新高考生物总复习专题10遗传的分子基础教学课件

第2部分遗传与进化专题10遗传的分子基础高考

生物新高考专用考点1DNA是主要的遗传物质一、肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的转化实验知识拓展

1.加热致死的S型细菌中,其蛋白质变性失活,但DNA只是双链解聚为单链,当温度降低

时会逐渐恢复活性。2.R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,属

于基因重组。2.艾弗里及其同事的转化实验(1)实验思路:利用减法原理,人为去除某个影响因素(加入酶分解相应物质)后观察实验

结果的变化。(2)实验过程第①组实验表明S型细菌的细胞提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌第②③④组实验表明S型细菌的细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后仍具有转化活性→蛋白质、RNA、脂质不是转化因子第⑤组实验表明S型细菌的细胞提取物经DNA酶处理后失去转化活性→DNA可能是转化因子(3)结果分析(4)实验结论:细胞提取物中含有转化因子,转化因子很可能是DNA。艾弗里等人通过

进一步实验提出:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。二、T2噬菌体侵染细菌的实验(1952年赫尔希和蔡斯)1.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌。(1)T2噬菌体的结构和生活方式(2)T2噬菌体的复制式增殖

2.实验思路利用放射性同位素标记技术,即用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,再用带

标记的噬菌体分别侵染大肠杆菌。3.实验过程与结果(1)标记T2噬菌体(2)T2噬菌体侵染细菌:对比实验(相互对照)进一步观察发现,细菌裂解释放的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,但检测不到35S

标记的蛋白质。知识归纳

1.保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌。2.搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体和大肠杆菌分离。3.离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下

被侵染的大肠杆菌。4.实验结论:子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的,DNA才是T2噬菌体

的遗传物质。5.实验误差分析(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(2)用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌小表达

本实验能用14C和18O对T2噬菌体的DNA和蛋白质分别进行标记吗?能用35S和32P标记同一T2噬菌体吗?请简述观点及原因:

答案:本实验不能用14C和18O进行标记,因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这

两种元素;也不能用35S、32P标记同一T2噬菌体,因为检测时无法区分放射性物质的种

类。三、DNA是主要的遗传物质1.RNA是遗传物质的证据(1)实验过程与结果

(2)结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。2.DNA是主要的遗传物质(1)真、原核生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。(2)生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因此DNA是主要的遗传物质。考点2DNA的结构与复制一、DNA的结构与基因的本质1.DNA双螺旋结构的形成知识归纳

1.A、T间有2个氢键,G、C间有3个氢键,G—C所占比例越大,DNA热稳定

性越高。2.氢键的形成不需要酶,而断裂需解旋酶或加热处理等。3.互补链间配对碱基通过氢键连接,单链中相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧

核糖—”连接。4.每个双链DNA分子片段中,有2个游离的磷酸基团。多样性若DNA分子含有n个碱基对,则其最多有4n种碱基对排列顺序特异性每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序稳定性两条链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基配对方式不变等2.DNA分子的特点3.基因的本质:通常是有遗传效应的DNA片段易混易错

1.RNA病毒的遗传物质是RNA,故对于所有生物而言,基因通常是有遗传

效应的DNA片段。2.由于基因间存在间隔序列,因此DNA分子的碱基总数>DNA分子

上所有基因的碱基数之和。二、DNA分子的复制1.DNA半保留复制的实验证据(1)实验方法:同位素标记技术、密度梯度离心技术和假说—演绎法(沃森和克里克提

出DNA以半保留的方式复制的假说)。知识拓展

DNA复制方式的三种假说亲代DNA三种复制方式假说及子代DNA

(2)实验过程与结果(3)实验结论:DNA以半保留的方式复制。2.DNA分子的复制(1)概念、时间、场所(3)特点:半保留复制,边解旋边复制。(2)过程知识拓展

DNA复制的半不连续性由于聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到已有脱氧核苷酸链的3‘-端,即子链的延伸方

向只能为5'→3',因此,DNA复制以3'→5'链为模板时,子链可以沿5'→3'方向连续复制;以

另一条链为模板时,每解旋至足够长度,子链再沿5'→3'方向复制,复制合成的DNA片

段,再通过DNA连接酶连接起来。

(4)

考点3基因指导蛋白质的合成一、RNA的结构与种类1.

易混易错

tRNA是单链,但其RNA链会发生折叠,在互补序列间形成碱基互补配对

区。种类mRNAtRNArRNA病毒RNARNA类酶功能蛋白质合成的

模板转运氨基酸,识

别密码子核糖体的组成

成分RNA病毒的遗

传物质催化作用2.RNA的种类小表达

RNA为何适于作DNA的信使?

答案:RNA与DNA结构相似,可以储存遗传信息;一般为单链,能通过核孔进入细胞质。二、遗传信息的转录易混易错

1.转录过程中,DNA两条链的解旋无需解旋酶,因为RNA聚合酶本身就兼

有解旋的功能。2.真核生物的核DNA转录形成的mRNA,需在细胞核中加工处理成为成熟的mRNA后

才能作为翻译的模板。知识拓展

真、原核细胞基因的结构(1)启动子:一段DNA序列,是RNA聚合酶识别、结合的位点,位于转录起始位点的上游。(2)终止子:DNA模板上的特殊碱基序列,当RNA聚合酶遇到该序列时会从基因上脱离,

转录停止。(3)真核基因的序列中,编码区中编码氨基酸的序列叫作外显子,非编码序列叫作内含

子,转录出来的mRNA剪切掉了内含子对应的序列,留下了外显子对应的序列。小表达

获取某核基因的双链DNA片段及其mRNA,通过加热DNA使之形成单链,使单链DNA与mRNA形成双链分子,可观察到图中结果。形成凸环的原因是

。答案:核DNA中有内含子,mRNA中没有相应序列,DNA单链与mRNA形成双链分子时,

DNA分子与mRNA无法配对的序列形成凸环三、遗传信息的翻译1.遗传信息、密码子与反密码子之间的联系2.翻译(1)场所:核糖体。(2)基本条件(3)过程(4)产物:多肽链。3.基因表达模型分析(1)多聚核糖体模型(2)真、原核生物的基因表达模型辨析四、中心法则1.提出者:克里克。2.补充后的中心法则图解

3.不同类型生物遗传信息的传递(1)以DNA为遗传物质的生物(DNA病毒和细胞生物)

(2)RNA病毒(如烟草花叶病毒)(3)逆转录病毒(如HIV)知识归纳

1.解旋酶:在DNA复制过程中,打开双链间的氢键。2.DNA聚合酶:催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,用于DNA复制。3.RNA聚合酶:催化核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键,用于转录及RNA复制(RNA复制

是以RNA病毒的RNA为模板,合成RNA,所用的酶也称RNA复制酶)。4.逆转录酶:以逆转录病毒的RNA为模板,合成DNA。5.DNA酶:将DNA水解为单个脱氧核苷酸,如艾弗里实验中用DNA酶处理细胞提取物,

使DNA失去活性。6.RNA酶:将RNA水解为核糖核苷酸。考点4基因表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系

二、基因选择性表达与细胞分化1.细胞分化的本质:基因的选择性表达。2.表达的两类基因分析基因在细胞中的表达情况管家基因所有细胞中都表达(如核糖体基因)奢侈基因不同细胞中特异性表达(如胰岛素基因)三、表观遗传1.概念:生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。2.原因(1)内因(实质):DNA甲基化、组蛋白甲基化或乙酰化等。(2)外因:环境因素影响,如吸烟可导致DNA甲基化水平升高。3.特点:可遗传;碱基序列不变性;可逆性(被甲基化修饰的DNA可发生去甲基化)。知识拓展

表观遗传的分子机制(1)表观遗传修饰不改变DNA序列,可以通过有丝分裂和减数分裂将修饰后基因的信

息传递到子细胞和后代。(2)表观遗传一般影响基因的转录和翻译。①基因中启动子区域发生甲基化修饰,可影响RNA聚合酶与启动子的结合,通常会抑

制基因的表达,进而影响表型。②染色体(质)中DNA与组蛋白结合在一起,组蛋白发生乙酰化修饰,利于DNA解旋。四、基因与性状间的对应关系1.基因控制生物体的性状:大多数情况下,基因和性状并不是简单的一一对应的关系,

一个性状可以受到多个基因的影响,一个基因也可以影响多个性状。2.生物的性状是基因和环境共同作用的结果,如后天的营养对人的身高有重要作用。复制、转录、翻译的方向性深挖教材(1)DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的

,这一端称作5'-端,另

一端有一个

,称作3'-端(必修2P50)。DNA的两条单链方向相反,一般书写

时左侧或上侧单链是从

,右侧或下侧单链则是从

(2023山

东,5,2分)(2023浙江6月选考,16,2分)(2023海南,13,3分)(2021辽宁,4,2分)。(2)DNA复制时,子链延伸的方向为

,引物结合在模板链的

(必修2

P55)(2023浙江6月选考,16,2分)(2023山东,5,2分)(2021辽宁,4,2分);转录时子链延伸的磷酸基团羟基(—OH)5'-端→3'-端3'-端→5'-端5'-端→3'-端3'-端方向为

,RNA聚合酶定位在模板链的

(必修2P65)(2023辽宁,18,3分);

翻译过程中,核糖体在mRNA上沿

方向移动(必修2P68)(2023江苏,6,2分)(2

023湖南,12,2分)(2021浙江1月选考,22,2分),肽链的延伸方向是

。5'-端→3'-端3'-端5'-端→3'-端从氨基端到羧基端真题演练

1.(2021辽宁,4,2分)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述,正确的是(

)A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端B.子链的合成过程不需要引物参与C.DNA每条链的5'端是羟基末端D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链A真题演练

2.(2021浙江1月选考,22,2分)如图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示

意图。某些氨基酸的部分密码子(5‘→3’)是:丝氨酸UCU;亮氨酸UUA、CUA;异亮氨酸

AUC、AUU;精氨酸AGA。下列叙述正确的是(

)A.图中①为亮氨酸B.图中结构②从右向左移动C.该过程中没有氢键的形成和断裂D.该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中B考法1遗传信息传递过程中的计算1.DNA分子中的碱基数量的计算规律规律一双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数(A总+G总=T总+C总),任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半规律二互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等,简记为“补则等”(

=

=

)规律三非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数,简记为“不补则倒”(

=

,但

=1)规律四某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半2.DNA复制中的数量关系(1)将1个含有15N的DNA分子以含有14N脱氧核苷酸为原料连续复制n次,则子代DNA共2n个含15N的DNA分子:2个只含15N的DNA分子:0个含14N的DNA分子:2n个只含14N的DNA分子:(2n-2)个脱氧核苷酸链共2n+1条含15N的脱氧核苷酸链:2条含14N的脱氧核苷酸链:(2n+1-2)条(2)1个DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸

数为m·(2n-1)。②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。例

(2021北京,4,2分)酵母菌的DNA中碱基A约占32%,关于酵母菌核酸的叙述错误的

是(

)A.DNA复制后A约占32%

B.DNA中C约占18%C.DNA中(A+G)/(T+C)=1

D.RNA中U约占32%

解析

DNA复制后产生的子代DNA碱基组成和原有的DNA一样,碱基A仍约占32%,A正确;双链DNA分子中,A=T、C=G,由A约占32%可知,A和T约占64%,C和G约占36%,

则C约占18%,(A+G)/(T+C)=1,B、C正确;一个细胞中RNA和DNA的碱基之间没有必然

的数量关系,被转录出的RNA和相应的DNA模板链中的碱基有对应的数量关系,D错

误。

答案

D考法2DNA复制中染色体标记问题1.解题关键构建细胞分裂过程模型图,进行染色体与DNA行为的对应分析和转换。2.示例分析已知果蝇体细胞中的4对同源染色体全部被3H标记,将其移入不含3H的培养基中培养,

分析进行两次连续的有丝分裂和进行一次减数分裂时各时期细胞中染色体标记情

况。说明:“*”代表含3H的染色体或染色单体;

代表含3H的DNA链,

代表不含3H的DNA链。(1)进行两次连续的有丝分裂各时期细胞中染色体标记情况分析①模型图:以1条染色体为例。

第一次有丝分裂第二次有丝分裂中期后期子细胞中期后期子细胞总计81688168被标记8168880~8②一个细胞中的染色体标记情况(单位:条)第二次有丝分裂后期着丝粒分裂后,每对染色单体形成的两条子染色体中有一条

含3H,且染色体移向哪一极是随机的,故子细胞中含3H的染色体数目不确定。(2)进行一次减数分裂各时期细胞中染色体标记情况分析①模型图:以1对同源染色体为例。②一个细胞中染色体标记情况如表(单位:条)

减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ中期后期子细胞中期后期子细胞总计884484被标记884484例

(2023山东青岛期初,7)为了研究细胞分裂的过程,研究团队将GFP基因和NEO基

因(2个基因的每条单链均被32P标记)分别插入鼠精原细胞(不含32P)的两条非同源染色

体上,将其置于不含