資源簡介

專題5　遺傳的分子基礎、變異與進化
微專題1　遺傳的分子基礎
1.準確識記遺傳物質探究歷程的“兩標記”、“三結論”和“誤差”
(1)噬菌體侵染細菌實驗中的兩次標記的目的不同
(2)遺傳物質發現的三個實驗結論
(3)噬菌體侵染細菌實驗的誤差分析
病毒侵染宿主細胞有特異性
①用32P標記DNA的T2噬菌體侵染大腸桿菌
②用35S標記蛋白質的T2噬菌體侵染大腸桿菌
　①轉化的實質是基因重組。只有少量R型菌發生轉化。
②加熱殺死S型菌的過程中，其蛋白質變性失活，但是其內部的DNA在加熱結束后隨溫度的降低又逐漸恢復活性。
2.遺傳信息的傳遞和表達(以真核細胞為例)
(1)DNA分子復制：DNA→DNA
(2)轉錄：DNA→RNA
　
(3)翻譯：mRNA→蛋白質
(4)快速確認原核細胞與真核細胞中的基因表達
①原核細胞：轉錄、翻譯同時進行
②真核細胞：先轉錄后翻譯
　①遺傳信息位于DNA上，密碼子位于mRNA，反密碼子位于tRNA上。
②mRNA、tRNA和rRNA都是轉錄的產物，也都參與翻譯過程。
③起點問題：在一個細胞周期中，DNA復制一次，每個復制起點只起始一次；而在一個細胞周期中，基因可多次轉錄，因此轉錄起點可多次起始。
④翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而依次讀取密碼子，最終因為模板mRNA相同，合成的多個多肽的氨基酸序列一般是相同的。
經典考題重現
1.DNA作為絕大多數生物的遺傳物質，其雙螺旋結構和堿基互補配對原則保證了結構的穩定性。下列關于遺傳物質的探索歷程和DNA的結構與復制的敘述不正確的有①②③④。
①DNA每條鏈的5′端是羥基末端。(2021·遼寧卷，4C)
②胚胎干細胞為未分化細胞，不進行基因選擇性表達(2022·江蘇卷，2A)
③赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中可用15N代替32P標記DNA。(2019·江蘇卷，3A)
④T2噬菌體可感染肺炎鏈球菌導致其裂解。(2018·全國卷Ⅱ，5B)
2.基因的表達包括遺傳信息的轉錄和翻譯兩個過程。下列關于基因表達的敘述正確的有②④。
①tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成。(2020·全國卷Ⅲ，3C)
②一個mRNA分子可以結合多個核糖體。(2019·海南卷，1C)
③多個核糖體可結合在一個mRNA分子上共同合成一條多肽鏈。(2019·浙江卷，22C)
④攜帶肽鏈的tRNA會先后占據核糖體的2個tRNA結合位點。(2019·海南卷，20B)
高考重點訓練
考向1　圍繞遺傳物質的探索過程考查科學探究的能力
1.(2021·全國乙卷，5改編)在格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌。某同學根據上述實驗，結合現有生物學知識所做的下列推測中，不合理的是(　　)
A.與R型菌相比，S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關
B.S型菌的DNA能夠進入R型菌細胞指導蛋白質的合成
C.加熱殺死S型菌使其蛋白質功能喪失而DNA功能可能不受影響
D.將S型菌的DNA經DNA酶處理后與R型菌混合，可以得到S型菌
答案　D
解析　S型菌與R型菌最主要的區別是前者具有多糖類的莢膜，后者不具有多糖類的莢膜，S型細菌有毒，故推測S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關，A正確；加熱殺死的S型菌其蛋白質已經被破壞，而分離出的S型菌有毒性，即具備活性蛋白，可推出S型菌的DNA能夠進入R型菌細胞中指導蛋白質的合成，B正確；加熱可使蛋白質變性，由實驗結果R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌可知，S型菌的遺傳物質未受影響，即加熱殺死S型菌使其蛋白質功能喪失而其DNA功能可能不受影響，C正確；S型菌的DNA經DNA酶處理后，被降解，失去活性，故與R型菌混合后，無法得到S型菌，D錯誤。
2.(2022·江蘇南京金陵中學3月調研)在探索遺傳物質的過程中，赫爾希和蔡斯做了T2噬菌體侵染細菌的實驗，其中一組實驗如下圖所示(用32P標記的噬菌體侵染普通大腸桿菌培養物)，有關敘述正確的是(　　)
A.若不經過步驟②操作，對該組實驗結果無顯著影響
B.若繼續分離出子代噬菌體，其中大部分會含有32P放射性
C.若沉淀中含有較強放射性、懸浮液中幾乎不含放射性，即證明遺傳物質是DNA
D.若①中培養液里含有32P，則子代噬菌體的DNA、RNA分子中均會帶有放射性
答案　A
解析　根據圖示步驟，用32P標記噬菌體→噬菌體與大腸桿菌混合培養→噬菌體侵染未被標記的細菌→在攪拌器中攪拌→離心→檢測上清液和沉淀物中的放射性物質，在本實驗中，放射性主要在沉淀中，因此如果攪拌不充分會導致部分噬菌體外殼附著在大腸桿菌表面，但對沉淀中放射性沒有影響，A正確；合成子代噬菌體原料來自大腸桿菌，子代噬菌體中只有少部分含有32P放射性，B錯誤；分別用被32P、35S標記的兩組噬菌體分別侵染未標記的大腸桿菌，二者相互對照才能證明DNA是遺傳物質，C錯誤；子代噬菌體合成DNA、RNA的原料來自大腸桿菌，大腸桿菌不含有放射性，因此子代噬菌體的少量DNA具有放射性，RNA不具有放射性，D錯誤。
考向2　圍繞遺傳信息的傳遞和表達，考查科學思維能力
3.(2021·河北卷，8)關于基因表達的敘述，正確的是(　　)
A.所有生物基因表達過程中用到的RNA和蛋白質均由DNA編碼
B.DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉錄、移動到終止密碼子時停止轉錄
C.翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準確性
D.多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息
答案　C
解析　絕大多數生物的遺傳物質是DNA，其RNA和蛋白質均由DNA編碼，也有某些病毒的遺傳物質是RNA，部分RNA病毒可直接以RNA作為模板合成RNA和蛋白質，A錯誤；RNA聚合酶催化轉錄過程，從啟動子開始啟動轉錄，到終止子結束，終止密碼子存在于mRNA上，B錯誤；翻譯過程中，mRNA與tRNA的堿基互補配對，從而保證遺傳信息傳遞的準確性，C正確；多肽鏈的合成過程中，核糖體讀取mRNA上從起始密碼子到終止密碼子的堿基序列，而不是mRNA上全部堿基序列，D錯誤。
4.(2022·江蘇鹽城阜寧中學第三次檢測)研究人員將1個含14N－DNA的大腸桿菌轉移到以15NH4Cl為唯一氮源的培養液中，培養24h后提取子代大腸桿菌的DNA。將DNA解開雙螺旋，變成單鏈；然后進行密度梯度離心，試管中出現兩種條帶(如圖)。下列說法正確的是(　　)
A.由結果可推知該大腸桿菌的細胞周期大約為6 h
B.根據條帶的數目和位置可以確定DNA的復制方式
C.解開DNA雙螺旋的實質是破壞核苷酸之間的磷酸二酯鍵
D.若直接將子代DNA進行密度梯度離心也能得到兩條條帶
答案　D
解析　由DNA半保留復制的特點可知：條帶1為2條只含14N的鏈，條帶2為14條只含15N的鏈，所以大腸桿菌共分裂3次，細胞周期約為24/3＝8(h/次)，A錯誤；只由本實驗結果無法得出DNA半保留復制的結論，也有可能為全保留復制，即兩條只含14N的鏈可能在同一DNA分子中，B錯誤；DNA雙鏈間靠氫鍵連接，解螺旋實質是破壞雙鏈間的氫鍵，C錯誤；8個子代DNA分子中，2個為即含14N又含15N的DNA，離心后處于中帶，6個為只含15N的DNA，離心后處于重帶，即直接離心DNA分子，也能得到兩條帶，但比例分別為和，D正確。
5.(多選)(2022·江蘇常州八校聯考)DNA 甲基化是 DNA 分子內部堿基胞嘧啶發生甲基化(胞嘧啶連接甲基基團)，甲基化的胞嘧啶仍能與鳥嘌呤互補配對(如下圖所示)，但會抑制基因的表達。下列有關敘述正確的是(　　)
A.被甲基化的 DNA 遺傳信息保持不變，但生物的表型可能改變
B.堿基序列不同的雙鏈 DNA 分子，(A＋C)/(G＋T)比值不一定相同
C.DNA 甲基化會干擾 RNA 聚合酶對 DNA 部分區域的識別和結合
D.DNA 甲基化后堿基互補配對原則不變，但不可通過半保留復制遺傳給后代
答案　AC
解析　被甲基化的DNA遺傳信息保持不變，但基因的表達會受到抑制，從而會影響生物的表型，A正確；堿基序列不同的雙鏈DNA分子，雙鏈之間的堿基遵循堿基互補配對原則，即A與T配對，G與C配對，因此A與T的含量相等，G與C的含量相等，(A＋C)/(G＋T)比值一定相同，都為1，B錯誤；DNA甲基化會抑制基因的表達，基因表達包括轉錄和翻譯兩個階段，轉錄需要RNA聚合酶的參與，因此DNA甲基化可能干擾了RNA聚合酶等對DNA部分區域的識別和結合，C正確；DNA甲基化后堿基互補配對原則不變，即A與T配對，G與C配對，仍可通過半保留復制遺傳給后代，D錯誤。

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