高中生物第四章章末整合提升教学案苏教版必修12

第四章遗传的分子基础
知识系统构建
必背要语
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，使人们确信遗传物质是DNA，而不是蛋白质。

2.DNA是主要的遗传物质。

绝大多数生物的遗传物质是DNA，在只有RNA而无DNA的一些病毒中，RNA才是遗传物质。

3.基因突变是指由DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变。

4.基因突变的特征有发生频率低、不定向性、随机性、普遍性等。

基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料。

5.基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。

6.基因重组只发生于有性生殖产生配子的过程中，它既是生物进化的源泉，也是形成生物多样性的重要原因之一。

7.中心法则是指遗传信息从DNA流向DNA，以及遗传信息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。

8.基因控制性状有两种途径：一是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状；二是基
因通过控制酶的合成来控制细胞的代谢过程，进而控制生物体的性状。

9.基因病包括单基因遗传病和多基因遗传病。

多基因遗传病指由两对以上的等位基因控制的人类遗传病；单基因遗传病指由一对等位基因控制的遗传病。

10.染色体遗传病分为常染色体遗传病和性染色体遗传病。

(1)由常染色体数目异常或结构异常引起的疾病称为常染色体遗传病。

(2)由性染色体异常引起的疾病称为性染色体遗传病。

规律方法整合
整合一同位素标记噬菌体的有关分析
1.噬菌体的结构：噬菌体由DNA和蛋白质组成。

2.噬菌体侵染细菌的过程
3.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌
例1有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程。

设计实验如图：
一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是( )
选项放射性S元素P元素
A 全部无全部32S 全部31P
B 全部有全部35S 多数32P、少数31P
C 少数有全部32S 少数32P、多数31P
D 全部有全部35S 少数32P、多数31P
答案 D
解析病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞，由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其DNA被32P标记)，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。

病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性)，也有自身核酸(含32P)，故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P；病毒合成的蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。

整合二遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目遗传信息密码子反密码子
位置基因中脱氧核苷酸
(或碱基)的排列顺序
mRNA上决定一个氨基
酸的3个相邻的碱基
tRNA上与mRNA上的密码子
互补的tRNA一端的3个碱基
作用决定蛋白质中氨基酸
的排列顺序
翻译时决定肽链中氨基
酸的排列顺序
识别密码子
图解
联系①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上；
②mRNA的密码子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
例2下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。

“—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”
密码子表：
甲硫氨酸：AUG；
脯氨酸：CCA、CCC、CCU、CCG；
苏氨酸：ACU、ACC、ACA、ACG；
甘氨酸：GGU、GGA、GGG、GGC；
缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG。

根据上述材料，下列描述中错误的是( )
A.这条多肽链中有4个“—CO—NH—”的结构
B.决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA
C.这段DNA中的①链起了转录模板的作用
D.若①链中CCC碱基变为CCT，则该多肽链的结构一定发生改变
答案 D
解析5个氨基酸脱水缩合时应产生4个肽键，由甲硫氨酸的密码子组成，可推知①链为转录时的模板链，故密码子应依次为AUG、CCC、ACC、GGG、GUA；若①链中CCC碱基变为CCT，由于密码子具有简并性，其决定的氨基酸并没有改变，该多肽链的结构也未改变。

整合三真核生物和原核生物基因表达过程的区别
1.原核生物没有核膜，基因表达是边转录边翻译(图1)。

2.真核生物细胞核内转录，产生的mRNA穿过核孔到细胞质中和核糖体结合，进行翻译的过程(图2)。

例3图示为两种细胞中主要遗传信息的表达过程。

据图分析，下列叙述不正确的是(
)
A.两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料
B.甲没有核膜包被的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内
C.乙细胞的基因转录形成的mRNA需要通过核孔才能进入细胞质
D.若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
答案 A
解析从图中可以看出，甲细胞是原核细胞，乙细胞是真核细胞，则甲细胞不含线粒体；原核细胞的转录和翻译都发生在细胞质中；乙细胞翻译的场所为细胞质中的核糖体，细胞核基因转录出来的mRNA必须通过核孔才能从细胞核中出来；若合成某肽链时脱去100个水分子，则该肽链含有100个肽键，每个肽键中含有1个氧原子，再加上一端的羧基含有的2个氧原子，该肽链至少含有102个氧原子。

整合四三种可遗传变异的比较
比较
项目
基因突变基因重组染色体变异
概念基因结构的改变，包括
DNA分子中碱基对的替
换、增添或缺失
控制不同性状的基因的重
新组合
染色体结构和数目的改变
时间①减数第一次分裂的间
期；②有丝分裂的间期
①减数第一次分裂的四分
体时期(交叉互换)；②减数
第一次分裂后期
细胞分裂期
类型①自发突变①非同源染色体上的非等①染色体结构变异；
②人工诱变位基因的自由组合；②同
源染色体上非姐妹染色单
体之间的交叉互换；③基
因的拼接
②染色体数目变异范围任何生物真核生物有性生殖过程中真核生物
本质产生新的基因，不改变基
因数量
产生新的基因型，不产生
新基因
可引起基因数量的变化
意义生物变异的根本来源，为
生物进化提供原始材料
生物多样性的重要原因，
对生物进化有重要意义
对生物进化有一定意义
例4细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是( )
A.染色体不分离或不能够移向两极，导致染色体数目变异
B.非同源染色体自由组合，导致基因重组
C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变
D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异
答案 B
解析有丝分裂和减数分裂都可以发生染色体不分离或不能移向两极，从而导致染色体数目变异；非同源染色体自由组合，导致基因重组只能发生在减数分裂过程中；有丝分裂和减数分裂的间期都能发生染色体复制，受诱变因素影响，可导致基因突变；非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异可发生在有丝分裂和减数分裂过程中。

整合五几种育种方法的比较
项目杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组
特点可产生新的
基因型
可产生新
的基因
本身不育，但染
色体加倍后成
为纯合子，后代
不发生性状分
离
染色体倍增，
营养器官增
大
使生物获得外
源基因
常用方法①杂交→自
交→选优→
辐射诱变、
激光诱变、
花药离体培养，
然后再经低温
用秋水仙素
处理萌发的
转基因(重组
DNA)技术，将
自交；
②杂交→杂交一代品种作物太空
诱变
或秋水仙素处
理使染色体数
目加倍
种子或幼苗目的基因引入
生物体内，培育
新品种
育种程序
优点操作简单、目
的性强
提高变异
频率，大幅
度改良某
些性状，后
代变异性
状能够较
快稳定
明显缩短育种
年限
营养器官大、
营养物质含
量高
定向改造生物
的遗传性状
缺点育种年限长处理材料
较多，有利
突变少
方法复杂，成活
率较低，需与杂
交育种配合
发育延迟，结
实率较低，在
动物中难以
开展
有可能引发生
态危机
举例矮秆抗锈病
小麦
青霉素高
产菌株、太
空椒
通过单倍体育
种获得的矮秆
抗锈病小麦
三倍体无子
西瓜、八倍体
小黑麦
能产生人胰岛
素的大肠杆菌、
抗虫棉
例5下列有关育种的叙述，正确的是( )
①培育杂合子优良品种可用自交法完成
②培育无子番茄是利用基因重组原理
③欲使植物体表达动物蛋白可用诱变育种的方法
④由单倍体育种直接获得的二倍体良种为纯合子
⑤培育无子西瓜是利用生长素促进果实发育的原理
⑥培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理
⑦我国用来生产青霉素的菌种的选育原理和杂交育种的原理相同
A.①②③
B.④⑥
C.④⑤⑥⑦
D.③④⑤
答案 B
解析自交法使后代纯合子比例增大，杂合子比例降低，①错误；培育无子番茄的原理是利用生长素具有促进果实发育的生理功能，②错误；使植物体表达动物蛋白可用基因工程育种的方法，③错误；由单倍体育种直接获得的二倍体良种为纯合子，④正确；培育无子西瓜利用了染色体变异的原理，⑤错误；培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理，⑥正确；生产青霉素的菌种的选育原理是基因突变，杂交育种的原理是基因重组，二者不相同，⑦错误。

整合六比较常见的人类遗传病
遗传病类型家族发病情况男女患病比率
单基因遗传病常染
色体
显性
代代相传，含致病基因即
患病
相等隐性隔代遗传，隐性纯合发病相等
单基因遗传病
伴X染
色体
显性
代代相传，男患者的母亲
和女儿一定患病
女患者多于男患者隐性
隔代遗传，女患者的父亲
和儿子一定患病
男患者多于女患者伴Y遗传父传子，子传孙患者只有男性多基因遗传病
①家族聚集现象；
②易受环境影响；
③群体发病率高
相等
染色体遗传病
往往造成严重后果，甚至
胚胎期引起流产
相等
例6下列关于人类遗传病的叙述，错误的是( )
①遗传物质改变的一定是遗传病②一个家族几代人中都出现过的疾病是遗传病③携带遗传病基因的个体会患遗传病④不携带遗传病基因的个体不会患遗传病
A.①②
B.③④
C.①②③
D.①②③④
答案 D
解析①如果遗传物质改变发生在体细胞，不能遗传，则不是遗传病。

②一个家族几代人中都出现过的疾病不一定是由于遗传物质改变引起的，如由环境因素引起的疾病。

③若是一种隐性遗传病，则携带遗传病基因的个体一般不患此病。

④遗传病也可能是由于染色体增添或缺失所引起，如21三体综合征，是因为21号染色体多了一条，而不是因为携带致病基因而患遗传病。

热点考题集训
1.下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C
解析噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，D项错误。

2.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。

其结果不可能是( )
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.含有14N的DNA分子占7/8
C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D.复制结果共产生16个DNA分子
答案 B
解析由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子都含有14N，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N，该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制4次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(24－1)＝600(个)。

3.如图是有关真核细胞内遗传信息传递的过程，下列说法正确的是( )
A.图1所示过程主要发生于细胞核中，其原料为核糖核苷酸
B.图2所示过程主要发生于核糖体中，其原料为氨基酸
C.图1中①是DNA聚合酶，图2中②是rRNA
D.图2所示多肽合成到Gly就终止，导致合成结束的终止密码子是UAG
答案 D
解析图1所示过程为DNA复制，其原料为脱氧核苷酸；图2所示过程为翻译，其唯一场所为核糖体；图1中①是解旋酶，图2中②是tRNA。

4.着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNA损伤。

深入研究发现患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补从而引起突变。

这说明一些基因( )
A.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
B.通过控制蛋白质的结构，从而直接控制生物体的性状
C.通过控制酶的合成，从而直接控制生物体的性状
D.可以直接控制生物体的性状，发生突变后生物体的性状随之改变
答案 A
解析基因控制生物体的性状有两种方式：一是控制蛋白质(非酶)的结构从而直接控制性状，二是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。

患者体内由于基因突变而缺乏DNA修复酶，从而使性状改变。

5.下列关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是( )
A.基因突变都会导致染色体结构变异
B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D.基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察
答案 C
解析基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添或缺失，而染色体结构变异是关于染色体中某个片段的重复、缺失、倒位、易位的情况，所以基因突变不会导致染色体结构变异，
A错误；基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类，进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合子AA，突变成为Aa，个体的表现型也可能不改变，B错误；基因突变中碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的重复、缺失、倒位、易位的情况也会导致染色体中碱基序列发生改变，C正确；基因突变是染色体的某个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，D错误。

6.下列有关生物遗传和变异的叙述，正确的是( )
A.一对夫妇生了一个孩子患白化病(不考虑突变)，则双亲均为杂合子
B.在减数分裂过程中，基因突变、基因重组都可能发生
C.一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞只能形成两种精子
D.同源染色体的姐妹染色单体之间局部交叉互换可导致基因重组
答案 B
解析一对夫妇生了一个患白化病(不考虑突变)的孩子，这一对夫妇可能均为杂合子，也可能都患病，或者一方患病，一方为杂合子；一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞可形成两种精子(无交叉互换)或四种精子(有交叉互换)；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可导致基因重组。

7.下列实践活动包含基因工程技术的是( )
A.水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆
答案 C
解析A项为单倍体育种，用到植物组织培养技术；B项为传统的杂交育种；C项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术；D项为诱变育种。

8.唇裂是一种常见的遗传病，该病属于什么类型的遗传病？下列哪些疾病与其属于同类型( )
①单基因遗传病②多基因遗传病③染色体遗传病
④线粒体疾病(因线粒体代谢过程中某些酶缺乏而导致的遗传性疾病) ⑤进行性肌营养不良⑥原发性高血压⑦并指⑧青少年型糖尿病⑨先天性聋哑⑩无脑儿
A.①，⑤⑥⑦
B.②，④⑤⑧
C.③，⑥⑦⑩
D.②，⑥⑧⑩
答案 D
解析唇裂属于多基因遗传病，选项中同属于本类遗传病的还有原发性高血压、青少年型糖尿病及无脑儿。

9.如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答下列问题：
(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中__________所示的遗传信息的传递过程。

A过程发生在________________________的间期，B过程需要的原料是______________________。

(2)D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是____________。

(3)图中a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是____________。

图中的不同核糖体最终形成的肽链________(填“相同”或“不同”)。

答案(1)A、B、C 有丝分裂和减数第一次分裂游离的4种核糖核苷酸(2)酪氨酸(3)由a到b 相同
解析(1)克里克提出的中心法则包括DNA的复制、转录和翻译即图中A、B、C，DNA的复制发生在有丝分裂和减数第一次分裂的间期；转录原料是游离的4种核糖核苷酸。

(2)tRNA 上的反密码子与mRNA上的密码子互补，所以当tRNA上的反密码子是AUG时，它所对应的氨基酸密码子是UAC，即氨基酸为酪氨酸。

(3)由图可知，核糖体在mRNA上的移动方向是由a到b，由于模板相同所以图中的不同核糖体最终形成的肽链是相同的。

10.如图表示果蝇某正常基因片段控制合成多肽的过程。

a～d表示4种基因突变。

a丢失T
A
，b
由T
A
变为
C
G
，c由
T
A
变为
G
C
，d由
G
C
变为
T
A。

假设4种突变都单独发生，请回答下列问题：
可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码子(UAG)。

(1)图中所示遗传信息传递的场所是______________。

(2)a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序为____________________________________，在a突变点附近再丢失____________个碱基对对性状影响最小。

(3)图中________突变对性状无影响，其意义是__________________________________。

(4)①过程需要的酶主要有______________________。

(5)在②过程中，少量mRNA就可以合成大量的蛋白质，原因是______________________
________________________________________________________________________。

答案(1)细胞核和细胞质(核糖体) (2)天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸 2 (3)b 有利于维持生物遗传性状的相对稳定(4)RNA聚合酶(5)一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，进行多条多肽链的合成
解析(1)根据示意图可知，①代表转录过程，主要发生场所为细胞核；②代表翻译过程，发生场所为细胞质(核糖体)。

(2)根据碱基互补配对关系，可以判断DNA下面的单链为模板链，发生a突变后，mRNA上的碱基序列为GACUAUGGUAUG，合成的多肽链中氨基酸的顺序为天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸；在a点附近再丢失2个碱基对，只会引起邻近1个氨基酸的改变，而其他氨基酸不变，对性状的影响最小。

(3)发生b突变后，最终决定的氨基酸仍是天冬氨酸，对性状无影响，这有利于维持生物遗传性状的相对稳定。

(4)转录过程需要RNA聚合酶。

(5)一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，进行多条多肽链的合成。