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第6单元 遗传的分子基础第17讲DNA是主要的遗传物质 考试说明 人类对遗传物质的探索过程()。考点一肺炎双球菌转化实验 1.肺炎双球菌类型项目S型肺炎双球菌R型肺炎双球菌菌落粗糙菌体无多糖类荚膜毒性无 2.格里菲思的体内转化实验(1)实验过程图6-17-1(2)结论:加热杀死的S型细菌中含有,将无毒的R型活细菌转化为S型活细菌。 3.艾弗里的体外转化实验(1)方法:直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等,将它们分别与混合培养,研究它们各自的遗传功能。(2)实验过程及结果图6-17-2(3)结论:才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质,即是转化因子,是遗传物质。理性思维1.体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?2.体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供?科学探究格里菲思设计的实验,除教材中的四组以外,他还设计了一组:将加热后杀死的S型细菌和加热后杀死的R型细菌混合后注射到小鼠体内小鼠不死亡;而艾弗里设计的实验中,有一个关键的对照组:S型细菌的DNA+DNA酶R型细菌的培养基R型细菌。结合两位科学家的实验,可以得出的结论:R型细菌转变成S型细菌的条件是。 1.比较格里菲思实验和艾弗里实验项目格里菲思实验(体内转化实验)艾弗里实验(体外转化实验)培养场所小鼠体内培养培养基(体外培养)实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌体内各成分的相互对照实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌实验结论加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质两实验的联系所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌体内转化实验是基础,仅说明加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA两实验都遵循对照原则、单一变量原则 2.辨析细菌体内的转化问题(1)格里菲思实验只证明了加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”,并没有证明DNA是遗传物质。(2)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实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。(3)使小鼠死亡的是S型肺炎双球菌而不是S型菌的DNA。(4)并非所有的R型细菌都被转化。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,因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌,而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。 1.2018江淮十校联考 某同学对格里菲思的实验进行了改良,将R型菌、S型菌、加热杀死的S型菌、加热杀死的S型菌和R型菌的混合物分别接种到甲、乙、丙、丁四组相同的培养基上,在适宜的无菌条件下进行培养,一段时间后,菌落的生长情况如图6-17-3所示。下列有关叙述中正确的是()A.若培养前在甲组培养基中加入S型菌的DNA,得到的菌落类型与丁不同图6-17-3B.甲、乙两组作为丁组的对照组,丙组培养基无菌落产生,可以不必设置C.丁组的实验结果说明了使R型菌发生转化的物质是S型菌的DNAD.该实验中的无关变量有培养基的成分、培养条件以及培养时间等2.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:S型菌的DNA+DNA酶加入R型菌注入小鼠R型菌的DNA+DNA酶加入S型菌注入小鼠R型菌+DNA酶高温加热后冷却加入S型菌的DNA注入小鼠S型菌+DNA酶高温加热后冷却加入R型菌的DNA注入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是()A.存活、存活、存活、死亡B.存活、死亡、存活、死亡C.死亡、死亡、存活、存活D.存活、死亡、存活、存活3.2017山东泰安模拟 利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图6-17-4所示的处理,在培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是()图6-17-4A.通过对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质B.可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌C.产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果D.不能导致小鼠死亡的是四组考点二噬菌体侵染细菌实验 1.实验方法:法,用35S、32P分别标记。 2.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构图6-17-5(2)噬菌体的生活方式:。 3.实验过程(1)标记噬菌体图6-17-6(2)侵染细菌图6-17-7 4.实验结果分析分组结果结果分析对比实验(相互对照)含32P的噬菌体+细菌上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内 含35S的噬菌体+细菌宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中 5.结论:是遗传物质。理性思维实验材料的选择是实验成功的重要因素,艾弗里与赫尔希等人的实验选用了结构十分简单的生物细菌或病毒。请思考:以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点?科学探究根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出实验思路,预期的实验结果及结论。(要求:实验包含可相互对照的甲、乙两个组。)(1)思路:甲组:将宿主细胞培养在含有的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论:。 1.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自的功能处理方法直接分离:分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型菌混合培养同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论证明DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质说明DNA能控制蛋白质的合成说明DNA能自我复制 2.噬菌体侵染细菌实验的上清液和沉淀物放射性分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性的原因。保温培养时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液中出现放射性; 保温培养时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,也会使上清液中出现放射性。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性的原因:搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。(3)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位,不能确定是何种元素的放射性。(4)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素,否则无法将DNA和蛋白质区分开。角度1考查噬菌体侵染细菌实验的过程与结论1.噬菌体侵染细菌的实验是研究遗传物质的经典实验,主要过程如下:标记噬菌体噬菌体与细菌混合培养搅拌、离心检测放射性。下列叙述正确的是()A.需要利用分别含有35S和32P的细菌B.中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败C.的作用是加速细菌的解体D.的结果是沉淀物中检测到放射性2.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验,过程如图6-17-8所示,下列有关分析正确的是()A.理论上,b和c中不应具有放射性B.实验中b含少量放射性与过程中培养时间的长短有关图6-17-8C.实验中c含有放射性与过程中搅拌不充分有关D.实验结果,a、d中有少量的放射性,b、c中有大量的放射性角度2考查同位素标记法及元素去向3.2017山西忻州一中模拟 如果用32P、35S、15N标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体组成结构中,能够找到的放射性元素为()A.可在外壳中找到35S、15NB.可在DNA中找到32P、15NC.可在外壳中找到32P、15ND.可在DNA中找到32P、35S、15N4.2017山东莱芜二模 赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,有关该实验的说法正确的是()A.选择T2噬菌体作为实验材料的优势是其结构简单,繁殖速度快B.用32P和35S分别标记噬菌体可追踪其DNA和蛋白质分子的合成过程C.35S标记的噬菌体侵染细菌实验中,若搅拌时间短,上清液中的放射性会降低D.32P标记的噬菌体侵染细菌实验中,保温时间过长或过短都会降低上清液的放射性技法提炼1.“两看法”判断子代噬菌体标记情况图6-17-92.同位素标记法归类分析(1)标记某元素,追踪其转移途径。如用18O标记H2O,光合作用只产生18O2;再用18O标记CO2,光合作用只产生O2;证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O,而不是来自于CO2。(2)标记特征元素,探究化合物的作用。如在T2噬菌体侵染细菌的实验中,用32P标记噬菌体的DNA,大肠杆菌内发现放射性物质;用35S标记蛋白质,大肠杆菌内未发现放射性物质;证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(3)标记特征化合物,探究详细生理过程,研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸,探究分泌蛋白的分泌过程;用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸,研究有丝分裂过程中染色体的变化规律;用15N标记DNA,证明了DNA复制的特点是半保留复制。角度3肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较5.艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验,都能证明DNA是遗传物质,这两个实验的研究方法可能有:设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应;放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是()A.两者都运用了和B.前者运用了,后者运用了C.前者只运用了,后者运用了和D.前者只运用了,后者运用了和考点三DNA是主要的遗传物质 1.RNA是遗传物质的实验证据烟草花叶病毒对烟草细胞的感染实验(1)实验过程及现象:图6-17-10(2)结论:烟草花叶病毒中的是遗传物质。 2.生物含有的核酸及其遗传物质生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNA动物、植物、真菌原核生物细菌、蓝藻、放线菌非细胞生物DNA病毒仅有DNA乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒RNA病毒仅有RNA烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒 3.DNA是主要的遗传物质:生物界绝大多数生物的遗传物质是,只有极少数生物的遗传物质是,因而DNA是主要的遗传物质。角度1考查对生物体遗传物质的判断1.下列关于遗传物质的说法,错误的是()真核生物的遗传物质是DNA原核生物的遗传物质是RNA细胞核中的遗传物质是DNA细胞质中的遗传物质是RNA甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNAA. B. C. D. 易错提醒(1)艾弗里的体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验均只能证明DNA是遗传物质,而不能证明DNA是主要的遗传物质。(2)对于任何一种生物来说,其遗传物质只有一种,是DNA或RNA,没有主要和次要之分,因此不能说具体的某种生物的遗传物质主要是DNA。(3)真核生物的遗传物质是DNA,DNA主要分布在细胞核,少量分布在细胞质,细胞核与细胞质里的遗传物质都是DNA。角度2考查病毒的感染及重组实验2.如图6-17-11是某种高等植物病原体的遗传实验过程,实验表明这种病原体()图6-17-11A.寄生于细胞内,通过RNA遗传 B.寄生于细胞间,通过蛋白质遗传C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞间,通过RNA遗传3.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中,不可能出现的结果是()实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出的病毒类型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型组合病毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)感染植物a型a型A.实验 B.实验 C.实验 D.实验技法提炼“遗传物质”探索的4种方法 历年真题明考向1.2017全国卷 在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是() A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同2.2017江苏卷 下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是()A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P 标记3.2016江苏卷 下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是()A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质4.2015江苏卷 下列关于研究材料、方法及结论的叙述,错误的是()A.孟德尔以豌豆为研究材料,采用人工杂交的方法,发现了基因分离与自由组合定律B.摩尔根等人以果蝇为研究材料,通过统计后代雌雄个体眼色性状分离比,认同了基因位于染色体上的理论C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与 DNA,证明了DNA是遗传物质D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用 X 射线衍射的方法,破译了全部密码子5.2011江苏卷 关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是()A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质完成课时作业(十七)第18讲DNA分子的结构、复制及基因的本质考试说明 1.DNA分子结构的主要特点()。2.DNA分子的复制()。3.基因的概念()。考点一DNA分子的结构及相关计算 1.图解DNA分子结构图6-18-1 2.DNA分子的特性(1)稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架,两条链互补的碱基之间通过相连。(2)性:遗传信息蕴藏在中。碱基排列顺序千变万化,如某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有种(其中n代表碱基对数)。(3)性:每种DNA分子都有。理性思维模型与建模 如图6-18-2为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段(其中“”代表磷酸基团),找出图中物质和结构上的错误?图示属于模型。图6-18-2正误辨析1.双链DNA分子中一条链上磷酸和核糖是通过氢键连接的。()2.DNA有氢键,RNA没有氢键。()3.大肠杆菌的拟核DNA分子和质粒DNA分子都为双链环状。()4.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的一个重要意义在于“发现DNA如何贮存遗传信息”。()5.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。() 1.解读两种DNA结构模型图6-18-3(1)由图甲可解读以下信息:(2)图乙是图甲的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制酶和DNA连接酶作用于部位。 2.碱基互补配对原则及相关计算(1)碱基互补配对原则:AT,GC,如图6-18-4所示:图6-18-4(2)有关推论嘌呤总数与嘧啶总数相等,即A+G=T+C。在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,则A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。双链DNA分子中,非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中,一条链上A1+G1T1+C1=m,则A1+G1T1+C1=T2+C2A2+G2=m,所以互补链上A2+G2T2+C2=1m。简记为“DNA两互补链中,不配对两碱基和的比值乘积为1”。角度1考查DNA分子的结构及特性1.下列关于DNA分子结构的叙述,正确的是()A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连2.2017江苏启东中学模拟 如图6-18-5为DNA分子部分结构示意图,以下叙述正确的是()图6-18-5A.解旋酶可以断开键,因此DNA的稳定性与无关B.是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸C.DNA连接酶可催化或键形成D.A链、B链的方向相反,磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架易错提醒(1)DNA分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的,而不是由配对方式决定的,配对方式只有两种:AT、CG。(2)并不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团,两条链各有一个3端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。(3)双螺旋结构并不是固定不变的,复制和转录过程中会发生解旋。(4)在DNA分子中,A与T分子数相等,G与C分子数相等,但A+T的量不一定等于G+C的量,A+TG+C的值恰恰反映了DNA分子的特异性。角度2考查DNA分子结构中碱基的相关计算3.2017广东江门模拟 在一个DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的46%,其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%,则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的()A.24%,22% B.32%,22%C.26%,24% D.22%,28%4.2018山西太原金河中学模拟 某双链DNA分子中含有200个碱基,一条链上ATGC=1234,则该DNA分子中()A.四种含氮碱基ATGC=4477B.若该DNA中A为p个,占全部碱基的nm(m2n),则G的个数为pm2n-pC.碱基排列方式共有4200种D.含有4个游离的磷酸5.互为同源染色体的DNA分子之间最可能相同的是()A.碱基对的排列顺序B.磷酸二酯键的数目C.A+TG+C的值D.脱氧核苷酸的种类技法提炼解答有关碱基计算的“三步曲”考点二DNA的复制及基因的本质 1.DNA分子复制的过程(1)概念:以亲代DNA为模板,合成子代DNA的过程。(2)时间:。(3)过程图6-18-6(4)特点:(过程上)、(结果上)。(5)精确复制的原因:为复制提供了精确的模板。保证了复制的精确进行。(6)意义:将从亲代传给子代,保持了的连续性。 2.基因的本质(1)本质:基因是具有的片段。(2)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系图6-18-7(3)基因的基本功能:遗传信息的和。正误辨析1.DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制。()2.DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。() 3.DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。()4.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。()5.DNA复制就是基因表达的过程。()理性思维1.归纳与概括 将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是。2.归纳与概括 蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞,是否都能进行DNA分子的复制? 1.DNA复制方式的探究实验材料:大肠杆菌实验方法:同位素标记法和密度梯度离心法(亲代DNA分子与子代DNA分子的区分方法)实验假设:DNA分子以半保留的方式复制实验结果:与预期结果一致实验结论:DNA分子以半保留的方式复制 2.DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下:图6-18-8(1)子代DNA分子数为2n个。其中:含有亲代链的DNA分子数为2个。不含亲代链的DNA分子数为2n-2个。含子代链的DNA分子有2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。其中:亲代脱氧核苷酸链数为2条。新合成的脱氧核苷酸链数为2n+1-2条。(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m(2n-1)个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n-1个。 3.DNA半保留复制应用于细胞分裂过程的分析(1)有丝分裂中染色体标记情况分析过程图解(一般只研究一条染色体):复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素):图6-18-9转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期:图6-18-10规律总结:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子染色体只有一半带有标记。(2)减数分裂中染色体标记情况分析过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如图6-18-11:图6-18-11规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。角度1考查DNA复制的过程及相关计算1.2017浙江四市联考 下列关于DNA复制的说法,错误的是()A.通过DNA复制,遗传信息在亲子代细胞间始终保持不变B.将亲代DNA分子的两条链分别作为模板进行复制C.复制过程中,始终按照碱基互补配对原则进行D.形成子链时,相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸间可形成磷酸二酯键2.2017江苏徐州调研 一个双链均被32P标记的DNA分子由5000个碱基对组成,其中腺嘌呤占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是()A.该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关B.复制过程需要2.4104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目之比为17D.子代DNA分子中含32P的DNA分子数目与只含31P的DNA分子数目之比为13易错提醒DNA复制相关计算的4个易错点(1)“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。(2)碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)另外,还要看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。 角度2综合考查DNA复制与细胞分裂3.BrdU 是一种嘧啶类似物,能替代胸腺嘧啶与腺嘌呤配对。将植物根尖分生组织放在含有 BrdU 的培养基中培养到第二个细胞周期的中期,其染色体的情况是()A.每条染色体的两条染色单体都含有 BrdUB.每条染色体的两条染色单体都不含有 BrdUC.每条染色体中都只有一条染色单体含有 BrdUD.只有半数的染色体中一条染色单体含有 BrdU4.将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养,该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列有关的说法正确的是()A.若子细胞中染色体数为2N,则其中含3H的染色体数一定为NB.若子细胞中染色体数为N,则其中含3H的DNA分子数为N2C.若子细胞中染色体都含3H,则细胞分裂过程中会发生基因重组D.若子细胞中有的染色体不含3H,则原因是同源染色体分离角度3考查基因的本质5.2017福州联考 下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是()A.在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基团和一个碱基B.基因一般是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因C.一个基因含有许多个脱氧核苷酸,基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D.染色体是DNA的主要载体,一条染色体上含有1个或2个DNA分子6.2017郑州质检 如图6-18-12为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况,图中、为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是()图6-18-12A.在植物的每个细胞中,a、b、c基因都会表达出相应蛋白质B.a、b互为非等位基因,在亲子代间传递时可自由组合C.b中碱基对若发生了增添、缺失或替换,则发生了基因突变,但性状不一定改变D.基因在染色体上呈线性排列,基因一定位于染色体上易错提醒(1)对于真核细胞来说,染色体是基因(遗传物质DNA)的主要载体;线粒体和叶绿体也是基因的载体。(2)遗传效应是指基因能够转录成mRNA,进而翻译成蛋白质,能够控制一定的性状。(3)DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段,在真核细胞中这部分片段所占比例很大,但这些片段不是基因。(4)通常的基因是指双链DNA片段,而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。历年真题明考向1.2017海南卷 DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是()A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链D.经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于12.2016上海卷 在DNA分子模型的搭建实验中,若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含 10对碱基(A有6个)的DNA双链片段,那么使用的订书钉个数为()A.58B.78C.82D.883.2014福建卷 STR是DNA分子上以26个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复714次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复1115次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图6-18-13所示。下列叙述错误的是()图6-18-13A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点B.为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测C.有丝分裂时,图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是1/24.2014山东卷 某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是()ABCD图6-18-14完成课时作业(十八)第19讲基因的表达考试说明 1.遗传信息的转录和翻译()。2.基因与性状的关系()。考点一遗传信息的转录和翻译 1.RNA的结构与功能 2.遗传信息的转录和翻译(1)转录的过程图6-19-1(2)翻译的过程图6-19-2理性思维归纳与概括 组成蛋白质的20种氨基酸应对应多少种密码子?由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子,这对生物体的生存发展有何意义?科学探究 人们通过研究发现,有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成,从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素,请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。(1)实验步骤:第一步:取A、B、C、D 4支试管,各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液;第二步:;第三步:把A、B、C、D 4支试管放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,检测4支试管中有无RNA的生成。(2)预期实验结果并得出实验结论:该实验有可能会出现种实验结果,如果出现,则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录,不阻断人体DNA的转录。 1.解析两个翻译模型图图6-19-3(1)图甲翻译模型分析、分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。(2)图乙翻译模型分析图乙中,1、2、3分别为mRNA、核糖体、多肽链。数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。方向:从左向右,判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。结果:合成多个氨基酸序列完全相同的多肽,因为模板mRNA相同。 2.DNA复制、转录和翻译的比较(1)区别项目DNA复制转录翻译图示时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期生物个体发育的整个过程(分裂期不能进行转录)(续表)项目DNA复制转录翻译场所真核细胞主要在细胞核,部分在线粒体和叶绿体;原核细胞在细胞质或拟核核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件解旋酶、DNA聚合酶、ATPRNA聚合酶、ATP酶、ATP、tRNA过程DNA边解旋边以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化DNA解旋,以一条链为模板,按碱基互补配对原则形成mRNA(单链rRNA、tRNA),mRNA进入细胞质与核糖体结合tRNA一端的反密码子与mRNA上的密码子配对,另一端携带相应氨基酸,合成有一定氨基酸序列的多肽链产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样,重新组成双螺旋结构水解成单个核糖核苷酸产物去向两个子代DNA在细胞分裂过程中分别进入两个子细胞中转录产物mRNA与核糖体结合翻译产物多肽链经盘曲折叠形成特定的空间结构,到达细胞各个需要的部位发挥功能特点边解旋边复制;半保留复制边解旋边转录一个mRNA上可结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成碱基互补配对AT,TA,CG,GCAU,TA,CG,GCAU,UA,CG,GC意义复制遗传信息,使遗传信息从亲代传递到子代表达遗传信息,使生物体表达出各种遗传性状(2)联系图6-19-4 3.巧辨遗传信息、密码子和反密码子(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子图6-19-5(2)氨基酸、密码子和反密码子的对应关系每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运。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。氨基酸、密码子和反密码子的对应关系图6-19-6密码子有64种(3种终止密码子不决定氨基酸;决定氨基酸的密码子有61种);反密码子理论上有61种。不同生物共用一套遗传密码。角度1考查遗传信息、密码子与反密码子的关系1.2017深圳一模 下列关于基因指导蛋白质合成的叙述,正确的是()A.遗传信息从碱基序列到氨基酸序列不会损失B.密码子中碱基的改变一定会导致氨基酸改变C.DNA通过碱基互补配对决定mRNA的序列D.每种tRNA可以识别并转运多种氨基酸2.如图6-19-7表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。请判断下列说法中正确的是()图6-19-7A.分析题图可知是链,完成此过程的场所是细胞核B.除图中所示的两种RNA之外,RNA还包括tRNAC.图中到的过程需要在核糖体上进行D.能够决定氨基酸的是,其种类有61种角度2考查基因控制蛋白质的合成的模型分析3.2017河北廊坊质检 如图6-19-8表示生物体内三个重要的生理活动。根据所学知识,结合图形可得出的正确结论是()图6-19-8A.甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是转录、翻译和复制B.在正常情况下,碱基的排列顺序相同的单链是a和d,b和cC.起始密码子和终止密码子都位于f链上D.丙图所示的生理过程是从1链的B端开始的4.2017天津第一中学模拟 基因在表达过程中产生的异常mRNA会被细胞分解掉,如图6-19-9是S基因的表达过程,则下列有关叙述正确的是()图6-19-9A.异常mRNA的出现是基因突变的结果B.图中所示的a为转录,b为翻译过程C.图中b过程使用的酶是逆转录酶(反转录酶)D.S基因中存在不控制多肽链合成的片段易错提醒转录、翻译过程中的四个易错点(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。(2)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。(3)转录和翻译过程中的碱基配对方式不是AT,而是AU。(4)原核生物拟核中的DNA转录还未结束时便已开始翻译。角度3真核生物与原核生物基因表达过程的比较5.如图6-19-10是两种细胞中遗传信息的表达过程,据图分析,下列叙述不正确的是()图6-19-10A.图甲细胞没有核膜包被的细胞核,所以转录和翻译同时发生B.图中所示的遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的C.两种表达过程均主要由线粒体提供能量,由细胞质提供原料D.图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同,翻译的方向是由5端到3端技法提炼用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图图6-19-11角度4考查与基因表达有关的计算6.一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板DNA分子的A+T的个数、合成蛋白质时最多能脱去的水分子数分别是()A.m,m/3-1 B.m,m/3-2C.2(m-n),m/3-1 D.2(m-n),m/3-2技法提炼基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系图6-19-12注:蛋白质中氨基酸的数目=1/3mRNA中的碱基数目=1/6DNA(基因)中的碱基数目。631的数量关系中,未考虑终止密码子、内含子、启动子、终止子等非编码序列。考点二中心法则及基因与性状的关系 1.中心法则及补充图6-19-13(1)填写字母的名称。a,b,c,d,e。(2)用字母表示下列生物的遗传信息传递过程。噬菌体:,烟草花叶病毒:,烟草:,HIV:。(3)请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式:。(4)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式:。 2.基因控制性状的途径(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)基因生物体的性状。(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)基因生物体的性状。(3)基因控制性状的实例(连线)实例控制方式白化病镰刀型细胞贫血症圆粒和皱粒豌豆囊性纤维病苯丙酮尿症果蝇的红眼和白眼a.通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状b.通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状 3.基因与性状的对应关系图6-19-14(1)基因与性状的对应关系并不都是简单的关系。(2)环境影响生物性状:性状(表现型)是和共同作用的结果。理性思维归纳与概括 抗生素是目前临床上应用较为广泛的特效抗菌药物,下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的机理,请思考:抗菌药物抗菌机理青霉素抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合利福平抑制敏感型的结核杆菌的RNA聚合酶的活性(1)青霉素对细菌类感染治疗效果突出,据表推测其引发细菌死亡的机制是什么?(2)结合“中心法则”中遗传信息传递过程,请依次说出环丙沙星、红霉素、利福平的具体杀菌机制。正误辨析1.由逆转录酶催化的是RNADNA。()2.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。()3.成熟叶肉细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。()4.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化。()5.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质,遗传信息传递到蛋白质是表现型得以实现的基础。()角度1结合中心法则过程图解进行综合考查1.2017济南一模 如图6-19-15表示生物体内遗传信息的传递和表达过程。相关叙述不正确的是()图6-19-15A.过程均遵循碱基互补配对原则B.艾滋病病毒侵染宿主细胞后会进行过程C.在硝化细菌体内和过程可同时进行D.在菠菜叶肉细胞的细胞核、线粒体、叶绿体中均可进行过程2.图6-19-16所示为细胞内遗传信息传递过程,在记忆B细胞和浆细胞内,所能进行的生理过程是()图6-19-16A.两者都只有B.前者只有,后者有和C.两者都只有和D.前者有和,后者只有题后归纳各类生物遗传信息的传递过程生物种类遗传物质遗传信息的传递过程 RNA病毒(SARS病毒)以RNA为遗传物质逆转录病毒(HIV)以RNA为遗传物质原核生物以DNA为遗传物质真核生物DNA病毒(噬菌体)角度2结合具体实例考查基因对性状的控制3.如图6-19-17表示基因控制生物性状的两个途径,相关叙述错误的是()途径1:基因蛋白质性状途径2:基因酶(代谢)性状图6-19-17A.囊性纤维病体现了基因以途径2的方式控制性状B.途径1和2可以发生在同一个细胞中C.途径1和2所表现的性状可能受多个基因控制D.途径1和2中的一个基因可能控制多个性状4.2017衡水中学三调 周期性共济失调是一种编码细胞膜上的钙离子通道蛋白的基因发生突变导致的遗传病,该突变基因相应的mRNA的长度不变,但合成的肽链缩短使通道蛋白结构异常。下列有关该病的叙述正确的是()A.翻译的肽链缩短说明编码的基因一定发生了碱基对的缺失B.突变导致基因转录和翻译过程中碱基互补配对原则发生改变C.该病例说明了基因能通过控制酶的合成来控制生物的性状D.该病可能是由于碱基对的替换而导致终止密码子提前出现历年真题明考向1.2017全国卷 下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是()A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补2.2017海南卷 下列有关生物体内基因表达的叙述,正确的是()A.每种氨基酸都至少有两种相应的密码子B.HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA3.2016全国卷 某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是()A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用4.2016江苏卷 近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(如图6-19-18)。下列相关叙述错误的是()A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成D.若链剪切位点附近序列为TCCAGAATC则相应的识别序列为UCCAGAAUC图6-19-185.2015安徽卷 Q噬菌体的遗传物质(Q RNA)是一条单链RNA,当噬菌体侵染大肠杆菌后,Q RNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA 复制酶(如图6-19-19所示),然后利用该复制酶复制Q RNA。下列叙述正确的是()图6-19-19A.Q RNA的复制需经历一个逆转录过程B.Q RNA的复制需经历形成双链RNA的过程C.一条Q RNA模板只能翻译出一条肽链D.Q RNA复制后,复制酶基因才能进行表达6.2014四川卷 将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞,选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是()A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸B.该基因转录时,遗传信息通过模板链传递给mRNAC.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等完成课时作业(十九)第六单元遗传的分子基础第17讲DNA是主要的遗传物质 考点一【知识梳理】1.光滑有多糖类荚膜有2.(1)S型活细菌R型活细菌(2)转化因子3.(1) R型细菌(2)DNADNA+DNA酶(3)DNADNA理性思维1.加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。2.实现转化时遗传物质来自S型细菌,原料和能量均来自R型细菌。科学
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