專題四遺傳的分子基礎(chǔ)3.1親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上3.1.1概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上3.1.2概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息3.1.3概述DNA分子通過半保留方式進行復(fù)制3.1.4概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)3.1.5概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象1．艾弗里通過肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)。(×)2．加熱致死的S型細菌仍可使R型細菌轉(zhuǎn)化，說明在加熱條件下DNA未失活。(√)3．S型細菌侵入宿主細胞后，可利用宿主細胞的營養(yǎng)物質(zhì)和核糖體等細胞結(jié)構(gòu)繁殖后代。(×)4．艾弗里實驗證明從S型肺炎鏈球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。(×)5．赫爾希和蔡斯實驗中，細菌裂解后得到的子代噬菌體都帶有32P標(biāo)記。(×)6．在噬菌體侵染細菌的實驗過程中，攪拌、離心可使噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分開。(×)7．在用35S標(biāo)記的噬菌體的侵染實驗中，沉淀物中存在少量放射性可能是攪拌不充分導(dǎo)致的。(√)8．某環(huán)狀DNA分子中有兩個游離的磷酸基團，RNA分子有一個游離的磷酸基團，位置在3′端。(×)9．DNA中磷酸二酯鍵用限制酶處理可切割，用DNA連接酶處理可連接。(√)10．DNA分子中每個脫氧核糖都連接兩個磷酸，每個堿基都連接一個脫氧核糖。(×)11．沃森和克里克拍攝了DNA的衍射圖譜，并提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。(×)12．可以通過檢測15N的放射性來研究DNA半保留復(fù)制的特點。(×)13．DNA復(fù)制時，解旋酶和DNA聚合酶能同時發(fā)揮作用。(√)14．一個基因的堿基排列順序的多樣化構(gòu)成了基因的多樣性。(×)15．一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸，一種氨基酸可能由多種tRNA轉(zhuǎn)運。(√)16．每種氨基酸都對應(yīng)多種密碼子，每個密碼子都決定一種氨基酸。(×)17．核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成三個tRNA的結(jié)合位點，mRNA沿著核糖體移動并讀取下一個密碼子。(×)18．同一個體的胰島細胞和未成熟的紅細胞所含有的基因相同，所有的RNA和所有的蛋白質(zhì)都不同。(×)19．轉(zhuǎn)錄過程與DNA復(fù)制過程的共同點是都以DNA單鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下進行。(×)20．DNA甲基化會影響DNA復(fù)制但不會影響堿基的排列順序。(×)1．在噬菌體侵染細菌的實驗中，選擇35S和32P這兩種同位素分別標(biāo)記_蛋白質(zhì)和DNA__，而不用14C和18O標(biāo)記的原因：_S僅存在于T2噬菌體的蛋白質(zhì)中，P幾乎都存在于DNA中，T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有C和O這兩種元素__。2．肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗：20世紀(jì)40年代由科學(xué)家_艾弗里__等人進行。結(jié)論：_DNA才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)__。3．從控制自變量的角度分析，艾弗里實驗的基本思路是_在每個實驗組中特異性地去除某一種物質(zhì)，然后在沒有這種物質(zhì)的情況下觀察結(jié)果__，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。4．在證明DNA半保留復(fù)制的實驗中，如何區(qū)分親代與子代的DNA分子？_因為本實驗是根據(jù)半保留復(fù)制的原理和DNA密度的變化來設(shè)計的，所以根據(jù)試管中DNA帶所在的位置就可以區(qū)分親代與子代的DNA分子__。5．人類基因組計劃測定的是_24條染色體(22條常染色體＋X、Y染色體)上DNA的堿基序列__。6．原核生物的擬核基因表達速率往往比真核生物的核基因表達速率要快很多，原因是_原核生物基因表達時轉(zhuǎn)錄和翻譯可以同步進行，真核生物核基因表達時先完成轉(zhuǎn)錄，再完成翻譯__。7．柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是_發(fā)生在相關(guān)基因或基因前端的甲基化修飾均會導(dǎo)致相關(guān)基因的表達受到抑制，進而影響性狀__。課本相應(yīng)資料展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為_基因的堿基序列__保持不變，但部分堿基發(fā)生了_甲基化修飾__，抑制了_基因的表達__，進而對表型產(chǎn)生了影響。這種_DNA甲基化修飾__可以遺傳給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型。8．密碼子的簡并性對生物體生存發(fā)展的意義：_在一定程度上能防止堿基改變而導(dǎo)致的生物性狀的改變__。核心考點一DNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù)1.肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實驗的比較項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗處理方式的區(qū)別將加熱致死的S型細菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實驗來說明確實發(fā)生了轉(zhuǎn)化利用不同的酶，特異性地去除一種物質(zhì)，從而觀察這種物質(zhì)對轉(zhuǎn)化的影響實驗結(jié)論加熱致死的S型細菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子S型細菌的DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)聯(lián)系①所用材料相同，都是R型和S型肺炎鏈球菌；②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是基礎(chǔ)，僅說明加熱致死的S型細菌體內(nèi)含有某種“轉(zhuǎn)化因子”，而體外轉(zhuǎn)化實驗則進一步說明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA；③實驗設(shè)計都遵循對照原則、單一變量原則2.兩個實驗遵循相同的實驗設(shè)計原則——對照原則(1)肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗中的相互對照eq\o(→,\s\up7(相互對照),\s\do15(得出結(jié)論))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(DNA是遺傳物質(zhì),其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì),DNA水解物也不是遺傳物質(zhì)))(2)T2噬菌體侵染細菌實驗中的相互對照3.噬菌體侵染細菌實驗的誤差分析(1)32P標(biāo)記噬菌體侵染大腸桿菌(2)35S標(biāo)記噬菌體侵染大腸桿菌4.“遺傳物質(zhì)”探索的四種方法真題感悟?？碱}型探索生物遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗及變式分析典例1(2022·浙江6月卷)下列關(guān)于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是(C)A．需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌B．?dāng)嚢枋菫榱耸勾竽c桿菌內(nèi)的噬菌體釋放出來C．離心是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌D．該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNA【解析】實驗過程中需單獨用32P標(biāo)記噬菌體的DNA和35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，A錯誤；實驗過程中攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體外殼與細菌分離，B錯誤；大腸桿菌的質(zhì)量大于噬菌體，離心的目的是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌，C正確；該實驗證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，D錯誤。故選C。典例2(2021·全國乙卷)在格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，從小鼠體內(nèi)分離出了有毒性的S型活細菌。某同學(xué)根據(jù)上述實驗，結(jié)合現(xiàn)有生物學(xué)知識所做的下列推測中，不合理的是(D)A．與R型菌相比，S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關(guān)B．S型菌的DNA能夠進入R型菌細胞指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成C．加熱殺死S型菌使其蛋白質(zhì)功能喪失而DNA功能可能不受影響D．將S型菌的DNA經(jīng)DNA酶處理后與R型菌混合，可以得到S型菌【解析】與R型菌相比，S型菌具有莢膜多糖，S型菌有毒，故可推測S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關(guān)，A正確；S型菌的DNA進入R型菌細胞后使R型菌具有了S型菌的性狀，可知S型菌的DNA進入R型菌細胞后指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，B正確；加熱殺死的S型菌不會使小白鼠死亡，說明加熱殺死的S型菌的蛋白質(zhì)功能喪失，而加熱殺死的S型菌的DNA可以使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，可知其DNA功能不受影響，C正確；將S型菌的DNA經(jīng)DNA酶處理后，DNA被水解為小分子物質(zhì)，故與R型菌混合，不能得到S型菌，D錯誤。故選D。典例3(2022·湖南卷)T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程中，下列哪一項不會發(fā)生(C)A．新的噬菌體DNA合成B．新的噬菌體蛋白質(zhì)外殼合成C．噬菌體在自身RNA聚合酶作用下轉(zhuǎn)錄出RNAD．合成的噬菌體RNA與大腸桿菌的核糖體結(jié)合【解析】T2噬菌體侵染大腸桿菌時，首先吸附在大腸桿菌上，然后，T2噬菌體將自身遺傳物質(zhì)(DNA)注入大腸桿菌內(nèi)部，大腸桿菌體內(nèi)會合成新的噬菌體DNA，然后以噬菌體DNA轉(zhuǎn)錄出噬菌體RNA，該RNA與大腸桿菌核糖體結(jié)合，翻譯出新的噬菌體蛋白質(zhì)外殼，噬菌體DNA與新的噬菌體蛋白質(zhì)外殼組裝成子代噬菌體，噬菌體以這種方式大量繁殖，當(dāng)其增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量噬菌體。T2噬菌體侵染大腸桿菌時只有DNA進入大腸桿菌，則其DNA轉(zhuǎn)錄形成RNA時需要的RNA聚合酶來自大腸桿菌。故選C。典例4(2022·浙江1月卷)S型肺炎鏈球菌的某種“轉(zhuǎn)化因子”可使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。研究“轉(zhuǎn)化因子”化學(xué)本質(zhì)的部分實驗流程如圖所示：下列敘述正確的是(D)A．步驟①中，酶處理時間不宜過長，以免底物完全水解B．步驟②中，甲或乙的加入量不影響實驗結(jié)果C．步驟④中，固體培養(yǎng)基比液體培養(yǎng)基更有利于細菌轉(zhuǎn)化D．步驟⑤中，通過涂布分離后觀察菌落或鑒定細胞形態(tài)得到實驗結(jié)果【解析】步驟①中，酶處理時間要足夠長，以使底物完全水解，A錯誤；步驟②中，甲或乙的加入量屬于無關(guān)變量，應(yīng)相同，否則會影響實驗結(jié)果，B錯誤；步驟④中，液體培養(yǎng)基比固體培養(yǎng)基更有利于細菌轉(zhuǎn)化，C錯誤；S型細菌有莢膜，菌落光滑，R型細菌無莢膜，菌落粗糙，步驟⑤中，通過涂布分離后觀察菌落或鑒定細胞形態(tài)，判斷是否出現(xiàn)S型細菌，D正確。故選D。典例5(2022·海南卷)某團隊從下表①～④實驗組中選擇兩組，模擬T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗，驗證DNA是遺傳物質(zhì)。結(jié)果顯示：第一組實驗檢測到放射性物質(zhì)主要分布在沉淀物中，第二組實驗檢測到放射性物質(zhì)主要分布在上清液中。該團隊選擇的第一、二組實驗分別是(C)材料及標(biāo)記實驗組T2噬菌體大腸桿菌①未標(biāo)記15N標(biāo)記②32P標(biāo)記35S標(biāo)記③3H標(biāo)記未標(biāo)記④35S標(biāo)記未標(biāo)記A．①和④ B．②和③C．②和④ D．④和③【解析】噬菌體侵染細菌時，只有DNA進入細菌，蛋白質(zhì)外殼沒有進入，為了區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)，可用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，根據(jù)第一組實驗檢測到放射性物質(zhì)主要分布在沉淀物中，說明親代噬菌體的DNA被32P標(biāo)記，根據(jù)第二組實驗檢測到放射性物質(zhì)主要分布在上清液中，說明第二組噬菌體的蛋白質(zhì)被35S標(biāo)記，即C正確，A、B、D錯誤。故選C。歸納提升：1．噬菌體的增殖周期(1)吸附：噬菌體的尾絲與宿主細胞壁上的相關(guān)受體特異性識別，從而引導(dǎo)噬菌體吸附到宿主細胞表面。(2)注入核酸：噬菌體的尾髓刺入細胞壁和細胞膜，隨后頭部的遺傳物質(zhì)DNA被注入細菌體內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼則遺留在了大腸桿菌外面。(3)合成：病毒大分子的合成，包括病毒基因組的復(fù)制與表達。該過程所需要的DNA模板由噬菌體提供，而所需要的原料、能量、酶、核糖體等均由宿主細胞提供。(4)組裝：經(jīng)過半保留復(fù)制形成的子代DNA與表達形成的蛋白質(zhì)組裝成子代病毒。(5)釋放：大腸桿菌裂解死亡，大量子代噬菌體釋放出來