第三章 遗传的分子基础（知识清单）生物浙科版必修2

第3章 遗传的分子基础（知识清单） 学习导航站 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 核酸是遗传物质（1个考点+1个点拨） 考点1核酸是遗传物质的证据★★★★☆ 第2节 遗传信息编码在DNA分子上（1个考点+1个点拨） 考点1 DNA分子结构★★★☆☆ 第3节 DNA通过复制传递遗传信息（1个考点+1个点拨） 考点1 DNA复制★★★☆☆ 第4节 基因控制蛋白质合成（2个考点+2个点拨） 考点1 基因的表达★★★☆☆ 考点2 中心法则★★★☆☆ 第5节 生物体存在表观遗传现象（1个考点） 考点1 表观遗传★★★★★ （星级越高，重要程度越高） 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 第1节 核酸是遗传物质 考点1 核酸是遗传物质的证据★★★★☆ 1．活体肺炎链球菌转化实验： ①实验材料：肺炎链球菌 菌株类型 菌落 荚膜 毒性 R 型细菌菌落 粗糙 ______荚膜 无毒 S 型细菌菌落 ______ 有荚膜 有毒（引起______或者败血症） ②实验流程： 步骤 方 法 现 象 结 论 1 S 菌活菌注射 小鼠死亡 S 菌能使小鼠致病 2 R 菌活菌注射 小鼠正常 R 菌______毒性 3 S 菌加热杀死 小鼠正常 加热杀死的 S 菌不能使小鼠死亡 4 加热杀死的S 菌+R 菌 小鼠死亡，小鼠体 内发现 S 活菌 死亡的 S 菌能使 R 菌转化为 S 菌 ③实验结论：S 型菌中有一种“________”可以进入R型菌体内，使R型菌转化为S型菌 2．离体肺炎链球菌转化实验： ①实验流程： 材料 分离成分 培养 现象 S 型活菌 蛋白质 与活的_R_型菌混合进行液体悬浮培养 只有R 型菌 荚膜多糖 只有R 型菌 DNA R 型菌和S 型菌都有 DNA+DNA_酶 只有R 型菌 ②实验结论：DNA_是转化因子，是肺炎链球菌的遗传物质 3．噬菌体侵染大肠杆菌实验： ①实验材料：__________________、大肠杆菌 T2噬菌体：一种专门寄生在______体内的病毒，头部和尾部的外壳是由______构成的，在头部内含有一个DNA分子。 ②实验方法：__________________ ③实验思路：利用同位素标记法将DNA和蛋白质区分开，分别观察它们在噬菌体侵染细菌时的作用。用_____________标记蛋白质，用32P标记DNA，从而将DNA和蛋白质区分开。 ④实验过程 标记噬菌体：用含32P或35S的培养基培养________（标记大肠杆菌），然后让噬菌体侵染培养好的大肠杆菌，获得标记的噬菌体。 侵染：将标记好的噬菌体和未被标记的大肠杆菌混合，保温培养适宜时间 搅拌：在搅拌器中搅拌，使大肠杆菌外的噬菌体残留部分（蛋白质外壳）与________分离 ______：使上清液中析出重量较轻的噬菌体残留部分（蛋白质外壳），而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 检测：检测______和上清液中的放射性 ⑥实验结果 被35S标记蛋白质的一组，上清液中放射性较高，沉淀物中放射性较______，且不可在子代噬菌体中检测到35S； 被32P标记DNA的一组，______中放射性较高，上清液中放射性较低，且可在子代噬菌体中检测到32P； ⑦实验结论：噬菌体侵染大肠杆菌时，只有DNA进入了大肠杆菌，DNA在子代繁殖时起重要作用，即______是遗传物质。 4．烟草花叶病毒感染和重建实验： ①实验材料：____________、烟草植物 实验一：烟草花叶病毒感染烟草叶实验 ①实验思路：将烟草花叶病毒的_RNA 和蛋白质分开，分别去感染烟草叶片 ②实验流程： ③实验结论：______是遗传物质 实验二：烟草花叶病毒重建实验 ①实验思路：将TMVA和TMVB的RNA和蛋白质分开，进行病毒重组，然后用重组病毒感染烟草叶片，观察______的形状，推测其由蛋白质还是RNA决定 ②实验流程： ③实验结论：RNA 是遗传物质 点拨一：核酸是遗传物质证据易错分析 因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 注意：①对整个生物界来说，DNA是主要的遗传物质 ②对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA，不能加“主要”二字 第2节 遗传信息编码在DNA分子上 考点1 DNA分子结构★★★☆☆ 1．DNA的基本单位——脱氧核苷酸： ①构成DNA分子的基本单位是__________，DNA分子是脱氧核苷酸的多聚体。 ②脱氧核苷酸由3种小分子构成，它们是磷酸、________和________。其结构模式图可以表示为： ③脱氧核苷酸是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元，其中的________又是含氮碱基与脱氧核糖结合形成的单位。 ④组成脱氧核苷酸的碱基只有4种，分别是______（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（______），因此，脱氧核苷酸也有4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 2．DNA的分子结构： （1） DNA分子是长链状结构，由许多的脱氧核苷酸连接形成。沃森和克里克认为：DNA分子的立体结构是规则的______结构。 （2） DNA分子双螺旋结构： ①DNA分子是由两条长链组成的，并按________方式盘旋成双螺旋结构。其中每条链上的一个核苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸上的磷酸基团结合，形成主链的________，并排列在主链的外侧，______位于主链的内侧。 ②DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对，两条链上的核苷酸碱基由______连接。碱基互补配对原则是：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）通过两个氢键相连，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）通过______个氢键相连。 ③DNA分子中碱基A＝T，G＝C，但是A＋T的量不一定等于G＋C的量，这就是DNA中碱基含量的__________。 （3）DNA和RNA的异同 比较项目 DNA RNA 存在部位 （真核生物） 主要存在于______中，少量 存在于叶绿体、线粒体中 主要存在于细胞质中 化学组成 基本单位 脱氧核糖核苷酸 __________ 五碳糖 脱氧核糖 核糖 碱基 A、G、C、T A、G、C、______ 磷酸 磷酸 磷酸 结构 一般为双螺旋结构 通常呈单链结构 功能 主要的遗传物质 在不含DNA的生物中是遗传物质； 在含有DNA的生物中可协助DNA完成功能 点拨二：DNA分子结构易错分析 （1）DNA分子中每个脱氧核糖上连接着一个或两个磷酸和一个碱基 （2）两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对 （3）DNA分子中一条链上的相邻碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”连接 （4）G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高 第3节 DNA通过复制传递遗传信息 考点1 DNA的复制★★★☆☆ 1．DNA的半保留实验： （1） 实验材料：大肠杆菌 （2） 实验方法：同位素示踪技术和________________技术 （3） 实验假设：DNA分子以半保留的方式复制 （4） 实验过程：如图所示 ①大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中增殖多代，使DNA双链充分被15N标记。 ②将15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养。 ③在不同时刻收集大肠杆菌并提取______（间隔的时间为大肠杆菌增殖一代所需的时间）。 ④将提取的DNA进行______，记录离心后试管中DNA的位置。 （5） 实验预期：离心后应出现3种类型的DNA带。 ①重带（密度最大）：两条链都被15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）。 ②中带（密度居中）：一条链被15N标记，另一条链被14N标记的子代双链DNA（15N/14N）。 ③轻带（密度最小）：两条链都被14N标记的子代双链DNA（14N/14N）。 （6） 实验结果：与预期的相符 ①立即取出，提取DNA→离心→全部重带（15N/15N）。 ②增殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带（15N/14N）。 ③增殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 （7） 实验结论：DNA的复制是以______方式进行的。 2．DNA复制的概念、时间、场所 ①概念：新DNA的合成就是产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程 ②时间：有丝分裂的______和减数分裂前的间期 场所：主要是______ 3．DNA复制的条件 ①模板：亲代DNA分子的______脱氧核苷酸链分别做模板 ②原料：4种脱氧核苷酸 ③酶：______、DNA聚合酶等 ④能量：ATP供能 4． DNA 复制的过程 （1） 步骤：解旋→复制（合成子链）→延伸及重新螺旋 （2） 特点：边______边复制、多起点复制（不是两条母链完全解开后才合成新的子链） 5．DNA 准确复制的原因和意义 ①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板 ②通过____________原则，保证了复制的准确进行 ③意义：通过DNA复制，将________从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性 点拨三：DNA复制易错分析 （1）解旋酶——断开氢键，DNA聚合酶——形成磷酸二酯键（氢键的形成不需要酶） （2）DNA复制分别以亲代DNA分子的两条单链为模板（而非只以其中一条单链为模板） （3）破坏氢键——解旋酶作用，形成氢键——不需要酶的催化 （4）亲代DNA分子两条链都可作为模板，其互补链的合成方向均为5′­端到3′­端 （5）DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。 （6）并非所有细胞都进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。 （7）DNA复制并非单向进行，而是双向多起点复制，且各个复制起点并不是同时开始的。 第4节 基因控制蛋白质合成 考点1 基因的表达★★★★☆ 1．基因与DNA： ①基因的概念：基因是具有________的核酸片段，是遗传物质结构和______的基本单位，是DNA（部分生物是RNA）分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称。 ②DNA的功能：DNA具有______遗传信息和______遗传信息的双重功能，即一方面DNA以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性；另一方面，根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。 2．转录 （1） 概念：以DNA的______条链为模板，依据____________原则，合成______的过程，也指遗传信息由DNA传递到RNA 上的过程。 （2） 转录的过程 在真核细胞内，细胞核内转录出来的RNA需经过加工才能成为具有生物活性的成熟的mRNA，加工的场所是______。 （3） 条件 ①原料：4 种游离的__________ ②酶：____________ ③能量：ATP供能 ④模板：DNA的一条链 （4） 结果：形成RNA（mRNA、tRNA、________等），RNA通常为单链。 三种RNA的比较： 项目 mRNA（信使RNA） tRNA（转运RNA） rRNA（核糖体RNA） 分布 部位 常与核糖体结合 细胞质中 与______结合 形成核糖体 结构 功能 翻译时作______ 翻译时作搬运______的工具 参与核糖体的组成 联系 ①组成相同：4种核糖核苷酸 ②来源相同：都由______产生 ③功能协同：都与翻译有关 3．翻译 （1） 概念：以________为模板，合成具有一定的氨基酸序列的______的过程称为翻译 （2） 场所：核糖体 （3） 原料：20种______ （4） 产物：具有一定氨基酸序列的蛋白质 （5） 遗传密码（密码子） ①含义：mRNA上决定1种氨基酸的3个相邻的核苷酸排列而成的三联体。 ②种类：______种，其中决定氨基酸的密码子______种，终止密码子3种（3种终止密码子不决定氨基酸）。 （6） 翻译的过程 ①核糖体沿mRNA运行。 ②______认读mRNA上决定氨基酸种类的遗传密码。 ③tRNA转运相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。 ④核糖体遇到mRNA的__________，多肽合成结束。 ⑤核糖体脱离mRNA并进入下一个循环。 （7） 翻译的特点 多肽链合成时，若干个核糖体串联在一个mRNA上同时进行工作，大大增加了翻译效率。 （8） 遗传信息、密码子、反密码子的对应关系 点拨四：基因表达易错分析 （1） 转录的场所不一定是细胞核；（线粒体，叶绿体，拟核均可以发生转录） （2）RNA聚合酶具有两个功能：断裂氢键、形成磷酸二酯键 （3）转录的基本单位是基因，而不是整个DNA； （4）每个基因都是以DNA某条特定链为模板进行转录的； （5）在真核细胞中，转录出来的RNA 需要经过加工才具有生物活性 （6）转录出来的mRNA去向：进入细胞质，与核糖体结合 考点2 中心法则★★★☆☆ 1．中心法则的提出及发展： 提出者 克里克 要点 ①遗传信息通过______由DNA传递到DNA ②由DNA通过转录传递到____________，由RNA通过翻译合成______，决定蛋白质的特异性 ③蛋白质是生物体性状的______ 发展 在逆转录酶作用下，有些RNA病毒（如劳氏肉瘤病毒、HIV病毒） 以RNA为模板反向合成单链DNA （1） 图解： （2） 基因的本质： ①______是遗传物质结构和功能的基本单位，通过控制蛋白质合成来控制性状的表现。 ②从本质上讲，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段，在大多数生物中是一段______，在__________中则是一段RNA。 ③真核生物细胞中，基因以一定的次序排列在染色体上，一条染色体上有______基因存在。线粒体、叶绿体中也存在基因。 ④基因的基本单位是______，基因中______的排列顺序代表遗传信息。 2．不同生物的中心法则的内容不相同： ①细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则： ②烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则（无逆转录酶）： ③HIV等逆转录病毒的中心法则： 3. 基因控制生物性状： （1）基因对生物性状的直接控制 ①实质：基因通过控制____________直接控制生物体的性状。 ②实例：镰刀形细胞贫血症 （2）基因对生物性状的间接控制 ①实质：基因通过控制______的合成来控制生物体内的生物化学反应，从而控制生物体的性状。 ②实例：尿黑症 点拨五：中心法则易错分析 (1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。 (2)DNA复制、转录、翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。 (3)DNA复制只发生在能分裂的细胞中，而转录和翻译则可以发生在任何时期。 (4)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程，该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。 (5)细胞生物体内不会自主发生RNA的复制和逆转录过程，除非被病毒侵染。 第5节 生物体存在表观遗传现象 考点1 生物体存在表观遗传现象★★★★★ 1．表观遗传现象： 亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起身体状况变化，不涉及____________的变化，也会通过某种途径遗传给下一代，即父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代，这种遗传现象称为________现象。 2．表观遗传机制： 组蛋白______和DNA______程度的改变都会对人们的精神生活和身体状况产生影响，这些不通过DNA序列的改变而影响身体的性状有时能遗传给后代，这样的变化称为表观遗传修饰， 即发生在DNA序列外的变化。 3．表观遗传的影响： 表观遗传机制可以使生物打破DNA变化缓慢的限制，使后代能迅速获得亲代应对环境因素做出的反应而发生的变化，这对生物种群的生存和繁衍也许是有利的。但是，通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利的，如亲代经历的不良环境和生活习惯对后代的健康会产生不利的影响。 1．体外合成的双链RNA（dsRNA）可作为生物杀虫剂，通过干扰虫体内特定基因的表达致使靶标害虫停止生长或死亡，其作用机制如图所示。下列相关叙述错误的是（　　） A．在DNA聚合酶的作用下，以单链siRNA为引物可合成dsRNA B．过程③形成的RISC的化学组成与核糖体类似 C．siRNA通过碱基互补配对识别靶标mRNA序列 D．dsRNA作为生物杀虫剂影响了翻译过程 2．在拟南芥植株中，ALK蛋白是一种去甲基化酶，可特异性去除耐旱基因DRE转录生成的mRNA上的甲基化修饰。mRNA的甲基化修饰可被ECT2蛋白识别，进而招募RNA降解复合体，导致mRNA被降解。下列叙述正确的是（　　） A．DRE基因以其任意一条链为模板转录生成mRNA B．mRNA的甲基化修饰改变了该mRNA的碱基序列 C．促进ALK基因的表达可提高拟南芥植株的耐旱能力 D．ECT2蛋白抑制DRE基因的转录过程减弱耐旱能力 3．某研究小组尝试重复赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验。下列有关实验的分析与推断，正确的是（　　） A．实验时若35S标记组搅拌不充分，则沉淀物中放射性增强 B．标记噬菌体时需要用含有32P或35S的培养基培养噬菌体 C．若32P标记组上清液的放射性很高，说明子代噬菌体已经释放 D．若用32P和35S同时标记噬菌体，可通过一次实验证明DNA是遗传物质而蛋白质不是 4．大肠杆菌快速增殖时，其环状DNA上同时进行复制(单起点)和多个基因转录。由于复制速度远快于转录，两者在同一条DNA链上经常发生“同向追尾”或“相向碰撞”等物理冲突。细胞内的T酶负责切开并重连DNA链以解决该冲突。已知DNA复制过程中不连续合成链延伸方向与解旋方向相反。下列说法错误的是（　　） A．发生“冲突”的大肠杆菌可能在为细胞分裂做物质准备 B．“同向追尾”的原因可能是RNA聚合酶的解旋速度慢于复制过程中的解旋酶 C．“相向碰撞”可能是转录与DNA复制叉中不连续合成链所用模板链不同 D．T酶解决冲突时断开的可能是脱氧核糖与磷酸基团之间的化学键 5．心肌细胞不能增殖，基因ARC在心肌细胞中特异性表达，抑制其凋亡，以维持心肌细胞正常数量。但当心肌缺血、缺氧时，基因miR-223过度表达会影响心肌细胞的凋亡。人体细胞中某些基因转录形成的前体RNA在加工过程中会产生许多种RNA，如miR-223（链状）、HRCR（环状）。结合下图分析，下列相关叙述正确的是（    ） A．启动过程①时，解旋酶需识别并结合基因上的一段序列，使DNA双链解开 B．过程②中核糖体移动的方向是从左到右，过程②模板链的左侧为3'端 C．基因miR-223过度表达会使过程②因缺少模板 而被抑制，使凋亡抑制因子ARC无法合成，最终导致心力衰竭 D．HRCR可以吸附miR-223，从而清除它；miR-223 长度越长，特异性越差，越容易与HRCR结合 6．G-四链体是真核生物基因组中富含鸟嘌呤的DNA单链通过氢键形成的四股螺旋结构，即由4个G组成G-四分体平面，再堆叠成柱状结构；发夹结构则是核酸单链自身折叠，通过碱基互补配对形成的茎环状结构，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．图示DNA发夹结构中，嘌呤数不一定等于嘧啶数 B．G-四链体的形成依赖G与C之间的碱基互补配对 C．若基因启动子区域形成G-四链体，可能抑制该基因的转录 D．tRNA中的发夹结构对于维持其结构和功能具有重要意义 7．科学家曾提出如下DNA复制方式的假说（如图1）。现将DNA双链均被标记的大肠杆菌（约20分钟分裂一次）放入含有的培养基中培养，一定时间后提取DNA离心，测定紫外光吸收光谱如图2甲所示；若DNA复制为①全保留复制、②半保留复制，则培养40分钟所测定结果可能分别对应图3乙曲线（    ） A．①e、g；②e、f B．①e、g；②f C．①f、g；②f、g D．①f、g；②g 8．环境DNA（eDNA）技术是一种新兴的水环境生物多样性监测工具，通过采集水样中的生物遗传物质（来源于脱落细胞、分泌物、生殖细胞等），可快速检测水域内的物种组成并评估生态环境的健康状况。下列叙述正确的是（　　） A．采集的样品应在常温、干燥条件下保存以防止eDNA降解 B．eDNA技术通过检测DNA的碱基序列来鉴定物种种类 C．可通过提高检测温度破坏eDNA磷酸二酯键，实现双链解旋以便检测 D．若某水域未检测到某种生物的eDNA，说明该水域一定无此生物活体 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 遗传的分子基础（知识清单） 学习导航站 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 核酸是遗传物质（1个考点+1个点拨） 考点1核酸是遗传物质的证据★★★★☆ 第2节 遗传信息编码在DNA分子上（1个考点+1个点拨） 考点1 DNA分子结构★★★☆☆ 第3节 DNA通过复制传递遗传信息（1个考点+1个点拨） 考点1 DNA复制★★★☆☆ 第4节 基因控制蛋白质合成（2个考点+2个点拨） 考点1 基因的表达★★★☆☆ 考点2 中心法则★★★☆☆ 第5节 生物体存在表观遗传现象（1个考点） 考点1 表观遗传★★★★★ （星级越高，重要程度越高） 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 第1节 核酸是遗传物质 考点1 核酸是遗传物质的证据★★★★☆ 1．活体肺炎链球菌转化实验： ①实验材料：肺炎链球菌 菌株类型 菌落 荚膜 毒性 R 型细菌菌落 粗糙 无荚膜 无毒 S 型细菌菌落 光滑 有荚膜 有毒（引起肺炎或者败血症） ②实验流程： 步骤 方 法 现 象 结 论 1 S 菌活菌注射 小鼠死亡 S 菌能使小鼠致病 2 R 菌活菌注射 小鼠正常 R 菌无毒性 3 S 菌加热杀死 小鼠正常 加热杀死的 S 菌不能使小鼠死亡 4 加热杀死的S 菌+R 菌 小鼠死亡，小鼠体 内发现 S 活菌 死亡的 S 菌能使 R 菌转化为 S 菌 ③实验结论：S 型菌中有一种“转化因子”可以进入R型菌体内，使R型菌转化为S型菌 2．离体肺炎链球菌转化实验： ①实验流程： 材料 分离成分 培养 现象 S 型活菌 蛋白质 与活的_R_型菌混合进行液体悬浮培养 只有R 型菌 荚膜多糖 只有R 型菌 DNA R 型菌和S 型菌都有 DNA+DNA_酶 只有R 型菌 ②实验结论：DNA_是转化因子，是肺炎链球菌的遗传物质 3．噬菌体侵染大肠杆菌实验： ①实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌 T2噬菌体：一种专门寄生在细菌体内的病毒，头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，在头部内含有一个DNA分子。 ②实验方法：放射性同位素标记法 ③实验思路：利用同位素标记法将DNA和蛋白质区分开，分别观察它们在噬菌体侵染细菌时的作用。用35S_标记蛋白质，用32P标记DNA，从而将DNA和蛋白质区分开。 ④实验过程 标记噬菌体：用含32P或35S的培养基培养大肠杆菌（标记大肠杆菌），然后让噬菌体侵染培养好的大肠杆菌，获得标记的噬菌体。 侵染：将标记好的噬菌体和未被标记的大肠杆菌混合，保温培养适宜时间 搅拌：在搅拌器中搅拌，使大肠杆菌外的噬菌体残留部分（蛋白质外壳）与大肠杆菌分离 离心：使上清液中析出重量较轻的噬菌体残留部分（蛋白质外壳），而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 检测：检测沉淀物和上清液中的放射性 ⑥实验结果 被35S标记蛋白质的一组，上清液中放射性较高，沉淀物中放射性较低，且不可在子代噬菌体中检测到35S； 被32P标记DNA的一组，沉淀物中放射性较高，上清液中放射性较低，且可在子代噬菌体中检测到32P； ⑦实验结论：噬菌体侵染大肠杆菌时，只有DNA进入了大肠杆菌，DNA在子代繁殖时起重要作用，即DNA是遗传物质。 4．烟草花叶病毒感染和重建实验： ①实验材料：烟草花叶病毒、烟草植物 实验一：烟草花叶病毒感染烟草叶实验 ①实验思路：将烟草花叶病毒的_RNA 和蛋白质分开，分别去感染烟草叶片 ②实验流程： ③实验结论：RNA是遗传物质 实验二：烟草花叶病毒重建实验 ①实验思路：将TMVA和TMVB的RNA和蛋白质分开，进行病毒重组，然后用重组病毒感染烟草叶片，观察病斑的形状，推测其由蛋白质还是RNA决定 ②实验流程： ③实验结论：RNA 是遗传物质 点拨一：核酸是遗传物质证据易错分析 因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 注意：①对整个生物界来说，DNA是主要的遗传物质 ②对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA，不能加“主要”二字 第2节 遗传信息编码在DNA分子上 考点1 DNA分子结构★★★☆☆ 1．DNA的基本单位——脱氧核苷酸： ①构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，DNA分子是脱氧核苷酸的多聚体。 ②脱氧核苷酸由3种小分子构成，它们是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。其结构模式图可以表示为： ③脱氧核苷酸是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元，其中的脱氧核苷又是含氮碱基与脱氧核糖结合形成的单位。 ④组成脱氧核苷酸的碱基只有4种，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T），因此，脱氧核苷酸也有4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 2．DNA的分子结构： （1） DNA分子是长链状结构，由许多的脱氧核苷酸连接形成。沃森和克里克认为：DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构。 （2） DNA分子双螺旋结构： ①DNA分子是由两条长链组成的，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。其中每条链上的一个核苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸上的磷酸基团结合，形成主链的基本骨架，并排列在主链的外侧，碱基位于主链的内侧。 ②DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对，两条链上的核苷酸碱基由氢键连接。碱基互补配对原则是：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）通过两个氢键相连，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）通过三个氢键相连。 ③DNA分子中碱基A＝T，G＝C，但是A＋T的量不一定等于G＋C的量，这就是DNA中碱基含量的卡伽夫法则。 （3）DNA和RNA的异同 比较项目 DNA RNA 存在部位 （真核生物） 主要存在于细胞核中，少量 存在于叶绿体、线粒体中 主要存在于细胞质中 化学组成 基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 磷酸 磷酸 磷酸 结构 一般为双螺旋结构 通常呈单链结构 功能 主要的遗传物质 在不含DNA的生物中是遗传物质； 在含有DNA的生物中可协助DNA完成功能 点拨二：DNA分子结构易错分析 （1）DNA分子中每个脱氧核糖上连接着一个或两个磷酸和一个碱基 （2）两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对 （3）DNA分子中一条链上的相邻碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”连接 （4）G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高 第3节 DNA通过复制传递遗传信息 考点1 DNA的复制★★★☆☆ 1．DNA的半保留实验： （1） 实验材料：大肠杆菌 （2） 实验方法：同位素示踪技术和密度梯度超速离心技术 （3） 实验假设：DNA分子以半保留的方式复制 （4） 实验过程：如图所示 ①大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中增殖多代，使DNA双链充分被15N标记。 ②将15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养。 ③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA（间隔的时间为大肠杆菌增殖一代所需的时间）。 ④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。 （5） 实验预期：离心后应出现3种类型的DNA带。 ①重带（密度最大）：两条链都被15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）。 ②中带（密度居中）：一条链被15N标记，另一条链被14N标记的子代双链DNA（15N/14N）。 ③轻带（密度最小）：两条链都被14N标记的子代双链DNA（14N/14N）。 （6） 实验结果：与预期的相符 ①立即取出，提取DNA→离心→全部重带（15N/15N）。 ②增殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带（15N/14N）。 ③增殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 （7） 实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。 2．DNA复制的概念、时间、场所 ①概念：新DNA的合成就是产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程 ②时间：有丝分裂的间期和减数分裂前的间期 场所：主要是细胞核 3．DNA复制的条件 ①模板：亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链分别做模板 ②原料：4种脱氧核苷酸 ③酶：解旋酶、DNA聚合酶等 ④能量：ATP供能 4． DNA 复制的过程 （1） 步骤：解旋→复制（合成子链）→延伸及重新螺旋 （2） 特点：边解旋边复制、多起点复制（不是两条母链完全解开后才合成新的子链） 5．DNA 准确复制的原因和意义 ①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板 ②通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行 ③意义：通过DNA复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性 点拨三：DNA复制易错分析 （1）解旋酶——断开氢键，DNA聚合酶——形成磷酸二酯键（氢键的形成不需要酶） （2）DNA复制分别以亲代DNA分子的两条单链为模板（而非只以其中一条单链为模板） （3）破坏氢键——解旋酶作用，形成氢键——不需要酶的催化 （4）亲代DNA分子两条链都可作为模板，其互补链的合成方向均为5′­端到3′­端 （5）DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。 （6）并非所有细胞都进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。 （7）DNA复制并非单向进行，而是双向多起点复制，且各个复制起点并不是同时开始的。 第4节 基因控制蛋白质合成 考点1 基因的表达★★★★☆ 1．基因与DNA： ①基因的概念：基因是具有遗传效应的核酸片段，是遗传物质结构和功能的基本单位，是DNA（部分生物是RNA）分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称。 ②DNA的功能：DNA具有携带遗传信息和表达遗传信息的双重功能，即一方面DNA以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性；另一方面，根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。 2．转录 （1） 概念：以DNA的一条链为模板，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程，也指遗传信息由DNA传递到RNA 上的过程。 （2） 转录的过程 在真核细胞内，细胞核内转录出来的RNA需经过加工才能成为具有生物活性的成熟的mRNA，加工的场所是细胞核。 （3） 条件 ①原料：4 种游离的核糖核苷酸 ②酶：RNA聚合酶 ③能量：ATP供能 ④模板：DNA的一条链 （4） 结果：形成RNA（mRNA、tRNA、rRNA等），RNA通常为单链。 三种RNA的比较： 项目 mRNA（信使RNA） tRNA（转运RNA） rRNA（核糖体RNA） 分布 部位 常与核糖体结合 细胞质中 与蛋白质结合 形成核糖体 结构 功能 翻译时作模板 翻译时作搬运氨基酸的工具 参与核糖体的组成 联系 ①组成相同：4种核糖核苷酸 ②来源相同：都由转录产生 ③功能协同：都与翻译有关 3．翻译 （1） 概念：以mRNA为模板，合成具有一定的氨基酸序列的蛋白质的过程称为翻译 （2） 场所：核糖体 （3） 原料：20种氨基酸 （4） 产物：具有一定氨基酸序列的蛋白质 （5） 遗传密码（密码子） ①含义：mRNA上决定1种氨基酸的3个相邻的核苷酸排列而成的三联体。 ②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子61种，终止密码子3种（3种终止密码子不决定氨基酸）。 （6） 翻译的过程 ①核糖体沿mRNA运行。 ②核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的遗传密码。 ③tRNA转运相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。 ④核糖体遇到mRNA的终止密码子，多肽合成结束。 ⑤核糖体脱离mRNA并进入下一个循环。 （7） 翻译的特点 多肽链合成时，若干个核糖体串联在一个mRNA上同时进行工作，大大增加了翻译效率。 （8） 遗传信息、密码子、反密码子的对应关系 点拨四：基因表达易错分析 （1） 转录的场所不一定是细胞核；（线粒体，叶绿体，拟核均可以发生转录） （2）RNA聚合酶具有两个功能：断裂氢键、形成磷酸二酯键 （3）转录的基本单位是基因，而不是整个DNA； （4）每个基因都是以DNA某条特定链为模板进行转录的； （5）在真核细胞中，转录出来的RNA 需要经过加工才具有生物活性 （6）转录出来的mRNA去向：进入细胞质，与核糖体结合 考点2 中心法则★★★☆☆ 1．中心法则的提出及发展： 提出者 克里克 要点 ①遗传信息通过复制由DNA传递到DNA ②由DNA通过转录传递到RNA，由RNA通过翻译合成蛋白质，决定蛋白质的特异性 ③蛋白质是生物体性状的体现者 发展 在逆转录酶作用下，有些RNA病毒（如劳氏肉瘤病毒、HIV病毒） 以RNA为模板反向合成单链DNA （1） 图解： （2） 基因的本质： ①基因是遗传物质结构和功能的基本单位，通过控制蛋白质合成来控制性状的表现。 ②从本质上讲，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段，在大多数生物中是一段DNA，在RNA病毒中则是一段RNA。 ③真核生物细胞中，基因以一定的次序排列在染色体上，一条染色体上有多个基因存在。线粒体、叶绿体中也存在基因。 ④基因的基本单位是核苷酸，基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。 2．不同生物的中心法则的内容不相同： ①细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则： ②烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则（无逆转录酶）： ③HIV等逆转录病毒的中心法则： 3. 基因控制生物性状： （1）基因对生物性状的直接控制 ①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 ②实例：镰刀形细胞贫血症 （2）基因对生物性状的间接控制 ①实质：基因通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应，从而控制生物体的性状。 ②实例：尿黑症 点拨五：中心法则易错分析 (1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。 (2)DNA复制、转录、翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。 (3)DNA复制只发生在能分裂的细胞中，而转录和翻译则可以发生在任何时期。 (4)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程，该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。 (5)细胞生物体内不会自主发生RNA的复制和逆转录过程，除非被病毒侵染。 第5节 生物体存在表观遗传现象 考点1 生物体存在表观遗传现象★★★★★ 1．表观遗传现象： 亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起身体状况变化，不涉及DNA序列的变化，也会通过某种途径遗传给下一代，即父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代，这种遗传现象称为表观遗传现象。 2．表观遗传机制： 组蛋白乙酰化和DNA甲基化程度的改变都会对人们的精神生活和身体状况产生影响，这些不通过DNA序列的改变而影响身体的性状有时能遗传给后代，这样的变化称为表观遗传修饰， 即发生在DNA序列外的变化。 3．表观遗传的影响： 表观遗传机制可以使生物打破DNA变化缓慢的限制，使后代能迅速获得亲代应对环境因素做出的反应而发生的变化，这对生物种群的生存和繁衍也许是有利的。但是，通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利的，如亲代经历的不良环境和生活习惯对后代的健康会产生不利的影响。 1．体外合成的双链RNA（dsRNA）可作为生物杀虫剂，通过干扰虫体内特定基因的表达致使靶标害虫停止生长或死亡，其作用机制如图所示。下列相关叙述错误的是（　　） A．在DNA聚合酶的作用下，以单链siRNA为引物可合成dsRNA B．过程③形成的RISC的化学组成与核糖体类似 C．siRNA通过碱基互补配对识别靶标mRNA序列 D．dsRNA作为生物杀虫剂影响了翻译过程 【答案】A 【详解】A、DNA聚合酶催化合成DNA，而不是RNA，A错误； B、核糖体的化学组成是rRNA+蛋白质，而RISC是单链siRNA与相关蛋白质组成，二者的化学本质都是RNA和蛋白质，组成类似，B正确； C、siRNA通过碱基互补配对与靶标mRNA的特定序列结合，从而识别靶标mRNA，C正确； D、翻译过程需要mRNA作为模板，图中靶标mRNA被降解，无法作为翻译的模板，因此dsRNA通过干扰翻译过程发挥作用，D正确。 2．在拟南芥植株中，ALK蛋白是一种去甲基化酶，可特异性去除耐旱基因DRE转录生成的mRNA上的甲基化修饰。mRNA的甲基化修饰可被ECT2蛋白识别，进而招募RNA降解复合体，导致mRNA被降解。下列叙述正确的是（　　） A．DRE基因以其任意一条链为模板转录生成mRNA B．mRNA的甲基化修饰改变了该mRNA的碱基序列 C．促进ALK基因的表达可提高拟南芥植株的耐旱能力 D．ECT2蛋白抑制DRE基因的转录过程减弱耐旱能力 【答案】C 【详解】A、基因转录时只能以固定的模板链为模板合成mRNA，并非任意一条链都可作为转录模板，A错误； B、mRNA的甲基化是RNA的化学修饰，属于表观遗传调控，不会改变mRNA的碱基序列，B错误； C、促进ALK基因表达可合成更多ALK蛋白，更多DRE的mRNA被去除甲基化修饰，避免被降解，进而翻译出更多耐旱相关蛋白，可提高拟南芥植株的耐旱能力，C正确； D、ECT2蛋白作用于已经转录完成的mRNA，使其降解，抑制的是翻译过程，并非抑制DRE基因的转录过程，D错误。 3．某研究小组尝试重复赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验。下列有关实验的分析与推断，正确的是（　　） A．实验时若35S标记组搅拌不充分，则沉淀物中放射性增强 B．标记噬菌体时需要用含有32P或35S的培养基培养噬菌体 C．若32P标记组上清液的放射性很高，说明子代噬菌体已经释放 D．若用32P和35S同时标记噬菌体，可通过一次实验证明DNA是遗传物质而蛋白质不是 【答案】A 【详解】A、35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，搅拌的作用是使吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌分离，若搅拌不充分，部分蛋白质外壳会随大肠杆菌进入沉淀物中，导致沉淀物放射性增强，A正确； B、噬菌体是病毒，无细胞结构，不能独立在普通培养基中生存繁殖，B错误； C、32P标记组上清液放射性很高，可能是保温时间过短，部分噬菌体尚未侵染大肠杆菌就被离心到上清液，也可能是保温时间过长子代噬菌体释放，C错误； D、若同时用32P和35S标记噬菌体，上清液和沉淀物中都会出现放射性，无法区分进入大肠杆菌的是DNA还是蛋白质，D错误。 4．大肠杆菌快速增殖时，其环状DNA上同时进行复制(单起点)和多个基因转录。由于复制速度远快于转录，两者在同一条DNA链上经常发生“同向追尾”或“相向碰撞”等物理冲突。细胞内的T酶负责切开并重连DNA链以解决该冲突。已知DNA复制过程中不连续合成链延伸方向与解旋方向相反。下列说法错误的是（　　） A．发生“冲突”的大肠杆菌可能在为细胞分裂做物质准备 B．“同向追尾”的原因可能是RNA聚合酶的解旋速度慢于复制过程中的解旋酶 C．“相向碰撞”可能是转录与DNA复制叉中不连续合成链所用模板链不同 D．T酶解决冲突时断开的可能是脱氧核糖与磷酸基团之间的化学键 【答案】C 【详解】A、大肠杆菌细胞分裂前需要完成DNA复制和相关蛋白质合成，蛋白质合成需要经过转录、翻译过程，冲突发生时DNA复制和转录同时进行，说明细胞可能在为分裂做物质准备，A正确； B、同向追尾是复制、转录沿DNA同方向移动时，速度更快的复制过程追上转录过程的现象，原核生物转录时RNA聚合酶自带解旋功能，其解旋、移动速度慢于复制过程的解旋酶，是同向追尾的可能原因，B正确； C、相向碰撞是转录方向与复制叉移动方向相反导致的，此时转录的模板链与不连续合成链（滞后链）的模板链相同，转录方向与不连续链延伸方向一致、与复制叉移动方向相反；若两者模板链不同，转录方向会与复制叉移动方向一致，只会发生同向追尾，不会出现相向碰撞，C错误； D、DNA链的骨架由脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键连接形成，T酶切开并重连DNA链时，断开的是脱氧核糖与磷酸基团之间的磷酸二酯键，D正确。 5．心肌细胞不能增殖，基因ARC在心肌细胞中特异性表达，抑制其凋亡，以维持心肌细胞正常数量。但当心肌缺血、缺氧时，基因miR-223过度表达会影响心肌细胞的凋亡。人体细胞中某些基因转录形成的前体RNA在加工过程中会产生许多种RNA，如miR-223（链状）、HRCR（环状）。结合下图分析，下列相关叙述正确的是（    ） A．启动过程①时，解旋酶需识别并结合基因上的一段序列，使DNA双链解开 B．过程②中核糖体移动的方向是从左到右，过程②模板链的左侧为3'端 C．基因miR-223过度表达会使过程②因缺少模板 而被抑制，使凋亡抑制因子ARC无法合成，最终导致心力衰竭 D．HRCR可以吸附miR-223，从而清除它；miR-223 长度越长，特异性越差，越容易与HRCR结合 【答案】C 【详解】A、①过程为转录过程，启动转录时，RNA聚合酶需识别并结合基因上的启动子序列，使双链DNA解开，无需解旋酶的参与，A错误； B、过程②是翻译，根据正在合成的多肽链的长度，长的多肽链先合成，所以核糖体移动的方向是从左到右，翻译时，核糖体沿mRNA的5' → 3'方向移动，故过程②模板链的左侧为5'端，B错误； C、当心肌缺血、缺氧时，基因miR-223过度表达，所产生的miR-223可与基因ARC的mRNA特定序列通过碱基互补配对原则结合形成核酸杂交分子1，使翻译过程（过程②）因缺少模板而被抑制，使ARC无法合成，最终导致心力衰竭，C正确； D、HRCR可以吸附miR-223等链状的miRNA，以达到清除它们的目的。链状的miRNA越短，特异性越差，越容易通过碱基互补配对原则与HRCR结合，D错误。 6．G-四链体是真核生物基因组中富含鸟嘌呤的DNA单链通过氢键形成的四股螺旋结构，即由4个G组成G-四分体平面，再堆叠成柱状结构；发夹结构则是核酸单链自身折叠，通过碱基互补配对形成的茎环状结构，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．图示DNA发夹结构中，嘌呤数不一定等于嘧啶数 B．G-四链体的形成依赖G与C之间的碱基互补配对 C．若基因启动子区域形成G-四链体，可能抑制该基因的转录 D．tRNA中的发夹结构对于维持其结构和功能具有重要意义 【答案】B 【详解】A、发夹结构是单链 DNA 自身折叠形成的茎环结构，该区域存在单链状态，碱基没有互补配对，则嘌呤数≠嘧啶数，因此整个发夹结构的嘌呤数不一定等于嘧啶数，A正确； B、题干信息“G-四链体是真核生物基因组中富含鸟嘌呤的DNA单链通过氢键形成的四股螺旋结构，即由4个G组成G-四分体平面，再堆叠成柱状结构”可知，G-四链体是DNA单链中的结构，G - 四链体的形成，依赖的是G 与 G 之间的氢键作用，B错误； C、启动子是 RNA 聚合酶结合并启动转录的区域。如果这里形成了稳定的 G - 四链体结构，会阻碍 RNA 聚合酶与启动子的结合，从而抑制基因的转录，C正确； D、tRNA 的二级结构是典型的三叶草形，包含多个发夹（茎环）结构，对于维持其结构和功能具有重要意义，D正确。 7．科学家曾提出如下DNA复制方式的假说（如图1）。现将DNA双链均被标记的大肠杆菌（约20分钟分裂一次）放入含有的培养基中培养，一定时间后提取DNA离心，测定紫外光吸收光谱如图2甲所示；若DNA复制为①全保留复制、②半保留复制，则培养40分钟所测定结果可能分别对应图3乙曲线（    ） A．①e、g；②e、f B．①e、g；②f C．①f、g；②f、g D．①f、g；②g 【答案】A 【详解】¹⁵N密度大于¹⁴N，离心后密度越大的DNA越靠近离心管底部，因此位置对应为：轻带（双链¹⁴N，¹⁴N/¹⁴N）最靠上，对应e，中带（杂合链，¹⁵N/¹⁴N）：中间位置，对应f，重带（双链¹⁵N，¹⁵N/¹⁵N）：最靠下，对应g 大肠杆菌20分钟分裂一次，因此培养40分钟，DNA共复制2次，共得到4个子代DNA分子。 ①全保留复制：亲代的双链¹⁵N始终保留，新合成的DNA全部由¹⁴N构成。复制2次后，4个DNA中：1个为亲代¹⁵N/¹⁵N（重带g），3个为新合成¹⁴N/¹⁴N（轻带e），因此会出现e、g两个峰值。 ②半保留复制：每个子代DNA各保留一条亲代链。复制2次后，4个DNA中：2个为¹⁵N/¹⁴N（中带f），2个为¹⁴N/¹⁴N（轻带e），因此会出现e、f两个峰值。 综上，结果为①e、g；②e、f，A符合题意。 8．环境DNA（eDNA）技术是一种新兴的水环境生物多样性监测工具，通过采集水样中的生物遗传物质（来源于脱落细胞、分泌物、生殖细胞等），可快速检测水域内的物种组成并评估生态环境的健康状况。下列叙述正确的是（　　） A．采集的样品应在常温、干燥条件下保存以防止eDNA降解 B．eDNA技术通过检测DNA的碱基序列来鉴定物种种类 C．可通过提高检测温度破坏eDNA磷酸二酯键，实现双链解旋以便检测 D．若某水域未检测到某种生物的eDNA，说明该水域一定无此生物活体 【答案】B 【详解】A、常温条件下，降解DNA的酶活性较高，会加速eDNA降解，样品应低温保存防止降解，A错误； B、不同物种的DNA碱基序列具有物种特异性，eDNA技术通过检测DNA的碱基序列来鉴定物种种类，B正确； C、提高温度可破坏DNA双链解旋碱基对之间的氢键，高温不会破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误； D、若该生物eDNA含量过低、采样未采集到对应片段或eDNA已被降解，都会出现检测不到的情况，无法说明该水域一定无此生物活体，D错误。 / 学科网（北京）股份有限公司 $