高考专题复习专题4 第2讲 遗传的物质基础 ppt课件

考 点 一 遗传 的物 质 基 础 考点 解 读 1.DNA是主要的 遗传 物 质 2 DNA的分子 结 构和复制 3基因及其 对 蛋白 质 合成与性状的控制 1 (2010江苏高考 ) 铁蛋白是细胞内储存多余 Fe3 的蛋白， 铁蛋白合成的调节与游离的 Fe3 、铁调节蛋白、铁应答元 件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白 mRNA起始密码上游 的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁 蛋白的合成。当 Fe3 浓度高时，铁调节蛋白由于结合 Fe3 而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白 mRNA一端结合，沿 mRNA移动，遇到起始密码后开始翻 译 (如下图所示 )。回答下列问题： (1)图中甘氨酸的密码子是 _，铁蛋白基因中决定 “ ” 的模板链碱基序列为 _。 (2)Fe3 浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了 _，从而抑制了翻译的起始； Fe3 浓度高时，铁调节蛋白由于结合 Fe3 而丧失与铁应答 元件的结合能力，铁蛋白 mRNA能够翻译。这种调节机制 既可以避免 _对细胞的毒性影响，又可以减少 _。 (3)若铁蛋白由 n个氨基酸组成，指导其合成的 mRNA的碱基 数远大于 3n，主要原因是 _。 (4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸 (密码子 为 UUA、 UUG、 CUU、 CUC、 CUA、 CUG)，可以通过改变 DNA模板链上的一个碱基来实现，即由 _。 解析 本题主要以转录与翻译为知识载体，考查获取信息 、处理信息和推理、应用能力。转运甘氨酸的转运 RNA末端 的三个碱基为 CCA，所以甘氨酸的密码子为 GGU；模板链与 信使 RNA是互补的。 对应的 mRNA上碱 基序列为 GGUGACUGG，因此对应 DNA模板链上的碱基序 列为 CCACTGACC；在 Fe3 浓度高时，铁调节蛋白由于和 Fe3 结合而丧失了与铁应答元件结合的能力； Fe3 不足时， 最终影响了核糖体在 mRNA上的结合与移动。 由于 mRNA起始密码子的前面和终止密码子及后面对应的碱基 序列不能编码氨基酸，因此由 n个氨基酸组成的铁蛋白，指 导其合成的 mRNA的碱基数目远大于 3n；色氨酸对应的密码 子为 UGG，亮氨酸对应的密码子有 UUG，其差别为 GU， 对应模板链上的碱基为 CA。 答案 (1)GGU CCACTGACC (2)核糖体在 mRNA上的结 合与移动 Fe3 细胞内物质和能量的浪费 (3)mRNA两端 存在不翻译的序列 (4)CA 1肺炎双球菌的转化和噬菌体侵染细菌的实验方法比较 相同点 均使 DNA和蛋白 质 分开， 单 独 处 理， 观 察 它 们 各自的作用，但两 类实验 中 DNA与蛋白 质 分开的方式不同； 都遵循了 对 照原 则 ； 都能 证 明 DNA是 遗传 物 质 ，但不能 证 明 DNA是主要的 遗传 物 质 不同点 方法 不同 肺炎双球菌 转 化 实验 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 噬菌体侵染 细 菌 实验 同位素 标记 法：分 别标记 DNA和蛋白 质 的特殊元素 (32P和 35S) 不同点 结论 不同 肺炎双球菌 转 化 实验 的 结论 ： 证 明 DNA是 遗传 物 质 ，蛋白 质 不是 遗传 物 质 ； 噬菌体侵染 细 菌 实验 的 结论 ： 证 明 DNA是 遗传 物 质 ，不能 证 明蛋白 质 不是 遗传 物 质 (因蛋白 质 未曾 进 入 细 菌体内 ) 2基因功能的比较 项 目 复制 转录 翻 译 时间 有 丝 分裂或减数 第一次分裂 间 期 个体 发 育 过 程中 场 所 主要是 细 胞核 主要是 细 胞核 核糖体 模板 DNA两条 链 中 的每一条 链 DNA的一条 链 mRNA 原料 游离的脱氧核苷酸 游离的核糖核 苷酸 氨基酸 项 目 复制 转录 翻 译 酶 解旋 酶 、 RNA聚合 酶 等 解旋 酶 、 RNA 聚合 酶 等 与氨基酸 缩 合 相关的 酶 产 物 DNA(标记 T进 行 判定 ) RNA(标记 U 进 行判定 ) 肽链 项 目 复制 转录 翻 译 特点 “ 全程 ” 半保留复 制、 边 解旋 边 复制 基因 “ 选择 性 ” 表达 联 系 生物种 类 遗传 信息的 传递过 程 备 注 DNA病毒 均需在寄主 细 胞中完成 某些 RNA病毒 逆 转录 病毒 3.各种生物的信息传递 生物种 类 遗传 信息的 传递过 程 备 注 原核生物 在 细 胞 质 中完成 真核生物 复制、 转录 在 细 胞核 中，翻 译 在 细 胞 质 中 4基因与性状的关系 (1)基因控制性状的两条典型途径 (2)基因与性状的数量关系 一个基因控制一种或多种性状。 多个基因共同控制一种性状 (基因互作 )。 基因和环境共同控制生物性状。 (3)基因控制性状的实质 基因控制性状的实质在于个体发育的不同时期不同基因 的 “ 选择性 ” 表达及 “ 顺序性 ” 表达。 考点二 实验 ： DNA的粗提取与 鉴 定 考点 解 读 1.提取与 鉴 定 DNA的原理和 试剂 2 实验 操作 过 程及注意事 项 2 (2010江苏高考 )某生物兴趣小组开展 DNA粗提取的相 关探究活动，具体步骤如下： 材料处理： 称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2份，每份 10 g。剪碎 后分成两组，一组置于 20C、另一组置于 20C条件 下保存 24 h。 DNA粗提取： 第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入 15 mL研磨液 ，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。 第二步：先向 6只小烧杯中分别注入 10 mL滤液，再加入 20 mL体积分数为 95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向 一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。 第三步：取 6支试管，分别加入等量的 2 mol/L NaCl溶液溶 解上述絮状物。 DNA检测： 在上述试管中各加入 4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于 沸水中加热 5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结 果如下表： 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 20 20 注： “ ”越多表示蓝色越深。 分析上述实验过程，回答下列问题： (1)该探究性实验的课题名称是 _。 (2)第二步中 “ 缓缓地 ” 搅拌，这是为了减少 _。 (3)根据实验结果，得出结论并分析。 结论 1：与 20C相比， 相同实验材料在 20C条件下保存， DNA的提取量较多。 结论 2： _。 针对结论 1，请提出合理的解释： _。 (4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和 DNA均不 相溶，且对 DNA影响极小。为了进一步提高 DNA纯度，依据 氯仿的特性，在 DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是 ： _，然后用体积分数 为 95%的冷酒精溶液使 DNA析出。 解析 本题主要考查 DNA粗提取的相关知识，意在考查实 验与探究能力。如果 DNA断裂，就不容易被提取出来；温度 主要是通过影响酶的活性来影响生理过程。粗提取得到的 DNA中含有少量的蛋白质，可以通过氯仿的特殊功能来去除 蛋白质，提高 DNA纯度。 答案 (1)探究不同材料和不同保存温度对 DNA提取量的影 响 (2)DNA断裂 (3)等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄 提取的 DNA量最多 低温抑制了相关酶的活性， DNA降解速度慢 (4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时 间，吸取上清液 1关注实验中的 “ 二、三、四 ” 实验 步 骤 实验过 程 两次使用 蒸 馏 水 加到 鸡 血 细 胞液中，使血 细 胞吸水破裂 加到含 DNA的 2 mol/L NaCl溶液中，使 DNA析出 实验 步 骤 实验过 程 三次使用 纱 布 过 滤 过滤 血 细 胞破裂液，提取 细 胞核物 质 (取 滤 液 ) 滤 取 0.14 mol/L NaCl溶液中析出的 DNA(取黏 稠物 ) 过滤 溶有 DNA的 2 mol/L NaCl溶液 (取 滤 液 ) 实验 步 骤 实验过 程 四次使 用 NaCl 溶液 加 2 mol/L NaCl溶液，溶解提取的 细 胞核物 质 (加蒸 馏 水 )0.14 mol/L NaCl溶液使 DNA析出 加 2 mol/L NaCl溶液，溶解 滤 取的 DNA黏稠物 加入 0.015 mol/L NaCl溶液将 丝 状物放入其中， 使 丝 状物 (DNA)溶解，然后用二苯胺 试剂鉴 定 2 DNA的析出与鉴定 (1)析出： 将处理后的溶液过滤，加入与滤液等体积的冷却 酒精溶液 (体积分数为 95%)静置，溶液中会出现白色丝 状物 (此即粗提取的 DNA)，用玻璃棒沿一个方向搅拌卷 起丝状物。 比 较 加入物 质 结 果 图 示 实验组 均加入 ： 4 mL二苯胺 试 剂 0.015 mol/L NaCl溶液 5 mL 丝 状物 (DNA) 溶液逐 渐变 蓝 对 照 组 不 变蓝 (2)鉴定 热点 一 DNA是主要的遗传物质 热 点指数 命题 点 本 热 点内容包括探究 DNA是 遗传 物 质 的两个 经 典 实验 ；各种生物的 遗传 物 质 命题 角度 近年高考多以 选择题 形式考 查 不同生物 遗传 物 质 种 类 ； DNA是 遗传 物 质 的 经 典 实验设计 思路与 实验 结 果分析及相关 实验 拓展 例 1 (2010海南高考 )某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌 体的蛋白质和 DNA，重新组合为 “ 杂合 ” 噬菌体，然后分 别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见 表。其中预测正确的是 ( ) “ 杂 合 ” 噬菌体的 组 成 实验预 期 结 果 预 期 结 果序号 子代表 现 型 甲的 DNA乙的蛋白 质 1 与甲种一致 2 与乙种一致 乙的 DNA甲的蛋白 质 3 与甲种一致 4 与乙种一致 A 1、 3 B 1、 4 C 2、 3 D 2、 4 解析 噬菌体的遗传物质是 DNA而不是蛋白质，故子代 噬菌体的性状应取决于提供 DNA的一方，而不取决于提供 蛋白质的一方，因此，甲的 DNA乙的蛋白质，子代噬菌 体性状应同甲；乙的 DNA甲的蛋白质，子代噬菌体性状 应同乙，故 B选项正确。 答案 B 不同生物的遗传物质归纳 生物 类 型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种 类 DNA或 RNA DNA和RNA DNA和RNA 体内碱基种 类 4种 5种 5种 体内核苷酸种 类 4种 8种 8种 遗传 物 质 DNA或 RNA DNA DNA 实 例 噬菌体或烟草花叶病毒 乳酸菌、 蓝 藻 玉米、小麦、人 1肺炎双球菌转化实验证明了 ( ) A基因位于染色体上 B染色体是遗传物质的主要载体 C DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 D在不含 DNA的生物体内， RNA就是该生物的遗传物质 解析： 肺炎双球菌的体外转化实验中，把 S型细菌的 DNA、 蛋白质、多糖、脂质等成分分开，单独地、直接地观察细 菌的转化，从而证明了 DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传 物质。 答案： C 热点二 DNA分子的结构和复制 热 点指数 命题点 本 热 点内容包括 DNA分子的化学 组 成与空 间结 构 、 DNA分子的半保留复制 过 程及特点、 DNA分子的 结 构与复制的相关 计 算等 命题 角度 与前几年 单纯 考 查 DNA结 构复制知 识 不同，近年 结 合其他章 节 考 查 DNA分子 结 构与复制的 试题 比 较 多，同 时结 合同位素 标记 以 实验 探究的方式考 查 DNA复制方式的 试题 出 现频 率也大大提高 例 2 (2010北京高考 )科学家以大肠杆菌为实验对象，运 用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了 DNA复制方 式的探索实验，实验内容及结果见下表。 组别 1组 2组 3组 4组 培养液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养 产 物 A B B的子 代 B的子 代 操作 提取 DNA并离心 离心 结 果 仅为轻带 (14N/14N) 仅为 重 带 (15N/15N) 仅为 中 带 (15N/14N) 1/2轻带 (14N/14N) 1/2中 带 (15N/14N) 请分析并回答： (1)要得到 DNA中的 N全部被放射性标记的大肠杆菌 B，必须 经过 _代培养，且培养液中的 _是唯一 氮源。 (2)综合分析本实验的 DNA离心结果，第 _组结果对 得到结论起到了关键作用，但需把它与第 _组 和第 _组的结果进行比较，才能说明 DNA分子的 复制方式是 _。 (3)分析讨论： 若子 代 DNA的离心结果为 “ 轻 ” 和 “ 重 ” 两条密度 带，则 “ 重带 ” DNA来自 _，据此可判断 DNA分 子的复制方式不是 _复制。 若将子 代 DNA双链分开后再离心，其结果 _ (选填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” )判断 DNA的复制方式。 若在同等条件下将子 代继续培养，子 n代 DNA离心的 结果是：密度带的数量和位置 _，放射性强度发生 变化的是 _带。 若某次实验的结果中，子 代 DNA的 “ 中带 ” 比以往 实验结果 的 “ 中带 ” 略 宽，可能的原因是新合成 DNA单链 中的 N尚有少部分为 _。 解析 本题主要考查 DNA分子复制的相关知识，意在考查 对同位素示踪技术与密度梯度离心方法的掌握情况。经过一 代培养后，只能是标记 DNA分子的一条单链，所以要想对所 有的 DNA分子全部标记，要进行多代培养；在探究 DNA分子 的复制方式为半保留复制的实验中， “ 重带 ” 应为两个单链 均被 15N标记， “ 轻带 ” 为 两个单链均被 14N标记， “ 中带 ” 为一个单链被 14N标记，另一个单链被 15N标记。 答案 (1)多 15N/15NH4Cl (2)3 1 2 半保留复制 (3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N DNA分子复制过程中的相关数量关系 若取一个全部 N原子被 15N标记的 DNA分子 (0代 )，转移到 含 14N的培养基中培养 (复制 )若干代，其结果分析如下： (1)子代 DNA分子中，含 14N的有 2n个，只含 14N的有 (2n 2) 个，做题时应看准是 “ 含 ” 还是 “ 只含 ” 。 (2)无论复制多少次，含 15N的 DNA分子始终是 2个，占总数 比例为 2/2n。 (3)子代 DNA分子的链中：总链数 2n2 2n 1条。含 15N的链 始终是 2条，占总数比例 2/2n 1 1/2n。做题时，应看准 是 “ DNA分子数 ” 还是 “ 链数 ” 。 (4)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 m(2n 1)个，进行第 n代复制，需消耗该游离脱氧核苷酸数为 m2n 1。 2已知一条完全标记上 15N的 DNA分子在只含 14N的培养 基中经 n次复制后，仅含 14N的 DNA分子总数与含 15N的 DNA分子总数之比为 71，则 n是 ( ) A 2 B 3 C 4 D 5 解析： 该 DNA分子经过 n次复制后得到的 DNA分子数为 2n个，其中有 2个 DNA分子中各有一条链带有 15N标记， 故有 (2n 2)2 71，所以 n 4。 答案： C 热点三 基因的表达 热 点指