高中總復習第一輪生物 第六章第一節(jié) 遺傳的物質基礎

1、第六章 遺傳與變異提綱挈領一、遺傳的物質基礎鞏固:夯實基礎 理解:要點詮解考點一DNA是主要的遺傳物質(1)噬菌體侵染細菌實驗的幾個問題噬菌體為細菌病毒，細菌是原核細胞，所以兩者在結構上的最大區(qū)別是有無細胞結構。兩種生物體內(nèi)均無染色體，只有DNA，在兩種生物的結構模式圖中，表示遺傳物質位置的黑線不能誤認為是染色體。細菌細胞內(nèi)噬菌體DNA的復制及噬菌體蛋白質的合成所需要的原料、酶、能量、場所等均由細菌提供，這時細菌內(nèi)的一切變化是為噬菌體服務的，這時的代謝活動是由噬菌體的DNA控制的。噬菌體侵染細菌實驗還說明了噬菌體特有的增殖方式不同于有性生殖和無性生殖，稱為復制式繁殖。(2)對“DNA是主要的遺

2、傳物質”以及“染色體是遺傳物質的主要載體”中的“主要”二字的理解 生物的遺傳物質有兩種，即DNA和RNA。在真核生物、原核生物體內(nèi)既有DNA也有RNA，它們的遺傳物質是DNA而不是RNA。在病毒和類病毒中，有的只含DNA，有的只含有RNA，它們的遺傳物質有的是DNA，有的是RNA。因此DNA是主要的遺傳物質。真核生物(占生物種類的絕大多數(shù))體內(nèi)的DNA主要存在于細胞核內(nèi)的染色體上，少數(shù)存在于細胞質中的線粒體、葉綠體中，因此染色體是遺傳物質的主要載體。又根據(jù)DNA的存在部位不同，將遺傳方式劃分為細胞核遺傳和細胞質遺傳。鏈接·聚焦 根據(jù)所學，遺傳物質應該具備哪些特點？ 提示：(1)分子結

3、構具有相對的穩(wěn)定性，是指遺傳物質本身在細胞組成和結構方面是相對穩(wěn)定的，不像糖類、脂類、蛋白質那樣，經(jīng)常處于變化的狀態(tài)。DNA分子是由成百上千個脫氧核苷酸(四種)組成的規(guī)則雙螺旋結構，堿基配對是嚴格的，堿基對的配對方式是穩(wěn)定不變的，它在細胞中的含量是相對穩(wěn)定的。(2)能夠進行自我復制，使生物前后代具有一定的連續(xù)性，是指遺傳物質可以將自身的分子嚴格復制，并將復制后的分子向子代傳遞，使親子代間遺傳物質結構一定，保證前后代相應性狀的穩(wěn)定。(3)能夠指導蛋白質的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀，這時遺傳物質將遺傳信息傳到子代，只有控制子代個體發(fā)育中合成的特定結構的蛋白質，才能體現(xiàn)與親代一致的生物性狀。(

4、4)產(chǎn)生可遺傳的變異，是指遺傳物質的分子結構發(fā)生變化，相應性狀也發(fā)生變化，這種變化是遺傳物質變化的結果，變化了的分子結構又具有相對穩(wěn)定性，不斷傳遞下去，使變異的性狀在后代連續(xù)出現(xiàn)，即出現(xiàn)可遺傳的變異?？键c二DNA的復制 (1)同位素示蹤法和離心技術證明DNA的半保留復制 DNA分子在復制時，以解旋后形成的兩條鏈（舊鏈）作模板，按照堿基互補配對原則，從周圍原生質中吸收脫氧核苷酸與之配對，形成兩條子鏈（新鏈），新鏈與舊鏈螺旋成為一個新的DNA分子，所以稱之為半保留復制。一個DNA分子復制n代后，能形成2n個DNA分子，這些DNA分子中，只有兩個含有第一代DNA的鏈。若將DNA分子在含15N的培養(yǎng)基

5、中培養(yǎng)一段時間，再將這部分DNA分子（0代）轉移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，提取DNA經(jīng)梯度密度離心后得到結果及分析如下表：世代DNA分子的特點DNA中脫氧核苷酸鏈的特點分子總數(shù)DNA在離心管內(nèi)的分布位置不同DNA分子占全部DNA分子之比鏈總數(shù)不同脫氧核苷酸鏈占全部鏈之比15N分子14N、15N雜種分子14N分子含15N鏈含14N鏈01全在下部12112全在中部141/21/2241/2中，1/2下1/21/281/43/4381/4中，3/4上1/43/4161/87/8N2n2/2n中，1-2/2n上2/2n1-2/2n2n+11/2n1-1/2n (2)親代與子代DNA分子的關系 親

6、代DNA分子經(jīng)復制后產(chǎn)生子代DNA分子。由于DNA復制是半保留復制方式，故新復制出的每個子代DNA分子含一條親代母鏈和一條能與親代母鏈互補配對的新合成的子鏈，子鏈堿基序列與母鏈中的模板鏈堿基序列互補，與母鏈中的非模板鏈堿基序列相同。親代DNA分子經(jīng)n次復制后，新合成的DNA分子中，DNA分子數(shù)、含親代母鏈的DNA分子數(shù)和不含親代母鏈的DNA分子數(shù)依次為：2n,2,2n-2?？键c三與基因有關的知識 (1)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關系 (2)遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別 遺傳信息是指子代從親代獲得的控制遺傳的訊號，這種訊號是以染色體上DNA的脫氧核苷酸的順序為代表?；蛑锌刂七z傳性狀

7、的脫氧核苷酸順序為遺傳信息。遺傳“密碼子”是指信使RNA中決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，它決定蛋白質中氨基酸的排列順序，遺傳信息與“密碼子”的區(qū)別：一是存在位置不同，遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序，密碼子是信使RNA上核苷酸的排列順序；二是作用不同，遺傳信息決定氨基酸的排列順序，僅是間接作用，而密碼子是直接控制蛋白質中氨基酸的排列順序。反密碼子是轉移RNA分子與信使RNA分子中密碼子互補配對的三個堿基，與相應的DNA模板鏈上對應堿基基本相同，只是DNA中堿基為T，轉移RNA中堿基為U。鏈接·聚焦 所有生物的遺傳信息都位于基因上嗎？都是由脫氧核苷酸的排列決定的嗎？ 提示：不是。

8、有些病毒的遺傳物質是RNA?？键c四與DNA有關的計算及規(guī)律 (1)DNA分子中堿基數(shù)量計算的規(guī)律根據(jù)堿基互補配對原則引出的關于堿基比率、數(shù)量計算，是本部分的難點之一。解決這類問題，可根據(jù)以下幾條規(guī)律。 規(guī)律一：在DNA雙鏈中，A=T，G=C，A+G=T+C=A+C=T+G=50%， 規(guī)律二：在DNA雙鏈中一條單鏈的（A+G）/（T+C）的值與另一條互補鏈的（A+G）/（T+C）的值互為倒數(shù)關系。 規(guī)律三：DNA雙鏈中，一條單鏈的（A+T）/（G+C）的值，與另一條互補鏈的（A+T）/（G+C）的值是相等的，也與整個DNA分子中的（A+T）/（G+C）的值是相等的。 規(guī)律四：在雙鏈DNA及其轉錄

9、的信使RNA之間，有下列關系： 由于DNA在轉錄形成mRNA時，是以DNA的一條鏈（有意義鏈）為模板，按照堿基互補配對原則形成的，所以mRNA中的堿基數(shù)等于有意義鏈的堿基數(shù)，等于整個DNA分子堿基數(shù)的一半。 DNA分子轉錄形成的mRNA中互補堿基之和所占的比例，與該互補堿基之和占整個DNA以及DNA的兩條單鏈堿基總數(shù)的比例相等。如mRNA中A+U=32，則在DNA分子以及它的每一條單鏈中的A+T都占堿基總數(shù)的32。 (2)關于轉錄和翻譯過程中的有關計算 DNA在轉錄過程中是以其中的一條鏈為模板，合成一條單鏈RNA的過程，所以，基因的堿基數(shù)是此基因轉錄出的信使RNA堿基數(shù)的2倍；在翻譯過程中，信

10、使RNA上的三個堿基（一個密碼子）決定一個氨基酸，所以信使RNA上的堿基數(shù)是此信使RNA翻譯成的多肽鏈中氨基酸的3倍。具體關系如下表：比較內(nèi)容基因中能編碼蛋白質序列的堿基數(shù)信使RNA上的堿基數(shù)參與轉運氨基酸的轉移RNA數(shù)蛋白質中的氨基酸數(shù)蛋白質中的肽鏈數(shù)蛋白質中的肽鍵數(shù)縮合失去的水分子數(shù)數(shù) 目6m3mmmnm-nm-n誘思:實例點撥【例1】(2006湖北黃岡調研)在噬菌體侵染細菌實驗中，如果細菌體內(nèi)的DNA和蛋白質分別含有31P和32S，噬菌體中的DNA和蛋白質分別含32P和35S，噬菌體DNA在細菌體內(nèi)復制了三次，那么從細菌體內(nèi)釋放出的子代噬菌體中含有32P的噬菌體和含35S的噬菌體分別占子

11、代噬菌體總數(shù)的( )A.14和1 B.34和0C.14和0 D.34和1解析：在噬菌體侵染細菌實驗中，含S的蛋白質外殼留在細菌的外面，含P的DNA則侵入到細菌體內(nèi)，噬菌體DNA在細菌體內(nèi)復制了三次，共產(chǎn)生了23個DNA分子，其中有2個含有32P，占總數(shù)的14，而子代噬菌體的蛋白質外殼是由細菌體內(nèi)的氨基酸形成的，不含有35S。答案：C講評：教師在進行該題的訓練時，為了使學生更好地理解與掌握問題，可讓學生討論如何標記噬菌體中的DNA和蛋白質，從而加深對相關內(nèi)容的理解?！纠?】堿基互補配對原則可發(fā)生在下列哪些結構中( )線粒體 高爾基體 葉綠體 核糖體中心體 細胞核A. B.C. D.解析：DNA雙

12、螺旋結構具有堿基互補配對的特點，DNA復制和轉錄形成RNA以及蛋白質合成的過程中有堿基互補配對，線粒體、葉綠體和細胞核中都有DNA分子，核糖體內(nèi)完成蛋白質的合成。答案：C講評：堿基互補配對原則發(fā)生在DNA分子的復制、RNA合成（復制）及蛋白質的合成過程中，因此只要發(fā)生上述現(xiàn)象，都會遵循堿基互補配對原則?！纠?】(2006湖北黃岡調研)一個雙鏈DNA分子，GC占全部堿基的44，其中一條鏈的堿基中A占26，C占20，那么互補鏈中的A和C分別占該互補鏈全部堿基的百分比是( )A.24和30 B.28和22C.30和24 D.26和20解析：在一個雙鏈DNA分子中，GC占全部堿基的比例等于一條鏈中的G

13、+C占該鏈堿基的比例。由此可知，一條鏈中的A+T=56%，這條鏈上的T等于另一條鏈上的A，即互補鏈上的A=30%，這條鏈上的G等于另一條鏈上的C，即互補鏈上的C=24%。答案：C講評：堿基的計算都是雙鏈DNA所具有的，而單鏈DNA、RNA等其堿基關系無規(guī)律可循?！纠?】(2006浙江五校一模)已知某mRNA片段含有30個堿基，其中A和G共有12個，轉錄該段mRNA的DNA分子中應有C和T的總數(shù)是( )A.12 B.24 C.18 D.30解析：mRNA是以DNA的一條鏈為模板轉錄而來的，DNA中堿基的總數(shù)是RNA的2倍，即60個堿基。又因為A+G=T+C，所以DNA分子中C和T的個數(shù)是總數(shù)的一

14、半：30個。答案：D【例5】用標記有15N的一條雙鏈DNA分子，在標記有14N的培養(yǎng)液中進行兩次復制，其后代的DNA分子單鏈中，含14N和15N的比值為( )A.11 B.21 C.31 D.41解析：如果DNA分子復制的次數(shù)為n，則后代的DNA分子總數(shù)為2n。又因為DNA分子的復制是半保留復制，因此8條DNA單鏈中，除了兩條來自親代，標有15N外，其余6條單鏈都是在標有14N的培養(yǎng)液中，經(jīng)過復制形成的。答案：C講評：可用不同顏色的粉筆畫圖或用不同顏色的細線等模擬DNA分子的復制，從而清楚地理解與掌握DNA分子復制的有關問題?！纠?】(2005上海高考，5)tRNA與mRNA堿基互補配對現(xiàn)象可

15、出現(xiàn)在真核細胞的( )A.細胞核中 B.核糖體上C.核膜上 D.核孔處解析：堿基互補配對原則體現(xiàn)在真核生物遺傳信息的復制、轉錄和翻譯的過程中，其轉移RNA（tRNA）和信使RNA（mRNA）之間的堿基互補配對，發(fā)生在核糖體上蛋白質的合成（即翻譯）過程中。答案：B講評：要設計題目，通過具體事例講清楚中心法則全部過程的有關問題，幫助學生形成一個整體的認識?！纠?】(2005上海高考，14)一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為( )A.33 11 B.36 12C.12 36 D.11 36解析：一條

16、含有11個肽鍵的多肽，則含有12個氨基酸。mRNA中，三個堿基決定一個氨基酸；一個氨基酸至少有一種轉移RNA來轉移。因此，mRNA中含有36個堿基、12個轉移RNA。答案：B講評：要通過該題讓學生總結氨基酸與信使RNA及相應DNA片段的堿基關系。【例8】(2005上海高考,37)回答有關真核細胞中遺傳信息及其表達的問題。（1）將同位素標記的尿核苷（尿嘧啶和核糖的結合物）加入細胞培養(yǎng)液中，不久在細胞核中發(fā)現(xiàn)被標記的_、_、_。（2）將從A細胞中提取的核酸，通過基因工程的方法，轉移到另一種細胞B中，當轉入_時，其遺傳信息在B細胞中得到表達并能夠復制傳給下一代，當轉入_時，在B細胞中雖能合成相應的蛋

17、白質，但性狀不會遺傳。（3）已知某基因片段堿基排列如下圖。由它控制合成的多肽中含有“脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸”的氨基酸序列。（脯氨酸的密碼子是：CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的是GAA、GAG；賴氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG）GGCCTGAAGAGAAGTCCGGACTTCTCTTCA1）翻譯上述多肽的mRNA是由該基因的_（以圖中或表示）鏈轉錄的，此mRNA的堿基排列順序是：_。2）若該基因由于一個堿基被置換而發(fā)生突變，所合成的多肽的氨基酸排列順序成為“脯氨酸谷氨酸甘氨酸賴氨酸”。寫出轉錄出此段多DNA單鏈的堿基排列順序：_。解析：從組成堿基看，RNA不同于DNA的組成成分是含有尿嘧啶。當被標記的尿嘧啶加入細胞培養(yǎng)液中一段時間后，被標記的尿嘧啶會出現(xiàn)在mRNA、tRNA、rRNA中。 將A細胞中的核酸，通過基因工程的方法轉移到細胞B中，由于DNA是遺傳物質而RNA不是遺傳物質，所以轉入DNA，其遺傳信息能夠表達且