高三生物二輪復習 專題精講四 遺傳、變異與進化 第1講 遺傳的分子基礎課件.ppt

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1.S型細菌的 能使活的R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。 2.噬菌體由 和 組成，在侵染細菌時只有 注入細菌內(nèi)。 3.DNA分子雙螺旋結構的特點 (1)兩條長鏈按 方式盤旋成雙螺旋結構。 (2) 和 交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構成基本骨架， 排列在內(nèi)側(cè)。 (3)DNA分子兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對，并且遵循 原則。 4.DNA分子具有 、 和穩(wěn)定性等特點。 5.基因的本質(zhì)是 。 6.基因的功能是遺傳信息的 和 。 7.DNA復制的特點是邊解旋邊復制和 復制。,DNA,蛋白質(zhì),DNA,DNA,反向平行,脫氧核糖,磷酸,堿基,氫鍵,堿基互補配對,多樣性,特異性,有遺傳效應的DNA片段,傳遞,表達,半保留,8.復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯都需要 、原料、能量和酶等條件，除此之外，翻譯還需要運輸工具 。 9.一種氨基酸可對應 種密碼子，可由 種tRNA來運輸，但一種密碼子只對應 種氨基酸，一種tRNA也只能運輸 種氨基酸。 10.生物的表現(xiàn)型是由 和 共同決定的。 11.中心法則可表示為 。 12.中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能 (1)通過 完成了對遺傳信息的傳遞功能。 (2)通過 完成了對遺傳信息的表達功能。 13.判斷。 (1)有細胞結構的生物均是以DNA作為主要遺傳物質(zhì)的。（） (2)酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體(或染色質(zhì))上。（√） (3)每個DNA片段中，游離的磷酸基因有兩個。（√） (4)決定DNA分子特異性的是(A+C)/(T+G)。（） (5)影響細胞呼吸的所有因素都可能影響DNA的復制。（√） (6)構成基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相等。(),模板,tRNA,多,多,一,一,基因型,環(huán)境,DNA復制,轉(zhuǎn)錄和翻譯,1.(2015全國新課標Ⅰ卷)人或動物PrP基因編碼一種蛋白(PrPc)，該蛋白無致病性。 PrPc的空間結構改變后成為PrPsc (朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以誘導更多PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPsc，實現(xiàn)朊粒的增殖可以引起瘋牛病。據(jù)此判斷下列敘述正確的是( ) A.朊粒侵入機體后可整合到宿主的基因組中 B.朊粒的增殖方式與肺炎雙球菌的增殖方式相同 C.蛋白質(zhì)空間結構的改變可以使其功能發(fā)生變化 D.PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPsc的過程屬于遺傳信息的翻譯過程,【答案】C,[解析】據(jù)題中信息可知朊粒是PrP基因所編碼的蛋白質(zhì)空間結構變化后形成的，因此還屬于蛋白質(zhì)，不可能整合到宿主細胞的基因組中，A錯誤。細菌增殖方式為二分裂，與朊粒不相同，B錯誤。由題中信息可知，PrP基因編碼的蛋白質(zhì)與朊粒間因空間結構的不同而功能不同，C正確。PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)閜rpsc只是蛋白質(zhì)空間結構發(fā)生了改變，D錯誤。,2.(2015江蘇卷)下列關于研究材料、方法及結論的敘述，錯誤的是( ) A.孟德爾以豌豆為研究材料，采用人工雜交的方法，發(fā)現(xiàn)了基因分離與自由組合定律 B.摩爾根等人以果蠅為研究材料，通過統(tǒng)計后代雌雄個體眼色性狀分離比，認同了基因位于染色體上的理論 C.赫爾希與蔡斯以噬菌體和細菌為研究材料，通過同位素示蹤技術區(qū)分蛋白質(zhì)與 DNA，證明了 DNA 是遺傳物質(zhì) D.沃森和克里克以 DNA 大分子為研究材料，采用 X 射線衍射的方法，破譯了全部密碼子,【答案】D,【解析】本題考查教材經(jīng)典實驗的材料、方法與結論，意在考查考生的判斷分析能力和從相關材料中獲取信息的能力，基因分離和自由組合定律是孟德爾以豌豆為實驗材料進行人工雜交發(fā)現(xiàn)的;摩爾根等人通過果蠅雜交實驗證明了基因位于染色體上；赫爾希與蔡斯分別用35S和32P標記的兩組噬菌體進行侵染細菌的實驗，證明了DNA是遺傳物質(zhì)；沃森和克里克構建了DNA雙螺旋結構的模型。,3.(2015重慶卷)結合題圖分析，下列敘述錯誤的是( ) A.生物的遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B.核酸苷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,【答案】D,【解析】生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，生物的遺傳信息儲存在DNA的脫氧核苷酸序列中或RNA的核糖核苷酸序列中，A項敘述正確；由于遺傳密碼子的簡并性，核苷酸序列不同的基因可能表達出相同的蛋白質(zhì)，B項敘述正確；生物性狀最終由基因控制，由蛋白質(zhì)表現(xiàn)，C項敘述正確；遺傳信息是指基因中堿基(或核苷酸)的排列順序，編碼蛋白質(zhì)的基因中兩條單鏈的堿基互補，排列順序不同，D項敘述錯誤。,4.(2015江蘇卷)熒光原位雜交可用熒光標記的特異 DNA 片段為探針，與染色體上對應的 DNA 片段結合，從而將特定的基因在染色體上定位。 請回答下列問題: (1)DNA 熒光探針的制備過程如圖 1 所示，DNA 酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的鍵，從而產(chǎn)生切口，隨后在 DNA 聚合酶Ⅰ作用下，以熒光標記的為原料，合成熒光標記的 DNA 探針。 (2)圖2 表示探針與待測基因結合的原理。 先將探針與染色體共同煮沸，使 DNA 雙鏈中鍵斷裂，形成單鏈。 隨后在降溫復性過程中，探針的堿基按照原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。 圖中兩條姐妹染色單體中最多可有條熒光標記的 DNA 片段。,【答案】(1)磷酸二酯脫氧核苷酸(2)氫堿基互補配對4,【解析】本題考查有絲分裂和減數(shù)分裂及DNA復制的知識，意在考查考生的綜合運用能力和獲取信息的能力。(1)兩個核苷酸分子之間以磷酸二酯鍵連接。合成標記的DNA探針時，需要的原料是脫氧核苷酸。(2)高溫可使DNA雙鏈堿基之間的氫鍵斷裂，形成單鏈。在降溫復性的過程中，按照堿基互補配對原則，探針的堿基與染色體上特定的基因序列形成雜交分子。1個DNA分子的兩條鏈可分別與探針的單鏈結合，出現(xiàn)2條熒光點，兩條姐妹染色單體中含有2個DNA分子，故最多可有4條熒光標記的DNA片段。,本講從考查角度上看，主要結合細胞分裂、基因突變考查DNA結構與復制和遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯；以實驗分析形式考查DNA是遺傳物質(zhì)。同時要注意以同位素示蹤為實驗手段的經(jīng)典實驗分析和圖表分析題目。試題多以選擇題形式出現(xiàn)，有時也會出現(xiàn)在非選擇題中。,1.肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗,2.煙草花葉病毒感染煙草的實驗 (1)過程,(2)結果分析與結論 煙草花葉病毒的RNA能自我復制，并控制其遺傳性狀，因此RNA 是它的遺傳物質(zhì)。,3.生物的遺傳物質(zhì),結論：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。,(1)對于某種生物而言，遺傳物質(zhì)只有一種(DNA或RNA)，不能說主要是DNA。 (2)所有具有細胞結構生物的核酸都有兩種，DNA和RNA，但遺傳物質(zhì)都是DNA，病毒只含有一種核酸，DNA或RNA。遺傳物質(zhì)有的是DNA，有的是RNA。,例 1 (2015黃岡四月調(diào)研)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都證明了DNA是遺傳物質(zhì)，這兩個實驗在設計思路上的共同點是() A.重組DNA片段，研究其表型效應 B.誘發(fā)DNA突變，研究其表型效應 C.設法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應 D.應用同位素示蹤技術，研究DNA在親代與子代之間的一致性,【答案】C,【解析】艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗采用直接分離法，即分離S型細菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等，分別與R型細菌混合培養(yǎng)。噬菌體侵染細菌實驗采用同位素標記法，分別標記DNA和蛋白質(zhì)的特殊元素(32P和35S)。艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都證明了DNA是遺傳物質(zhì)。這兩個實驗在設計思路上的共同點是：設法把DNA和蛋白質(zhì)及多糖分開，單獨地、直接地去觀察DNA、蛋白質(zhì)、多糖各自的作用，從而科學地證明DNA是遺傳物質(zhì)。,【規(guī)律方法】人類對遺傳物質(zhì)的探索過程 （1）肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化過程：研究DNA和蛋白質(zhì)中誰是遺傳物質(zhì)。 （2）肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗：實驗中，艾弗里等發(fā)現(xiàn)DNA的純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。 （3）噬菌體侵染細菌的實驗：證明了DNA才是遺傳物質(zhì)。 （4）煙草花葉病毒的感染和重建實驗：證明了在只有RNA沒有DNA的病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)。 （5）朊病毒的發(fā)現(xiàn)，證實在某些情況下蛋白質(zhì)可以作為生物體的遺傳物質(zhì)。 【拓展思考】如果將C選項改為“艾弗里的實驗與赫爾希和蔡斯的實驗設計思路基本相同”，對嗎？ 【答案】正確 【解析】艾弗里的實驗與赫爾希和蔡斯的實驗設計思路基本相同，都是設法將DNA和蛋白質(zhì)分開，各自獨立地研究它們的作用。,(1)培養(yǎng)含放射性標記的噬菌體不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，因為病毒必須寄生在活細胞內(nèi)，所以應先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體。 (2)因檢測放射性時只能檢測到部位，不能確定是何種元素的放射性，所以35S和32P不能同時標記在一組噬菌體上，應對兩組分別標記。,變式1 （2015廣東茂名一模）艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗，都能證明DNA是遺傳物質(zhì)，對這兩個實驗的研究方法可能有：①設法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應；②放射性同位素標記法。下列有關敘述正確的是（ ） A.兩者都運用了①和② B.前者運用了①，后者運用了② C.前者只運用了②，后者運用了①和② D.前者只運用了①，后者運用了①和②,【答案】C,【解析】本題考查二者在實驗中應用的研究方法。艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都證明了DNA是遺傳物質(zhì)。這兩個實驗在設計思路上的共同點是設法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應。艾弗里分別提取了S型菌的DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，然后分別加入已培養(yǎng)R型細菌的培養(yǎng)基中，結果發(fā)現(xiàn)只有加入DNA，R型細菌才能轉(zhuǎn)化為S型細菌。艾弗里還發(fā)現(xiàn)如果用DNA酶處理S型菌的DNA，使DNA分解，就不能使R型細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。蔡斯利用放射性同位素標記法標記噬菌體，而后用含32P的DNA和含35S的蛋白質(zhì)的噬菌體分別侵染細菌。,1.DNA分子的特性 (1)多樣性：若一段DNA分子由n個堿基對組成，每一位置都有A、T、C、G四種可能性，則共有4n種堿基排列順序。 (2)特異性：每個DNA分子都有其特定的堿基排列順序，蘊藏著特定的遺傳信息。 (3)穩(wěn)定性,2.DNA的復制證據(jù) (1)推測：沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)自我復制的假說，即遺傳物質(zhì)的復制為半保留復制。 (2)證據(jù),3.與堿基互補配對或DNA復制相關的計算 (1)據(jù)T或U可判斷核酸種類，DNA中含T，RNA中含U，雙鏈DNA分子中嘌呤之和等于嘧啶之和，即A+G=T+C。 (2)在雙鏈DNA分子中，已知某堿基的百分含量，求其他堿基的百分含量，可用A=T，G=C，A+G=T+C=50%求解。 (3)在雙鏈DNA分子中，一條單鏈的(A+G)/(C+T)=m，則另一條互補鏈(A+G)/(C+T)=1/m。 (4)在雙鏈DNA分子中，互補配對的堿基之和的比值(A+T)/(G+C)與每一條單鏈中這一比值相等。 (5)不同生物的DNA分子中，(A+T)/(G+C)不同，代表了每種生物DNA的特異性。 (6)若某個含15N的DNA分子，放在含14N的培養(yǎng)基中復制n次，則含15N的DNA分子占其總數(shù)的2/2n，含15N的DNA的單鏈占其總鏈數(shù)的1/2n。 (7)雙鏈DNA分子中，若含某種堿基x個，復制n次，則需加入的含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為(2n-1)x。,例 2 (2015杭州五月模擬)某雙鏈DNA分子含有400個堿基，其中一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列表述錯誤的是（ ） A.該DNA分子的一個堿基改變，不一定會引起子代性狀的改變 B.該DNA分子連續(xù)復制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸120個 C.該DNA分子中4種堿基的比例為A∶T∶G∶C= 3∶3∶7∶7 D.該DNA分子中的堿基排列方式共有4200種,【答案】B,【解析】由于密碼子具有簡并性，一個堿基改變不一定改變所翻譯的氨基酸，即使改變了氨基酸，有時也不改變蛋白質(zhì)的功能，故DNA分子的一個堿基改變不一定改變生物的性狀，A項正確；DNA分子中腺嘌呤脫氧核苷酸有2003/10=60個。該DNA分子連續(xù)復制2次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸為360=180個，B項錯誤；DNA分子另一條鏈中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3，故該DNA分子中4種堿基比例為A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7，C項正確；DNA雙鏈間堿基互補配對，即DNA分子中有200個堿基對，故該DNA分子中的堿基排列方式共有4200種，D項正確。,變式2 若一個外殼被35S標記且雙鏈均被32P標記的噬菌體，其DNA由6 000個堿基對組成，其中胸腺嘧啶占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染含32S和31P的大腸桿菌，共釋放出50個子代噬菌體。下列敘述正確的是（ ） A.該過程至少需要1.8105個胞嘧啶核糖核苷酸作原料 B.噬菌體增殖需要大腸桿菌提供模板、原料和酶等 C.含35S和含32S子代噬菌體的比例為1∶1 D.含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶24,【答案】D,【解析】需胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為6 00021/2(1-20%-20%)(50-1)=1.764105≈1.8105，不是至少需要而是需要；噬菌體增殖過程中需噬菌體提供模板，大腸桿菌提供原料和酶；DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，子代噬菌體不含35S；50個子代噬菌體中有2個含有32P，因此含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為2∶(50-2)=1∶24。,1.DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較,2.中心法則的內(nèi)容,3.各種生物的信息傳遞過程,(1)RNA復制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在RNA病毒在宿主細胞內(nèi)的增殖過程中，且逆轉(zhuǎn)錄過程必須有逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。高等動植物體內(nèi)只能發(fā)生另外三條途徑。 (2)RNA的功能包括以下幾方面 ①mRNA——蛋白質(zhì)合成的直接模板。 ②tRNA——氨基酸的轉(zhuǎn)運工具。 ③rRNA——核糖體的重要組成成分。 ④有些RNA可作為“酶”，催化某些化學反應的完成。 ⑤RNA病毒中，RNA可作為遺傳物質(zhì)。 (3)高度分化的體細胞只有轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，無DNA復制過程。,4.基因與性狀的關系 (1)基因控制生物的性狀：,例 3 (2015衡陽六校聯(lián)考)如圖為有關遺傳信息傳遞和表達的模擬實驗，下列相關敘述合理的是（ ） A.若X是mRNA,Y是多肽，則管內(nèi)必須加入氨基酸 B.若X是DNA，Y含有U，則管內(nèi)必須加入逆轉(zhuǎn)錄酶 C.若X是tRNA，Y是多肽，則管內(nèi)必須加入脫氧核苷酸 D.若X是HIV的RNA，Y是DNA，則管內(nèi)必須加入DNA酶,【答案】A,【解析】若X是mRNA，Y是多肽，則管內(nèi)發(fā)生的是翻譯過程，因此，管內(nèi)必須加入氨基酸，故A項正確；若X是DNA，Y含有U，Y為RNA，則管內(nèi)發(fā)生的是轉(zhuǎn)錄過程，不需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶，需要加入RNA聚合酶等，故B項錯誤；若X是tRNA，Y是多肽，則管內(nèi)發(fā)生的是翻譯過程，不需要加入脫氧核苷酸，故C項錯誤；若X是HIV的RNA，Y是DNA，則管內(nèi)發(fā)生的是逆轉(zhuǎn)錄過程，需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶，而不是DNA酶，故D項錯誤。,【規(guī)律方法】基因表達過程中有關數(shù)量變化(不考慮內(nèi)含子和非編碼區(qū)) 轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中DNA(基因)堿基數(shù)∶mRNA堿基數(shù)∶多肽鏈氨基酸數(shù)=6∶3∶1，見圖解如下：,基因表達過程中，蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目=參加轉(zhuǎn)移的tRNA數(shù)目=1/3mRNA的堿基數(shù)目=1/6基因中的堿基數(shù)目。這個比例關系都是最大值，原因如下： (1)DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。 (2)在基因片段中，有的片段起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。 (3)轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，并且合成的肽鏈在加工過程中可能會剪切掉部分氨基酸，所以基因或DNA上堿基數(shù)目是蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍多。,變式3 (2015江蘇卷)圖①~③分別表示人體細胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程。請回答下列問題： (1)細胞中過程②發(fā)生的主要場所是 。 (2)已知過程②的α鏈中鳥嘌呤與尿嘧啶之和占堿基總數(shù)的54%，α鏈及其模板鏈對應區(qū)段的堿基中鳥嘌呤分別占29%、19%，則與α鏈對應的DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為 。 (3)由于基因中一個堿基對發(fā)生替換，而導致過程③合成的肽鏈中第8位氨基酸由異亮氨酸(密碼子有AUU、AUC、AUA)變成蘇氨酸(密碼子有ACU、ACC、ACA、ACG)，則該基因的這個堿基對替換情況是 。 (4)在人體內(nèi)成熟紅細胞、漿細胞、記憶細胞、效應T細胞中，能發(fā)生過程 ②、③而不能發(fā)生過程①的細胞是 。 (5)人體不同組織細胞的相同DNA進行過程②時啟用的起始點 (填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是 。,【答案】(1)細胞核 (2)26% (3)T∥A替換為C∥G(或A∥T替換為G∥C) (4)漿細胞和效應T細胞(5)不完全相同 不同組織細胞中基因進行選擇性表達 【解析】本題考查DNA的結構、復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程，以及基因突變與細胞分化等知識。(1)圖①②③表示的過程依次是DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。轉(zhuǎn)錄的場所主要在細胞核中。(2)RNA中G+U=54%、C+A=46%，則其DNA模板鏈中C(29%)+A=54%、G(19%)+T=46%，計算得DNA一條鏈中A+T=52%，故雙鏈中A+T=52%，A=T=26%。(3)該基因突變是由于一個堿基對的改變引起的，故異亮氨酸的密碼子中第2個堿基U變?yōu)榱藟A基C，成為蘇氨酸的密碼子，相應的則是基因中T∥A替換為了C∥G(或A∥T替換為了G∥C)。(4)人體成熟紅細胞中無細胞核，復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程都不能發(fā)生，漿細胞和效應T細胞為高度分化的細胞，能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯，但不能進行DNA的復制。(5)1個DNA分子中含許多個基因，不同組織細胞因基因的表達不同，故進行轉(zhuǎn)錄過程時啟用的起始點不完全相同。,例 如圖甲為基因表達過程，圖乙為中心法則，①→⑤表示生理過程。下列敘述錯誤的是（ ） A.圖甲為染色體DNA上的基因表達過程，需要多種酶參與 B.紅霉素影響核糖體在mRNA上的移動，故影響翻譯過程 C.圖乙中的②③可表示圖甲所示過程 D.圖乙中涉及堿基A與U配對的過程為②③④⑤ 【易錯提示】解答本題的關鍵是對真核細胞和原核細胞中轉(zhuǎn)錄和翻譯要理解清楚，特別需理清翻譯過程。,【答案】A 【解析】題圖甲顯示的是轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行，一般在原核細胞中進行此過程，原核細胞中無染色體。核糖體是翻譯的場所，紅霉素影響核糖體在mRNA上的移動，故影響翻譯過程。題圖乙中的②表示轉(zhuǎn)錄，③表示翻譯。轉(zhuǎn)錄、翻譯、RNA自我復制、逆轉(zhuǎn)錄中都涉及堿基A與U配對。故選A。,遺傳信息的傳遞與表達表示如下：,