高三生物二轮专题复习遗传的分子基础.pptx

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1、遗传与进化遗遗传传与与进进化化遗传因子的发现遗传因子的发现基因和染色体的关系基因和染色体的关系基因的本质基因的本质基因的表达基因的表达基因突变及其他变异基因突变及其他变异从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程现代生物进化理论现代生物进化理论人人类类是是怎怎样样认认识识到到基基因因的存在的？的存在的？基因在哪里？基因在哪里？基因是什么基因是什么?基因是怎样行使功能的？基因是怎样行使功能的？基因在传递过程中怎样变化？基因在传递过程中怎样变化？人类如何利用生物的基因？人类如何利用生物的基因？生生物物进进化化过过程程中中基基因因频频率率是如何变化的？是如何变化的？必修二遗传的细胞基础 (-3)遗传的

2、分子基础 (-3、-8)遗传的基本规律 (-1、-16)生物的变异 (-2、-5)人类遗传病 (-3)生物的进化 (-3)考纲要求考纲要求第一讲第一讲遗传的细胞基础与遗传的细胞基础与 分子基础分子基础考点考点1 1减数分裂与生殖细胞的数量、种类减数分裂与生殖细胞的数量、种类下图为一个基因型为AaBb(两对等位基因都为独立遗传)的精原细胞形成配子的过程图，请总结生殖细胞成熟过程中的数量关系。11精原细胞1初级精母细胞2次级精母细胞4精细胞4精子 1卵原细胞1初级卵母细胞1次级卵母细胞1极体1卵细胞 3极体2一个精原细胞产生的配子种类2种(不考虑交叉互换，下同)，一个 次级精母细胞产生的配子种类1

3、种；一个雌性个体产生的配子种类 2n种(n为同源染色体对数)。一个卵原细胞产生的配子种类1种；1个次级卵母细胞产生的配子种类1种；1个雌性个体产生的配子种 类2n种(n为同源染色体对数)。3根据上面分析，我们可总结减数分裂有关的数量问题：含n对同源 染色体的生物能产生配子的种类 (1)一个生物体：2n种。(2)一个精原细胞：2种。(3)一个卵原细胞：1种 注意注意：一个精一个精(卵卵)原细胞形成精子原细胞形成精子(卵细胞卵细胞)的可能性有的可能性有2n种，这种种，这种 说法也是可以的。说法也是可以的。4一个初级卵母细胞核中的DNA为4a，则该动物产生的卵细胞中含 有的DNA确切地讲应该大于a，

4、因为细胞质中也含有DNA分子。考点考点2 2减数分裂与遗传定律减数分裂与遗传定律(1)减数分裂与遗传定律 减数分裂是遗传基本定律的细胞学基础。减数分裂中染色体的行为变化决定了染色体上基因的行为变化。两大遗传基本定律都发生在减数第一次分裂，它们的对应关系可归纳如下：染色体的行为染色体的行为基因的行为基因的行为遗传定律遗传定律同源染色体分离同源染色体分离等位基因分离等位基因分离基因的分离定基因的分离定律律非同源染色体自非同源染色体自由组合由组合非同源染色体上的非等非同源染色体上的非等位基因自由组合位基因自由组合基因的自由组基因的自由组合定律合定律(2)减数分裂与生物变异的关系时期时期变化特点变化特

5、点变异的来源变异的来源减减间期间期DNA复制复制基因突变基因突变减减四分体四分体时期时期同源染色体上非姐妹染色同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换单体的交叉互换基因重组基因重组减减后期后期非同源染色体上非等位基非同源染色体上非等位基因的自由组合因的自由组合基因重组基因重组各期各期染色体数目或结构增多或染色体数目或结构增多或减少减少染色体变异染色体变异考点考点3 3遗传物质探索的经典实验遗传物质探索的经典实验1肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较。(1)实验设计思路及结论的比较(2)两个实验遵循相同的实验设计原则对照原则肺炎双球菌转化实验中的相互对照：噬菌体侵染细菌实验中的相互对照：(3

6、)同位素标记的差异2.几个探索实验整合加热杀死S型细菌的过程中，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恢复又逐渐恢复其活性。R型细菌转化成S型菌的原因是S型菌DNA进入R型细菌内，与R型菌 DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于基因重组。培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒专营寄生 生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。因放射性检测时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，故 35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，应将 二者分别标记，即把实验分成两组。噬菌体侵染细菌的实验中，两次用到大肠杆菌，第一次是对噬菌体

7、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。3 3、注意的问题:4生物的遗传物质总结考点考点4 4与中心法则相关问题整合与中心法则相关问题整合1DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制的比较2.遗传信息、密码子和反密码子3中心法则信息流动的种类 (1)中心法则中遗传信息的流动过程为：在生物生长繁殖过程中遗传信息的传递方向为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 含逆转录酶的RNA病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为DNA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RNA病毒(如烟草花

8、叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为(2)中心法则中几个生理过程能准确进行的原因前者为后者的产生提供了一个标准化的模板。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。网网 络络 构构 建建 浮浮 想想 联联 编编1.核心术语核心术语：(1)遗传物质(转化因子、侵染)(2)DNA双螺旋结构(反向平行、基本骨架、碱基互补配对原则)(3)DNA分子复制(边解旋边复制、半保留复制、DNA解旋酶、DNA聚合酶)(4)基因(遗传效应、遗传信息)(5)基因表达(转录、翻译、密码子、反密码子)(6)中心法则2内连外展内连外展：本部分内容是遗传的分子基础，与细胞的结构及生物工程

9、密切关联，也 与生命活动的调节相关联。你还想到哪些联系？请补充。内化知识、系统归纳、编织成网，方能做到游刃有余内化知识、系统归纳、编织成网，方能做到游刃有余 体验高考体验高考一、理解能力一、理解能力1(2010江苏生物江苏生物，21)人类精子发生过程中，下列说法正确的是(多选)A细胞中染色单体数最多可达92条 B姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的 C染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前 D一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223 答案答案：ABC2(2010江苏生物江苏生物，4)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的

10、理由不包括 A不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B蛋白质与生物的性状密切相关 C蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制 D蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息 答案答案：C3(2010山东理综山东理综，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 A每条染色体的两条单体都被标记 B每条染色体中都只有一条单体被标记 C只有半数的染色体中一条单体被标记 D每条染色体的两条单体都不被标记 答案：B4(2010广东理综广东理综，4)下列叙述正确的是 ADNA是蛋白质合成的直接

11、模板 B每种氨基酸仅由一种密码子编码 CDNA复制就是基因表达的过程 DDNA是主要的遗传物质 答案答案：D5(2008广东理基，48)对右图减数分裂过程某阶段的描述，正确的是 A同源染色体移向两极 B非姐妹染色单体交换结束 C减数第二次分裂的中期 D姐妹染色单体排列在赤道板上答案答案：B二、获取信息的能力二、获取信息的能力6(2010天津理综，2)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链双链TGmRNAtRNA反密码子反密码子A氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸A.TGU BUGA CACU DUCU答案答案：C7(2010安徽理综安徽理综，3)大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通过合

12、成 半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用。将大肠杆菌 培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中，测定其细胞总数及细胞内半 乳糖苷酶的活性变化(如图)。据图分析，下列叙述合理的是A050 min，细胞内无半乳糖苷酶基因B50100 min，细胞内无分解葡萄糖的酶C培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，半乳糖苷酶基因开始表达D培养基中葡萄糖缺乏时，半乳糖苷酶基因开始表达解析：解析：图中曲线变化表明：图中曲线变化表明：050 min期间，细胞数目一直在增加，期间，细胞数目一直在增加，50 min后一段时间内，细胞数目不变，之后，后一段时间内，细胞数目不变，之后，半乳糖苷酶才表现出生半乳糖苷酶才表现出生物活性

13、，将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，细胞数目继续增加。因而可物活性，将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，细胞数目继续增加。因而可确定分解葡萄糖的酶一直存在，分解乳糖的酶确定分解葡萄糖的酶一直存在，分解乳糖的酶(半乳糖苷酶半乳糖苷酶)在葡萄在葡萄糖缺乏时才开始合成。酶的合成受基因控制，糖缺乏时才开始合成。酶的合成受基因控制，半乳糖苷酶基因一直半乳糖苷酶基因一直存在。存在。答案答案：D8(2010上海综合上海综合，21)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 解析：解析：HIV病毒是以病毒是以RNA为遗传物质的病毒，

14、能控制宿主为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成为模板逆转录成DNA，该，该DNA又和人体细胞核内的又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的整合在一起，整合后的HIV的的DNA分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出RNA，以，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的转录而来的RNA可作为可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶，故复制酶，故HIV的的RNA不能复制，所以不能复制，所以A、B、C错误。错误。

15、答案：答案：D三、实验与探究能力三、实验与探究能力9(2009山东理综山东理综，27(3)小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤：供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏，苏丹染液、醋酸洋 红染液、詹纳斯绿B(健那绿)染液，解离固定液。取材：用 作实验材料。制片：取少量组织低渗处理后，放在 溶液中，一定时间后轻轻漂洗。(小鼠)睾丸 解离固定液 将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量 。一定时间后加盖玻片，_。观察：用显微镜观察时，发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂，产生的子细胞是 。右图是观察到的同源染色体(A1和A2)的配对情况。若A1正常，A2发

16、生的改变可能是。醋酸洋红染液 压片 次级精母细胞，精细胞，精原细胞 缺失 10(2010北京理综北京理综，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素 示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别组别1组组2组组3组组4组组培养液中唯培养液中唯一氮源一氮源14NH4C115NH4C114NH4C114NH4C1繁殖代数繁殖代数多代多代多代多代一代一代两代两代培养产物培养产物ABB的子的子代代B的子的子 代代操作操作提取提取DNA并离心并离心离心结果离心结果仅为轻带仅为轻带(14N/14N)仅为重带仅为重带(15N/15N)仅为中带仅为中带(15N/14N

17、)1/2轻带轻带(14N/14N)1/2中带中带(15N/14N)请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的 是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是 。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将子代DNA双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。多 15N/15NH4C1 3 1 2 半保留复制 B

18、 半保留 不能 若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。没有变化 轻 15N 解析解析：(1)要得到要得到DNA中的中的N全部被放射性标记的大肠杆菌全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过，必须经过多代培养，并且培养液中多代培养，并且培养液中15NH4C1是唯一氮源。是唯一氮源。(2)从图表看，证明从图表看，证明DNA分子的复制方式是半保留复制，第分子的复制方式是半保留复制，第3组实验结果起到了关键作用，因为组实

19、验结果起到了关键作用，因为其离心后仅为中带其离心后仅为中带(15N/14N)；作为对照，还需与第；作为对照，还需与第1组和第组和第2组的结果进组的结果进行比较。行比较。(3)亲代亲代DNA为为15N/15N，原料为，原料为14N，离心的结果为，离心的结果为“轻轻”(14N/14N)和和“重重”(15N/15N)，则，则“重带重带”DNA来自于亲代来自于亲代DNA，即，即B，这种复制方式没有发生母链与子链的重新组合，因而不是半保留复制。，这种复制方式没有发生母链与子链的重新组合，因而不是半保留复制。判断判断DNA的复制方式主要是看子代的复制方式主要是看子代DNA与亲代与亲代DNA的关系，实质是母

20、的关系，实质是母链与子链是否发生重新组合，若将链与子链是否发生重新组合，若将DNA双链分开离心，则不能判断双链分开离心，则不能判断DNA的的复制方式。复制方式。在同等条件下，将子在同等条件下，将子代继续培养代继续培养(原料为原料为14N)，密度带仍为，密度带仍为两种，即轻带两种，即轻带(14N/14N)和中带和中带(15N/14N)，位置未发生变化，其中随着，位置未发生变化，其中随着n的增的增加轻带的数量会逐渐增加，而中带不变，因而放射性强度发生变化的是轻加轻带的数量会逐渐增加，而中带不变，因而放射性强度发生变化的是轻带。带。子子代代DNA的的“中带中带”(15N/14N)比以往实验结果略宽，

21、说明该实验比以往实验结果略宽，说明该实验结果中的结果中的“中带中带”不完全是不完全是15N/14N，有可能新形成的子链，有可能新形成的子链(14N)中混有少量中混有少量的的15N。四、综合应用能力四、综合应用能力11(2010江苏生物江苏生物，34)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Fe3铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答 元件是位于铁蛋白mRNA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，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3浓度高时，铁调节 蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁 蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始

22、翻译(如下 图所示)。回答下列问题：(1)图中甘氨酸的密码子是_，铁蛋白基因中决定“”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了 ，从而抑制了翻译的起始；Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免_对细胞的毒性影响，又可以减少 。(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是_。GGU CCACTGACC(CCAGTCACC)核糖体在mRNA上的结合与移动Fe3 细胞内物质和能量的浪费 mRNA两端存在不翻译的序列(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸

23、变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_。CA解析解析：(1)由翻译的特点，肽链合成过程中每结合一个氨基酸，核糖体就向由翻译的特点，肽链合成过程中每结合一个氨基酸，核糖体就向右移动右移动3个碱基的距离，由图可知甘氨酸对应密码子应为个碱基的距离，由图可知甘氨酸对应密码子应为GGU，甘、天、，甘、天、色氨酸对应色氨酸对应mRNA的碱基序列为的碱基序列为GGUGACUGG，所以相应基因模板链碱，所以相应基因模板链碱基序列为基序列为CCACTGACC，也可以是，也可以是CCAGTCACC(转录方向与转录方向与前者相反前者相

24、反)。(2)从题干信息看出铁应答元件是位于铁蛋白从题干信息看出铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码起始密码上游的特异性序列，当上游的特异性序列，当Fe3浓度低时，铁调节蛋白会与铁应答元件结合，浓度低时，铁调节蛋白会与铁应答元件结合，干扰核糖体在干扰核糖体在mRNA上的结合与移动，从而抑制翻译的起始；当上的结合与移动，从而抑制翻译的起始；当Fe3浓度浓度高时，高时，F3会与铁调节蛋白结合，使翻译正常进行。这样既可会与铁调节蛋白结合，使翻译正常进行。这样既可以避免以避免Fe3对细胞的毒性影响，又可以减少细胞内物质和能量的浪费。对细胞的毒性影响，又可以减少细胞内物质和能量的浪费。(3)因因mRNA上存在着铁应答元件和终止密码等不对应氨基酸的碱基序上存在着铁应答元件和终止密码等不对应氨基酸的碱基序列，故列，故mRNA上碱基数远大于氨基酸数的上碱基数远大于氨基酸数的3倍。倍。(4)比较色氨酸和亮氨比较色氨酸和亮氨酸的密码子，色氨酸酸的密码子，色氨酸(UGG)与亮氨酸与亮氨酸(UUG)只有一个碱基的差别，可只有一个碱基的差别，可以确定改变以确定改变DNA模板链上的一个碱基可以实现色氨酸变成亮氨酸模板链上的一个碱基可以实现色氨酸变成亮氨酸(UGGUUG)，故，故DNA模板链上碱基变化为模板链上碱基变化为CA。