2026届高三生物二轮复习课件专题4 遗传的分子基础 ①

专题4 遗传的分子基础 模块整合 生命的信息观 考点1 基因的本质(科学史) 考点2 基因的表达 热点聚焦1 DNA损伤的修复机制 网络构建：遗传的分子基础【P72】 00 基因 的 本质 DNA是 主要的 遗传物质 人类对遗传物质的探索历程[科学史] ①绝大多数生物的遗传物质是DNA，故 。 ②基因的概念：基因通常是 。 DNA结构 DNA复制 基本单位： 。 空间结构： 。 结构特点：稳定性、多样性、特异性 条件：模板、原料、能量、多种酶等。 过程：解旋→合成子链→重新螺旋。 特点：① 。 ② 。 规则的双螺旋结构 边解旋边复制 半保留复制 有遗传效应的DNA片段 DNA是主要的遗传物质 基因中的遗传信息 储存在？ 思考 脱氧核苷酸(碱基) 的排列顺序。 四种脱氧核苷酸 资料链接：肺炎链球菌【必修二P43】 01 [资料]20世纪初，肺炎大爆发，美国每年有5万人因肺炎去世。 而引发肺炎的罪魁祸首是肺炎链球菌。 [相关信息] 荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。 无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。 有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 菌落表面 ， 多糖类的荚膜， 致病性 菌落表面 ， 多糖类的荚膜， 致病性 S型 类型 R型 光滑 有 有 粗糙 无 无 科学史：①格里菲思的体内转化实验【必修二P43】 01 实验过程与结果 实验结果分析 实验结论 ①R型活细菌 小鼠 结果：小鼠不死亡。 实验①②对比说明： R型活细菌 致病性，S型活细菌 致病性；实验②③对比说明： 被加热致死的S型细菌 致病性。 实验②③④对比说明： . 。 加热致死的 S型细菌， 含有某种促使 R型活细菌转化 为S型活细菌的 活性物质—— 。 ②S型活细菌 小鼠 结果：小鼠死亡，分离出S型活细菌。 ③加热致死的S型细菌 小鼠 结果：小鼠不死亡。 ④R型活细菌与 加热致死的S型细菌 结果：小鼠死亡，分离出S型活细菌。 注射 注射 注射 混合后 注射 转化因子 小鼠 无 有 无 R型活细菌可转化为S型活细菌 注：转化因子的本质不清楚。 科学史：②艾弗里的体外转化实验【必修二P44】 01 实验过程与结果 实验结果分析 实验①是 组， S型细菌的细胞提取物中含有促使R型 细菌转化为S型细菌的物质-转化因子。 实验②③④⑤是 组； 实验②③④分别说明： ； 实验①⑤说明： 有转化作用。 实验结论： 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 对照 实验 蛋白质、RNA、脂质没有转化作用 DNA DNA 减法原理 资料链接：T2噬菌体【必修二P45】 1.T2噬菌体的结构及生活方式 [相关信息]在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。 对于这两种物质的分析表明： 仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。 P S 寄生 01 资料链接：T2噬菌体【必修二P45】 2.T2噬菌体的复制式增殖: T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身 的作用下， 利用大肠杆菌体内的物质来合成 ，进行大量增殖。 当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌 ， 出大量的噬菌体。 遗传物质 自身的组成成分 裂解 释放 吸附 注入 复制DNA 合成蛋白质 装配 释放 01 科学史：③赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验【必修二P45】 01 1.实验材料： 。 2.实验思路：利用 技术将DNA和蛋白质分开标记， 观察是哪个成分进入大肠杆菌。 T2噬菌体 放射性同位素标记 DNA组成元素：C、H、O、N、P 蛋白质组成元素：C、H、O、N、S等 用35S标记的T2噬菌体的蛋白质 用32P标记的T2噬菌体的DNA 注:常见同位素分类①14C、3H、32P、35S有放射性；②15N、18O无放射性。 但是，由于艾弗里实验中无法 真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此， 仍有人对实验结论表示怀疑。 科学史：③赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验【必修二P45】 01 3.实验过程：①标记T2噬菌体： T2噬菌体属于病毒，专门寄生在大肠杆菌体内， 直接用培养基培养。 若要标记T2噬菌体，需先标记 。 第一步：标记大肠杆菌 ①大肠杆菌+含35S的培养基→含 的大肠杆菌 ②大肠杆菌+含32P的培养基→含 的大肠杆菌 第二步：标记T2噬菌体 ①T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含 的噬菌体 ②T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含 的噬菌体 不能 35S 32P 35S 32P 大肠杆菌 但是，由于艾弗里实验中无法 真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此， 仍有人对实验结论表示怀疑。 科学史：③赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验【必修二P45】 01 4.实验结果分析： ①噬菌体侵染细菌时，其 进入细菌细胞中，而 留在外面。 ②子代噬菌体的各种性状是通过亲代的 遗传的。 3.实验过程：②用标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌： DNA 蛋白质外壳 DNA 含35S的噬菌体 普通大肠杆菌 上清液放射性很 . 沉淀物放射性很 . 含32P的噬菌体 普通大肠杆菌 上清液放射性很 . 沉淀物放射性很 . 侵染 搅拌、离心 后检测放射性 高 低 低 高 注：该实验不能有效证明蛋白质不是遗传物质。 但是，由于艾弗里实验中无法 真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此， 仍有人对实验结论表示怀疑。 随堂小练：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验 01 1.噬菌体侵染细菌实验的关键环节： ①用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要 ，然后 。 ②搅拌的目的是 。 ③离心的目的是 . 。 搅拌、离心 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒， 而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌 短时间保温 但是，由于艾弗里实验中无法 真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此， 仍有人对实验结论表示怀疑。 随堂小练：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验 01 2.实验结果异常分析： ①保温时间会影响用 标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验结果。 32P 保温时间 合理 上清液:噬菌体外壳 放射性很 . 沉淀物:大肠杆菌(含噬菌体DNA) 放射性很 . 搅拌 离心 过短 部分噬菌体 未侵染大肠杆菌 过长 部分噬菌体 增殖后释放出来 搅拌 离心 异常结果： . 搅拌 离心 异常结果： . 绝大部分 噬菌体 侵染细菌 且未释放 低 高 上清液放射性偏高 上清液放射性偏高 但是，由于艾弗里实验中无法 真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此， 仍有人对实验结论表示怀疑。 随堂小练：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验 01 2.实验结果异常分析： ②搅拌程度会影响用 标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验结果。 35S 搅拌 充分 上清液:噬菌体外壳 放射性很 . 沉淀物:大肠杆菌(含噬菌体DNA) 放射性很 . 正常结果 不充分 异常结果 异常结果： . 使吸附在 细菌上的 噬菌体与 细菌分离 高 低 少量含35S的 噬菌体蛋白质外壳吸附在 大肠杆菌表面 沉淀物放射性偏高 但是，由于艾弗里实验中无法 真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此， 仍有人对实验结论表示怀疑。 科学史：DNA结构的探索历程【必修二P48】 02 【资料一】20世纪30年代，科学届已经认识到：DNA是以4种 为 单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有 4种碱基。 脱氧核苷酸 A、T、C、G 但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。 疑问 科学史：DNA结构的探索历程【必修二P48】 02 【资料二】1951年11月，英国物理学家威尔金斯和富兰克林应用 X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 注：DNA衍射图谱呈“X”形意味着DNA分子是螺旋的。 科学史：DNA结构的探索历程【必修二P48】 02 【资料三】1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现： 在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。 查哥夫 来源 碱基组成（%） A G C T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 鸡(母) 28.8 20.5 21.5 29.2 海胆 32.8 17.7 17.3 32.1 酵母 31.3 18.7 17.1 32.9 大肠杆菌 24.7 26.0 25.7 23.6 科学史：DNA结构的探索历程【必修二P48】 02 沃森和克里克搭建的 DNA双螺旋结构模型 【资料四】沃森和克里克构建DNA双螺旋结构。 ①碱基对安排在双螺旋内部，A与T配对,G与C配对； ②脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部； ③DNA两条链的方向是相反的。 补充说明： 将这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射 照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋 结构相符。 素养提升：DNA的结构图解 02 有游离磷酸基团的一端， 称为5’-端 有游离羟基的一端， 称为3’-端 ①整体：DNA通常是由两条单链组成的， 这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。 ②排列：DNA中的 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。 ③两条链上的碱基通过 连接成碱基对， 并且碱基配对具有一定规律： A一定与 配对，G一定与 配对。 碱基之间的这种一一对应的关系， 叫作 。 OH OH 反向平行 脱氧核糖和磷酸 碱基 氢键 T C 碱基互补配对原则 典型精研【P75】 02 1．(2024·河北，5)某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示， 下列叙述正确的是(　　) 碱基种类 A C G T U 含量/% 31.2 20.8 28.0 0 20.0 A.该病毒复制合成的互补链中G＋C含量为51.2% B．病毒的遗传物质可能会引起宿主DNA变异 C．病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成 D．病毒基因的遗传符合分离定律 B 复制合成的互补链中G＋C=病毒自身C＋G含量一致，为20.8%＋28.0%＝48.8%，×； 若为逆转录病毒，通过逆转录产生的DNA，可整合到宿主DNA中，引起变异，√； 病毒没有细胞结构，没有核糖体，×； 分离定律的适用条件是进行有性生殖的真核生物的细胞核基因的遗传，×； 注：该病毒不含碱基T， 且互补碱基含量不同， 为单链RNA病毒。 科学史：DNA半保留复制的实验证据【必修二P53】 03 1.科学家：1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。 2.科学方法： 。 3.实验材料： 。 4.实验方法：① 技术、② 技术。 5.实验原理：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素， 放射性； 这两种同位素的 不同， 含15N的DNA比含14N的DNA密度 ， 因此，利用离心技术可以在试管中分离 开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。 同位素标记 大肠杆菌 密度梯度离心 假说-演绎法 无 相对原子质量 大 科学史：DNA半保留复制的实验证据【必修二P53】 03 6.实验假设： ① 复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来的DNA分子中的一条链。 ② 复制：以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 ③ 复制：亲本DNA双链被切割成小片段，分散在新合成的两条双链DNA中 半保留 第二次复制 15N/15N 第一次复制 演绎推理，预测结果： 复制一次： 复制两次： 15N/15N 第一次复制 第二次复制 演绎推理，预测结果： 复制一次： 复制两次： 15N/15N 第一次复制 第二次复制 演绎推理，预测结果： 复制一次： 复制两次： 全保留 分散 15N/14N(中带) 15N/14N(中带)、14N/14N(轻带) 15N/15N(重带)、14N/14N(轻带) 15N/15N(重带)、14N/14N(轻带) 15N/14N(中带) 15N/14N(中带) 半保留复制由 沃森和克里克提出 科学史：DNA半保留复制的实验证据【必修二P53】 03 7.实验验证： 8.实验结论：证明DNA分子复制的特点是 。 排除了 全保留复制 排除了 分散复制 半保留复制 目的： 让亲代大肠杆菌的DNA获得15N标记。 素养提升：DNA复制的过程分析 03 ①需要细胞提供 ； ②需要 酶的作用； ③结果：将DNA双螺旋的两条链解开。 ①模板：解开后的每一条母链； ②原料： ； ③酶： 等； ④原则： ； :两条新链与其对应的模板链 绕成双螺旋结构。 注：子链DNA的延伸方向 一定是5’端→3’端。 游离的4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 能量 解旋 →断开氢键。 →两条DNA的单链分别作为模板， 同时进行复制。 碱基互补配对原则 素养提升：DNA复制的过程分析 03 ①连续复制链(前导链)复制方向与解旋方向 ， 不连续复制链(后随链)复制方向与解旋方向 ，合成一些小的不连续片段。 ②连续复制链(前导链)：切除引物后，子链会比母链短一截， 这就是端粒DNA在每次细胞分裂后缩短的原因，可由 延长。 ③不连续复制链(后随链)：切除引物后继续延长子链，补充切除引物留下的 空隙。各个片段由 将其连成一条完整的DNA子链。 相同 相反 端粒酶 DNA连接酶 拓展应用：真核细胞和原核细胞DNA复制的区别 03 类型 真核生物 原核生物 图示 解读 ①图中显示DNA复制是从 起点开始的， 但多起点并非同时进行。 ②图示为：边解旋边 复制。 ③真核细胞的这种复制方式的意义在于 提高了 。 ④一个细胞周期中每个起点一般只起始 次。 ①通常为 起点； ②图示为： 边解旋边 复制。 多个 双向 复制速率 一 单 双向 在复制速率相同的前提下，应从右边先开始复制。 典型精研【P75】 03 2.(2023·山东，5)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的5′端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。 该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是(　　) D 5’ 3’ 解旋 方向 5’ 3’ A．据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象 B．甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等 C．丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等 D．②延伸方向为5′端至3′端，其模板链3′端指向解旋方向 据图分析，甲时新合成的单链①比②短，乙时①比②长，√； 等长时互补链A、T之和相等，若超出部分无A、T，则相等，故可能，√； 丙时，①②等长且互补，A、T之和一定相等，√； DNA子链延伸方向一定是5→3，据分析，其模板链5’端指向解旋方向，×； 典型精研【P75】 03 1．端粒学说是细胞衰老的假说之一，研究发现，端粒缩短与DNA复制方式有关。人体细胞内DNA复制部分过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) C A．图中体现了边解旋边复制、DNA半保留复制的特点 B．图中引物为短单链核酸，复制过程中会被酶切除，形成“空白”区域 C．PCR过程中用到的A酶具有耐高温的特点 D．据图可推测端粒缩短的原因可能与新合成的子链5′端变短有关 DNA复制的特点：边解旋边复制，半保留复制，能体现，√； 如图所示，√； 题图所示A酶是解旋酶，PCR中高温断开氢键，不需要解旋酶，×； 据图可知，由于引物会被切除，故新合成的子链5′端变短，导致端粒缩短，√； 网络构建：遗传的分子基础【P72】 00 基因 的 表达 与性状的关系 ①基因控制生物体性状的途径（直接控制、间接控制）； ②基因与性状的关系(一因一效、一因多效、多因一效)； 转录 模板： 。 原料： 。 产物： 。 翻译 模板： 。 原料： 。 产物： 。 中心 法则 DNA的一条链 游离的4种核糖核苷酸 mRNA、tRNA、rRNA mRNA 氨基酸 多肽链→蛋白质 ①需要细胞提供 ； ②需要 酶催化,使氢键断裂,暴露碱基。 素养提升：遗传信息的转录 04 ①原则：碱基互补配对原则； ②模板：DNA双链中的一条链(模板链)； ②原料： ； 注：mRNA的合成方向也是5’端→3’端 游离的4种核糖核苷酸 能量 RNA聚合 ①酶： 酶； ②结果：形成一个RNA。 ①合成的mRNA从 释放； ②DNA双螺旋恢复。 RNA聚合 模板链 素养提升：遗传信息的翻译 04 ①起始： (直接模板)与核糖体结合。 注：核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。②运输： 携带氨基酸置于特定位置。 ③延伸：核糖体沿着 移动,读取下一个密码子, 由对应 运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。 注：一个mRNA可以结合多个核糖体。 ④当核糖体到达mRNA上的 时,合成停止。 ⑤脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上 。 mRNA tRNA mRNA tRNA 终止密码子 脱离 注：核糖体沿mRNA的5’-端→3’-端方向移动，密码子按5’→3’的方向读取。 扩展：原核生物和真核生物转录与翻译的区别 04 原核生物 真核生物 模式图 时间上 空间上 边转录边翻译 先转录再翻译 均在拟核区域 在细胞核转录 在核糖体翻译 3．(2025·河北，6)M和N是同一条染色体上两个基因的部分序列， 其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列，分析正确的是(　　) A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 典题精研【P75】 04 C 编号 M的转录产物 编号 N的转录产物 ① 5′-UCUACA-3′ ③ 5′-AGCUGU-3′ ② 5′-UGUAGA-3′ ④ 5′-ACAGCU-3′ 3-AGAUGU-5 5-AGCUGU-3 素养提升：中心法则 04 1.提出者： 。 2.内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即 ； 也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即 。 后人补充：少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从 流向 ； 以及从 流向 。 DNA的复制 遗传信息的转录和翻译 克里克 RNA RNA RNA DNA DNA RNA 蛋白质 图1 中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向) ①DNA 复制 ②转录 ③翻译 ④RNA复制 ⑤逆转录 随堂小练：不同生物的遗传信息传递途径 04 1.细胞生物： 分裂细胞的遗传信息传递途径有： 。 不分裂细胞的遗传信息传递途径有： 。 2.病毒： ①DNA病毒的遗传信息传递途径有： 。 ②RNA病毒(具有RNA复制功能)的遗传信息传递途径有： 。 ③RNA病毒(具有逆转录功能)的遗传信息传递途径有： 。 DNA RNA 蛋白质 ①DNA 复制 ②转录 ③翻译 ④RNA复制 ⑤逆转录 ①②③ ②③ ①②③ ④③ ⑤①②③ 素养提升：基因控制生物体性状的途径【P74】 04 1.直接途径： 基因通过控制 直接控制生物体的性状。 实例：囊性纤维化的病因、镰状细胞贫血的病因； 2.间接途径： 基因通过控制 来控制 ，进而控制生物体的性状。 实例：皱粒豌豆的形成机制、白化病的病因； 酶的合成 代谢过程 蛋白质的结构 皱粒豌豆 1.在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。 ①一因一效：一个基因控制 。 如：红绿色盲、白化病等单基因遗传病。 ②一因多效：一个基因控制 。 如：研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质 不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、 发育和产量都有重要的作用。 ③多因一效： 控制 。 如：人的身高是由多个基因决定的， 其中每个基因对身高都有一定的作用。 2.生物体的性状也不完全是由基因决定的， 对性状也有着重要影响。 如：后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。 素养提升：基因与性状间的关系【P75】 04 一种性状 多种性状 环境 多个基因 一种性状 4．(2025·湖南，11)被噬菌体侵染时，某细菌以一特定RNA片段为重复单元，逆转录成串联重复DNA，再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo，如图所示。该蛋白能抑制细菌生长，从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是(　　) 典题精研【P76】 04 A．噬菌体侵染细菌时，会将核酸注入细菌内 B．蛋白Neo在细菌的核糖体中合成 C．串联重复的双链DNA的两条链均 可作为模板指导蛋白Neo合成 D．串联重复DNA中单个重复单元转录 产生的mRNA无终止密码子 噬菌体识别并吸附在细菌表面后，会将核酸注入细菌内，√； 细菌有核糖体，蛋白质在核糖体上合成，√； 特定一条链为模板合成mRNA，指导蛋白Neo合成，×； 蛋白Neo含多个串联重复肽段，故对应mRNA上无终止密码子，√； C 典型精研【P76】 04 2．(2025·广州调研)跳跃基因是基因组中可在同一染色体的不同位点或不同染色体之间转移的DNA片段。人类基因组中的跳跃基因的转移及相关表达产物可能引发神经退行性疾病和癌症等疾病。下列叙述错误的是(　　) A．跳跃基因的基本组成单位是4种脱氧核糖核苷酸 B．跳跃基因的转移过程引发的基因改变属于可遗传变异 C．跳跃基因可能造成基因组不稳定，降低遗传多样性，不利于生物的进化 D．通过DNA甲基化等方式抑制跳跃基因过度表达，可减少相关疾病的发生 C 跳跃基因是DNA片段，所以其基本单位为4种脱氧核糖核苷酸，√； 可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，√； 可使机体产生的配子种类的数目增多，提高遗传多样性，有利于生物进化，×； 跳跃基因表达的产物可能引发癌症， 通过DNA甲基化来抑制跳跃基因过度表达，可减少相关疾病的发生，√； 典型精研【P76】 04 3．(2025·揭阳联考)大肠杆菌的RF2蛋白参与翻译的终止过程，其含量相对稳定，调节过程如图所示：含量较高时，RF2与UGA结合使翻译过程终止；含量较低时， 核糖体发生“移框”，直至翻译出完整的RF2。下列叙述正确的是(　　) B RF2与UGA结合 使翻译过程终止 核糖体发生“移框”，直至翻译出完整的RF2 A．图中n代表的数字为63 B．图中GAC对应的反密码子为：5′－GUC－3′ C．RF2与UGA的碱基互补配对有利于肽链的释放 D．大肠杆菌通过正反馈调节来维持RF2含量稳定 25肽=25×3-9(前后碱基)=66，注：终止密码子不决定氨基酸，×； 根据碱基互补配对原则，5′-GAC-3′对应的反密码子为5′-GUC-3′，√； RF2为蛋白质，因为不含碱基，所以无法与UGA的碱基互补配对，×； 据图可知，应属于负反馈调节，×； $