专题四遗传、变异与进化第1讲遗传的分子基础.doc

东北中山中学 导学案 编号： 使用时间： 班级： 小组： 姓名： 组内评价： 教师评价： 专题四：遗传、变异与进化第1讲 遗传的分子基础 导学案编者： 审核：【使用说明与学法指导】【学习目标】1、知识与技能：2、过程与方法：3、情感态度与价值观：【重点难点】A层（类）B层（类）C层（类）【预习案】（【自主学习秀出风采】）考点整合一：DNA是遗传物质的实验1肺炎双球菌转化实验项目1928年英国格里菲思（体内转化实验）1944年美国艾弗里（体外转化实验）过程结果分析R型细菌无毒性、S型细菌有毒性；S型细菌内存在着使R型细菌转化为S型细菌的物质S型细菌的DNA使R型细菌发生转化；S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化结论加热杀死的S型细菌体内有“转化因子” S型细菌体内的DNA是“转化因子”，DNA是生物的遗传物质2.噬菌体侵染细菌实验步骤来源:状元源zyy100K标记细菌细菌含35S的培养基含35S的细菌细菌含32P的培养基含32P的细菌标记噬菌体噬菌体含35S的细菌含35S的噬菌体噬菌体含32P的细菌含32P的噬菌体噬菌体侵染细菌 含35S的噬菌体细菌上清液放射性高，沉淀物放射性很低，新形成的噬菌体没有检测到35S含32P的噬菌体细菌上清液放射性低，沉淀物放射性很高，新形成的噬菌体检测到32P分析35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，而是留在细胞外；32P标记的DNA进入了宿主细胞内结论子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，DNA是噬菌体的遗传物质特别提示：艾弗里实验的结果是通过观察培养皿中的菌落特征而确定的。S型菌DNA重组到R型菌DNA分子上，使R型菌转化为S型菌，这是一种可遗传的变异，这种变异属于基因重组。被32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，上清液应无放射性，若存在放射性，其原因之一可能是培养时间过长，细菌裂解，子代噬菌体已被释放出来。原因之二是部分噬菌体并未侵入细菌内。【例1】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实验都证明了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考点整合二：DNA分子的结构和特性1结合图解理解DNA分子的结构及特点从上图可看出：（1）规则的双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成了基本骨架，内侧是碱基，在碱基A与T之间有两个氢键，C与G之间有三个氢键；（2）一个DNA分子中有两个游离的磷酸基；（3）脱氧核糖与磷酸基、碱基的相连情况：在DNA分子单链一端的脱氧核糖与1个磷酸基和1个碱基相连；在DNA单链中间的脱氧核糖与2个磷酸基和1个碱基相连。2DNA分子结构中的碱基比例关系规律公式1互补碱基两两相等AT，CG2两不互补的碱基之和比值相等（AG）/（TC）（AC）/（TG）13任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50%（AC）/（ACTG）（TG）/（ACTG）50%4单链和互补链碱基比例关系一条链上（AT）/（CG）a，（AC）/（TG）b，则该链的互补链上相应比例应分别为a和1/b5双链DNA中互补的碱基之和相等A1T1（或C1G1）A2T2（或C2G2）【例2】已知DNA分子中，碱基对A与T之间形成二个氢键，C与G之间形成三个氢键；在一个双链DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个。因此在这个DNA片段中含有游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为A200和400个 B2个和510个 C2个和400个 D44个和510个考点整合三：DNA分子的复制及转录、翻译过程分析1复制、转录和翻译的比较项目复制转录翻译场所主要在细胞核中（线粒体、叶绿体）主要在细胞核中（线粒体、叶绿体）细胞质中的核糖体上模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸氨基酸条件酶（解旋酶，DNA聚合酶等）和能量酶（RNA聚合酶等）和能量特定的酶、能量和tRNA原则AT；GCAU；GC；TAAU；GC产生形成2条DNA双链一条单链RNA分子（mRNA）具有一定氨基酸排列顺序的多肽蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录；转录后DNA仍保留原来双链结构一个mRNA分子上可连续结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度传递方向DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质（性状）2.DNA复制过程中的碱基数目计算（其双链DNA分子中含某种碱基a个）（1）复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a（2n1）。如图所示：（2）第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a2n1。由图示可以看出，复制的结果是形成两个一样的DNA分子，所以一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数量为2n个（如图），复制（n1）次后得到的DNA分子数为2n1，第n次复制增加的DNA分子数为2n2n12n1，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a2n1。3中心法则中心法则中遗传信息的流动过程为：（1）在生物生长繁殖过程中遗传信息的传递方向为：（2）在细胞内蛋白质合成过程中，遗传信息的传递方向（如胰岛细胞中胰岛素的合成）为：（3）含逆转录酶的RNA病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为：（4）DNA病毒（如噬菌体）在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为：（5）RNA病毒（如烟草花叶病毒）在宿主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为：特别提示：DNA分子复制过程，只发生在分裂细胞中，分化了的细胞不能进行DNA分子的复制。而在所有细胞中都可进行转录、翻译过程。【例3】 （多选）有关蛋白质合成的叙述，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mRNA上移动【探究案】（【合作探究交流碰撞】）【互动探究11】用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是A噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体B搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离C离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌D32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中【互动探究12】 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。以上4个实验，一段时间（合适的范围内）后离心，检测到放射性的主要区域是A沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀和上清液B沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀C沉淀、上清液、沉淀、沉淀和上清液D上清液、上清液、沉淀和上清液、上清液【互动探究2】有关DNA分子结构的叙述，错误的是ADNA分子由4种脱氧核苷酸组成 BDNA单链上相邻碱基以氢键连接C碱基与脱氧核糖相连接 D磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架【互动探究3】 （2010南京模拟）下图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程，有关叙述错误的是A在人体不同种类的细胞中，转录出的mRNA种类和数量均不同BRNA能以“RNA互补的单链RNARNA”方式完成复制C逆转录过程发生在某些病毒体内，需要逆转录酶的参与D转录和翻译过程既能发生在真核细胞中，也能发生在原核细胞中【训练案】（【当堂训练巩固落实】）1.根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（ ）DNA双链 T G mRNA tRNA反密码子 A 氨基酸 苏氨酸 ATGU BUGA CACU DUCU2蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是A每条染色体的两条单体都被标记 B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记 D每条染色体的两条单体都不被标记3若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体A一定有35S，可能有32P B只有35SC一定有32P，可能有35S D只有32P4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14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB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_。5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组合，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UUAUUG、CUU、CUCCUACUG），可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_。【回顾总结感悟提升】【自我反馈】【课后作业】A层（类）B层（类）C层（类）【例1】解析 这两个实验都没有经过重组DNA片段和诱发DNA突变；在肺炎双球菌转化实验中没有用到同位素示踪技术。答案 C【例2】解析 一条脱氧核苷酸链的一端游离出一个磷酸基团，DNA分子有两条脱氧核苷酸链，游离的磷酸基团的数目为2；由DNA中A90，则T90，CG110，A和T之间有2个氢键，G和C之间有3个氢键，9021103510。答案 B【例3】解析 本题考查蛋白质的合成过程。合成蛋白质的模板是mRNA，mRNA上含有起始密码子和终止密码子，其中起始密码子具有决定翻译的开始且编码氨基酸的作用，终止密码子决定翻译的终止，但不编码氨基酸。一种tRNA只能运转一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种tRNA运转。通常遗传信息存在于DNA中，故C错误。答案 ABD【互动探究11】解析 32P标记的是噬菌体的DNA分子，在噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，DNA分子进入大肠杆菌，经离心后处于沉淀物中。若培养时间过短，部分噬菌体的DNA还没有注入大肠杆菌内；若培养时间过长，噬菌体大量繁殖使部分大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体，这样上清液中就具有了放射性。答案 A【互动探究12】解析 用32P只能标记噬菌体的DNA，35S只能标记噬菌体的蛋白质外壳；噬菌体侵染细菌时，噬菌体的DNA进入细菌细胞内部，蛋白质外壳不能侵入细菌细胞内部。所以中的32P会进入到细菌细胞中，最终放射性出现在沉淀物中。放射性标记物质在细菌细胞中，经离心后放射性也出现在沉淀物中。答案 B【互动探究2】解析 DNA分子由4种脱氧核苷酸组成；DNA双链上相对应的碱基以氢键连接，单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖和磷酸二酯键联系起来；脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA的基本骨架，碱基排列在内侧，与脱氧核糖直接相连。答案 B【互动探究3】解析 本题以中心法则为命题点，考查转录和翻译、RNA的复制、逆转录过程等内容，渗透了对考生基础知识理解能力的考查。在人体不同种类的细胞中，由于基因的选择性表达，使转录出的mRNA种类、数量均不相同；逆转录是在逆转录酶的参与下，以RNA为模板，需要宿主细胞提供与DNA合成有关的ATP、原料等条件，故发生在宿主细胞内。原核细胞和真核细胞中有核糖体，故均能发生转录和翻译过程。答案 C【训练案1解析：本题借助氨基酸密码子的推断考查转录和翻译过程中的碱基配对关系，意在考查考生的逻辑推理能力。密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，由DNA信息链上的碱基T、G可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是AC，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U；因此苏氨酸的密码子为ACU。答案：C2解析：本题考查DNA复制的有关知识，意在考查考生对DNA半保留复制特点的理解和运用能力。蚕豆根尖细胞的染色体上的DNA分子原来不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期后，复制