高考生物二轮复习 专题四 第1讲遗传的物质基础课件.pptVIP

专题四遗传 变异和进化第1讲遗传的物质基础 一 人类对遗传物质的探索过程1 肺炎双球菌的转化实验 1 如图1为肺炎双球菌的转化实验中的部分图解 该实验在对r型细菌进行培养之前 必须首先进行的操作是 分离并提纯s型细菌的dna 蛋白质 多糖等物质 2 依据上述图解 可以作出 的假设 3 为了验证上面的假设 设计图2所示的实验 在该实验中加入dna酶 观察到的实验现象是 dna是遗传物质 培养基中只长 r型细菌 4 通过上面的实验仍然不能说明 为此设计如图3的实验 据此观察到的实验现象是培养基中 该实验能够说明 蛋白质 多糖等不是遗传 物质 只长r型细菌 蛋白质 多糖不是遗传物质 2 噬菌体侵染细菌的实验 1 仅用32p标记噬菌体的侵染实验 上清液中出现较弱放射性的原因 侵染时间过短 侵染时间过长 2 仅用35s标记噬菌体的侵染实验 下层沉淀物中也有较弱放射性的原因 许多噬菌体还没来得及侵入细菌 子代噬菌体从细菌中释放出来 搅拌不充分 部分噬菌体仍吸附在细菌表面 二 dna复制 转录和翻译的比较1 判断dna复制 转录和翻译的过程归属 发生在核糖体中 以dna的两条链为模板 以dna的一条链为模板 以mrna为模板 以4种脱氧核苷酸为原料 以20种氨基酸为原料 酶和atp 产物为rna 发生g c互补配对 发生a u互补配对 2 核酸种类的判定 rna 单链dna 双链dna 三 基因对性状的控制1 用字母表示下列生物的遗传信息传递过程 1 噬菌体 2 烟草花叶病毒 3 玉米 4 艾滋病病毒 a b c d c a b c e a b c 2 判断下列性状的控制方式 1 镰刀型细胞贫血症 基因通过控制 直接控制生物体的性状 2 白化病 基因通过控制 进而控制生物体的性状 蛋白质的结构 酶的合成来控制代谢过程 1 2013海南高考 t13c rna和dna都是t2噬菌体的遗传物质 分析 t2噬菌体是由dna和蛋白质组成的 遗传物质是dna 2 2012重庆高考 t2b 噬菌体以宿主菌dna为模板合成子代噬菌体的核酸 分析 噬菌体是一种专门寄生在细菌细胞内的病毒 在噬菌体侵染细菌的过程中 以噬菌体dna为模板合成子代噬菌体的核酸 而不是以细菌dna为模板 3 2012上海高考 t11c 噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是dna用15n放射性同位素标记 分析 噬菌体侵染细菌的实验是用32p标记噬菌体的dna 而不是用15n标记的dna 4 2012江苏高考 t2b 人类对遗传物质本质的探索过程中 噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 分析 艾弗里等人从s型肺炎双球菌中提取的dna纯度最高的时候还含有0 02 的蛋白质 而噬菌体侵染细菌实验实现了将dna和蛋白质完全分离 因此噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 5 2011江苏高考 t12d 在 噬菌体侵染细菌的实验 中用32p 35s标记的噬菌体侵染实验分别说明dna是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 分析 噬菌体侵染细菌的实验证明dna是遗传物质 不能证明蛋白质不是遗传物质 因为蛋白质没有进入细菌体内 6 2011海南高考 t25d 真核细胞染色体dna的复制发生在有丝分裂前期 分析 真核细胞染色体dna的复制发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期 7 2011江苏高考 t7c mrna在核糖体上移动翻译出蛋白质 分析 在翻译过程中 核糖体在mrna上移动翻译出蛋白质 而不是mrna在核糖体上移动 8 2010海南高考 t12c dna中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 分析 dna能够通过转录将遗传信息传递给mrna 进一步通过翻译完成蛋白质的合成 所以dna中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 热点考向1探索遗传物质的经典实验 典例1 2013 烟台模拟 赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌的实验 是人类探究 什么是遗传物质 的最具说服力的实验 下图为用含32p的t2噬菌体侵染大肠杆菌 t2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内 的实验 据图回答下列问题 1 t2噬菌体的组成成分是蛋白质和dna 如果仅凭猜想 控制其性状的遗传物质有可能是 2 怎样才能得到被32p标记的t2噬菌体 请简述实验方案 3 科学家若用含有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存在于t2噬菌体的 中 解题探究 1 解决本题首先要明确 噬菌体侵染细菌的实验结论 用32p标记噬菌体的 用35s标记噬菌体的 噬菌体的生活方式 提示 dna是遗传物质 dna蛋白质 寄生 2 关于放射性元素存在位置的理解 仅用32p标记的噬菌体侵染细菌后离心 放射性存在于上清液中的原因是什么 提示 侵染时间过短会有很多噬菌体还没来得及侵入细菌 或侵染时间过长 子代噬菌体从细菌中释放出来 仅用35s标记的噬菌体侵染细菌后离心 放射性存在于沉淀物中的最可能原因是什么 提示 搅拌不充分 解析 1 单凭猜想 遗传物质可能会有三种情况 蛋白质和dna都是遗传物质 仅dna是遗传物质 仅蛋白质是遗传物质 2 解答该问题要考虑到病毒本身不能增殖 必须借助于宿主细胞 因此应考虑先培养出有标记的宿主细胞 然后再培养出有标记的噬菌体 3 t2噬菌体是由dna和蛋白质组成的 蛋白质分子中含有元素c h o n 而dna分子中含有元素c h o n p 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和dna中都含有15n 答案 1 蛋白质和dna都是遗传物质 蛋白质是遗传物质 dna不是 dna是遗传物质 蛋白质不是 2 将宿主细菌在含32p的培养基中培养 获得含有32p的细菌 用t2噬菌体去侵染被32p标记的细菌 待细菌细胞裂解后 释放出的噬菌体便会被32p标记 3 蛋白质外壳 或蛋白质 和dna 总结提升 遗传物质探索实验的解题规律 1 艾弗里肺炎双球菌转化实验中的相互对照 2 子代噬菌体的放射性分析 变式训练 2013 茂名模拟 艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希 蔡斯的噬菌体侵染细菌实验 都能证明dna是遗传物质 对这两个实验的研究方法可能有 设法把dna与蛋白质分开 研究各自的效应 放射性同位素标记法 下列有关叙述正确的是 a 两者都运用了 和 b 前者运用了 后者运用了 c 前者只运用了 后者运用了 和 d 前者只运用了 后者运用了 和 解析 选d 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希 蔡斯的噬菌体侵染细菌实验在设计思路上的共同点是设法把dna与蛋白质分开 研究各自的效应 后一个实验还运用了放射性同位素标记法标记噬菌体 而后用含32p的dna或含35s的蛋白质的噬菌体分别侵染细菌 热点考向2dna分子的结构 复制及相关计算 典例2 2013 南京模拟 某基因 14n 含有3000个碱基 腺嘌呤占35 若该dna分子用15n同位素标记过的4种游离脱氧核苷酸为原料复制3次 将全部复制产物进行密度梯度离心 得到如图1结果 如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心 则得到如图2结果 下列有关分析正确的是 a x层全部是仅含14n的基因b w层中含15n标记胞嘧啶3600个c x层中含有的氢键数是y层的1 3d w层与z层的核苷酸数之比为1 4 解题探究 1 明确dna复制的相关问题 复制方式 相关计算 一个dna分子复制n次 则有a 子代dna分子数为2nb 子代脱氧核苷酸链数为2n 1提示 半保留复制 a 22n 2b 2条2n 1 2条 含有亲代链的dna分子数为 不含有亲代链的dna分子数为 条亲代脱氧核苷酸链为 新合成的脱氧核苷酸链为 2 依据题中dna含有的标记元素 分析dna复制离心后的情况 提示 14n 14n 远离底部 15n 15n 靠近底部 解析 选c 某基因腺嘌呤占35 因此胞嘧啶占15 若该dna分子用15n同位素标记过的4种游离脱氧核苷酸为原料复制3次 则产生8个dna分子 将全部复制产物进行密度梯度离心 由于dna分子复制的半保留特点 x层的dna既含14n又含15n y层dna只含15n x层中含有2个dna分子 而y层中含有6个dna分子 因此x层中含有的氢键数是y层的1 3 如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心 则离心得到的是脱氧核苷酸长链 z层含有2条含14n的链 w层含有14条含15n的链 w层中含15n标记胞嘧啶数为3000 15 7 3150个 w层与z层的核苷酸数之比为14 2即7 1 总结提升 与碱基互补配对或dna复制相关的计算方法 1 双链dna分子中碱基含量的计算 规律一 双链dna中 a g t c a c t g 总碱基的一半 规律二 若在dna一条链中则在互补链中而在整个dna分子中 规律三 若在一条链中在互补链及整个dna分子中 规律四 某碱基在dna中所占比例等于它在每条链中所占比例和的一半 如 2 与dna复制有关的计算 假设1个dna分子复制n次 则含母链的dna数 2 子代dna数为2n完全含母链的dna数 0不含母链的dna数 2n 2 子代dna链数为2n 1 母链所占比例 子链所占比例 复制差错的计算 dna复制过程中其中一条链发生差错 复制n代后 含有突变基因的异常dna分子占dna总数的50 复制原料的计算 若某dna分子含某碱基m个 该dna分子进行n次复制 则需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m 2n 1 进行第n代复制时 需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m 2n 1 变式训练 2013 威海模拟 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 对照 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 亲代 将亲代大肠杆菌转移到含14n的培养基上 再连续繁殖两代 子代 和子代 用某种离心方法分离得到的结果如图所示 下列有关说法错误的是 a 亲代 子代 和子代 dna分子在试管中的分布情况说明 dna复制属于半保留复制b 由实验结果可以推测子代 dna分子一条链含15n 一条链含14nc 预计子代 dna和子代 dna分子在试管中的分布相同d 复制n代后 含有15n的脱氧核苷酸链占总脱氧核苷酸链的比例是1 2n 解析 选c 亲代dna分子中双链都为15n 由于密度大 离心后位于试管的底部 若dna复制方式为半保留复制 则将该dna分子放在含14n的培养基上繁殖一代 得到的2个dna分子都是一条链含15n 另一条链含14n 离心后位置都位于中间 若繁殖两代 得到4个dna分子 其中2个dna分子两条链都含14n 位置位于高处 另外2个dna分子一条链含15n 另一条链含14n 位置位于中间 若繁殖三代 得到的8个dna分子 其中6个dna分子两条链都含14n 位置位于高处 另外2个dna分子一条链含15n 另一条链含14n 位置位于中间 复制n代后 总脱氧核苷酸链数目为2n 1 含有15n的脱氧核苷酸链为两条 所占比例是1 2n 热点考向3遗传信息的转录和翻译 典例3 双选 2013 深圳模拟 如图表示细胞中蛋白质合成的部分过程 以下叙述不正确的是 a 甲 乙分子上含有a g c u四种碱基b 甲分子上有m个密码子 乙分子上有n个密码子 若不考虑终止密码子 该蛋白质中有m n 1个肽键c 若控制甲合成的基因受到紫外线照射发生了一个碱基对的替换 那么丙的结构一定会受到影响d 丙的合成由两个基因共同控制 解题探究 1 明确图中各标号的名称并理解相关信息 图中甲 乙的名称分别是什么 提示 mrna mrna 丙的形成场所与a过程的场所相同吗 为什么 提示 不相同 a过程在核糖体中 而丙的形成发生在内质网和高尔基体中 2 明确下列各类生物遗传信息的传递过程 提示 解析 选b c 分析题图可知 甲 乙均为信使rna 含有a g c u四种碱基 在不考虑终止密码子的情况下 合成的该蛋白质应该有氨基酸m n个 因为合成两条肽链 所以肽键数为m n 2 若基因发生了突变 如碱基对的替换 则蛋白质的结构可能发生改变 也可能不改变 因此丙的结构不一定会受到影响 从图中可以看出 该蛋白质由两条不同的肽链构成 由两个基因共同控制 总结提升 dna复制 转录和翻译的分析技巧 1 dna分子复制过程的分析 判断依据 模板为dna的两条链 且合成双链dna 子代dna的组成 分别由一条母链和一条子链组成 子代dna的分离时期 有丝分裂后期或减数第二次分裂后期 2 dna分子转录过程的分析 判断依据 模板为dna的一条链 且合成单链rna 转录方向 由于图二中d是已经与模板dna分离的游离的rna片段 因此可知转录的方向是由右向左进行 且a为rna聚合酶 标号名称 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 发生场所 在真核细胞中图二过程主要发生在细胞核中 叶绿体和线粒体中也可进行 3 翻译过程的分析 判断依据 模板为mrna 且合成场所为核糖体 名称确定 为trna 为核糖体 为mrna 为多肽链 变式训练 下图为某细胞中转录 翻译的示意图 据图判断下列描述正确的是 a 一个基因在短时间内可表达出多条多肽链b 多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译c 图中表示4条多肽链正在合成d 该细胞可以是人体成熟的红细胞 解析 选a 图示表明 在翻译过程中 一个mrna分子可以相继结合多个核糖体 同时进行多条多肽链的合成 所以少量的mrna分子就可以合成大量的蛋白质 图中附有核糖体的4条链是转录后的mrna 而不是4条肽链 人体成熟的红细胞没有dna 无法进行转录和翻译 备选考向 基因 dna 染色体 蛋白质及性状的关系 备选典例 2013 中山模拟 如图为基因与性状的关系流程示意图 下列说法正确的是 a 过程是转录 它以dna的两条链为模板 四种核苷酸为原料合成mrnab 过程中只需要mrna 氨基酸 核糖体 酶 atp即可完成c 人的镰刀型细胞贫血症是基因通过控制蛋白质而直接控制性状d 某段dna上发生了基因突变 则形成的mrna 蛋白质一定会改变 解题指南 解答本题关键是明确下列三个方面 1 明确 两个过程的含义以及所需要的条件 2 明确基因控制性状的两条途径 3 理解密码子的简并性 解析 选c 转录时以dna的一条链为模板 过程是翻译 翻译需要模板 原料 能量 酶 同时需要适宜的条件以及trna 基因突变导致转录成的mrna发生改变 但不同的密码子也可以决定同一种氨基酸 因此形成的蛋白质不一定改变 总结提升 基因与性状的关系 1 基因的选择性表达 从分子水平看 个体发育的根本原因是基因的选择性表达 2 基因控制性状的两种途径 直接途径 基因蛋白质结构细胞结构生物体性状 如镰刀型细胞贫血症 囊性纤维病 间接途径 基因酶或激素细胞代谢生物体性状 如白化病 豌豆的粒形 3 基因与性状间的关系 基因与性状并非简单的一一对应关系 可存在如下情况 一个基因一种或多种性状 多个基因一种性状 基因之间可相互作用 相互影响 从而改变生物性状 如蚕茧的黄色 a 对白色 a 是显性 与蚕茧颜色有关的基因还有b b 且只有基因型为a bb时 才表现黄色 基因表达还受环境影响 即表现型 基因型 环境条件 如相同基因型的水毛茛水中与水上叶片形态不同 共同控制 变式训练 下列关于基因 蛋白质与性状的关系的描述中 正确的是 a 皱粒豌豆种子中 编码淀粉分支酶的基因被打乱 不能合成淀粉分支酶 淀粉含量低而蔗糖含量高b 人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的c 基因与性状的关系为线性关系 即一种性状由一个基因控制d 人体衰老引起白发的主要原因是人体细胞中不能产生酪氨酸酶而引起的 解析 选a 皱粒豌豆是由于dna中插入了一段外来dna序列 打乱了编码淀粉分支酶的基因 导致淀粉合成减少 进而影响吸水而皱缩 人类白化病是基因通过控制酪氨酸酶的合成控制代谢过程 进而间接控制生物的性状 有些基因参与了多种性状的控制 有些性状由多个基因控制 人体衰老引起白发的主要原因是酪氨酸酶活性下降 1 2013 郑州模拟 肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验 均不能证明的是 a dna可以产生可遗传的变异b 蛋白质不是遗传物质c dna可以控制生物的性状d dna是主要的遗传物质 解析 选d 肺炎双球菌的转化实验可证明dna是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 噬菌体侵染细菌的实验只能证明dna是遗传物质 两实验均不能证明dna是主要的遗传物质这一结论 2 2013 南京模拟 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10 沉淀物的放射性占90 上清液带有放射性的原因可能是 a 离心时间过长 上清液中析出较重的大肠杆菌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 噬菌体侵染大肠杆菌后 大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体d 32p标记了噬菌体蛋白质外壳 离心后存在于上清液中 解析 选c 噬菌体侵染大肠杆菌时 经过搅拌 离心 上清液是质量较轻的噬菌体外壳 沉淀物是被侵染的大肠杆菌 搅拌不充分 噬菌体与大肠杆菌未分离 放射性应出现在沉淀物中 32p标记的是噬菌体的dna 噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的dna 子代噬菌体的dna含32p 上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大肠杆菌后 大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 3 2013 武汉模拟 dna是以半保留方式进行复制的 如果放射性完全标记的1个双链dna分子在无放射性标记的溶液中复制两次 那么所产生的4个dna分子的特点是 a 部分dna分子含有放射性b 全部dna分子含有放射性c 所有分子的一条链含有放射性d 所有分子的两条链都没有放射性 解析 选a 根据dna分子半保留复制的特点 完全标记的1个双链dna分子在无放射性标记的溶液中复制两次形成4个dna分子 其中2个dna分子的两条链都没有放射性 另外2个dna分子都是一条链含有放射性 另一条链无放射性 两次复制过程如下图所示 4 2013 韶关模拟 关于下图dna分子片段的说法正确的是 a 限制性核酸内切酶可作用于 处b g 是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸c 该dna的特异性表现在碱基种类和 a g c t 的比例上d 把此dna放在含15n的培养液中复制2代 子代中含15n的dna占3 4 解析 选b 限制性核酸内切酶能识别双链dna分子中特定的核苷酸序列并切割特定的核苷酸之间的磷酸二酯键 图示 处不是限制性核酸内切酶的作用位点 所有dna分子都具有相同的碱基种类 在双链dna分子中 a g c t 1 不具有分子的特异性 此dna在含15n的培养液中复制2代后 得到的4个子代dna分子均含有15n 5 双选 下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌dna解旋酶的活性 红霉素 能与核糖体结合以阻止其发挥作用 利福平 抑制rna聚合酶的活性 以下有关说法错误的是 a 环丙沙星会抑制a过程 利福平将会抑制e过程b 除青霉素外 其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用c 过程d涉及的氨基酸最多20种 trna最多有64