【二轮复习学案】专题5 遗传的分子基础、变异与进化 微专题1遗传的分子基础

专题5　遗传的分子基础、变异与进化
微专题1　遗传的分子基础
1.准确识记遗传物质探究历程的“两标记”、“三结论”和“误差”
(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同
(2)遗传物质发现的三个实验结论
(3)噬菌体侵染细菌实验的误差分析
病毒侵染宿主细胞有特异性
①用32P标记DNA的T2噬菌体侵染大肠杆菌
②用35S标记蛋白质的T2噬菌体侵染大肠杆菌
　①转化的实质是基因重组。只有少量R型菌发生转化。
②加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
2.遗传信息的传递和表达(以真核细胞为例)
(1)DNA分子复制：DNA→DNA
(2)转录：DNA→RNA
　
(3)翻译：mRNA→蛋白质
(4)快速确认原核细胞与真核细胞中的基因表达
①原核细胞：转录、翻译同时进行
②真核细胞：先转录后翻译
　①遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA，反密码子位于tRNA上。
②mRNA、tRNA和rRNA都是转录的产物，也都参与翻译过程。
③起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。
④翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而依次读取密码子，最终因为模板mRNA相同，合成的多个多肽的氨基酸序列一般是相同的。
经典考题重现
1.DNA作为绝大多数生物的遗传物质，其双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了结构的稳定性。下列关于遗传物质的探索历程和DNA的结构与复制的叙述不正确的有①②③④。
①DNA每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)
②胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因选择性表达(2022·江苏卷，2A)
③赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。(2019·江苏卷，3A)
④T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(2018·全国卷Ⅱ，5B)
2.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。下列关于基因表达的叙述正确的有②④。
①tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成。(2020·全国卷Ⅲ，3C)
②一个mRNA分子可以结合多个核糖体。(2019·海南卷，1C)
③多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(2019·浙江卷，22C)
④携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点。(2019·海南卷，20B)
高考重点训练
考向1　围绕遗传物质的探索过程考查科学探究的能力
1.(2021·全国乙卷，5改编)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是(　　)
A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
答案　D
解析　S型菌与R型菌最主要的区别是前者具有多糖类的荚膜，后者不具有多糖类的荚膜，S型细菌有毒，故推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；加热杀死的S型菌其蛋白质已经被破坏，而分离出的S型菌有毒性，即具备活性蛋白，可推出S型菌的DNA能够进入R型菌细胞中指导蛋白质的合成，B正确；加热可使蛋白质变性，由实验结果R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌可知，S型菌的遗传物质未受影响，即加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而其DNA功能可能不受影响，C正确；S型菌的DNA经DNA酶处理后，被降解，失去活性，故与R型菌混合后，无法得到S型菌，D错误。
2.(2022·江苏南京金陵中学3月调研)在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验，其中一组实验如下图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养物)，有关叙述正确的是(　　)
A.若不经过步骤②操作，对该组实验结果无显著影响
B.若继续分离出子代噬菌体，其中大部分会含有32P放射性
C.若沉淀中含有较强放射性、悬浮液中几乎不含放射性，即证明遗传物质是DNA
D.若①中培养液里含有32P，则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
答案　A
解析　根据图示步骤，用32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌→离心→检测上清液和沉淀物中的放射性物质，在本实验中，放射性主要在沉淀中，因此如果搅拌不充分会导致部分噬菌体外壳附着在大肠杆菌表面，但对沉淀中放射性没有影响，A正确；合成子代噬菌体原料来自大肠杆菌，子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性，B错误；分别用被32P、35S标记的两组噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，二者相互对照才能证明DNA是遗传物质，C错误；子代噬菌体合成DNA、RNA的原料来自大肠杆菌，大肠杆菌不含有放射性，因此子代噬菌体的少量DNA具有放射性，RNA不具有放射性，D错误。
考向2　围绕遗传信息的传递和表达，考查科学思维能力
3.(2021·河北卷，8)关于基因表达的叙述，正确的是(　　)
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
答案　C
解析　绝大多数生物的遗传物质是DNA，其RNA和蛋白质均由DNA编码，也有某些病毒的遗传物质是RNA，部分RNA病毒可直接以RNA作为模板合成RNA和蛋白质，A错误；RNA聚合酶催化转录过程，从启动子开始启动转录，到终止子结束，终止密码子存在于mRNA上，B错误；翻译过程中，mRNA与tRNA的碱基互补配对，从而保证遗传信息传递的准确性，C正确；多肽链的合成过程中，核糖体读取mRNA上从起始密码子到终止密码子的碱基序列，而不是mRNA上全部碱基序列，D错误。
4.(2022·江苏盐城阜宁中学第三次检测)研究人员将1个含14N－DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。下列说法正确的是(　　)
A.由结果可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为6 h
B.根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式
C.解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键
D.若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带
答案　D
解析　由DNA半保留复制的特点可知：条带1为2条只含14N的链，条带2为14条只含15N的链，所以大肠杆菌共分裂3次，细胞周期约为24/3＝8(h/次)，A错误；只由本实验结果无法得出DNA半保留复制的结论，也有可能为全保留复制，即两条只含14N的链可能在同一DNA分子中，B错误；DNA双链间靠氢键连接，解螺旋实质是破坏双链间的氢键，C错误；8个子代DNA分子中，2个为即含14N又含15N的DNA，离心后处于中带，6个为只含15N的DNA，离心后处于重带，即直接离心DNA分子，也能得到两条带，但比例分别为和，D正确。
5.(多选)(2022·江苏常州八校联考)DNA 甲基化是 DNA 分子内部碱基胞嘧啶发生甲基化(胞嘧啶连接甲基基团)，甲基化的胞嘧啶仍能与鸟嘌呤互补配对(如下图所示)，但会抑制基因的表达。下列有关叙述正确的是(　　)
A.被甲基化的 DNA 遗传信息保持不变，但生物的表型可能改变
B.碱基序列不同的双链 DNA 分子，(A＋C)/(G＋T)比值不一定相同
C.DNA 甲基化会干扰 RNA 聚合酶对 DNA 部分区域的识别和结合
D.DNA 甲基化后碱基互补配对原则不变，但不可通过半保留复制遗传给后代
答案　AC
解析　被甲基化的DNA遗传信息保持不变，但基因的表达会受到抑制，从而会影响生物的表型，A正确；碱基序列不同的双链DNA分子，双链之间的碱基遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，因此A与T的含量相等，G与C的含量相等，(A＋C)/(G＋T)比值一定相同，都为1，B错误；DNA甲基化会抑制基因的表达，基因表达包括转录和翻译两个阶段，转录需要RNA聚合酶的参与，因此DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合，C正确；DNA甲基化后碱基互补配对原则不变，即A与T配对，G与C配对，仍可通过半保留复制遗传给后代，D错误。