遗传的物质基础、基因的结构、表达与基因工程.doc

专题：遗传的物质基础、基因的结构、表达与基因工程2、知识网络人类对遗传物质的探索过程/DNA分子的结构和复 制基因对性状的控 制肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验DNA是主要的遗传物质DNA是遗传物质DNA分子的结构基本组成单位DNA的双螺旋结构结构特点DNA分子的复制时间、条件、过程、特点、意义基因基因的本质基因对性状的控制基因与染色体的关系DNA片段中的遗传信息基因指导蛋白质的合成转录中心法则及其补充翻译遗传的物质基 础3、本单元分课时复习方案DNA是主要的遗传物质1.肺炎双球菌的转化实验（1）、体内转化实验：1928年由英国科学家格里菲思等人进行。实验过程 结论：在S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。（2）、体外转化实验：1944年由美国科学家艾弗里等人进行。实验过程结论：DNA是遗传物质（无“主要”两字）2.噬菌体侵染细菌的实验1、实验过程标记噬菌体含35S的培养基含35S的细菌35S蛋白质外壳含35S的噬菌体含32P的培养基含32P的细菌内部DNA含32P的噬菌体噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体细菌体内没有放射性35S含32P的噬菌体细菌体内有放射线32P结论：进一步确立DNA是遗传物质 同时也可说明DNA具有自我复制和控制蛋白质合成的功能3.烟草花叶病毒感染烟草实验：（1）、实验过程 （2）、实验结果分析与结论烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。4、生物的遗传物质非细胞结构：DNA或RNA生物 原核生物：DNA细胞结构 真核生物：DNA结论：绝大多数生物（细胞结构的生物和DNA病毒）的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。DNA的载体：染色体（主要）、线粒体、叶绿体细胞质的核酸主要是RNA，而遗传物质是DNA。DNA的分子结构1. DNA分子的结构（1）基本单位-脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）2、DNA分子的特点稳定性是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。G与C碱基比例越大，DNA就越稳定。多样性构成DNA分子的脱氧核苷酸虽只有4种，配对方式仅2种，但其数目却可以成千上万，更重要的是形成碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA分子的多样性。特异性每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序，而特定的排列顺序代表着遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，这种特定的碱基排列顺序就决定了DNA分子的特异性。3.DNA双螺旋结构的特点：DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。DNA分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的基本骨架。DNA分子两条链的内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对，并以氢键互相连接。4在DNA分子中，一个脱氧核糖连接一个碱基和两个磷酸；在一条脱氧核苷酸链中，相邻2个碱基之间通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖间接连接。5.相关计算：（双链DNA）（1）A=T C=G （2）（A+ C ）/ （T+G ）= 1或A+G / T+C = 1或A+G= T+C= A+ C = T+G=50%（3）如果（A1+C1 ） / （ T1+G1 ）=b 那么（A2+C2 ） / （T2+G2 ） =1/b（4） （A+ T ） / （ C +G ） =（A1+ T1 ） / （ C1 +G1 ） = （ A2 + T2 ） / （ C2+G2 ） = a4.判断核酸种类（1）如有U无T，则此核酸为RNA；（2）如有T且A=T C=G，则为双链DNA；（3）如有T且A T C G，则为单链DNA ；（4）U和T都有，则处于转录阶段。第三节 DNA的复制一、DNA分子复制的过程解旋酶：解开DNA双链聚合酶：以母链为模板，游离的四种脱氧核苷酸为原料，严格遵循碱基互补配对原则，合成子链连接酶： 把DNA子链片段连接起来1、概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程2、复制时间：有丝分裂或减数第一次分裂间期3. 复制方式：半保留复制4、复制条件 （1）模板：亲代DNA分子两条脱氧核苷酸链 （2）原料：4种脱氧核苷酸 （3）能量：ATP （4）酶：解旋酶、 DNA聚合酶等5、复制特点：边解旋边复制6、复制场所：主要在细胞核中，线粒体和叶绿体也存在。7、复制意义：保持了遗传信息的连续性。三、与DNA复制有关的碱基计算1.一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为：2n2.第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/(2n-1)3.若某DNA分子中含碱基T为a， (1)则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a(2n-1) (2)第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a2n-1基因表达一、.基因的相关关系1、与DNA的关系基因的实质是有遗传效应的DNA片段，无遗传效应的DNA片段不能称之为基因（非基因）。每个DNA分子包含许多个基因。2、与染色体的关系基因在染色体上呈线性排列。染色体是基因的主要载体，此外，线粒体和叶绿体中也有基因分布。3、与脱氧核苷酸的关系脱氧核苷酸（A、T、C、G）是构成基因的单位。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。4、与性状的关系基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。基因对性状的控制通过控制蛋白质分子的合成来实现。二、DNA片段中的遗传信息遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，而碱基的特异排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。如：某DNA中含有200个碱基对，可形成4200 种。三、遗传信息的转录1、DNA与RNA的异同点 核酸项目 DNARNA结构通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构通常是单链结构基本单位脱氧核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U产生途径DNA复制、逆转录转录、RNA复制存在部位主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上主要位于细胞质中功能传递和表达遗传信息mRNA：转录遗传信息，翻译的模板tRNA：运输特定氨基酸rRNA：核糖体的组成成分2、RNA的类型信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）核糖体RNA（rRNA）3、转录转录的概念： 画图：转录的场所主要在细胞核转录的模板以DNA的一条链为模板转录的原料4种核糖核苷酸转录的产物一条单链的mRNA转录的原则碱基互补配对转录与复制的异同（下表：） 阶段项目复制转录时间细胞有丝分裂的间期或减数第一次分裂间期生长发育的连续过程进行场所主要细胞核主要细胞核模板以DNA的两条链为模板以DNA的一条链为模板原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸条件需要特定的酶和ATP需要特定的酶和ATP过程在酶的作用下，两条扭成螺旋的双链解开，以解开的每段链为模板，按碱基互补配对原则（AT、CG、TA、GC）合成与模板互补的子链；子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构在细胞核中，以DNA解旋后的一条链为模板，按照AU、GC、TA、CG的碱基互补配对原则，形成mRNA，mRNA从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合产物两个双链的DNA分子一条单链的mRNA特点边解旋边复制；半保留式复制（每个子代DNA含一条母链和一条子链）边解旋边转录；DNA双链分子全保留式转录（转录后DNA仍保留原来的双链结构）遗传信息的传递方向遗传信息从亲代DNA传给子代DNA分子遗传信息由DNA传到RNA注：细胞中因有DNA和RNA ，所以就整个细胞而言，嘌呤和嘧啶未必相等。复制和转录发生在有DNA的部位，如：拟核，细胞核，线粒体，叶绿体等。四、遗传信息的翻译1翻译定义： 画图： 翻译的场所 细胞质的核糖体上翻译的模板 mRNA翻译的原料 20种氨基酸翻译的产物 多肽链（蛋白质）翻译的原则 碱基互补配对2遗传信息、密码子和反密码子遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性64种61种：能翻译出氨基酸3种：终止密码子，不能翻译氨基酸61种或tRNA也为61种 联系基因中脱氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补密码子与相应反密码子的序列互补配对3翻译与转录的异同点（下表）： 阶段项目转录翻译定义在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程场所细胞核细胞质的核糖体模板DNA的一条链信使RNA信息传递的方向DNAmRNAmRNA蛋白质原料含A、U、C、G的4种核苷酸合成蛋白质的20种氨基酸产物信使RNA有一定氨基酸排列顺序的蛋白质实质是遗传信息的转录是遗传信息的表达注：DNA复制只发生在细胞分裂的间期，而在高度分化的细胞（不具分裂能力）中不发生，而转录和翻译只要是活细胞均可能发生（哺乳动物成熟红细胞除外）五、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算1、转录时，以基因的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半，且基因模板链中A+T（或C+G）与mRNA分子中U+A（或C+G）相等。2.翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的 1/6 。 六、中心法则 DNADNA：DNA的自我复制；DNARNA：转录；RNA蛋白质：翻译；RNARNA：RNA的自我复制；RNADNA：逆转录。DNADNA RNARNADNARNA 细胞生物 病毒RNA蛋白质 RNADNA七、基因、蛋白质与性状的关系 1、 （间接控制） 酶或激素 细胞代谢基因 性状 结构蛋白 细胞结构 （直接控制）2、基因型与表现型的关系，基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。3、生物体性状的多基因因素：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。基因的结构一、原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构可下图来表示：非编码区编码区非编码区（编码区上游）（编码区下游）与DNA聚合酶结合的位点非编码区特别是编码区上游的RNA聚合酶结合位点，可以调控DNA指导蛋白质合成的过程。原核细胞的基因转录过程如下图： 在编码区上游，RNA聚合酶与RNA结合位点结合。转录：以DNA的一条链为模板合成mRNA。RNA聚合酶与RNA结合位点分离，并从DNA模板链上脱落，转录结束。向编码区移动向编码区下游移动二、真核细胞的基因结构与原核细胞的基因相比，不同的是：真核细胞的编码区是间隔的即编码区由可编码的部分（称外显子）和不可编码的部分（称内显子）相间排列。其转录过程与原核生物大致相同，所不同的是，它所转录出的RNA同时含有由外显子转录出的部分和内显子转录出的部分，转录结束后，需要将RNA中由内显子转录出的部分剪掉，然后将若干后由由外显子转录出的部分的RNA拼接起来，才能形成完整的mRNA。三、人类基因组研究“人类基因组”是指人体DNA所携带的全部遗传信息。包括122号常染色体和X、Y染色体，共24种染色体的24个DNA分子上的遗传信息，这24个DNA分子上构有30亿个碱基对，约有35万个基因。“人类基因组计划”就是分析测定人类基因组的核苷酸序列，其主要任务是绘制出人类基因组的4张图：遗传图(基因在染色体上的位点)、物理图(测量出基因的距离)、序列图(测定基因的碱基排列次序)、转录图(测定基因转录形成RNA时的碱基配对)。参与这项计划的有六个国家：中国、美国、英国、法国、德国和日本。研究人类基因组的意义是：各种疾病、尤其是各种病的诊断；进一步了解基因表达的调控机制；细胞的生长、分化和个体发育的机制及生物进化；推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济意义。基因工程简介一、基因工程的基本内容1. 概念：基因工程又叫做基因工程技术或DNA重组技术，就是按照人类的要求，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。2. 基因操作的工具：基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工，即对DNA分子进行剪切和拼接其主要工具有：（1） 基因剪刀：限制性内切酶，简称限制酶。这种酶主要存在于微生物中，由于每种限制酶能识别特定的核苷酸序列，因此，限制酶能在特定的切点上切割DNA分子。（2） 基因针线：DNA连接酶，用它可以将两个DNA分子的互补的碱基连接起来，同时还要将两个DNA分子的“磷酸脱氧核糖”连接起来。（3） 基因运输工具：运载体，借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞。作为运载体要符合以下三个条件：第一，能在宿主细胞中复制并稳定地保存；第二，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；第三，具有标记基因，便于筛选，质粒、噬菌体及动植物病毒常被用作运载体。3.基因操作的步骤：（1）提取目的基因从供体细胞的DNA中分离，如鸟枪法。方法反转录法：人工合成基因据已知的氨基酸序列合成： 反转录 合成蛋白质单链DNAmRNA基因DNA序列mRNA氨基酸序列推测推测合成 （2）目的基因与运载体结合用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子（3）将目的基因导入受体细胞借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法来进行。（4）目的基因的检测和表达检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断。表达：受体细胞表现出特定的性状。二、基因工程的成果与发展前景1.基因工程与医药卫生生产基因工程药品：如，将胰岛素基因导入大肠杆菌，来生产胰岛素。基因诊断与治疗：用带同位素或荧光标记的DNA做探针，利用DNA分子杂交原理检测被测标本的遗传信息，来检测病症。2.基因工程与农牧业、食品工业农业：获得高产、稳产、品质优良的农作物，如：向日葵豆培育抗逆性的作物品种，如：抗虫棉畜牧养殖业：改善动物的优良品种，如：超级绵羊食品工业：开辟食物来源，如：用大肠杆菌或酵母来生产蛋白3.基因工程与环境保护环境监测：用DNA探针检测饮用水中的病毒含量净化环境：用假单孢杆菌分解石油核心考点整合一、基因工程的概念：从以下几个方面来理解基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程生殖方式结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平剪切拼接导入表达无性繁殖人类需要的基因产物A=T C=G A+G=C+T=50% 嘌呤=嘧啶 （A1+T1）/( G1+ C1)=M互补碱基和的比恒等） 则(A2+T2)/( G2 + C2)=M (A+T)/ (G + C)=M 二、碱基互补 (A1+G1)/(C1+T1)=N （不互补碱基和的比在两单链上互为倒数） 配对原则 (A2+G2)/(C2+T2)=1/N (A+G)/(C+T)DNA=1（在双链上为1） (A1+T1) = (A2+T2) = (A+U)mRNA= 1/2（A+T） (A1+T1)% = (A2+T2) %= (A+U)mRNA%=（A+T）% A1%+A2%=2A%三、中心法则及其补充 转录 翻译DNA RNA 蛋白质 （中心法则及其补充） 逆转录 (逆转录及RNA复制只少数RNA病毒有)密码子（在mRNA上）64种，决定蛋白质的61种(3种终止密码子)；tRNA 61种；反密码子（在tRNA上）可以与密码子互补配对；tRNA有特异性。四、遗传性状、遗传信息、遗传密码、反密码子的比较遗传性状：生物表现出来的形态特征和生理特征，其体现者是蛋白质，由遗传信息决定。遗传信息：基因中能控制生物性状的脱氧核苷酸的排列顺序。遗传密码：又称密码子，是指 mRNA 上能决定一个氨基酸的 3个相邻的碱基。密码子共有 64个，而能决定氨基酸的密码子只有 61个，有 3个终子密码子不决定任何一个氨基酸。反密码子：是指 tRNA 的一端的三个相邻的碱基，能专一地与 mRNA 上的特定的 3个碱基（即密码子）配对。四者的主要区别是存在的位置不同，功能不同。从分子水平看，生物遗传的实质是基因中脱氧核苷酸的排列顺序（遗传信息）从亲代传递给子代的过程。五、终止子和终止密码，启动子和起始密码终止子和终止密码：终止子位于 DNA 上，属于基因非编码区下游的核苷酸序列。它特殊的碱基排列顺序能够阻碍 RNA 聚合酶的移动，并使其从 DNA模板链上脱离下来，从而使转录工作停止。终止密码位于 mRNA 上，共有三种：UAA、UAG、UGA，这三种密码子不能决定任何一种氨基酸，只做一条肽链合成的终止信号。启动子和起始密码：启动子位于 DNA 上，属于基因非编码区上游的核苷酸序列。启动子上有与 RNA 聚合酶结合点。只有在启动子存在时，RNA 聚合酶才能准确地识别转录起点，并沿着 DNA 编码区正常地进行转录。起始密码位于mRNA 上，只有一种：AUG，既决定一种氨基酸，同时做肽链合成的启动信号。总结提升一、DNA与RNA比较结构基本组成单位碱基产生途径五碳糖主要存在部位主要功能DNA规则双螺旋4种脱氧核苷酸A T G CDNA复制、逆转录脱氧核糖细胞核传递和表达遗传信息RNA多为单链4种核糖核苷酸A U G C转录、RNA复制核糖细胞质指导蛋白质合成二、复制和转录、翻译比较（DNA两大功能）复制转录翻译时间有丝间期和减间期生长发育的连续过程中场所主要在细胞核，少部分在叶绿体和线粒体核糖体原料四种脱氧核糖核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件都需要特定的酶和ATP等过程DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补对原则，形成mRNA(单链)，进入细胞质与核糖体结合tRNA一端的碱基与mRNA上密码子配对，另一端携相应氨基酸，合成有一定氨基酸序列的蛋白质模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留一个mRNA上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽产物两个双链DNA分子一条单链mRNA等蛋白质(多肽链)意义传递遗传信息表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状三、原核细胞与真核细胞的基因结构及比较调控遗传信息的表达 非编码区编码区非编码区编码区上游编码区下游RNA聚合酶结合位点编码蛋白质调控遗传信息的表达 非编码区 编码区 非编码区编码区上游内含子内含子编码区下游 外显子 外显子 外显子RNA聚合酶结合位点原核细胞的基因真核细胞的基因区别编码区连续，无外显子、内含子之分，结构简单编码区间隔、不连续，可分为外显子(能编码蛋白质的序列)和内含子(不能编码蛋白质的序列)，结构复杂相同点都有编码区、非编码区，在非编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在编码区上游均有RNA聚合酶结合位点四、碱基互补配对原则及其拓展（1）碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与c配对的一一对应关系。 该原则是核酸中碱基数量计算的基础。根据碱基互补配对原则，可推知多条用于碱基计算的规律。 （2）碱基互补配对原则的一般规律A1A2G1C2T2T1G2C1DNAmRNAATGC12 规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG、AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基和（AT或CG）占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。如图所示，上述规律可表示为（以DNA分子的一条链2为模板转录形成mRNA）：（A1A2T1T2）/（A1A2T1T2G1G2C1C2）（A1T1）/（A1T1G1C1）（A2T2）/（A2T2G2C2） （AT）/（ATGC）或： （G1G2C1C2）/（A1A2T1T2G1G2C1C2）（G1C1）/（A1T1G1C1）（G2C2）/（A2T2G2C2）（AT）/（ATGC）规律三：DNA分于一条链中的（AG）/（CT）比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。即：（A1G1）/（C1T1）（C2T2）/（A2G2）规律四：DNA分子一条链中的（AT）/（GC）比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。即：（A1T1）/（G1C1）（A2T2）/（G2C2）（A1A2T1T2）/ G1G2C1C2）名师点睛【例1】(06上海)用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有（）A.0个 B.2个 C.30个 D.32个【解析】掌握DNA复制的特点是半保留复制，亲代的DNA分子双链分开分别作为模板，参与组成子代DNA分子。用放射性元素标记亲代的DNA分子后，不管复制多少次，总是有2个子代DNA分子被标记。【答案】B【例2】（07广东）格里菲思（F. Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果 （ ）A证明了DNA是遗传物质 B证明了RNA是遗传物质 C证明了蛋白质是遗传物质 D没有具体证明哪一种物质是遗传物质【解析】该题考查学生对“遗传物质的探索过程”掌握。肺炎双球菌的转化实验，包括格里菲思的实验和艾弗里的试验，“格里菲思的肺炎双球菌转化实验”指出加热杀死的S型菌存在“转化因子”，将无毒的R菌转化为有毒性的S菌，但该转化因子是什么没有证明。“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”从S型活细菌中提取DNA，将S型DNA与R型混合培养，R型活细菌繁殖的后代中有少量S型菌体，这些S型菌体的后代为S型菌体。R菌的DNA在S菌DNA的作用下发生变异，而且这些S型菌体的后代为S型菌体，进一步证明这种变异是可遗传的。这个试验表明DNA是遗传物质, 而蛋白质、RNA、多糖等不是遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验，不能证明DNA是主要遗传物质。【答案】D【例3】（07广东）下列关于DNA复制的叙述，正确的是 （ ）A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 BDNA通过一次复制后产生四个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA复制D单个脱氧核苷酸在DNA酶作用下连接合成新的子链【解析】该题考查了DNA复制的时间、过程、特点、原料、结果等知识。在细胞增殖的间期进行DNA复制，通过一次复制后产生2个DNA分子；DNA的复制是半保留复制、多起点复制、双向复制、边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。注意DNA聚合酶和DNA酶的作用差别，前者催化DNA复制，后者催化DNA水解为单个脱氧核苷酸。【答案】A 【例4】（07四川改编）人类基因组计划测定的24条染色体上的DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基占碱基总数的比例不超过2%，其余碱基构成调控序列等。下面是某DNA分子的部分碱基序列，序列I为调控序列部分，序列II为构成基因的一部分。上列片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“甲硫氨酸精氨酸谷氨酸丙氨酸天冬氨酸缬氨酸”（甲硫氨酸的密码子是AUG）。该基因表达过程中，RNA的合成在 中完成，此过程称为 。请写出编码上述氨基酸序列的mRNA序列： 。如果序列I中箭头所指碱基对 被替换为 ， 该基因上列片段编码的氨基酸序列为： 如果序列II中箭头所指碱基对 缺失，该基因下列片段编码的氨基酸序列为： TAGC【解析】内容为分子生物学的有关知识，基因的表达包括转录和翻译。RNA的合成细胞核中完成，称为转录。基因序列编码氨基酸，从甲硫氨酸的密码子是AUG可推知DNA的一条链的相应序列为TAC，它不能位于序列1中，只能位于序列2中，根据TACGCCC TCCGCC TACAG就可写出对应的密码子。GC序列中箭头所指碱基对 被替换为 ，由于是调控序列，不编码氨基酸，所以氨基酸序列不变。序列中箭头所指碱基对 缺失，由于位于基因中，编码氨基酸，氨基酸的序列要发生变化。【答案】细胞核 转录 AUG CGG GAG GCG GAU GUC甲硫氨酸精氨酸谷氨酸丙氨酸天冬氨酸缬氨酸甲硫氨酸精氨酸谷氨酸精氨酸甲硫氨酸【例5】(06江苏)与无性生殖相比，有性生殖的后代具有较强的适应性，下列说法不正确的是（）A.后代继承了双亲的遗传物质 B.减数分裂过程中，DNA复制更容易发生差错C.减数分裂过程中，由于基因重组产生了不同类型的配子 D.更容易产生新的基因型【解析】在减数分裂的基础上比较无性生殖与有性生殖的区别，以及对生物变异性的影响。无性生殖主要是通过有丝分裂产生后代的，由于有丝分裂能够保持前后代遗传物质的稳定性和连续性，所以无性生殖能够保持亲本的性状。有性生殖是通过生殖细胞两两结合，由受精卵（合子）发育成后代的生殖过程。受精卵具有两个亲体遗传性；在生殖细胞形成过程中，出现基因重组和染色体变异等，从而使后代具有较强的适应性和变异力。【答案】B【例6】阅读四段材料，回答下列问题：材料一：真核生物（如人）的基因是一个嵌合体，其编码区包含着能编码蛋白质的序列（外显子）和不能编码蛋白质的序列（内含子）。外显子被内含子一一隔开。材料二：由基因指导合成的信使RNA开始也带有内含子转录部分，称为前体信使RNA，其内含子转录部分被切下来后，再重新将外显子转录部分拼接起来，才能成为成熟的信使RNA，释放到细胞质中指导蛋白质合成。材料三：内含子转录部分被切除和外显子转录部分被拼接都需要能量和酶。材料四：科学家用嗜热四膜虫作为实验对象进行拼接实验，他们惊奇的发现，在不含任何蛋白质成分的四膜虫前体信使RNA提取物中加入ATP，结果前体信使RNA成功地完成了拼接。（1）外显子的基本组成单位是 ，前体信使RNA的基本组成单位是 。（2）若某人的基因编码区中有n个碱基，其内含子中有m个磷酸基，则由它转录合成的成熟信使RNA中有 个核糖，该基因指导合成的蛋白质最多有 个氨基酸分子。（3）已知某人的细胞DNA分子上的一个碱基对（GC）发生置换，但细胞表现一切正常，请对此作出三种合理解释。_；_；_。（4）根据材料三和材料四，可以得出什么结论？ _【解析】 考查真核基因的结构，“631”的运用，基因突变的概念和酶的概念的综合运用能力。（1）真核基因包括编码区和非编码区，编码区包括内含子和外显子，它们均是由脱氧核苷酸构成的。而信使RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。（2）信使RNA是以DNA分子（编码区）的一条链转录后形成的，则它的碱基的总数应该是n/2个，但是这个RNA只是初使的RNA，成熟的RNA还要把内含子部分剪切掉，因此，成熟的RNA中核糖数（或碱基数）是：（nm）/2。氨基酸分子的总数是成熟RNA中碱基数的1/3。（3）发生基因突变但细胞表现一切正常，即基因表达的产物蛋白质没有改变，则基因突变可能发生在基因之间没有遗传效应的DNA片段，也可能发生在转录产物被剪掉的内含子中，还可能是置换发生后所形成的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸。（4）材料三：RNA拼接需要酶和能量；材料四：在不含任何蛋白质成分的四膜虫前体信使RNA提取物中加入ATP，结果前体信使RNA成功地完成了拼接。通过对比分析得到，有些酶的成分是RNA。【答案】（1）脱氧核苷酸/核糖核苷酸；（2）（nm）/2 ，（nm）/6 ；（3）置换发生在内含子中，不影响蛋白质合成；置换发生后所形成的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸；置换发生在连接DNA上基因片段的脱氧核苷酸序列中；（4）有些酶的成分是RNA（有的酶可能并不是蛋白质）。【例7】病毒是一类没有细胞结构的分子生物，与人类关系特别密切。今年世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒（简称禽流感），我国参与了抗击禽流感的国际性合作，并已经研制出禽流感的疫苗。要与禽流感作斗争，必须了解它、研究它，需要大量的供实验用的病毒结晶。根据所学知识回答下列问题：I在病禽中分离出禽流感样本后，实验室中如何获得大量禽流感病毒？为什么？（1） ；（2） 。II要研制禽流感疫苗，必须知道其大分子组成，请设计实验探究禽流感的物质组成：（1）实验原理：RNA液在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色还需补充的两个实验原理是： （2）去掉病毒中大分子成分的简便方法是 （3）设计一个表格记录实验结果，用于实验结论的分析：【解析】考查病毒的培养及病毒的物质组成的实验分析和实验设计能力。病毒不能独立繁殖，必须采用活体培养基培养。病毒的物质组成为蛋白质和核酸，只含DNA或RNA。实验原理就是根据颜色反应来鉴定禽流感病毒中到底含有哪些成分，RNA的鉴定属于课外内容，题干中已经给出；蛋白质和DNA鉴定来源于课本实验。实验结果就是病毒化学成分与双缩脲试剂反应、二苯胺反应和苔黑酚反应产生的颜色变化，根据颜色反应可以得到相应的结论。【答案】I（1）活鸡胚中培养（或活的鸟胚胎中培养）；（2）病毒是专性活细胞内寄生 （或病毒无代谢特征）（或病毒不能独立繁殖）；II（1）蛋白质液与双缩脲试剂显紫色；DNA液与二苯胺试剂共热显蓝色；（2）酶处理（或水解）；（3）双缩脲试剂反应（或实验一）二苯胺反应（或实验二）苔黑酚反应（或实验三）现象结论【例8】某一局部山区有一种雌性黑牛A，与一种雄性黄牛B交配，由于某种原因，其后代中无雄性小牛出现，但为了在自然情况下延续种族，雌性黑牛A只能与另一山区的雄性黄牛C交配，后代中才有雄性小牛出现。（1）请分析，导致局部山区无雄性小牛出现的原因很可能是 。（2）请你利用现代科学技术手段，设计一种方案，使此局部山区的雌牛A不与另一山区的雄牛交配，就能得到一种黄色小雄牛。方案设计的理论依据：_。方案设计的思路（不写详细步骤）： 。（3）上述方案设计中能得到黄色小雄牛，与题中A、C交配能得到黄色小雄牛是否有区别？_。理由是 。【解析】 考查配子致死引起的遗传特点、克隆和生殖类型的综合分析能力和获取信息能力。根据题干信息：雌性黑牛A与雄性黄牛B交配后代无雄性小牛出现；该雌性黑牛A只能与另一山区的雄性黄牛C交配，后代中才有雄性小牛出现，说明雄性黄牛B导致后代无雄性小牛出现，最可能是Y精子致死。而利用现代科学技术手段，雌牛A不与另一山区的雄牛交配，就能得到一种黄色小雄牛，可能Y精子致死是其细胞质导致的，可以采用动物克隆技术，因为B牛体细胞的细胞核具有全能性。克隆属于无性生殖，而动物杂交属于有性生殖。【答案】（1）环境条件下可能使雄牛的精子致死（或Y精子致死）；（2）动物细胞核的全能性/移植B的体细胞的细胞核于去核的A卵细胞中，再移植到A的体内（子宫）让其发育，即可得到雄性小黄牛；（3）有/方案中的黄色小雄牛是无性生殖的产物，而A、C交配得到的黄色小雄牛，则是有性生殖的产物。4、单元测试题目（09年高考题09年模拟题经典题）一、选择题1.（09广东卷）9艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是A重组DNA片段，研究其表型效应B诱发DNA突变，研究其表型效应C设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递2.（09江苏卷）5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DNA B酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素DHIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸3.（09江苏卷）13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实验结果编号实验过程病斑类型病斑中分离出的病毒类型a型TMV斗感染植物a型a型b型TMV呻感染植物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4.（09广东卷）24.有关DNA分子结构的叙述，正确的是A. DNA分子由4种脱氧核苷酸组成B. DNA单链上相邻碱基以氢键连接C. 碱基与磷基相连接D. 磷酸与脱核糖交替连接构成DNA链的基本骨架5.（09江苏卷）12下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是 A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率6.（09广东卷）22大多数老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内 A物质转运加速 B新陈代谢变缓 C呼吸速率加快 D与黑色素合成相关的酶活性降低7.（09广东卷）25.有关蛋Ks5u白质合成的叙述，正确的是A. 终止密码子不编码氨基酸B. 每种tRNA只运高。考。资。源。网转一种氨基酸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mRN Ks5u A上移动8.（09海南卷）10.酶A、B、C是大肠肝菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该酶因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。 化合物甲 化合物乙 化合物丙 化合物丁现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况下表：添加物突变体突变体a(酶A缺陷)突变体b(酶B缺陷)突变体c(酶C缺陷)化合物甲不生长不生长生 长化合物乙不生长生 长生 长由上可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是 A. 酶A、酶B、酶C B. 酶A、酶C、酶B C酶B、酶C、酶A D. 酶C、酶B、酶A9.（09海南卷）11已知a、b、c、d是某细菌DNA片段上的4个基因，右图中W表示野生型，、分别表示三种缺失不同基因的突变体，虚线表示所缺失的基因。若分别捡测野生型和各种突变体中某种酶的活性，发现仅在野生型和突变体中该酶有活性，则编码该酶的基因是A. 基因a B. 基因b C. 基因c D. 基因d10.（09海南卷）有关真核细胞DNA复制和高。考。资。源。网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Ks5u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11.（09上海卷）17.某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是A. 75对碱基B. 78对碱基C. 90对碱基D. 93对碱基12.（09安徽卷）42008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白“的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个