人教版高中生物高一下册复习清单-专题03 基因的本质和表达（17大考点）

人教版高中生物高一下册复习清单——必背专题03基因的本质和表达考点01肺炎链球菌的转化实验考点02噬菌体侵染细菌的实验考点03生物的遗传物质考点04DNA双螺旋结构模型的构建考点05DNA的结构考点06制作DNA双螺旋结构模型考点07对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据考点08DNA复制的过程考点09说明基因与DNA关系的实例考点10DNA片段中的遗传信息考点11RNA的结构和功能考点12遗传信息的转录考点13遗传信息的翻译考点14中心法则考点15基因表达产物与性状的关系考点16基因的选择性表达与细胞分化考点17表观遗传及基因与性状的对应关系▉考点01肺炎链球菌的转化实验1．对遗传物质的早期推测(1)主导观点①观点：蛋白质是生物体的遗传物质。②理由：氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。(2)对DNA的认识①DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。②组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。③对DNA的结构没有清晰的了解。2．肺炎链球菌的类型项目S型细菌R型细菌菌落表面光滑表面粗糙菌体有无致病性有无3．格里菲思的肺炎链球菌转化实验组别实验过程及结果结论第一组R型活细菌eq\o(→,\s\up7(注射))小鼠不死亡已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子第二组S型活细菌eq\o(→,\s\up7(注射))小鼠死亡eq\o(→,\s\up7(分离出))S型活细菌第三组加热致死的S型细菌eq\o(→,\s\up7(注射))小鼠不死亡第四组eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(R型活细菌,与加热致死,的S型细菌))eq\o(→,\s\up7(混合后),\s\do5(注射))小鼠死亡eq\o(→,\s\up7(分离出))S型活细菌4．艾弗里的肺炎链球菌转化实验(1)实验过程及结果(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(3)“加法原理”和“减法原理”①与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。②与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。INCLUDEPICTURE"E:\\王莎莎\\2023年\\同步\\生物\\生物学人教必修2（苏、冀）\\核心归纳.TIF"【易错提醒】1．易错归纳(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组，从而使R型细菌转化为S型细菌。(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。2．加热的作用原理(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。(2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。▉考点02噬菌体侵染细菌的实验1．实验者：赫尔希和蔡斯。2．实验方法：放射性同位素标记技术。3．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。(1)T2噬菌体的模式图(2)生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。(3)增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。4．实验过程(1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要短时间保温，然后搅拌、离心。(2)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。(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。5．实验结果及分析(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。6．实验结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。【易错提醒】1．T2噬菌体的增殖(1)合成T2噬菌体DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。(2)合成T2噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。(3)合成T2噬菌体蛋白质的原料：大肠杆菌提供的氨基酸。场所：大肠杆菌的核糖体。2．噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”(1)保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。(2)“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。3．使用不同元素标记后子代放射性有无的判断▉考点03生物的遗传物质1．RNA是遗传物质的实验证据(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋白质和RNA)、烟草。(2)实验过程(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。2．DNA是主要的遗传物质：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。【名师点拨】1．DNA是主要的遗传物质的理解(1)细胞内既有DNA，又有RNA，其遗传物质是DNA。(2)病毒只含有一种核酸：DNA或RNA，含有哪种核酸，该核酸就是该病毒的遗传物质。(3)DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的，而某种生物的遗传物质是唯一的。(4)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。2．遗传物质的探索思路▉考点04DNA双螺旋结构模型的构建1．构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。2．过程▉考点05DNA的结构1．DNA双螺旋结构的主要特点项目特点整体由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构排列外侧脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架内侧碱基通过氢键连接成碱基对碱基互补配对A与T配对、G与C配对2．“反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作5′－C。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端开始，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链则是从3′－端到5′－端的。3．双链DNA碱基数目的相关计算规律根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝eq\f(1,2)(A＋G＋T＋C)。规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。(2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。eq\f(A1＋T1,N1)＝eq\f(A2＋T2,N2)＝eq\f(A＋T,N)(N为相应的碱基总数)，eq\f(C1＋G1,N1)＝eq\f(C2＋G2,N2)＝eq\f(C＋G,N)。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”。(3)若eq\f(A1＋C1,T1＋G1)＝m，则eq\f(A2＋C2,T2＋G2)＝eq\f(1,m)，即两者的关系是互为倒数。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”。(4)若eq\f(A1,N1)＝a，eq\f(A2,N2)＝b，则eq\f(A,N)＝eq\f(1,2)(a＋b)。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。【名师点拨】准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式▉考点06制作DNA双螺旋结构模型1．材料用具曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。2．制作过程(1)从DNA的基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过曲别针连接成基本单位——脱氧核苷酸模型。(2)把“脱氧核苷酸”按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条“脱氧核苷酸链”，用同样方法制作另一条。(3)再按碱基互补配对方式用曲别针连接两条链，最后旋转。▉考点07对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据1．对DNA复制的推测(1)半保留复制①提出者：沃森和克里克。②观点：DNA复制方式为半保留复制。③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。2．DNA半保留复制的实验证据(1)实验方法：同位素标记技术和密度梯度离心技术。(2)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。(3)探究DNA的复制方式①提出问题：DNA以什么方式复制？②作出假设：DNA以半保留方式复制。③演绎推理(预期实验结果)离心后应出现三条DNA带；a.重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。b.中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。c.轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。④实验验证实验结果条带数量在试管中位置DNA含N情况亲代1靠近试管底部15N/15N－DNA第一代1位置居中15N/14N－DNA第二代2一条带位置居中，一条带位置靠上15N/14N－DNA、14N/14N－DNA⑤实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。▉考点08DNA复制的过程1．DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。3．过程4．结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。5．特点：(1)边解旋边复制；(2)半保留复制。6．准确复制的原因(1)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。7．意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。8．DNA复制的相关计算规律假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：从图中可以得到如下规律：(1)DNA分子数①子n代DNA分子总数为2n个。②含15N的DNA分子数为2个。③含14N的DNA分子数为2n个。④只含15N的DNA分子数为0个。⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。【易错提醒】DNA复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制(2)真核生物：多起点双向复制在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。▉考点09说明基因与DNA关系的实例1．教材“思考·讨论”中资料1和3说明基因中的碱基数目只是DNA分子碱基总数的一部分，可推测每个DNA分子上有许多个基因，只有部分碱基参与基因的组成，结论是基因是特定的DNA片段。2．教材“思考·讨论”资料2中绿色荧光与基因有关，且基因具有一定的独立性，可推测基因能控制生物体的性状，结论是基因具有特定的遗传效应。由上述材料可知：基因通常是有遗传效应的DNA片段。3．辨析基因(1)从结构上看：①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段不一定(填“一定”或“不一定”)就是基因；②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构；③每个基因上脱氧核苷酸的数目及排列顺序是特定的；④基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。(2)从功能上看：基因具有遗传效应，即基因能控制生物体的性状，基因是控制生物体性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。(3)从生物类型上看：基因可以分成真核基因和原核基因。(4)从分布上看：基因可以分为细胞核基因和细胞质基因，细胞核基因遗传时遵循孟德尔两大定律，而细胞质基因遗传时不遵循，表现为母系遗传。【名师点拨】基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系▉考点10DNA片段中的遗传信息1．遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。2．DNA分子的多样性和特异性(1)多样性：碱基的排列顺序千变万化。(2)特异性：碱基特定的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。(3)意义：DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。3．基因的概念(1)基因通常是有遗传效应的DNA片段。(2)有些病毒的遗传物质是RNA，对这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。▉考点11RNA的结构和功能1．RNA的组成2．DNA和RNA的比较比较项目DNARNA分布主要是细胞核主要是细胞质基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸化学组成磷酸一分子磷酸一分子磷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、T、G、CA、U、G、C结构双螺旋结构一般为单链3．RNA的种类和功能种类功能示意图mRNA作为DNA的信使，是蛋白质合成的模板rRNA核糖体的组成成分tRNA转运氨基酸，识别密码子▉考点12遗传信息的转录1．概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。2．过程3．遗传信息的转录(1)图中遗传信息的转录方向为←(用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由5′－端到3′－端。(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋解开；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成磷酸二酯键)。(3)b和c的名称分别是胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸。(4)此过程中的碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C。4．DNA复制和转录的比较项目DNA复制转录时间细胞分裂前的间期生长发育过程场所主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中解旋完全解旋只解有遗传效应的片段(基因)模板DNA的两条链均为模板DNA的一条链上某片段原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等配对方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C特点半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录方向新链从5′－端→3′－端延伸产物2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA意义使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译作准备5．有关转录的问题分析(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。(2)转录时不需要解旋酶。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。(4)线粒体、叶绿体中也可进行转录。(5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。▉考点13遗传信息的翻译1．翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。2．碱基与氨基酸之间的对应关系(1)推测①如1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定4种氨基酸。②如2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定16种氨基酸。③如3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基能决定64种氨基酸，这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。(2)密码子①概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。②密码子表a.密码子种类：64种。b.起始密码子：2种，包括AUG和GUG_，其中后者只在原核生物中作为起始密码子时编码甲硫氨酸，其他情况下编码缬氨酸。c.终止密码子：共3种，包括UAA、UAG和UGA；不编码氨基酸，是翻译终止的信号，但在特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。3．tRNA的结构和功能特点(1)结构和功能(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。4．翻译过程5．DNA复制、转录与翻译的比较项目复制转录翻译时间分裂前的间期个体发育的整个过程场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种氨基酸产物DNARNA肽链碱基配对A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C6．基因表达的计算(1)关系图(2)说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。▉考点14中心法则1．提出者：克里克。2．中心法则的内容最初内容eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA,②转录：遗传信息从DNA流向RNA,③翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质))补充内容eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(④RNA的复制：遗传信息从RNA流向RNA,⑤逆转录：遗传信息从RNA流向DNA))3．生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是信息的载体。(2)蛋白质是信息的表达产物。(3)ATP为信息的流动提供能量。【名师点拨】中心法则各过程的适用范围▉考点15基因表达产物与性状的关系1．间接途径