“遗传的物质基础”复习重点与拓展

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遗传学知识在近几年的高考中一直占有很大的比例，其中遗传的物质基础部分多以选择题或图解分析题的形式出现，难度适中。根据该部分的知识结构特点，同学们在复习时应特别注意知识的连贯性，对基本概念要咬准吃透，切不可一知半解。同时还要能够根据生命活动的连续变化和知识普遍联系的规律，把所学知识串连成完整的网络体系。

一、知识点评

复习时应重点解决的几个问题：

1.关键概念：细胞核遗传，细胞质遗传，遗传信息，遗传密码，密码子，起始密码，终止密码，基因，编码区，非编码区，外显子以及内含子；

2.重要过程：噬菌体侵染细菌过程，遗传信息的复制、转录和翻译；

3.经典实验：肺炎双球菌的转化实验，噬菌体侵染细菌实验，DNA的粗提取和鉴定实验；

4.基本规律：DNA碱基数目或比率计算，DNA、mRNA和氨基酸数目关系计算。

二、知识拓展

（一）关于遗传物质的科学探究性实验――肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验

对于这两个经典的探究性实验，同学们除了熟记实验步骤和设计原理外，还需要特别注意以下考点：

1.把握实验设计的思路：

将DNA和其他物质分开，直接地、单独地观察所有这些物质在遗传过程中的作用；

2.理解实验过程的实质：

肺炎双球菌转化实验：将外源DNA导入受体细胞后，使其与受体细胞的DNA重组。通过外源DNA在受体细胞中的表达来证明外源DNA携带了遗传信息；

噬菌体侵染细菌实验：用同位素标记法来证明亲代噬菌体中只有DNA参与遗传信息的传递过程；

3.归纳实验得出的结论： DNA是遗传物质（转化因子），蛋白质、多糖等不是遗传物质；

4.总结实验探究的意义：发现并证明了DNA是遗传物质；

5.学会实验过程的分析：特别是对同位素标记法实验原理的应用和结果解析。

（二）关于DNA的结构特点

充分理解DNA的结构特点，有利于同学们对遗传信息复制、转录和翻译过程中抽象的规律进行理解和应用。

1.相对稳定性：外侧有磷酸基和五碳糖交替排列成骨架；内侧有碱基互补配对并以不同数目的氢键连接，两链呈独特的反向平行双螺旋结构；

2.多样性：碱基对排列顺序的多样性，决定了DNA分子的多样性；

3.特异性：每个DNA分子特定的碱基比率和碱基序列，决定了DNA分子的特异性，也决定了特定的遗传信息。

（三）关于遗传信息的传递和表达

遗传信息的复制、转录和翻译是遗传学核心知识之一，具有很强的系统性、规律性和可比较性，因而也是遗传分析题的重要素材。同学们在复习时应抓住贯穿各知识要点的主线：细胞增殖配子形成染色体DNAà基因mRNAà遗传密码氨基酸蛋白质性状；各知识点之间应力求层次分明，脉络清晰。在理顺知识脉络的基础上，还建议大家以列表形式再对复制、转录和翻译这三个主要过程的以下重要考点进行归纳和比较：时间、场所、模板、原料、条件、过程、产物、特点、意义以及信息流。

（四）关于原核生物和真核生物基因结构的比较

基因的结构包括编码区和非编码区两部分，真核生物的编码区是间隔的、不连续的，一个基因的编码区含有若干段编码序列。这些可以编码的序列被内含子（非编码序列）隔开。每个基因的编码区两侧各有一段非编码区，其中含有一系列的调控序列，包括启动子、终止子等。启动子与终止子其实就是一些核苷酸序列，可以调节转录的过程。在此，须特别强调几个概念的区别：

1.启动子――位于基因编码区上游的一段碱基序列，是开始转录的信号。

起始密码――位于mRNA上，是开始翻译的信号。

终止子――位于基因编码区下游的一段碱基序列，是停止转录的信号。

终止密码――位于mRNA上，是停止翻译的信号。

2.编码区上游和编码区下游――属于非编码区的区段，千万不要记成非编码区上游和非编码区下游。

3.非编码序列――包括非编码区和编码区的内含子部分。

编码序列――不含编码区的内含子，仅指外显子部分。

4.原核生物基因的编码区不含外显子和内含子，不能把整个编码区当作一个外显子。

（五）关于碱基数量的计算

碱基数量的计算，一直是遗传学中一个重点和难点问题，同时也是最重要的考点之一。有效解决这一问题的关键在于同学们是否能对碱基互补配对原则充分地理解和合理地运用。

通常同学们应该对以下规律应做重点归纳和应用：

1.在DNA双链中，两个互补的碱基数量相等；任意两个非互补碱基之和相等，并各占50%。即：A=T，G=C，A＋G=T＋C=A＋C=T＋G=50%；

2.在双链DNA分子中,一条单链中A＋G/T＋C的值与互补单链中A＋G/T＋C的值互为倒数；

3.在双链DNA分子中，一条单链中A＋T/G＋C的值与互补链中A＋T/G＋C的值相等，也与整个DNA分子中A＋T/G＋C的值相等；

4.双链DNA分子及其转录的RNA分子中，有下列关系：

①RNA上，A+U（或C+G）与DNA任一条链上的对应碱基之和相等，并且等于双链DNA上对应碱基之和的一半；

②A+T（或C+G）占各自总碱基的百分比在双链DNA和任一DNA单链中恒等，并且等于RNA中与之配对的碱基之和所占的百分比。

以上属于碱基计算的基本规律，同学们在熟练运用它们的基础上，还可以得出很多推论，如：

①核酸中A=T，G=C，可作为判断是双链DNA的依据，而核酸中无T有U可作为判断RNA的依据；

②某碱基在DNA分子中的百分含量等于它在两条链中百分含量的平均值；

③若一个DNA分子经过n次复制，可得2n个DNA分子，含有亲代DNA多核苷酸链的DNA分子共两个，占其总数的1/2(n-1)；

④DNA分子某种碱基数为m个，DNA分子复制n次后，则该种碱基数为m (2n-1)个。

三、经典实例

1.提高综合应用能力，形成思维全局观

同学们在运用知识原理来分析、推理、预测或解释生物学现象时，要善于从大局出发分析思考问题，实现思维的综合与发散。这需要有完整的知识体系作基础。

例1如果有一亲代DNA上某个碱基发生突变，一定会使其子代的性状发生改变吗？

解析：我们已知生物的性状是由基因控制的，是内因（遗传基因）与环境因素共同作用的结果。但考虑到生殖与基因表达上的相关原理，可以认为当亲代DNA上某个碱基发生突变时，后代不一定产生变异。具体来说，可能出现以下几种情况：

1.体细胞基因发生改变，生殖细胞不一定发生改变；

2.DNA上的某个碱基不一定位于基因的外显子部位；

3.根据密码子的兼并性，多数三联体密码子的第三位碱基发生变化时，往往翻译出相同的氨基酸；

4.如为父方细胞质内的DNA上的某个碱基改变，受精作用时不一定会传递给子代；

5.若亲代中发生变异并传递给子代的是隐性基因，而子代为杂合体，则隐性性状不会表现出来；

6.性状表现是遗传基因与环境因素共同作用的结果。在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来；等等。

因此，综上所述，我们可以确定即使亲代DNA上的某个碱基突变也不一定会使子生变异。

在上述解题过程中，我们应用了遗传的物质基础、变异、基因的分离规律以及生物的生殖等多个知识和原理，在已经建立的知识体系中认真检索；只有当我们形成较为完整的知识体系时，站在全局的高度来检索和思考，才能获得较为完整而合理的答案。

2.合理构建媒介，实现灵活转换，挖掘隐含因素，准确理性整合

例2 根据右表，回答下列问题：

（1）指出各基因在染色体上的分布情况： ____________ 。

（2）若表中显性基因均为正常基因，隐性基因均为致病基因，婚配Ⅰ所生的儿子两病兼发的几率是多少？

解析：（1）A与a、M与m 两对等位基因无论是男还是女，都成对存在，因而它们位于常染色体上；而B与b在男性体内成单存在，女性体内成对存在，因而它们位于性染色体X上；R与r只在男性体内成单存在，而女性体内没有，因而它们位于Y染色体上。

（2）婚配Ⅰ的完整基因型是：AaXbY、AaXBXb。发病概率可作遗传图解，或直接求解：1/4×1/2=1/8。

3.强化实践观，学会在新情景中应用知识原理

同学们通过高中生物学习，不仅要记住一些基础的原理结论和事实，还要能确立正确的观念和思想，具有解决实际问题能力，能用生物学的原理来、分析、解释一些生产现实、生活现象，理解科学发展的新进展，并对特定条件下的事物发展趋势做出一定的预测、判断或假设。

例3 我国和世界各国许多科学和医务工作者正加紧工作，研发“非典疫苗”。研究发现，导致人类“非典”的冠状病毒是一种RNA病毒。

国外研究人员试图采用“反义疗法”，即用含有与“非典”冠状病毒基因碱基序列相对称的RNA单链（能互补配对），作为药物以能彻底“中和”病毒的毒性。根据这种疗法设计的新药据说能有效攻击传染性肝炎病毒、西尼罗河病毒和“非典”冠状病毒等的RNA基因单链，干扰其繁衍过程，从而达到阻止病症发生和病毒的毒性。回答有关问题：

(1) 要合成用来作为药物的“核糖核苷酸单链”必须先检测获得“非典”冠状病毒中________的排列顺序。

(2) 新药的作用实际上是阻断“非典”冠状病毒RNA基因单链的_________过程，从而使病毒在寄主细胞内不能正常繁殖。

(3) “反义核酸”能否取得理想效果还需进一步研究才可用于临床检验。因这种疗法用于治疗艾滋病等病时效果并不理想，有人甚至认为可能会带来不可预测的后果。你认为其原因是什么？

答：(1) 核糖核苷酸 (2) 复制 (3) 艾滋病病毒含两条RNA，反义核酸无法同时与两个RNA发生作用，因而效果并不理想；反义核酸有可能与不发生作用的RNA共同构成具有两条RNA链的新型病毒，从而产生不可预测的后果。