第专题生命的物质基础结构基础第2专题细胞代谢第3专题.ppt
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1、第1专题 生命的物质基础、结构基础 第2专题 细胞代谢 第3专题 细胞的生命历程 第4专题 生物的遗传、变异、进化 第5专题 生命活动的调节 第6专题 生物与环境 第7专题 生物实验与探究 第8专题 选修1生物技术实践 第9专题 选修3现代生物科技专题,目 录,第4专题 生物的遗传、变异、进化 考纲盘点 1遗传的物质基础:DNA是主要的遗传物质;DNA的分子结构和复制;基因的概念;基因控制蛋白质的合成;基因对性状的控制;人类基因组研究。 2遗传的基本规律:分离定律;自由组合定律。 3性别决定与伴性遗传:性别的决定;伴性遗传。 4生物的变异:基因突变;基因重组;染色体结构和数目的变异。 5人类遗
2、传病与优生:人类遗传病;遗传病对人类的危害;优生的概念和措施。 6进化:自然选择学说的主要内容;现代生物进化理论简介。,知识网络,第一讲 遗传的物质基础,知识细化回顾 1DNA是主要的遗传物质 (1)细胞生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。 (2)证明生物体内的遗传物质是DNA的实验证据有肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验。,(3)比较肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验,2DNA分子的特性、结构与复制 (1)DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。稳定性的原因是外侧脱氧核糖和磷酸交替连接,构成基本骨架,内侧通过氢键形成碱基对,其中A与T之间以2个氢键相连,G与C之间以
3、3个氢键相连,因此G与C含量越高,DNA就越稳定。DNA多样性的原因是构成DNA的碱基对的数目、比例和排列顺序千变万化。 (2)DNA分子的复制过程中所运用的酶有解旋酶,其作用是断开碱基对之间的氢键;DNA聚合酶的作用是形成磷酸二酯键。 4基因的结构与功能 (1)基因是决定生物性状的基本单位,是具有遗传效应的DNA片段。 (2)基因的结构包括编码区和非编码区两部分,与原核细胞相比,真核细胞基因结构特点是编码区是间隔的、不连续的,有内含子和外显子之分。 (3)基因的功能是遗传信息的传递与表达,基因中非编码序列起调控遗传信息表达的作用。,4遗传信息及其表达 (1)遗传信息是指DNA分子中脱氧核苷酸
4、的排列顺序。 (2)遗传密码是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。生物体共有 64个密码子,几乎所有生物共用一套密码子。 (3)氨基酸的运载工具是tRNA,其一端的三个碱基能专一性地与mRNA上的密码子配对,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 (4)细胞生物中遗传信息的流动方向可表示为: (5)基因对性状的控制途径之一是通过控制酶的合成来控制代谢过程,其二是通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。,要点归纳 一、肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验分析 1实验过程与方法 (1)肺炎双球菌转化实验:R型活细菌 小鼠不死亡,S型细菌 小鼠死亡,加热杀死S型细菌 小鼠不死亡。,(2)噬
5、菌体侵染细菌的实验,【特别提醒】 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型菌转化成S型菌的原因是S型菌DNA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。 培养噬菌体只能利用活体培养基,因为病毒是专营寄生生活的。,2实验变量的分析与结论 (1)实验变量分析 肺炎双球菌转化实验 体内转化:实验变量(单一变量)是注射的活R型菌是否与加热杀死的S型菌混合。 体外转化:实验变量(单一变量)是R型菌与组成S型菌的各组分混合培养。 噬菌体侵染细菌实验 实验变量(单一变量)是进入细菌体内的不同物质。 (2)实验结论 两实
6、验都证明了DNA是遗传物质。 肺炎双球菌转化实验同时证明了蛋白质不是遗传物质;噬菌体侵染细菌实验还能证明DNA控制蛋白质合成,但不能证明蛋白质不是遗传物质。,二、放射性同位素示踪法的应用 1研究DNA半保留复制方式的特点 将含14N的DNA分子放到含放射性同位素15N标记的脱氧核苷酸的培养基中让其进行复制,数代后检测所有DNA分子的放射性强度或比例,证明DNA具有半保留复制的特点。,2在基因诊断和环境监测中的应用 在基因诊断中可利用放射性同位素15N、32P等制备基因探针,将某一致病基因放到含放射性15N或32P的培养基中进行扩增,加热得到标记的致病基因单链即制备了基因探针,利用DNA分子杂交
7、原理,将待测者的DNA分子加热处理形成DNA分子单链并与基因探针混合,让其杂交,检测是否形成双链,若完全形成双链,证明该人患有该基因病,否则不患。应用同样的原理可检测饮用水中病毒的含量。,三、碱基计算归类与应用 1DNA分子、DNA某条链及转录生成的mRNA中碱基比例关系,2DNA复制过程中的碱基数量计算 某DNA分子中含某碱基a个, (1)复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸为a(2n1); (2)第n次复制,需要含该碱基的脱氧核苷酸为a2n1。 3碱基比例的应用 由核酸所含碱基种类比例可以分析判断核酸的种类: (1)若有U无T,则该核酸为RNA。 (2)若有T无U,且AT,GC,则该核酸一般为
8、双链DNA。 (3)若有T无U,且AT,GC,则该核酸为单链DNA。,四、基因的结构和功能 1基因的功能 (1)传递信息:有性生殖过程中,亲代复制DNA通过配子将遗传信息传递给后代。 (2)表达遗传信息:在生物个体发育过程中,通过控制蛋白质合成实现。 (3)功能简图 亲代遗传信息,2基因控制蛋白质合成过程中DNA、mRNA碱基数与合成的蛋白质中氨基酸的数量关系 (1)基因中碱基数mRNA中碱基数氨基酸数631。 (2)上述比例关系是建立在基因中全部碱基都参与指导蛋白质合成基础之上的,实验合成出的氨基酸数要小于基因中碱基数的六分之一,其原因是: 基因中存在不编码氨基酸的脱氧核苷酸序列; 基因中存
9、在与转录出的mRNA上的终止密码子相对应的碱基序列; 若考虑整个DNA分子,则还有连接相邻基因的无遗传效应的DNA片段。,五、“中心法则”及“基因工程”中有关酶的比较,六、核酸分子杂交法(即DNA探针法) 该方法是根据碱基互补配对原则,把互补的双链DNA解开,把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记,之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交,从而检测出所要查明的DNA或基因。 具体步骤:抽取病人的组织或体液作为化验样品;将样品中的DNA分离出来;用化学法或热处理法使样品DNA解旋;将事先制作好的DNA探针引入到化验样品中。这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补
10、链,并与之结合(杂交)在一起,找不到互补链的DNA探针,则可以被洗脱。这样通过对遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析,就能检测出病人所得的病。,示范解析 例1 (2009年广东理基)钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获得2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光,将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后,结果可以检测到绿色荧光。由此可知( ) A该生物的基因型是杂合的 B该生物与水母有很近的亲缘关系 C绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达 D改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对,就不能检测到绿色荧光 【解析】某种生物中检测不到绿色荧光,而将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物
11、体内后,结果可以检测到绿色荧光,说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。 答案 C,例2 (2009年上海理综)科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组,并且在大肠杆菌体内获得成功表达。右图所示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置,它们彼此能结合的依据是 ( ) A基因自由组合定律 B半保留复制原则 C基因分离定律 D碱基互补配对原则 【解析】本题考查基因工程的相关知识,重组质粒依据的是黏性末端的碱基互补配对原则。 答案 D,例3 (2009年宁夏理综)多数真核生物基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开,每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子
12、。这类基因经转录、加工形成的mRNA中只含有编码蛋白质的序列。某同学为检测某基因中是否存在内含子,进行了下面的实验: 步骤:获取该基因的双链DNA片段及其mRNA; 步骤:加热DNA双链使之成为单链,并与步骤所获得的mRNA按照碱基配对原则形成双链分子; 步骤:制片、染色、电镜观察,可观察到图中结果。,请回答: (1)图中凸环形成的原因是_,说明该基因有_个内含子。 (2)如果先将步骤所获得的mRNA逆转录得到DNA单链,然后该DNA单链与步骤中的单链DNA之一按照碱基配对原则形成双链分子,理论上也能观察到凸环,其原因是逆转录得到的DNA单链中不含有_序列。 (3)DNA与mRNA形成的双链分
13、子中碱基配对类型有_种,分别是_。,【解析】(1)由题意知, 基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开,每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子,而mRNA中只含有编码蛋白质的序列。因此, 变性后形成的DNA单链之一与mRNA形成双链分子时,该单链DNA中无法与mRNA配对的序列能形成凸环。(2)mRNA逆转录得到DNA单链,该DNA单链也不含有不编码蛋白质的序列,因此, 逆转录得到的DNA单链中不含有内含子序列。 (3)DNA中有四种碱基AGCT,mRNA有四种碱基AGCU, DNA中的A与mRNA中的U, DNA中T与mRNA中A ,DNA中的C与mRNA中G,DNA中的G与mRN
14、A中C, 所以配对类型有三种。 答案 (1)DNA中有内含子序列,mRNA中没有对应序列,变性后形成的DNA单链之一与mRNA形成双链分子时,该单链DNA中无法与mRNA配对的序列能形成凸环 7 (2)内含子 (3)3 AU、TA、CG,拓展训练 1(2009年广东高考题)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( ) A重组DNA片段,研究其表型效应 B诱发DNA突变,研究其表型效应 C设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应 D应用同位素示踪技术,研究DNA在亲代与子代之间的传递 【解析】肺炎双球菌转化实验没
15、有用到同位素示踪技术,两实验都没有突变和重组。 答案 C,2(2009年山东理综)细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是( ) A血红蛋白基因 BATP合成酶基因 CDNA解旋酶基因 D核糖体蛋白基因 【解析】本题考查了对于基因选择性表达概念的理解。只有在红细胞中,控制血红蛋白合成的基因才能选择性表达。而其他选项中的ATP合成酶基因、DNA解旋酶基因、核糖体蛋白基因是在每一个具有生命活动的细胞中都要表达,且分别合成ATP合成酶、DNA解旋酶、核糖体蛋白。 答案 A,3(2009年江苏高考题)科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不
16、同。下列4组实验(见下表)中,不可能出现的结果是( ) A实验 B实验 C实验 D实验 【解析】本题考查的是病毒遗传物质的特点。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,而蛋白质不是遗传物质,因此在中,组合病毒的遗传物质是b型,因此病斑类型是b型,病斑中分离出的病毒类型也应是b型。 答案 C,4(2009年广东高考题)有关蛋白质合成的叙述,不正确的是 ( ) A终止密码子不编码氨基酸 B每种tRNA只转运一种氨基酸 CtRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息 D核糖体可在mRNA上移动 【解析】携带遗传信息的是DNA。 答案 C,第二讲 遗传的基本规律,知识细化回顾 1孟德尔成功的原因 (1)选材科
17、学:选用豌豆作试验材料,因为豌豆各品种间具有易于区分的相对性状,而且是自花传粉和闭花授粉植物,可以避免外来花粉的干扰。 (2)方法科学:研究性状遗传时,由简到繁,先从一对相对性状着手,然后再研究两对以上相对性状,以减少干扰。 数据处理:应用统计学方法,得到了前人未注意到的子代比例关系。 科学地设计了试验程序,他根据试验得到的结果提出了假设,并对此做了测交试验以验证。 2孟德尔遗传定律的实质 (1)基因分离定律的实质是生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因随着同源染色体的分开而分离,形成数量相等的两种配子。,(2)基因自由组合定律的实质是生物体在减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因彼此分
18、离,同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 (3)分离定律和自由组合定律比较,3遗传实验的基本方法 (1)杂交():两个基因型不同的个体相交。也指不同品种间的交配。植物可指不同品种间的异花传粉。 (2)自交():两个基因型相同的个体相交。植物指自花传粉。 (3)测交:测交是让F1与隐性纯合子杂交,用来测定F1基因型的方法。其原理是:隐性纯合子只产生一种带隐性基因的配子,不会掩盖F1配子中基因的表现,因此测交后代表现型及其分离比能准确反映出F1产生的配子的基因型及分离比,从而可知F1的基因型。 (4)正交和反交:若甲作父本,乙作母本,即甲()乙()作为正交实验,则乙作父本,甲作母本,即乙()甲
19、()为反交实验。,要点归纳 一、孟德尔遗传规律的适用条件分析 1真核生物的性状遗传。原核生物和非细胞结构的生物(如病毒)无染色体,不进行减数分裂,故不适用。 2有性生殖过程中的性状遗传。只有在有性生殖过程中才发生等位基因分离,以及非同源染色体上的非等位基因的自由组合。无性生殖过程不产生有性生殖细胞,故不适用。 3细胞核遗传。只有真核生物的细胞核内的基因随染色体的规律性变化而呈现规律性传递。而细胞质内的遗传物质数目不稳定,在细胞分裂过程中不均等地随机分配,遵循细胞质遗传规律。,4基因的分离定律适用于一对相对性状的遗传,只涉及一对等位基因。基因的自由组合定律适用于两对或两对以上相对性状的遗传,涉及
20、两对及两对以上的等位基因且分别位于两对或两对以上的同源染色体上。 【特别提醒】 位于同一对同源染色体上的非等位基因的传递不遵循基因自由组合定律。 性染色体上的基因控制着性状遗传,若只研究一对相对性状则遵循基因的分离定律,由于性染色体的特殊性,描述子代性状表现时要连同性别一起描述。,二、遗传规律与减数分裂的关系 1核遗传规律与减数分裂的关系 从细胞水平看,基因的分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂形成配子的过程中,发生时期是减数第一次分裂后期,这个时期细胞内同源染色体分离,导致等位基因分离,配子中含等位基因中的一个,这是基因分离的本质。同时,非同源染色体自由组合,使得非同源染色体上的非等位基因
21、也自由组合,配子中含不同的基因组合,这是基因自由组合的本质。 【特别提醒】基因的分离定律是自由组合定律的基础,非等位基因自由组合的前提是等位基因的分离。,2细胞质遗传与减数分裂的关系 (1)母系遗传的细胞学基础是卵原细胞在减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期(次级卵母细胞)细胞质不均等分裂从而形成含大量细胞质的卵细胞。精细胞经变形形成精子后含极少量的细胞质。 (2)杂交后代不出现一定分离比的细胞学基础是线粒体和叶绿体中的质基因是成单存在的,无等位基因,在减数分裂时,线粒体和叶绿体等细胞器伴随细胞质随机地、不均等地分配到子细胞中去。 3生物遗传效应与个体发育的关系 (1)控制性状的基因通过配子
22、传递给子代。 (2)基因控制的性状通过子代个体发育得以表现。 (3)性状表现过程中,核基因起主导作用,质基因活动受核基因调控,细胞质内的某些物质调节和制约核基因的主导作用。 (4)环境条件影响着基因的表达,表现型是基因和环境共同作用的结果。因此,生物的遗传规律是在核、质基因相互协调及外界环境条件共同作用下由性状表现出来的。,4植物杂交育种的育种年限分析 以培育一对相对性状的显性纯合子为例,在逐代自交过程中将隐性纯合子去掉。,由此得出自交n代,杂合子的概率为 ,显性 纯合子为1 ,自交n代后显性性状中的纯合子(AA)所 占比例为 。当n,此数值为1,因此自交代数越 多,显性纯合子的概率越大。但在
23、生产中一般连续自交6代,从公式中算出自交6代显性纯合的概率就可达97%以上,这一概率可认为所得新品种几乎都是纯合子。所以,杂交育种的育种年限至少是6年。 【特别提醒】具一对相对性状的杂合子自交培育显性纯合子,逐代淘汰隐性纯合子,表现显性性状的不同基因型的概率发生改变。,示范解析 例1 (2009年全国理综)已知小麦抗病对感病为显性,无芒对有芒为显性,两对性状独立遗传。用纯合的抗病无芒与感病有芒杂交,F1自交,播种所有的F2,假定所有F2植株都能成活,在F2植株开花前,拔掉所有的有芒植株,并对剩余植株套袋,假定剩余的每株F2收获的种子数量相等,且F3的表现型符合遗传定律。从理论上讲F3中表现感病
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- 专题 生命 物质基础 结构 基础 细胞 代谢
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