1、专题四 生物的遗传、变异与进化小专题8 遗传的分子基础 1DNA是遗传物质的证据(1)肺炎双球菌转化实验格里菲思体内转化实验过程：【分析】R 型细菌无毒性，S型细菌有毒性，S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质。结论：已加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌。艾弗里体外转化实验【分析】S型细菌的DNA使R型细菌发生转化，S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化。结论：S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质。(2)噬菌体侵染细菌的实验过程：标记细菌；标记噬菌体(35S标记蛋白质,32P标记DNA)；用标记的噬菌体分别侵染未标记的细菌。结果：含
2、35S的噬菌体+细菌上清液放射性很高，沉淀物放射性很低，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，新形成的噬菌体中检测到32P。结论：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，即DNA是遗传物质。(3)两实验的比较相同点：二者的实验思路一致，即都是设法将 DNA和其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的功能。不同点：前者是直接分离法，而后者采用了 放射性同位素标记法进行间接分离。2DNA的结构和功能(1)结构特点：DNA分子呈规则的双螺旋结构，该结构中不变的是排列在外侧的脱氧核糖和磷酸，变的是内侧碱基对的排列顺序，DNA两条链之间的碱基通
3、过氢键形成碱基对，配对遵循碱基互补配对原则。(2)功能特点遗传信息的传递遗传信息的表达过程DNA复制转录翻译遗传信息传递DNADNA DNARNA RNA多肽时期 细胞分裂间期 整个个体发育过程中场所主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中核糖体 原料脱氧核苷酸 核糖核苷酸 20种氨基酸 模板 DNA分子的两条链 DNA分子的一条链 mRNA 酶解旋酶、DNA聚合酶 解旋酶、RNA聚合酶 合成酶特点 半保留复制、边解旋边复制 边解旋边转录一条mRNA上相继结合多个核糖体，可迅速合成大量蛋白质3.基因(1)基因的本质：基因是有遗传效应的DNA片段。(2)基因的功能：储存遗传信息(碱基对的排列顺序代表
4、着遗传信息)。传递遗传信息(复制)。表达遗传信息(转录、翻译)。3.基因(3)染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系3.基因(4)基因控制生物性状基因控制生物性状是通过控制蛋白质合成来实现的。基因控制性状的两种方式一种是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，另一种是基因通过控制酶的合成间接控制生物体的性状。基因与性状间的关系基因与性状之间并非简单的一一对应的关系。一、生物的遗传物质生物类型病毒原核生物真核生物核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA碱基种类4种5种5种核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA二、DNA的有关计算1DNA分子结构中相关碱基计算(1
5、)双链DNA分子中，A=T，C=G，(A+G)/(T+C)=1。(2)双链DNA分子中，如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a，则 其 互 补 链 中 此 比 例 等 于 a；如 果 一 条 链 中 的(A+G)/(T+C)=b，则其互补链中此比例等于1/b。(3)在双链DNA分子的一条链中，A+T占该链碱基的比例等于另一条链中的A+T占该链碱基的比例，还等于双链DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基的比例。2DNA复制和表达过程中的相关计算(1)一个双链DNA分子复制n次后，子代DNA分子数为2n个，子代DNA分子中有2个DNA含亲代DNA母链，不含亲代链的子代DNA分子为(2n-2)个。
6、(2)一条双链DNA分子复制n次后，子代DNA分子共有脱氧核苷酸链2n+1条，其中亲代脱氧核苷酸链2条，新合成的脱氧核苷酸链(2n+1-2)条。(3)若一亲代DNA分子中有某种脱氧核苷酸m个，则该DNA分子复制n次后，形成的子代DNA分子需要消耗游离的该脱氧核苷酸为(2n-1)m个。第n次复制时，需要消耗该脱氧核苷酸2n-1m个。2DNA复制和表达过程中的相关计算(4)转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半，且基因模板链中A+T(或C+G)与mRNA分子中U+A(或G+C)相等。(5)翻译过程中，在不考虑终止密码子等的条件下，基因的碱基数mRNA碱基数蛋白质(多肽)氨基酸数=6
7、31。三、中心法则中遗传信息的流动情况四、RNA的功能1mRNA：蛋白质合成的直接模板，密码子位于mRNA上。2tRNA：蛋白质合成时氨基酸的转运工具，反密码子位于tRNA上。3rRNA：核糖体的重要组成成分，其合成与核仁有关。4少数RNA可作为酶起催化作用。5在RNA病毒中，RNA可作为遗传物质，控制病毒性状。【热点考向1】人类对遗传物质的探索过程【例1】(2011广东卷)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表，从表可知()A.不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B.说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C.和说明S型菌的DNA是转化因子D.说明DNA是主要的遗传物质【解析】、组：RS型
8、菌的蛋白质/荚膜多糖，只长出R型菌，说明蛋白质/荚膜多糖不是转化因子。组：RS型菌的DNA，结果既有R型菌又有S型菌，说明DNA可以使R型菌转化为S型菌；组：用DNA酶将DNA水解，结果只长出R型菌，说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌，从一个反面说明了只有DNA才能使R型菌发生转化。故C正确。【答案】C【变式1】(2011湖南师大附中月考卷)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%，上清液带有放射性的原因可能是()A噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体B搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离C离
9、心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌D32P标记的噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中【解析】搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离，应是沉淀物有放射性，所以B不对。离心时间过短时，上清液中可能有较重的大肠杆菌，所以C不对。用32P标记的是噬菌体的DNA而不是蛋白质，所以D不对。噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，离心后噬菌体存在于上清液，则上清液具有一定的放射性。【答案】A【热点考向2】DNA分子的结构和复制【例2】(2011安徽卷)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B甲所示过
10、程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次【解析】考查真核生物的DNA复制和转录。甲图以DNA两条单链为模板，而乙以一条单链为模板，且产物是一条链，确定甲图表示DNA复制，乙图表示转录。A.转录不是半保留方式，产物是单链RNA；B.真核细胞的DNA复制和RNA转录可以发生在细胞核、线粒体及叶绿体中。C.DNA复制过程解旋需要解旋酶。D.一个细胞周期DNA只复制一次，但要进行大量的蛋白质合成，所以转录可以多次发生。【答案】D【变式2】(2011湖南师大附中月考卷)DNA分子双螺旋结构
11、模型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A所示的三种方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲本链的去向，实验过程是：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)，在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)，将含15N亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代和子代)后离心得到如图B所示的结果，请依据上述材料回答问题：(1)如果与对照相比，子代离心后能分辨出轻和重两条密度带，则说明DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有一条
12、中等密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有一条中等密度带，再继续做子代的DNA密度鉴定：若子代离心后能可以分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是_若子代离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是_。全保留复制全保留复制半保留复制分散复制(2)他们观测的实验数据如下：梯度离心DNA浮力密度(g/mL)表世代实验对照亲代1.7241.710子代1.7171.710子代(1/2)1.717，(1/2)1.7101.710子代(1/4)1.717，(3/4)1.7101.710分析实验数据可知：实验结果与当初推测的DNA三种可能
13、复制方式中的_方式相吻合。半保留复制【解析】从表格中数据可知实验组亲代DNA分子均为15NDNA，DNA的浮力密度为1.724 g/mL，对照组亲代DNA分子均为14NDNA，DNA的浮力密度为1.710 g/mL。实验组子代离心后，DNA浮力密度为1.717 g/mL，则排除了DNA传递遗传信息的方式为全保留复制。实验组子代、子代离心后，都出现了浮力密度为1.717 g/mL的DNA，由此可知DNA的复制方式不可能是分散复制。【例3】(2011江苏卷)关于转录和翻译的叙述，错误的是()A转录时以核糖核苷酸为原料B转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列CmRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【热点考向3】基因的表达【解析】在进行翻译时是核糖体沿着mRNA移动读取密码子，故C错误。【答案】C【变式3】(2011雅礼中学月考卷)对于下边图解，说法不正确的是()A在链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”B该图中含有5种碱基、8种核糖核苷酸C如果链是模板链，该图表示转录过程D如果链是模板链，该图表示逆转录过程【解析】由图可知链是DNA，链是RNA，图中共有A、T、C、G、U 5种碱基，8种核苷酸，其中4种核糖核苷酸、4种脱氧核苷酸。【答案】D