专题四遗传的分子基础

1、1专题四专题四 遗传的分子基础遗传的分子基础2考纲要求考纲要求（1）核酸是遗传物质）核酸是遗传物质的证据的证据（2）DNA分子结构分子结构和特点和特点（3）遗传信息的传递）遗传信息的传递（4）遗传信息的表达）遗传信息的表达3一、一、DNA的结构的结构 观察、思考、感悟：观察、思考、感悟： 1、DNA分子的组成元素、基本单位和分布分别是？分子的组成元素、基本单位和分布分别是？ 2、核酸、脱氧核糖核酸、脱氧核苷酸链、脱氧核苷酸、脱、核酸、脱氧核糖核酸、脱氧核苷酸链、脱氧核苷酸、脱氧核苷、碱基的关系？氧核苷、碱基的关系？ 3、DNA分子的结构特点是？分子的结构特点是？ 4、DNA的一条链上相邻碱基间

2、如何连接？两条链间的碱基的一条链上相邻碱基间如何连接？两条链间的碱基又如何连接？又如何连接？ 5、一个、一个DNA分子有几个游离的磷酸基团？分子有几个游离的磷酸基团？ 6、DNA分子中的哪种碱基对的比例越高分子中的哪种碱基对的比例越高,DNA分子越稳定？分子越稳定？ 7、DNA分子彻底水解的产物是什么？分子彻底水解的产物是什么？螺旋4例例1参考书参考书P29典例训练典例训练3变式变式1、(09广东广东)有关有关DNA分子结构的叙述，不正确的是分子结构的叙述，不正确的是() ADNA分子由分子由4种脱氧核苷酸组成种脱氧核苷酸组成 BDNA单链上相邻碱基以氢键连接单链上相邻碱基以氢键连接 C碱基通

3、过脱氧核糖与磷酸基相连接碱基通过脱氧核糖与磷酸基相连接 D磷酸与脱氧核糖交替连接构成磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架链的基本骨架2. 有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明的结构有有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明的结构有1个腺个腺嘌呤，则它的其他组成应是嘌呤，则它的其他组成应是 A、3个磷酸、个磷酸、3个脱氧核糖和个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶个胸腺嘧啶 B、2个磷酸、个磷酸、2个脱氧核糖和个脱氧核糖和1个胞嘧啶个胞嘧啶 C、2个磷酸、个磷酸、2个脱氧核糖和个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶个胸腺嘧啶 D、2个磷酸、个磷酸、2个脱氧核糖和个脱氧核糖和1个尿嘧啶个尿嘧啶 B C5例例2 2(08(08

4、上海上海) )中心法则揭示了生物遗传信息由中心法则揭示了生物遗传信息由DNADNA向蛋白质传向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。递与表达的过程。请回答下列问题。(1)a(1)a、b b、c c、d d所表示的四个过程依次为所表示的四个过程依次为 、 、 和和 。(2)(2)需要需要tRNAtRNA和核糖体同时参与的过程是和核糖体同时参与的过程是 ( (用图中字母回答用图中字母回答) )。(3)a(3)a过程发生在真核细胞分裂的过程发生在真核细胞分裂的 期。期。(4)(4)在真核细胞中，在真核细胞中，a a和和b b两个过程发生的主要场所是两个过程发生的主要场所是 。(5)(5)能特异性识

5、别信使能特异性识别信使RNARNA上密码子的分子是上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是后者所携带的分子是 。(6)RNA(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有病毒的遗传信息传递与表达的途径有( (用类似本题图中的用类似本题图中的形式表述形式表述) )： 二、中心法则二、中心法则DNA复制复制转录转录翻译翻译逆转录逆转录C间间(S)(S)细胞核细胞核tRNA(tRNA(转运转运RNA)RNA)氨基酸氨基酸 ；RNARNADNADNARNARNA蛋白质。蛋白质。逆转录转录翻译叶肉细胞中能进行的过程有？存在叶肉细胞中能进行的过程有？存在a过程的细胞过程的细胞中肯定能进行中肯定能进行b、c过程

6、的说法是否正确过程的说法是否正确6三、中心法则三、中心法则（二）（二）DNA复制复制例例3 3下图为高等植物细胞下图为高等植物细胞DNADNA复制过程模式图，请根据复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题：图示过程，回答问题： (1)(1)由图示得知，由图示得知，1 1个个DNADNA分子复制出乙、丙分子复制出乙、丙2 2个个DNADNA分子，分子，其方式是其方式是_。 (2)DNA(2)DNA解旋酶能使双链解旋酶能使双链DNADNA解开，但需要细胞提供解开，但需要细胞提供_。除了图中所示酶外，丙。除了图中所示酶外，丙DNADNA分子的合成还分子的合成还需要需要_酶。酶。 (3)(3)从图中可

7、以看出合成两条子链的方向从图中可以看出合成两条子链的方向_。 (4)(4)细胞中细胞中DNADNA复制的场所有复制的场所有_；在复制完；在复制完成后，乙、丙分开的时期为成后，乙、丙分开的时期为_ _ _ _。 (5)(5)若一个卵原细胞的一条染色体上的若一个卵原细胞的一条染色体上的b b珠蛋白基因在珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个复制时一条脱氧核苷酸链中一个A A替换成替换成T T，则由该卵原，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_。半保留复制半保留复制能量能量(ATP)(ATP)DNADNA连接连接相反相反有丝分裂后期、减数有丝分裂后

8、期、减数第二次分裂后期第二次分裂后期细胞核、线粒体和叶绿体细胞核、线粒体和叶绿体1/41/47【变式】【变式】(2009(2009江苏卷江苏卷) )下图为真核生物染色体上下图为真核生物染色体上DNADNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是分子复制过程示意图，有关叙述错误的是( () )A A图中图中DNADNA分子复制是从多个起点同时开始的分子复制是从多个起点同时开始的B B图中图中DNADNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的C C真核生物真核生物DNADNA分子复制过程需要解旋酶分子复制过程需要解旋酶D D真核生物的这种复制方式提高了复制速率真核生物的这种复制方式提

9、高了复制速率A真核生物真核生物DNADNA复制的高效性：多起点、双向复制。复制的高效性：多起点、双向复制。8例例4研究发现，肝脏肿瘤患者体内促进肿瘤血管生长的血管内皮研究发现，肝脏肿瘤患者体内促进肿瘤血管生长的血管内皮生长因子生长因子 (VEGF)和加速肿瘤细胞快速分裂的纺锤体驱动蛋白和加速肿瘤细胞快速分裂的纺锤体驱动蛋白(K SP)这两种蛋自质过量表达。据美国媒体这两种蛋自质过量表达。据美国媒体2010年年8月月2 4日报道，日报道，美国阿尔尼拉姆生物技术公司日前宣布他们找到了一种能够治愈美国阿尔尼拉姆生物技术公司日前宣布他们找到了一种能够治愈所有癌症的新型药物，首批接受临床试验的所有癌症的

10、新型药物，首批接受临床试验的1 9名晚期肝癌患者病名晚期肝癌患者病情都有较大好转。药物情都有较大好转。药物ALNVSP通过核糖核酸干扰通过核糖核酸干扰(RNAi)疗法疗法直接阻止细胞生成致病蛋白质。下图表示人体细胞内合成蛋白质直接阻止细胞生成致病蛋白质。下图表示人体细胞内合成蛋白质的过程中由的过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，到蛋白质的信息流动过程，表示相关过程。表示相关过程。 (1)肝癌可能是由于肝癌可能是由于 (填序号填序号)过程中过程中出现若干个碱基对的增添而导致的变化，出现若干个碱基对的增添而导致的变化，这种变化称为这种变化称为 ，这种变化一般，这种变化一般发生在发生在 期。期。(

11、2)催化过程催化过程的酶是的酶是 ，如果得到的，如果得到的某某mRNA分子中尿嘧啶有分子中尿嘧啶有28，腺嘌呤，腺嘌呤有有18，以这个，以这个mRNA反转录合成的反转录合成的DNA分子中，鸟嘌呤的比例是分子中，鸟嘌呤的比例是 。 三、中心法则三、中心法则（三）转录与翻译（三）转录与翻译DNA的功能的功能之二：之二：通过转录、翻译，表达遗传信息通过转录、翻译，表达遗传信息 基因突变基因突变 有丝分裂和减数第一分裂间期有丝分裂和减数第一分裂间期 RNA聚合酶聚合酶27 9例例5研究发现，肝脏肿瘤患者体内促进肿瘤血管生长的血管内皮研究发现，肝脏肿瘤患者体内促进肿瘤血管生长的血管内皮生长因子生长因子

12、(VEGF)和加速肿瘤细胞快速分裂的纺锤体驱动蛋白和加速肿瘤细胞快速分裂的纺锤体驱动蛋白(K SP)这两种蛋自质过量表达。据美国媒体这两种蛋自质过量表达。据美国媒体2010年年8月月2 4日报道，日报道，美国阿尔尼拉姆生物技术公司日前宣布他们找到了一种能够治愈美国阿尔尼拉姆生物技术公司日前宣布他们找到了一种能够治愈所有癌症的新型药物，首批接受临床试验的所有癌症的新型药物，首批接受临床试验的1 9名晚期肝癌患者病名晚期肝癌患者病情都有较大好转。药物情都有较大好转。药物ALNVSP通过核糖核酸干扰通过核糖核酸干扰(RNAi)疗法疗法直接阻止细胞生成致病蛋白质。下图表示人体细胞内合成蛋白质直接阻止细

13、胞生成致病蛋白质。下图表示人体细胞内合成蛋白质的过程中由的过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，到蛋白质的信息流动过程，表示相关过程。表示相关过程。 (3)a、b为为mRNA的两端，核糖体在的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是上的移动方向是 。已知甲硫。已知甲硫氮酸和酪氨酸的密码子分别是氮酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某，某tRNA一端的三个碱基是一端的三个碱基是UAC，该该tRNA所携带的氨基酸是所携带的氨基酸是 。(4)试推测药物试推测药物ALNVSP发挥作用影发挥作用影响的是响的是 (填序号填序号)过程。过程。三、中心法则三、中心法则（三）转录与翻译（三）转录与翻译DNA的功

14、能的功能之二：之二：通过转录、翻译，表达遗传信息通过转录、翻译，表达遗传信息由由a到到b 甲硫氨酸甲硫氨酸 10例例5研究发现，肝脏肿瘤患者体内促进肿瘤血管生长的血管内皮研究发现，肝脏肿瘤患者体内促进肿瘤血管生长的血管内皮生长因子生长因子 (VEGF)和加速肿瘤细胞快速分裂的纺锤体驱动蛋白和加速肿瘤细胞快速分裂的纺锤体驱动蛋白(K SP)这两种蛋自质过量表达。据美国媒体这两种蛋自质过量表达。据美国媒体2010年年8月月2 4日报道，日报道，美国阿尔尼拉姆生物技术公司日前宣布他们找到了一种能够治愈美国阿尔尼拉姆生物技术公司日前宣布他们找到了一种能够治愈所有癌症的新型药物，首批接受临床试验的所有癌

15、症的新型药物，首批接受临床试验的1 9名晚期肝癌患者病名晚期肝癌患者病情都有较大好转。药物情都有较大好转。药物ALNVSP通过核糖核酸干扰通过核糖核酸干扰(RNAi)疗法疗法直接阻止细胞生成致病蛋白质。下图表示人体细胞内合成蛋白质直接阻止细胞生成致病蛋白质。下图表示人体细胞内合成蛋白质的过程中由的过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，到蛋白质的信息流动过程，表示相关过程。表示相关过程。 (6)一个一个mRNA上连接多个核糖体叫上连接多个核糖体叫做多聚核糖体，多聚核糖体形成的意做多聚核糖体，多聚核糖体形成的意义是义是 。在原核细胞中分离的多聚核。在原核细胞中分离的多聚核糖体常与糖体常与DNA结合

16、在一起，这说明结合在一起，这说明 。三、中心法则三、中心法则（三）转录与翻译（三）转录与翻译DNA的功能的功能之二：之二：通过转录、翻译，表达遗传信息通过转录、翻译，表达遗传信息短时问内能合成较多的肽链短时问内能合成较多的肽链 原核细胞中的转录和翻译是同时原核细胞中的转录和翻译是同时同地进行的同地进行的 11 1、转录转录 2、翻译、翻译三、中心法则三、中心法则（三）转录与翻译（三）转录与翻译（1）场所：）场所： （2）条件：原料、模板、酶、能量）条件：原料、模板、酶、能量 （3 ）转运工具）转运工具（4）产物：）产物：过程：过程：起始起始：核糖体沿：核糖体沿mRNA移动移动延伸延伸：核糖体认

17、读核糖体认读mRNA上的密码子，上的密码子，tRNA转运相应的氨基转运相应的氨基酸，结合到肽链，形成酸，结合到肽链，形成肽键肽键终止：终止：核糖体到达核糖体到达终止密码子终止密码子，多肽合成结束，多肽合成结束121. DNA的转录的转录场所：场所：主要在主要在细胞核细胞核过程：过程：条件：条件：模板：模板： 酶：酶： 原料：原料： 能量：能量： 结果：结果：DNA片段的一条链片段的一条链RNA聚合酶聚合酶四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸ATP形成一条形成一条mRNA结合结合：RNA聚合酶与聚合酶与 DNA的某一的某一启动部位启动部位结合结合解旋解旋：一个或几个基因的一个或几个基因的 DNA 双螺旋

18、解开，以其中一条链为模板双螺旋解开，以其中一条链为模板配对配对： 游离的核糖核苷酸碱基与模板链上的碱基互补游离的核糖核苷酸碱基与模板链上的碱基互补配对配对： AU ; TA； CG； GC连接：连接：相邻的核糖核苷酸通过相邻的核糖核苷酸通过磷酸二酯键磷酸二酯键聚合聚合成成RNA13【变式】【变式】(2008(2008江苏卷江苏卷) )下图为原核细胞中转录、翻译的下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是示意图。据图判断，下列描述中正确的是( (多选多选)()() ) A A图中表示图中表示4 4条多肽链正在合成条多肽链正在合成 B B转录尚未结束，翻译即已开始转录尚未结束

19、，翻译即已开始 C C多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译 D D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链一个基因在短时间内可表达出多条多肽链BD14 思考、感悟：思考、感悟： 翻译时，有哪些翻译时，有哪些RNARNA参与？参与？RNARNA有哪些功能？有哪些功能？ 遗传信息、遗传密码和反密码子的区分？遗传信息、遗传密码和反密码子的区分？ 在信息传递和表达过程中在信息传递和表达过程中, ,哪些阶段遵循碱基互补配哪些阶段遵循碱基互补配对原则？对原则？ 生物体中哪些结构可以发生碱基互补配对生物体中哪些结构可以发生碱基互补配对? ? 生物体是如何提高翻译效率的？生物体是如

20、何提高翻译效率的？ 真核生物与原核生物的基因表达有什么不同？真核生物与原核生物的基因表达有什么不同？（1）原核生物无核膜，转录和翻译可以同时进行。）原核生物无核膜，转录和翻译可以同时进行。（2）转录的信使）转录的信使RNA不需要加工剪切。不需要加工剪切。15RNA的功能归纳：的功能归纳：(1)mRNA蛋白质合成的直接模板，密码子位蛋白质合成的直接模板，密码子位于于mRNA上。上。(2)tRNA氨基酸的转运工具，反密码子位于氨基酸的转运工具，反密码子位于tRNA上。上。(3)rRNA核糖体的重要组成成分，其合成与核糖体的重要组成成分，其合成与核仁有关。核仁有关。(4)有些有些RNA可作为可作为“

21、酶酶”，催化某些化学反应的完，催化某些化学反应的完成。成。(5)RNA病毒中，病毒中，RNA可作为遗传物质。可作为遗传物质。16四、与基因突变的联系与基因突变的联系（一）思考、感悟（一）思考、感悟： 时间？时间？ 原因？原因？ 机理？机理？17变式变式1 1（0707山东山东) )DNADNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基（设分子经过诱变，某位点上一个正常碱基（设为为P P）变成了尿嘧啶。该）变成了尿嘧啶。该DNADNA连续复制两次，得到连续复制两次，得到4 4个子代个子代DNADNA分子分子相应位点上的碱基对分别为相应位点上的碱基对分别为U-AU-A、A-TA-T、G-CG-C、C-GC

22、-G，推测，推测“P”P”可能可能是是 A.A.胸腺嘧啶胸腺嘧啶 B.B.腺嘌呤腺嘌呤 C.C.胸腺嘧啶或腺嘌呤胸腺嘧啶或腺嘌呤D.D.胞嘧啶胞嘧啶（0808江苏生物）亚硝酸盐可使江苏生物）亚硝酸盐可使DNADNA的某些碱基脱去氨基，碱基脱氨基的某些碱基脱去氨基，碱基脱氨基后的变化如下：后的变化如下：C C转变为转变为U U（U U与与A A配对），配对），A A转变为转变为I I（I I为次黄嘌呤，为次黄嘌呤，与与C C配对）。配对）。现有一现有一DNADNA片段为，经亚硝酸盐作用后，若链片段为，经亚硝酸盐作用后，若链中的中的A A、C C发生脱氨基作用，经过两轮复制后其子孙代发生脱氨基作用

23、，经过两轮复制后其子孙代DNADNA片断之一为片断之一为变式变式2 2如果一个基因的中部缺失了如果一个基因的中部缺失了1 1个脱氧核苷酸对，不可能的个脱氧核苷酸对，不可能的结果是结果是( )( )A A无法合成蛋白质产物无法合成蛋白质产物 B B翻译为蛋白质时在缺失位置终止翻译为蛋白质时在缺失位置终止C C所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D D翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化CA18剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达获得目的基因获得目的基因核心步骤：目的基因与运载体结合核心步骤：目的基因与运载体结合将

24、重组将重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞通常借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径通常借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径五、与基因工程的联系五、与基因工程的联系 19 1. 基因工程的基因工程的物质基础物质基础是是DNA的规则的规则双螺旋结构双螺旋结构 2.表达的表达的理论基础理论基础是是； 3. 基因工程的基因工程的技术基础技术基础。（）、生物界共用一套遗传密码（）、生物界共用一套遗传密码( (主要主要 ) )；（）、基因表达的机制（方式）相同；（）、基因表达的机制（方式）相同；（1 1）成分相同成分相同: :基本单位都是四种脱氧核苷酸；基本单位都是四种脱氧核苷酸；（2 2）结构相同）结构相同: :

25、空间结构都是规则的双螺旋结构空间结构都是规则的双螺旋结构）质粒载体和工具酶的发现质粒载体和工具酶的发现基因工程基础：选修基因工程基础：选修20六、相关计算：六、相关计算： 1运用碱基互补配对原则：运用碱基互补配对原则：例例6 6从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析，其进行分析，其4 4种碱基数的种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%46%。又知该。又知该DNADNA的一条链的一条链(H(H链链) )所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺嘌呤，问与是腺嘌呤，问与H H链对应链对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的的

26、另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( () )A A42% 42% B B27% C27% C26% 26% D D14%14%变式变式1 1HIVHIV的一段的一段RNARNA含碱基含碱基A 19%A 19%、C 26 %C 26 %、G 32%G 32%，通，通过逆转录形成的双链过逆转录形成的双链DNADNA片段中含碱基片段中含碱基T T的比例是的比例是( () )A A19% 19% B B21% C21% C23% 23% D D42%42%C该该212利用利用DNA半保留复制的特点：半保留复制的特点：例例7 7用用1515N N标记含有标记含有100100个碱基对的个碱基对的DNAD

27、NA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶6060个，个，该该DNADNA分子在分子在1414N N的培养基中连续复制的培养基中连续复制4 4次，其结果可能次，其结果可能( () )A A含有含有1414N N的的DNADNA分子占分子占7/8 7/8 B B复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600600个个C C含有含有1515N N的的DNADNA占占1/16 1/16 D D子代子代DNADNA中嘌呤与嘧啶之比是中嘌呤与嘧啶之比是2323变式已知一个完全标记上变式已知一个完全标记上1515N N的的DNADNA分子含分子含100100个碱基对，其中腺个碱基

28、对，其中腺嘌呤嘌呤(A)(A)有有4040个，经过个，经过n n次复制后，不含次复制后，不含1515N N的的DNADNA分子总数与含分子总数与含1515N N的的DNADNA分子总数之比为分子总数之比为7171，需游离的胞嘧啶，需游离的胞嘧啶 (C)(C)为为m m个，则个，则n n，m m分别是分别是( () )A A3 3900 B900 B3 3420 C420 C4 4420 D420 D4 49009003利用中心法则中利用中心法则中DNA、RNA和蛋白质间的碱基和氨基和蛋白质间的碱基和氨基酸的数量关系酸的数量关系例例8 8一条多肽链中有氨基酸一条多肽链中有氨基酸500500个，则

29、合成该多肽链的信使个，则合成该多肽链的信使RNARNA至少有至少有_个碱基，其基因中至少有个碱基，其基因中至少有_个碱基。个碱基。B第次复制与次复制的区别第次复制与次复制的区别22【例题】【例题】DNADNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去探究探究DNADNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A A所示的三种方式。所示的三种方式。19581958年，年，MeslsonMeslson和和StahlStahl用密度梯度用密度梯度离心的方法，追踪由离心的方法，追踪由15N15N标记的标记的DNADNA亲本链的去向，

30、实验亲本链的去向，实验过程是：过程是：在氮源为在氮源为14N14N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNADNA分子均为分子均为14N14NDNA(DNA(对照对照) )，在氮源为，在氮源为15N15N的培养基上的培养基上生长的大肠杆菌，其生长的大肠杆菌，其DNADNA分子均为分子均为15N15NDNA(DNA(亲代亲代) )，将，将含含15N15N亲代大肠杆菌转移到含亲代大肠杆菌转移到含14N14N的培养基上，再连续繁的培养基上，再连续繁殖两代殖两代( (子代子代和子代和子代)后离心得到如图后离心得到如图B B所示的结果，所示的结果，请依据上述材料回答问题：请依据上述材料回答问题：七、实验七、实验（二）探究复制方式（二）探究复制方式23(1)(1)如果与对照相比，子代如果与对照相比，子代离心后离心后能分辨出轻和重两条密度带，则说明能分辨出轻和重两条密度带，则说明DNADNA传递遗传信息的方式是传递遗传信息的方式是_。如果子代如果子代离心后只有一条中等密度离心后只有一条中等密度带，则可以