專題10遺傳的分子基礎(chǔ)

1、圓夢(mèng)教育 高中生物專題十 遺傳的分子基礎(chǔ) 考點(diǎn)一：幾種重要的實(shí)驗(yàn)及結(jié)論： 一、1928年格里菲思的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)： 1、肺炎雙球菌有兩種類型類型： S型細(xì)菌：菌落光滑，菌體有夾膜，有毒性 R型細(xì)菌：菌落粗糙，菌體無(wú)夾膜，無(wú)毒性 2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程: （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程、， R型活細(xì)菌 _注射_小鼠活 說(shuō)明R型細(xì)菌無(wú)毒性 體 內(nèi) 轉(zhuǎn) 化 S型活細(xì)菌小鼠死=：說(shuō)明s型細(xì)菌有毒性 加熱殺死注射小鼠活=說(shuō)明加熱殺死的 的S型細(xì)菌斷S型細(xì)菌已失活 R型活細(xì)菌+ 加熱殺死 的S型細(xì)菌 注射 小鼠死 分離 S型活細(xì)菌一 S型活細(xì)菌說(shuō)明R型細(xì)胞已轉(zhuǎn)化為 S型細(xì)菌 此步是很重要的，這一步說(shuō)明產(chǎn)生的S型細(xì)菌的性 狀是

2、可以穩(wěn)定遺傳的。從而說(shuō)明該物質(zhì)是是物質(zhì)。 （2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”，促使 R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。 （3）用現(xiàn)有的知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的解釋： 加熱殺死S型細(xì)菌的過(guò)程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的恢 復(fù)又逐漸恢復(fù)其活性。 R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的過(guò)程可以下的五步來(lái)反應(yīng)：（了解） a、雙鏈DNA片段與受體菌細(xì)胞表面特定位點(diǎn)結(jié)合； b、位點(diǎn)上DNA分解，形成DNA片段； c、雙鏈DNA勺一條單鏈逐漸降解，同時(shí)另一條單鏈逐步進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)； d、進(jìn)入細(xì)菌體的DNA單鏈與受體菌DNA同源區(qū)段配對(duì)，接著受體 DNA相應(yīng)單鏈片段切除，并被 外來(lái)DNA取代，形

3、成雜種DNA區(qū)段（實(shí)質(zhì)就是基因重組）； e、受體菌DNA通過(guò)復(fù)制雜合區(qū)段分離成兩個(gè)；其中有的類似供體菌，細(xì)胞分裂后，就成為轉(zhuǎn)化因子。 實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)化率與供體菌細(xì)胞的 DNA純度有關(guān)，DNA越純，轉(zhuǎn)化率也就越高。如果事先用 DNA 酶降解供體菌細(xì)胞中的DNA那么轉(zhuǎn)化作用就不復(fù)存在。 二、艾弗里實(shí)驗(yàn)（體外轉(zhuǎn)化） 1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 多糖 S 型提取、分離 細(xì)1 菌 脂質(zhì) 蛋白質(zhì) DNA+DNA水解物 DNA 分別與R型細(xì)菌混合 培養(yǎng)a a R、 f R R RZR 丿 r s :實(shí)驗(yàn)結(jié)果：S型細(xì)菌的 :DNA使R型細(xì)菌發(fā)生 :轉(zhuǎn)化，而其它物質(zhì)不能 ；使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化 fw -ya （此步是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，依

4、據(jù)） 2、無(wú)毒性的R型活細(xì)菌與被加熱殺死的有毒性的 S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化為有毒性的 S型活細(xì)菌。這 種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。 推論（格里菲思）：在第四組實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)被加熱殺死S型細(xì)菌中，必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的 活性物質(zhì)一“轉(zhuǎn)化因子”。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 學(xué)生的成敗就是教師的榮辱！第1頁(yè) 三、1952年郝爾希和蔡斯噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 1、T2噬菌體機(jī)構(gòu)和元素組成： 、寫出以上實(shí)驗(yàn)的部分操作過(guò)程: 第一步 第二步 第三步 用35s標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼 用S標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌 攪拌使細(xì)菌外面的蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌細(xì)胞分離 、以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明噬菌體侵染細(xì)

5、菌時(shí)蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)菌外面，沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi) 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 直接證明：DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì) 間接證明： A DNA能夠自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性，維持遺傳性狀的穩(wěn)定性 B DNA能控制蛋白質(zhì)的生物合成，從而能夠控制新陳代謝過(guò)程和性狀 四、1956年煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)證明: 在只有RNA勺病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)。因?yàn)榻^大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 五、小結(jié): 細(xì)胞牛物 （真核、原核） 非細(xì)胞牛物 （病毒） 核酸 DNA和 RNA DNA RNA 遺傳物質(zhì) DNA DNA RNA A腺嗥吟 G嗚嗥呻 C胞球唳 T胸腺喘哦 考點(diǎn)二、DNA的結(jié)構(gòu)和D

6、NA的復(fù)制： 一、DNA勺結(jié)構(gòu) 1、DNA的組成元素：C H、ON、P 2、DNA的基本單位：脫氧核糖核苷酸（4種） 3、DNA的結(jié)構(gòu)： 由兩條、反向平行的脫氧核苷酸鏈盤旋成雙螺旋結(jié) 構(gòu)。 外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架。 內(nèi)側(cè)：由氫鍵相連的堿基對(duì)組成。 堿基配對(duì)有一定規(guī)律： A = T ; G三C。（堿基互補(bǔ)配對(duì)原則） 4、DNA勺特性： 多樣性：堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。（排列種數(shù):4（n為堿基對(duì)對(duì)數(shù)） 特異性：每個(gè)特定DNA分子的堿基排列順序是特定的。 （DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)） 5、DNA的功能：攜帶遺傳信息（DNA分子中堿基對(duì)的排列順

7、序代表遺傳信息）。 6與DNA有關(guān)的計(jì)算： 在雙鏈DNA分子中： a=T、g=c 任意兩個(gè)非互補(bǔ)的堿基之和相等；且等于全部堿基和的一半 例：A+G = A+C = T+G = T+C = 1/2 全部堿基 二、DNA勺復(fù)制9 1、概念：以親代DNA分子兩條鏈為模板，合成子代 DNA勺過(guò)程 2、時(shí)間：有絲分裂間期和減I前的間期 3、場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核 4、過(guò)程：（看書）解旋 合成子鏈 子、母鏈盤繞形成子代DNA分子 5、特點(diǎn)：半保留復(fù)制 6、原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 7、條件： 模板：親代DNA分子的兩條鏈 原料：4種游離的脫氧核糖核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 8、DNA能精確

8、復(fù)制的原因： 獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板; 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確進(jìn)行。 9、意義： DNA分子復(fù)制，使遺傳信息從親代傳遞給子代而確保了遺傳信息的連續(xù)性。 學(xué)生的成敗就是教師的榮辱！第3頁(yè) 10、與DNA復(fù)制有關(guān)的計(jì)算： 復(fù)制出DNA數(shù) =2； (n為復(fù)制次數(shù)) 含親代鏈的DNA數(shù)=2 11、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 考點(diǎn)三、基因控制蛋白質(zhì)的合成 一、RNA勺結(jié)構(gòu)： 1、組成元素：C、H、ON、P 2、基本單位：核糖核苷酸(4種) 3、結(jié)構(gòu)：一般為單鏈 二、基因:是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。主要在染色體上 三、基因控制蛋白質(zhì)合成： 1、轉(zhuǎn)錄: (1) 概念：在細(xì)胞核中

9、，以DNA勺二條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成 RNA勺過(guò)程。(注: 葉綠體、線粒體也有轉(zhuǎn)錄) (2) 過(guò)程(看書) (3) 條件：模板：DNA勺二條鏈(模板鏈) 原料：4種核糖核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、RNA聚合酶等 (4) 原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(A U、T A G- C、C- G) (5) 產(chǎn)物：信使 RNA( mRN)、核糖體 RNA( rRNA、轉(zhuǎn)運(yùn) RNA(tRNA 2、翻譯： (1) 概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以 mRN為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò) 程。(注：葉綠體、線粒體也有翻譯 (2) 過(guò)程：(看書 (3) 條件：模板：mRNA 原料：氨基

10、酸(20種) 能量：ATP 酶：多種酶 搬運(yùn)工具：tRNA 裝配機(jī)器：核糖體 (4) 原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 (5) 產(chǎn)物：多肽上鏈 3、與基因表達(dá)有關(guān)的計(jì)算 基因中堿基數(shù)：mRN分子中堿基數(shù)：氨基酸數(shù) =6 : 3： 1 考點(diǎn)四、基因?qū)π誀畹目刂?1、基因控制性狀的方式： 通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物的性狀; 2、中心法則 通過(guò)控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)直接控制生物的性狀。 考點(diǎn)五、人類基因組計(jì)劃及其意義 計(jì)劃：完成人體24條染色體上的全部基因的遺傳作圖、物理作圖、和全部堿基的序列測(cè)定。 意義：可以清楚的認(rèn)識(shí)人類基因的組成、結(jié)構(gòu)、功能極其相互關(guān)系，對(duì)于人類疾病的診治和預(yù)防 具有重要的意義

11、。 考點(diǎn)六、人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程 1. 格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明有轉(zhuǎn)化因子的存在，但不能確定轉(zhuǎn)化因子是誰(shuí)。（P53積極思 維） 2. 艾弗里通過(guò)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。 3. 赫爾希和蔡斯完成了噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)，使人們才確信DNA是遺傳物質(zhì)。（P55積極思維） 4. 通過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA所以說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 考點(diǎn)七、DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 1. DNA分子是由兩條鏈組成。這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 2. DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿 基排列

12、在內(nèi)側(cè) 3. 兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)具有一定的規(guī)律： A （腺嘌呤）一定與 T （胸腺嘧啶）配對(duì)；G （鳥嘌呤）一定與 C （胞嘧啶） 配對(duì)。堿基之間這中一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系叫做堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 考點(diǎn)八、基因和遺傳信息的關(guān)系 DNA分子的多樣性和特異性 1、 多樣性：遺傳信息蘊(yùn)藏在四種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性 2、 特異性：堿基的特定的排列順序，構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。 DNA基因和遺傳信息 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，遺傳信息蘊(yùn)藏在DNA上的四種堿基排列順序之中。 考點(diǎn)九、DNA分子的復(fù)制 DNA分子復(fù)制的過(guò)程及特點(diǎn) 1

13、、過(guò)程：DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。這一過(guò) 程是在細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期，隨著染色體的復(fù)制 而完成的。 2、復(fù)制開始時(shí)，DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量在解旋酶的作用下，把 兩條螺旋的雙鏈解開，這個(gè)過(guò)程叫做解旋。然后以解開的每一段母鏈為模 板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用細(xì)胞中游離的四種脫氧核苷酸為原 料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。隨著模板 鏈解旋過(guò)程的進(jìn)行，新合成的子鏈也在不斷的延伸。同時(shí)，每條新鏈與其 對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，分別形成一個(gè)新的DNA分子。 3、特點(diǎn)：復(fù)制結(jié)束后，一個(gè) DNA分子就形成了兩個(gè)完全

14、相同的 DNA分子，通過(guò)細(xì)胞分裂分配到子細(xì) 胞中去。 DNA分子復(fù)制的實(shí)質(zhì)及意義 實(shí)質(zhì)：DNA分子的復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過(guò)程， 復(fù)制需要模板、原料、能量和酶等基本條件。DNA 分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行。 意義：DNA分子通過(guò)復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 學(xué)生的成敗就是教師的榮辱！第5頁(yè) (3) 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯 1、轉(zhuǎn)錄：RNA在細(xì)胞核中，以DNA勺一條鏈為模板合成的過(guò)程。 2、轉(zhuǎn)錄過(guò)程：轉(zhuǎn)錄開始時(shí)，DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙 鏈解開。然后以解開的DN

15、A分子一條鏈為模板，在RNA聚合酶等酶的作用下，利用細(xì)胞中游離的四種 核糖核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成與模板鏈互補(bǔ)的 RNA鏈。RNA合成后被釋放出來(lái)， 通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，原DNA分子恢復(fù)原狀。 3、翻譯：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以 mRN為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。 4、翻譯過(guò)程： RNA合成后被釋放出來(lái)，通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。核糖體沿mRNA移動(dòng)閱讀密碼子, 當(dāng)閱讀到起始密碼時(shí)翻譯開始。 tRNA將密碼子對(duì)應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體中，氨基酸在核糖體中發(fā)生脫水縮合形成多肽鏈，直到 核糖體閱讀到終止密碼時(shí)翻譯結(jié)束。翻譯結(jié)束后，多肽鏈釋放，mRNA軍體

16、成單個(gè)的核糖核苷酸。 遺傳的分子基礎(chǔ)高考真題演練 （2015安徽卷，4, 6分）QB噬菌體的遺傳物質(zhì)（QB RNA是一條單鏈RNA當(dāng)噬菌體侵染大腸桿菌 后，QB RNA立即作為模板翻譯出成熟蛋白、外殼蛋白和 RNA復(fù)制酶（如圖所示），然后利用該復(fù)制 酶復(fù)制QB RNA下列敘述正確的是 A Q/HXA .A * A. 外斥濟(jì)白 KS-X A. QB RNA勺復(fù)制需經(jīng)歷一個(gè)逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程 B. QB RNA勺復(fù)制需經(jīng)歷形成雙鏈RNA的過(guò)程 C. 一條QB RNA模板只能翻譯出一條肽鏈 D. QB RNA復(fù)制后，復(fù)制酶基因才能進(jìn)行表達(dá) 答案B 命題立意本題考查基因的復(fù)制和表達(dá)的相關(guān)知識(shí)，考查識(shí)記和理解

17、能力。難度適中。 解析Q B RNA的復(fù)制不需要經(jīng)歷逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，是由單鏈復(fù)制成雙鏈，再形成一條與原來(lái)的單鏈相同 的子代RNA所以A錯(cuò)誤，B正確；由圖可以看出一條 QB RNA模板翻譯出的肽鏈至少三條，C錯(cuò)誤； 由題意可知：有QB RNAM制酶，QB RNA勺復(fù)制才能進(jìn)行，QB RNAM制酶基因的表達(dá)在 QB RNA勺復(fù) 制之前，D錯(cuò)誤。 （2015新課標(biāo)卷I, 5, 6分）5.人或動(dòng)物PrP基因編碼一種蛋白（PrPc），該蛋白無(wú)致病性。PrPc的 空間結(jié)構(gòu)改變后成為PrPsc （朊粒），就具有了致病性。PrPsc可以誘導(dǎo)更多的PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPsc，實(shí) 現(xiàn)朊粒的增殖，可以引起瘋牛病。據(jù)此判斷

18、，下列敘述正確的是 A. 朊粒侵入機(jī)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(jié)構(gòu)的改變可以使其功能發(fā)生變化 D. PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPBc的過(guò)程屬于遺傳信息的翻譯過(guò)程 【答案】C 【解析】基因是有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段，而朊粒為蛋白質(zhì)，不能整合到宿主細(xì)胞的基因組中，A 錯(cuò)誤；朊粒通過(guò)誘導(dǎo)正常的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)?PrPBc （朊粒）而實(shí)現(xiàn)朊粒的增殖，而肺炎雙球菌的增殖方式 是細(xì)胞的二分裂，B錯(cuò)誤；“ PrPc的空間結(jié)構(gòu)改變后成為PrPBc （朊粒），就具有了致病性”，說(shuō)明蛋 白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致其功能發(fā)生了變化，C正確；PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPsc

19、的過(guò)程是在某些因素的作用下 導(dǎo)致的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的變化，遺傳信息存在于基因上，它通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程才能形成相應(yīng)的 蛋白質(zhì)，D錯(cuò)誤。 （2015重慶卷，5, 6分）5.結(jié)合題圖5分析，下列傳述錯(cuò)誤的是 A. 生物的遺傳信息儲(chǔ)存在DNA或 RNA勺核苷酸序列中 B. 核酸苷序列不同的基因可表達(dá)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(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ) 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】核酸分子中核苷酸的排列順序就代表著遺傳信息， A項(xiàng)正確；由于密碼子的簡(jiǎn)并性等原因， 不同的核苷酸序列可表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)，B項(xiàng)正確；基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制生物的性狀, 因此遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)是表現(xiàn)型實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)， C項(xiàng)正確；構(gòu)成基因的兩條鏈?zhǔn)腔パa(bǔ)的，其堿基排 列順序不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 （2015新課標(biāo)卷 U, 29，12 分）29. （12 分） 某基因的反義基因可抑制該基因的表達(dá)。為研究番茄中的X基因和丫基因?qū)ζ涔麑?shí)成熟的影響, 某研究小組以番茄的非轉(zhuǎn)基因植株（A組，即對(duì)照組）、反義X基因的轉(zhuǎn)基因植株（B組）和反義丫基因 的轉(zhuǎn)基因植株（C組）為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在番茄植株長(zhǎng)處果實(shí)后的不同天數(shù)（d），分別檢測(cè)