江苏省高中生物暑期作业第8讲“基因的结构复制与表达”复习策略高考复习适用苏教版.docx

第8讲“基因的结构、复制与表达”复习策略基因的结构、复制与表达是高中生物的重点内容之一，在高考题中也常涉及。主要考查学生对DNA的复制、转录和翻译基本过程的理解掌握。在复习DNA结构时，要抓住DNA平面结构图整理知识要点和碱基计算规律；在复习DNA复制时，要构建出DNA复制模型，在模型基础上推导出相关公式；对于基因表达，要在理解转录和翻译过程的基础上，进行横向比较，强化知识的条理化记忆。一、抓住DNA的平面结构，理解DNA结构特点和碱基计算规律1针对上图所示DNA平面结构，除了掌握教材上三大结构特点之外，还需要注意以下几个细节知识(1)DNA的基本骨架：磷酸脱氧核糖交替连接。(2)磷酸二酯键：连接相邻两个核苷酸之间的化学键。能够切割此键的酶有限制酶、DNA(水解)酶，能够连接此键的酶有DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶(连接两个核糖核苷酸)、RNA复制酶、逆转录酶。(3)氢键：连接互补碱基之间的键。A、T之间有2个氢键，G、C之间有3个氢键。能够断开氢键的酶一般理解为解旋酶。氢键是一种很小的分子间的作用力，氢键的形成不需要酶催化，氢键的断开可以用高温处理，也可以用解旋酶催化。(4)氢键越多DNA结构越稳定，完全打开DNA双链所需能量也越多。；因为G、C之间有三个氢键，而A、T之间有2个氢键，所以G、C含量高的DNA结构更稳定。(5)一个DNA有2个游离的磷酸基(在5端)和2个游离的羟基(在3端)，由于磷酸连接在五碳糖的第5号碳上(m所指处)，所以磷酸所在端为5端。n所指处为五碳糖的3号碳，连接一个羟基(OH)，称为3端。(6)x所指为一个核苷酸，全称是“腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸”，y所指不是一个脱氧核苷酸，因为磷酸没有连接到五碳糖的5号碳上。(7)在一条脱氧核苷酸链中，相邻碱基之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”结构相连。2通过对DNA平面结构图的理解，可以整理出碱基计算的相关规律规律1：互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。例如：AGTC(嘌呤和等于嘧啶和)，ACTG。规律3：一条链中互补碱基的和所占比例等于另一条链中这两种碱基的和所占比例，也等于双链中这两种碱基的和所占比例，还等于mRNA中的这两种碱基的和所占比例。简记为“互补和，比相等”。例如：(A1T1)/单1(A2T2)/单1(AT)/双(AU)/mRNA；(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)(AU)/(GC)。规律4：若一条链中K，则另一条链中。规律5：氢键数的计算若碱基对为m，An，则氢键数为3mn；若碱基对为m，Gn，则氢键数为2mn。例1已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A32.9%和17.l% B31.3%和18.7%C18.7%和31.3% D17.1%和32.9%总结感悟迅速解出此题的关键是要运用口诀“互补和，比相等”，即互补碱基之和所占比值在单链1、单链2、双链、mRNA链中都是相等的。在做题时还要找清已知碱基与所求碱基之间的关系，为了理清关系，建议使用“画线法”，示例如下：二、构建DNA复制模型，理解DNA复制相关计算规律1构建DNA复制模型模型分析：(1)此模型呈“金字塔型”，DNA分子数呈2n增加。(2)亲代DNA两条单链始终存在，最后在两个子代DNA中。(3)在所有子代DNA中，只有两个DNA是杂合分子(15N/14N)，其余DNA是新原料构建而成的纯合分子(14N/14N)。(4)从脱氧核苷酸单链上分析，只有两条单链是15N，其余单链均是14N。2经密度梯度离心后，在离心管中的分布规律重带(密度最大15N/15N)，中带(密度居中15N/14N)，轻带(密度最小14N/14N)。图示如下：3DNA复制中的相关计算公式(1)一个DNA分子复制n次后，DNA总数为2n；脱氧核苷酸链总数为2n1。(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占11/2n。(3)某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a(2n1)；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a2n1。(4)若已知某长度的纯15N DNA重a，纯14N DNA重b，则15N标记的该DNA分子在14N环境中复制n次后，DNA的平均重量为ab(2n1)/2n。例2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149D该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变总结感悟噬菌体由于只含有一个双链DNA分子，所以噬菌体的增殖过程可以用DNA的复制过程来理解，用DNA的复制模型来理解噬菌体的增殖过程就使问题简单化了。三、对DNA复制、转录、翻译进行横向比较，列表整理细节知识点DNA复制转录翻译时间分裂间期分裂间期及不分裂时期分裂间期和分裂期及不分裂时期场所有DNA的部位(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核)有DNA的部位(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核)细胞质中的核糖体原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链基因的一条链mRNA能量ATPATPATP酶解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、RNA聚合酶需要酶产物DNAmRNA、tRNA、rRNA肽链(蛋白质)特点半保留、边解旋边复制边解旋边转录碱基配对AT、TA、GC、CGAU、TA、GC、CGAU、UA、GC、CG遗传信息的传递方向DNADNADNARNARNA蛋白质注：真、原核生物在基因表达上的区别真核生物基因表达的特点是“先转录后翻译”，转录在细胞核、翻译在细胞质中的核糖体，所以“转录和翻译存在时间和空间上的分隔”。原核生物基因表达的特点是“边转录边翻译”，转录和翻译都在拟核进行，转录开始后，mRNA刚释放下来一小段，核糖体即附着上来开始了翻译过程。例3甲、乙两图表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次总结感悟DNA在复制时可以有多个起点，如甲图所示，形成多个“复制环”，这样可以提高复制速度，一个复制环中间部位是一个起点，向两侧方向复制，形成两个“复制叉”，复制环越大，复制的时间越早。DNA上有多个基因，不同基因之间往往是不连续的，每个基因都有自己的启动子和终止子，所以不同基因的表达活动互不干扰，如乙图所示，画出了两个基因的转录过程，左侧基因的转录方向是左右，右侧基因的转录方向是右左，左侧基因的模板链是DNA上面的单链，而右侧基因的转录链是下面的单链。四、对于相关概念进行集中整理，逐个突破比如：遗传信息、遗传密码、反密码子、转运RNA、多聚核糖体等。遗传密码：又叫密码子，是mRNA上三个相邻的碱基。(1)密码子的种类：共64种。(2)起始密码子：核糖体识别结合的三个相邻碱基，翻译的开始信号，共2种：AUG(甲硫氨酸)、GUG(缬氨酸)。(3)终止密码子：核糖体脱落处的三个相邻碱基，翻译的终止信号，不形成氨基酸，共3种：UAA、UAG、UGA。(4)有义密码子：61种(即可以对应氨基酸的密码子)。(5)密码子的简并性：多种密码子可以决定同一种氨基酸的现象。意义：降低突变速率，维持生物性状的相对稳定。(6)密码子的通用性：生物界共用一套密码子。这可作为生物界有共同祖先的证据。例4下列关于基因表达过程的说法，正确的是()A真核生物的遗传信息储存于DNA和RNA分子的碱基排列顺序之中B一种密码子只能决定一种氨基酸C一种tRNA可转运多种氨基酸D有两种RNA分子参与核糖体内蛋白质的合成过程总结感悟此题主要考查基因表达过程中相关概念的理解，属于基础题，解答此题的关键是对相关的概念准确理解，并要有细心审题的能力。比如，mRNA、tRNA、rRNA、密码子、反密码子、遗传物质、遗传信息、遗传密码、多聚核糖体、起始密码子、启动子、终止密码子、终止子等相关概念要详细整理，准确理解，准确记忆，这样才能形成真正的细心审题能力，所谓的细心是要以平时牢固的知识积累为基础的。一、DNA的结构特点与复制过程1下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是()A每个DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸B一个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的C每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基D双链DNA分子中的一段，如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶2如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是()A酶和酶均作用于氢键B该过程可发生在细胞有丝分裂间期C该过程的模板链是a、b链DDNA复制的特点是半保留复制二、DNA的结构与复制的计算3一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述错误的是()A大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B噬菌体DNA含有(2mn)个氢键C该噬菌体增殖四次，子代噬菌体中只有14个含有31PD噬菌体DNA第四次复制共需要8(mn)个腺嘌呤脱氧核苷酸4用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期()A第一次 B第二次C第三次 D第四次5.右图表示大肠杆菌的DNA复制示意图。如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。根据图分析，下列说法不正确的是()A“甲乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同B实际复制的时间之所以减半，是由于该DNA分子是从两个起点同时进行复制的C把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA占100%D如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为30%6一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A44% B24%C14% D28%三、转录与翻译的基本过程7下列有关DNA复制、转录和翻译三个过程的叙述，错误的是()A三个过程的碱基互补配对方式相同B三个过程都属于“中心法则”的内容C三个过程都可发生在细胞生物中D三个过程都需要消耗能量8如图为某细胞内基因表达的调控示意图，相关叙述错误的是()A图示不能表示蓝藻基因表达过程BRNA聚合酶与mRNA结合启动过程C过程遵循碱基互补配对原则D过程短时间内能合成较多的肽链9下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是()A图中结构含有核糖体RNAB甲硫氨酸处于图中的位置C密码子位于tRNA的环状结构上DmRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类四、中心法则理解与应用10下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是()A甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向11结合下图分析，下列叙述错误的是()A生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链综合提升12下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。(1)写出图中序号代表的结构的中文名称：_，_，_，_。(2)图中DNA片段中碱基对有_对，该DNA分子应有_个游离的磷酸基。(3)从主链上看，两条单链_；从碱基关系看，两条单链_。(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的_(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为_。(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为_个。第8讲“基因的结构、复制与表达”复习策略备考指导例1B题中GC35.8%，G、C是互补碱基，依据“互补和，比相等”，所以在这条单链中GC也占35.8%，而C已知占17.1%，所以G占35.8%17.1%18.7%，而这条链中的G与其互补链中的C相同，所以互补链中的C占单链也是18.7%。答案B即可选出。再求互补链中的T时，可以转换成已知链中的A，而已知链中的GC35.8%，T32.9%，所以A1GCT135.8%32.9%31.3%。例2C根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即AT2 000个，则GC3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是3 00099297 000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。例3D由图可以看出，甲图所示为DNA分子的复制过程，其方式为半保留复制，产生两个相同的子代DNA分子；乙图所示为以DNA分子的一条链为模板，产生单链RNA的转录过程，故A项错误。DNA分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中，转录过程主要发生在细胞核中，B项错误。在上述两个过程中，均需要解旋酶参与，故C项错误。在一个细胞周期中，DNA分子只复制一次，而间期进行蛋白质合成时，基因可以重复转录以合成大量mRNA，有利于蛋白质的大量合成，因此，乙图所示过程可起始多次，D项正确。例4B真核生物的遗传物质是DNA分子，遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序之中，而不是在RNA中；一种密码子只能决定一种氨基酸，反过来说是，一种氨基酸可以由多种密码子决定；一种氨基酸可以由多种tRNA转运，反过来说是，一种tRNA只能转运一种氨基酸；核糖体内蛋白质合成时，需要三种RNA参与：mRNA、tRNA、rRNA。考点突破1C在DNA分子长链中间的每个脱氧核糖均连接一个碱基和两个磷酸基团，链端的脱氧核糖只连接一个碱基和一个磷酸基团。2A酶是解旋酶，酶是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链；细胞有丝分裂间期会发生DNA复制；DNA分子复制具有半保留复制的特点。3C噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等，A正确；噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目胸腺嘧啶数目(2m2n)/2mn(个)，A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目(mn)2n32mn(个)，B正确；DNA复制是半保留复制，该噬菌体增殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，含有31P的噬菌体有16个，只含有31P的噬菌体有14个，C错误；噬菌体DNA第四次复制共需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目(mn)2418(mn)(个)，D正确。4C由染色体总条数为40条可知该细胞处于有丝分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。5B原核生物DNA的复制主要在拟核处进行，真核生物DNA的复制则主要在细胞核内进行。如果是双起点单向同时复制，则在大环内应有两个小环，单起点双向复制所需的时间就比原来少一半。不含15N的亲代DNA放在含15N的培养液中复制，无论复制多少代，形成的所有子代DNA中，至少有一条链含15N。如果双链DNA中碱基A占20%，那么碱基G则占30%，子代DNA中的碱基比例与亲代的相同。6D假设该DNA分子上共有100个碱基对，画出DNA简图(如下图)：依题意，列出等量关系：A1(10.4)G1A11.4G1而24%A1G148由、可得，A128%，所以T228%。7ADNA复制时，发生的碱基互补配对有AT、GC、TA、CG，转录时发生的碱基互补配对有AU、GC、TA、CG，翻译时发生的碱基互补配对有AU、GC、UA、CG，A错误。中心法则的内容：，D