入该物质后 DNA 分子双链不能解开，故细胞中的 DNA 复制和 RNA 转录都会发生障碍。因 DNA 复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期 DNA 分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期。癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生 DNA 复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过
21、程，从而抑制癌细胞的增殖。答案：C 2(2016全国丙卷)在前人进行的下列研究中，采用的核心技术相同(或相似)的一组是()证明光合作用所释放的氧气来自于水 用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株 用 T2 噬菌体侵染大肠杆菌证明 DNA 是遗传物质 用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布A BCD解析：采用的是同位素标记法，其中是为两组植物分别提供 H182 O 和 CO2、H2O 和 C18O2 检测产生 O2 的标记情况，是分别用 32P 和 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，检测子代噬菌体的标记情况；采用的是诱变技术，采用的是混合染色技术。故采用的核心技术相同(或相似)是和。答案：B
22、 3(2013全国卷)在生命科学发展过程中，证明 DNA 是遗传物质的实验是()孟德尔的豌豆杂交实验 摩尔根的果蝇杂交实验 肺炎双球菌转化实验 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA 的 X 光衍射实验ABCD解析：孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律。摩尔根通过果蝇杂交实验说明了基因位于染色体上。DNA 的 X 光衍射实验为 DNA 双螺旋结构的发现提供了重要依据。肺炎双球菌转化实验和 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了 DNA 是遗传物质。答案：C 二、练各地市调研试题知命题热点1噬藻体是侵染蓝藻的 DNA 病毒，其增殖过程与噬菌体类似。某生物兴趣小组进行了下面的实验：
23、标记噬藻体噬藻体与蓝藻混合培养搅拌、离心检测放射性。下列叙述错误的是()A完整的实验过程需要利用分别含有 35S 或 32P 的蓝藻，以及既不含 35S 也不含 32P 的蓝藻B标记噬藻体时先用含 32P 的培养基培养蓝藻，再用此蓝藻培养噬藻体C步骤可让噬藻体和蓝藻分开，使噬藻体和蓝藻分别存在于上清液和沉淀中D侵染蓝藻的噬藻体利用自身的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成子代噬藻体解析：在标记噬藻体时，需要分别利用含 35S 或 32P 的蓝藻；标记的噬藻体侵染时要利用既不含 35S 也不含 32P 的蓝藻。搅拌可以使噬藻体(外壳)和蓝藻分离，离心使上清液中分布重量较轻的噬藻体(外壳)，沉淀物中留下
24、被侵染的蓝藻。噬藻体无细胞结构，噬藻体合成 DNA 和蛋白质的原料分别是蓝藻的脱氧核苷酸和氨基酸。答案：D 2下图 1 中 m、n、l 表示哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b 为基因的间隔序列；图 2 为 l 基因进行的某种生理过程。下列分析正确的是()A图 1 中 a、b、m、n、l 都具有遗传效应，都能控制蛋白质的合成B图 2 中甲为 DNA 聚合酶，丙中所含的五碳糖是核糖C若丙中(AU)占 36%，则丙对应的乙片段中 G 占 32%Dm、n、l 基因在不同的细胞中表达情况可能不同解析：a、b 是基因的间隔序列，没有遗传效应；图 2 表示基因的转录过程，甲为 RNA 聚合酶，丙是
25、RNA，含有核糖；若丙中 AU 占 36%，则片段乙中 TA 占该链的 36%，GC 占 64%，但无法确定 G 在该链中占多少；由于细胞分化，不同细胞中基因选择性表达，m、n、l 基因在不同细胞中表达的情况可能不同。答案：D 3在正常生物体内，碱基对的错配可引起 DNA 的损伤，对损伤部位的切除修复过程如图所示，据图分析，判断下列叙述错误的是()A核酸内切酶和 DNA 酶作用的化学键相同B若无切除修复功能可能会导致癌变Ca 过程所用的酶可能是 DNA 聚合酶D损伤的切除与修复属于基因突变解析：从图中分析，核酸内切酶作用于损伤的部位断开的是磷酸二酯键，DNA 酶将 DNA 水解为脱氧核苷酸，断
26、开的也是磷酸二酯键；据题意，损伤部位若不修复，以损伤部位所在链作为模板链进行 DNA 复制时，可导致 DNA 结构发生改变，从而导致基因突变，如果是原癌基因和抑癌基因发生突变，则可导致癌变；a 过程为根据碱基互补配对合成损伤部位单链的过程，所需的酶可能为 DNA 聚合酶；损伤部位切除和修复后，基因恢复正常，不属于基因突变。答案：D 4如图为真核细胞内细胞核中某基因的结构及变化示意图(基因突变仅涉及图中 1 对碱基改变)。下列相关叙述错误的是()A基因 1 链中相邻碱基之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接B基因突变导致新基因中(AT)/(GC)的值减小而(AG)/(TC)的值增大CRNA 聚合酶进入细胞核参加转录过程，能催化核糖核苷酸形成 mRNAD基因复制过程中 1 链和 2 链均为模板，复制后形成的两个基因中遗传信息相同解析：基因的一条脱氧核苷酸链中相邻碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接；图示基因突变时 AT碱基对被 GC 碱基对替换，新基因中(AT)/(GC)的值减小而(AG)/(TC)的值不变；RNA 聚合酶在细胞核中参加转录过程；DNA 复制时两条母链均为模板，复制形成的两个基因相同。答案：B