高考生物二轮复习 遗传学与进化论 专题八 遗传的分子基础 课件(共61张PPT)

(共61张PPT)
　遗传学与进化论
专题八　遗传的分子基础
思维导图 体系构建
RNA
双螺旋结构
有遗传效应
线粒体
碱基
排列顺序
间期
半保留
细胞核
核糖体
酶
蛋白质
的结构
考点1
1．肺炎链球菌转化实验
考点1　DNA是主要的遗传物质
因S型菌具有荚膜，故不能转化为R型菌
转化因子
蛋白质
2.
高
(2)用35S标记蛋白质的T2噬菌体侵染大肠杆菌
高
3．“遗传物质”探索的4种方法
【真题研读】
1．(2025·河南选择考)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是(　　)
A．C　　　 B．S　　　　
C．P　　　　 D．N
√
解析：在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，噬菌体的DNA含有C、H、O、N、P，噬菌体的蛋白质含有C、H、O、N、S，噬菌体DNA进入大肠杆菌后作为模板复制形成新的DNA，但亲代噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外，子代噬菌体蛋白质外壳均是在大肠杆菌中新合成的，故子代噬菌体中S全部来自其宿主细胞，B符合题意。
2．(2022·海南选择考)某团队从如表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是(　　)
实验组 材料及标记
T2噬菌体 大肠杆菌
① 未标记 15N标记
② 32P标记 35S标记
③ 3H标记 未标记
④ 35S标记 未标记
A.①和④
B．②和③
C．②和④
D．④和③
√
解析：T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌，蛋白质外壳仍留在细胞外，沉淀物为含有T2噬菌体DNA的大肠杆菌，故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中、③组的上清液和沉淀物中均有放射性物质、④组的放射性物质主要分布在上清液中；15N为稳定同位素，①组中检测不到放射性。故第一、二组实验分别是②和④，C符合题意。
3．(2024·甘肃选择考)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是
(　　)
A．肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性
B．肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA＋DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子
√
C．噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制
D．烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状
解析：肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌的DNA分子可使R型活菌转化为S型菌，细菌的种类发生改变，而不是使R型菌从无致病性转化为有致病性，A错误；肺炎链球菌体外转化实验中，控制自变量的方法为“减法原理”，B错误；噬菌体侵染实验中，分别用35S、32P标记噬菌体的蛋白质、DNA，噬菌体的DNA进入细菌后，利用细菌的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒实验中，从烟草花叶病毒中提取的蛋白质不能使烟草感染病毒，而从这些病毒中提取的RNA可使烟草感染病毒，出现花叶病斑性状，D正确。
[命题延伸]——判断与填空
(1)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。(　　)
(2)噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性。(　　)
(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。　(　　)
(4)艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。(　　)
×
×
×
×
(5)艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是________________________________
_______________。
DNA可以从一种生物个体转移到另一
种生物个体中
(6)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是__________________________________________________。
提示：一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到2个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个含有32P标记
【对点突破】
1．下图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，下列相关叙述正确的是(　　)
A.加热致死的S型细菌DNA氢键被破坏，因而断裂为多个较短的DNA片段
B．由R型细菌转化得到的S型细菌与原S型细菌的遗传物质完全相同
C．S型细菌中的CapS进入R型细菌，使R型细菌转化为S型细菌，属于基因重组
D．CapS基因控制多糖类荚膜的形成体现了基因可以直接控制生物体性状
√
解析：氢键被破坏不会导致DNA链断裂，磷酸二酯键被破坏会导致DNA链断裂，A错误；由R型细菌转化得到的S型细菌与原S型细菌的遗传物质不完全相同，B错误；转化产生的S型细菌中的CapS是S型细菌中的CapS进入R型细菌并与R型细菌的DNA重组导致的，C正确；CapS基因控制多糖类荚膜的形成体现了基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D错误。
2．下列关于噬菌体侵染大肠杆菌的实验的叙述，错误的是(　　)
A.图中离心前通常需要搅拌，搅拌的目的是使大肠杆菌外的T2噬菌体外壳和大肠杆菌分离
B．用 35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，如果培养时间过长，将导致B的放射性增加
C．在锥形瓶中连续培养T2噬菌体n代后，子代中含亲代T2噬菌体DNA的个体占总数的1/2n－1
D．用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，离心后发现B有较弱的放射性，可能是因为少量T2噬菌体未侵染大肠杆菌
√
解析：该实验搅拌的目的是让T2噬菌体未侵染大肠杆菌的部分(蛋白质外壳)和大肠杆菌分离，A正确；用 35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，由于 35S标记的是蛋白质外壳，而蛋白质外壳未进入大肠杆菌细胞内，所以培养时间过长对实验无影响，B错误；假设起始为m个T2噬菌体，连续培养T2噬菌体n代，可得到(m×2n)个T2噬菌体，由于DNA复制方式为半保留复制，故含亲代DNA的T2噬菌体有2m个，占总数的＝1/2n－1，C正确；用 32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，离心后发现B有较弱的放射性，可能是因为培养时间过短，少量T2噬菌体未侵染大肠杆菌，D正确。
考点2
1．复制、转录和翻译过程
考点2　遗传信息的传递和表达
着丝粒
半保留
核糖核苷酸
五碳糖
转运RNA(tRNA)
2．原核生物与真核生物中的基因表达
同时
细胞核
核孔
3．遗传信息的传递过程
4.
蛋白质
酶
5.
碱基序列
基因表达
表型
DNA序列
【真题研读】
1．(2024·广东选择考)研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于(　　)
A．基因突变　　　　 B．染色体变异
C．基因重组 D．表观遗传
√
解析：由题意可知，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，因此驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传，D符合题意。
2．(2023·广东选择考)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见下图。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。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题：
(1)放射刺激心肌细胞产生的________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
(2)前体mRNA是通过______________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA 和mRNA在细胞质中通过对___________的竞争性结合，调节基因表达。
(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是________________________________________________________________
__________________________________________________。
自由基
RNA聚合
miRNA
miRNA表达量升高，导致其与P基因mRNA的结合量增加，P基因mRNA翻译合成的P蛋白减少，抑制细胞凋亡的作用减弱
(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路。_____________________________________________________________。
促进前体mRNA的合成；促进circRNA的合成；促进P蛋白的合成
解析：(1)自由基学说认为：自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。因此放射刺激心肌细胞产生的自由基会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA是通过转录形成的，转录是在RNA聚合酶的催化下，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。据图可知，P基因mRNA可通过翻译过程合成P蛋白，P蛋白可抑制细胞凋亡。miRNA可以和P基因mRNA结合，导致P基因 mRNA 的翻译过程受阻，P蛋白合成减少，抑制细胞凋亡的作用减弱。circRNA可以和miRNA结合，使miRNA 不能和P基因mRNA结合，导致P蛋白合成增多，
从而抑制细胞凋亡。可见，circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。(3)circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。据图分析，miRNA表达量升高可使miRNA和P基因mRNA结合增多，导致P基因mRNA的翻译过程受阻，P蛋白合成减少，从而影响细胞凋亡。(4)若要治疗放射性心脏损伤，需抑制细胞凋亡。一方面，可以促进P蛋白的合成，以提高细胞中P蛋白的含量；另一方面，可以促进前体mRNA的合成或促进circRNA的合成。
[命题延伸]——判断与填空
(1)rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子。(　　)
(2)自然选择学说的提出是对共同由来学说的修正，RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(　　)
(3)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。则催化该过程的酶为RNA聚合酶，a链上任意3个碱基组成一个密码子。
(　　)
×
√
×
(4)染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子。(　　)
(5)mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变。(　　)
(6)某DNA片段的结构如图所示，则①为T(胸腺嘧啶)，②为C(胞嘧啶)，③为脱氧核糖，④为氢键。(　　)
√
√
√
(7)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(　　)
(8)用 3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所。(　　)
(9)蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束，且携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点。　(　　)
×
√
√
(10)甲、乙两图所示为真核细胞内两种物质的合成过程，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。(　　)
√
(11)某野生型水稻叶片绿色由基因C控制，突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死。测序结果表明，突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5′—GAGAG—3′变为5′—GACAG—3′，导致第________位氨基酸突变为_________________，从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理_______________________________________
________________。
(部分密码子及对应氨基酸：GAG谷氨酸；AGA精氨酸；GAC天冬氨酸；ACA苏氨酸；CAG谷氨酰胺)
243
谷氨酰胺
基因突变影响与色素形成有关的酶的合成，
导致叶片变黄
(12)部分氨基酸的密码子如下表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是____________________________________。
若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为_______________________。
氨基酸 密码子
色氨酸 UGG
谷氨酸 GAA、GAG
酪氨酸 UAC、UAU
组氨酸 CAU、CAC
酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
【对点突破】
题点1　DNA分子的结构、复制与表达
1．下图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，相关描述正确的是(　　)
A．a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列相同
B．一个细胞周期中，c处的化学键可能发生断裂和生成
C．d处小球代表核糖，它和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架
D．DNA分子上不具有遗传效应的片段一般不能遗传给下一代
√
解析：a、b链碱基互补配对，但a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列不相同，A错误；c处的化学键为氢键，在细胞分裂间期进行DNA复制，会发生氢键的断裂和生成，B正确；d处小球代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架，C错误；DNA 分子上不具有遗传效应的片段也能遗传给下一代，D错误。
2．下图表示原核细胞中遗传信息的传递和表达过程，有关叙述正确的是(　　)

A．图中①②过程的碱基配对方式相同
B．核糖体在mRNA上移动的方向为由b到a
C．图中rRNA和核糖体的合成与核仁有关
D．图中③④最终合成的物质结构相同
√
解析：①为DNA分子复制过程，②为转录过程，①和②过程中碱基配对的方式不完全相同，A错误；因为b端的肽链较长，所以核糖体在mRNA上是从a到b进行移动的，B错误；题图表示的是原核细胞中遗传信息的传递和表达过程，而原核生物没有核仁，C错误；图中③④翻译的模板是同一条mRNA，所以最终形成的蛋白质结构也是相同的，D正确。
题点2　表观遗传及基因对性状的控制
3．(2025·湛江高三调研)研究表明DNA甲基化可导致基因沉默，去甲基化后基因可正常表达。构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰，也是DNA转录调控的重要因素。下列叙述错误的是(　　)
A．DNA甲基化与组蛋白甲基化、乙酰化会引起表观遗传现象
B．DNA甲基化不改变基因的碱基序列，但引起的性状改变可遗传给下一代
C．DNA甲基化会导致原癌基因突变，从而易诱发细胞癌变
D．组蛋白乙酰化可能会影响细胞的分化
√
解析：DNA甲基化与组蛋白甲基化、乙酰化都会影响基因的表达，引起表观遗传现象，A正确；DNA甲基化属于表观遗传，其不会改变DNA的碱基序列，但引起的性状改变可以遗传给下一代，B正确；DNA甲基化会使原癌基因的表达受抑制，不会导致原癌基因发生基因突变，C错误；组蛋白乙酰化会影响某些基因的表达，可能会影响细胞的分化，D正确。
4．DNA甲基化是指在有关酶的作用下，DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团的过程，它能在不改变DNA序列的前提下调控基因的表达。细胞中存在两种DNA甲基化酶，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化(如下页左上图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．甲基化后的DNA在复制时，碱基配对的方式会发生改变
B．甲基基团与胞嘧啶结合导致基因突变，进而引起生物性状改变
C．从头甲基化酶与维持甲基化酶功能不同，但二者结构可能相同
D．从头甲基化酶不能作用于全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA
√
解析：据题意可知，DNA甲基化后碱基序列不会发生改变，因此DNA在复制时，碱基配对的方式不会发生改变，A错误；基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，甲基基团与胞嘧啶结合，但基因碱基序列并未发生改变，不属于基因突变，B错误；结构决定功能，功能与结构相适应，因此从头甲基化酶与维持甲基化酶功能不同，二者结构也不同，C错误；据题意可知，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化，DNA复制是半保留方式，而全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA是半甲基化，因此从头甲基化酶不能作用于全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA，D正确。
创设情境 长句特训
事实概述类
1．在肺炎链球菌转化实验中，__________转化为S型细菌属于可遗传变异类型中的___________，这体现了基因通过________________，间接控制生物体的性状。
控制酶的合成
R型细菌
基因重组
2．在噬菌体侵染细菌实验中，搅拌和离心的目的分别是_______________
__________________________________________________。
答案：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质量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的细菌
3．真核细胞的线粒体和叶绿体内能否进行基因的表达？____。它们控制的性状遗传具有的特点是________________________________________
__________________________________________________。
答案：能　由于受精卵中的细胞质几乎全部来自母方，线粒体和叶绿体控制的性状只能通过母方遗传给后代
4．同一头大蒜上的蒜瓣，种在大田里长的叶片是绿色的，种在地窖里长的蒜黄是黄色的，说明叶绿素的合成需要光照，其机理是光照诱导了与____________________________的基因的表达。
答案：叶绿素合成相关酶
5．起始密码子AUG决定甲硫氨酸，蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因是翻译形成的多肽链往往需要进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被________。
答案：剪切掉
实践应用类
6．研究发现ALAE、BACE1-AS等非编码RNA，虽不编码蛋白质但对细胞的生命活动调节有重要作用。神经元中存在某种K蛋白，能与GAP43 mRNA结合形成复合体，从而抑制GAP43蛋白的合成，ALAE可通过调控GAP43蛋白的合成来调控神经元轴突的延伸，调控机理如下图所示。
(1)神经元内ALAE合成时，以____________________________为模板，以______________为原料，需__________酶参与。
(2)据图分析，ALAE调控神经元轴突延伸的机理是ALAE 可与K蛋白结合，使K蛋白_________________________________________________________，从而促进轴突延伸。
(3)除上述功能外，RNA的功能还有________________________________
____________________________________________________________(答出两点即可)。
DNA(ALAE基因)的一条链
核糖核苷酸
RNA聚合
与GAP43 mRNA分离，促进翻译合成GAP43蛋白
翻译时运载氨基酸；核糖体的组成成分；作为酶催化化学反应；作为RNA病毒的遗传物质携带遗传信息
(4)阿尔茨海默病患者体内一种BACE1-AS水平高于正常人。BACE1-AS可以与BACE1基因的mRNA结合，使后者不易被降解，导致细胞中BACE1蛋白含量增加，最终影响神经系统的功能，请根据以上信息，从基因表达角度提供一条治疗阿尔茨海默病的思路：
__________________________________________________。
抑制BACE1-AS相关DNA片段转录或降低BACE1-AS与BACE1基因的mRNA结合的概率或促进BACE1基因的mRNA 的降解或抑制BACE1基因的转录或抑制BACE1基因的mRNA的翻译，使BACE1蛋白含量减少