2019届高考生物二轮复习专题四遗传、变异和进化4.7遗传的分子基础课件.pptx

专题四 遗传、变异和进化,第7讲 遗传的分子基础,-3-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较 (1)实验设计思路、处理方式及结论的比较,-4-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)两个实验遵循相同的实验设计原则对照原则 肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照:,-5-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,噬菌体侵染细菌实验中的相互对照:,-6-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(3)同位素标记的差异,培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒专营寄生生活,故应先用含放射性元素的培养基培养细菌,再用具有放射性元素标记的细菌培养噬菌体。 因放射性检测时只能检测到部位,不能确定是何种元素的放射性,故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,应将二者分别标记,即把实验分成两组。,-7-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.噬菌体侵染细菌实验的综合分析 (1)分析子代噬菌体的放射性,-8-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)分析上清液和沉淀物的放射性 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: a.从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过短,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,上清液中出现放射性; b.从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后,子代噬菌体释放出来,经离心后分布于上清液中,上清液中也会出现放射性。 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:由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。,-9-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.遗传物质探究实验核心整合,-10-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 肺炎双球菌转化的实质和影响因素 (1)加热杀死S型细菌的过程中,S型细菌的蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后,随温度的恢复又逐渐恢复活性。 (2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌的DNA与R型细菌的DNA实现重组,表现出S型细菌的性状,此变异属于广义上的基因重组。 (3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌,而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。,-11-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,理解经典实验,解答有关探究遗传物质本质实验的题 图甲表示将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化,图乙是利用同位素标记技术完成噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列相关叙述,错误的是( ),A.图甲中,AB对应的时间段内,小鼠体内还没形成大量的抗R型细菌的抗体 B.图甲中,后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的 C.图乙沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性 D.图乙中,若用32P标记亲代噬菌体,裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性,答案,解析,-12-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,解题模板 噬菌体侵染细菌实验分析的“两看”法,-13-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.关于探索DNA 是遗传物质的实验,下列叙述正确的是( ) 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物中 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,答案,解析,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.下列有关用35S标记的噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述,正确的是( ) A.35S主要集中在沉淀物中,上清液中也不排除有少量的放射性 B.要得到35S标记的噬菌体必须将噬菌体直接接种在含35S的动物细胞培养基中 C.采用搅拌和离心手段,是为了把蛋白质和DNA分开,再分别检测其放射性 D.在该实验中,若改用32P、35S分别标记细菌的DNA、蛋白质,复制4次,则子代噬菌体100%含32P和35S,答案,解析,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2018全国理综)某大肠杆菌能在基本培养基上生长。其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断,下列说法不合理的是( ) A.突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失 B.突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的 C.突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X D.突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移,答案,解析,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,命题点二DNA的结构、复制及相关计算 1.DNA分子结构的“五、四、三、二、一” (1)五种元素:C、H、O、N、P。 (2)四种碱基:A、G、C、T,相应地,脱氧核苷酸也有四种。 (3)三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。 (4)两条链:两条反向平行的脱氧核苷酸链。 (5)一种结构:规则的双螺旋结构。,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.DNA复制的方式、特点及影响因素 (1)复制方式:半保留复制,即新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。 (2)过程特点:边解旋边复制。 (3)影响DNA复制的外界条件,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.与DNA分子的结构、复制相关的计算 (1)DNA分子中碱基比例的计算 常用公式: A=T,G=C;A+G=T+C=A+C=T+G=50%。 “单链中互补碱基之和”占该链碱基数的比例=“双链中互补碱基之和”占双链总碱基数的比例。,-19-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)与DNA分子复制有关的计算方法 DNA分子复制为半保留复制,若一个被15N标记的DNA复制n次,其结果分析如下。 子代DNA分子数:2n个。 a.无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。 b.含14N的DNA分子有2n个,只含14N的DNA分子有(2n-2)个,做题时应看准是“含”还是“只含”。 子代DNA分子中脱氧核苷酸链总数:2n2=2n+1(条)。 a.无论复制多少次,含15N的脱氧核苷酸链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。 b.含14N的脱氧核苷酸链是(2n+1-2)条。,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,消耗的脱氧核苷酸数 a.若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸为m(2n-1)个。 b.进行第n次复制时,需消耗该脱氧核苷酸m2n-1个。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 同位素标记法在生物学科中的主要应用 (1)推断动植物细胞的结构和功能 用同位素标记氨基酸或核苷酸,并引入细胞内,探测这些放射性元素出现在哪些结构中,从而推断该细胞的结构和功能。 (2)判断光合作用和呼吸作用过程中原子转移的途径 光合作用:O2来自水的光解,C6H12O6的C和O全部来自CO2。 有氧呼吸:CO2中的O来自C6H12O6和H2O,H2O中的O来自O2。 (3)证明植物生长素的极性运输 用同位素标记茎的上端的生长素,可在茎的下端探测到放射性标记的存在;而标记茎的下端的生长素,则在茎的上端不能探测到放射性标记,证明植物生长素只能从形态学的上端运输到下端。,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(4)证明DNA复制是半保留复制 由于细菌的繁殖速度很快,所以一般用细菌的繁殖来研究DNA的复制过程。如将不含放射性元素的细菌放在含3H、32P等的培养基中培养,则细菌在不同的繁殖代数所表现出的放射性强度或比例,可以说明DNA复制是半保留复制。 (5)证明DNA是生物的遗传物质 在噬菌体侵染细菌的实验中,根据DNA含P不含S,蛋白质含S而不含P的事实,用同位素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。发现用35S标记噬菌体的蛋白质时,上清液放射性高,沉淀物放射性低;用32P标记噬菌体的DNA时,上清液放射性低,沉淀物放射性高。从而证明噬菌体的遗传物质是DNA。,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,考查与DNA分子复制相关的计算 假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( ) A.该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为149 D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变,答案,解析,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,方法规律 DNA分子复制相关计算应注意的问题 (1)分清第n次复制和复制n次。如1个DNA含有a个T,复制n次,需要a(2n-1)个T,第n次复制,需要a2n-1个T。 (2)分清具有放射性的DNA和具有放射性的脱氧核苷酸链。如1个DNA用32P标记,在不含32P的生物体内复制n次,具有放射性的DNA有2个,比例是2/2n=1/2n-1;具有放射性的脱氧核苷酸链有2条,比例是2/2n+1=1/2n。,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述错误的是( ) A.由图示得知,DNA分子复制的方式是半保留复制 B.解旋酶能使双链DNA分子解开,但需要消耗ATP C.子代DNA分子的两条链是反向平行排列的 D.DNA在复制过程中是先进行解旋,后半保留复制,答案,解析,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.某种化学物质能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG),mG不与胞嘧啶配对,而与胸腺嘧啶配对。某双链DNA分子中T占碱基总数的20%,用该化学物质使DNA分子中所有鸟嘌呤成为mG后进行一次复制,其中一个DNA分子中T占碱基总数的30%,则另一个DNA分子中T占碱基总数的比例是( ) A.15% B.20% C.30% D.40%,答案,解析,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三复制、转录及翻译 1.图示分析复制、转录和翻译过程,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(1)图一表示DNA分子复制过程 判断依据:模板为DNA,且形成具有双链结构的DNA。 两个子代DNA分子分别由一条母链和一条子链组成。 (2)图二表示转录过程 判断依据:模板为DNA,且合成单链RNA。 由于图中d是已与模板DNA分离的游离的RNA片段,因此转录的方向是由右向左,且a为RNA聚合酶。 b与c的名称分别为胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸。 在真核细胞中,转录过程主要发生在细胞核中,叶绿体和线粒体中也可能进行。,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(3)图三表示翻译过程 判断依据:模板为RNA,且合成场所为核糖体。 为tRNA,为核糖体,为mRNA,为多肽链,如图所示,核糖体内对应的DNA碱基对的排列顺序为 。,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.真核细胞与原核细胞内基因表达过程的比较,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.遗传信息的传递过程 (1)各类生物遗传信息的传递过程,分析:RNA病毒产生mRNA的方式有两种,第一种是RNA的复制,第二种是经过逆转录和转录两个过程产生mRNA。,-32-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)识图析图,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RNA复制过程;7为逆转录过程。 若甲、乙、丙为病毒,则甲为DNA病毒,如噬菌体;乙为RNA病毒,如烟草花叶病毒;丙为逆转录病毒,如HIV。 逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。 根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程,如模板为DNA,原料为脱氧核糖核苷酸(核糖核苷酸),即可确定为DNA复制(转录)。,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(3)转录、翻译过程中的计算 蛋白质中的氨基酸数目为n,则mRNA中至少有3n个碱基(核糖核苷酸),mRNA中至少有n个密码子,基因中至少有6n个碱基(脱氧核苷酸)。,-35-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,特别提醒 (1)病毒的DNA复制、转录、翻译及RNA复制、逆转录等过程都在宿主细胞内进行。 (2)mRNA上存在终止密码子,因此准确地说,mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多。另外,基因中存在不编码氨基酸的序列,所以基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多。在回答有关问题时,应加上“至多”或“至少”等关键词。,-36-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 根据模板及原料分析遗传信息的传递方向和产物,-37-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,依据中心法则解答有关遗传信息流动的题 研究发现,人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(如下图所示),下列相关叙述错误的是( ) A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过环节 B.侵染细胞时,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C.通过形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上 D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶活性的药物来治疗艾滋病,答案,解析,-38-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,方法规律 明确几个过程发生的场所 DNA复制、转录和翻译过程发生在有细胞结构的生物(真核生物、原核生物)中和以DNA为遗传物质的病毒在宿主细胞内增殖的过程中,但具体到不同细胞时,情况不尽相同。如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三个过程都有发生;而叶肉细胞等高度分化的细胞不发生DNA复制,只有转录和翻译两个过程;哺乳动物成熟的红细胞中不发生遗传信息的传递。 逆转录和RNA复制只发生在以RNA为遗传物质的病毒在宿主细胞内增殖的过程中,且逆转录过程必须有逆转录酶的参与,这两个过程是对中心法则的补充和完善。 在上述五个过程中都有碱基互补配对发生;进行碱基互补配对的场所有四个,即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。,-39-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.(2017全国理综)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,答案,解析,-40-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.(2018全国理综)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA- 蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( ) A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA- 蛋白质复合物 B.真核细胞的核中有DNA- 蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有 C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶 D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶,答案,解析,-41-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2017江苏改编)在体外用14C 标记半胱氨酸-tRNA 复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*Ala-tRNACys(见下图,tRNA 不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法错误的是( ) A.在一个mRNA 分子上可以同时合成多条被14C 标记的多肽链 B.反密码子与密码子的配对由tRNA 上的三个相邻的碱基决定 C.新合成的肽链中,原来Cys 的位置会被替换为14C 标记的Ala D.新合成的肽链中,原来Ala 的位置会被替换为14C标记的Cys,答案,解析,-42-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,4.图1和图2是基因控制胰蛋白酶合成的两个主要步骤。下列叙述正确的是( ) A.图1中甲为DNA聚合酶,乙与丁所含的五碳糖不同 B.图1中的碱基互补配对方式只有A与T配对,G与C配对 C.图2中共有RNA、多肽和多糖三种大分子物质 D.图2中合成后还需经内质网和高尔基体的加工才具有活性,答案,解析,-43-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,答案,解析,-44-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,不能正确解决有关DNA结构及复制中的计算问题 防范策略 (1)有关DNA分子中碱基的计算 不同生物的DNA分子中,互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 若已知A占双链的比例为x,则一条单链中A所占比例无法确定,但可求出最大值为2x,最小值为0。,-45-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(2)水解产物及氢键数目计算 DNA水解产物:初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。 氢键数目计算:若碱基对为n,则氢键数为2n3n;若已知A有m个,则氢键数为3n-m。 (3)与DNA复制有关的计算 在做与DNA分子复制有关的计算题时,应看准是“含”还是“只含”,是“DNA分子数”还是“链数”。,-46-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练1 下图为真核细胞内某基因(15N标记)结构示意图,在该基因全部碱基中A占20%,下列说法正确的是( ) A.该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上 B.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为32 C.该基因复制只需要解旋酶 D.将该基因置于14N培养液中复制3次后,含15N的DNA分子占1/8,答案,解析,-47-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,不能正确理解基因的转录和翻译 防范策略 (1)转录的产物是三种RNA,但只有mRNA携带