1、专题四 遗传变异和进化第一讲遗传的物质基础主干知识回扣一、DNA是遗传物质的证据1肺炎双球菌的转化实验(1)1928年格里菲思的实验(体内转化实验)过程及结果分析aR型细菌无毒性，不会使小鼠死亡。bS型细菌，会使小鼠，而且S型细菌内有的物质。结论：。(2)1944年艾弗里的实验(体外转化实验)过程及结果有毒性死亡使R型细菌转化为S型细菌加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”分析aS型细菌的使R型细菌发生转化。bS型细菌的其他物质。结论：S型细菌体内的DNA是。(3)格里菲思实验与艾弗里实验的关系格里菲思实验说明，艾弗里实验进一步证明。2噬菌体侵染细菌的实验(1)实验步骤：标记细菌 。(2)实验结
2、论：子代噬菌体的各种性状是，。DNA不能使R型细菌发生转化使R型细菌产生稳定遗传变化的物质S型细菌体内有转化因子转化因子是DNA标记噬菌体噬菌体侵染未标记的细菌保温离心观察分析得出结论通过亲代DNA遗传的DNA是噬菌体的遗传物质3两实验的比较(1)相同点：二者的实验思路一致，即都是设法将分开，单独地直接研究他们各自的功能。(2)不同点：前者是直接分离法，而后者则采用了的间接分离。二、DNA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，变的是，其组成遵循原则。DNA和其他物质同位素标记法排列在外侧的脱氧核糖和磷酸排在内侧的碱基对碱基互补配对2功能特点3.中心法则解读(1)
3、图示(2)分析图示中的a、b、c是遗传物质为的流动方向，是遗传信息的主要流动方向。图示中的e、c是遗传物质为的流动方向，如烟草花叶病毒。图示中的d、a、b、c是的流动方向，如HIV。DNA的生物遗传信息RNA的生物遗传信息逆转录病毒的遗传信息一、遗传物质探索的经典实验核心整合核心要点整合要点突破1DNA是主要的遗传物质是对生物界而言的，需要许多实验共同来证明的结论，单独的某一实验只能证明DNA是某种生物的遗传物质。2在证明DNA是遗传物质的两大经典实验中，要特别注意以下问题：(1)格里菲思的实验中最关键的一组是将无毒性的R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合，注入到小鼠体内，小鼠死亡。本实验的其他
4、三组都是这一组实验的对照实验，更加有力地证明了DNA是一种转化因子的结论。(2)噬菌体侵染细菌的实验中，两次用到大肠杆菌，第一次是对噬菌体进行同位素标记，第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养，观察同位素的去向。3生物的遗传物质总结二、DNA分子的相关计算1DNA分子结构中相关碱基计算规律三、遗传信息的传递过程核心整合要点突破1DNA的复制是典型的半保留复制，利用同位素标记法和密度梯度离心技术可以证明。2基因是有遗传效应的DNA片段，随着DNA的复制而复制；遗传信息的表达实际上就是基因的表达。3原核生物DNA的复制和转录主要在拟核进行。4中心法则(1)中心法则中遗传信息的流动过程为
5、：a在细胞生物生长繁殖过程中遗传信息的传递方向为b在细胞内蛋白质合成过程中，遗传信息的传递方向(如胰岛细胞中胰岛素的合成)为c含逆转录酶的RNA病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为dDNA病毒(如噬菌体)在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为eRNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为(2)中心法则体现了DNA的两大基本功能a图中体现了对遗传信息的传递功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。b图中共同体现了对遗传信息的表达功能，它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。5在遗传物质的转录和翻译过程中始终
6、遵循碱基互补配对原则。(1)转录时以DNA解旋后的一条链为模板，按照AU，GC、TA、CG碱基互补配对原则形成mRNA。(2)翻译时按AU、GC、UA、CG的碱基互补配对原则，与mRNA上三个相邻碱基配对的tRNA运载着特定的氨基酸进入核糖体合成蛋白质。(3)“遗传信息”、“密码子”和“反密码子”三者所在位置的对应关系是：遗传信息DNA、密码子mRNA、反密码子tRNA。其关系如图：(2010年济南模拟)某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：R型细菌的DNADNA酶加入加热杀死的S型细菌注射入小鼠S型细菌的DNADNA酶加入R型细菌注射入小鼠R型细菌DNA酶高温加热后冷却加入加
7、热杀死的S型细菌的DNA注射入小鼠S型细菌DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA注射入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是A死亡，存活，存活，存活B死亡，死亡，存活，存活C存活，存活，存活，存活D死亡，存活，存活，死亡热点考向探究 人类对遗传物质的探索过程【解析】本题考查肺炎双球菌的转化问题，理解的关键就是只有R型活细菌加热杀死的S型细菌的DNA才能发生转化。R型细菌的DNA被DNA酶分解，因无转化条件故小鼠存活；S型细菌的DNA在DNA酶的作用下被分解，再注入R型细菌，不发生转化，故小鼠不死亡；R型细菌高温加热被杀死，再加入加热杀死的S型细菌的DNA，因无转化条件，所以不能发生转化，故
8、小鼠存活；S型细菌高温加热被杀死，只加入R型细菌的DNA，因此也无转化条件，故小鼠也存活。【答案】C 基因的表达(2010年高考山东理综)下列实例与基因的作用无关的是()A细胞分裂素延迟植物衰老B极端低温导致细胞膜破裂C过量紫外线辐射导致皮肤癌D细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞【解析】植物的生长发育过程受到多种激素的共同调节，这种调节过程是基因在特定时间和空间上选择性表达的结果，细胞分裂素能延迟植物衰老是通过调控基因的表达来实现的；极端低温导致细胞膜破裂是不利环境的刺激导致细胞坏死的现象，与基因无关；细胞癌变是原癌基因和抑癌基因突变的结果；B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞是细胞的增殖分
9、化现象，也是基因选择性表达的结果。【答案】B基因对性状的控制与育种(2009年高考浙江理综)正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚裂解酶(G酶)，体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为BB的小鼠。通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为BB的雄性小鼠(B表示具有B基因，B表示去除了B基因，B和B不是显隐性关系)。请回答：(1)现提供正常小鼠和一只BB雄性小鼠，欲选育BB雌性小鼠。请用遗传图解表示选育过程(遗传图解中表现型不作要求)。(2)B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的_上进行，通过tRNA上的_与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转
10、移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，这是因为_。(3)如图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H2S浓度的关系。BB个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为_。通过比较BB和BB个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是_。【解析】考查育种、基因的表达、基因对性状的控制等知识以及考查理解分析能力。(1)利用正常小鼠(基因型为BB)和雄性小鼠(基因型为BB)，欲选育BB雌性小鼠，方法类似于杂交育种，一般程序是：杂交F1雌雄交配选育所需品种，写遗传图解时注意标注“P、F1、F2符号及其基因型”等。(2)翻译的场所在核糖体上，翻译实
11、质是将“密码子语言”翻译成“氨基酸语言”，其间要借助tRNA上的反密码子和mRNA上密码子的互补识别，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能。(3)据题干“体液中的H2S主要由G酶催化产生”说明H2S还有其他生成途径。据题图可得基因型、H2S浓度之间的关系为B基因越多，H2S浓度越高，再联系H2S由G酶催化产生，所以此处的结论应该是基因对性状(H2S浓度高低)的控制方式的考查。【答案】(1)取BB雌性小鼠和BB雄性小鼠杂交PBB()BB()F1BBBB11取F1中的BB雌性小鼠和BB雄性小鼠杂交BB()BB()F2BBBBBB121从F2的BB小鼠中选出雌性个体。(2)核糖体 反密码子 G酶能
12、降低化学反应活化能(3)血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度1(2010年高考江苏卷)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括()A不同生物的蛋白质在结构上存在差异B蛋白质与生物的性状密切相关C蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息解析：20世纪20年代，人们已经意识到氨基酸多种多样的排列顺序可以构成多种多样的蛋白质，可能蕴藏着遗传信息，而蛋白质又是生物生命活动的体现者，加上当时对DNA分子的结构仍没有清晰地了解，所以人们普遍认为
13、，蛋白质是遗传物质；蛋白质的热稳定性比DNA差，在加热条件下，蛋白质会变性失活，而DNA只是热解旋。蛋白质一般不能够自我复制。答案：C高考真题体验2(2010年高考广东卷)下列叙述正确的是()ADNA 是蛋白质合成的直接模板B每种氨基酸仅由一种密码子编码CDNA 复制就是基因表达的过程DDNA是主要的遗传物质解析：蛋白质合成的直接模板是mRNA，A选项错误；组成生物体的氨基酸大约有20种，64种密码子中有61种编码氨基酸，所以每种氨基酸可能有一种或几种密码子编码，B选项错误；基因的表达包括转录与翻译两个过程，不包含DNA复制，C选项错误；除少数RNA病毒外，绝大多数生物的遗传物质为DNA，所以
14、DNA是主要的遗传物质，D选项正确。答案：D3(2010年高考广东卷)黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。下列选项正确的是()A环境因子不影响生物体的表现型B不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同C黄曲霉毒素致癌是表现型D黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型解析：表现型由基因型和环境因素共同决定。据题意可知，可致癌的黄曲霉毒素的合成不仅受多个基因控制，还受温度、pH等环境因素的影响，所以A选项错误；表现型相同，基因型不一定相同，B选项错误；表现型是指生物个体表现出来的性状，黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型，黄曲霉毒素不是生物，故其能致癌不是表现型
15、，C选项错误，D选项正确。答案：D4(2010年高考天津卷)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()A.TGUBUGACACU DUCU解析：密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。根据碱基互补配对原则和DNA上的碱基序列可知，苏氨酸的密码子前两个碱基分别是AC或UG，根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是U，结合选项可知，只有C项正确。解题过程中要注意mRNA上与反密码子中的碱基A配对的碱基是U。答案：C5(2010年高考北京理综)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。请分析并回答：(1)要得到
16、DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将子代DNA双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带
17、”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_解析：科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA分子的确是以半保留的方式复制的。本题通过几组实验对这一过程进行了演绎，结合所学知识和题干的要求解答即可。答案：(1)多 15N/15NH4Cl(2)312 半保留复制(3)B半保留 不能 没有变化 轻 15N6(2010年高考江苏卷)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合
18、成。当Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：(1)图中甘氨酸的密码子是_，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为_。(2)Fe3浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了_，从而抑制了翻译的起始；Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免_对细胞的毒性影响，又可以减少_。(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA和碱基数远大于3n，主要原因是_。(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色
19、氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_。解析：从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为mRNA上的GGU；“”在mRNA上的碱基序列为：GGUGACUGG，所以对应模板链的DNA碱基序列应为CCACTGACC；Fe3浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖体在mRNA上的结合与移动，抑制了翻译的正常进行；当Fe3浓度高时翻译能够正常进行，既能有效减小Fe3对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和能量的浪费；图中显示：mRNA的碱基数量远远大于3n(n为氨基酸数)，是因为mRNA两端存在不翻译氨基酸的碱基序列；要使色氨酸(密码子为UGG)变为亮氨酸(密码子为UUG)，只要模板链上的ACCAAC，即中间的碱基CA。答案：(1)GGUCCACTGACC(2)核糖体在mRNA上的结合移动 Fe3 细胞内物质和能量的浪费(3)mRNA两端存在不翻译的序列(4)CA高效素能测评本小节结束请按ESC键返回
