学案7 遗传的分子基础(教师用)

1、不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。专题四遗传变异和进化学案7遗传的分子基础基础知识一、人类对遗传物质的探索过程研究思路：设法将蛋白质和DNA分开，然后单独地直接观察各自的作用1. 肺炎双球菌的转化实验格里菲思过程：R型活菌+小鼠不死亡S型活菌+小鼠死亡加热杀死的S型菌+小鼠不死亡R型活菌+加热杀死的S型菌+小鼠死亡推论：加热杀死的S型菌中有“转化因子”艾弗里过程：R型活菌+S型菌的DNAS型菌落+R型菌落R型活菌+ S型菌的蛋白质或荚膜多糖R型菌落R型活菌+S型菌的DNA+DNA水解酶R型落落结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质S型细菌有多糖类荚膜，菌落表面光滑，有毒；R型细胞

2、没有多糖类荚膜，菌落表面粗糙，无毒2. 噬菌体侵染细胞的实验噬菌体侵染细胞的过程：吸附注入DNA复制，蛋白质合成组装释放实验者：赫尔希、蔡斯方法：放射性同位素标记：32P标记DNA，35S标记蛋白质。子代噬菌体中，可以检测到32P的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质 32P标记DNA，离心后，上清液_，沉淀物_ 35S标记蛋白质，离心后，上清液_，沉淀物_结论：DNA是遗传物质（DNA能指导蛋白质的合成）注意：合成子代噬菌体时，模板由噬菌体提供，原料、能量、酶、核糖体等由细菌提供3. 生物的遗传物质所有细胞结构的生物，细胞中既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA而不是RNA；病毒没有细胞

3、结构，只含有DNA或RNA，其遗传物质是DNA或RNA。 总之，一切生物的遗传物质是核酸，DNA是主要的遗传物质。真核细胞的细胞核中：DNA多，RNA少 细胞质中：DNA少，RNA多（真核细胞质DNA存在于线粒体、叶绿体中，酵母细胞可能在细胞质中还有质粒） 真核细胞的染色体只存在于细胞核中，细胞质中无染色体；原核细胞中无染色体存在 含DNA的病毒如噬菌体；含RNA的病毒如烟草花叶病毒、HIV（人类免疫缺陷病毒）真核细胞、原核细胞中的核苷酸种类8种，碱基种类5种 病毒的核苷酸种类4种，碱基种类4种 遗传物质的载体是染色体、线粒体、叶绿体。基因在染色体上呈线性排列。染色体由DNA和蛋白质组成，基因

4、是有遗传效应的DNA片断，一个DNA分子上有许多基因二、DNA的结构1. DNA的组成单位：脱氧核苷酸（4种）2. DNA的结构模型：沃森、克里克 双螺旋结构模型3. DNA分子特点：稳定性、多样性、特异性4. DNA分子结构：双条链、平行、双螺旋外侧：脱氧核糖和磷酸交替排列（磷酸二酯键，内侧：碱基碱基互补配对三、DNA复制、基因的转录和翻译1. DNA与RNA比较DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸无机酸磷酸磷酸五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基A（腺嘌呤）T（胸腺嘧啶）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）A（腺嘌呤）U（尿嘧啶）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）结构特点规则的双螺旋结

5、构通常为单链类型通常为一种类型mRNA、tRNA、rRNA存在部位主要核染色体上，少量线粒体、叶绿体上主要细胞质中2. DNA复制、基因的转录和翻译比较DNA复制转录翻译时间细胞分裂的间期生长发育过程生长发育过程场所主要细胞核主要细胞核细胞质的核糖体条件模板DNA两条链分别作模板DNA一条链分别作模板mRNA原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸能量ATPATPATP酶解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、RNA聚合酶配对方式AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC特点边解旋边复制半保留复制边解旋边转录DNA双链恢复个mRNA可结合多个核糖体，同时合成多条相同肽链产物个双

6、链DNA分子一条单链RNA多肽或蛋白质3. DNA复制发生任何细胞分裂过程方式中（包括无丝分裂）。通过DNA复制将亲代的遗传信息传递给子代翻译时密码子位于mRNA上，有64种（其中决定氨基酸的61种，终止密码子3种）反密码子位于tRNA上，61种（有的氨基酸可由几种tRNA来运输）四、基因和遗传信息的关系1. 中心法则：实线发生在细胞结构的生物中。虚线发生在某些RNA病毒中（分析逆转录、RNA复制的条件）遗传信息的五条传递途径中均会发生碱基互补配对2. 基因对性状的控制方式基因控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。如白化病（酪氨酸酶），如豌豆的粒形（淀粉分支酶）基因控制蛋白质的结构

7、直接控制生物体的性状。如囊性纤维病（CFTR蛋白），如镰刀型细胞贫血症（血红蛋白）3. 基因与性状不都是简单的线性关系，有些性状由多个基因共同决定，有的基因可决定或影响多种性状。一般来说，性状是遗传物质（基因）和环境相互作用的结果。 细胞核基因的遗传适用孟德尔遗传定律，细胞质基因的遗传不遵循孟德尔遗传定律，表现为母系遗传。知识整合1. 人类对遗传物质的探索过程格里菲思实验结果是通过观察小鼠是否死亡而确定，艾弗里实验是通过观察培养皿中的菌落的特征而确定；噬菌体侵染细菌实验利用了放射性同位素过示踪技术，通过检测放射性确定结果R型菌转化成S型菌的原因是S型菌的DNA进入了R型菌，与R型菌的DNA进行

8、基因重组，使R型菌转化成S型菌，此变异属于基因重组。 该种转化效率低，只有少数R型菌转化为S型菌，大部分细菌仍为R型菌加热杀死的S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性（大多数蛋白质不能忍受60800C的高温，而DNA在800C以上才会变性培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒为寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体因放射性检测只能检测到有放射性的部位，不能确定是何种元素的放射性，故32P（标记DNA）和35S（标记蛋白质）不能同时标记面一噬菌体上，应将二者分别标记。噬菌体侵染细菌的实验，两次用到大肠杆菌：第一次是对噬菌

9、体进行同位素标记，第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养，观察同位素的去向噬菌体侵染细菌实验中的自身对照噬菌体侵染细胞后离心上清液沉淀物被35S标记了蛋白质放射性很高放射性很低被32P标记了DNA放射性很低放射性很高35S标记噬菌体蛋白质，噬菌体侵染细菌后，搅拌不充分，部分噬菌噬附着于大肠杆菌表面，离心后出现在深沉物中在沉淀物中出现一定量的放射性 32P标记噬菌体DNA，噬菌体侵染细菌后，搅拌过早，部分噬菌体的DNA未及注入大肠杆菌，离心后出现在上清液中；离心过迟，大肠杆菌己经释放出子代噬菌体，在上清液中同样会出现较多的放射性35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌，子代噬菌体不带有放

10、射性 32P标记DNA的一个噬菌体侵染大肠杆菌，子代噬菌体大部分不带有放射性，只有两个噬菌体带有放射性（考虑DNA的半保留复制）2. DNA的结构核酸的分子结构及相关酶 DNA多样性原因：脱氧核苷酸数目、比例和排列顺序不同种类4n(n为碱基对数目)DNA特异性表现：不同DNA中A+T/C+G的值不同在每个脱氧核苷酸中一个脱氧核糖分子上连有一个磷酸分子和一个碱基。 在DNA分子一条链的内部，每个脱氧核糖分子上连有两个磷酸分子和一个碱基。 DNA分子两条链间的氢键可通过受热变性（90950C）使其断开双链DNA分子中有两个游离的磷酸基；n个脱氧核苷酸形成该DNA脱水n-2个 环状DNA分子（如质粒

11、）中无游离的磷酸基；n个脱氧核苷酸形成该DNA脱水n个3. DNA的复制某双链DNA被15N标记，在14N环境进行复制。如下图： 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） 复制n次需含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n-1)第次复制，需含该碱基的脱氧核苷酸数为a×24. 转录和翻译某基因片断中含有脱氧核苷酸数：mRNA中核糖核苷酸：蛋白质中氨基数=6：3：1完整基因中非编码区不决定氨基酸，因此基因中脱氧核苷酸数为m，决定的蛋白质中氨基酸数少于1/6密码子存在于mRNA中，共64种；包括不能决定氨基酸的终止密码子3种，决定氨基酸的密码子61种（其中包括

12、两种起始密码子） 启动子位于基因编码区上游的非编码区中（其中重要的是RNA聚合酶结合位点） 总之：密码子位于mRNA上，启动子位于DNA上，RNA聚合酶结合位点位于DNA上，RNA聚合酶的化学本质为蛋白质。真核细胞在细胞核中转录结束后，mRNA从核孔出来与细胞质核糖体结合进行翻译。 原核细胞边转录边翻译。 一个mRNA分子上可结合多个核糖体，使得少量mRNA可以迅速合成大量蛋白质5. 遗传信息的传递过程及联系 巩固训练1. 某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是“杂合”噬菌体的组成

13、实验预期结果预期结果序号子代表现型甲的DNA+乙的蛋白质1与甲种一致2与乙种一致乙的DNA+甲的蛋白质3与甲种一致4与乙种一致A1、3 B1、4 C2、3 D2、42. 细胞内某一DNA片段中有30的碱基为A，则该片段中AG的含量为30 BU的含量为30 C嘌呤含量为50 D嘧啶含量为403. 根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸ATGU BUGA CACU DUCU4. 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A75对碱基 B78对碱基 C90对碱基 D93对

14、碱基5. 已知某DNA分子由200个脱氧核苷酸对组成，其中腺嘌呤脱氧核苷酸占20。将该DNA用15N标记后，转移到含14N的环境中复制了x次，共消耗了游离的胞嘧啶脱氧核苷酸y个。经检测，子代DNA中含15N的DNA分子总数与不含15N的DNA分子总数之比为1：15。则x和y的值分别是A4、900 B5、3720 C5、2480 D3、37206. 下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是A线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则BDNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的CDNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序DDNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则7. 如图是真核生

15、物信使RNA的合成过程图，请据图判断下列说法正确的是A染色质高度螺旋化时不能发生此过程B图中是以4种脱氧核苷酸为原料合成的CRNA聚合酶遇到起始密码子才能开始转录D图中合成后，通过胞吐进入细胞质中，在核糖体上合成蛋白质8. （多选）如图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种微生物的作用原理，结合图示分析，下列说法错误的是A环丙沙星和红霉素都能抑制过程B青霉素和利福平均能抑制细菌的过程C结核杆菌的过程都发生在细胞质中D过程可发生在人体的健康细胞中9. 下图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，下列有关说法正确的是A要加热处理，要将各提取物分别与R菌混合培养，转入固体培养基B不加热处理，要将所有提取物

16、与R菌共同培养，转入液体培养基C转入固体培养基培养，结果只有S或R一种菌落D转入固体培养基培养，结果可能有S、R两种菌落10. 下列有关肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同点的叙述，正确的是A实验材料都是原核生物B都利用了放射性同位素标记法C都能证明DNA是主要的遗传物质D实验设计思路都是设法将蛋白质和DNA分开11. 在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记的噬菌体一组(甲组)不进行搅拌、32P标记的噬菌体一组(乙组)保温时间过长，其结果是A甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性B甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性C甲组沉淀物

17、中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性D甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性12. 如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为A在外壳中找到15N和35SB在DNA中找到15N和32PC在外壳中找到15ND在DNA中找到15N、32P和35S13. 格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验证实了DNA是遗传物质RNA是遗传物质DNA是主要的遗传物质蛋白质和多糖不是遗传物质S型细菌的性状是由DNA决定的在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入了R型细菌的细胞A BCD14. 某研究

18、人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：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。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是 A沉淀、上清液、沉淀和上清液B沉淀、沉淀、沉淀和上清液C沉淀、上清液、沉淀D上清液、上清液、沉淀和上清液15. 在肺炎双球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是 (B) 16. 下列关于DNA结构与功能的说法，不正确的是ADNA分子中G与C碱基对含量越高，其结构稳定性相对越大B碱基排

19、列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性C生物体所有DNA分子的转录和翻译是同时同地进行的DDNA分子结构相对稳定的重要原因之一是碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确进行17. 在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m碱基之间的氢键数为(3m/2)n两条链中AT的数量为2nG的数量为mnA BC D18. 将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是A1/2n,1/2n B1/2n,1/2n1C1/2n,1/2

20、n1 D1/2n1,1/2n19. 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20. 下图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是A图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质内B图中催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶2和酶3是相同的C图丙中a链为模板链，b链为转录出的子链D图丙中含有两种单糖、五种碱基、

21、五种核苷酸21. 在一定温度下，DNA双链会解链成单链，即发生DNA变性。Tm是DNA的双螺旋有一半发生热变性时相应的温度。右图表示DNA分子中的GC含量与DNA的Tm之间的关系曲线(EDTA对DNA分子具有保护作用)，下列叙述中不正确的是ADNA的Tm值受到GC含量的影响BDNA的Tm值受到离子浓度的影响C双链DNA热变性与解旋酶的催化作用有关D双链DNA热变性后不改变其中的遗传信息22. 下列关于蛋白质合成的叙述错误的是A噬菌体合成自身蛋白质的原料由细菌提供B绿色植物吸收的氮可用于合成蛋白质等物质CtRNA、mRNA、rRNA都参与蛋白质的合成D脱水缩合产生的水中的氢只来自于氨基23. 下

22、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基因与性状呈线性关系，即一种性状由一个基因控制D囊性纤维病患者中，编码一个CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，这种变异属于染色体结构变异24. 1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是 (D)25. 下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、乙分子上可能含有A、G、C、U四种碱基B甲

23、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，该蛋白质由mn1个氨基酸构成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，那么丙的结构可能会受到一定程度的影响D丙的合成可能是由两个基因共同控制的26. 绿色荧光蛋白(简称GFP)含有1条多肽链，由238个氨基酸组成，能发出绿色荧光。下列有关GFP的叙述不正确的是A在控制GFP合成的基因中，脱氧核苷酸的数量应该大于1 428个B合成GFP的转录过程需要RNA聚合酶和游离的脱氧核苷酸等参与C将GFP整合到胚胎干细胞中，可用于胚胎发育中细胞的标记与定位D转入GFP基因的植物细胞能发出荧光说明该基因能在植物细胞中成功表达27

24、. 下列关于遗传信息传递和表达的叙述，正确的是在细菌中DNA的复制只发生在拟核不同组织细胞中可能有相同的基因进行表达不同核糖体中可能翻译出相同的多肽识别并转运氨基酸的tRNA由3个核糖核苷酸组成基因突变不一定导致所表达的蛋白质结构发生改变A BCD28. DNA一条链的一段碱基排列顺序为“CTCGAT”，以其为模板转录形成mRNA，则此段mRNA决定的氨基酸序列由左至右为密码子：CAU为组氨酸；CAG为谷氨酰胺；CUA、CUC为亮氨酸；GUC、GUA为缬氨酸(起始)；GAG为谷氨酸；GAU为天冬氨酸。A亮氨酸天冬氨酸 B谷氨酸亮氨酸C谷氨酰胺缬氨酸 D缬氨酸组氨酸29. 尿嘧啶核糖核苷(简称尿

25、苷)在细胞内可以转化为尿嘧啶核糖核苷酸。如果选用含有3H尿嘧啶核糖核苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，几小时后检测小肠绒毛，发现整个小肠黏膜层上均有放射性出现。推测与之密切相关的过程是右图中的ABCD和30. NF2基因是一种肿瘤抑制基因，其编码的Merlin蛋白与细胞的活动和增殖有着密切的关系，其作用机理如右图所示。下列有关Merlin蛋白的叙述，错误的是AMerlin蛋白的合成需通过转录和翻译两个过程BMerlin蛋白主要在细胞质中不断积累而发挥效应CMerlin蛋白能够与E3泛素化连接酶结合DMerlin蛋白抑制致癌基因的表达来发挥抑癌作用31. 下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知

26、A基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中B图中过程需RNA聚合酶的催化，过程需tRNA的协助C过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同D过程表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状32. 如图1是基因指导多肽合成的过程。据图1推测，核糖体不可能具有的位点是 ( )AmRNA结合位点B不携带氨基酸的tRNA(如)结合位点C形成肽键位点D携带着氨基酸的tRNA(如)结合位点核糖体由rRNA和 组成，其中，人的神经细胞内，rRNA主要在 中合成，它的合成需要 酶的催化。图2为某细胞转录和翻译的示意图。此细胞是 (选填“真核”或“原核”)细胞，原因是 据图判断，下列描述中正确的是(多选)( )A图中表示4条多肽链正在合成B转录尚未结束，翻译即已开始C多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D一个基因在短时间内可表达出多条多