高考生物二轮基础研习 第6单元遗传的分子基础课件 新人教版.ppt

第三单元 考纲展示 第三单元 知识框架 第三单元 知识框架 第三单元 知识框架 第三单元 复习策略 本单元的知识点在新课标地区近三年的高考中处于非常重要的地位 试题的考查呈现以下特点 1 注重概念 过程的考查 命题多以选择题为主 如dna复制 转录过程中碱基的计算等 识记性知识较多 如复制 转录 基因 密码子等概念性的内容 将类似或相近的知识进行比较 如转录与翻译 密码子与反密码子等 也是形成知识结构的重要方法 第六单元 使用建议 1 该部分内容知识点间的联系密切 教师在引领学生复习时需注意 1 注重知识的分析与比较 如dna的复制与转录 基因与dna的区别与联系 基因如何指导蛋白质的合成等 2 构建知识网络 教师可以以 dna 基因 遗传信息 为主线 将dna的结构成分 特点 基因 dna 染色体 蛋白质与生物性状的关系进行总结归纳 将零碎的知识条理化 以便于学生记忆 第六单元 使用建议 3 归纳 总结解题规律与技巧 本部分知识涉及 基因中碱基数与信使rna中碱基数 信使rna中碱基数与氨基酸数 以及 最多 和 最少 的计算与分析 在加强习题训练的同时引导学生进行规律 解题方法的总结 4 图文转换与比较 教材中大量的示意图 蕴含了丰富的信息 是方法和原理的直观展示 将这些图与文字描述有机结合 利于理解记忆 对形象思维和抽象思维能力的养成与提高具有推动作用 dna复制 转录 翻译及dna与rna等既密切相关 又各不相同 通过比较可深化对这些过程和原理的理解 为应用奠定基础 第六单元 使用建议 2 课时安排 本单元分3讲 建议7课时完成 每讲1课时 单元训练卷及滚动卷和讲评各1课时 2 强调经典实验的理解 对发现遗传物质的经典实验 如肺炎双球菌的体内 体外转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 常以选择题的形式考查实验的设计思路 设计技巧和结论 3 关注知识的联系与计算 将dna分子的结构 复制 表达 细胞分裂 放射性同位素技术等知识相综合 题型多为选择题 由于高考中仍以基础知识和基本能力的考查为主 所以复习时要注意对本单元知识中的重点 难点 考点和疑点的理解与分析 复习的要点如下 第六单元 使用建议 1 加强知识的归纳 比较与识记 本单元知识概念多 比较抽象且容易混淆 首先在理解的基础上进行记忆 对相关的内容进行分析 比较 找出其共性与区别 如dna与rna的化学组成和结构 dna的复制 转录 翻译与逆转录 基因与性状的关系等 2 发挥表格 图表对本章内容的整合作用 将所学知识系统化 如对复制 转录与翻译的比较 染色体 dna 基因 蛋白质与性状等内容的梳理 3 注重计算类型题目 dna的复制 转录及基因的表达知识点 可以设置一系列计算题 平时复习时 在加强训练的同时 要进行归纳 分类总结 明确知识点间的联系 注重解题时模型图的构建 第18讲 酶与atp 第18讲dna是主要的遗传物质 第18讲 考点整合 稳定 连续 蛋白质 dna dna dna 第18讲 考点整合 肺炎双球菌的转化实验 多糖类荚膜 光滑 不死亡 死亡 不死亡 死亡 第18讲 考点整合 dna dna 第18讲 考点整合 蛋白质 dna 放射性同位素标记 dna 蛋白质和dna 第18讲 考点整合 rna dna 探究点一肺炎双球菌的转化实验比较表 即体内转化实验和体外转化实验的比较 第18讲 要点探究 1 肺炎双球菌的转化实验比较表肺炎双球菌的类型 r型菌 菌落粗糙 无荚膜 无毒性 s型菌 菌落光滑 有荚膜 有毒性 第18讲 要点探究 第18讲 要点探究 第18讲 要点探究 第18讲 要点探究 2 理解实验 1 本实验体现了一个完整的科学发现过程 即发现问题 提出假说 实验验证 得出结论 格里菲思的工作相当于前两步 艾弗里的工作相当于后两步 2 加热杀死的s型细菌能使r型活细菌发生转化的原因 加热到一定温度 蛋白质的分子结构 空间结构 会被破坏而变性 从而丧失生物活性 而蛋白质是一切生命活动的体现者和主要承担者 因此 加热引起蛋白质变性是导致s型细菌死亡的原因 实验表明 把dna溶液加热至沸点 可使其氢键断裂 双螺旋解体 但若将其缓慢冷却 部分分离的单链又可得以重聚 恢复其双螺旋结构 因此 在一定温度范围内 加热不会导致dna变性 第18讲 要点探究 3 在格里菲思实验中 s型细菌体内的dna热稳定性高 当与r型细菌混合培养时 s型细菌dna进入r型细菌体内 这叫dna的转导 属于基因重组 其结果在s型细菌的dna的控制下 利用r型细菌体内的化学成分 合成了s型细菌的dna和蛋白质 从而组成了具有毒性的s型细菌 4 格里菲思的体内转化实验说明s型细菌体内有转化因子 但是不能确定哪种物质是转化因子 艾弗里体外转化实验进一步证明转化因子是dna 同时艾弗里的实验还证明了多糖 脂质 蛋白质 rna以及dna水解产物等不是遗传物质 dna能引起可遗传的变异 第18讲 要点探究 5 该实验还遵循了实验设计的对照原则 增强了结果的科学性和可信度 例如 体内转化实验中 注射r型活细菌与注射s型活细菌相对照 说明s型活细菌有毒性 体外转化实验中 各组互为对照 说明只有dna才是转化因子 遗传物质 第18讲 要点探究 例1 2009 潍坊一中 在艾弗里证明遗传物质是dna的实验中 用dna酶处理过的 从s型活菌中提取的dna与r型菌混合培养 结果发现培养基上仅有r型菌生长 设置该实验步骤的目的是 a 证明r型菌生长不需要dnab 补充r型菌生长所需要的营养物质c 直接证明s型菌dna不是促进r型菌转化的因素d 与 以s型菌的dna与r型菌混合培养 的实验形成对照 d 第18讲 要点探究 解析 dna酶能水解dna 使其失去活性 这样可以将 失去活性的dna与r型菌混合培养 与 以s型菌的具有生物活性的dna与r型菌混合培养 进行对照 比较它们的作用 点评 解决该题学生需要正确分析 理解肺炎双球菌体外转化实验的过程 理清每一操作步骤的目的 本题要求学生掌握体外转化实验目的 而下面的变式题主要检测该实验的结果 第18讲 要点探究 变式题 2010 苏锡调研 格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验 关于实验的结论不正确的是 a 说明了肺炎双球菌的遗传物质是dnab 说明了r型活菌在一定条件下能够转化为s型菌c 说明了r型活菌是无毒性的d 说明了加热杀死的s型细菌是无毒性的 a 第18讲 要点探究 解析 格里菲思的实验属于体内转化实验 不能证明遗传物质是什么 只能证明s型细菌含有能让r型细菌转化的转化因子 第18讲 要点探究 探究点二噬菌体侵染细菌实验 1 噬菌体的结构 噬菌体是一种专门侵染和在细菌体内寄生并增殖的病毒 由内外两部分组成 外部 蛋白质外壳 内部 dna分子 2 实验思路 用不同放射性同位素分别标记dna和蛋白质 直接单独地观察它们的作用 3 实验方法 放射性同位素标记法 示踪法 4 侵染特点及过程 1 实验材料 t2噬菌体和大肠杆菌 第18讲 要点探究 2 实验原理 t2噬菌体是由dna和蛋白质组成的 蛋白质分子中含有c h o n s元素 而dna分子中含有c h o n p元素 所以选择用s p这两种元素分别对蛋白质和dna进行标记 t2噬菌体侵染细菌后 在自身遗传物质的作用下 利用细菌体内的物质合成t2噬菌体自身的组成成分 从而进行大量繁殖 进入细菌体内的是噬菌体的dna 噬菌体蛋白质留在外面 3 实验过程和实验结果 第18讲 要点探究 第18讲 要点探究 2 如何说明侵染细菌时 进入细菌内的是噬菌体dna 而非其外壳 用放射性元素35s和32p分别标记噬菌体外壳蛋白质和内部的dna 在细菌体内只能检测到32p 检测不到35s 由此证明侵染时 注入细菌的是dna 蛋白质成分的外壳未进入细菌细胞内 也说明蛋白质分子在亲子代间不具备连续性 3 细菌细胞内噬菌体dna复制及噬菌体蛋白质合成所需要的原料 酶 能量 场所等条件均由细菌提供 这时细菌细胞内的一切变化都是为噬菌体服务的 这时的代谢活动由噬菌体dna控制 第18讲 要点探究 说明 理论上上清液中含有未侵染的t2噬菌体和侵染后t2噬菌体蛋白质外壳 沉淀物中含被感染的细菌 内部含有亲代噬菌体的dna和子代噬菌体 35s在沉淀物中有较低的放射性的原因是沉淀物中有标记的噬菌体 噬菌体正吸附在细菌表面还没有侵入 32p在上清液中有较低的放射性的原因是有部分32p的噬菌体没有侵染到大肠杆菌 离心不彻底或者子代噬菌体在大肠杆菌中释放出来 5 实验结论 直接证明 dna是遗传物质 第18讲 要点探究 间接证明 dna能自我复制 使前后代保持一定的连续性 dna能控制蛋白质的生物合成 注意 噬菌体侵染细菌的实验 只证明了dna是遗传物质 不能证明dna是主要遗传物质 实验中遵循的对照原则是相互对照 5 对噬菌体及其侵染细菌实验的几个问题的理解 1 用放射性元素无法直接标记无自主代谢能力的噬菌体 只有用相关元素标记其宿主 再让噬菌体侵染宿主 才能使其增殖 子代被标记 第18讲 要点探究 4 如果用32p标记噬菌体 而细菌中含31p 注意噬菌体的后代中含32p少 而含31p多 比例是2 2n 繁殖n代 5 虽然细菌转化实验与噬菌体侵染细菌的实验方法不同 前者为直接分离培养法 后者为放射性同位素示踪法 但思路基本一致且都遵循了对照原则 6 该实验能证明遗传物质的4个理论特点中的2个 能够自我复制 使前后代保持一定的连续性 能够指导蛋白质的合成 从而控制新陈代谢过程和性状 正因如此 该实验才能证明dna是遗传物质 但不能证明dna是主要的遗传物质 第18讲 要点探究 例2 2010 天津一中 赫尔希和蔡斯通过t2噬菌体侵染细菌的实验证明噬菌体的遗传物质是dna 以下实验步骤的先后顺序为 用分别含有35s和32p的培养基培养细菌 利用培养基培养噬菌体 用噬菌体分别与含有35s和32p的细菌混合培养 放射性检测 离心分离a b c d a 第18讲 要点探究 解析 噬菌体不能用一般培养基培养 应先获得分别由35s和32p标记的细菌 再让噬菌体分别侵染被35s和32p标记的细菌 从而获得分别用35s和32p标记的噬菌体 与无标记的细菌混合培养 再离心分离 最后进行放射性检测 点评 解决该题要求学生对实验过程的理解 注意不能直接用培养基培养无独立代谢能力的噬菌体 而下面的变式题主要考查学生对噬菌体侵染细菌过程的理解 第18讲 要点探究 变式题 2010 福建质检 科学家用含有15n的培养基培养大肠杆菌 再用该大肠杆菌培养t2噬菌体 待大肠杆菌解体后15n a 不出现在t2噬菌体中b 仅发现于t2噬菌体的dna中c 发现于t2噬菌体的外壳和dna中d 仅发现于t2噬菌体的外壳中 c 第18讲 要点探究 解析 噬菌体在大肠杆菌中增殖时 所用原料 氨基酸和脱氧核苷酸 都来自大肠杆菌 由于大肠杆菌在含15n的培养基中培养 所以大肠杆菌内的氨基酸和脱氧核苷酸都含15n 因此 在子代噬菌体的蛋白质外壳和dna中都含有15n 第18讲 要点探究 探究点三有关生物的遗传物质 1 rna也是遗传物质证明实验 烟草花叶病毒侵染烟草的实验烟草花叶病毒 简称tmv 其基本成分是蛋白质和rna 体内无dna 为查明其遗传物质 1957年格勒和施拉姆进行了如下实验 1 实验过程 第18讲 要点探究 2 实验结论 烟草花叶病毒的遗传物质是rna 2 如何理解dna是主要的遗传物质绝大多数生物的遗传物质是dna 只有少数病毒 如烟草花叶病毒等rna病毒 的遗传物质是rna 因此说dna是主要的遗传物质 易错点 认为在同一生物中dna和rna都是遗传物质 由于dna在细胞中的含量大或者认为dna在遗传中比rna起到的作用更大 所以dna是主要的遗传物质 这些观点都是错误的观点 第18讲 要点探究 理解 凡是有细胞结构的生物 无论是原核细胞还是真核细胞 尽管细胞中同时含有两种核酸 dna和rna 但是它们的遗传物质都是dna而不是rna 无细胞结构的生物 病毒 仅含有一种核酸 dna或者rna 它们的遗传物质就是dna或者rna 任何生物的遗传物质都只有一种 第18讲 要点探究 3 如何理解染色体是遗传物质的主要载体 第18讲 要点探究 4 对遗传物质必须具备四个条件的理解 1 分子结构具有相对稳定性 是指遗传物质本身在细胞组成和结构方面是相对稳定的 2 能够进行自我复制 使生物前后代具有一定的连续性 是指遗传物质可以将自身的分子严格复制 并将复制后的分子向子代传递 使亲子代间遗传物质结构相同 保证前后代相应性状的稳定 第18讲 要点探究 3 能够指导蛋白质的合成 从而控制新陈代谢过程和性状 这是指遗传物质将遗传信息传到子代 只有控制子代个体发育中合成的特定结构的蛋白质 才能体现与亲代一致的生物性状 4 产生可遗传的变异 是指遗传物质的分子结构发生变化 相应性状也发生变化 这种变化是遗传物质变化的结果 变化了的分子结构又具有相对稳定性 不断传递下去 使变异的性状在后代连续出现 即出现可遗传的变异 第18讲 要点探究 例3下列有关生物体遗传物质的叙述 正确的是 a 豌豆的遗传物质主要是dnab 酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上c t2噬菌体的遗传物质含有硫元素d hiv的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 b 第18讲 要点探究 解析 豌豆 细胞生物 的遗传物质只有dna a错 酵母菌是真核生物 染色体是遗传物质的主要载体 线粒体中有少量分布 b对 c中t2噬菌体的遗传物质是dna 不含s元素 d中hiv的遗传物质是rna 水解后产生4种核糖核苷酸 点评 解决该题学生需要熟练掌握dna rna的组成成分及各类生物的遗传物质 本题检测学生对遗传物质种类及组成的掌握程度 而下面的变式题从生物遗传物质的种类进行考查 第18讲 要点探究 变式题 2010 绵阳质检 下列关于 dna是生物的主要遗传物质 的叙述正确的是 a 部分病毒的遗传物质是dna 少数病毒的遗传物质是rnab 肺炎双球菌的转化实验 和 噬菌体侵染细菌实验 都证明了dna是主要遗传物质c 大多数真核生物 原核生物的遗传物质是dna 少数是rnad 细胞生物的遗传物质是dna 非细胞生物的遗传物质是rna a 第18讲 要点探究 解析 病毒的遗传物质是dna或者rna 而细胞生物的遗传物质都是dna 所以a选项正确 c d选项都错误 肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了dna是遗传物质 而不能证明dna是主要遗传物质 所以b选项错误 第18讲 备用习题 1 2010 东莞质检下列关于格里菲思的肺炎双球菌的转化实验的叙述 正确的是 a 加热杀死的有荚膜肺炎双球菌能使小白鼠致死b 可以用3h标记的尿嘧啶核糖核苷酸来研究r型肺炎双球菌中dna的复制c 加热杀死的s型肺炎双球菌和活r型肺炎双球菌混合培养后感染小白鼠能使其致死d 该实验证明dna是遗传物质 而多糖类不是 c 第18讲 要点探究 解析 c加热杀死的有荚膜肺炎双球菌没有致病性 不能使小白鼠致死 但是和活r型肺炎双球菌混合培养后 由于发生转化作用 产生了活s型细菌 感染小白鼠能使其致死 尿嘧啶核糖核苷酸是rna的组成成分 不是dna的组成成分 格里菲思的实验只是证明了转化因子的存在 并没有证明dna是遗传物质 也没有证明多糖等不是遗传物质 第18讲 备用习题 2 一百多年前 人们就开始了对遗传物质的探索历程 对此有关叙述错误的是 a 最初认为遗传物质是蛋白质 是推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息b 在艾弗里肺炎双球菌转化实验中 只有加入s型菌的dna才会发生转化现象c 噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力 是因为其蛋白质与dna完全分开d 噬菌体侵染细菌的实验中 在离心后的沉淀物中都能测到放射性同位素35s d 第18讲 备用习题 在实验中 从噬菌体和大肠杆菌混合培养 到用离心机分离 这一段时间如果过长 会使上清液的放射性含量 其原因是 在实验中 如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内 是否是误差的来源呢 理由是 升高 噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来 经离心后分布于上清液 是 第18讲 要点探究 解析 d早期人们对遗传物质的推测认为蛋白质是遗传物质 因为蛋白质中氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息 在噬菌体侵染细菌实验中 用35s标记的噬菌体去侵染细菌 35s主要集中在上清液 所以d错误 第18讲 备用习题 3 2011 镇安中学 某生物碱基中嘌呤总数为56 嘧啶总数为44 此生物不可能是 a 噬菌体b 烟草花叶病毒c 禽流感病毒d 果蝇 a 解析 a生物碱基中嘌呤不等于嘧啶 可能是同时含双链dna和单链rna 或者只有单链rna 不可能只含双链dna 因为双链dna分子中一定会符合嘌呤等于嘧啶 在给出的四种生物中 噬菌体只含双链dna 烟草花叶病毒和禽流感病的都只含单链rna 果蝇同时含双链dna和单链rna 所以该生物不可能是噬菌体 第18讲 备用习题 4 2010 启东质检 用32p标记的噬菌体侵染大肠杆菌 在理论上 上清液中不含放射性 下层沉淀物中具有很高的放射性 而实验的实际结果显示 在离心上清液中 也具有一定的放射性 而下层的放射性强度比理论值略低 1 在理论上 上清液放射性应该为0 其原因是 2 由于实验数据和理论数据之间有较大的误差 由此对实验过程进行误差分析 噬菌体已将含32p的dna全部注入到大肠杆菌内 第18讲 备用习题 3 用32p标记一噬菌体的dna 让此噬菌体去侵染含31p的细菌 待细菌解体后 检测到有128个噬菌体放出 则所释放出的噬菌体中含32p的噬菌体与含31p的噬菌体的比例为 在进行此实验之前 你怎样才能使噬菌体的dna标记上32p 2 128 1 64 第19讲 dna分子的结构 复制和与基因的关系 第19讲dna分子的结构 复制和与基因的关系 第19讲 考点整合 脱氧核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 含氮碱基 第19讲 考点整合 双螺旋结构模型 第19讲 考点整合 氢键形成碱基对 具有稳定的直径 a t g c 第19讲 考点整合 反向平行 碱基 第19讲 考点整合 大肠杆菌 同位素示踪法 半保留复制 第19讲 考点整合 碱基互补配对 双螺旋结构 间期 减数分裂第一次分裂 两条母链 atp 解旋酶 第19讲 考点整合 边解旋边复制 双螺旋结构 碱基互补配对原则 第19讲 考点整合 遗传效应 遗传信息 特定的排列 dna 探究点一dna分子的结构 第19讲 要点探究 1 dna分子的化学组成 1 组成元素 c h o n p 2 基本组成单位 脱氧核苷酸 每个脱氧核苷酸分子均含一分子磷酸 一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基 不同的脱氧核苷酸分子只有含氮碱基不同 含氮碱基的种类是四种 a 腺嘌呤 g 鸟嘌呤 c 胞嘧啶 t 胸腺嘧啶 据此脱氧核苷酸分为腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸四种 脱氧核苷酸结构如图 第19讲 要点探究 3 dna分子是由许多个脱氧核苷酸通过聚合方式相互连接形成脱氧核苷酸长链 脱氧核苷酸之间通过形成磷酸二酯键连接 每个dna分子含两条脱氧核苷酸长链 第19讲 要点探究 2 dna双螺旋结构模型 见图19 3 1953年 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克提出dna分子的双螺旋结构学说 其主要内容是 1 dna分子是由两条链组成的 这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 第19讲 要点探究 2 dna分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧 构成骨架 碱基排列在内侧 3 两条长链上的碱基通过氢键连接成碱基对 按碱基互补配对原则形成碱基对 即a与t配对 g与c配对 3 碱基互补配对原则 第19讲 要点探究 第19讲 要点探究 第19讲 要点探究 4 dna分子的结构特点 1 稳定性 dna分子的稳定型主要表现在两个方面 一是基本骨架 外侧的磷酸和脱氧核糖相间排列 比较稳定 二是内侧的碱基对通过氢键连接 2 多样性 dna分子的多样性是由碱基对的排列顺序的多样性决定的 n个碱基对可以构成4n种dna分子 第19讲 要点探究 3 特异性 dna分子的特异性是指每一个特定的dna分子都有自己特定的碱基对排列顺序 控制特定性状的dna分子中碱基排列顺序是稳定不变的 如控制合成唾液淀粉酶的基因中 不论是哪个人 这段dna分子中碱基排列顺序是稳定不变的 说明 1 从碱基对比例的角度看 决定dna分子特异性的是a t g c 2 a t间有两个氢键 g c间有三个氢键 所以g c的比例越高 dna分子越稳定 第19讲 要点探究 3 核苷酸形成dna或者rna时要脱去水分子 n个核苷酸形成dna双链时脱去 n 2 个水 在形成单链rna时 脱去 n 1 个水 4 dna分子多样性和差异性主要表现在碱基的排列顺序千变万化上 而不是核苷酸和碱基的种类 若一dna分子由n个碱基对构成 则可代表的遗传信息有4n种 注 n是碱基对的数量 第19讲 要点探究 例1 2010 长沙模拟 图19 4是四位同学制作的dna分子结构模型 其中正确的是 b 第19讲 要点探究 解析 构成dna分子的基本结构单位是脱氧核苷酸 每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸 一分子的脱氧核糖和一分子的含氮碱基组成 磷酸是连接在脱氧核糖的第五位碳原子上 碱基是连接在第一位碳原子上 d错 脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键相联系的 一个分子的脱氧核苷酸的磷酸基与另一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖 第三个碳原子上基团 形成磷酸二酯键 a c错 第19讲 要点探究 点评 本题要求学生掌握dna分子中磷酸和脱氧核糖的连接方式 帮助学生理解dna双螺旋结构模型 下面的变式题主要考查dna 基因 染色体之间的关系 第19讲 要点探究 变式题下列有关染色体 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和一个碱基b 基因是具有遗传效应的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 a 第19讲 要点探究 解析 在单独存在的脱氧核苷酸中 与脱氧核糖直接相连的一个磷酸基和一个碱基 但是在dna分子中与脱氧核糖相连的是一个碱基和两个磷酸基 所以a错 第19讲 要点探究 探究点二有关dna分子的复制和计算 1 dna分子复制的概念dna分子复制指的是以亲代dna分子为模板来合成子代dna的过程 dna分子的复制实质上是遗传信息的复制 2 dna复制的时间 场所 1 细胞核中的dna复制细胞核中dna复制的场所都是在细胞核中 无丝分裂中dna分子复制发生在无丝分裂之前 有丝分裂中dna复制的时间是有丝分裂间期 减数分裂中dna的复制时间是减数第一次分裂前的间期 第19讲 要点探究 2 细胞质中的dna复制细胞质中的dna复制主要指线粒体和叶绿体中的dna分子复制 这些dna分子复制的时间不固定 3 原核生物 主要在拟核 病毒 在活的宿主细胞内 3 dna复制的过程 边解旋边复制 图19 5 第19讲 要点探究 第19讲 要点探究 1 解旋提供准确模板 亲代dna在解旋酶的作用下 把两条螺旋的双链解开 形成两条母链 模板链 解旋是使两条链之间的氢键断裂 需atp提供能量 2 合成互补子链 以解开的两条母链为模板 以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料 在dna聚合酶的作用下 按照碱基互补配对原则 合成与母链互补的两条子链 3 子母链结合形成新dna分子 在dna聚合酶的作用下 随着解旋过程的进行 新合成的子链不断地延伸 同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成双螺旋 解旋完即复制完 形成新的dna分子 这样一个dna分子就形成了两个完全相同的dna分子 第19讲 要点探究 4 dna分子复制的基本条件 1 模板 解旋后的dna分子的两条单链 2 原料 周围游离的脱氧核苷酸 3 能量 atp水解提供 4 酶 指一个完整的酶系统 包括很多种酶 如dna解旋酶 dna聚合酶等 除了以上的条件外 还需相对稳定的细胞内部条件以保证酶的活性 如 一定的温度 ph等 5 dna复制的特点 1 边解旋边复制 第19讲 要点探究 2 半保留复制 即在子代双链中 有一条是亲代原有的链 另一条 子链 则是新合成的 保留了亲代dna分子的一半 其中一条链 6 dna复制结果 一个亲代dna分子形成了两个完全相同的子代dna分子 7 dna复制的意义 dna分子通过复制 使遗传信息从亲代传给子代 保持了遗传信息的连续性 8 dna分子复制的准确性取决于 1 dna独特的双螺旋结构 为复制提供了精确的模板 第19讲 要点探究 2 严格按照碱基互补配对原则 因此能确保复制精确的完成 9 与dna分子复制相关的计算 1 dna分子连续复制n次 可以形成2n个子代dna分子 且含有亲代的dna单链的子代dna分子数是2个 占所有子代dna分子的比例为2 2n 不含亲代dna单链的子代dna数是2n 2个 2 若dna分子中含某种碱基a个时 则 复制n次 需要从环境中获得合成dna的原料 即含该种碱基的脱氧核苷酸 或碱基 的数目为a 2n 1 注意原来的亲代dna分子是作为模板 不需要合成 第19讲 要点探究 第n次复制时 需要从环境中获得合成dna的原料 含该种碱基的脱氧核苷酸 或碱基 的数目为a 2n 1 注意第n次复制时 模板dna分子有2n 1个 所以需要新合成的dna分子数是2n 2n 1 2n 1 说明 注意dna分子复制与噬菌体侵染细菌实验的联系 例如用3h标记的噬菌体n个 侵染大肠杆菌 在普通培养基中培养一段时间后 统计得知培养基中共有噬菌体后代m个 则此时培养基中含被标记的噬菌体比为2n m 第19讲 要点探究 a 第19讲 要点探究 解析 本题通过信息考查与dna复制相关知识 从图中能看出各子链长短不同 复制并不同时开始 所以a不对 图中dna分子复制是边解旋边双向复制的 真核生物dna分子复制过程需要解旋酶 dna聚合酶等参与 这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性 每次复制都可产生两个dna分子 提高了效率 点评 本题通过图像信息考查学生对dna复制的理解 帮助学生理解dna复制过程及特点 而下面的变式题主要从与dna分子复制相关的计算方面设题 第19讲 要点探究 变式题 2011 宣汉模拟 用15n标记含有100个碱基对的dna分子 其中有胞嘧啶60个 该dna分子在14n的培养基中连续复制四次 其结果不可能是 a 含有15n的dna分子占1 8b 含有14n的dna分子占7 8c 复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个d 复制结果共产生16个dna分子 b 第19讲 要点探究 解析 由于dna的复制是半保留复制 经过四次复制形成16个dna分子 有2个dna分子中一条链含有15n 另一条链含有14n 其余14个dna分子两条链全部含有14n 该dna分子中含有胞嘧啶60个 由此计算出含有鸟嘌呤60个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个 复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40 24 1 600个 选项中a c d正确 b错误 第19讲 要点探究 探究点三dna半保留复制的特点及其应用 1 对dna分子复制的推测沃森和克里克发表了dna双螺旋模型之后不久 于同年又紧接着发表了dna半保留复制的假说 dna分子复制时 dna分子的双螺旋将解开 互补的碱基之间的氢键断裂 解开的两条单链作为复制的模板 游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则 通过形成氢键 结合到作为模板的单链上 由于新合成的每个dna分子中 都保留了原来dna分子中的一条链 因此 这种复制方式被称做半保留复制 2 dna半保留复制的实验证据 第19讲 要点探究 1958年梅赛尔 meselson 和斯特尔 stahl 的实验首次有力地支持了半保留复制方式 他们先将大肠杆菌放在15nh4c1培养基中生长 使几乎所有的dna都被15n标记后 再将细菌移到只含有14nh4cl的培养基中培养 随后 离心 由于14n dna分子密度较轻 停留在离管口这较近的位置 15n dna密度较大停留在较低的位置上 当含有15n dna的细胞在14nh4cl培养液中培养一代后 只有一条区带介于14n dna与15n dna之间 这时在15n dna区已没有区带 说明这时的dna一条链来自15n dna 另一条链为新合成的含有14n的新链 第19讲 要点探究 培养两代后则在14n dna区又出现一条带 在14nh4c1中培养的时间愈久 14n dna区带愈强 而14n 15n dna区带逐渐减弱 但始终未出现其他新的区带 按照半保留复制方式培养两代 只能出现14n 15n dna两种分子 而且随着代数的增加14n dna逐渐增加 梅塞尔和斯特尔的实验完全证实了半保留复制的设想 过程和离心结果如图19 7所示 第19讲 要点探究 第19讲 要点探究 例3 2010 新田模拟 某校一个生物活动小组要进行研究性学习 对生物学史上的经典实验进行验证 也是研究性学习的内容之一 这个小组借助某大学的实验设备 对有关dna复制的方式进行探索 有人认为dna是全保留复制 也有人认为dna是半保留复制 为了证明这两种假设 这个小组设计了下列实验程序 请完成实验并对结果进行预测 1 实验步骤 第一步 在氮源为14n的培养基上生长的大肠杆菌 其dna分子均为14n dna 在氮源为15n的培养基上生长的大肠杆菌 其dna分子均为15n dna 用某种离心方法分离得到的结果如图19 8所示 其dna分别分布在轻带和重带上 第19讲 要点探究 第19讲 要点探究 第二步 将子一代 dna分子放在含14n的培养基上繁殖一代 请分析 如果dna位于 带位置 则是全保留复制 如果dna位于 带位置 则是半保留复制 第三步 为了进一步验证第二步的推测结果 将子一代 dna分子放在含14n的培养基上再连续繁殖一代 请分析 如果dna位于 带位置 则是全保留复制 如果dna位于 带位置 则是半保留复制 1 2重和1 2轻 全中 1 4重和3 4轻 1 2中和1 2轻 第19讲 要点探究 2 有人提出 第一代 的dna用解旋酶处理后再离心 就能直接判断dna的复制方式 如果轻带和重带各占1 2 则一定为半保留复制 你认为这种说法是否正确 原因是 不正确 第19讲 要点探究 解析 如果dna的复制方式为全保留复制 则一个亲代15n 15n的dna分子 其子代两个dna分子是 一个15n 15n 一个14n 14n 在离心管中分布的位置是一半在轻带 一半在重带 如果dna的复制方式为半保留复制 则一个亲代15n 15n的dna分子 其子代两个dna分子都是15n 14n 在离心管中分布的位置全部在中带 第19讲 要点探究 点评 加强学生对经典实验和dna半保留复制的过程的理解 要求学生掌握基本的实验推理能力 从而加深对dna半保留复制特点的理解 下面的变式题主要从dna分子半保留复制与细胞分裂的关系设题 第19讲 要点探究 变式题 2010 广东质检 如果将含有一对同源染色体的精原细胞的dna分子用15n标记 并供给14n原料 那么 该细胞进行减数分裂产生的4个精子中 含15n标记的精子所占的比例为 a 25 b 50 c 75 d 100 d 第19讲 要点探究 解析 在一次减数分裂过程中 dna复制1次 根据dna半保留复制的特点 每个新的dna分子都有1条链含15n标记 故含15n标记的精子所占的比例为100 第19讲 要点探究 探究点四dna与基因的关系 第19讲 要点探究 1 基因是有遗传效应的dna片段其基本单位也是脱氧核苷酸 且脱氧核苷酸的排列顺序决定了基因的多样性和特异性 2 染色体 dna 基因 脱氧核苷酸的关系 第19讲 要点探究 第19讲 要点探究 说明 真核细胞中的线粒体 叶绿体上也有基因 原核细胞中dna是裸露的 没有与蛋白质一起构成染色体 4 基因的基本功能 1 遗传信息的传递 发生在传种接代过程中 通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递 2 遗传信息的表达 发生在生物个体发育过程中 是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程 通过遗传信息的表达控制个体的发育过程 第19讲 要点探究 例4下列关于基因的说法 错误的是 a 基因是有遗传效应的dna片段b 基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息c 基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位d 基因是染色体上的一段 d 第19讲 要点探究 解析 真核生物基因的主要载体是染色体 而染色体的主要成分是dna和蛋白质 因此可以说基因是染色体上dna中有遗传效应的一个片段 不能说基因是染色体上的一段 点评 帮助学生理解基因的概念以及基因的功能等 下面的变式题从基因与其他物质或结构的关系进行考查 第19讲 要点探究 变式题用a表示dna b表示基因 c表示脱氧核苷酸 d表示碱基 则四者的关系是 c 第19讲 要点探究 解析 一个dna上有许多个基因 每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸 每个脱氧核苷酸由一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮的碱基构成 第19讲 备用习题 1 2011 青浦期末假 设某大肠杆菌含14n n的质量数为14 下同 的dna的相对分子质量为a 若将其长期培养在含15n的培养基中便得到含15n的dna 相对分子质量为b 现将含15n的dna大肠杆菌再培养在14n的培养基中 子二代dna的相对分子质量平均为 a a b 2b a b 4c 3a b 4d 3b a 4 c 第19讲 要点探究 解析 c亲代dna分子为含15n的dna 相对分子质量为b 放在含14n的培养基中培养两代 根据dna半保留复制特点 子二代中的dna分子为两个只含14n的dna 两个含一条15n和一条14n的dna分子 所以四个dna分子的总分子质量为2a 2 a 2 b 2 3a b 则平均相对分子质量为 3a b 4 答案为c 第19讲 备用习题 2 2010 银川月考 对绿色植物根尖细胞某细胞器组成成分进行分析 发现a t c g u五种碱基的含量分别为35 0 30 42 15 则该细胞器中完成的生理活动是 a 光合作用b 无氧呼吸c 翻译d 有氧呼吸 c 解析 c由题中碱基含量t为0可知该细胞器中只含有rna分子 在植物根尖细胞中该细胞器应该为核糖体 所以能进行的生理活动是翻译 答案为c 第20讲 基因的表达 第20讲基因的表达 第20讲 考点整合 细胞核 核糖核苷酸 第20讲 考点整合 mrna 核糖体 mrna 转运rna trna 第20讲 考点整合 逆转录 第20讲 考点整合 环境 蛋白质 酶的合成 探究点一几个概念的比较 第20讲 要点探究 1 dna和rna的异同 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 易错点 dna与rna的判定方法 1 根据五碳糖种类来判定 若有核糖 一定为rna 若有脱氧核糖 一定为dna 2 根据含氮碱基种类来判定 若含t 一定为dna 若含u 一定为rna 所以用放射性同位素标记t或u 可探知dna或rna 若大量利用t 可认为进行dna的合成 若大量利用u 可认为进行rna的合成 3 根据含氮碱基含量比例来判定 若嘌呤 嘧啶 肯定不是双链dna 如果含有t则可能为单链dna 否则可能为rna 2 遗传信息 密码子和反密码子 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 说明 1 密码子的特点 一是通用性 在生物界中 从病毒到人类 密码子基本上是通用的 证明了生物彼此之间存在着亲缘关系 二是简并性 由于能决定氨基酸的密码子种类 61种 多于氨基酸种类 20种 所以每种氨基酸对应一种或几种密码子 可由一种或几种trna转运 2 一种密码子只能决定一种氨基酸 且一种trna只能转运一种氨基酸 第20讲 要点探究 例1下列关于生物体内dna和rna有关叙述错误的是 a dna和rna组成元素都只有c h o n p五种b 在人体中 由a t u三种碱基构成的核苷酸种类是4种c dna具有双螺旋结构 rna则不具有此结构 所以生物界只以dna做遗传物质 有利于遗传信息的稳定传递d 用3h标记的胸苷和3h标记的尿苷分别处理活的洋葱根尖 一段时间后检测放射性 前者只部分细胞具有放射性 后者可见于所有细胞 c 第19讲 要点探究 解析 核酸由c h o n p五种元素组成 其基本组成单位为核苷酸 构成dna的核苷酸由脱氧核糖 磷酸 碱基 a t c g 组成 构成rna的核苷酸由核糖和磷酸及碱基 a u c g 组成 前者称脱氧核糖核苷酸 后者称核糖核苷酸 所以b项中可构成两种脱氧核苷酸和两种核糖核苷酸 dna分子是由双链构成的双螺旋结构 有利于遗传信息的稳定遗传 rna单链不利于保持遗传物质的稳定性 但少数病毒仍以rna作为遗传物质 胸苷是合成dna的原料 所以在分裂的细胞中进行dna复制时才会用到 而任何活的细胞在合成蛋白质时总要用到由尿苷参与合成的rna 所以d项正确 第19讲 要点探究 点评 帮助学生加强对dna和rna的理解和应用 本题主要考查dna和rna的组成元素 核苷酸种类以及空间结构等 下面的变式题考查学生对密码子和反密码子的理解 第20讲 要点探究 变式题有关蛋白质合成的叙述 不正确的是 a 终止密码子不编码氨基酸b 每种trna只转运一种氨基酸c trna的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息d 核糖体可在mrna上移动 c 第19讲 要点探究 解析 mrna上64中密码子除了三种终止密码子不编码氨基酸外 其余的都可以编码蛋白质 所以a项对 trna上的反密码子与mrna上的密码子互补配对 每种trna只转运一种氨基酸 所以b项对 遗传信息储存在mrna中 trna的反密码子不携带遗传信息 所以c项错 核糖体可在mrna上移动 所以d项对 第20讲 要点探究 探究点二有关dna复制 转录和翻译的比较 1 dna复制 转录和翻译的比较表 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 说明 1 复制和转录发生在dna存在的部位 如细胞核 叶绿体 线粒体 拟核 质粒等部位 2 同一个体不同体细胞的细胞核所含的基因是相同的 但是所表达的基因不同 所以不同细胞中的mrna和蛋白质种类不同 真核生物的质基因的表达发生在线粒体和叶绿体 真核生物的核基因的转录发生在核内 翻译则发生在细胞质内的核糖体上 3 一个mrna分子上可相继结合多个核糖体 同时合成多条相同的肽链 第20讲 要点探究 4 从核糖体上脱离下来的只是多肽链 多肽链还要在相应的细胞器 内质网 高尔基体 内加工 最后才形成具有一定空间结构的蛋白质 但不能认为原核生物缺少上述两种细胞器就不能进行对多肽的加工 例如糖蛋白的合成 5 真核生物由于有核膜 核膜将细胞核与细胞质分隔开来 因此 转录是在细胞核中进行的 翻译则是在细胞质中进行的 可见 真核生物基因的转录和翻译具有时间和空间上的分隔 而原核生物没有核膜 原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的 即在转录未完成之前翻译便开始进行 2 基因表达中相关数量计算 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 说明 计算中 最多 和 最少 的分析 1 翻译时 mrna上的终止密码不决定氨基酸 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倍还要多一些 即mrna上的碱基数目最少是蛋白质中氨基酸数目的3倍 2 在回答有关问题时 应加上最多或最少等字 如 mrna上有n个碱基 转录产生此mrna的基因中至少有2n个碱基 该mrna指导合成的蛋白质中最多有n 3个氨基酸 3 做题时应看清是dna上 或基因中 的碱基对数还是个数 是mrna上密码子的个数还是碱基个数 第20讲 要点探究 例2有关真核细胞dna复制和转录这两种过程的叙述 错误的是 a 两种过程都可在细胞核中发生b 两种过程都有酶参与反应c 两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料d 两种过程都以dna为模板 c 第19讲 要点探究 解析 两种过程都可以在细胞核中发生 两种过程都需要酶参与反应 两种过程都以dna为模板 dna复制以脱氧核苷酸为原料 而转录以核糖核苷酸为原料 所以c错 点评 本题属于识记方面的知识 要求学生对dna复制和转录 翻译等过程比较了解 而下面的变式题从基因控制蛋白质合成过程中各对应关系以及氨基酸合成蛋白质的方式角度进行检测 第20讲 要点探究 变式题由n个碱基组成的基因 控制合成由1条多肽链组成的蛋白质 氨基酸的平均分子量为a 则该蛋白质的分子量最大为 a na 6b na 3 18 n 3 1 c na 18 n 1 d na 6 18 n 6 1 d 第19讲 要点探究 解析 根据中心法则 蛋白质合成过程 首先以dna分子的1条链为模板 转录形成mrna mrna中3个碱基决定1个氨基酸 所以三者之间的数量关系为 dna分子中碱基数 mrna碱基数 氨基酸个数 6 3 1 已知该基因中有n个碱基 则对应的氨基酸为n 6 氨基酸经脱水缩合形成蛋白质 形成蛋白质的过程中 脱去的水分子数为氨基酸总数减去1 水的相对分子质量为18 形成该蛋白质脱去的水分子的量为18 n 6 1 又知氨基酸的平均分子量为a 所以该蛋白质的分子量最大为na 6 18 n 6 1 第20讲 要点探究 探究点三相关基因对性状的控制 1 中心法则的内容图解图解表示出遗传信息传递的5个途径 第20讲 要点探究 4 dna 或基因 中的碱基对数 密码子个数 氨基酸个数 3 1 1 5 同一个体的不同细胞表达的基因不同 因而mrna和蛋白质的类型不同 6 可用于比较物种血缘关系的大分子有dna mrna 蛋白质 没有物种特异性及细胞特异性的大分子是trna rrna 第20讲 要点探究 1 a表示dna dna 以dna为遗传物质的生物自我复制过程 表示遗传信息的传递 2 b表示dna rna 主要发生在细胞核中的转录过程 3 c表示rna 蛋白质 发生在细胞质核糖体上的翻译过程 b c共同完成遗传信息的表达 4 d表示rna dna sars病毒 hiv病毒等少数rna病毒在宿主细胞内的逆转录过程 5 e表示rna rna 以rna作为遗传物质的生物 如rna病毒 的自我复制过程 第20讲 要点探究 说明 dna分子复制体现了遗传信息的传递功能 发生在细胞增殖或者产生子代过程中 一般发生在细胞分裂间期 但是高度分化的细胞 不具有分裂能力的细胞 就不再发生了 转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能 发生在个体发育过程中 无论细胞能否分裂 只要是活细胞均可能进行 哺乳动物成熟的红细胞除外 图中d rna dna的逆转录 和e rna rna的rna自我复制 过程 当病毒单独存在时不能进行 只有当病毒寄生到寄主细胞中以后才发生 第20讲 要点探究 逆转录需要逆转录酶催化 逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶 它能以已知的mrna为模板合成目的基因 这是获得目的基因的重要手段 中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则 2 中心法则与基因表达的关系 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 第20讲 要点探究 1 基因是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位 2 基因