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專題九遺傳的分子基礎 DNA是主要的遺傳物質 1 肺炎雙球菌轉化實驗 1 格里菲斯體內轉化實驗 過程 存活 S型活細菌 結論 加熱殺死的S型細菌中 含有某種促成R型細菌轉化為S型細菌的 2 艾弗里體外轉化實驗 過程 轉化因子 DNA DNA DNA酶 結論 才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質 即是轉化因子 是遺傳物質 DNA DNA 2 噬菌體侵染細菌實驗 1 噬菌體結構及增殖 外殼 S DNA P 寄生 合成組裝 2 實驗過程 標記噬菌體 大腸桿菌 32P 噬菌體 32P標記的噬菌體 侵染細菌 3 連線表示生物類型與遺傳物質種類的關系 DNA分子的結構與復制 1 DNA分子的結構 脫氧核苷酸 A T G C 反向平行 脫氧核糖 磷酸 堿基 氫鍵 堿基互補配對原則 2 DNA分子的復制 親代DNA 有絲分裂新時期和減數(shù)第一次分裂前的間期 解旋后兩條母鏈 游離的4種脫氧核苷酸 ATP DNA聚合酶 解旋酶 DNA聚合酶 半保留復制 邊解旋邊復制 從親代傳給了子代 遺傳信息的連續(xù)性 3 基因的本質 1 基因與染色體關系 基因在染色體上呈排列 2 將代表下列結構的字母填入圖 中的相應橫線上 a 染色體 b DNA c 基因 d 脫氧核苷酸 線性 d c b a 3 基因的本質 基因是有的DNA片段 4 染色體 DNA 基因和脫氧核苷酸的關系 遺傳效應 染色體 染色體 DNA片段 脫氧核 苷酸 遺傳物質 基因 基因的表達 1 RNA的種類和功能 遺傳信息 氨基酸 核糖體 2 遺傳信息的轉錄和翻譯 1 轉錄的過程 RNA聚合酶 一條鏈 核糖核苷酸 DNA 2 翻譯 概念 mRNA 氨基酸 氨基酸順序 密碼子 上3個相鄰堿基 共64種 其中決定氨基酸的密碼子有種 反密碼子 位于上的與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基 mRNA 61 tRNA 3 中心法則與基因對性狀的控制 1 中心法則 DNA的復制 翻譯 2 基因控制性狀的途徑 基因通過來控制代謝過程 進而控制生物體的性狀 如白化病 基因還能通過控制直接控制生物體的性狀 如囊性纖維病 轉錄 RNA復制 逆轉錄 控制酶的合成 蛋白質的結構 1 肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的比較 DNA是遺傳物質的實驗分析 2 上清液和沉淀物放射性分析 1 用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌 上清液中含放射性的原因 保溫時間過短 有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內 經(jīng)離心后分布于上清液中 上清液中出現(xiàn)放射性 噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機分離 這一段保溫時間過長 噬菌體在大腸桿菌內增殖后子代釋放出來 經(jīng)離心后分布于上清液 也會使上清液中出現(xiàn)放射性 2 用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌 沉淀物中有放射性的原因 由于攪拌不充分 有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面 隨細菌離心到沉淀物中 典例1 2015 湖南永州月考 用含32P和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌 將一個未標記的噬菌體在細菌中培養(yǎng)9h 經(jīng)檢測共產(chǎn)生了64個子代噬菌體 下列敘述正確的是 A 32P和35S只能分別標記細菌的DNA和蛋白質B 子代噬菌體的DNA和蛋白質一定具有放射性C DNA具有放射性的子代噬菌體占D 噬菌體繁殖一代的時間約為1h解析磷脂也可以被32P標記 子代噬菌體的DNA和蛋白質是利用細菌的原料合成的 故一定具有放射性 培養(yǎng)9h產(chǎn)生了64個子代噬菌體 說明噬菌體繁殖了6代 故噬菌體繁殖一代的時間為1 5h B 以題說法 噬菌體侵染細菌實驗中同位素標記解題技巧 1 雙鏈DNA分子中堿基的計算 1 嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等 即A G T C 2 在雙鏈DNA分子中 互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等 設在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1 T1 n 因為A1 T2 A2 T1 則 A1 T1 A2 T2 n 所以A T A1 A2 T1 T2 n 簡記為 配對的兩堿基之和在單 雙鏈中所占比例相等 DNA分子的結構和復制的有關計算 2 DNA分子復制方式的有關計算DNA分子復制為半保留復制 若將一個全部N原子被15N標記的DNA轉移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng) 復制 若干代 其結果分析如下 1 子代DNA分子數(shù) 2n個 無論復制多少次 含15N的DNA分子始終是2個 含14N的DNA分子有2n個 只含14N的有 2n 2 個 做題時應看準是 含 還是 只含 2 子代DNA分子的總鏈數(shù) 2n 2 2n 1條 無論復制多少次 含15N的鏈始終是2條 做題時應看準是 DNA分子數(shù) 還是 鏈數(shù) 含14N的鏈數(shù)是 2n 1 2 條 3 消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個 則經(jīng)過n次復制需要消耗游離的該脫氧核苷酸為m 2n 1 個 若進行第n次復制 則需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m 2n 1個 典例2 2015 遼寧營口調研 右圖為真核細胞內某基因 被15N標記 的結構示意圖 該基因全部堿基中C占30 下列說法正確的是 A 解旋酶作用于 兩處B 該基因的一條核苷酸鏈中 C G A T 為3 2C 若 處后T變?yōu)锳 則該基因控制的性狀一定發(fā)生改變D 該基因在含14N的培養(yǎng)液中復制3次后 含14N的DNA分子占 解析DNA解旋酶使DNA雙螺旋結構的氫鍵斷裂 作用部位應是題圖中的 A項錯誤 DNA是規(guī)則的雙螺旋結構 A與T配對 G與C配對 由題干知該基因全部堿基中C占30 因此G也占30 A與T相等占20 該基因全部堿基中 C G A T 為3 2 又知 C G A T 的比例在整個基因中與每條核苷酸鏈中的比例相等 B項正確 處后T變?yōu)锳 發(fā)生了基因突變 但不一定引起性狀改變 C項錯誤 DNA分子的復制是半保留復制 每個新形成的DNA分子都含有一條鏈 該基因置于14N培養(yǎng)液中復制3次后 所以DNA分子都含14N D項錯誤 答案B 以題說法 關于DNA復制的2個易錯點 1 在做DNA分子復制的計算題時 應看準是 含 還是 只含 是 DNA分子數(shù) 還是 鏈數(shù) 2 在分析細胞分裂問題時 常以染色體或DNA分子為研究對象 而在分析DNA分子復制問題時 一定要從DNA分子兩條單鏈的角度考慮 所以復制后的一條染色體上的兩個DNA分子中都含有原來的單鏈 1 復制 轉錄和翻譯的比較 中心法則主要過程比較分析 2 不同類型生物遺傳信息的傳遞 1 以DNA為遺傳物質的生物遺傳信息的傳遞 2 以RNA為遺傳物質的生物遺傳信息的傳遞 具有RNA復制功能的RNA病毒 如煙草花葉病毒 具有逆轉錄功能的RNA病毒 如艾滋病病毒 典例3 如圖表示有關遺傳信息傳遞的模擬實驗 下列相關敘述中合理的是 A 若X是RNA Y是DNA 則試管內必須加入DNA連接酶 B 若X是CTTGTACAA Y含有U 則試管內必須加入逆轉錄酶C 若X與Y都是DNA 則試管內必須加入氨基酸D 若Y是蛋白質 X是mRNA 則試管內還要有其他RNA解析若X是RNA Y是DNA 表示逆轉錄過程 需加入逆轉錄酶 若X是CTTGTACAA Y含有U 表示轉錄過程 需加入RNA聚合酶 若X與Y都是DNA 表示DNA的復制過程 需加入DNA聚合酶 若Y是蛋白質 X是mRNA 表示翻譯過程 則試管內還要有其他RNA 如tRNA D 以題說法 與核酸有關 六類酶 的辨析 1 解旋酶 是DNA分子復制時使氫鍵斷裂 2 限制酶 是使兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂 3 DNA聚合酶 是DNA分子復制時依據(jù)堿基互補配對原則使單個脫氧核苷酸連成脫氧核苷酸鏈 4 DNA連接酶 是將兩個DNA分子片段的末端 縫合 起來形成磷酸二酯鍵 5 RNA聚合酶 是RNA復制或DNA轉錄時依據(jù)堿基互補配對原則將單個核糖核苷酸連接成RNA鏈 6 逆轉錄酶 是某些RNA病毒在宿主細胞內利用宿主細胞的脫氧核苷酸合成DNA的一種酶 1 遺傳信息 密碼子與反密碼子的區(qū)分 遺傳信息 密碼子與反密碼子的辨析 2 DNA上遺傳信息 密碼子 反密碼子的對應關系如下圖所示 3 氨基酸與密碼子 反密碼子的關系 1 每種氨基酸對應1種或幾種密碼子 密碼子簡并性 可由1種或幾種tRNA轉運 2 1種密碼子只能決定1種氨基酸 1種tRNA只能轉運1種氨基酸 3 密碼子有64種 3種終止密碼子 61種決定氨基酸的密碼子 反密碼子理論上有61種 4 基因中堿基 RNA中堿基與蛋白質中氨基酸數(shù)量的關系 基因中堿基數(shù) mRNA堿基數(shù) 多肽鏈中氨基酸數(shù) 6 3 1 圖解如下 典例4 如圖所示為真核細胞蛋白質合成過程中必需的兩種物質 甲 乙 下列有關敘述中正確的是 A 遺傳信息位于甲上B 乙由三個堿基組成C 甲的合成需要RNA聚合酶的參與D 乙可以轉運多種氨基酸解析由圖可知 甲為mRNA 乙為tRNA 遺傳信息位于DNA上 tRNA是由一條單鏈RNA通過折疊形成的 由多個堿基組成 一種tRNA只能轉運一種氨基酸 mRNA是在RNA聚合酶催化作用下以DNA分子的一條鏈為模板轉錄形成的 C 同位素示蹤法在探究DNA復制方式中的應用 1 用放射性同位素標記大腸桿菌 1 若用14N標記大腸桿菌 普通大腸桿菌無放射性 得到14N 14N的DNA分子 將該DNA分子離心處理 離心后位于試管的上部 即輕帶 如下圖1 2 若用放射性同位素15N標記大腸桿菌 得到15N 15N的DNA分子 將該DNA分子離心處理 離心后位于試管的下部 即重帶 如下圖2 3 若大腸桿菌的DNA分子中一條鏈被14N標記 另一條鏈被15N標記 離心處理后將會位于試管的中部 即中帶 如下圖3 2 追蹤DNA的復制方式 1 將親代含14N的大腸桿菌轉移到含15N的培養(yǎng)基上增殖一代 2 將親代含15N的大腸桿菌轉移到含14N的培養(yǎng)基上增殖一代 3 分別對上述培養(yǎng)得到的大腸桿菌離心處理 3 結果分析 1 若DNA的復制方式為全保留復制 則離心后出現(xiàn)如圖4所示 即1 2重帶和1 2輕帶 該復制方式實際上是不存在的 2 若DNA的復制方式為半保留復制 則離心后出現(xiàn)如圖5所示 即全部為中帶 典例剖析 科學家在研究DNA分子復制方式時進行了下圖所示的實驗研究 已知培養(yǎng)用的細菌大約每20min分裂一次 1 實驗一和實驗二的作用是 2 從實驗三的結果C D可以看出DNA分子復制 是 不是 半保留復制 3 如果實驗三的結果都為F 則可判斷DNA分子的復制方式 是 不是 半保留復制 4 如果DNA分子的復制方式是半保留復制 與結果D相比 結果E密度帶的數(shù)量和位置 放射性強度不同的是 帶 解析 1 實驗一和實驗二分別表示14N和15N標記的DNA分子的離心結果 其作用是與后面的實驗結果形成對照 2 從實驗三的結果C D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原來DNA分子 15N 15N 中的一條鏈 可見DNA分子復制具有半保留復制的特點 3 結果表明原來被15N標記的DNA分子的兩條鏈沒有分開 因此不是半保留復制 4 假設原有DNA分子數(shù)目為n 結果D和結果E都有2n個DNA分子為15N 14N 結果D有2n個DNA分子為14N 14N 結果E有6n個DNA分子為14N 14N 所以與結果D相比 結果E密度帶的數(shù)量和位置沒有變化 放射性強度發(fā)生變化的是輕帶 答案 1 對照作用 2 是 3 不是 4 沒有變化輕