2021屆高中生物二輪復習講義：微2 基因的結(jié)構(gòu)、復制與表達

微專題2基因的結(jié)構(gòu)、復制與表達

［必備知識?講練］

1.DNA分子的結(jié)構(gòu)和復制

產(chǎn)J脫氧核甘酸

由2條反向平行的脫鈍

結(jié)構(gòu)譚一核昔酸儲構(gòu)成規(guī)則的

父構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)

蛆遵循堿基互補配對原則

特點即A—T、C—€

時期有絲分裂的間期和減數(shù)

第一次分裂前的間期

兩種圖中a為DNA聚合福：

1Wb為質(zhì)解--------

場所主要為細胞核,其次為

葉綠體、線粒體

子DNA隨著絲點分裂,兩條染

分開色單體分開

原料四種脫鈍核佯酸

特點半保留復制、邊解旋邊

復制

微點撥：①DNA聚合酶的作用是催化脫氧核昔酸之間形成磷酸

二酯鍵。

②解旋酶破壞的是氫鍵。

基礎自測1（2020?湖北名校第三次大聯(lián)考）下列關于DNA分子

的敘述，錯誤的是（）

A.脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成DNA分子的基本骨架

B.構(gòu)成不同生物DNA分子的堿基種類相同

C.親代DNA分子通過復制在子代中表達遺傳信息

D.A+T/G+C可作為區(qū)分不同DNA分子的一項指標

［解析］DNA分子中，脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成DNA分子

的基本骨架，A正確；構(gòu)成不同生物DNA分子的堿基種類都為A、

T、G、C四種，B正確；親代DNA分子通過復制在親子代間傳遞遺

傳信息，C錯誤；DNA分子中堿基互補配對，在數(shù)量上A=T,G=

C,但A+T不一定等于G+C,因此A+T/G+C可作為區(qū)分不同

DNA分子的一項指標，D正確。

［答案］C

基礎自測2（2020?廈門質(zhì)檢一）如圖表示利用大腸桿菌探究

DNA復制方式的實驗，下列敘述正確的是（）

A.可用噬菌體代替大腸桿菌進行上述實驗

B.可用（NH。80八（NH9和。4分別代替1NH4CI、"NH4cl進

行上述實驗

C.試管③中b帶的DNA的兩條鏈均含有14N

D.僅比較試管②和③的結(jié)果不能證明DNA復制為半保留復制

［解析］噬菌體是一種病毒，不能獨立生存，只能寄生在活細胞

中，不能用普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，因此不能用噬菌體代替大腸桿菌進行上

述實驗,A錯誤;DNA的組成元素中不含S,因此不能用（NHU才SO,、

（NH4）,SO4分別代替力打口、"NII4a進行上述實驗，B錯誤；因

DNA復制方式是半保留復制，所以試管③中a帶的DNA的兩條鏈

均含有14N,而b帶的DNA的一條鏈含有“N、一條鏈含有15N,C

錯誤；要證明DNA復制為半保留復制，需要比較試管①②和③的結(jié)

果，D正確。

［答案］D

2.基因的表達過程

⑴轉(zhuǎn)錄

一種

RNA聚合酶(a)

重要施

原料

,四種核糖核件酸

b與c

*五碳糖不同

的差異

范圍

*幾乎所有活細胞

⑵翻譯

①模型一

I、u、m、N分別

A為tRNA、核糖體、

mRNA、多肽鏈

起始密碼子決定的

起占

是甲硫氨酸或綴氨

酸

終點|識別到終止密碼子

1(不決定氨基酸)

核糖體沿著mRNA

過程一：一

-----*移動，mRNA不移

動

②模型二

名稱l①②③分別為mRNA、核

?糖體、多肽鏈

一個mRNA可同時結(jié)合

里也多個核糖體，同時合成多

條肽鏈

,|從左向右，判斷依據(jù)是多

上環(huán)肽鏈的長短,長的翻譯在

刖

卜田合成多個氨基酸序列定全

金迷-相同的多肽,因為模板

mRNA相同

微點撥：①3種RNA均參與翻譯過程，且均為轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。

②原核生物中邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，真核生物中核基因的表達先在細胞

核中轉(zhuǎn)錄，后在細胞質(zhì)中完成翻譯過程。

③多聚核糖體現(xiàn)象：真、原核細胞中都存在，可同時合成多條多

肽鏈，但不能縮短每條肽鏈的合成時間。

④起點問題：在一個細胞周期中，DNA復制一次，每個復制起

點只起始一次；而在一個細胞周期中，基因可多次轉(zhuǎn)錄，因此轉(zhuǎn)錄起

點可多次起始。

基礎自測3（2020?全國卷III）細胞內(nèi)有些tRNA分子的反密碼子

中含有稀有堿基次黃喋吟⑴。含有I的反密碼子在與mRNA中的密

碼子互補配對時，存在如圖所示的配對方式（Gly表示甘氨酸）。下列

說法錯誤的是（）

A.一種反密碼子可以識別不同的密碼子

密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結(jié)合

C.tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成

D.mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變

［解析］根據(jù)圖象可知，反密碼子CCI可與mRNA中的GGU,

GGC、GGA互補配對，說明一種反密碼子可以識別不同的密碼子,

A正確；密碼子與反密碼子的堿基互補配對，密碼子與反密碼子的堿

基之間通過氫鍵結(jié)合，B正確；tRNA分子和mRNA分子都是單鏈

結(jié)構(gòu)，C錯誤；由于某些氨基酸可對應多種密碼子，故mRNA中的

堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變，D正確。

［答案］C

基礎自測4（2020?成都診斷）如圖表示某種生物細胞內(nèi)基因表

達的部分過程（④代表核糖體，⑤代表多肽鏈）。下列敘述正確的是

（）

A.①②鏈之間和②③鏈之間的堿基配對方式完全不同

B.②鏈中的G和③鏈中的G都代表鳥噫吟核糖核甘酸

C.基因中的遺傳信息通過③鏈傳遞到⑤需要RNA參與

D.一個核糖體通?？山Y(jié)合多條③鏈以提高⑤的合成速率

［解析］①②都為DNA鏈，二者之間堿基配對方式是A—T、

G—C,②DNA鏈與③RNA鏈之間堿基互補配對的方式為A—U、

T—A、G—C,配對方式不完全相同，A錯誤；②鏈中的G為鳥嘿

吟脫氧核昔酸，③鏈中的G為鳥嘿吟核糖核普酸,B錯誤;③為mRNA,

基因中的遺傳信息從③傳遞到⑤多肽鏈的過程為翻譯過程，該過程需

要tRNA作為運輸工具、mRNA作為模板，核糖體作為裝配工具，

核糖體中有rRNA,因此需要RNA參與，C正確；多個核糖體結(jié)合

一條mRNA,合成多條相同的肽鏈，從而提高蛋白質(zhì)合成的速率，D

錯誤。

［答案］C

3.“三看”法判斷遺傳信息的流動過程

微點撥：逆轉(zhuǎn)錄過程必須需要逆轉(zhuǎn)錄酶。

基礎自測5（2020?陜西檢測）結(jié)合下圖分析，下列敘述錯誤的是

)

A.生物的遺傳信息儲存在DNA或RNA的核昔酸序列中

B.核甘酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質(zhì)

C.遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)是表現(xiàn)型實現(xiàn)的基礎

D.編碼蛋白質(zhì)的基因含遺傳信息相同的兩條單鏈

［解析］生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA,遺傳信息儲存在DNA

或RNA的核昔酸序列中，A正確；由于密碼子具有簡并性，核甘酸

序列不同的基因可通過轉(zhuǎn)錄和翻譯，表達出相同的蛋白質(zhì)，B正確;

DNA或RNA上的遺傳信息只有傳遞到蛋白質(zhì)，性狀才得以表現(xiàn)，C

正確；基因的兩條單鏈間的堿基互補配對，兩條單鏈所含遺傳信息不

同，D錯誤。

［答案］D

基礎自測6（2020?福州質(zhì)檢）是否具有豌豆淀粉分支酶，會導致

豌豆產(chǎn)生圓?；虬櫫＃▓A粒和皺粒是一對相對性狀）兩種類型，這可以

說明（）

A.基因發(fā)生突變，必然導致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變

B.基因通過控制酶的合成，控制生物體的性狀

C.基因通過控制激素的合成，控制生物體的性狀

D.基因通過控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，直接控制生物體的性狀

［解析］是否具有豌豆淀粉分支酶，會導致豌豆產(chǎn)生不同的性狀,

這說明基因可通過控制酶的合成控制代謝過程，進而控制生物的性狀,

B項符合題意。

［答案］B

［關鍵能力?培優(yōu)］

運用歸納與概括的科學思維方法串聯(lián)生命系統(tǒng)的信息傳遞

［構(gòu)建概念模型］

［素養(yǎng)題型檢測］

題型一DNA分子的復制過程、特點和相關計算

1.（2020?長沙模擬）如圖所示為某DNA復制過程的部分圖解,

其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相關敘述錯誤的是（）

A.rep蛋白可破壞A與C、T與G之間形成的氫鍵

DNA結(jié)合蛋白可能具有防止DNA單鏈重新形成雙鏈的作用

C.DNA復制具有邊解旋邊復制和半保留復制的特點

D.隨從鏈之間的缺口需要DNA連接酶將其補齊

［解析］rep蛋白具有解旋功能，破壞的是A與T、G與C之間

的氫鍵，A錯誤；從題圖中可看出有了DNA結(jié)合蛋白后，堿基對之

間不能再形成氫鍵，可以防止DNA單鏈重新形成雙鏈，B正確；從

圖可看出DNA復制是邊解旋邊復制，且是半保留復制，C正確；DNA

連接酶可以將隨從鏈之間的缺口通過磷酸二酯鍵連接,從而形成完整

的單鏈，D正確。

［答案］A

2.（2020?江淮十校聯(lián)考）假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體

DNA由5000個堿基對組成，其中腺喋吟占全部堿基的20%o用這

個噬菌體侵染只含"P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下

列敘述正確的是（）

A.該過程至少需要3X1（）5個鳥噂吟脫氧核甘酸

B.噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等

C.含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1：49

D.該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變

［解析］該DNA分子中含有鳥嘿吟個數(shù)為5000X2X（50%-

20%）=3000（個），產(chǎn)生100個子代噬菌體至少需要游離的鳥嘿吟脫氧

核昔酸為3X103x99=2.97X1（）5（個），A錯誤；噬菌體以自身的DNA

分子作為模板進行增殖，B錯誤；子代噬菌體中含32P的有2個，只

含31P的有98個，其比例為1：49,C正確；DNA分子發(fā)生突變，

改變的密碼子所對應的氨基酸可能不變，其性狀不發(fā)生改變，D錯誤。

［答案］C

|核心素養(yǎng)A

科學思維之歸納和概括—堿基互補配對原則的應用總結(jié)

（1）堿基互補配對原則及相關計算規(guī)律

①DNA分子中堿基互補配對原則：A一定與T配對，G一定與

C配對。

②四個計算規(guī)律

a.規(guī)律一：一個雙鏈DNA分子中，A=T、C=G,則A+G=

C+T,即嘿吟堿基總數(shù)等于喀哽堿基總數(shù)。

A+TA1+T]

b.規(guī)律二:在雙鏈DNA分子中,

A+T+C+GAI+TI+G+GI

A2+T2

A2+T2+C2+G2°

c.規(guī)律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的咨容的值與其互補

［1十J

單鏈的梏浮的值互為倒數(shù)關系。（不配對的堿基之和比例在兩條單

鏈中互為倒數(shù)）

提醒：在整個DNA分子中該比值等于1。

d.規(guī)律四：在DNA雙鏈中，一條單鏈的盤宅1的值，與該互

5十5

A_|_yA+T

補鏈的瀉U的值是相等的，也與整個DNA分子中的在不的值是

相等的。

提醒：綜合規(guī)律三、四可簡記為“補則等，不補則倒”。

(2)DNA分子復制的有關計算，DNA復制為半保留復制，若將親

代DNA分子復制〃代，其結(jié)果分析如下：

①子代DNA分子數(shù)為2"個。

a.含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。

b.不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2"-2)個。

c.含子代鏈的DNA有2"個。

②子代脫氧核普酸鏈數(shù)為2"】條。

a.親代脫氧核昔酸鏈數(shù)為2條。

b.新合成的脫氧核昔酸鏈數(shù)為(2/1-2)條。

③消耗的脫氧核甘酸數(shù)，設親代DNA分子中含有某種脫氧核昔

酸機個，則:

a.經(jīng)過n次復制，共需消耗游離的該種脫氧核昔酸

個。

b.在第〃次復制時，共需消耗游離的該脫氧核昔酸"2"一】個。

題型二圍繞遺傳信息的傳遞和表達，考查科學思維能力

3.(2019?全國卷I)用體外實驗的方法可合成多肽鏈。已知苯丙

氨酸的密碼子是UUU,若要在體外合成同位素標記的多肽鏈，所需

的材料組合是()

①同位素標記的tRNA②蛋白質(zhì)合成所需的酶③同位素標

記的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿喀咤核甘酸⑤除去了DNA和

mRNA的細胞裂解液

A.①②④B.②③④

C.③④⑤D.①③⑤

［解析］蛋白質(zhì)合成需要mRNA模板、20種游離的氨基酸、核

糖體、tRNA以及相關酶等。人工合成的多聚尿啥喔核昔酸可作為合

成多肽鏈的模板；要獲得同位素標記的多肽鏈，需要使用同位素標記

的氨基酸;除去了DNA和mRNA的細胞裂解液中含有核糖體、tRNA

以及相關酶等，所以C符合題意。

［答案］C

4.（2020?河南聯(lián)考）如圖表示生物基因的表達過程，下列敘述與

該圖相符的是（）

A.圖1可發(fā)生在綠藻細胞中，圖2可發(fā)生在藍藻細胞中

B.DNA—RNA雜交區(qū)域中A應與T配對

C.圖1翻譯的結(jié)果得到了兩條多肽鏈，圖2翻譯的結(jié)果只得到

了一條多肽鏈

D.圖2中③的合成需要的酶與圖1中的RNA聚合酶完全一樣

［解析］圖1的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程是同時進行的，只能發(fā)生在原核

生物中，圖2是先轉(zhuǎn)錄再翻譯，應發(fā)生在真核生物中，綠藻為真核生

物，而藍藻為原核生物；DNA—RNA雜交區(qū)域中A應該與U配對;

酶具有專一性，不同種生物需要的聚合酶不同。

［答案］C

題型三基因異常表達與生物變異，考查科學思維能力

5.（2019?江蘇卷）人鐮刀型細胞貧血癥是基因突變造成的，血紅

蛋白0鏈第6個氨基酸的密碼子由GAG變?yōu)镚UG,導致編碼的谷

氨酸被置換為繳氨酸。下列相關敘述錯誤的是（）

A.該突變改變了DNA堿基對內(nèi)的氫鍵數(shù)

B.該突變引起了血紅蛋白P鏈結(jié)構(gòu)的改變

C.在缺氧情況下患者的紅細胞易破裂

D.該病不屬于染色體異常遺傳病

［解析］題述密碼子由GAG變?yōu)镚UG,則控制血紅蛋白合成的

基因的模板鏈中對應的CTC變?yōu)镃AC,但該基因中A與T和C與

G的對數(shù)不變，故氫鍵數(shù)不會發(fā)生改變，A錯誤；由題意可知，血紅

蛋白P鏈中發(fā)生了一個氨基酸的改變，故該突變引起了血紅蛋白P

鏈結(jié)構(gòu)的改變，B正確；鑲刀型細胞貧血癥患者的紅細胞在缺氧狀態(tài)

下呈鐮刀狀，容易破裂，C正確；該病產(chǎn)生的根本原因是基因突變，

屬于單基因遺傳病，不屬于染色體異常遺傳病，D正確。

［