知识讲解高考冲刺遗传专题中学教育高考中学教育高考.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 高考冲刺四 遗传专题 编稿:宋辰霞 审稿:闫敏敏【高考展望】本专题几乎为高考必考点,主要包括遗传的物质基础 DNA、遗传信息的表达、遗传两大定律及其应用、伴性遗传及人类遗传病几个方面的内容。对于 DNA 主要考查 DNA 是遗传物质的实验证据、DNA 的结构和复制,常结合细胞分裂、基因突变等知识进行命题,主要以非选择题的形式呈现。对于遗传信息的表达,北京区对其的要求已由 I 变为 II,可见其地位在提高,主要包括转录和翻译的过程,基因、环境及性状的关系两个考点,近年来对转录和翻译的考查较为突出。对于两大遗传定律、伴性遗传及人类遗传病,主要考查基因分离定律和基因自由组合定律的
2、应用,经常以基因型、表现型的概率计算为核心,结合遗传实验设计等进行考查。此处内容务必要清楚有关概念及两大遗传定律的实质。【知识升华】一、生物的遗传物质 1.DNA 是主要的遗传物质 生物 所含核酸 所含核苷酸 含氮碱基 遗传物质 细胞生物 2 种:DNA、RNA 8 种:4种脱氧核苷酸、4 种核糖核苷酸 5 种:A、T、C、G、U DNA 绝大多数的生物遗传物质为 DNA,DNA 是主要的遗传物质。病毒 DNA 病毒 1 种:DNA 4 种脱氧核苷酸 4 种:A、T、C、G DNA RNA 病毒 1 种:RNA 4 种核糖核苷酸 4 种:A、U、C、G RNA 2.DNA的结构:(1)两条反向
3、平行的脱氧核苷酸链形成规则的双螺旋结构 磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧,构成 DNA 的基本骨架 内侧碱基通过氢键互补配对形成碱基对:碱基有 A、T、C、G 4 种,配对方式为:A-T(通过 2 个氢键连接),G-C(通过 3 个氢键连接)(2)有关 DNA 分子中碱基互补配对的一些计算规律 DNA双螺旋结构中,A=T、C=G,所以不配对的两个碱基之和占整个 DNA 分子碱基比例的 50(如 A+G、C+T、A+C、G+T)DNA双螺旋结构两条链中的每条链(A+T)/(G+C)的比值相等,且与整个 DNA 分子中的该比值也相等:设两条链为 1 链、2 链:则 A1=T、TA2、C1=G、GC2,
4、所以 DNA双螺旋结构中,其中一条链不配对的两种碱基之和与另外两种碱基之和的比值与其互补链中该比值互为倒数。A+T A2+T2 A总+T总 C+G C+G C总+G总 学习必备 欢迎下载 设两条链为 1 链、2 链:则 A1=T、TA2、C1=G、GC2,所以 注意:在整个 DNA 分子中该比值为 1。3.DNA 的复制(1)发生时间:细胞分裂间期(2)复制过程及所需条件 解旋:需要解旋酶及能量,双螺旋打开,产生两条合成子链的模板。以解开的两条链为模板合成子链:需要 DNA 聚合酶、DNA 连接酶、原料(四种脱氧核苷酸)及能量。注意:DNA聚合酶合成子链时需要 RNA做引物,因为它不能从头合成
5、 DNA子链,只能从引物的 3、端进行延伸,它合成子链的方向是 5、3、。重新形成双螺旋。(3)DNA复制的特点 特点 作用 边解旋边复制 减少变异 半保留复制 保证复制准确无误地进行 遵循碱基互补配对原则 真核生物多起点双向复制(分段双向复制)保证复制高效快速地进行(4)与 DNA 复制有关的一些计算规律(参看下图)设 1 个 DNA 分子,共有 m个碱基,复制 n 次,【高清课堂:高考冲刺四 遗传专题 368658 基因控制蛋白质合成】二、遗传信息的表达 1.转录:(1)概念:转录指以 DNA 的一条链为模板合成 RNA 的过程。(2)特点 场所(有 DNA 的地方便会有转录)转录主要在细
6、胞核中进行,在细胞质中的线粒体、叶绿体中也可进行。转录的条件 模板:DNA 的一条链 原料:4 种脱氧核苷酸 A+C T2+G2 T+G A+C 含母链的 DNA 分子数:2 不含母链的 DNA 分子数:2n-2 含有新链的 DNA 分子数:2n 完全含母链的 DNA 分子数:0 子代 DNA 数为:2n 母链数为 2,所占比例为:1/2n 新链数为:2n2-2,所占比例为 11/2n 需要的脱氧核苷酸数:m(2n-1)子代 DNA 的单链数:2n2 物质基础遗传信息的表达遗传两大定律及其应用伴性遗传及人类遗传病几个方面的内容对于主要考查是遗传物质的实验证据的结构和复制常结合细胞分裂基因突变等
7、知识进行命题主要以非选择题的形式呈现对于遗传信息的表达北京录和翻译的考查较为突出对于两大遗传定律伴性遗传及人类遗传病主要考查基因分离定律和基因由组合定律的应用经常以基因型表现型的概率计算为核心结合遗传实验设计等进行考查此处内容务必要清楚有关概念及两大遗传定律的脱氧核苷酸链形成规则的双螺旋结构所含核苷酸种种脱氧核苷酸种核糖核苷酸种脱氧核苷酸种核糖核苷酸病毒含氮碱基种种种遗传物质绝大多数的生物遗传物质为是主要的遗传物质磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧构成的基本骨架内学习必备 欢迎下载 酶:RNA 聚合酶 遵循碱基互补配对原则(模板链与合成的 RNA 间碱基互补配对)碱基配对方式为:AU、TA、GC、C
8、G (3)转录的产物及去向 转录的产物为 3 种 RNA:mRNA:一般通过核孔进入细胞质,与核糖体结合,编码蛋白质 tRNA:通过核孔进入细胞质,携带氨基酸 rRNA:通过核孔进入细胞质,构建核糖体 注意:此处有许多同学易走入一个误区,认为转录的产物只有 mRNA。2.翻译(1)概念 翻译指以 mRNA 为模板合成蛋白质的过程。(2)特点 场所:核糖体 原料:氨基酸 工具:转运氨基酸的 tRNA 遵循碱基互补配对原则(mRNA 与转运工具 tRNA间碱基互补配对)碱基配对方式为:AU、UA、GC、CG (3)产物 翻译的产物为多肽链,多肽链会进入内质网和高尔基体进行加工,最后形成具有一定结构
9、和功能的蛋白质。3.遗传信息、密码子、反密码子的区别比较 遗传信息 密码子 反密码子 概念 基因中 脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA 上可决定 1 个氨基酸的 3 个相邻碱基 tRNA上与 mRNA 密码子 互补配对的三个碱基 存在位置 基因 mRNA tRNA 作用 控制生物的遗传性状 密码子的顺序直接决定 蛋白质中氨基酸序列 识别密码子,转运氨基酸 种类 具有多样性 64 种,包括3种不编码氨基酸的终止密码子 61 联系 通过碱基的互补配对,遗传信息即基因中的脱氧核苷酸序列决定 mRNA 中的核糖核苷酸序列 mRNA 中的密码子与相应反密码子的碱基互补配对 注意:由于密码子具有简并性,1 种
10、氨基酸可对应多种密码子,1 种氨基酸便也可对应多种反密码子,可以由多种 tRNA携带。有关转录、翻译的数量关系 比较 内容 基因中能 编码蛋白质的碱基数 mRNA 上的碱基数 参与转运氨基酸的 tRNA数 蛋白质的 氨基酸数 蛋白质中的肽链数 蛋白质中的肽键数 缩合失去的水分子数 数目 6m 3m m m n m-n m-n 注意:“最多”和“最少”的分析 翻译时,mRNA 上的终止密码不决定氨基酸,因此 mRNA 上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的 3 倍还要多一些。基因或 DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的 6 倍还要多一些。物质基础遗传信息的表达遗传两大定律及其应用伴性遗传
11、及人类遗传病几个方面的内容对于主要考查是遗传物质的实验证据的结构和复制常结合细胞分裂基因突变等知识进行命题主要以非选择题的形式呈现对于遗传信息的表达北京录和翻译的考查较为突出对于两大遗传定律伴性遗传及人类遗传病主要考查基因分离定律和基因由组合定律的应用经常以基因型表现型的概率计算为核心结合遗传实验设计等进行考查此处内容务必要清楚有关概念及两大遗传定律的脱氧核苷酸链形成规则的双螺旋结构所含核苷酸种种脱氧核苷酸种核糖核苷酸种脱氧核苷酸种核糖核苷酸病毒含氮碱基种种种遗传物质绝大多数的生物遗传物质为是主要的遗传物质磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧构成的基本骨架内学习必备 欢迎下载 在回答有关问题时,最好加
12、上“最多”或“至少”等字。如:mRNA 上有 n 个碱基,转录产生它的基因中至少有 2n 个碱基,该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有 n/3 个氨基酸。三、中心法则 1.中心法则体现了生物体中遗传信息传递的一般规律,共包括 5 个过程,如下图:2.不同生物遗传信息的传递过程:生物种类 遗传信息传递过程 原核生物 真核生物 DNA 病毒 RNA病毒 非逆转录病毒 逆转录 病毒 注意:上图中的 RNA复制、逆转录过程,只可发生于 RNA 病毒中。3.复制、转录、翻译的比较 发生在核糖体 以 DNA 的两条链为模板 以 DNA 的一条链为模板 以 mRNA 为模板 以 4 种脱氧核苷酸为原料 以
13、 20 种氨基酸为原料 酶和 ATP 产物为 RNA 发生 CG、AT互补配对 发生 CG、AU互补配对 DNA 复制符合的有 转录符合的有 翻译符合的有 【高清课堂:高考冲刺四 遗传专题 368658 孟德尔两大遗传定律】四、遗传规律及其应用 1.两大遗传定律的研究对象(1)分离定律的研究对象:同源染色体上的一对基因 分离定律的实质:同源染色体上的等位基因分离 (2)自由组合定律的研究对象:非同源染色体上的非等位基因(两对或两对以上的基因)物质基础遗传信息的表达遗传两大定律及其应用伴性遗传及人类遗传病几个方面的内容对于主要考查是遗传物质的实验证据的结构和复制常结合细胞分裂基因突变等知识进行命
14、题主要以非选择题的形式呈现对于遗传信息的表达北京录和翻译的考查较为突出对于两大遗传定律伴性遗传及人类遗传病主要考查基因分离定律和基因由组合定律的应用经常以基因型表现型的概率计算为核心结合遗传实验设计等进行考查此处内容务必要清楚有关概念及两大遗传定律的脱氧核苷酸链形成规则的双螺旋结构所含核苷酸种种脱氧核苷酸种核糖核苷酸种脱氧核苷酸种核糖核苷酸病毒含氮碱基种种种遗传物质绝大多数的生物遗传物质为是主要的遗传物质磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧构成的基本骨架内学习必备 欢迎下载 自由组合定律的实质:非同源染色体上的非等位基因自由组合 2.有关基因分离定律及自由组合定律的杂交组合和结果(1)一对基因的杂交组
15、合及结果(需熟练运用)亲本 子代基因型 子代表现型 AA AA AA 全为显性 AA Aa AA:Aa1:1 AA aa Aa AaAa AA:Aa:aa1:2:1 显性:隐性3:1 Aaaa AA:aa1:1 显性:隐性1:1 aaaa aa 全为隐性 注意:一对相对性状表现型与基因型的相互推导的方法:由亲代推断子代的基因型与表现型(属正推型,据上述结果进行推测即可)由子代推断亲代的基因型(逆推型)方法一:基因填充法 先根据亲代表现型写出能确定的基因,如显性性状的基因型可用 A_来表示,隐性性状的基因型则只有一种 aa,根据子代中的一对基因分别来自两个亲本,可推出亲代未知的基因。方法二:隐性
16、纯合突破法 如果子代中有隐性个体存在,它往往是逆推过程的突破口,因为隐性个体是纯合子(aa),因此亲代基因型中必然都有一个 a 基因,然后可再根据亲代的表现型进一步判断。(2)两对基因的杂交组合及结果(需在理解的基础上识记,并灵活运用)亲本 子代基因型种类 子代的表现型及比例 表现型 基因型 黄、圆 黄、皱 绿、圆 绿、皱 黄圆黄圆 YyRrYyRr 9 9 3 3 1 黄圆绿皱 YyRryyrr 4 1 1 1 1 黄皱绿圆 YyRryyRr 4 1 1 1 1 黄圆绿圆 YyRryyRr 6 3 1 3 1 黄圆黄皱 YyRrYyrr 6 3 3 1 1 注意:(1)由于非等位基因之间的相
17、互作用会造成 YyRrYyRr子代的表现型的比例不是 9:3:3:1,而是出现它的变式,如下表:实例 现象说明及 后代的分离比 正常情况 两对基因互不影响 正常比例:9:3:3:1 显性基因互补 同时具有 C和 P基因时才表现为紫色,否则为白色。紫花:白花 9:7 AaBb 自交:9:3:3:1 AaBb 测交:1:1:1:1 物质基础遗传信息的表达遗传两大定律及其应用伴性遗传及人类遗传病几个方面的内容对于主要考查是遗传物质的实验证据的结构和复制常结合细胞分裂基因突变等知识进行命题主要以非选择题的形式呈现对于遗传信息的表达北京录和翻译的考查较为突出对于两大遗传定律伴性遗传及人类遗传病主要考查基
18、因分离定律和基因由组合定律的应用经常以基因型表现型的概率计算为核心结合遗传实验设计等进行考查此处内容务必要清楚有关概念及两大遗传定律的脱氧核苷酸链形成规则的双螺旋结构所含核苷酸种种脱氧核苷酸种核糖核苷酸种脱氧核苷酸种核糖核苷酸病毒含氮碱基种种种遗传物质绝大多数的生物遗传物质为是主要的遗传物质磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧构成的基本骨架内学习必备 欢迎下载 显性基因累加 同时具有 A和 B时,表现为扁盘 形,仅有 A或 B时,表现为圆球 形,当没有任何显性基因时表现为细长形。扁盘形:圆球形:细长形 9:6:1 显性基因重叠 显性基因 D、E的作用相同,但并不存在累加效应,有显性基因即表现为黄子叶,
19、只有隐性基因时表现为绿子叶 黄:绿 15:1 显性上位 控制同一性状(颖色)的两对基因,其中一对基因的显性基因(B)掩盖另一对基因的表达,只要存在 B便表现黑颖,不存在 B时,黄颖:白颖3:1。黑颖:黄颖:白颖 12:3:1 隐性上位 控制同一性状(颜色)的两对基因,其中一对基因隐性纯合(cc)时,掩盖另一对基因的表达,只要存在 cc 便表现为白色,没有cc 时,灰:黑 9:3 3:1 灰:黑:白 9:3:4 抑制作用 显性基因 I 是抑制基因,Y是色素合成基因,有 I 存在便表现为白色,只有没有 I 且有 Y时,才表现为黄色。白:黄13:3(2)用“分解法”解题:分解法是以一对基因杂交组合的
20、结果为基础,根据题意,灵活地分解题目的杂交组合、表现型比例、基因型比例等条件,直接利用一对基因交配的结果,从而简化问题,快速求解的一种解题方法。“分解法”的应用举例如下:计算概率 例:基因型为 AaBb的个体(两对基因独立遗传)自交,子代基因型为 AaBB的概率为_。将 AaBb自交分解为 Aa自交、Bb自交,则 Aa 12Aa,Bb 14BB。故子代基因型为 AaBB的概率为 12Aa14BB=1 8AaBB。子代基因型、表现型比例的计算 例:求 DdEEFF 与 DdEeff 杂交后代的基因型、表现型及它们的比例(三对基因自由组合)。分解:DdDd后代:基因型比例为 1:2:1,表现型比例
21、为 31;EE Ee后代:基因型比例为 11,表现型为 1 种;FFff 后代:基因型为 1 种,表现型为 1 种。所以,后代中基因型比例为:(121)(11)1=121l 21;表现型比例为:(31)11=31 3.解决遗传问题的杂交方法(1)具有相对性状的纯合体杂交:确定显性性状、隐性性状:看 F1表现 物质基础遗传信息的表达遗传两大定律及其应用伴性遗传及人类遗传病几个方面的内容对于主要考查是遗传物质的实验证据的结构和复制常结合细胞分裂基因突变等知识进行命题主要以非选择题的形式呈现对于遗传信息的表达北京录和翻译的考查较为突出对于两大遗传定律伴性遗传及人类遗传病主要考查基因分离定律和基因由组
22、合定律的应用经常以基因型表现型的概率计算为核心结合遗传实验设计等进行考查此处内容务必要清楚有关概念及两大遗传定律的脱氧核苷酸链形成规则的双螺旋结构所含核苷酸种种脱氧核苷酸种核糖核苷酸种脱氧核苷酸种核糖核苷酸病毒含氮碱基种种种遗传物质绝大多数的生物遗传物质为是主要的遗传物质磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧构成的基本骨架内学习必备 欢迎下载 杂交育种:获得综合双亲优良基因的 F1。(2)自交:确定显隐性性状 鉴别纯合子、杂合子(通常用于植物育种)证明遗传的基本定律:如果子代的分离比为 ,符合基因的 定律。连续自交还可用于分离纯合子(在杂交育种中的重要应用)。(3)测交:鉴别纯合子、杂合子(通常用于动物
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