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(共50张PPT)
专题11　遗传的分子基础
生物
新高考生物一轮专题复习
考点1　DNA是主要的遗传物质
知识　DNA是主要的遗传物质
一、肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的转化实验
2.艾弗里及其同事的转化实验
(1)实验目的:探究S型细菌中的“转化因子”是DNA、蛋白质还是脂质等。
(2)实验过程及结果

(3)结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
疑难探究
思考1 R型细菌转化成S型细菌属于基因突变吗
提示1 不属于基因突变,应属于基因重组。R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌的DNA片段
整合到R型细菌的DNA中,即基因重组(属于广义上的)。
思考2 加热致死的S型细菌的蛋白质和DNA都变性失活了吗
提示2 加热致死的S型细菌,其蛋白质变性失活,其DNA在加热时双链会解聚为单链,加热结束后随
温度的降低会逐渐恢复活性。
知识归纳
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
1.加法原理:与常态相比,人为增加某种影响因素,如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验
中,加热、加FeCl3、加肝脏研磨液。
2.减法原理:与常态相比,人为去除某种影响因素,如艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,在S型细菌的
细胞提取物中分别加入DNA酶、RNA酶、蛋白酶、酯酶,以分别去除DNA、RNA、蛋白质、脂
质。
二、T2噬菌体侵染细菌的实验(1952年赫尔希和蔡斯)
1.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的结构
(2)T2噬菌体的复制式增殖
2.实验思路
　　利用放射性同位素标记技术,即用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,单独、直接研
究它们的遗传功能。
3.实验过程与结果
(1)标记T2噬菌体
　　大肠杆菌+含35S(32P)的培养基→含35S(32P)的大肠杆菌→用其培养T2噬菌体→含35S(32P)的T2噬
菌体。
注意 T2噬菌体是病毒,其必须寄生在活细胞(大肠杆菌)中才能增殖,不能直接用培养基培养。
(2)T2噬菌体侵染细菌
　　进一步观察发现,细菌裂解释放的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,但检测不到35S标记的
蛋白质。
知识归纳
1.保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌。
2.搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体和大肠杆菌分离。
3.离心的目的是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。
(3)“保温的时间”与“搅拌是否充分”引发的结果误差
①用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌时,离心后沉淀物放射性较高的原因是搅拌不充分,部分噬
菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面。
②用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌时,离心后上清液放射性较高的原因:保温时间过短,部分噬
菌体尚未将DNA注入细胞;保温时间过长,子代噬菌体被释放出来。
4.实验结论:子代T2噬菌体的各种性状,是通过亲代DNA遗传的,DNA才是T2噬菌体的遗传物质。
三、RNA是遗传物质的证据
1.实验过程与结果

2.结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质
1.真、原核生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。
2.生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因此DNA是主要
的遗传物质。
易混易错 原核生物和真核生物都含有DNA和RNA两种核酸,其碱基和核苷酸的种类分别为
5、8;病毒只含DNA或RNA一种核酸,其碱基和核苷酸的种类均为4。
1.(2022河北,8)孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同。
( )
答案　√
2.(2022湖南,2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA。
(　 )
答案
3.(2021全国乙,5)与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关。 (　 )
答案　√
4.(2019江苏,3)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。 (　 )
答案
5.(2019江苏,3)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA。
(　 )
答案
针对训练
6.(2017江苏,2)赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记。 (　 )
答案
7.(2017全国Ⅱ,2)T2噬菌体可以在肺炎链球菌中复制和增殖。 (　 )
答案
8.(2017全国Ⅰ,29)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些
病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的
宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果
及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案 (1)思路
甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后
收集病毒并检测其放射性。
乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间
后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
考点2　DNA的结构与复制
知识1　DNA分子的结构、特点与基因的本质
一、DNA分子的结构
1.DNA双螺旋结构的形成
疑难探究
思考 DNA分子两条链的反向平行是什么意思
提示 从DNA平面结构图可知,DNA每条链的一端是游离的磷酸,即5'-端,另一端是脱氧核糖中游离
的羟基(—OH),即3'-端。DNA两条链的方向分别是5'→3'和3'→5',故DNA分子的两条链反向平
行。
2.DNA分子中的碱基数量的计算规律
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。
(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同,即若在一条链中 =m,则在互
补链及整个DNA分子中 =m。
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA一条链中
=a,则在其互补链中 = ,而在整个DNA分子中 =1。
二、DNA分子的特点
多样性 若DNA分子含有n个碱基对,则其最多有4n种碱基
对排列顺序
特异性 每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序
稳定性 两条链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,
碱基配对方式不变等
三、基因的本质
1.基因的本质:基因通常是有遗传效应的DNA片段。
　　细胞生物和DNA病毒的基因是有遗传效应的DNA片段,RNA病毒的基因是有遗传效应的
RNA片段。
2.染色体(质)、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
易混易错 DNA分子的碱基总数≠DNA分子上所有基因的碱基数之和:1个DNA分子上有多个
基因,基因间存在间隔序列,故DNA分子的碱基总数>DNA分子上所有基因的碱基数之和。
9.(2022浙江6月选考,13)制作DNA双螺旋结构模型时,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相
连。 (　 )
答案
10.(2022天津,9)性状都是由染色体上的基因控制的。 (　 )
答案
11.(2022河北,16)DNA分子的多样性、特异性及稳定性是DNA鉴定技术的基础。 (　 )
答案　√
12.(2021北京,4)酵母菌的DNA中碱基A约占32%,DNA复制后A约占32%,DNA中(A+G)/(T+C)=1。
(　 )
答案　√　
13.(2020全国Ⅲ,1)真核细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等。 (　 )
答案　√
14.(2019海南,5)大肠杆菌中DNA分子数目与基因数目相同。 (　 )
答案
针对训练
15.(2017海南,24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。生物体内DNA分子中(A+T)/
(G+C)的值越大,双链DNA分子的稳定性越高。 (　 )
答案
16.在一个双链DNA分子中,G+C占碱基总数的m,那么该DNA分子的2条单链中G+C占该单链碱基
总数的比例分别为　　　 。
答案 m、m
知识2　DNA分子的复制
一、DNA半保留复制的实验证据
1.实验方法:同位素标记技术、密度梯度离心技术和假说—演绎法(沃森和克里克提出DNA以半
保留的方式复制的假说)。
2.实验原理:双链均含15N的DNA密度大(重带),双链均含14N的DNA密度小(轻带),一条链含14N、一
条链含15N的双链DNA密度居中(中带)。
3.实验过程与结果
4.实验结论:DNA以半保留的方式复制。
知识拓展
　　DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制。

二、DNA分子的复制
1.概念、时间、场所

3.结果:1个DNA分子→2个DNA分子。
4.特点:边解旋边复制、半保留复制。
5.准确复制的原因:DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板;碱基互补配对原则保证
了复制能准确进行。
2.过程

6.DNA复制的意义
知识拓展
1.DNA复制的半不连续性
　　DNA两条链反向平行,一条链为5'→3',另一条链为3'→5',DNA子链的合成方向只能是5'→3',故
DNA复制时,以3'→5'链为模板时,子链可以沿5'→3'方向连续复制;以另一条链为模板时,每解旋至
足够长度,子链再沿5'→3'方向复制,复制合成的DNA片段,再通过DNA连接酶连接起来。

2.DNA聚合酶和DNA连接酶都可以催化3',5'-磷酸二酯键的形成。
(1)DNA聚合酶:催化单个脱氧核苷酸连接到已有DNA片段的3'端(即5'→3'合成)。
(2)DNA连接酶:催化DNA相邻片段间3',5'-磷酸二酯键的形成。
三、DNA复制中的数量关系
1.将一个含有15N的双链DNA以含14N的脱氧核苷酸为原料进行复制,复制n次,则

(1)子代DNA
共2n个
(2)脱氧核苷酸
链共2n+1条
2.DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数
(1)若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)。
思路分析
　　经n次复制后,有2n个DNA,含该种脱氧核苷酸m·2n个,DNA为半保留复制,亲代DNA链中含该种
脱氧核苷酸m个,故n次复制需消耗(m·2n-m)个,即m·(2n-1)个。
(2)第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。
17.(2021辽宁,4)DNA复制时,子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端。 (　 )
答案　√
18.(2021浙江6月选考,14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的
互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为
　 个。
答案　180
19.假设一个噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵
染大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。则该过程至少需要　　 个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
答案　2.97×105
20.根据DNA半保留复制原理,在体外进行DNA合成时需要哪些必需成分
答案 (耐高温的)DNA聚合酶、DNA模板、引物、4种脱氧核苷酸等。
针对训练
考点3　基因的表达
知识1　基因指导蛋白质的合成
一、RNA的结构与种类
1.RNA的结构

种类 功能
mRNA 蛋白质合成的模板
tRNA 转运氨基酸,识别密码子
rRNA 核糖体的组成成分
病毒RNA RNA病毒的遗传物质
酶 催化作用
2.RNA的种类
易混易错 tRNA是单链,但其RNA链会发生折叠,在互补序列间形成碱基互补配对区。
疑难突破
mRNA适于作为DNA信使的原因:mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸,核糖核苷酸也含有4种碱
基,具备准确传递遗传信息的可能;一般为单链,能通过核孔进入细胞质。
二、遗传信息的转录与翻译
1.转录
(1)场所:在真核生物中主要为细胞核,叶绿体、线粒体中也可发生;在原核生物中主要为拟核,细胞
质中也可发生。
(2)基本条件

(3)过程
(4)产物:mRNA、tRNA、rRNA等。
提醒
1.转录时,DNA两条链解旋无需解旋酶,因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。
2.真核生物的核DNA转录形成的mRNA,需在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译
的模板,原核生物的mRNA则不需要。
知识拓展
1.
(1)启动子:一段DNA序列,是RNA聚合酶识别、结合的位点,位于转录起始位点的上游。
(2)终止子:DNA模板上的特殊碱基序列,当RNA聚合酶遇到该序列时会从基因上脱离,转录停止。
(3)真核基因的序列中,转录区中编码氨基酸的序列叫作外显子,非编码序列叫作内含子,转录出来
的mRNA剪切掉了内含子,留下了外显子。
2.一条DNA上有若干基因,各个基因指导转录的模板链可能属于不同的DNA链。
知识链接
　　构建基因表达载体时要注意目的基因的正确插入,保证启动子在基因的上游,终止子在基因的
下游。
2.翻译
(1)场所:核糖体。
(2)基本条件
(3)过程
(4)产物:多肽链。
3.易混淆的遗传信息、密码子与反密码子
比较项目 实质区别 对应关系
遗传信息 DNA中脱氧核苷酸的排列顺序
①密码子有64种。其中起始密码子是翻译的起点,终止密码子是翻译的终点。
②一般情况下,一种密码子只能决定一种氨基酸,终止密码子不决定氨基酸。
③通常,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运
密码子 mRNA上可决定一个氨基酸的
三个相邻的碱基 反密码子 位于tRNA上的能与mRNA上对
应密码子互补配对的三个相邻
碱基 4.基因表达中的数量对应关系

疑难突破
实际基因表达过程中的数量关系不符合1∶3∶6的原因
1.mRNA中有终止密码子,终止密码子一般不编码氨基酸。
2.核基因转录出的mRNA在加工成为成熟mRNA的过程中会被剪切掉一部分序列。
3.基因中含有非编码区(如启动子),其不能转录。
5.常考易错的两类基因表达模型
(1)多聚核糖体模型

(2)真、原核生物的基因表达模型辨析
三、中心法则
1.提出者:克里克。
2.补充后的中心法则图解
3.不同类型生物遗传信息的传递
(1)以DNA为遗传物质的生物
(2)RNA复制病毒
(3)逆转录病毒(如HIV)
知识归纳
1.DNA聚合酶:催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,用于DNA复制。
2.RNA聚合酶:催化核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键,用于转录及RNA复制(RNA复制是以RNA病
毒的RNA为模板,合成RNA,该过程中的酶也称为RNA复制酶)。
3.逆转录酶:以逆转录病毒的RNA为模板,合成DNA。
4.解旋酶:在DNA复制过程中,打开双链间的氢键。
5.DNA酶:将DNA水解为单个脱氧核苷酸,艾弗里实验中用DNA酶处理细胞提取物,使DNA失去活
性。
6.RNA酶:将RNA水解为核糖核苷酸。
21.(2022河北,9)RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键。 ( )
答案　√
22.(2022湖南,14)大肠杆菌中编码蛋白质的基因转录完成后,mRNA才能与核糖体结合进行翻译。
(　 )
答案
23.(2021河北,8)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码。 (　 )
答案
24.(2020全国Ⅲ,1)染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子。 (　 )
答案　√
25.(2020全国Ⅲ,3)tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成。 (　 )
答案
26.(2020全国Ⅲ,1)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。 (　 )
答案
针对训练
27.(2019浙江4月选考,22)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。 (　 )
答案
28.(2018全国Ⅰ,2)真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有。 (　 )
答案
29.(2018浙江11月选考,23)转录可发生在洋葱根尖细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。 (　 )
答案
30.(2020全国Ⅱ,29)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过
核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作为mRNA合成部位的是　　　　　 ,作为mRNA执
行功能部位的是　　　　　　 ;作为RNA聚合酶合成部位的是　　　　　　 ,作为RNA聚合
酶执行功能部位的是　　　　　　 。
答案　细胞核　细胞质　细胞质　细胞核
31.获取某核基因的双链DNA片段及其mRNA,通过加热DNA使之形成单链,使单链DNA与mRNA
形成双链分子,可观察到图中结果。形成凸环的原因是　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案　核DNA中有内含子,mRNA中没有相应序列,DNA单链与mRNA形成双链分子时,DNA分子
与mRNA无法配对的序列形成凸环。
知识2　基因表达与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
1.间接控制:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。
实例:编码酪氨酸酶的基因异常,而不能合成酪氨酸酶,酪氨酸不能转化为黑色素,使人表现出白化
症状。
2.直接控制:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
实例:CFTR基因异常,使CFTR蛋白空间结构改变,其转运氯离子的功能出现异常,使人患有囊性纤
维化。
方法技巧　间接控制的判断技巧
　　判断直接影响性状的物质是否是蛋白质,如果不是,则一般为间接控制。
　　实例分析:基因突变导致叶绿素不能合成,叶片变黄,“叶绿素”不是蛋白质,故该突变基因间
接控制性状。
二、基因选择性表达与细胞分化
1.细胞分化的本质:基因的选择性表达。
2.表达的两类基因分析
基因 在细胞中的表达情况
管家基因 所有细胞中都表达(如核糖体基因)
奢侈基因 不同细胞中特异性表达(如胰岛素基因)
三、表观遗传
1.概念:生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
2.原因
(1)内因(实质):DNA甲基化、组蛋白甲基化或乙酰化等修饰、RNA干扰。
(2)外因:环境因素影响,如吸烟可导致DNA甲基化水平升高。
3.特点:可遗传;碱基序列不变性;可逆性。
知识拓展　表观遗传的分子机制
1.表观遗传修饰不改变DNA序列,所以可以通过有丝分裂和减数分裂将修饰后基因的信息传递到
子细胞和后代。
2.表观遗传一般影响基因的转录和翻译。
(1)基因中启动子区域发生甲基化修饰,可影响RNA聚合酶与启动子的结合,通常会抑制基因的表
达,进而影响表型。
(2)染色体(质)中DNA与组蛋白结合在一起,组蛋白发生乙酰化修饰,利于DNA解旋。
(3)真核细胞中存在多种miRNA(微小RNA),它能与相关基因转录出的mRNA互补,形成局部双链,
抑制基因表达。
四、基因与性状间的对应关系
1.基因控制生物体的性状:基因和性状并不是简单的一一对应的关系,一个性状可以受到多个基因
的影响,一个基因也可以影响多个性状。
2.生物的性状是基因和环境共同作用的结果,如后天的营养对人的身高有重要作用。
32.(2023浙江1月选考,5)DNA甲基化水平改变引起表型改变,属于表观遗传。 (　 )
答案　√
33.(2022辽宁,16)糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传。 (　 )
答案　√
针对训练

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