第六单元 遗传的分子基础
第1讲 DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制
【课程标准】
1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。
知识1 格里菲思体内转化实验
1.实验材料——肺炎链球菌
2.体内转化实验
(1)过程与结果
(2)实验分析:实验①②形成对照,说明 ;实验②③对比,说明 ;实验②③④对比,说明 。
(3)推论:加热杀死的S型细菌中含有某种“ ”,使R型活细菌转化为S型活细菌。
知识2 艾弗里体外转化实验
1.方法
将加热致死的S型细菌破碎后,去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质,制成 ,分别做不处理、加不同 处理等多组,再分别与R型细菌混合培养、观察固体培养基上菌落生成情况。
2.过程与结果
(1)实验②③④分别说明 。
(2)实验①⑤说明 具有转化作用。
3.结论
才是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是肺炎链球菌的遗传物质。
知识3 T2噬菌体的结构特点与增殖过程
1.T2噬菌体的结构
2.噬菌体在细菌中的增殖过程
(1)模板:进入细菌体内的 。
(2)合成噬菌体DNA的原料:大肠杆菌提供的4种 。
(3)合成噬菌体的蛋白质的原料为大肠杆菌的氨基酸,场所为大肠杆菌的核糖体。
知识4 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
1.实验者:赫尔希和蔡斯。
2.主要实验技术: 、微生物的培养、离心等。
3.实验过程和结果
(1)实验中,搅拌的目的是 ,离心的目的是让上清液中析出 ,而离心管的沉淀物中留下 。
(2)搅拌、离心后进行的放射性检测,说明T2噬菌体的 没有进入大肠杆菌, 进入大肠杆菌体内。
4.实验结论
DNA是T2噬菌体的遗传物质。
知识5 RNA也是遗传物质
1.有些病毒不含DNA,只含蛋白质和RNA,这些病毒中 是遗传物质(如HIV、流感病毒、新冠病毒等)。
2.证明实验:烟草花叶病毒(RNA病毒)感染烟草实验。
知识6 DNA是主要的遗传物质
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
有细胞结构的生物 真核生物 玉米、小麦、人
原核生物 DNA和RNA 乳酸菌、蓝细菌
无细胞结构的生物 DNA病毒 DNA 噬菌体
RNA病毒 RNA TMV、HIV、SARS病毒、新冠病毒
知识7 DNA分子的结构
1.主要构建者
沃森和克里克。
2.DNA的结构
DNA是规则的 结构,其反向平行的两条长链中4种 通过
原则形成碱基对。
3.DNA结构的特点
(1)多样性:碱基对多种多样的排列顺序。如n个碱基对组成的DNA分子,可能的碱基对排列顺序有 种。
(2)特异性:每种DNA分子都有特定的碱基(对)排列顺序,代表了特定的遗传信息。
4.基因的概念
(1)基因通常是 。有些病毒的遗传物质是RNA,对此类病毒而言,基因就是有遗传效应的 片段。
(2)基因、DNA、染色体三者的关系
①基因与DNA的关系:通常两者的化学成分是一样的,基本组成单位都是 。
②基因与染色体的关系:基因与染色体是线性的平行关系。
③染色体与DNA的关系:染色体是DNA的 。
知识8 DNA的复制
1.DNA的复制概述
概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期 期和减数分裂Ⅰ前的间期
场所 DNA存在的场所,主要是
过程 解旋→合成子链→重新螺旋
条件 ①模板:亲代DNA的每一条链; ②原料:4种游离的 ; ③能量: 释放的能量; ④酶: 和 等
结果 正常情况下,1个DNA复制形成2个与亲代DNA完全相同的DNA
特点 边解旋边复制、半保留复制等
意义 将 从亲代传给子代,从而保持了 的连续性
2.DNA的复制过程
DNA分子的复制为半保留复制,一个DNA分子复制n次,则有:
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数=2n个。
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数= 个。
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数= 。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条。
②子代中含有亲代的脱氧核苷酸链数= 条。
③新合成的脱氧核苷酸链数= 条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数:若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 个。
考点1 人类对遗传物质的探索过程
[例1] (2024·江苏合格考)赫尔希和蔡斯通过同位素示踪法进行了噬菌体侵染细菌实验,他们用 35S标记的物质是( )
A.DNA B.RNA C.多糖 D.蛋白质
[跟踪训练1] 人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程,1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验表明( )
A.DNA是遗传物质 B.蛋白质是遗传物质
C.噬菌体不含有蛋白质 D.噬菌体不含有DNA
[跟踪训练2] (2022·江苏合格考)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验,用加热致死的S型细菌制成提取液,经下表所示的处理后,分别加入含有R型活菌的培养基中。一段时间后,培养基上无S型细菌出现的实验组别是( )
实验组别 ① ② ③ ④
加入的酶 未加 蛋白酶 RNA酶 DNA酶
A.① B.② C.③ D.④
考点2 DNA分子结构的主要特点
[例2] (2024·江苏合格考)DNA分子中含有的单糖是( )
A.核糖 B.脱氧核糖 C.葡萄糖 D.果糖
[例3] (2022·江苏合格考)在DNA分子中,两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。下列碱基配对方式正确的是( )
A.A—G B.A—T C.T—G D.C—A
[跟踪训练3] 作为科学家合作研究的典范,沃森和克里克配合,揭示了DNA分子的结构。排列在DNA分子外侧,构成基本骨架的物质是( )
A.碱基对 B.脱氧核糖和磷酸
C.肽链 D.果糖
[跟踪训练4] 下列关于DNA分子结构的叙述,错误的是( )
A.脱氧核苷酸通过肽键互相连接
B.DNA分子的两条链反向平行
C.碱基通过氢键连接成碱基对,排列在内侧
D.脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧
考点3 基因的概念
[例4] (2024·江苏合格考)下列关于基因、DNA和染色体的叙述,正确的是( )
A.基因通常是有遗传效应的DNA片段
B.染色体的主要成分是DNA和脂质
C.一条染色体上含有一对等位基因
D.DNA仅分布于细胞质中
[跟踪训练5] 下列有关细胞中基因的叙述,错误的是( )
A.基因能指导蛋白质的合成 B.每个DNA分子上都只有一个基因
C.基因不一定是DNA片段 D.基因的基本组成单位是核苷酸
考点4 DNA分子的复制
[例5] (2024·江苏合格考)下列关于DNA分子复制的叙述,错误的是( )
A.需要消耗能量 B.需要多种酶参与
C.仅以一条链为模板 D.复制方式为半保留复制
[跟踪训练6] DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给子代。1个DNA分子连续复制两代,得到的DNA分子数量为( )
A.2个 B.4个 C.8个 D.16个
1.在肺炎链球菌转化实验中,使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是( )
A.荚膜多糖 B.蛋白质
C.R型细菌的DNA D.S型细菌的DNA
2.科学家赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料,利用放射性同位素标记技术,完成了噬菌体侵染细菌的实验。该实验表明( )
A.DNA是噬菌体的遗传物质 B.蛋白质是噬菌体的遗传物质
C.病毒中有DNA,但没有蛋白质 D.细菌中有DNA,但没有蛋白质
3.用右图所示的噬菌体侵染大肠杆菌,裂解后得到的大量子代噬菌体中( )
A.全部含有32P和35S
B.少部分含有32P和32S
C.全部含有31P和35S
D.大部分含有31P和35S
4.下列有关DNA分子结构的说法,正确的是( )
A.磷酸与脱氧核糖相连 B.碱基排列在外侧
C.胞嘧啶与胸腺嘧啶通过氢键配对 D.两条链的空间结构千变万化
5.右图所示为DNA分子中两个脱氧核苷酸之间的连接。下列有关说法错误的是( )
A.图中五边形表示脱氧核糖
B.连接图中两个脱氧核苷酸的化学键是磷酸二酯键
C.DNA分子中碱基G只能与碱基C互补配对
D.DNA复制时解旋酶作用于G、C之间的连接
6.下列有关DNA分子复制的叙述,错误的是( )
A.全部解旋后再复制 B.可发生在有丝分裂的间期
C.需以脱氧核苷酸为原料 D.半保留复制
7.完成DNA分子复制所需的条件中,下列哪项是最合理的( )
①模板 ②原料 ③能量 ④酶 ⑤tRNA
A.①②③⑤ B.②③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④
8.细胞中DNA复制时,把两条双链解开所需的酶是( )
A.DNA连接酶 B.DNA酶 C.DNA聚合酶 D.解旋酶
9.人类基因组计划测定的是24条染色体上DNA的碱基序列,24个DNA分子大约含有31.6亿个碱基对,其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。下列有关基因的叙述,错误的是( )
A.人类基因主要位于染色体上
B.一个DNA分子上有许多个基因
C.任意一个DNA片段都是基因
D.遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
10.DNA的立体结构和平面结构如下图所示。回答下列问题。
(1)DNA分子的两条链按 (填“同向”或“反向”)平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA通过 的排列顺序储存遗传信息。
(3)大多数生物以 作为遗传物质,相对于单链RNA,DNA的稳定性更 (填“高”或“低”)。
第2讲 基因的表达
【课程标准】
1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现。2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
知识1 RNA的种类和功能
与基因表达有关的RNA主要包括 三类,它们是由 聚合而成的单链核酸,其结构和功能如下图所示。
知识2 遗传信息的转录
1.概念
RNA聚合酶以 为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
2.过程
知识3 遗传信息的翻译
1.翻译的概念
游离在细胞质中的各种氨基酸,以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质(多肽链)的过程。
2.密码子和反密码子的比较
项目 密码子 反密码子
位置 mRNA
作用 直接决定蛋白质中 的序列 转运氨基酸,识别
实质 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的 tRNA上与 发生碱基互补配对的3个相邻碱基
(1)遗传信息、密码子和反密码子的关系
遗传信息一般存在于DNA分子中,DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏着遗传信息。密码子存在于mRNA分子中,密码子的排列顺序直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。反密码子存在于tRNA分子中,决定tRNA携带的氨基酸放在核糖体的位置。
(2)密码子和氨基酸之间的关系
一般情况下,一种密码子(终止密码子除外)决定 氨基酸,一种氨基酸可由 密码子决定。
知识4 DNA复制、转录和翻译的比较
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
复制(DNA→DNA) 转录(DNA→RNA) 翻译(mRNA→蛋白质)
时间 例如分裂间期 整个生长发育过程中,几乎所有活细胞中
场所 主要是细胞核(DNA存在的部位,如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等部位都可发生) 细胞质(核糖体)
模板 亲代DNA的两条链分别作模板 DNA(基因)的一条链 mRNA
模板去向 子代DNA分子中 DNA链恢复双螺旋 降解成核糖核苷酸
原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 氨基酸
产物 子代DNA分子 3大类RNA 蛋白质(多肽)和水
酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 特定的酶
过程 DNA解旋,以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应模板链螺旋化 DNA解旋,以其中一条链为模板,按碱基互补配对原则,形成RNA mRNA与核糖体结合,以mRNA为模板,以tRNA为搬运相应氨基酸的工具,合成有一定氨基酸序列的蛋白质
关键调控序列 复制原点 启动子(不转录)、终止子 起始密码子、终止密码子(一般不翻译)
碱基配对 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C
特点 半保留复制;边解旋边复制等 边解旋边转录 一条mRNA上可相继结合多个核糖体,同时合成多条相同的多肽链
意义 复制遗传信息,使遗传信息由亲代传给子代 表达遗传信息,使生物体表现出各种遗传性状
知识5 中心法则
1.提出者:克里克。
2.中心法则总表达式
知识6 基因表达产物与性状的关系
知识7 基因的选择性表达与细胞分化
1.基因类型:①在 细胞中都能表达的基因,即管家基因;②只在 细胞中特异性表达的基因,即奢侈基因。
2.细胞分化的本质: 。
知识8 表观遗传
1.概念
生物体基因的碱基序列保持 ,而基因表达和表型发生 变化的现象。
2.实例
柳穿鱼花形的遗传、某种小鼠毛色的遗传、蜂王和工蜂。
3.特点
(1)表观遗传普遍存在于生物的 的整个生命过程中。
(2)基因的 不变,但基因表达和表型会发生可遗传变化。
(3)可以通过有丝分裂、减数分裂遗传被修饰的基因。
(4)被修饰的基因可发生可逆性变化,如去甲基化。
4.类型
表观遗传的现象有很多,已知的有 、组蛋白修饰、基因沉默等,有的会致病。
知识9 基因与性状的关系
1.基因和性状之间不是简单的一一对应关系
(1)多数情况下,一个基因控制一种性状。
(2)一种性状可受到 基因影响。
(3)一个基因可控制 性状。
(4)生物的性状是 共同作用的结果。基因型相同,表型可能不同;基因型不同,表型可能相同。
2.基因表达与性状关系的复杂性:基因与基因、基因与 、基因与环境之间存在着复杂的 ,精细地调控着生物体的性状。
考点1 遗传信息的转录和翻译
[例1] (2024·江苏合格考)红霉素能与核糖体结合,抑制肽链的延伸。该药物抑制的过程是( )
A.DNA复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
[例2] (2023·江苏合格考)下图为中心法则图解,①～④表示相关生理过程,其中表示转录过程的是( )
A.① B.② C.③ D.④
[跟踪训练1] 基因编辑技术是当前生命科学和生物医学等领域研究的热点,它通过修饰基因而改变基因的表达。下图表示细胞内基因表达过程,其中过程M称为( )
A.复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
[跟踪训练2] 下列有关细胞中蛋白质合成的叙述,正确的是( )
A.mRNA沿着核糖体移动
B.tRNA携带密码子
C.一个mRNA结合的多个核糖体最终合成的肽链相同
D.每种氨基酸只有一种密码子
考点2 基因与性状的关系
[例3] (2024·江苏合格考)表观遗传现象在自然界广泛存在,该现象中不发生改变的是( )
A.基因的碱基序列 B.生物体的性状
C.基因的表达水平 D.mRNA的合成量
[例4] (2023·江苏合格考)柳穿鱼Lcyc基因的碱基序列没有变化,但部分碱基发生了甲基化,导致相关基因表达和表型发生了可遗传变化。这种现象叫作( )
A.表观遗传 B.染色体变异 C.伴性遗传 D.基因重组
[跟踪训练3] 表观遗传现象普遍存在于生物体的生长发育过程中。下列现象与表观遗传不符的是( )
A.蜂王与工蜂的异型分化
B.镰刀型细胞贫血症的产生
C.柳穿鱼部分碱基发生甲基化修饰,对表型产生影响
D.核基因组成相同的同卵双胞胎性状具有差异
[跟踪训练4] 下列有关基因表达与性状关系的描述,错误的是( )
A.大多数情况下,基因与性状不是简单的一一对应的关系
B.基因可以通过控制蛋白质的合成直接控制生物体的性状
C.研究发现,细胞分化的本质就是基因的选择性表达
D.一般来说,性状是基因与环境共同作用的结果
1.已知某DNA分子的一条链上的部分碱基序列为“—AGTT—”,那么以此为模板进行转录,得到的mRNA链部分碱基序列为( )
A.—TCUU— B.—TCAA— C.—UCAA— D.—TCAT—
2.在多肽链合成的“生产线”中,tRNA将氨基酸放入特定位置合成具有一定氨基酸顺序的多肽链。右图代表某tRNA的结构,其转运的氨基酸是(注:下面括号中的字母代表相应氨基酸的密码子)( )
A.半胱氨酸(UGC) B.丙氨酸(GCA)
C.精氨酸(CGU) D.苏氨酸(ACG)
3.真核细胞中,DNA的复制、遗传信息的转录和翻译分别主要发生在( )
A.细胞核、核糖体、核糖体 B.核糖体、核糖体、细胞核
C.细胞核、细胞核、核糖体 D.核糖体、细胞核、细胞核
4.下列有关表观遗传的叙述,正确的是( )
A.基因的碱基序列保持不变 B.基因的表达不发生变化
C.不可以在亲子代之间遗传 D.不受环境因素的影响
5.下列关于胰岛素基因的复制、转录及翻译过程的叙述,正确的是( )
A.以基因的一条链为模板进行复制 B.以氨基酸为原料进行转录
C.在核糖体中完成转录 D.以mRNA为模板进行翻译
6.小鼠的黄色体毛基因被甲基化后,基因中的碱基序列不变,但基因的表达会被抑制,导致小鼠的体毛颜色发生可遗传的变化,这样的现象叫作( )
A.基因突变 B.基因重组 C.表观遗传 D.染色体变异
7.下图表示遗传信息的部分传递途径,图中①、②表示的过程分别是( )
A.复制、转录 B.转录、翻译
C.转录、复制 D.翻译、转录
8.来自同一个体的神经细胞和肝细胞有诸多差异,以下关于两者的描述错误的是( )
A.核DNA不完全相同 B.RNA不完全相同
C.蛋白质不完全相同 D.糖类不完全相同
9.下图为基因与性状的关系示意图,请据图回答下列问题。
(1)通过①过程合成mRNA,在遗传学上称为 。
(2)在真核细胞的细胞核中,①过程的mRNA通过 进入细胞质中,指导蛋白质的生物合成。
(3)②过程称为 ,场所是 。
(4)基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是由缺乏合成黑色素的酶导致的,这属于基因对性状的 (填“直接”或“间接”)控制。
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第1讲 DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制
知识整合
知识1
1.光滑 有毒 粗糙 无
2.(1)S型活细菌 不死亡 (2)R型细菌无致病性,S型细菌有致病性 加热杀死的S型细菌无致病性 R型细菌可转化为S型细菌 (3)转化因子
知识2
1.细胞提取物 酶
2.S型 R (1)蛋白质、RNA和脂质没有转化作用
(2)DNA
3.DNA
知识3
1.DNA 蛋白质
2.(1)噬菌体的DNA (2)脱氧核苷酸
知识4
2.同位素标记法
3.①含35S的大肠杆菌 ②含32P的大肠杆菌 ③蛋白质外壳含35S ④DNA含32P ⑤高 ⑥低 ⑦低 ⑧高 ⑨没有35S ⑩存在32P (1)使吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳与大肠杆菌分离 质量较轻的T2噬菌体颗粒 被侵染的大肠杆菌 (2)蛋白质 DNA
知识5
1.RNA
知识6
DNA和RNA DNA DNA DNA RNA
知识7
2.双螺旋 脱氧核苷酸 碱基互补配对 ①C、H、O、N、P ②A、T、G、C ③脱氧核糖 ④脱氧核苷酸 ⑤磷酸 ⑥脱氧核糖 ⑦磷酸与脱氧核糖 ⑧碱基 ⑨氢键
⑩反向平行
3.(1)4n
4.(1)有遗传效应的DNA片段 RNA (2)①脱氧核苷酸 ③主要载体
知识8
1.有丝分裂前的间 细胞核 脱氧核苷酸 ATP 解旋酶 DNA聚合酶 遗传信息
遗传信息
2.解旋 母链(DNA两条链) 脱氧核苷酸 碱基互补配对 DNA聚合 (1)②2 ③2n-2 (2)②2
③2n+1-2 (3)m×(2n-1)
考点突破
考点1
[例1] D 本实验的实验思路是设法将噬菌体的DNA和蛋白质分开,单独、直接研究它们各自不同的遗传功能。S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特征元素,赫尔希和蔡斯用35S标记蛋白质,用32P标记DNA。
[跟踪训练1] A 噬菌体侵染细菌实验中,赫尔希和蔡斯分别标记蛋白质和DNA,结果表明DNA是遗传物质。
[跟踪训练2] D 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中,用加热致死的S型细菌制成提取液,提取液中含S型细菌的DNA,经题表所示的处理后,分别加入含有R型活菌的培养基中,一段时间后,无S型细菌出现的是④组,DNA酶能够将DNA水解,进而导致DNA无法发挥其转化作用,①②③组均含有DNA,可以发挥转化作用,能够出现S型细菌。
考点2
[例2] B 脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位,1分子的脱氧核苷酸是由1分子磷酸、
1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成的,因此DNA分子中含有的单糖是脱氧核糖。
[例3] B 根据碱基互补配对原则,A与T配对,G与C配对。
[跟踪训练3] B 脱氧核糖和磷酸交替连接排列在DNA分子外侧,构成DNA的基本骨架。
[跟踪训练4] A 脱氧核苷酸通过磷酸二酯键互相连接。
考点3
[例4] A 基因通常是有遗传效应的DNA片段;染色体的主要成分是DNA和蛋白质;一条染色体上含有一对等位基因中的一个基因,等位基因位于同源染色体上;DNA主要分布在细胞核中,在细胞质中也有分布,如线粒体中。
[跟踪训练5] B 基因通常是具有遗传效应的DNA片段,也可能是有遗传效应的RNA片段,基因的基本组成单位是核苷酸,基因能指导蛋白质的合成,一个DNA分子上往往有许多个基因。
考点4
[例5] C DNA分子复制时需要解旋酶、DNA聚合酶等多种酶的参与,同时需要消耗ATP
(能量);DNA复制时以DNA分子的两条链分别作模板,进行边解旋边复制;DNA分子复制形成的新的DNA都保留了原来DNA分子中的一条链,这种方式叫作半保留复制。
[跟踪训练6] B 1个DNA分子连续复制n代,得到的DNA分子数为2n个,故22=4。
过关演练
1.D S型菌的DNA分子是转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,S型细菌的DNA是使R型细菌发生稳定遗传变化的物质。
2.A T2噬菌体的结构中有DNA和蛋白质,用同位素32P标记DNA分子,结果表明含32P的DNA分子进入细菌体内并在子代中检测到32P,而用同位素35S标记蛋白质无此现象,因此证明DNA是噬菌体的遗传物质。
3.C 噬菌体的蛋白质外壳和DNA分别含有32S、32P,宿主细胞大肠杆菌含有35S和31P,侵染后,32P随DNA进入大肠杆菌,子代噬菌体会以大肠杆菌的原料来合成自身物质。少部分的子代噬菌体DNA会含有32P,但全部会含有31P;所有的子代噬菌体一定不会含有32S,故子代噬菌体均含有31P和35S。
4.A 磷酸与脱氧核糖交替连接,构成DNA的基本骨架;碱基通过氢键连接位于内侧;碱基互补配对的原则是A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)配对,G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)配对;DNA两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,这种结构在DNA分子中普遍存在。
5.B 题图为DNA分子中两个脱氧核苷酸之间的连接,五边形表示脱氧核糖;连接题图中两个脱氧核苷酸的化学键是氢键;DNA分子中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,碱基G只能与碱基C互补配对,碱基A只能与碱基T互补配对;解旋酶能催化G与C之间的氢键断裂。
6.A DNA复制方式是边解旋边复制,不是全部解旋后再复制;DNA复制发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期;由于DNA复制的产物是DNA,故需以脱氧核苷酸为原料;DNA复制的特点表现为边解旋边复制,且为半保留复制。
7.D DNA复制需要的基本条件有①模板:解旋后的两条DNA单链;②原料:四种脱氧核苷酸;③能量:ATP供能;④酶:解旋酶解开双链、DNA聚合酶催化子链合成。⑤tRNA是翻译过程中搬运氨基酸的工具。
8.D 解旋酶的作用是将DNA双螺旋解开。
9.C 基因通常是有遗传效应的DNA片段,由题意可知,人类基因组中有许多DNA片段不属于基因。
10.【答案】 (1)反向 (2)脱氧核苷酸 (3)DNA 高
【解析】 (1)DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA通过脱氧核苷酸的排列顺序储存遗传信息。
(3)大多数生物以DNA作为遗传物质,相对于单链RNA,双链DNA的骨架在外,碱基对在内,形成双螺旋结构,使其稳定性更高。
第2讲 基因的表达
知识整合
知识1
mRNA、tRNA和rRNA 核糖核苷酸 蛋白质 识别并转运
知识2
1.DNA的一条链
2.碱基 碱基互补配对 一条链 游离的核糖核苷酸 RNA聚合酶 双螺旋
知识3
1.mRNA
2.tRNA 氨基酸 密码子 碱基 密码子 (2)一种 一种或多种
知识5
2.①转录 ②逆转录 ③翻译
知识6
酶的合成
知识7
1.所有 某类
2.基因的选择性表达
知识8
1.不变 可遗传
3.(1)生长、发育和衰老 (2)碱基序列
4.DNA甲基化
知识9
1.(2)多个 (3)多个 (4)基因和环境
2.基因表达产物 相互作用
考点突破
考点1
[例1] C 基因表达中翻译的场所是核糖体,红霉素能与核糖体结合,抑制肽链的延伸,故抑制的过程是翻译。
[例2] B 题图所示过程中②表示以DNA为模板,合成RNA的过程,即转录过程。
[跟踪训练1] B M过程是以DNA一条链为模板,合成RNA(题图中含有U的单链),该过程叫转录。
[跟踪训练2] C 在蛋白质合成过程中,是核糖体沿着mRNA移动,而不是mRNA沿着核糖体移动;tRNA携带的是反密码子,mRNA携带密码子;一个mRNA结合多个核糖体,由于模板mRNA相同,所以最终合成的肽链相同;有些氨基酸有多种密码子。
考点2
[例3] A 表观遗传是指DNA序列不发生变化,但基因的表达却发生了可遗传的改变,即基因型未发生变化而表型却发生了改变,该过程中基因的碱基序列不变,但基因的表达水平和mRNA的合成量也发生变化,生物体性状改变。
[例4] A 分析题意,柳穿鱼Lcyc基因的碱基序列没有变化,但部分碱基发生了甲基化,即DNA序列不发生变化,但基因的表达却发生了可遗传的改变,属于表观遗传。
[跟踪训练3] B 镰刀型细胞贫血症(镰状细胞贫血症)的产生是基因突变的结果,基因的碱基序列发生了改变,不属于表观遗传。
[跟踪训练4] B 多数情况下,基因与性状不是简单的线性关系,一个基因可以控制一个性状,有时也可以影响多个性状;基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,也可以通过控制酶(大多是蛋白质)的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物体的性状;细胞分化的根本原因是基因的选择性表达;基因与基因、基因与基因产物、基因与环境相互作用,精细地调节生物的性状,生物的性状是由基因和环境共同决定的。
过关演练
1.C 在转录过程中碱基遵循碱基互补配对原则,A只能与U配对,T只能与A配对,C只能与G配对,则以“—AGTT—”为模板经转录后得到的mRNA中部分碱基序列为—UCAA—。
2.B 反密码子从携带氨基酸的一端开始读码,据题图分析,反密码子为CGU,因此mRNA中密码子是GCA,对应的氨基酸是丙氨酸。
3.C 真核细胞中,DNA的复制和转录都主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质的核糖体上。
4.A 表观遗传中,基因的碱基序列保持不变;表观遗传中,构成染色体的组蛋白会发生甲基化、乙酰化等修饰,影响基因的表达,使基因的表达发生变化;表观遗传是可遗传的,可以在亲子代之间遗传;表观遗传易受环境因素影响。
5.D 基因的复制是以DNA的两条链为模板进行的;转录形成的是RNA,其原料是四种游离的核糖核苷酸,氨基酸是翻译的原料;真核细胞转录的主要场所是细胞核,核糖体是翻译的场所;翻译是以mRNA为模板进行的。
6.C 小鼠的黄色体毛基因被甲基化后,基因中的碱基序列不变,但基因的表达会被抑制,导致小鼠的体毛颜色发生了可遗传的变化,这样的现象叫作表观遗传。
7.B 题图中①是遗传信息从DNA(基因)传递到mRNA的过程,表示转录;题图中②是以mRNA为模板,合成蛋白质的过程,表示翻译。
8.A 神经细胞和肝细胞是由同一个受精卵经分裂和分化后形成的,细胞核具有相同的遗传物质,即核DNA相同。
9.【答案】 (1)转录 (2)核孔 (3)翻译 核糖体 (4)间接
【解析】 (1)转录是以DNA的一条链为模板,合成mRNA的过程。
(2)在真核细胞中,mRNA在细胞核内合成,通过核孔进入细胞质,在核糖体上指导蛋白质的合成。
(3)mRNA在核糖体上指导蛋白质合成的过程称为翻译,翻译的场所是核糖体。
(4)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,属于间接控制。
