高考命题范围及复习策略

【高考命题范围及复习策略】遗传的物质基础这节内容在多年的高考中有涉及，随着高考由知识立意向能力立意的转变，该节知识及科学试验方法肯定会在今后试题中有体现，证明DNA是遗传物质的经典实验有助于我们掌握实验设计过程，DNA的粗提取试验培养操作能力、分析、解决问题的能力，有关选修本中的基因结构及基因工程也是不容忽视的热点和重点，在近年的新课程卷中频繁出现。DNA的结构和复制及基因的表达等内容是遗传学的基础，是学习后继知识的铺垫，而且在高考中占重要地位，经常与教材多个点联系命题，如物质基础、细胞增殖、物质代谢等等。【典型题解】例1：噬菌体侵染细菌的实验证明了A.DNA是主要的遗传物质B.DNA是遗传物质C.RNA是遗传物质D.蛋白质是遗传物质【解析】噬菌体是由蛋白质（60%）和DNA（40%）组成的。1952年科学家Hershey和Chase用放射性同位素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和头内的DNA分子。（请思考，为什么要用35S去标记蛋白质，而不是DNA分子？为什么用32P去标记DNA分子？）在用35S标记的噬菌体去感染细菌时，发现细菌体内很少有同位素标记，而在细菌体外发现大量用35S标记的噬菌体的蛋白质外壳。用32P标记的噬菌体去感染细菌，在细菌体外很少发现同位素，而大多放射性标记在细菌体内。同时还发现释放出来的是几十到几百个跟原来相同的子噬菌体。由此可知，噬菌体注入细菌体内的是DNA，在噬菌体的生活史中，只有DNA是连续的物质。【答案】B。例2.下面关于DNA分子结构的错误答案是A.T+C=A+GB.A=TC.A+T一定等于G+CD.【解析】科学家Chargass研究不同生物的DNA，得到几个实验法则：①T+C量总是等于A+G量；②A量总是等于T量，C量总等于G量，但A+T量不一定等于C+G量。1953年Watson和Crick根据Chargass和其他科学家对DNA分子结构研究的资料，利用x-射线衍射术对DNA分子结构进行研究，提出了DNA分子规则的双螺旋结构模型，在此结构中，碱基对的连结遵循着“碱基互补配对原则”，即A—T配对，G—C配对，在一个DNA分子中A和T的分子数相等，G和C的分子数相等。因此，T+C=A+G；A+G/T+C=1。由于DNA分子中碱基对的顺序没有限制，所以A+T量不一定等于G+C量。【答案】C。例3．下列关于质粒的叙述，正确的是A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B．质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子C．质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的【解析】从两个方面分析，（1）质粒是一个小型环状DNA分子，它可以进入细菌细胞，存在于细胞内，但它不是宿主细胞的细胞器；（2）质粒是一个重要的运载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒。【答案】B例4．下列不属于获得目的基因的方法是A．“鸟枪法”B．转录法C．反转录法D．根据已知氨基酸序列合成法【解析】从两个方面分析，（1）获取目的基因的途径有两条：一条是直接分离基因；另一条是人工合成基因。直接合成基因也就是“鸟枪法”；人工合成基因又有两条途径，一条是“逆转录法”，另一条是根据已知的氨基酸序列合成基因；（2）所谓转录是指以DNA的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则合成ｍRNA的过程，此过程不能获得DNA（基因）。【答案】B【高考例题】1．（2003年高考新课程卷第13题）真核生物染色体DNA遗传信息的传递与表达过程，在细胞质中进行的是A．复制B．转录C．翻译D．转录和翻译【解析】DNA的复制和转录过程是在细胞核中进行的，翻译是在细胞质中进行的。【答案】C2．（2003年高考新课程卷第14题）决定DNA遗传特异性的是（）A．脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点B．嘌呤总数与嘧啶总数的比值C．碱基互补配对的原则D．碱基排列顺序【解析】DNA的遗传特异性是由遗传信息决定的，不同的DNA具有不同的遗传信息。遗传信息是DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序（或碱基的排列顺序，或碱基对的排列顺序）。由于DNA具有由两条链盘旋而成的独特的双螺旋结构，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在双螺旋结构的外侧，构成基本支架，对DNA的遗传特异性没有影响。两条链上的碱基排列在内侧，通过氢键形成碱基对，碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对，所以存在A=T、C=G的等量关系。因此，任何双链DNA分子中的嘌呤碱基的和都等于嘧啶碱基的和。【答案】D。例3：（05年高考）以下有关基因工程的叙述，正确的是A.基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的产物对人类部是有益的C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是目的性强【解析】基因工程是分子水平上的生物工程；基因工程的产物对人类利弊均有，例如基因污染、危害生物的多样性等就是弊；基因工程产生的变异属于基因重组。【答案】D例4：（06年理综）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的浮汁中。以下有关叙述，正确的是A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目，等于凝血因子氨基酸数目的3倍B.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵C.在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D.人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA【解析】人体细胞中凝血因子基因编码区中有内含子，，凝血因子氨基酸数目的3倍等于编码区中外显子的碱基对数目；由于用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入的是羊的受精卵，因此，人凝血因子基因存在于所有体细胞中；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA。【答案】B例5：（06年广东卷)下列关于基因工程应用的叙述，正确的是A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良【解析】基因治疗是把健康的外源基因导入到有缺陷基因的细胞中；一种基因探针能检测相应的某一种特定的病毒；原核基因可以用来进行真核生物的遗传改良，例如用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因改良棉花。【答案】B【知识扩展】1．*同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制世代DNA分子的特点DNA中脱氧苷酸链的特点分子总数细胞中的DNA分子在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比链总数不同脱氧核苷酸链占全部链之比15N分子含14N、15N杂种分子含14N分子含15N的链含14N的链01全在下部12212全在中部141/21/2231/2中1/2上1/21/281/43/4341/4中3/4上1/43/4161/87/8n2n2/2n中1-2/2n上2/2n或1/2n-11-2/2n2n+11/2n1-1/2n2．限制性内切酶在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶（简称限制酶）。限制酶是基因工程中所用的重要切割工具。科学家已从原核生物中分离出了许多种限制酶，并且已经商品化，在基因工程中广泛使用。根据限制酶切割的特点，可将它们分为两大类：一类是切割部位无特异性的；另一类是可特异性地识别核苷酸序列，即只能在一定的DNA序列上进行切割。这种能被特异性识别的切割部位都具有回文序列，也就是在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致，如图3-8所示DNA的碱基顺序。在基因工程中使用的多数是后一类酶。限制酶在特定切割部位进行切割时，按照切割的方式，又可以分为错位切和平切两种。错位切一般是在两条链的不同部位切割，中间相隔几个核苷酸，切下后的两端形成一种回文式的单链末端，这个末端能与具有互补碱基的目的基因的DNA片段连结，故称为黏性末端。这种酶在基因工程中应用最多，其切割方式如图38的左图所示。另一种是在两条链的特定序列的相同部位切割，形成一个无黏性末端的平口，如图3-8的右图所示。在基因操作过程中，除了限制酶以外，还要用一系列的酶类，才能完成全过程。例如，碱性磷酸酯酶、DNA多聚酶、末端转移酶、多核苷酸酶、逆转录酶等。这些酶都有各自特殊的催化功能，现在都有商品出售，可以根据不同的需要选用。3．基因工程中的运载体在基因操作过程中使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制（称为克隆）。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌细胞质的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于染色体DNA之外的环状DNA（一般有1～200kb左右，kb为千碱基对），有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。质粒能通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复制，也可整合到细菌染色体DNA中，随着染色体DNA的复制而复制。另一类运载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也有可能成为运载体。作为运载体必须具有三个条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pBR322就有多种限制酶的单一识别位点，可适于多种限制酶切割的DNA插入；③有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌的pBR322质粒携带氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。一般来说，天然运载体往往不能满足上述要求，因此需要根据不同的目的和需要，对运载体进行人工改建。现在所使用的质粒载体几乎都是经过改建的。4．自私的基因在20世纪70年代中期，英国科学家道金斯写了一本题为《自私的基因》的书。该书于1976年出版，它是为行外人写的，但由于书中提出了很多新的见解，因此同样在学术界引起了很大的反响，道金斯认为，生物的个体和群体只是基因的临时承载体，只有基因才是永恒的，基因既是遗传的基本单位，也是自然选择的基本单位，而且，基因的本质是自私的，它们控制了生物的各种活动和行为，目的就是为了使基因本身能更多、更快地复制，只要能达到这一目的，基因是无所而不为的。不同的基因组合在一起，是基因之间的一种互相利用，目的也是为了更好地复制。不同的生物运载着不同的基因组合，好的组合所包含的基因都能成功地扩增，承载这些基因组合的生物也能兴旺发达；而不好的组合会导致所包含的基因的扩增不那么成功，承载这些基因组合的生物也会衰亡。这就从基因的自私性这一方面说明了生物的兴衰史，亦即生物的进化。“自私的基因”的观点同样能说明很多生物的行为，竞争性、争斗性的行为当然是可以追溯到基因的自私性，就连“利他主义”与“利他行为”也是自私的基因在作祟。在“利己”与“利他”两种可选的策略中，哪一种能使更多的基因生存和复制，生物就会选择哪一种策略。这里列举几个“利他行为”的例子。许多种类的小鸟在看到捕食的猛禽飞近时都会发出特有的警告声，同种的鸟群一听到这种警告声便会采取适当的逃避行动。发出警告声的那只鸟由于把捕食者的注意力吸引到自己身上，因而处于危险的境地，有可能为了鸟群的利益而成了牺牲品。这就是动物中的一种利他行为。蜜蜂中也有利他行为的存在。工蜂尽职照料蜂王，抚育幼儿，自己却不生育。在有外敌人侵掠夺蜂蜜时，成群的工蜂会勇敢地用尾部的刺去刺蜇入侵者。这种进攻对赶走入侵者十分有效，但却会把工蜂体内的一些内脏也拖了出来，这样工蜂很快就会死去，它们用生命保护了蜂群和珍贵的食物，却不能继续活下来受益。动物的利他行为中最普遍最明显的例子是一些比较高等的成年动物对下一代的孕育和抚养。它们或在巢内、或在体内孕育下一代的小动物，付出巨大的代价去喂养它们，冒很大的风险来保护它们免受捕食者之害。而小动物长大后对养育它们的父母往往没有任何回报。如何用基因的自私性来解释这些动物的利他行为呢？很关键的一点，就是利他的个体和