专题五 第9讲 遗传的分子基础

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1、专題五遗传的分子基础、变异和逬化第 9讲 遗传的分子基础循网络串基础嗟的立接证別碱皿逋过：4；垂维连接DNA反同平行一|DNA*换-娄狀链1反贵白质丨夏制甘厂 转录/ 粗 DNAA : RMA独制逆转用迟刚质花叶如昨竝轴卡伽夫迭则：A=TR=C 晦炎典球齿的转化实验蝴阳体便茧细甫的实旅DNA是遇传拗變J主娶在细脸枚卄足的诚基誹到顺序“票黠舅中心陡则内容转我p；晰guNA片段的 沁111凹一有塑分裂制期和二鏗虹蜃蹙遡的闾期粘一乂半保削辽制*踰協边匪制密y;酬遠创竝期輕片曲3E因的农这“鞠-mRNA tRNA, rRNA擁核糖怵钊咤伽RNA持点细脸核.线粒诽，叶绿体、细胞质 逍忖的分子荃础DNA整

2、合核心要点1遗传物质的探索过程(1) 肺炎双球菌转化实验的相关问题分析 加热杀死的S型菌，其蛋白质变性失活；而DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断开, 但缓慢冷却时，其结构可恢复。 转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验中S型菌的DNA片段整合到 R型菌的DNA中，使受体菌获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 转化后形成的S型菌可以遗传下去，说明S型菌的DNA是遗传物质。 并非所有的R型菌都能被转化：由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体 菌的状态等因素的影响，所以转化过程中并不是所有的R型菌都能被转化成S型菌，只是小 部分R型菌被转化成S型菌。 肺炎双球菌的活体

3、细菌转化实验不能简单地说成S型菌的DNA可使小鼠死亡，加热杀死 的S型菌蛋白质变性失活，降温后DNA活性恢复。S型菌与R型菌混合培养时，S型菌的 DNA进入R型菌体内。结果在S型菌DNA的控制下，利用R型菌体内的化学成分合成了 S 型菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型菌。 活体细菌转化实验和离体细菌转化实验的结论：活体细菌转化实验只是证明已经被加热杀 死的S型菌中存在转化因子；离体细菌转化实验证明了 DNA是遗传物质，蛋白质、荚膜等不是遗传物质。(2)噬菌体侵染细菌的实验用 32P 标记的噬菌体侵染细菌用 35S 标记的噬菌体侵染细菌提醒】肺炎双球菌的离体转化实验和噬菌体侵染细菌实

4、验的设计思路相同，即设法将DNA 和其他物质分开，单独研究它们各自不同的功能。(2) HIV 侵染辅助性 T 淋巴细胞时，囊膜与被侵染细胞的细胞膜融合， RNA 和蛋白质进入细 胞内，而t2噬菌体侵染细菌时只把DNA注入细菌体内。(3) 噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看法”轴首=作原料，子代中都应舍疽标毬DMA*部 P=分:代中音有记元索标记DNA相C、H =蛋白赁如并子代中舍有2DNA 的分子结构和特点C ,H ,0.N ,r小分子,V v_Jirr t2成单位J2号碳连“ I厂诉不卮“0H”脱械栓卄乘I种含氮就基不同结枸A l=r= = =lT儔醉基团打脏城掾 糖交替连按.排列 在主链

5、外测、恂成，主罹的基本骨架理排列亦主社凶 内fiL趣过氢耀:形 成碱垄对*云补出 对原则是Aj T.G与C配对空间-TtffXjflW f两乘丘粧按反向平行方 Jjjf1式盘捉成双螺雄结拘I提醒】(l)DNA单链上相邻碱基通过“脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖”连接。每个DNA分子中含氢键数为AT碱基对数X 2和GC碱基对数X 3之和。每个DNA分子中有2个游离的磷酸基团。(4)牢记DNA分子中有关碱基比例的计算“单链中互补碱基和”所占该链碱基数比例二“双链中互补碱基和”所占双链总碱基数比 例。某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数(5)形成新链的方向：5端f 3，端。3遗传信息的传递(1

6、) “六处思考” DNA的复制(填图)I m A的且制件过|模甌JMA族觀-愿料亜貞丽1鑿)、陡蜀、誨等(2)DNA分子复制中相关计算的方法与规律真桎貓胞卞要是斟诈、叶 绿体屮曲和丝骨裂的间期和(d诫数第反分裂蔺前间期边解旄边理制; 半保朗刼制形成了-KDNADNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的双链DNA分子转移到含14N的培养液亲代NN1代N| N子代DNA分子数：2n个。中培养(复制)若干代，其结果分析如下：I .无论复制多少次，含15N的DNA分子数始终是2个。II .含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n2)个，做题时应看准是“含” 还是“只含”。子

7、代DNA分子的总链数：2nX2 = 2n +i条。I .无论复制多少次，含15N的链数始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链 数”。II.含 14N 的链数是(2n +12)条。消耗的脱氧核苷酸数I 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制，需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m(2n1)个。II 若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n-1个。4遗传信息的表达(1) 转录：DNARNA和i主要在细胞核(其他 DNA徉在处均可-KNA聚合酶(R 7齐丰学邮畑-“五碳糖”不同(2)翻译：mRNA-蛋白质m 基酸.丼典沖 址同儿乎听肓的沽细胞 产物琴肚涟*谯取宙龜曇缜

8、建诽坤寸壮诙(由程骨坤衙 址酱觸宦馭)【提醒】(1)哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和细胞器不能进行DNA的复制、转录和翻译。(2) 复制和转录的场所有细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等部位。(3) 转录的产物：除了 mRNA外，还有tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有mRNA。(4) 翻译：并非所有密码子都能编码氨基酸， 3 种终止密码不能编码氨基酸，也没有与之对应的 tRNA。(5) 转录、翻译过程中的碱基配对方式：转录中DNA和RNA互补配对，因此碱基配对类型有 TA、AU、GC、CG四种；翻译过程中mRNA和tRNA互补配对，因此碱基配对类 型有 AU、UA，GC、CG 四种。(6

9、) 原核细胞与真核细胞的转录场所不同：原核细胞转录和翻译两过程同时进行，发生在细胞 质中；而真核细胞先转录，发生在细胞核(主要)中，后翻译，发生在细胞质中。(7) 个mRNA分子上可连接多个核糖体同时合成多条相同的肽链。翻译时核糖体沿着mRNA运行，且负责认读mRNA上决定氨基酸种类的密码子，识别并 转运氨基酸的为tRNA。(9) 认清模板链与编码链：对于个特定基因的转录，模板链是确定的，另条链为编码链； 对于一个DNA分子的转录，两条链都可能成为模板链。(10) 启动部位与起始密码：启动部位位于DNA上，与RNA聚合酶结合进行转录；起始密码 位于 mRNA 上，与反密码子互补配对。(11)

10、辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系 每种氨基酸对应一种或几种密码子(一种氨基酸可能有几种密码子，这一现象称为密码子的 简并性)，可由一种或几种tRNA转运。 除终止密码外，一种密码子只能决定一种氨基酸；一种tRNA只能转运一种氨基酸。 密码子有64 种(3种终止密码； 61种决定氨基酸的密码子)；反密码子理论上有61种。不 同生物共用一套遗传密码。但细菌的起始密码代表的氨基酸不是甲硫氨酸，而是甲酰甲硫氨 酸。5归纳识记中心法则与生物种类的关系 在横线上用字母表示下列生物的遗传信息的传递过程：O bc- A臭闵爭效柱：一 g同-牛基因如控制豌豆執1旳的基凶也决一沁D性狀定奥竝度、务基因效应：

11、蛋白戍合成且多牛墓川拧制和皐因表达/表达同一性狀的寿样性*/一如玉米叶録歳一f特异性:单靠因购合底与5朴个c广控制一*1性状的竝因右爻丿”豎赵.并且不受一呂H其他歴丙的于机“(1) 正常细胞生物(如动、植物)：a、b、c。(2) DNA病毒(如T2噬菌体)侵染宿主细胞：a、b、c。复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒)侵染宿主细胞：d、c。(4)逆转录病毒(如艾滋病病毒)侵染宿主细胞：e、a、b、c。6.明确基因与性状的关系基因产物性狀基同与性狀丈制不是聖的线性系【提醒】(1)基因：从本质上讲，是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片 断一一在大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中

12、则是一段RNA。(2)基因控制性状的2种途径途径一：基因也蛋白质的结构直空制生物体的性状。如囊性纤维病、镰刀形细胞贫血症。 途径二：基因融酶的合成T弋谢过程接制生物体的性状。如豌豆的圆粒与皱粒、白化病。排查易混易错査磚隔新正瞇判一判常考误点快识别1有关核酸是遗传物质的证据的正误判断(1) 肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质(X )提示 肺炎双球菌转化实验证明 DNA 是遗传物质，但未证明 DNA 是主要的遗传物质。(2) 导致R型菌和S型菌结构不同的原因是基因的选择性表达(X )提示 导致R型菌和S型菌结构不同的原因是遗传物质不同。(3) 分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素3

13、2P的培养基培养噬菌体(X )提示 噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，只有在活细菌体内才能增殖。可用含放射 性同位素标记的培养基培养细菌，再用噬菌体侵染细菌，便得到被标记的噬菌体。(4) 用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致(V )2. 有关DNA结构和复制的正误判断(1) 双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过氢键连接的(X )提示 一条脱氧核苷酸链中磷酸和脱氧核糖之间通过磷酸二酯键连接起来。(2) DNA有氢键，RNA没有氢键(X )提示DNA 般是双链结构，两条链是通过氢键连接的，某些RNA也有局部双链结构，也 含有氢键。(3) DNA分

14、子的基本骨架中含有C、H、O、N、P五种元素(X )提示DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，其中含有C、H、O、P四种元素。(4) 同一生物个体不同细胞核中DNA分子的(A+T)/(C+G)的值不同(X )3. 有关基因表达的正误判断(1) 密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上(X )提示 密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。(2) 大肠杆菌中rRNA的形成与核仁有关(X )提示 大肠杆菌属于原核生物，没有核仁。每种氨基酸仅由一种密码子编码，每种tRNA只转运一种氨基酸(X )提示 每种氨基酸由一种或多种密码子编码，每种tRNA只转运一种氨基酸。细胞中的mRNA在核糖体

15、上移动，指导蛋白质的合成(X )想一想漏点知识快补充1.肺炎双球菌的离体转化实验中，为什么选择35S和32P这两种放射性同位素分别对蛋白质和 DNA 标记？用 14C 和 3H 同位素标记可行吗？提示 不行，因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而P则主要存在于DNA分子的组 分中。用14C和3H等元素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有 这两种元素。2DNA 单链上相邻碱基以氢键相连吗？提示DNA单链上相邻碱基通过“脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖”连接，不是以氢键连接。3.用32P标记的噬菌体侵染细菌，悬浮液中有少量放射性的原因有哪些？提示 (1)保温时间过短，部分噬菌体

16、没有侵染到细菌细胞内，经离心后分布于悬浮液中，使 悬浮液出现放射性；(2)保温时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放子代，经离心后分布于悬 浮液中，也会使悬浮液的放射性含量升高。探究命题热点命题点一 考查核酸是遗传物质的证据1. (2019.浙江4月选考)为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示： 培养的培齐液s型曲的 提取物屮组下列叙述正确的是()A.甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性B. 乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质C. 丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNAD.

17、该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA答案 C解析 高温加热不会破坏转化物质DNA的活性，甲组培养皿中不仅有S型菌落也有R型菌 落，A项错误；乙组中S型菌的提取物中的蛋白质被蛋白酶催化水解了，所以转化物质不是 蛋白质，B项错误；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，而未证明DNA是主要遗 传物质， D 项错误。2. (2020.浙江金丽衢十二校联考)下列关于“核酸是遗传物质的证据”相关实验的叙述，错误 的是()A. 活体细菌转化实验未能证明DNA是“转化因子”B. 离体细菌转化实验证明了 DNA不仅可以引起细菌的转化，而且纯度越高转化效率就越高C. 噬菌体侵染细菌的实验中，培养基中的

18、32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸 中D. 烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了在只有RNA而没有DNA的病毒中，RNA是遗传 物质答案 B解析 活体细菌转化实验证明S型菌中存在某种转化因子，能将R型菌转化为S型菌，但没 有证明转化因子是DNA ,A正确；离体细菌转化实验证明了 DNA是肺炎双球菌的遗传物质， 但没有证明纯度越高转化效率就越高， B 错误；培养基中的 32P 经宿主细胞摄取后，可以作 为噬菌体DNA复制的原料，因此32P可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；烟草花叶病毒 的感染和重建实验证明了 RNA是其遗传物质，D正确。【归纳提炼】遗传物质探索过程中的注意问题 (1)

19、肺炎双球菌转化实验包括活体细菌转化实验和离体细菌转化实验，其中活体细菌转化实验 证明 S 型菌中存在某种“转化因子” ，能将 R 型菌转化为 S 型菌；离体细菌转化实验证明 DNA是遗传物质。噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体一噬菌体与细菌混合培养一噬 菌体侵染未被标记的细菌一在搅拌器中搅拌，然后离心，检测悬浮液和沉淀中的放射性同位 素。命题点二 考查DNA的结构和复制3如图所示为真核细胞内基因Y的结构简图，共含有2 000个碱基对，其中碱基A占20%,下列说法正确的是()DCTGTC T T A1 1 11 1 1 1G A A TA. 基因Y复制两次，共需要4 800

20、个游离的鸟嘌吟脱氧核苷酸B. 基因Y复制时解旋酶作用于、两处C. 若处T/A替换为G/C,则Y控制的性状一定发生改变DY 的等位基因 y 中碱基 A 也可能占 20%答案 D解析 该基因共有2 000对脱氧核苷酸，A占20% ,则鸟嘌呤占30%，因此该基因中含有鸟 嘌呤数目为2 000X2X30% = 1 200(个)，则基因复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数 目=(22 - 1)X1 200 = 3 600(个)，A错误；基因Y复制时解旋酶作用于处，即氢键，B错误； 若处T/A替换为G/C,由于密码子的简并性等原因，Y控制的性状不一定发生改变，C错 误；Y的等位基因y是基因突变形成的，基

21、因突变是指碱基对的缺失、增加或替换，因此y 中碱基A也可能占20% , D正确。4.取自某生物(2n=8)的一个原始生殖细胞，先用15N标记其8条双链DNA,之后置于含14N的培养基中培养，得到了4个子细胞。下列推断错误的是()A. 该原始生殖细胞培养期间完成了两次有丝分裂或一次完整的减数分裂过程B. 若进行有丝分裂，则4个子细胞中含15N的染色体的子细胞的比例一定是1C. 若进行减数分裂，则减数第二次分裂后期每个细胞中含14N的染色体均为8条D. 若细胞分裂过程中发生了基因重组，则4个子细胞中的每条染色体一定都含15N答案 B解析 原始生殖细胞既可以进行有丝分裂，又可以进行减数分裂。一个原始

22、生殖细胞进行 2 次有丝分裂可得到4个子细胞，一个原始生殖细胞进行1次完整的减数分裂可得到4个子细 胞，A正确；若细胞进行有丝分裂，含15N染色体的子细胞比例为1，B错误；减数第一 次分裂结束后形成2个子细胞，每个子细胞含有4条染色体，每条染色体含有2个DNA分 子，每个DNA分子均是15N/14N。减数第二次分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开， 染色体数目加倍，每个细胞含有8条染色体，每条染色体含有1个DNA分子，每个DNA分 子均是15N/14N ,C正确；若细胞分裂过程中发生了基因重组，则细胞进行减数分裂。减数分 裂前的间期DNA只复制一次，细胞连续分裂两次，形成4个子细胞，每个细胞

23、含有4条染 色体，每条染色体含有1个DNA分子，每个DNA分子均是15N/14N，D正确。命题点三 考查遗传信息的表达5. （2020.浙江金丽衢十二校联考）下列关于细胞中基因表达的叙述，正确的是（）A. 细胞凋亡过程中没有氢键的形成和断裂B. 水稻糯性和非糯性的根本区别在于不同的基因含有不同的密码子C. 植物激素和环境因子的变化都会影响植物细胞内基因的表达D. 浆细胞中的一个mRNA分子可结合多个核糖体，合成多种肽链答案 C解析 水稻糯性和非糯性的根本区别在于含有不同的基因，但它们共用一套密码子B错误； 光照、温度等环境因子的变化会引起植物体内包括植物激素的合成在内的多种变化，进而对 基因组的表达进行调节而影响植物的生命活动，C正确；一个mRNA分子上可结合多个核糖 体合成多条肽链，但肽链只有一种，D错误。6如图为某生物细胞中基因R表达过程示意图，下列有关叙述正确的是（）A. 组成a和b的碱基顺序可能不同B. 产生c的过程需要核糖体与基因的起始密码结合C. 物质c最后会被分泌到细胞外D. 图中核糖体的移动方向为从右至左答案 A解析a和b表示信使RNA，其中a经过修饰加工形成b，则碱基顺序可能不同，A项正确; 密码子位于信使RNA 上,B项错误；物质c可存在于细胞内，也可分泌到细胞外，C项错误;根据图中核糖体上肽链长度可知，核糖体的移动方向为从左到右，D项错误。