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1、专题四专题四 遗传、变异和生物进化遗传、变异和生物进化第第1讲遗传的物质基础讲遗传的物质基础考纲点击考纲点击1.人类对遗传物质的探索过程。人类对遗传物质的探索过程。2.DNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。3.基因的概念。基因的概念。4.DNA分子的复制。分子的复制。5.遗传信息的转录和翻译。遗传信息的转录和翻译。核心要点突破核心要点突破要点一要点一要点一要点一两个实验遵循相同的实验设计原则两个实验遵循相同的实验设计原则1.肺炎双球菌转化实验中的相互对照肺炎双球菌转化实验中的相互对照S型型细菌细菌DNA糖类糖类蛋白质蛋白质脂质脂质DNA分解物分解物+R型型细菌细菌DNA是遗传物质是遗传
2、物质其他物质不是遗其他物质不是遗传物质传物质2.噬菌体侵染细菌实验中的自身对照噬菌体侵染细菌实验中的自身对照噬菌体噬菌体侵染细菌后离心侵染细菌后离心上清液上清液沉淀物沉淀物被被35S标记了蛋白质标记了蛋白质放射性很高放射性很高放射性很低放射性很低被被32P标记了标记了DNA放射性很低放射性很低放射性很高放射性很高3.实验结论（或目的）比较实验结论（或目的）比较（1）肺炎双球菌转化实验的结论：证明）肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。传物质，蛋白质不是遗传物质。（2）噬菌体侵染细菌实验的结论：证明）噬菌体侵染细菌实验的结论：证明DNA是遗是遗传物质，不能证明蛋
3、白质不是遗传物质，因蛋白质传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入细菌体内。没有进入细菌体内。要点二要点二要点二要点二有关碱基数量计算的归类与应用有关碱基数量计算的归类与应用1.碱基互补配对归类碱基互补配对归类（1）DNA分子自我复制的碱基配对：分子自我复制的碱基配对：A-T，G-C，T-A，C-G。（2）“转录转录”中的碱基互补配对：中的碱基互补配对：A-U，G-C，C-G，T-A。（3）“翻译翻译”时的碱基互补配对：时的碱基互补配对：A-U，G-C，U-A，C-G。（4）“逆转录逆转录”时的碱基互补配对：时的碱基互补配对：A-T，U-A，G-C，C-G。2.DNA单链、单链、D
4、NA分子及转录生成分子及转录生成mRNA中碱基比中碱基比例关系例关系H链链h链链DNA分子分子mRNA(以以H链链为模板为模板)规律规律(DNA)mmm m互补碱基互补碱基之和的比之和的比例在整个例在整个DNA及任及任一条链中一条链中都相等都相等nnn nH链链h链链DNA分分子子mRNA(以以H链链为模板为模板)规律规律(DNA)a1非互补碱非互补碱基之和的基之和的比例在整比例在整个个DNA分分子中为子中为1，在两条，在两条互补链中互补链中互为倒数互为倒数b13碱基比例的运用碱基比例的运用由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种类。类。（1）若
5、有）若有U无无T，则该核酸为，则该核酸为RNA。（2）若有）若有T无无U，且，且A=T，G=C，则该核酸一般为，则该核酸一般为双链双链DNA。（3）若有）若有T无无U，且，且AT，GC，则该核酸为单链，则该核酸为单链DNA。要点三要点三要点三要点三与中心法则相关的几个问题与中心法则相关的几个问题1.中心法则中遗传信息的流动过程为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）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）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）为方向（如胰岛细胞中胰岛素的合成
6、）为DNA（含胰岛素基因）（含胰岛素基因）转录转录mRNA翻译翻译蛋白质蛋白质（3）含逆转录酶的）含逆转录酶的RNA病毒在寄主细胞内繁病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为殖过程中，遗传信息的传递方向为RNA逆转录逆转录DNA转录转录mRNA翻译翻译胰岛素胰岛素（4）DNA病毒（如噬菌体）在寄主细胞内繁殖病毒（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程中，遗传信息的传递方向为2.中心法则体现了中心法则体现了DNA的两大基本功能
7、的两大基本功能（1）图中）图中体现了对遗传信息的传递功能，它是体现了对遗传信息的传递功能，它是通过通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。殖过程或细胞增殖过程中。（2）图中）图中共同体现了对遗传信息的表达功能，共同体现了对遗传信息的表达功能，它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。程中。3.中心法则中几个生理过程准确进行的原因中心法则中几个生理过程准确进行的原因（1）前者为后者的产生提供了一个精确的模板。）前者为后者的产生提供了一个精确的模板。（2）严格的碱基互补配对原则决定了后者是
8、以前）严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。者提供的模板为依据形成的。精确的模板和严格有序的碱基互补配对关系，保证精确的模板和严格有序的碱基互补配对关系，保证了遗传信息的正常传递和表达，从而保证了物种的了遗传信息的正常传递和表达，从而保证了物种的相对稳定性。相对稳定性。高考热点提示高考热点提示热点热点1DNA是遗传物质的经典实验是遗传物质的经典实验例例例例1 1 (2010年高考上海卷年高考上海卷)若若1个个35S标记的大肠标记的大肠杆菌被杆菌被1个个32P标记的噬菌体浸染，裂解后释放标记的噬菌体浸染，裂解后释放的所有噬菌体的所有噬菌体()A一定有一定有35S，可能有
9、，可能有32PB只有只有35SC一定有一定有32P，可能有，可能有35S D只有只有32P【解析】被【解析】被32P标记的噬菌体侵入大肠杆菌后，标记的噬菌体侵入大肠杆菌后，利用大肠杆菌中的脱氧核苷酸来复制形成子代噬利用大肠杆菌中的脱氧核苷酸来复制形成子代噬菌体的菌体的DNA，根据半保留复制原则，新合成的全，根据半保留复制原则，新合成的全部部DNA分子中将有两个分子中将有两个DNA分子含有被分子含有被32P标记的标记的母链，而新合成的蛋白质全部由大肠杆菌中被母链，而新合成的蛋白质全部由大肠杆菌中被35S标记的氨基酸合成，因此一定含有标记的氨基酸合成，因此一定含有35S。【答案】【答案】A互动探究
10、互动探究互动探究互动探究(1)上题中若释放上题中若释放100个噬菌体，那么含个噬菌体，那么含31P的噬菌的噬菌体有多少个？体有多少个？(2)若该大肠杆菌被若该大肠杆菌被1个个15N标记的噬菌体浸染，释标记的噬菌体浸染，释放的所有噬菌体结果又如何？放的所有噬菌体结果又如何？【提示】【提示】(1)100个。个。(2)一定含一定含35S和和15N。例例例例2 2热点热点2DNA的结构与复制的结构与复制 （2010年北京丰台模拟）关于年北京丰台模拟）关于DNA分子的说法正分子的说法正确的是（确的是（）A脱氧核苷酸的排列，构成了脱氧核苷酸的排列，构成了DNA分子的基本骨架分子的基本骨架BDNA分子的特异
11、性表现在四种脱氧核苷酸的比例分子的特异性表现在四种脱氧核苷酸的比例C若若DNA分子中分子中A有有P个，占全部碱基的个，占全部碱基的n/m，则，则G的个数为的个数为P（m/2n-1）个）个D把把DNA分子放在含分子放在含15N的培养液中复制两代，子的培养液中复制两代，子代中含代中含15N的的DNA分子占分子占3/4【解析】脱氧核苷酸的排列顺序代表的是遗传信【解析】脱氧核苷酸的排列顺序代表的是遗传信息，而息，而DNA分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖。分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖。DNA分子的特异性表现在不同生物有特定的脱氧分子的特异性表现在不同生物有特定的脱氧核苷酸的排列顺序。把核苷酸的排列顺序。
12、把DNA分子放在含分子放在含15N的培养的培养液中复制两代，子代液中复制两代，子代DNA分子全部含分子全部含15N。【答案】【答案】C【探究导线】【探究导线】DNA复制过程中相关计算规律复制过程中相关计算规律(1)1个个DNA分子复制分子复制n次，可形成次，可形成2n个子代个子代DNA分子，分子，其中含最初母链的其中含最初母链的DNA分子占分子占DNA分子总数的分子总数的2/2n，即即1/2n1；含有的最初母链占；含有的最初母链占DNA单链总数的单链总数的2/(2n2)。(2)在在DNA分子复制过程中，若分子复制过程中，若DNA分子含有某碱基分子含有某碱基a个，则此个，则此DNA分子复制分子复
13、制n次需要含有该碱基的脱氧核次需要含有该碱基的脱氧核苷酸数为苷酸数为a(2n2)个；第个；第n次复制需要含有该碱基的脱次复制需要含有该碱基的脱氧核苷酸数为氧核苷酸数为a2n1个。个。热点热点3基因的表达基因的表达例例例例3 3 (2010年高考江苏卷年高考江苏卷)铁蛋白是细胞内储存多余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的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3、铁、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋
14、白的合成。当蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结一端结合，沿合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译移动，遇到起始密码后开始翻译(如下如下图所示图所示)。回答下列问题：。回答下列问题：(1)图中甘氨酸的密码子是图中甘氨酸的密码子是_，铁蛋白基因决定，铁蛋白基因决定“”的模板链碱基序列为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浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了了_，从而抑制了翻
15、译的起始；，从而抑制了翻译的起始；Fe3浓度高时，浓度高时，铁调节蛋白由于结合铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以能够翻译。这种调节机制既可以避免避免_对细胞的毒性影响，又可以减少对细胞的毒性影响，又可以减少_。(3)若铁蛋白由若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于的碱基数远大于3n，主要原因是，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若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CU
16、A、CUG)，可以通过改变，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即模板链上的一个碱基来实现，即由由_。【解析】从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取【解析】从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为mRNA上的上的GGU：“”在在mRNA上的碱基上的碱基序列为：序列为：GGUGACUGG，所以对应模板链的，所以对应模板链的DNA碱基序列应为碱基序列应为CCACTGACC；Fe3浓度较浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖体在体在mRNA上的结合与移动，抑制了翻译的正常进上的结
17、合与移动，抑制了翻译的正常进行；当行；当Fe3浓度高时翻译能够正常进行，既能有效浓度高时翻译能够正常进行，既能有效减小减小Fe3对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和能量的浪费；能量的浪费；图中显示：图中显示：mRNA的碱基数量远远大于的碱基数量远远大于3n(n为氨为氨基酸数基酸数)，是因为，是因为mRNA两端存在不翻译氨基酸的两端存在不翻译氨基酸的碱基序列；要使色氨酸碱基序列；要使色氨酸(密码子为密码子为UGG)变为亮氨变为亮氨酸酸(密码子为密码子为UUG)，只要模板链上的，只要模板链上的ACCAAC，即中间的碱基，即中间的碱基CA。【答案】【答案】(1)GGUCCACTGACC(CCAGTCACC)(2)核糖体在核糖体在mRNA上的结合移动上的结合移动Fe3细胞内细胞内物质和能量的浪费物质和能量的浪费(3)mRNA两端存在不翻译的序列两端存在不翻译的序列(4)CA【探规寻律】【探规寻律】“遗传信息遗传信息”、“密码子密码子”和和“反反密码子密码子”三者所在位置的对应关系是：遗传信息三者所在位置的对应关系是：遗传信息DNA、密码子、密码子mRNA、反密码子、反密码子tRNA。其关系如图：其关系如图：随堂即时巩固随堂即时巩固课后活页训练课后活页训练