专题四：遗传的分子基础

CHONP 脱氧核苷酸 聚合 专题四：遗传的分子基础

【考情分析】

本专题内容包括：人类对遗传物质的探索过程、基本的概念、DNA分子的结构复制、遗传信息的表达。遗传物质的经典实验是各地考试中经常考查的内容，应该理解和掌握实验的思路、方法及其拓展应用。DNA分子的结构与功能、遗传信息的传递也是考查的热点。

学习本专题内容时，要总结DNA分子中的碱基计算的规律，不同种生物遗传信息传递的途径。本专题多以选择题的形式出现。

【知识网络】

稳定性 组

多样性 特性 成

特异性 转录 翻译

空间 分子结构

独特双螺旋

结构 传递遗传物质

功能

场所

条件 复制 表达遗传信息

【知识综合】

1、 艾弗里、赫尔希-蔡斯实验的比较

（1）两个经典实验的思路基本相同，都是的把DNA和蛋白质分开，单独地、直接去观察DNA的作用。只是运用方法不同，肺炎双球菌转化实验利用了从S型菌直接提取分离各种物质的方法。噬菌体侵染细菌的实验则利用了放射性同位素标记法间接地将蛋白质和DNA分离的方法。

（2）结论一样：两实验都证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；噬菌体侵染细菌实验还能证明DNA控制蛋白质的合成。

2、DNA复制、转录、翻译比较

复 制 转 录 翻 译

时间 有丝分裂间期和减数分裂前初级性母细胞的形成过程中 生长发育的连续过程中

场所 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体 核糖体 遗传物质的证据

实验：粗提取与鉴定

DNA 蛋白质 基因 RNA 脱氧核苷酸链 原料 4种脱氧核苷酸

（A、T、C、G） 4种核糖核苷酸（A、U、C、G） 20种氨基酸

模板 DNA的两条链 DNA中的一条链 mRNA

条件 特定的酶和ATP、适宜的温度、PH

过程 DNA解旋以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化 DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA（单链），进入细胞质与核糖体结合 tRNA一端的碱基与mRNA上密码子配对，另一端携带相应氨基酸合成有一定氨基酸序列的蛋白质

碱基配对方式 A-T，G-C，T-A，C-G A-U，T-A，G-C，C-G A-U，G-C，U-A，C-G

信息传递 DNA DNA DNA mRNA RNA 蛋白质

特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，单链转录 一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链

产物 两个双链DNA分子

核糖核酸 蛋白质（多肽）和水

意义 复制遗传信息，使遗传信息由亲代传给子代 表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状

3、基因、染色体、DNA、脱氧核苷酸、蛋白质、性状的关系

关系 内 容

基因与脱氧核苷酸 基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息

基因与DNA 基因是有遗传效应的DNA 片段，每个DNA分子上有很多个基因

基因与染色体 基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体

基因与生物性状 基因是控制性状的遗传物质，是遗传物质的结构和功能单位，特定基因控制相应的性状

DNA与染色体 染色体主要由DNA和蛋白质构成。通常情况下一条染色体上含有1个DNA分子，染色体是DNA 主要载体

四者之间的数量关系 1条染色体——→一般1个DNA分子—→许多基因——→成百上 千脱氧核苷酸

图示组成 脱氧核苷酸——→基因——→DNA分子——→染色体

【典例导航】

1、【2012、江苏、2】人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程,下列有关叙述正确的是 A．孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质

B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力

C．沃森和克里克提出在DNA 双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数

D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA

【答案】B

【解析】遗传因子只是孟德尔通过实验现象推理出的理论产物，孟德尔并未证实遗传因子的化学本质，A错；由于噬菌体转化实验将DNA和蛋白质的作用分别进行了研究，而肺炎双球转化实验中DNA和蛋白质不能完全分离开，所以噬菌体转化实验更有说服力，B正确；沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中，碱基互补配对，嘌呤数等于嘧啶数，C错；烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D错

2、【2012、福建卷、5】双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱载核昔酸相似，能参与DNA 的合成，且遵循玻基互补配对原则。DNA 合成时，在DNA 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核昔酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核昔酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的GTACATACATC的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4中脱氧喝碳酸，则以该链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ）

A.2种 B.3种 C.4种 D.5种

【答案】D

【解析】根据题意，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸也可和单链模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对。在该模板上共有4个腺嘌呤脱氧核苷酸，这样，可能有0、1、2、3、4个的胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对，所以总共有5种不同长度的子链。

3、【2012、安徽理综、5】图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在

A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链

B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链

C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译

D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译

【答案】C

【解析】图示过程为转录和翻译在同一时间同一地点进行，故为原核生物的基因表达过程，故A、D错，转录是核糖体沿mRNA移动，故B错，选C。

4、【2012、江苏、6】下列关于人类基因组计划的叙述,合理的是

A．该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防

B．该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程

C．该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA 序列

D．该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响

【答案】A

【解析】人类很多疾病与遗传有关，A正确；人类基因组计划是在分子水平上的研究，B错；人类基因组计划是测定人类基因组（22条常染色体和XY染色体）的全部DNA序列，

解读其中包含的遗传信息，C错；该计划也能带来一定的负面影响，D错

5、【2012、上海生命科学、7】在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括

A．复制和转录 B．翻译和转录 C．复制和翻译 D．翻译和逆转录

【答案】D

【解析】根据中心法则可以看出，翻译是以RNA作为模板合成蛋白质，逆转录以RNA作为模板合成DNA的过程，RNA为模板进行自我复制只存在于某些RNA病毒。

【专题训练】 1、下列关于甲、乙、丙三个与DNA分子有关的图的说法不正确的是

A．甲图DNA放在含15N培养液中复制2代，子代含15N的DNA单链占总链的7／8，丙图中①的碱基排列顺序与③不相同

B．甲图②处的碱基对缺失导致基因突变，限制性内切酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位

C．丙图中所示的生理过程为转录和翻译，甲图中（A+C）／（T+G）比例表现DNA分子的特异性

D．形成丙图③的过程可发生在拟核中，小麦叶片细胞中能进行乙图所示生理过程的结构有细胞核、叶绿体、线粒体

2．下图为真核细胞DNA复制过程的示意图，下列相关叙述错误的是

A．DNA分子复制的方式是半保留复制，复制时需要引物

B．DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP

C．子链延伸时，氢键和磷酸二酯键的形成都需要DNA聚合酶的催化

D．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的

3、下列四幅图所对应的叙述错误的是

A.图（1）表示酶浓度增加时，生成物的质量变化曲线（图中虚线表示酶浓度增加后的变化，且其他条件不变）

B．图（2）所示生物的遗传不遵循孟德尔定律

C．图（3）表示某生物的次级卵母细胞，则该生物的肌肉细胞中有两个染色体组

D．图（4）中④的尿嘧啶和腺嘌呤之和为54%，则①中胞嘧啶一定占23%

4、已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上 A:G:T:C=1:2:3:4； 该DNA分子连续复制数次后， 消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4500个，则该 DAN分子已经复制了 （ ）

A．3次 B．4次 C．5次 D．6次

5、在下列科学研究的过程中，采用的技术手段相似的一组是： ① 证明光合作用的过程中释放的氧气来自于水 ②研究分泌蛋白合成、运输和分泌的过程 ③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质

A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D. ①②④

6、下图为人体内基因对性状的控制过程，由图可推知

A．不摄入酪氨酸会使皮肤变白

B．X1和X2不可能同时出现于同个细胞中

C．镰刀型红细胞是由于①过程发生基因突变引起的

D．基因是通过控制蛋白质的结构间接控制生物性状的

7、某噬菌体基因的部分碱基序列如下图所示，该片段所编码的氨基酸序列为“„甲硫氨酸--组氨酸--缬氨酸--异亮氨酸„”(甲硫氨酸的密码子是AUG)。

1961年，克里克等科学家用噬菌体做了如下实验：用诱变剂处理噬菌体的核酸。如果在上述片段的某两个相邻碱基对中间插入了一个碱基对，使得密码子顺序“„AUGCAUGUUAUU„”变成“„AUGCCAUGUUAU„”，得到的肽链就会除第一个氨基酸外全部错位。如果再减去一个碱基对，则使密码子顺序中的“UGU”后面减去一个“U”，变成“„AUGCCAUGUAUU„”，结果合成的肽链只有两个氨基酸与原来的不一样。

根据以上信息回答：

（1）含有上述密码子顺序的分子是___________，它是以上述基因的________链为模板合成的，此合成过程称为___________。

（2）科学家的实验中，在核苷酸链中插入或减去了“碱基对”，这种改变导致的变异属于__________；通常情况下，噬菌体发生这种变异的场所最可能是__________。

（3）克里克等科学家的实验证明了一个密码子是由 构成的。

（4）噬菌体是遗传学研究中常用的实验材料。如果科学家先在含有放射性同位素35S培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养含32P标记的噬菌体，则子代噬菌体中可能检测到放射性标记的物质是___________。

8、【2012、天津卷、7、13分】生物分子间的特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。