2022年高考生物总复习第单元遗传的分子基础第讲遗传信息的传递与表达 .pdf
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1、1 第 21 讲 遗传信息的传递与表达考纲要求1.DNA分子的复制 必考(b) 、加试 (b) 。2. 活动:探究 DNA的复制过程 必考 (c) 、加试 (c)。3.DNA的功能 必考(a) 、加试 (a) 。4.DNA 与 RNA的异同 必考 (b) 、加试 (b) 。5.转录、翻译的概念和过程 必考(b) 、加试 (b) 。6. 遗传密码、中心法则 必考 (b) 、加试 (b) 。7. 基因的概念 必考 (b) 、加试 (b) 。8. 复制、转录和翻译的异同 加试 (b) 。考点一DNA分子的复制1DNA分子的复制过程图解2DNA分子复制的时间、场所、条件、特点和意义概念以亲代 DNA为
2、模板合成子代DNA的过程时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期场所细胞核 ( 主要 ) 条件模板:亲代DNA的两条链;原料:游离的4 种脱氧核苷酸;能量来源:细胞呼吸产生的ATP ;酶:解旋酶、 DNA聚合酶等原则碱基互补配对原则过程解旋合成与母链互补的子链形成子代DNA分子特点边解旋边复制;半保留复制结果1 个 DNA分子2 个 DNA分子意义将遗传信息从亲代传给了子代,保持了前后代遗传信息的连续性思考诊断1判断下列叙述的正误(1)DNA 复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -
3、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 23 页 - - - - - - - - - 2 (2)DNA 双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制 ( ) (3) 单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链( ) (4)DNA 复制时,严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则( ) 2DNA复制过程中的数量关系DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结构分析如下:(1) 子代 DNA分子数为 2n个。含有亲代链的DNA分子数为 2 个。不含亲代链的DNA分子数为 2n2 个。含子代链的DNA分子数为 2n个。(2) 子代脱氧核苷
4、酸链数为2n 1条。亲代脱氧核苷酸链数为2 条。新合成的脱氧核苷酸链数为2n12 条。(3) 消耗脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1) 个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个。题型一DNA分子的复制过程和特点1(2016温州3 月选考 ) 下列关于 DNA复制的叙述中正确的是( ) A需要解开DNA的双螺旋结构B以 DNA分子的一条链作为模板C以 4 种游离的核糖核苷酸作为原料DA与 U互相配对, G与 C互相配对答案A 解析DNA 复制过程中,需要在相关酶的作用下进行解旋,以解旋的两条链为模板,以四种游离的脱氧核苷酸为原
5、料,按A与 T、G与 C的配对原则合成子链。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 23 页 - - - - - - - - - 3 2在 DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3HdT)的培养基中,3HdT 可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3HdT 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测是( ) A复制起始区在高放射性
6、区域BDNA复制为半保留复制CDNA复制从起始点向两个方向延伸DDNA复制方向为ac答案C 解析根据放射性自显影结果可知,中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷 (3HdT) 的培养基中进行复制的结果,A 项错误;两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H dT 的培养基中进行复制的结果,因此可判断DNA复制从起始点( 中间 ) 向两个方向延伸,C项正确, D项错误;该实验不能证明DNA复制为半保留复制,B项错误。题型二DNA分子复制的相关计算3(2016杭州五校联考) 下列关于 DNA的相关计算,正确的是( ) A具有 1 000 个碱基对的DNA ,腺嘌呤有600 个
7、,则每一条链上都具有胞嘧啶200 个B具有 m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n 次后共需 2nm个胸腺嘧啶C具有 m个胸腺嘧啶的DNA片段,第 n 次复制需要2n 1m个胸腺嘧啶D无论是双链DNA还是单链 DNA ,(AG)所占的比例均是1/2 答案C 解析具有 1 000 个碱基对的DNA ,腺嘌呤有600 个,则 DNA中含胞嘧啶400 个,因此一条链上的胞嘧啶数可为0400 个, A项错误;具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n 次后 DNA数由 1个变为 2n个,因此需要 (2n1)m个胸腺嘧啶,其第n 次复制 DNA数由 2n1个变为 2n个,这一过程需要(2n2n1) m个胸腺嘧啶,
8、B 项错误, C 项正确;只有在双链DNA中才遵循卡伽夫法则,即AT,G C,在单链 DNA中不存在这一关系,因此只有双链DNA中(AG)所占的比例为1/2 ,单链 DNA中该比值不一定为1/2 ,D项错误。4一个双链均被32P标记的 DNA分子由 5 000 个碱基对组成,其中腺嘌呤占20% ,将其置于只含31P的环境中复制3 次。下列叙述不正确的是( ) A该 DNA分子中含有氢键的数目为1.3 104个B复制过程需要2.4 104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C子代 DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为17D子代 DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为13名师资料总结 -
9、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 23 页 - - - - - - - - - 4 答案B 解析由题意可知,该DNA分子中, AT10 00020% 2 000( 个) ,CG 10 00030%3 000( 个) ,则含有的氢键数为2 00023 0003 1. 3104( 个) ;DNA复制 3 次形成 8个 DNA分子,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3 00072.1 104( 个) ;子代 DNA 分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为17;子代 DNA分子中
10、含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2613。归纳提升只含15N的 DNA在含14N的环境中进行复制时,DNA分子数、脱氧核苷酸链数的变化世代DNA分子特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中 DNA分子在离心管中的位置不同 DNA分子占全部DNA分子之比链总数不同脱氧核苷酸链占全部链之比只含15N的DNA分子含14N 、15N的DNA分子只含14N的DNA分子含15N的链含14N的链0 1 全在底部1 0 0 2 1 0 1 2 全在中部0 1 0 4 1/2 1/2 2 4 1/2 中、1/2 上0 1/2 1/2 8 1/4 3/4 3 8 1/4 中、3/4 上 0 1/
11、4 3/4 16 1/8 7/8 n 2n2/2n中、12/2n上0 2/2n12/2n2n11/2n11/2n考点二遗传信息的表达1DNA的功能(1) 携带和传递遗传信息遗传信息蕴藏在4 种碱基的排列顺序之中。以自身为模板,半保留地进行复制,保持遗传信息的稳定性。(2) 表达遗传信息DNA能根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。2RNA与 DNA的区别、 RNA的结构与分类名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 23 页 - - - - - - - - - 5
12、 3遗传信息的转录和翻译(1) 转录(2) 翻译场所或装配机器:核糖体。条件模板: mRNA原料:氨基酸能量: ATP酶:多种酶搬运工具:转运RNA遵循原则:碱基互补配对原则。产物:多肽链( 盘曲折叠蛋白质 )。在一个 mRNA 上有若干个核糖体同时进行翻译,提高了翻译的效率。(3) 密码子和反密码子密码子存在于mRNA 上,共有 64 种。决定氨基酸的密码子有61 种;终止密码子有3 种,不决定氨基酸;起始密码子有2 种,决定氨基酸。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
13、5 页,共 23 页 - - - - - - - - - 6 反密码子存在于tRNA上。生物界的遗传密码是统一的,这可以作为生物界统一性的证据。4中心法则与基因的概念(1) 中心法则提出者:克里克。要点:遗传信息由DNA传递到 RNA ,然后由 RNA决定蛋白质的特异性。内容图解 ( 用简式表示 ) :。(2) 基因作用:遗传的一个基本功能单位,它在适当的环境条件下控制生物的性状。与染色体的关系:以一定的次序排列在染色体上。本质:有功能的核酸分子片断,在大多数生物中是一段DNA , 而在 RNA病毒中则是一段RNA 。思考诊断1观察下图比较转录和翻译试写出与有关的知识:过程名称转录翻译场所主要
14、是细胞核核糖体模板DNA的一条链mRNA 原料4种游离的核糖核苷酸20 种氨基酸产物RNA 多肽链2. 下图为蛋白质的合成图示,请据图回答问题:(1)mRNA与核糖体的数量关系:一个mRNA 上可同时结合多个核糖体。(2) 存在上述关系的意义:少量的mRNA 分子可以迅速合成出大量的蛋白质。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 23 页 - - - - - - - - - 7 (3) 核糖体在mRNA 上移动的方向:从左向右( 据上图 ) ,判断依据是根据多肽链
15、的长短,长的翻译在前。(4) 蛋白质合成的结果:合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(5) 讨论:图示中合成了几条肽链?是否相同?提示图示中的4 个核糖体合成了4 条多肽链; 因为模板mRNA 相同,所以合成的4条多肽链也完全相同。3密码子和反密码子的比较项目密码子反密码子位置mRNA tRNA 作用直接决定蛋白质中氨基酸的序列识别密码子,转运氨基酸特点与 DNA模板链上的碱基互补与 mRNA 中密码子的碱基互补1DNA复制、转录和翻译的比较项目复制转录翻译场所主要发生在细胞核中,也可在线粒体、叶绿体内进行主要发生在细胞核中,也可在线粒体、叶绿体内进行
16、核糖体时间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期生物的生长发育过程中条件模板亲代 DNA分子的两条链DNA分子的一条链mRNA 原料4 种脱氧核苷酸4 种核糖核苷酸20 种氨基酸其他解旋酶、 DNA聚合酶和能量RNA聚合酶、能量酶、能量、tRNA 碱基配对方式A T、TA C G 、GC AU、TA CG 、GC AU、UA CG 、GC 过程DNA边解旋边以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋形成子代DNA DNA解旋,以其中一条链为模板,按碱基互补配对原则形成 mRNA( 单链 ) ,mRNA 进入细胞质中与核糖体结合以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸序列的
17、多肽链遗传信息传递方向DNA DNADNA RNARNA 蛋白质名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 23 页 - - - - - - - - - 8 特点边解旋边复制,半保留复制边解旋边转录, 转录结束后的 DNA 仍保留原来的双链结构mRNA 分子可与多个核糖体结合,同时进行多条肽链的合成产物两个双链 DNA分子一条单链mRNA 多肽或蛋白质联系2. 遗传信息、密码子与反密码子3氨基酸、密码子和反密码子的对应关系(1) 每种氨基酸对应一种或几种密码子,可由一
18、种或几种tRNA转运。(2) 一种密码子只能决定一种氨基酸( 终止密码子无对应的氨基酸) ,且一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3) 基因、密码子和反密码子的对应关系题型一DNA的功能及基因的概念1下列不属于DNA的功能的是 ( ) A传递遗传信息B控制细胞内外物质的进出C控制生物体的形态D控制生物体的生理特征答案B 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 23 页 - - - - - - - - - 9 解析控制细胞内外物质进出的是细胞膜的功能,故B的说法错误。
19、2(2015浙江7 月学考 ) 下列关于基因的叙述,错误的是( ) A基因是遗传的基本功能单位B基因是一段有功能的核酸片断C基因由葡萄糖脱水缩合形成D基因具有携带和表达遗传信息的功能答案C 解析基因是遗传的基本功能单位,是一段有功能的核酸片断,具有携带和表达遗传信息的功能,它可以由脱氧核苷酸或者核糖核苷酸形成,C错误。题型二转录和翻译、中心法则3下面甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图,有关说法正确的是( ) A甲图所示的过程叫做翻译,多个核糖体共同完成一条多肽链的合成B乙图所示过程叫做转录,转录产物的作用一定是作为甲图中的模板C甲图所示翻译过程的方向是从右到左D甲图和乙图中都发生了碱
20、基互补配对且碱基互补配对方式相同答案C 解析由甲图可知, 翻译过程中一个mRNA 分子上结合多个核糖体,同时合成多条肽链;转录产物有信使RNA 、转运 RNA和核糖体RNA三种,而翻译的模板只是信使RNA ;甲图中多肽链最长,说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA 结合的,因此核糖体在mRNA 上的移动方向是从右到左;转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对,但碱基互补配对方式不完全相同。4(2015重庆, 5) 结合下图分析,下列叙述错误的是( ) A生物的遗传信息储存在DNA或 RNA的核苷酸序列中B核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D编码蛋白质
21、的基因含遗传信息相同的两条单链答案D 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 23 页 - - - - - - - - - 10 解析生物的遗传物质是DNA或 RNA , 则遗传信息储存在DNA或 RNA的核苷酸序列中, A正确;由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质,B 正确;表现型通过蛋白质表现,故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础,C 正确;编码蛋白质的基因含两条单链,碱基序列互补,遗传信息不同,D错误。归纳整合各种生物的信息传递归
22、纳生物种类遗传信息的传递过程DNA病毒某些 RNA病毒逆转录病毒细胞生物题型三复制、转录和翻译的异同( 加试 ) 5(2016嘉兴统考) 下图表示真核细胞内两种物质的合成过程。下列叙述正确的是( ) A甲过程在细胞核内进行,乙过程在细胞溶胶中进行B在细胞周期中,甲过程在间期进行,乙过程在分裂期进行C甲、乙两过程中,都需要整个DNA的两条链作为模板D甲、乙两过程中,都需要在酶的催化下形成磷酸二酯键答案D 解析甲图所示过程为DNA的复制过程,乙过程为转录过程,甲、乙过程可发生在细胞核或线粒体、叶绿体内,A 项错误;细胞周期的分裂间期主要进行DNA的复制和蛋白质的合成,因此甲、 乙过程均主要发生在分
23、裂间期,B项错误; DNA的复制以DNA的两条链为模板,转录过程以 DNA的一条链为模板,C项错误;甲、乙过程都有核苷酸链的形成,都需要在酶的催化下形成磷酸二酯键,D项正确。6图甲是DNA复制示意图,其中一条链首先合成较短的片段( 如 a1、a2,b1、b2等) ,然后再由相关酶连接成DNA长链;图乙是基因表达示意图。下列叙述正确的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 23 页 - - - - - - - - - 11 A图甲中复制起点在一个细胞周期
24、中可起始多次B图甲中连接b1与 b2片段的酶是RNA聚合酶C图乙过程的编码链中每个脱氧核糖均连有一个磷酸和一个碱基D图乙过程中能与物质b 发生碱基配对的分子含有氢键答案D 解析图甲中复制起点在一个细胞周期中起始一次,A错误;图甲中连接b1与 b2片段的酶是DNA连接酶, B错误;图乙过程的编码链中除末端的一个脱氧核糖连接一个磷酸和一个碱基外,其余每个脱氧核糖均连有两个磷酸和一个碱基,C错误;图乙过程中能与物质b(mRNA)发生碱基配对的分子是tRNA,其含有氢键,D正确。考点三活动:探究DNA的复制过程1实验原理(1) 实验方法:放射性同位素示踪技术和离心技术。(2) 实验原理:若DNA的两条
25、链都用15N标记,那么DNA分子密度较大,离心后应该在试管的下部;若两条链中都含有14N,那么 DNA分子密度较小,离心后应该在试管的上部;若DNA的两条链中一条含有15N,一条含有14N,那么 DNA分子密度居中,离心后应该在试管的中部。2实验过程名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 23 页 - - - - - - - - - 12 3实验分析预期结果a:若第二代DNA分子中15N15N占 1/2 ,14N 14N占 1/2 ;第三代 DNA分子中15N1
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