专题05 遗传的分子基础（8大考点+12大技巧）（知识清单）（浙江专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

该高中生物学高考复习知识清单聚焦“遗传的分子基础”专题，涵盖遗传物质探索、DNA分子结构与复制、基因表达、中心法则及表观遗传等核心内容，通过知识脑图搭建体系，基础梳理33条核心速记，重难突破8大考点，能力进阶12大方法。 清单采用分层分类呈现知识，如对比表格解析肺炎链球菌转化实验与噬菌体侵染实验，易错提醒标注转化实质为基因重组，教材深挖结合DNA复制实验分析，培养科学思维与探究实践素养。设核心速记、考点深研、能力突破模块，辅助学生自主复习，教师可据此优化策略，提升备考效率。

专题05 遗传的分子基础 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，总结速记易错 · 基础梳理·自主夯基：33条核心速记 · 重难突破·考点深研：8大考点深研+教材深挖 · 能力进阶·方法提炼：12大能力突破 知识体系·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——课前5分钟核心背默 1．从化学成分上讲，染色体由DNA(脱氧核糖核酸)、蛋白质和少量RNA组成，其中蛋白质又分为组蛋白和非组蛋白。 2．在众多的肺炎链球菌菌株中，光滑型(S)菌株是唯一能够引起肺炎或败血症的类型。这种菌株在培养基上能长成光滑的菌落。S型细菌的菌体外面有多糖类的胶状荚膜，使菌体不易受到宿主正常防护机制的破坏。 3．根据格里菲思的肺炎链球菌可推测，在加热杀死的S型菌中，一定有一种物质能把某些R型菌转化为S型菌。换句话说，S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌稳定的遗传变异。 4．艾弗里的离体转化实验结果表明，只有S型菌中的DNA组分能够把R型菌转化为S型菌。 5．肺炎链球菌转化实验是证实DNA是遗传物质的最早证据来源。 6．赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验结果表明，大多数35S标记的噬菌体在感染细菌时，放射性蛋白质附着在宿主细胞的外面；32P标记的噬菌体感染细菌时，放射性同位素主要进入宿主细胞内，并且能在子代噬菌体中检测到32P。 7．分别来自TMV不同病毒株系的RNA和蛋白质混合后感染烟草，所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系，而不是提供蛋白质的株系。 8．常见的RNA病毒除了冠状病毒以外，还有小儿麻痹病毒、脑炎病毒和流感病毒等。 9．大部分生物的遗传物质是DNA，而没有DNA只有RNA的生物，其遗传物质是RNA。 10．1951年，奥地利生化学家卡伽夫对各种不同来源的DNA碱基成分进行了精密的分析，发现在多种生物的DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶的含量相等，鸟嘌呤和胞嘧啶的含量相等。 11．1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型。 12．DNA分子是由两条长链组成的，这两条长链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，即脱氧核糖和磷酸基团交替连接形成主链的基本骨架，排列在主链的外侧，碱基则位于主链内侧。 13．DNA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，由氢键连接。其中，腺嘌呤与胸腺嘧啶通过2个氢键相连，鸟嘌呤与胞嘧啶通过3个氢键相连，这就是碱基互补配对原则。 14．在DNA分子中，A(腺嘌呤)和T(胸腺嘧啶)的数目相等，G(鸟嘌呤)和C(胞嘧啶)的数目相等，但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。 15．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，称为DNA的复制。 16．细胞中DNA的复制是以亲代的一条DNA链为模板，按照碱基互补配对原则，合成另一条具有互补碱基的新链，复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同，因此细胞中DNA的复制称为半保留复制。 17．1958年，梅塞尔森和斯塔尔利用同位素标记大肠杆菌的DNA，证明了DNA的复制是一种半保留的复制机制。 18．DNA复制过程是一个酶促合成过程，需要DNA聚合酶和解旋酶的参与，同时需要能量。 19．基因是具有遗传效应的DNA片段(包括部分病毒的RNA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。 20．DNA具有携带遗传信息和表达遗传信息的双重功能：一方面，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，根据它所存储的遗传信息决定蛋白质的结构。 21．转录是以DNA的一条链为模板，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程。转录的过程需要RNA聚合酶的参与。 22．RNA分为信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)等种类，这些RNA分子都是以DNA上的基因区段为模板转录而来的。 23．在真核生物中，细胞核内转录而来的RNA产物经过加工才能成为成熟的mRNA，然后转移到细胞质中，用于蛋白质合成。 24．以mRNA为模板，合成具有一定的氨基酸顺序的蛋白质的过程称为翻译。 25．遗传密码是指在mRNA上每3个相邻的核苷酸排列成的三联体，决定一种氨基酸，也称为密码子。 26．除少数密码子外，生物界的遗传密码是统一的，所有的生物都使用相同的遗传密码。这也说明，地球上所有的生物都来自共同的祖先。 27．除少数氨基酸只有一种遗传密码子外，大多数氨基酸有两种以上的遗传密码子。 28．起始密码子是翻译第一个氨基酸的密码子，一般是AUG。但对于原核生物来说，少数蛋白质以GUG作为起始密码子。 29．中心法则的要点是：遗传信息通过复制从DNA传递到DNA，由DNA通过转录传递到RNA，然后由RNA通过翻译合成蛋白质，决定蛋白质的特异性。 30．表观遗传学是指基于非基因序列改变所致基因表达水平的变化，即环境变化引起的性状改变，影响基因表达，但不改变DNA序列。 31．如果给启动子中的胞嘧啶加上甲基基团(－CH3)，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，这个基因就无法被识别，失去转录活性，因而不能完成转录。这个过程称为DNA的甲基化。 32．组蛋白的乙酰化，就是用乙酰基(CH3CO－)把氨基上的正电荷屏蔽起来，组蛋白的正电荷一旦减少，与带负电的DNA分子片段(某基因)缠绕的力量就会减弱，随之松开，里面的信息就可以被读取，即进行转录。 33．不通过DNA序列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。 重难突破・考点深研——要点提炼 考点一 DNA是遗传物质的直接证据 一、染色体是遗传物质的载体 从化学成分上讲，染色体由DNA、蛋白质和少量RNA组成，其中蛋白质又分为组蛋白和非组蛋白。DNA和组蛋白都是染色体的主要成分，其中DNA更加具备作为遗传物质的主要特性。 二、格里菲思的活体肺炎链球菌转化实验 项目 内容 实验材料 R型肺炎链球菌（无荚膜，菌落粗糙，无毒性）、S型肺炎链球菌（有荚膜，菌落光滑、能够引起肺炎或败血症）、小鼠等 实验原理 活的S型菌使小鼠患败血病而死亡 实验过程 实验结论 加热杀死的S型菌中含有某种“转化因子”使R型菌转化为S型菌 三、艾弗里等人的离体肺炎链球菌转化实验 项目 内容 原理 S型菌中存在某种物质，可以使R型菌转变为S型菌 实验目的 探究S型菌中的“转化因子”是什么物质 实验过程 实验结论 DNA是使R型菌产生稳定遗传变异的物质，蛋白质等其他物质不是。即DNA是遗传物质，赋予了生物的遗传特性。 【特别提醒】关于肺炎链球菌转化实验的6点提醒 （1）转化的实质：基因重组。 肺炎链球菌的转化实验是一种类似人类转基因技术的操作，实验中S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了广义上的基因重组。 （2）S型细菌死亡实质：蛋白质变性。 加热使生命活动的承担者——蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；但是其内部的DNA热稳定性较高，加热只使DNA的氢键断裂，若将其慢慢冷却，分离的DNA单链又可以恢复其双螺旋结构。 （3）发生转化的只是少部分R型菌。 由于转化受到DNA的纯度、两种菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，所以并不是所有的R型菌都转化成了S型菌，只是小部分R型菌被转化成S型菌。 （4）不能简单认为S型菌的DNA使小鼠死亡。 S型菌与R型菌混合培养时，S型菌的DNA进入R型菌体内。结果在S型菌DNA的控制下，利用R型菌体内的化学成分合成了S型菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型菌。 （5）活体转化实验间接可以证明“遗传因子”耐高温。 （6）活体肺炎链球菌转化实验证明不了任何物质是遗传物质，只能证明S型菌中含“转化因子”。 四、噬菌体侵染细菌实验 1.实验材料：T2噬菌体。 （1）T2噬菌体的结构及生活方式 （2）代谢与增殖：能寄生在大肠杆菌体内，不能独立地进行新陈代谢。在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。 【特别提醒】噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位，如图所示 氨基酸 脱氧核苷酸 （1）该实验不能标记DNA和蛋白质共有的元素。 （2）放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素。 2.实验内容 项目 内容 实验方法 放射性同位素标记法：用放射性同位素35S、32P分别标记蛋白质和DNA 实验过程 放射性同位素标记噬菌体：先标记细菌，再用细菌培养噬菌体。 已标记的噬菌体侵染未标记的细菌及离心操作 实验结论 实验发现进入宿主细胞的是含32P的DNA，而含35S的蛋白质留在了宿主细胞外面。说明在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质 【名师点拨】 噬菌体侵染细菌实验的细节分析 （1）T2噬菌体属于病毒，专门寄生在细菌体内，不能直接用培养基培养，所以用“两步法”来标记噬菌体：先标记细菌，再用标记好的细菌培养噬菌体。 （2）搅拌的目的是使吸附在细菌表面的噬菌体残留部分与细菌分离。 （3）离心的目的是让质量较轻的T2噬菌体颗粒、蛋白质外壳等在悬浮液中，被侵染的大肠杆菌等留在沉淀物中。 （4）因检测放射性时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，所以35S和32P不能同时标记在同一组噬菌体上，而是对两组分别标记。 （5）由于做任何实验均多少存在一定的误差，因此，采用32P标记组会在悬浮液中出现少许放射性，35S标记组会在沉淀物中出现少许放射性。 【深挖教材・长句特训】 （1）（必修2 P49）实现转化时遗传物质来自S型菌，原料和能量均来自R型菌，转化实质为基因重组。 （2）（必修2 P55“思考与练习·简答题”）肺炎链球菌转化实验最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。要实现这一设计思路，需要具备分离提纯和细胞培养技术。 （3）（必修2 P51“活动”）用35S标记的噬菌体侵染细菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？ 可能由于搅拌不充分，离心时间过短，转速过低等原因有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。 4．（必修2 P49图3－1）加热杀死的S型菌中的蛋白质和DNA是否都永久丧失了活性？ 不是。加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。 考点二 有些病毒的遗传物质是RNA 一、烟草花叶病毒的感染和重建实验 1．烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 烟草花叶病毒（TMV）由一条RNA链和蛋白质外壳组成，能使烟草患病。 2.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 实验材料 烟草花叶病毒（TMV）、烟草等 实验思路 从TMV中分别提取RNA和蛋白质去感染烟草，单独观察它们各自的作用 实验过程及现象 实验结论 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是遗传物质 3.烟草花叶病毒重建实验 实验材料 TMV A、TMV B、烟草等 实验思路 用分别来自不同病毒株系的RNA和蛋白质混合后感染烟草，观察繁殖的病毒类型 实验过程及现象 实验结论 重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系，而不是提供蛋白质的株系。在只有RNA而没有DNA的病毒中，RNA是遗传物质 【名师点拨】烟草花叶病毒感染和重建实验细节分析 （1）烟草花叶病毒感染实验中，自变量是蛋白质和RNA，直接利用蛋白质和RNA去感染烟草，可根据观察烟草是否有病斑表现，直接证明烟草花叶病毒遗传物质为RNA。 （2）进行烟草花叶病毒感染和重建时，降解的方法一般是物理方法，以免造成蛋白质功能的丧失，从而影响实验结果的准确性。 二、核酸是生物体的遗传物质 生物的遗传物质是核酸（DNA或RNA），绝大多数生物（细胞生物、大部分病毒即DNA病毒）的遗传物质为DNA，少数病毒（即RNA病毒）的遗传物质是RNA。 【深挖教材・长句特训】 （必修2 P53）下图表示烟草花叶病毒感染烟草实验的示意图，完善以下内容。 （1）烟草花叶病毒不能独立生活，必须寄生在细胞（或烟草叶细胞）内，它的遗传信息储存在RNA中。 （2）在丙组实验中观察到的现象是烟草叶片出现感染病毒的症状，结论是RNA是遗传物质。 （3）在乙组实验中观察到的现象是烟草叶片没有出现感染病毒的症状，结论是蛋白质不是遗传物质。 （4）甲组的目的是对照实验。 考点三 DNA的分子结构及特点 一、DNA的分子结构 1.DNA分子的化学组成 （1）基本组成元素： C、H、O、N、P 。 （2）基本单位：脱氧核苷酸 2．双螺旋结构模型 （1）该模型的构建者：沃森和克里克。 （2）写出图中①②③④的结构名称。 ①A；②G；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④氢键。 3．DNA分子结构的主要特点 （1）两条长链反向平行：脱氧核糖和磷酸基团交替连接形成主链的基本骨架，排列在主链的外侧，碱基则位于主链内侧。 （2）碱基互补配对原则：一条链上的A总与另一条链上的T配对，通过2个氢键相连；一条链上的G总与另一条链上的C配对，通过3个氢键相连。 （3）卡伽夫法则：在DNA分子中，A＝T，G＝C，所以A＋G＝T＋C，但A＋T不一定等于G＋C。 【特别提醒】 （1）G-C碱基对通过3个氢键相连，G-C对的比例越高，DNA分子的稳定性越高。 （2）每个DNA分子中含氢键数为A-T碱基对数×2与G-C碱基对数×3之和。 （3）一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。 （4）牢记DNA分子中有关碱基比例的计算 ①“单链中互补碱基之和”所占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基之和”所占双链总碱基数比例。 ②某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。 4．DNA分子的特性和应用 项目 内容 遗传信息 DNA分子中碱基的不同排列顺序可以存储不同的遗传信息 特性 稳定性 DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变； 两条DNA链间碱基互补配对的方式不变 特异性 每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序， 代表了特定的遗传信息 多样性 不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列方式多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列方式有4n种 应用 通过对DNA中核苷酸的序列分析，科学家可以判断各种生物在进化中的亲缘关系，医生可以对两个人的血缘关系做出参考性的结论，警察可以对案件中人物的身份进行鉴定 【助学巧记】DNA分子结构的“五、四、三、二、一” 二、活动：制作DNA双螺旋结构模型 1.实验原理： （1）DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。 （2）DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。 （3）DNA分子两条链上的碱基按照碱基互补配对原则两两配对，并且以氢键连接。 2.实验目的：通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。 3.制作步骤： 步骤 内容 制作基本组成物质 卡纸剪成长方形代表碱基，卡纸剪成圆形代表磷酸基团，卡纸剪成五边形代表脱氧核糖 制作基本组成单位 使用订书机将磷酸基团﹑脱氧核糖、碱基连接起来 制作多核苷酸长链 用订书机把一个个脱氧核苷酸模型连接起来，形成一条多核苷酸长链；根据碱基互补配对原则，制作一条与这条链完全互补的脱氧核苷酸长链 形成双螺旋结构模型 ①两条脱氧核苷酸链互补配对：将脱氧核苷酸中的磷酸基团固定在细铁丝上，然后把两条链平放在桌子上，用订书机把配对的碱基两两连接在一起 ②形成DNA双螺旋结构模型：将两条链的末端分别与硬纸方块连接在一起，两手分别提起硬纸方块，轻轻旋转即可 【特别提醒】 （1）选材时，用不同形状和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。 （2）要选用有一定强度和韧性的支架和连接的材料。 （3）制作模型时应按从小到大、从简单到复杂的顺序，注意各部件的大小比例。 （4）制作含氮碱基时应保证配对碱基的接口吻合，同时各配对模型的长度也应相等。 【深挖教材・长句特训】 1.（必修2 P58“图3-7”）每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是多少？ 2个。1∶1∶1。 2.（必修2 P59“活动”）某同学在构建DNA分子模型时，用不同的几何图形或颜色代表核苷酸的三个不同组成部分。该同学组建的DNA分子模型中共有多少种不同的几何图形或颜色？试作具体说明。 6种。DNA的单体为脱氧核苷酸，1分子脱氧核苷酸包括1个含氮碱基（4种）、1个磷酸分子和1个脱氧核糖，共有6种小分子。 考点四 基因的本质及DNA的复制 一、基因的本质和DNA的功能 1.基因的概念及内含 结构层级 相关描述 染色体 ①是 DNA 的主要载体；② 每条染色体上含有一个或两个 DNA 分子 DNA ①主要的遗传物质；② 每个 DNA 分子含有许多基因 基因 ①是具有遗传效应的 DNA 片段；② 在染色体上呈线性排列；③ 是遗传物质的结构和功能单位 脱氧核苷酸 构成基因的基本单位 2.DNA具有携带遗传信息和表达遗传信息的双重功能 （1）携带遗传信息：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。 （2）传递遗传信息：以自身为模板，以半保留方式进行复制，保持遗传信息的稳定性。 （3）表达遗传信息：DNA能根据它所存储的遗传信息决定蛋白质的结构。 二、活动：探究DNA的复制过程 1.方法：同位素示踪技术和密度梯度超速离心技术。 2.实验材料：大肠杆菌。 3.实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同。含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用密度梯度超速离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。其中15N/15N-DNA为重带（密度最大），15N/14N-DNA为中带（密度居中）；14N/14N-DNA为轻带（密度最小）。 （4）实验过程 （5）实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。 【名师点拨】 （1）该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。 （2）该实验也可以用P、C等元素进行同位素示踪技术标记DNA。 （3）在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一代所用的时间为间隔。 三、DNA的复制 项目 内容 概念 以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程 时间 有丝分裂的分裂间期或减数第一次分裂前的间期 场所 主要在细胞核中 过程 特点 ①复制方式为半保留复制 ②边解旋边复制 ③多起点、不同时复制（真核生物）； DNA分子精准复制的原因 ①DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板 ②碱基互补配对原则保证复制精准进行 意义 DNA分子通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性 【名师点拨】 点拨一：DNA复制的场所 ①真核生物：主要在细胞核内，线粒体和叶绿体也可以进行。 ②原核生物：主要在拟核。 ③DNA病毒：活的宿主细胞内 点拨二：与DNA有关的四种酶 酶的种类 功能描述 DNA 聚合酶 需借助母链作为模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核糖核苷酸连接到已有的链上 DNA 连接酶 将多个复制起点所复制出的 “DNA 片段”“缝合” 起来形成磷酸二酯键，即连接 “片段” 限制酶 用于切断 DNA 双链中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 DNA 酶 用于将 DNA 分子水解为脱氧核糖核苷酸 【深挖教材・长句特训】 1.（必修2 64“内文拓展”）DNA复制能够准确无误的精确进行，其主要原因有哪些？ ①独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；②碱基互补配对原则保证了复制准确进行。 2.（教材P66“讨论”改编）本实验中若让第三代（15N14N，14N14N）的DNA再复制一次，从细胞中提取出DNA经密度梯度离心应呈现怎样的分布？ 应有1/4分布于离心管中部、3/4分布于上部。 3.倘若DNA复制为“全保留复制”，则15N15N DNA子一代、子二代在离心管中应如何分布？ 子一代：1/2的DNA分布离心管下部，1/2的DNA分布于离心管上部；子二代：1/4的DNA分布于离心管下部，3/4的DNA分布于离心管上部。 4.倘若DNA复制为“弥散复制”，则15N15N DNA复制的子一代、子二代在离心管中应如何分布？ 子一代：DNA全部分布于离心管中部；子二代：DNA全部分布于离心管中部偏上位置。 考点五 遗传信息的转录和翻译 一、基因通常是DNA分子的功能片段 1.基因的概念：基因是具有遗传效应的DNA片段（包括部分病毒的RNA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。 2.DNA的功能 功能 解释 携带遗传信息 4种碱基的排列顺序代表遗传信息 传递遗传信息 以自身为模板，半保留复制，保持遗传信息的稳定性 表达遗传信息 根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构 【特别提醒】关于基因的三点提醒 （1）基因可以是一段DNA，但一段DNA不一定是基因，不能控制性状的DNA片段就不是基因。 （2）基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。 （3）对于真核生物来说，染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体也是基因的载体。对于原核生物来说，拟核中的DNA分子或质粒DNA分子均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体（质）。 二、基因控制蛋白质合成 1．RNA的结构、种类及功能 （1）基本单位：4 种核糖核苷酸 （2）核糖核苷酸组成： （3）分布 ①真核生物：主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质 ②原核生物：主要在拟核中合成，无需加工，直接进行翻译 （4）种类及功能 ①信使 RNA（mRNA）：传达 DNA 上的遗传信息 ②转运 RNA（tRNA）：把氨基酸运送到核糖体上 ③核糖体 RNA（rRNA）：核糖体的重要成分 ④病毒 RNA：少量病毒的遗传物质 ⑤酶（少数为 RNA，即核酶）：可降低化学反应的活化能，起催化作用 2.DNA和RNA的比较： 种类 DNA RNA 基本单位 脱氧核糖核苷酸（4种） 核糖核苷酸（4种） 戊糖 脱氧核糖 核糖 特有碱基 T U 空间结构 规则的双螺旋结构 多呈单链结构 【名师点拨】DNA和RNA的区别 （1）正确判断DNA和RNA ①含有碱基T或脱氧核糖→DNA； ②含有碱基U或核糖→RNA。 （2）DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。 三、遗传信息的转录 1.转录的模板链探究（活动：SP8噬菌体侵染枯草杆菌实验） （1）实验目的：探究转录的模板是DNA单链还是DNA双链。 （2）实验过程： a.将SP8噬菌体的DNA缓慢加热到100 ℃，使之氢键断裂，用密度梯度离心法将加热后分开的两条链分离。 b.让SP8噬菌体侵染枯草杆菌，并分离出RNA。 c.分别将RNA和SP8噬菌体的DNA轻链和重链混合，缓慢冷却。 d.观察杂合情况。 （3）实验结果：SP8噬菌体侵染后形成的RNA只与重链形成DNA-RNA杂合分子。 （4）实验结论：转录的模板是DNA单链。 2.转录的场所： 生物 转录的场所 真核生物 细胞核（主要），线粒体和叶绿体 原核生物 细胞质（拟核区） 某些病毒 宿主细胞 3.转录的过程： 4.转录的结果： （1）mRNA：传达DNA上的遗传信息。  （2）tRNA：把氨基酸运送到核糖体上。  （3）rRNA：核糖体的重要成分。 【名师点拨】关于转录相关问题总结 （1）转录的基本单位是基因，而不是整个DNA，因此转录时只解旋基因片段，其他部位不解旋。 （2）RNA聚合酶不仅具有解旋功能，还能催化形成磷酸二酯键。RNA聚合酶的移动方向代表转录的方向。 （5）在真核细胞内，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。原核细胞內转录出的RNA无需加工。 （7）DNA边解旋边转录，已转录的模板链马上又与另一条DNA单链恢复成螺旋成双链。 （8）相关计算： ①转录产生的RNA分子中碱基数目是 DNA（基因）分子中碱基数目的一半。 ②DNA（基因）与mRNA中碱基之间的关系：互补的两碱基之和在mRNA、DNA单链及DNA分子中的比值相等。例如DNA模板链中A＋T（或C＋G）占30%，则其互补DNA链和双链DNA分子中A＋T（或C＋G）均占30%，mRNA链中A＋U（或C＋G）也占30%。 五、遗传信息的翻译 1．遗传密码 （1）概念：在mRNA上每3个相邻的核苷酸排列成的三联体，决定一种氨基酸，也称为密码子。 （2）遗传密码有64种，其中决定氨基酸的有61种；终止密码子有3种（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，是翻译终止的信号；起始密码子是翻译第一个氨基酸的密码子，共有2种（AUG、GUG），决定氨基酸。 【特别提醒】 起始密码子一般是AUG。但对于原核生物来说，少数蛋白质以GUG作为起始密码子。需要特别注意的是，如果GUG作为起始密码子，它会与AUG一样编码甲硫氨酸，而不是通常的缬氨酸。 （3）特点 ①统一性：除少数密码子外，生物界的遗传密码是统一的，这说明地球生物都来自共同的祖先。 ②简并性：除少数氨基酸只有一种遗传密码子外，大多数氨基酸有两种以上的遗传密码子。 ③专一性：一种氨基酸通常有一种及以上的密码子，但一个密码子只决定一个特定的氨基酸 2.密码子与反密码子的比较： 项目 密码子 反密码子 种类 64种 目前发现有很多种 位置 mRNA上 tRNA一端（另一端有氨基酸的结合部位） 实质 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 tRNA上3个相邻的碱基，能与mRNA密码子的核苷酸互补配对，以此来识别密码子 3.翻译 项目 内容 概念 以mRNA为模板，合成具有一定的氨基酸顺序的蛋白质的过程 场所或装配机器 核糖体 条件 模板：mRNA、原料：氨基酸、能量来源：ATP、酶：多种酶、搬运工具：tRNA 遵循原则 碱基互补配对原则 过程 产物 多肽蛋白质 特点 肽链合成时，若干个核糖体串联在一个mRNA分子上，可以同时翻译多条相同的肽链，这种合成方式大大提高了翻译效率 【名师点拨】 （1）翻译起点：起始密码子是翻译第一个氨基酸的密码子，编码的是甲硫氨酸；翻译终点：识别到终止密码子（不决定氨基酸），翻译停止。 （2）判断核糖体移动方向的2种常用方法 ①肽链的长短：短的肽链→长的肽链。 ②tRNA的结构：已形成肽链的tRNA→只携带氨基酸的tRNA。 （3）翻译过程中的相关计算 DNA上的碱基数∶mRNA上的碱基数∶多肽中的氨基酸数≈6∶3∶1，即DNA上的脱氧核苷酸数∶mRNA上的核糖核苷酸数∶多肽中的氨基酸数≈6∶3∶1。 【深挖教材・长句特训】 （1）（必修2 P76 “图3-17”）多肽链合成时，在一个mRNA分子上有若干个核糖体同时工作，不同核糖体合成的多肽链往往是相同的，为什么？ 一个mRNA分子上的每1个核糖体都是从mRNA上的第一个起始密码子起始翻译，到第1个终止密码子终止翻译，因此，多肽链往往相同，这种合成方式大大提高了翻译效率。 （2）（必修2 P73）组成蛋白质的20种氨基酸共对应61种密码子，其意义主要表现为如下两方面： ①增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。 ②保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码这种氨基酸可以保证翻译的速度。 （3）（必修2 P74）翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，起始密码子AUG决定的甲硫氨酸在此过程中往往会被剪切掉。翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。 考点六 中心法则及其补充 1.中心法则的提出及发展 提出者 克里克 要点 ①遗传信息通过复制从DNA传递到DNA ②由DNA通过转录传递到RNA，然后由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 有些RNA病毒在逆转录酶作用下，以RNA为模板反向合成单链DNA；有些RNA病毒还能够自我复制 2.完善后的中心法则图解 【特别提醒】关于中心法则的七点提醒 （1）并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程，但是均能发生一部分过程。 （2）DNA合成过程并不只发生在DNA复制过程中，DNA也可以在逆转录酶的作用下以RNA为模板合成。 （3）RNA中也存在遗传信息，RNA的复制和逆转录只发生在部分RNA病毒中。 （4）植物只有分生组织细胞才能进行复制、转录、翻译；高度分化的细胞只进行转录和翻译，不进行复制。 （5）哺乳动物成熟的红细胞不能进行复制、转录、翻译。 （6）病毒的复制及逆转录过程需借助宿主细胞提供的原料、能量等来完成。 （7）中心法则中，每一个过程都需要模板、原料、酶和能量，也都遵循碱基互补配对原则，但是配对的碱基是有差别的。 【深挖教材・长句特训】 （必修2 P78）中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。观察下图分析： 1.科学家克里克于1957年提出了中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充， 2．图中实线和虚线的差异是什么？ 实线主要表示细胞生物（或DNA病毒）所进行的遗传信息传递和表达过程；虚线表示RNA病毒所进行的遗传信息传递和表达过程。 3．在真核生物细胞中，过程①发生的场所和过程②的原料分别是什么？ 过程①发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；过程②的原料是4种核糖核苷酸。 4．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是③（填序号，下同）；需要逆转录酶参与的过程是④。 考点七 基因控制生物性状（基因—蛋白质—性状） 一、基因控制性状的复杂性 1.多对基因共同控制生物的某个性状，基因之间存在复杂的相互作用。 2.基因的表达受到环境的影响。生物的性状（或表型）是基因（或基因型）与环境共同作用的结果。 3.生物的性状主要通过蛋白质来体现。 二、基因与性状的关系 1.基因控制性状的途径： （1）直接途径：基因蛋白质的结构生物体的性状。 （2）间接途径：基因酶的合成代谢过程生物体的性状。 （3）细胞内有多种功能性RNA分子也参与性状的表现或具有调控基因表达的功能，如tRNA、rRNA、核酶等。 （2）基因对性状的控制实例（连一连）： 【深挖教材・长句特训】 （必修2 教材P76～77）下图表示苯丙氨酸在人体细胞中的一系列代谢过程。 1．白化病是由于细胞中缺少酶B而不能生成黑色素导致，苯丙氨酸转化成乙酰乙酸，需要的酶有A、C、D，尿黑症是由于细胞中缺少酶D，尿黑酸的含量升高。 2．由此说明基因控制性状的方式是基因通过控制酶的合成控制生物体内的生物化学反应，从而控制生物的性状。 考点八 表观遗传现象 一、基因序列不变，表型可能改变 1.一般来说，在基因型相同时，表型也相同，生活习惯的改变不会影响下一代的性状，事实上，有些改变了的表型是可以遗传的。 2.表观遗传现象 亲代传递给后代的DNA序列没有改变，亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起的身体状况变化会通过某种途径传递给下一代，即亲代的生活经历可通过DNA序列以外的方式遗传给后代，此为表观遗传现象。 3.表观遗传学与遗传学 项目 表观遗传学 （传统）遗传学 基因序列 不改变DNA序列，属于非基因序列改变所致基因表达水平的变化 基于基因序列改变所致基因表达水平的变化 遗传性 可以遗传 可以遗传 二、改变了的表型，有些可以遗传 1.形成原因：组蛋白乙酰化、DNA甲基化等修饰手段。 方式 表观修饰部位 原理 效果 组蛋白的乙酰化 组蛋白氨基端 乙酰基把氨基上的正电荷屏蔽起来，组蛋白的正电荷减少，与带负电的DNA分子片段（某基因）缠绕的力量减弱，基因可以被读取、转录 一般使基因活化，即开始转录，提升基因的表达水平 DNA的甲基化 基因启动子的胞嘧啶 基因启动子（即转录开关）中的胞嘧啶加上甲基基团（—CH3），会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，此时基因无法被识别，失去转录活性 一般使基因沉默，即无法转录，降低基因的表达水平 2.表观遗传修饰 （1）概念：不通过DNA序列改变而影响性状，有时能遗传给后代，此类变化称为表观遗传修饰，即发生在DNA序列外的变化。 【特别提醒】关于表观遗传的特点的三点提醒 （1）表观遗传是渐变的遗传过程，而非突变的过程。 （2）表观遗传变异常常是可逆的。 （3）表观遗传改变多发生在启动子区，而遗传突变多发生在编码区。 （2）意义：可使生物打破DNA变化缓慢的限制，使后代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，但通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利的。 【深挖教材・长句特训】 1.（必修2 P78“课外读”）基因表达的调控包括转录水平的调控和翻译水平的调控等，DNA甲基化、组蛋白乙酰化和RNA干扰分别属于什么水平的调控？ DNA甲基化和组蛋白乙酰化属于转录水平的调控，RNA干扰属于翻译水平的调控。 2.（必修2 P82“内文拓展”）在脊椎动物的DNA中，绝大部分的CG序列中的胞嘧啶是甲基化的。甲基化的常常是基因启动子的区域。研究表明肿瘤的发生与DNA甲基化密切相关。试从原癌基因与抑癌基因的异常甲基化的角度作出分析。 原癌基因甲基化程度减弱；抑癌基因甲基化程度过强。 3.（必修2教材P80～81）表观遗传不是（填“是”或“不是”）进化。 4.（必修2教材P80～81）表观遗传状况的改变是可逆（填“可逆”或“不可逆”）的。如吸烟、吸毒不良习惯被消除，表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 能力进阶·方法专项提炼 【专项突破01】 活体细菌转化实验和离体细菌转化实验的比较 项目 活体细菌转化实验 离体细菌转化实验 培养 场所 小鼠（体内） 培养基（体外） 实验 思路 将加热杀死的S型菌、活的R型菌及两者的混合物，分别注入小鼠体内 将物质分离提纯后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用 实验 结果 加热杀死的S型菌能使R型菌转化为S型菌 S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌 实验 结论 S型菌体内含有“转化因子” S型菌的DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质 联系 ①两实验都使用了R型和S型肺炎链球菌 ②实验目的都是探究遗传物质的成分 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则 ④活体细菌转化实验是离体细菌转化实验的基础，离体细菌转化实验是活体细菌转化实验的延伸 【特别提醒】 (1)转化的实质：基因重组而非基因突变 肺炎链球菌转化实验中S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了广义上的基因重组。 (2)S型细菌死亡实质： 加热使生命活动的承担者——蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；但是其内部的DNA热稳定性较高，加热只使DNA的氢键断裂，若将其慢慢冷却，分离的DNA单链又可以恢复其双螺旋结构。 (3)发生转化的只是少部分R型菌。由于转化受到DNA的纯度、两种菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，所以并不是所有的R型菌都转化成了S型菌，只是小部分R型菌被转化成S型菌。 ③不能简单认为S型菌的DNA使小鼠死亡 S型菌与R型菌混合培养时，S型菌的DNA进入R型菌体内。结果在S型菌DNA的控制下，利用R型菌体内的化学成分合成了S型菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型菌。(4)活体转化实验间接可以证明“遗传因子”耐高温。 【专项突破02】噬菌体侵染细菌的实验 1.噬菌体的复制式增殖过程 （1）模板：进入细菌体内的噬菌体DNA。 （2）合成噬菌体DNA的原料：细菌提供的四种脱氧核苷酸。 （3）合成噬菌体的蛋白质 （4）噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳没有进入。 【特别提醒】T2噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳没有进入。 2.噬菌体侵染细菌的实验中悬浮液和沉淀放射性分析 （1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 ①实验背景判断 32P标记噬菌体的 DNA，蛋白质外壳不含32P、无放射性。 ②分情况解析保温时间的影响 a.保温时间合理：全部噬菌体完成侵染，DNA 注入大肠杆菌、蛋白质外壳留在外侧且未释放子代。 质量轻的噬菌体蛋白质外壳离心时进入上清液，因此上清液无放射性； 质量大的包裹了噬菌体 DNA 的大肠杆菌离心时沉淀到底部，沉淀物有放射性。 b.保温时间过短 部分噬菌体还没侵染大肠杆菌，游离在培养液中。离心后这些未侵染的噬菌体（含32P标记的 DNA）进入上清液，最终悬浮液（上清液）出现放射性。 c.保温时间过长 噬菌体在大肠杆菌内完成增殖，大肠杆菌裂解，子代噬菌体被释放出来。离心后子代噬菌体（带32P放射性）进入上清液，最终悬浮液（上清液）出现放射性。 ③核心结论 只有保温时间适宜时，32P标记组的放射性才主要集中在沉淀物；保温过短 / 过长都会让上清液放射性升高，这也是该实验需要精准控制保温时长的原因。 （2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 ①实验背景说明 35S是蛋白质的特征元素，用来标记噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体的 DNA 不含35S。 分情况解析搅拌程度的影响 ②搅拌充分 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。 a.质量较轻的噬菌体外壳离心后进入悬浮液，所以悬浮液有放射性； b.质量较重的、包裹着噬菌体 DNA 的大肠杆菌进入沉淀物，大肠杆菌内无35S标记，因此沉淀物无放射性。 ③搅拌不充分 少量被35S标记的噬菌体蛋白质外壳没能从大肠杆菌表面脱落，会随着大肠杆菌在离心时进入沉淀物。大部分外壳仍进入悬浮液，所以悬浮液放射性依然较高； 少量带放射性的外壳随细菌沉淀，因此沉淀物放射性变低（出现少量放射性）。 【名师点拨】“两看法”判断子代噬菌体标记情况 3.离体细菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较 项目 不同点 相同点 离体细菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 实验方法 采用直接分离法将DNA与蛋白质分开 采用同位素标记法间接将DNA与蛋白质分开 ①遵循了对照原则和单一变量原则； ②设法将DNA与其他物质分开，单独观察不同物质的作用 实验结论 ①证实DNA是遗传物质的同时还证实了蛋白质不是遗传物质；②是证实DNA是遗传物质的最早证据来源 进一步证实了发挥遗传作用的物质是DNA 证实了DNA是遗传物质 【专项突破03】探究遗传物质的思路与方法 （1）探究思路 ①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。 ②若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性或同位素示踪法。 （2）探究方法 ①同位素标记法 第一类应用：探究某未知病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA 原理： DNA 特有的碱基是胸腺嘧啶（T），RNA 特有的碱基是尿嘧啶（U），二者碱基组成有专属区分特征，可用放射性同位素分别标记含 T、U 的核苷酸： • 若病毒增殖时消耗带放射性的T，子代病毒检测到放射性→遗传物质为 DNA； • 若病毒增殖时消耗带放射性的U，子代病毒检测到放射性→遗传物质为 RNA。 第二类应用：探究病毒中核酸、蛋白质哪类分子起遗传作用 原理:核酸含 P 元素、蛋白质含 S 元素，可用同位素分别标记二者特有元素（如32P标记核酸、35S标记蛋白质），再拆分核酸和蛋白质，单独侵染宿主观察子代产生情况： • 只有核酸单独侵染能产生新病毒→核酸是遗传物质； • 只有蛋白质单独侵染不能产生新病毒→蛋白质不是遗传物质。 经典案例：噬菌体侵染大肠杆菌实验，用32P标记噬菌体 DNA、35S标记噬菌体蛋白质，分别观察两组侵染效果，证明噬菌体的遗传物质是 DNA。 ②病毒重组法 方法：将一种病毒的核酸与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。 核心原理：通过病毒组分重组，把核酸和蛋白质外壳分开溯源，直接判断遗传信息的载体，属于组分拆分重组实验思路，和噬菌体侵染细菌实验的核心逻辑一致：区分核酸与蛋白质的遗传功能。 经典案例：烟草花叶病毒（TMV）重组实验。 ③酶解法 原理：利用酶的专一性，如加入DNA酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”其遗传物质不是DNA，若“否”其遗传物质可能是DNA。 经典案例：肺炎双球菌体外转化实验中，向 S 型菌的 DNA 提取物中加入DNA酶，再和 R 型菌混合培养，培养基不会出现S型菌，对照证明DNA才是使R型菌发生转化的遗传物质。 ④分离提纯法 举例：如离体细菌转化实验，把 S 型肺炎双球菌的 DNA、蛋白质、多糖、脂质等成分逐步分离提纯，分别单独与 R 型活细菌混合培养，观察能否使 R 型菌转化为 S 型菌。 缺点：物质纯度不能保证 100%。当时技术条件有限，提纯的DNA样品仍含有少量蛋白质杂质，无法做到 100% 纯 DNA，因此仍有部分学者对结论存疑，后续用噬菌体侵染细菌实验进一步完善验证。 【专项突破04】生物的遗传物质 1.不同生物的遗传物质 项目 病毒 原核生物 真核生物 核酸种类 DNA或RNA DNA和RNA DNA和RNA 碱基种类 4种 5种 5种 核苷酸种类 4种 8种 8种 遗传物质 DNA或RNA DNA DNA 实例 噬菌体、烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝细菌 玉米、小麦、人 注：常见的RNA病毒有烟草花叶病毒、SARS病毒、HIV、脑炎病毒、小儿麻痹病毒、流感病毒、新型冠状病毒等。 【名师点拨】“DNA是主要的遗传物质”表述分析 （1）一切生物的遗传物质是核酸。 （2）细胞内既有DNA又有RNA的生物和体内只有DNA的生物，遗传物质都是DNA。 （3）凡是由细胞构成的生物的遗传物质必定是DNA。 （4）只有在RNA病毒中RNA才作为遗传物质。 （5）对于整个生物界来说，由于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。 （6）就生物个体而言，任何一种生物，其遗传物质要么是DNA，要么是RNA，不存在“主要的”与“次要的”之分。如果变成噬菌体的遗传物质主要是DNA，这句话是错的。 （7）单单一个实验或许能说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要遗传物质。 2.对探索遗传物质的经典实验的归纳 实验名称 核心实验方法 实验结论 补充说明 肺炎链球菌活体细转化实验（格里菲思实验） 小鼠体内转化实验：将加热杀死的 S 型菌与活 R 型菌混合注入小鼠，观察小鼠存活与细菌转化情况 S 型菌中含有 “转化因子” 仅证明存在能使 R 型菌转化的未知物质，未明确转化因子的化学本质 肺炎链球菌离体转化实验（艾弗里实验） 分离提纯法：将 S 型菌的 DNA、蛋白质、多糖等成分逐一分离提纯，分别与 R 型活细菌体外混合培养 DNA 是使 R 型菌产生稳定遗传变化的物质 首次确定转化因子的化学本质，初步证明 DNA 是遗传物质；受限于技术，提纯的 DNA 仍有微量杂质 噬菌体侵染细菌实验 同位素标记法：用 ³²P 标记噬菌体 DNA、³⁵S 标记噬菌体蛋白质，分别侵染大肠杆菌，经搅拌、离心后检测放射性分布 DNA 是遗传物质 规避了物质纯度的干扰，进一步佐证 DNA 是遗传物质，成为经典验证实验 烟草花叶病毒感染烟草实验 病毒拆分重组法：分离烟草花叶病毒（TMV）的 RNA 与蛋白质外壳，重组后侵染烟草，观察子代病毒性状 RNA 是该病毒的遗传物质 证明部分病毒的遗传物质是 RNA，完善了遗传物质的认知体系 其他许多实验 同位素标记法、酶解法等多种分子生物学方法 DNA 是遗传物质 验证了绝大多数生物均以 DNA 作为遗传物质 整体最终结论 综合上述多类实验的结果 DNA 是主要的遗传物质 绝大多数生物的遗传物质为 DNA，仅少数 RNA 病毒的遗传物质为 RNA 【专项突破05】 DNA的分子结构及特点 1.DNA分子双螺旋结构模型 平面结构 双螺旋结构 2.模型解读 分类 具体内容 数量关系 1. 每个链状 DNA 分子片段中，游离磷酸基团数量为2 个； 2. A-T 碱基对含2 个氢键，G-C 碱基对含3 个氢键； 3. 组成上：脱氧核糖数 = 磷酸基团数 = 碱基数； 4. 若有n个碱基对，理论上可形成4n种 DNA 分子； 5.卡伽夫法则：在DNA分子中，A和T的数目相等，G和C的数目相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。 位置关系 1. 单链中相邻碱基：依托脱氧核糖 — 磷酸基团构成的骨架实现间接连接； 2. 互补链中互补配对的碱基：位于两条链之间、横向配对相连。 连接方式 1. 氢键：连接两条互补链上配对的碱基； 2. 磷酸二酯键：连接同一条单链中相邻的两个脱氧核苷酸，构成 DNA 单链的骨架。 水解产物 1. 初步水解：产物为4 种脱氧核糖核苷酸； 2. 彻底水解：产物为磷酸、脱氧核糖、4 种含氮碱基（A/T/C/G）。 变与不变 DNA分子中，脱氧核糖和磷酸基团交替连接构成的基本骨架固定不变，碱基对排列顺序千变万化。 【专项突破06】 DNA碱基互补配对原则的有关计算规律 注：公式中“1”“2”分别代表DNA分子的两条链 根据上图可得出：一条链中某碱基数目等于另一条链中与其互补的碱基数目，即A1＝T2，T1＝A2，C1＝G2，G1＝C2。并可进一步推导出以下规律： （1）互补的两种碱基数量相等，即A＝T（A1＋A2＝T2＋T1），C＝G（C1＋C2＝G2＋G1）。 （2）双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，即A＋G＝C＋T。 （3）任意两种不互补的碱基之和占总碱基的50%，如A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基的50%。 （4）一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和，如A1＋T1＝A2＋T2。 （5）互补的碱基之和的比例在两条单链和双链中都相等。如一条链中＝n，则另一条链中＝n，双链中＝n。 （6）非互补的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数。如一条链中＝K，则另一条链中＝。 （7）不同生物的DNA分子中互补的碱基之和的比值不同，即（A＋T）/（C＋G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 （8）若已知A占双链的比例为c%，则A1占单链的比例无法确定，但可求出最大值为2c%，最小值为0。 【名师点拨】解答有关碱基计算题的“三步曲” 【专项突破07】基因的本质及DNA复制过程与特点 1.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系 （1）图解 （2）范围大小 2．DNA分子连续复制两次图像及解读 3.同位素示踪技术在高中生物学中的应用总结 实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论 研究光合作用过程中物质的利用 H218O H218O→18O2 光合作用的反应物H2O中的O以O2的形式放出，CO2中的C用于合成有机物 14CO2 14CO2→14C3→（14CH2O） 探究生物的遗传物质 亲代噬菌体中的32P（DNA）、35S（蛋白质） 子代噬菌体检测到放射性32P，未检测到35S DNA是遗传物质 验证DNA的复制方式 亲代双链用15N标记 亲代DNA→子一代DNA的一条链含15N DNA的复制方式为半保留复制 生长素的极性运输 含14C的生长素 标记物在形态学上端，在形态学下端可检测到标记物，反之不行 生长素只能从植物体的形态学上端运输到形态学下端 研究分泌蛋白的合成和分泌过程 用3H标记的亮氨酸 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合 探究DNA复制、转录的原料 3H或15N标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸 标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸主要集中在细胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在细胞质 标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA 【特别提醒】 18O和15N为稳定性同位素，无放射性，可利用密度梯度离心和质谱仪进行检测 【专项突破08】DNA复制的相关计算 若将双链被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养，复制n（n≥1）次，其结果如下： （1）DNA分子数分析 子代DNA分子数 2n 含15N的DNA分子数 2 含14N的DNA分子数 2n 只含14N的DNA分子数 2n-2 （2）脱氧核苷酸链数分析 子代DNA中脱氧核苷酸链数 2n+1 含15N的脱氧核苷酸链数 2 含14N的脱氧核苷酸链数 2n+1-2 （3）消耗的脱氧核苷酸数（若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个） ①经n次复制，需要消耗该脱氧核苷酸m·（2n-1）个。 ②第n次复制，需要消耗该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。 （4）复制出现异常的结果：DNA复制过程中其中一条链发生差错，复制n代后，发生突变的DNA占全部DNA数的50%。 【特别提醒】 （1）注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆，氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂（体外）；而氢键是在适宜条件下自动形成的，不需要酶和能量。 （2）注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。 （3）做题时，看准是“DNA分子数”还是“链数”；注意碱基的单位是“对”还是“个”。 （4）注意在DNA复制过程中，无论复制了几次，只有2个DNA分子含有最初亲代的母链。 【专项突破09】基因控制蛋白质合成 1.三种RNA的比较 项目 mRNA tRNA rRNA 分布部位 常与核糖体结合 细胞溶胶中 与蛋白质结合形成核糖体 特点 直接控制蛋白质合成 一端能与氨基酸结合，另一端有反密码子，与mRNA上的遗传密码配对 以DNA上的基因区段为模板转录而来 功能 传递DNA上的遗传信息 把氨基酸运送到核糖体 核糖体的重要组成成分 结构 单链 单链，有部分碱基配对，形成“三叶草”结构 单链 共同点 ①都是转录产生的；②基本单位相同；③都与翻译过程有关 2.遗传信息、遗传密码（密码子）与反密码子的比较 项目 位置 含义 联系 遗传 信息 基因 通常指脱氧核苷酸的排列顺序；RNA病毒中指核糖核苷酸的排列顺序 ①遗传信息通常指基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上 ②遗传密码直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用 遗传 密码 mRNA 指mRNA上每3个相邻的核苷酸排列成的三联体，决定一种氨基酸 反密 码子 tRNA 与遗传密码互补配对的3个碱基 3.转录和翻译的课本示意图分析 （1）转录 ①转录的产物是RNA，不仅仅有mRNA，还包含tRNA和rRNA。 ②转录需RNA聚合酶的催化，它可以将游离的核糖核苷酸连到已经形成的RNA链上。 ③RNA聚合酶识别的位点是DNA上的启动部位，启动部位实质是DNA上一段特殊的核苷酸序列。 ④转录时不是沿着整条DNA长链进行，而是以基因为单位进行，其中进行转录的那条链为模板链，不转录的那条链为编码链。 ⑤在真核生物中，细胞核内转录而来的RNA产物经过加工才能成为成熟的mRNA，然后转移到细胞质中，用于蛋白质的合成。 （2）翻译 ①核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动，氨基酸相继加到延伸中的多肽链上，核糖体移动方向的判断依据是多肽链的长短。 ②核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码。 ③多肽链合成时，在一个mRNA分子上有若干个核糖体同时进行工作，合成多条相同的多肽链，而不是多个核糖体共同完成一条多肽链的合成，这样可以大大增加翻译效率。 ④一个核糖体与mRNA的结合部位存在2个tRNA结合位点。 4.翻译过程的三种模型图解读 （1）图甲翻译模型分析 a．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。 b．一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。 c．翻译起点：起始密码子编码的是甲硫氨酸。 d．翻译终点：识别到终止密码子（不编码氨基酸），翻译停止。 e．翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动，图中核糖体沿着mRNA移动的方向是由左往右。 （2）多核糖体现象：模型乙反映出mRNA与核糖体存在的数量关系是一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体。图中核糖体移动的方向是由右向左；多聚核糖体形成的意义是少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。其中①是mRNA，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链。 （3）模型丙是原核细胞内发生的转录和翻译过程，特点是边转录边翻译，与真核细胞不同的原因是原核细胞无以核膜为界限的细胞核，转录形成的mRNA不需要加工即可作为翻译的模板。图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，并结合核糖体同时进行翻译过程。 5.真核细胞和原核细胞基因表达过程的判断方法 判断维度 真核细胞基因表达 原核细胞基因表达 核心判断依据 有核膜 / 细胞核结构；转录和翻译过程在时空上分离 无核膜 / 细胞核结构；转录和翻译过程可同步进行 细胞结构特征 有成形的细胞核，核膜将 DNA 与细胞质分隔开 无成形细胞核，DNA 集中在拟核区域，无核膜阻隔 转录翻译时空特点 先转录后翻译，两个过程不能同时发生 边转录边翻译，两个过程可同步进行 转录场所 主要在细胞核内（线粒体、叶绿体中也可发生，类似原核生物的边转录边翻） 主要在拟核区域（质粒区域也可发生） mRNA 特点 转录出的初始 mRNA 需经过剪切、拼接等加工修饰，才能成为成熟的翻译模板 转录得到的 mRNA 可直接结合核糖体启动翻译，无复杂的加工修饰过程 典型 示意图 【专项突破10】DNA复制、转录、翻译的比较 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期 个体生长、发育的整个过程 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 细胞质中 的核糖体 模板 DNA的两条链（两条链分别作为模板） DNA的一条链（转录的那条链为模板链） mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 能量 都需要 酶 DNA聚合酶等 RNA聚合酶 氨酰-tRNA合成酶、转肽酶、氨肽酶等 产物 2个双链DNA mRNA、tRNA、rRNA 蛋白质 产物去向 传递到2个子细胞或子代 通过核孔进入细胞质 组成细胞的结构或行使功能 信息传递方向 亲代DNA→子代DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 特点 边解开螺旋边复制，半保留复制，整个DNA分子都复制 边解开螺旋边转录，单链转录，转录单位为基因 一个mRNA上可以结合多个核糖体，合成多条肽链，每条肽链的氨基酸排列顺序相同 碱基 配对 A-T、T-A、G-C、C-G A-U、T-A、G-C、C-G A-U、U-A、G-C、C-G 意义 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状 【专项突破11】 中心法则各过程 1．不同种类生物中心法则表达式举例 生物种类 举例 遗传信息的传递过程 DNA病毒 T2噬菌体 RNA病毒 烟草花叶病毒 逆转录病毒 艾滋病病毒 细胞生物 动物、植物、细菌、真菌等 洋葱根尖分生区细胞 洋葱表皮细胞 DNARNA蛋白质 2.不同生物遗传信息的表达分析 （1）图中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。 （2）若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。 3.三看”法判断中心法则的各个过程 “一看”模板 “二看”原料 “三看”产物 过程 相关酶 DNA 脱氧核苷酸 DNA DNA复制 解旋酶、DNA聚合酶 核糖核苷酸 RNA 转录 RNA聚合酶 RNA 脱氧核苷酸 DNA 逆转录 逆转录酶 核糖核苷酸 RNA RNA复制 RNA复制酶 氨基酸 蛋白质（多肽） 翻译 蛋白质（多肽）合成酶 4.RNA病毒的种类 （1）正链RNA病毒（＋RNA病毒），如SARS病毒，其RNA可直接作模板，进行复制并指导病毒蛋白质的合成。 （2）负链RNA病毒（－RNA病毒），如流感病毒，侵染细胞后，必须以其RNA为模板，在自身携带的RNA聚合酶的作用下合成mRNA，进而指导病毒蛋白质的合成。 （3）逆转录病毒，如HIV，侵染细胞后，需以病毒RNA为模板，在病毒自身所携带的逆转录酶作用下，合成病毒DNA，该DNA整合到宿主细胞染色质DNA上，以整合在染色质DNA上的病毒DNA片段为模板，合成新的病毒基因组RNA与病毒mRNA，mRNA可翻译出各种病毒蛋白质（如逆转录酶），最后装配产生子代病毒。 【专项突破12】基因控制生物性状（基因—蛋白质—性状） 1．基因对性状控制的两种途径 2．基因与性状的关系 （1）基因与性状的对应关系 （2）基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因（或基因型）和环境条件共同作用的结果。 （3）基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状。 3．基因对生物性状的控制 （1）表达功能性RNA参与性状控制：基因与生物性状不存在直接的联系，需要借助RNA实现对性状的控制与指导。某些基因表达的是功能性RNA，如tRNA、rRNA等，产生之后参与蛋白质的合成或调整基因表达等。 （2）表达mRNA参与性状控制：某些基因（如胰岛素基因、唾液淀粉酶基因等）转录产生的是mRNA，则通过翻译产生蛋白质直接控制生物性状，或通过酶调控生物体内的生物化学反应，间接控制生物性状。 【专项突破13】对表观遗传现象的解读 1.表观遗传不改变 DNA 碱基序列，通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化等方式改变染色质结构，调控基因转录与表达。 2.DNA甲基化常抑制基因表达；组蛋白乙酰化可使染色质松散，促进基因表达。 3.遗传信息相同的个体可因表观修饰差异产生不同性状，该性状变化可遗传，不属于基因突变。 经典例子 1.同卵双胞胎，二者基因组 DNA序列几乎完全一致，幼年性状高度相似；随着年龄增长、生活环境 / 饮食 / 压力差异，DNA甲基化等表观修饰差异不断累积，导致基因表达出现区别，成年后外貌、体质、患病风险出现明显差异。 经典例子 2.小鼠毛色表观遗传实验，具有相同毛色基因的小鼠，因母体饮食影响发生DNA 甲基化修饰差异：甲基化修饰沉默毛色显性基因时小鼠毛色偏棕黄；修饰不同时毛色偏深灰，基因型不变但表型改变，且可跨代传递。 经典例子3.植物春化作用，部分开花植物需经历低温，改变相关基因的表观修饰，解除开花基因的抑制，完成开花发育，DNA序列不变但发育性状改变。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $