1、专题 05 遗传的分子基础内容导航高考感知：明考向知规律长难句突破命题趋势：知己知彼满分技巧知识必备：重点讲解（全面梳理）易错点拨难点突破1.探究遗传物质的方法2.图解法分析DNA复制的相关计算3.细胞分裂过程中的同位素标记问题5.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系1.与噬菌体侵染细菌实验有关的3个易错点2.有关“DNA复制”的3点“注意”3.与基因表达有关的4个易错点限时检测：30min：及时训练与检测（压缩包中含有单独的检测卷，方便练习使用）高考感知课标要求明考向近年考情知规律5.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。 5.2 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段
2、，有些病毒的基因在RNA分子上。 5.3 概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 5.4 概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 5.5 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。 5.6 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。 （2023浙江）遗传信息的翻译、PCR扩增的原理与过程；（2023海南）DNA分子的结构和特点、DNA分子的复制过程、特点及意义、遗传信息的转录；（2023全国）细胞器之间的协调配合、遗传信息的
3、转录、遗传信息的翻译；（2023海南）表观遗传；（2023山东）伴性遗传的遗传规律及应用、表观遗传；（2023山东）真核细胞与原核细胞的异同、遗传信息的转录、遗传信息的翻译；（2023山东）DNA分子的结构和特点、DNA分子中碱基的相关计算、DNA分子的复制过程、特点及意义；（2023湖南）遗传信息的转录、遗传信息的翻译；（2023湖南）基因、蛋白质与性状的关系、基因突变；（2023浙江）中心法则及其发展；（2023广东）细胞学说及其建立过程、酶的本质、中心法则及其发展；（2023北京）DNA分子的复制过程、特点及意义、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用；（2023广东）细胞的衰老、遗传
4、信息的转录、遗传信息的翻译；命题趋势1.考查题型：多以选择题呈现。2.命题趋势：遗传的分子基础多为遗传物质的实验探究、遗传信息传递过程的实例分析与实验探究。知识必备重点：一、DNA是主要的遗传物质1脱氧核苷酸的化学组成。（P42）2肺炎链球菌的转化实验（1）体内转化实验：1928年由英国微生物学家格里菲思等人进行。结论：在S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。（2）体外转化实验：20世纪40年代由美国微生物学家艾弗里等人进行。结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。3肺炎链球菌有两类：R菌无荚膜、菌落粗糙、无毒。S菌有荚膜、菌落光滑、有毒，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败
5、血症死亡。4在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。（P45“相关信息”）5赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。（P45）6赫尔希和蔡斯的实验过程：在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌；再用上述得到的大肠杆菌培养噬菌体，得到蛋白质含有35S标记或DNA含有32P标记的噬菌体；然后，用35S或32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，
6、用搅拌器搅拌、离心；离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质。（P45）7实验误差分析：（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因是：保温时间过短或过长。（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是：搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。8搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。（P45）9从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取出来的RNA，却能使烟草感染病毒。因此，在这些病毒中，R
7、NA是遗传物质。（P46）10因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质；原核生物（如细菌）的遗传物质是DNA，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。（P46）11在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。（P46“科学方法”）二、DNA的结构1在对DNA结构的探索中，于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。（P48
8、）2DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（P50）3DNA中的磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。（P50）4DNA分子内侧由两条链上的碱基通过氢键形成碱基对，即A和T配对（氢键有2个），G和C配对（氢键有3个）。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。双链DNA中A（腺嘌呤）的量总是和T（胸腺嘧啶）的量相等，C（胞嘧啶）的量总是和G（鸟嘌呤）的量相等。（P50）三、DNA的复制11958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA的半保留复制。（P53）2真核生物DNA的复
9、制（1）概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。（2）复制方式：半保留复制。（3）复制条件 ：模板；原料；能量；酶；（4）复制特点：边解旋边复制；半保留复制。（5）复制意义：保持了遗传信息的连续性。（6）精确复制的原因：DNA双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。3与DNA复制有关的碱基计算（1）一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为：2n（2）第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/2n1（3）若某DNA分子中含碱基T为a，则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a（2n1） 第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：
10、a2n1四、基因通常是有遗传效应的DNA片段1一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。（P58）2人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体XY）上DNA的碱基序列。（P58“思考讨论”）3DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。（P59）4有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。（P59“小字内容”）五、基因指导蛋白质的合成1与DNA不同的是，组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；RNA的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶），而替换成碱基U（尿
11、嘧啶）；RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。（P6465）核糖和脱氧核糖的结构模式图2RNA有三种，它们分别是mRNA、tRNA和rRNA；核仁受损会影响rRNA的合成，进而影响核糖体的形成。（P65）3基因的表达包括转录和翻译过程；细胞分化是基因选择性表达的结果。（P65）4RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。（P65）5mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。（P66）6tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA比mRNA小得多，其一端是携带
12、氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。（P67）tRNA的结构示意图7在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。（P67图表注释）8核糖体是沿着mRNA移动的。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。（P68）9通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。下面图示中核糖体沿mRNA移动的方向是从左向右移动（P69）10科学家克里克于
13、1957年提出了中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充：少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。（P69）中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）11遗传信息、密码子和反密码子的区别遗传信息指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。密码子指mRNA上可以决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。反密码子指tRNA上与密码子互补配对的三个碱基。六、基因表达与性状的关系1基因、蛋白质与性状的关系（1）基因控制性状的两条途径基因通过控
14、制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物性状；基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状（2）基因与性状的数量对应关系：一对一、一对多、多对一。2柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰（如下图），抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。像这样，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，叫作表观遗传。（P74）DNA甲基化示意图3除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。（P74“相关信息”）难点：1.探究遗传物质的方法探究思路：（1
15、）若探究哪种物质是遗传物质设法将物质分开，单独看作用。（2）若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA利用酶的专一性或同位素标记法。探究方法：2.图解法分析DNA复制的相关计算一个亲代DNA连续复制n次后，则：（1）子代DNA分子数：2n个无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个做题时看准是“含”还是“只含”含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有（2n2）个做题时看准是“DNA分子数”还是“链数”（2）子代DNA分子总链数：2n22n1条无论复制多少次，含15N的链始终是2条含14N的链数是（2n12）条（3）消耗的脱氧核苷酸数若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经
16、过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m（2n1）个若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m2n1个3.细胞分裂过程中的同位素标记问题（1）DNA分子半保留复制图像及解读（2）进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析细胞DNA复制一次细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过程图（以一条染色体为例）。由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是02n（以体细胞染色体数为2n为例）。（3）进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析在进
17、行减数分裂之前，DNA复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果（以一对同源染色体为例）。由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。4.转录以基因为单位进行，在同一个细胞内的不同基因可以选择性转录。（1）概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的 ，这一过程叫作转录。（2）场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。（3）过程4.翻译（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的
18、过程。（2）场所或装配机器：核糖体。 唯一场所（3）过程（4）产物：多肽蛋白质5.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系（1）遗传信息、密码子与反密码子之间的联系（2）密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系密码子有64种，其中AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子；GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸；在其他情况下，它编码缬氨酸；UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并性），可由一种或几种tRNA转运。6.中心法则（1）提出者：克里克。
19、（2）补充后的内容图解：DNA的复制；转录；翻译；RNA的复制；RNA逆转录。（3）不同生物遗传信息的传递过程长难句突破1.用32P标记的噬菌体侵染细菌时，上清液具有少量放射性的原因 培养时间过短，部分噬菌体还没来得及“注入”；培养时间过长，部分细菌裂解，“释放”子代噬菌体 。2.用35S标记的噬菌体侵染细菌时，沉淀物中有少量放射性的原因搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体的蛋白质外壳吸附在细菌表面。3.RNA和DNA在化学组成上的区别在于：RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。4.真核生物翻译时少量的mRNA可迅速合成大量的蛋白质的原因是：一个mRNA分子上可以相继结合多个
20、核糖体同时进行多条肽链的合成。满分技巧1.“二看法”判断子代噬菌体标记情况2.三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算3.巧记DNA复制的“二、二、三、四”4.利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构5.“三看法”判断中心法则各过程都遵循碱基互补配对的原则易错点拨1.与噬菌体侵染细菌实验有关的3个易错点(1)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。(3)不能用15N、18O和14C
21、标记细菌，再用被标记的细菌来培养T2噬菌体。DNA和蛋白质都含有N、O和C，用这三种元素标记，结果是T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入了细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。2.有关“DNA复制”的3点“注意”(1)细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。(2)DNA复制计算时看清试题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”。(3)在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般
22、是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。3.与基因表达有关的4个易错点(1)转录的产物并不只有mRNA，还有tRNA和rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。(2)转录和翻译过程中与模板链上的碱基A互补配对的不是T，而是U。(3)并不是所有的密码子都决定氨基酸，3个终止密码子不决定氨基酸(UGA在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸)。(4)一种密码子只能决定一种氨基酸，但是一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定。限时检测 （限时30分钟）一、单选题1（2023上黑龙江哈尔滨高三哈九中校考期中）下列有关肺炎链球菌的转化实验说法中，正
23、确的是（）A加热致死的S型细菌和R型活细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全都是S型活细菌BR型细菌被转化为S型细菌后导致小鼠死亡，是因为S型细菌的DNA具有毒性C将S型细菌的细胞提取物加入含有R型细菌的培养基中，结果培养基中出现S型细菌菌落D格里菲思实验证明了DNA是遗传物质2（2023上湖北宜昌高三校联考期中）吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，并通过某种途径遗传给下一代，称为表观遗传。下列对表观遗传叙述错误的是（）ADNA甲基化能使基因发生突变，其可能有利于生物更好适应环境B男性吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高，使精子活力下降C
24、吸烟者易患肺癌，癌症发生的机制有可能是原癌基因和抑癌基因甲基化的结果D除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化等修饰也会影响基因的表达3（2023上北京高三北京市第一六一中学校考期中）科学家用35S标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，下列有关叙述正确的是（）A噬菌体和大肠杆菌的遗传物质水解共能得到8种核苷酸B可以用含有放射性同位素S的液体培养基培养噬菌体C噬菌体与细菌混合时间过短会降低上清液中放射性物质的含量D若离心后的沉淀物存在少量放射性，可能是搅拌不充分所致4（2023上山东菏泽高三统考期中）格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图，下列叙述错误的是（）Aa
25、b段小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少Bb之前，已有大量R型细菌转化为S型细菌Cbc段S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖D后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的5（2023上湖北宜昌高三校联考期中）真核生物细胞核DNA复制时，在引物的引导下，以dNTP（dATP、dGTP、dCTP和dTTP）水解两个磷酸基团后生成的脱氧核糖核苷酸为原料，合成DNA子代分子，核DNA复制时的部分过程如图所示。下列相关叙述正确的是（）A该过程可发生在减数分裂和减数分裂之间的时期B该DNA复制时先解旋后复制，且可能存在多起点复制C解旋酶和DNA聚合酶催化化学
26、反应时都需要消耗能量D子链合成方向是从引物的5端开始合成两条子链且合成方向相同6（2023上吉林长春高三东北师大附中校考阶段练习）科学家发现，有些“单个基因”竟然会“跳舞”，即从染色体的一个位置跳到另一个位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体上，这种能跳动的基因被称为“转座子”。下列相关说法，错误的是（）A“转座子”彻底水解产物有6种B“转座子”一定存在于DNA分子C“转座子”中不一定含有遗传信息D由“转座子”引起的变异属于可遗传的变异7（2023上河北沧州高二泊头市第一中学校考阶段练习）免疫检查点是在免疫细胞中表达的能调节免疫激活程度的一系列分子。活化的T细胞表面的PD-1是典型的免疫检查点
27、。它既可以抑制免疫细胞的过度激活，又可以通过与正常细胞表面的PD-L1结合从而不对该细胞触发免疫反应。但某些细胞会过量表达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。根据上述信息以下推测错误的是（）A免疫检查点可以防止因免疫细胞过度激活而引发的自身免疫病BPD-L1基因只在特定的细胞中表达，PD-1基因在所有正常的细胞中都表达C癌细胞过量表达PD-L1可能导致机体的细胞免疫功能受抑制D利用PD-1抗体或PD-L1抗体阻断信号通路可用于治疗癌症8（2023上福建福州高三校联考期中）如图表示人体内干细胞的增殖分化，有关叙述正确的是（）A细胞发生分化后将失去分裂的能力，全能性也会降低红细胞B干细胞分化形成白
28、细胞的过程中遗传物质发生了改变C白细胞凋亡的速率比红细胞快，这与二者功能不同有关D血小板和成熟的红细胞内都能进行转录和翻译过程9（2023上浙江高二校联考期中）白斑综合征病毒严重危害对虾养殖业，该病毒经由吸附蛋白与细胞膜上受体蛋白的特异性结合而入侵宿主细胞。科研人员通过引入5-溴尿嘧啶（5-BU）诱变剂提高对虾抗病能力。5-BU能产生两种互变异构体，一种是普通的酮式，一种是较为稀有的烯醇式。酮式可与碱基A互补配对，烯醇式可与碱基G互补配对。下列叙述错误的是（）A5-BU处理组对虾体细胞中的碱基数目不变B5-BU处理组对虾体细胞DNA中（AT）/（CG）的值可能发生变化C5-BU诱变剂是通过干扰
29、对虾体细胞内DNA的复制诱导基因突变的，使得对虾细胞膜上的受体蛋白结构改变，来阻断病毒的吸附D诱变实验中，选用成体对虾作为实验材料比选用幼体对虾更合适10（2023上山东高三校联考期中）miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解，图中前体mRNA中U+C=40%。circRNA是细胞内一种富含miRNA结合位点的闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高细胞对mRNA的翻译水平。下列说法错误的是（）A前体mRNA的形成与DNA复制过程都存在氢键的形成与断裂B在细胞质中circRNA对miRNA的竞争性结合能力比mRNA强C若降低细胞内cir
30、cRNA的含量，可提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡D转录成前体mRNA的DNA片段中A+G=50%二、综合题11（2023上广东湛江高一湛江二十一中校考期中）如图是某核苷酸与核苷酸长链的示意图，据图回答问题。(1)已知图1的分子结构式右上角的含氮碱基为A，图1所示的核苷酸的名称是 ，它是构成 的一种单体。(2)图2为一条核苷酸长链的片段，真核细胞中，此结构形成的核酸主要存在于 中，还有少量存在于 中。(3)图2人的细胞中该物质，初步水解的产物是 ，彻底水解的产物中有含氮碱基 种，其特有含氮碱基为 （填名称）。12（2023上黑龙江高三嫩江市高级中学校联考期中）图甲是胰岛素基因控制合成胰岛素的示意图，图乙是图甲中过程的局部放大。根据图回答：(1)胰岛素基因的本质是 ，其独特的 结构为复制提供精确的模板。(2)图甲过程所需的原料是 ，将两条链都含15N的DNA放入含14N的环境中同步复制3次，子代中含15N的DNA分子占 。(3)图甲过程称为 。图甲中过程中核糖体的移动方向是 ，一个mRNA上结合多个核糖体的意义是 。(4)图乙中决定苏氨酸的密码子是 ，tRNA的作用是 。(5)已知图甲过程产生的mRNA中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，其模板链对应区域中胞嘧啶占29%，则模板链中腺嘌呤所占比例为 。
