专题9 遗传的分子基础 题源1 人类对遗传物质的探索过程-【备战高考】备战2027高考生物母题题源同步练

专题9遗传的分子基础 考纲·题型解读 1.以选择题、实验设计题的形式考查人类对遗传物质的探索过程，包括肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验等。 2.以选择题、简答题和实验题等多种题型考查DNA分子结构的主要特点和DNA分子的复制。 3.以选择题、填空题的形式考查基因的概念、遗传信息的转录和翻译。 [真题1](2022·江苏)探索遗传物质的过程是漫长的，直到 20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作 十年高考母题题源揭秘 出判断的理由不包括 () A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B.蛋白质与生物的性状密切相关 题源1人类对遗传物质的探索过程 C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我 复制 D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息 解题模型1.1 [解析]作为遗传物质的特点：结构上存在差异，其基本单 肺炎双球菌的转化实验(1) 位不同的排列组合可以贮存大量遗传信息，与生物性状密切相 (1)实验材料：两种肺炎双球菌 关，具有较高的稳定性，并且能够自我复制。选项C应为DNA 比蛋白质具有更高的热稳定性，并且能够自我复制。 种类 S型细菌 R型细菌 [答案]C 项目 菌落 解题模型1.2 光滑 粗糙 菌体 有多糖类英膜 无多糖类英膜 肺炎双球菌的转化实验(2) (1)体外转化实验 有毒性，使小鼠 毒性 无毒性 研究人 1944年艾弗里（美） 患败血症死亡 (2)体内转化实验 [S型肺炎双球菌 过 研究人 1928年格里菲思（英）》 程 多糖 蛋白质 DNADNA水解物 ①R型活细简注射小底存活 分别与R型活细菌混合培养 结 过 ②S型活细菌注射小鼠死亡分声5型活 R 果 R S 程 细菌 结 ③加热杀死的S型细简注射小鼠存活 S型细菌的DNA使R型细菌发生转化 ④R型活细菌十加热杀死的S型细简注射 分析 S型细菌的其他物质不能使R型细菌发 小鼠死亡分商S型活细首培养S型活细首 生转化 ①组结果说明R型细菌无毒性 ②组结果说明S型细菌有毒性 S型细菌体内只有DNA才是“转化因 结论 ③组结果说明加热杀死的S型细菌已 子”，即DNA是遗传物质 分析 失活 ④组小鼠死亡，证明已由R型无毒细菌转 化为S型有毒细菌，说明S型细菌内含有 使R型细菌转化为S型细菌的物质 四组实验中，已加热杀死的S型细菌体内 结论 含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S 型细菌（主要通过④组证实） ·116· (2)体内转化实验与体外转化实验的比较 模板：噬菌体DNA 体内转化实验 体外转化实验 合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四 ②T2噬菌体增 种脱氧核苷酸 实验者 格里菲思 艾弗里及同事 殖（复制式繁殖） 培养细菌 用小鼠（体内） 用培养基（体外） 合成蛋白质原料：大肠杆菌的氯基酸 场所：大肠杆菌核糖体 R型细菌与S型 S型细菌各成分作 (2)赫尔希和蔡斯的实验 实验原则 细菌的毒性对照 用的相互对照 实验方法：放射性同位素示踪法。 实验思路：用不同的放射性同位素分别标记DNA和 加热杀死的S型细 S型细菌的DNA 蛋白质，直接单独地去观察它们的作用。 实验结果 菌能使R型细菌 使R型细菌转化 实验步骤及结果与结论： 转化为S型细菌 为S型细菌 「目的：获得含标记元素的噬菌体寄主细胞 S型细胞体内有 S型细菌的DNA 标记大 方法：分别用含P和S的培养基培养大 实验结论 “转化因子” 是遗传物质 肠杆菌 肠杆菌 结果：分别获得含2P和S的大肠杆菌 两实验的联系： ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌。 ②体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转 [方法：分别用含2P和S的大肠杆菌培养 化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA。 标记噬 噬菌体 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则。 菌体 结果：分别获得DNA含2P和蛋白质含S 注意：加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但其 的噬菌体 内部的DNA在加热结束后，随温度的恢复又逐渐恢复其 活性。 「方法：分别用DNA含2P和蛋白质含S 的噬菌体侵染“未被标记”的大肠杆菌 「真题2](2023·广东)艾弗里和同事用R型和S型肺炎 让噬菌体 搅拌器搅拌：使吸附于细菌上的噬菌体 双球菌进行实验，结果如下表。从表可知 ( 侵染细菌 与细菌分离 实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况 离心：让上清液中析出重量较轻的噬菌 ① R 蛋白质 R型 体，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 ② R 荚膜多糖 R型 ③ R DNA R型，S型 用3S标记的噬菌体侵染时：①上清液放 ④ R DNA(经DNA酶处理) R型 射性很高：②沉淀物放射性很低：③新形 A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因于 成的噬菌体未检测到放射性 结果检测 B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 用32P标记的噬菌体侵染时：①上清液 C.③和④说明S型菌的DNA是转化因于 放射性很低：②沉淀物放射性很高：③新 D.①~④说明DNA是主要的遗传物质 形成的噬菌体检测到放射性 [解析]由表格可知，加入S型细菌的蛋白质和多糖均不 能产生S型细菌，说明蛋白质和多糖不是遗传物质；酶的本质是 「噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌细胞，而蛋白 蛋白质或RNA,S型细菌的遗传物质就是DNA,根据③④对照 质外壳留在外面 比较，可以得出DNA是转化因子。 结论 子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传 [答案]C 的一一DNA才是真正的遗传物质 (3)上清液和沉淀物中为何都有放射性？ 解题模型1.3 ①用2P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中为何 1.噬菌体侵染细菌的实验 也含少量放射性？ (1)实验材料：T:噬菌体和细菌（大肠杆菌） 保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆 ①结构：T2噬菌体仅由蛋白质外壳和一个DNA分子 菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。 组成，是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，侵入后，能 b.噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一 在自身遗传物质的作用下，利用细菌的物质进行大量繁 段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代， 经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。 ②用3S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中为何 也具有一定放射性？ ·117 体DNA的指导下，利用大肠杆菌的脱氧核苷酸为原料合成子代 若用S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物 DNA,利用大肠杆菌的氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质 中不含放射性，但可能由于搅拌不充分，有少量含S的噬 外壳。DNA复制方式为半保留复制。2P标记的是亲代噬菌体 菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物 的DNA,3S标记的是大肠杆菌的蛋白质或氨基酸。裂解后的 中，沉淀物中出现很低的放射性。 所有噬菌体中，其蛋白质外壳一定有5S,只有两个子代噬菌体的 2.噬菌体侵染细菌实验中2P和35S的存在部位 DNA有2P。 一35S存在部位 [答案] A .32P存在部位 H,N-C-COOH 含N碱基 解题模型1.5 烟草花叶病毒感染烟草实验 [真题3](2023·海南)关于T2噬菌体的叙述，正确的是 0烟草花叶病毒感爽正常烟草 ( AT噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素 被感来产生花叶璃（对照组） B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中 实验过 ②招苹花叶病年的RNA感突正常 C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质 程与实 烟草技感来产生花叶璃（实验组） D.T:噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖 验结果 [解析]T2噬菌体的蛋白质(C、H、O、N,P,S)中含硫元素， ③烟草花叶病毒的蛋白质感爽。 正常 而核酸(C、H、)、N、P)中不含硫元素，A错误；T2噬菌体是专门 烟草不镜感亮不产生花叶病（实 寄生于大肠杆菌体内的病毒，不能寄生于酵母菌中，B错误：T2 验组) 噬菌体只含有DNA这一种核酸，其遗传物质是DNA,C错误；D RNA是烟草花叶病毒的遗传物 正确。 实验结论 质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗 [答案]D 传物质 解题模型1.4 噬菌体侵染细菌的实验易混点 [真题5](2021·江苏)科学家从烟草花叶病毒(TMV》 (1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培 中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态 养，因为病毒营专性细胞内寄生生活，故应先培养细菌，再 不同。下列4组实验（见下表）中，不可能出现的结果是 用细菌培养噬菌体。 (2)噬菌体侵染细菌的实验表明了DNA是遗传物质， 实验 实验结果 但是没有证明蛋白质不是遗传物质。 编号 实验过程 病斑中分离出 (3)因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素S,所 病斑类型 以用S标记蛋白质；DNA含有蛋白质没有的元素P,所以 的病毒类型 用2P标记DNA;因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元 a型TMV·感染 ① a型 a型 素，所以此实验不能标记C、H、O、N元素。 植物 (4)注意标记对象是噬菌体还是细菌，二者对应结果 不同，具体见下表： b型TMV→感染 ② b型 b型 植物 DNA 蛋白质 DNA和蛋白质 噬菌体 32P 35S 1C、2H、8O、5N 组合病毒(a型TMV 细菌 31P S 1C、1H、1fO、1“N ⊙ 的蛋白质+b型 b型 a型 TMV的RNA)感 子代 染植物 2P、P 2S C、H、O、N两种都有 噬菌体 组合病毒(b型TMV (5)噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括：吸附一注 的蛋白质+a型 入一合成一装配一释放。该过程中模板是亲代噬菌体的 ④ a型 TMV的RNA)~感 a型 DNA,原料及合成器均来自宿主细胞。 染植物 [真题4](2022·上海)若1个S标记的大肠杆菌被1 A.实验① B.实验② 个2P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体 () C.实验③ D.实验④ A.一定有S,可能有2PB.只有5S [解析]烟草花叶病毒是RNA病毒，遗传特性是由RNA C.一定有2P,可能有SD.只有2P 决定的，实验③组合病毒的遗传物质是b型TMV的RNA,所以 [解析]噬菌体侵染大肠杆菌时，进入的是DNA,在噬菌 分离出的病毒类型应该是b型。 ·118 [答案]C 题源2DNA分子的结构 解题模型1.6 不同生物的遗传物质 解题模型2.1 (1)细胞生物的遗传物质是DNA,非细胞结构的生物 DNA分子的双螺旋结构 (即病毒)的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数 1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了 生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是 DNA分子的双螺旋结构模型。要，点是： RNA,因而DNA是主要的遗传物质。 (1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平 (2)不同生物的遗传物质如下表： 行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸（通过3'，5'-磷酸 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 二酯键)交替连接（形成3'，5'-磷酸二酯键时产生H2O), 体内核酸 DNA或RNADNA和RNADNA和RNA 排列在外侧，构成基本骨架：碱基排列在内侧。 种类 (3)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基 体内碱 对，碱基配对遵循碱基互补配对原则，即：A一T(A与T之 4种 5种 5种 基种类 间以2个氢键相连)；G=C(G与C之间以3个氢键相连， DNA分子中G与C碱基对比例越高，分子稳定性越强)。 体内核苷 4种 8种 8种 如图所示： 酸种类 ② 遗传物质 DNA或RNA DNA DNA 35磷酸☑A::T 二酯键 ① 氢键 ② 噬菌体、烟 乳酸菌、 玉米、小 G:C 实例 蓝藻 ⊙ 草花叶病毒 麦、人 ○A:T1 (3)生物的遗传物质 3 ② RNA病毒：（只含有RNA)如艾滋病病毒、】 非 空间结构一一双螺旋结构要点： 细 流感病毒、SARS冠状病毒、烟草花叶病毒 遗传物质 ①两条链反向平行： 胞 DNA病毒：（只含有DNA)如噬菌体、乙 是RNA 生 ②外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列； 物 肝病毒、天花病毒等 或DNA ③内部为碱基互补配对； ④每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，○○ 「原核生物：细菌、支原体、) 胞衣原体、放线菌、蓝藻等 之间的数量关系为1：1：1，○和◆之间的化学键为磷酸 遗传物质 生 二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶 物 真核生物：真菌、原生 是DNA 处理可连接：口与口之间的化学键为氢键，可用解旋酶断 生物及所有的动植物 裂。在DNA复制过程中，可用DNA聚合酶复制，每个脱 结论：由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以 氧核糖连接着2个磷酸：若碱基对为n,则氢键数为2一 DNA是主要的遗传物质。 3n,若已知A有m个，则氢键数为3n一m。 [真题6](2019·广东理基)下列四种病毒中，遗传信息贮 [真题7](2023·新课标全国卷Ⅱ)关于核酸的叙述，错误 存在DNA分于中的是 的是 ) A.引发禽流感的病原体 A.细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与 B.烟草花叶病毒 B.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制 C.T。噬菌体 C.双链DNA分于中一条链上的磷酸和核槽是通过氢键连 D.引起ADS的病原体 接的 「解析]对于常见的各种病毒的遗传物质要注意归类记 D.用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中 忆。禽流感病毒（禽流感的病原体）、烟草花叶病毒、艾滋病病毒 的分布 (引起AIDS的病原体)都是RNA病毒，T,噬菌体是DNA [解析]本题考查的是遗传物质DNA这个知识，点。双链 病毒。 DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过相邻的脱氧核苷酸 「答案]C 脱水形成的磷酸二酯键连接的，故C不正确。 [答案]C ·119·