2020版生物新导学浙江选考大一轮讲义:第18讲 遗传信息的传递和表达 Word版含解析.docx
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1、第18讲遗传信息的传递和表达考纲要求1.DNA分子的复制(b)。2.活动:探究DNA的复制过程(c)。3.DNA的功能(a)。4.DNA与RNA的异同(b)。5.转录、翻译的概念和过程(b)。6.遗传密码、中心法则(b)。7.基因的概念(b)。8.复制、转录和翻译的异同(b)。考点一DNA分子的复制DNA分子复制的时间、场所、条件、特点和意义概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期场所(1)真核生物:主要在细胞核内,线粒体和叶绿体内也可进行;(2)原核生物:主要在拟核;(3)DNA病毒:在活的宿主细胞内条件模板:亲代DNA的两条链;原料:游离的4种脱
2、氧核苷酸;能量来源:细胞呼吸产生的ATP;酶:解旋酶、DNA聚合酶等原则碱基互补配对原则过程解旋合成与母链互补的子链形成子代DNA分子特点边解旋边复制;半保留复制结果1个DNA分子2个DNA分子意义将遗传信息从亲代传给了子代,保持了前后代遗传信息的连续性(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的()(2)DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制()(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链()(4)DNA复制时,严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则()(5)位于高度螺旋化的染色体上的DNA往往难以复制()(6)一个核DNA分子在一个细胞周期内只
3、能复制一次()(7)DNA复制时通过多起点双向复制可提高复制的效率()(8)DNA的解旋需破坏氢键,使碱基暴露,DNA聚合酶的作用是催化形成氢键()如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图,思考回答:(1)图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的,但并非同时进行。(2)图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的。(3)真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率。(4)一个细胞周期中每个起点一般只起始1次,若为转录时解旋,则每个起点可起始多次。命题点一DNA分子的复制过程和特点1.下列关于DNA复制的叙述中,正确的是()A.需要解开DNA的双螺旋结构B.以DNA分子的一条链作为模板C.
4、以4种游离的核糖核苷酸作为原料D.A与U互相配对,G与C互相配对答案A解析DNA复制过程中,需要在相关酶的作用下进行解旋,以解旋的两条链为模板,以4种游离的脱氧核苷酸为原料,按A与T、G与C的配对原则合成子链。2.(2018台州模拟)甲、乙两图分别代表人体细胞核内的两个生理过程。下列叙述错误的是()A.甲过程产物的相对分子质量往往比乙过程产物的相对分子质量大B.甲过程以DNA的两条链同时作模板,乙过程以DNA其中一条链作模板C.几乎每个细胞都要进行甲过程,只有部分细胞进行乙过程D.在同一个细胞中,甲图中的每个起点最多启动一次,乙图中的起点可以多次启动答案C解析分析题图可知,甲过程为DNA的复制
5、,乙过程为转录。DNA复制的产物是双链DNA,而转录的产物是单链RNA,则甲过程产物的相对分子质量往往比乙过程产物的相对分子质量大,A正确;甲过程以DNA的两条链为模板,而乙过程以DNA一条链为模板,且产物是一条链,B正确;几乎每个细胞都要进行乙过程,只有部分连续分裂的细胞进行甲过程,C错误;一个细胞周期中,DNA只复制一次,同种蛋白质可多次合成,故甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次,D正确。命题点二DNA分子复制的相关计算3.下列关于DNA的相关计算,正确的是()A.具有1 000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有胞嘧啶200个B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,
6、复制n次后共需2nm个胸腺嘧啶C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制需要2n1m个胸腺嘧啶D.无论是双链DNA还是单链DNA,(AG)所占的比例均是1/2答案C解析具有1 000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则DNA中含胞嘧啶400个,因此一条链上的胞嘧啶数可为0400个,A项错误;具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次后,DNA数由1个变为2n个,因此需要(2n1)m个胸腺嘧啶,其第n次复制,DNA数由2n1个变为2n个,这一过程需要的胸腺嘧啶为(2n2n1)m2n1m(个),B项错误,C项正确;只有在双链DNA中才遵循卡伽夫法则,即AT、GC,在单链DNA中不存在这一关系,因此
7、只有双链DNA中(AG)所占的比例为1/2,单链DNA中该比值不一定为1/2,D项错误。4.某DNA分子有500个碱基对,其中含有鸟嘌呤300个,将该DNA进行连续复制,经测定最后一次复制消耗了周围环境中1 600个含腺嘌呤的脱氧核苷酸,则该DNA分子共复制了多少次()A.3次 B.4次 C.5次 D.6次答案B解析由题意知,一个DNA分子含有500个碱基对,即1 000个脱氧核苷酸,其中鸟嘌呤脱氧核苷酸为300个,那么该DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸数(1 0003002)2200(个)。该DNA分子连续复制n次,最后一次复制消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸的个数是(2n2n1)2001 60
8、0(个),解得n4。DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制,假设将1个全部被15N标记的DNA分子(第0代)转移到含14N的培养基中培养n代,其结果分析如下:(1)DNA分子数子代DNA分子总数为2n个。含15N的DNA分子数为2个。含14N的DNA分子数为2n个。只含15N的DNA分子数为0个。只含14N的DNA分子数为(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数为2n1条。含15N的脱氧核苷酸链数为2条。含14N的脱氧核苷酸链数为(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个,则:经过n次复制,共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)
9、个。在第n次复制时,共需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。考点二活动:探究DNA的复制过程1.实验材料:大肠杆菌。2.实验方法:放射性同位素标记技术和离心技术。3.实验假设:DNA分子以半保留的方式复制。4.实验过程(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中增殖多代,使DNA双链充分被15N标记。(2)将15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌增殖一代所需的时间)。(4)将提取的DNA进行离心,记录离心后试管中DNA的位置。5.实验预期离心后应出现3种类型的DNA带(1)重带(密度最大):两条链都被15N标记的亲代双
10、链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中):一条链被15N标记,另一条链被14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小):两条子链都被14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6.实验结果(1)立即取出,提取DNA离心全部重带(15N/15N)。(2)增殖一代后取出,提取DNA离心全部中带(14N/15N)。(3)增殖两代后取出,提取DNA离心1/2轻带(14N/14N)、1/2中带(15N/14N)。7.实验结论:DNA的复制是以半保留方式进行的。命题点一实验基础1.如图表示采用同位素示踪技术和离心处理来探究DNA复制方式的过程图解。下列说法错误的是()A.
11、轻带表示14N14N的DNA分子B.证明DNA的复制方式为半保留复制C.细菌繁殖三代后取样,提取DNA,离心后试管中出现3条条带D.若将DNA双链分开来离心,则(b)、(c)两组实验结果相同答案C解析轻带表示14N14N的DNA分子,A项正确;据分析可知,该实验可以证明DNA的复制方式为半保留复制,B项正确;细菌繁殖三代后取样,提取DNA,离心后试管中出现2条条带,一条中带,一条轻带,C项错误;若将DNA双链分开来离心,则(b)、(c)两组实验结果均为一条重带,一条轻带,D项正确。2.将15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图所示),转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养,每
12、20分钟繁殖一代,收集并提取DNA,进行密度梯度离心,如图为离心结果模拟图。已知大肠杆菌DNA中胞嘧啶个数为x。下列有关叙述正确的是()A.繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数B.乙是转入14N培养基中复制一代的结果C.出现丙结果至少需要40分钟D.出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为4x答案A解析DNA中嘌呤数等于嘧啶数,故繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数,A正确;转入14N培养基中复制一代的结果是产生2个DNA,且均为一条链为14N,另一条链为15N,对应图丙,则出现丙结果至少需要20分钟,B、C错误;转入14N培养基中复制两代的结果是产生4个DNA,其中15N标记的只有2个DNA(一条
13、链为14N,另一条链为15N),其余的2个DNA均为14N标记,对应图丁,出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为3x,D错误。命题点二实验分析与拓展3.DNA分子双螺旋结构模型提出之后,人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有下图A所示的三种方式。1958年,Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法,追踪由15N标记的DNA亲本链的去向,实验过程:在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14NDNA(对照),在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15NDNA(亲代),将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(子代和子代)后
14、离心得到下图B所示的结果。请依据上述材料回答问题:(1)如果与对照相比,子代离心后能分辨出轻和重两条密度带,则说明DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有1条中等密度带,则可以排除DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有1条中等密度带,再继续做子代的DNA密度鉴定:若子代离心后可以分出中、轻两条密度带,则可以确定DNA传递遗传信息的方式是_。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带,则可以确定DNA传递遗传信息的方式是_的可能。(2)他们观测的实验数据如下表:梯度离心DNA浮力密度(g/mL)世代实验对照亲代1.7241.710子代1.7171.710子代(1/2)1.717,(1
15、/2)1.7101.710子代(1/4)1.717,(3/4)1.7101.710分析实验数据可知:实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的_方式相吻合。答案(1)全保留复制全保留复制半保留复制分散复制(2)半保留复制解析(1)如果子代离心后能分辨出轻和重两条密度带,说明两个子代DNA中1个由两条15N的链组成,1个由两条14N的链组成,则复制方式为全保留复制;如果子代离心后只有1条中等密度带,说明两个子代DNA相同,可以排除DNA复制方式是全保留复制;若子代离心后可以分出中、轻两条密度带,说明4个子代DNA中2个是由1条15N的链和1条14N的链组成的,2个是由两条14N的链组成的,则
16、为半保留复制。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带,则为分散复制。(2)由题表数据可知,子代为1/2轻带,1/2中带,子代为1/4中带,3/4轻带,故符合半保留复制。考点三遗传信息的表达1.DNA的功能(1)携带遗传信息:遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。(2)传递遗传信息:以自身为模板,半保留地进行复制,保持遗传信息的稳定性。(3)表达遗传信息:DNA能根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。2.RNA的结构与分类3.遗传信息的转录和翻译(1)转录(2)翻译场所或装配机器:核糖体。条件遵循原则:碱基互补配对原则。产物:多肽链(蛋白质)。在一个mRNA上有若干个核糖体同时进行翻译,提高了翻
17、译的效率。(3)密码子和反密码子密码子存在于mRNA上,共有64种。决定氨基酸的密码子有61种;终止密码有3种,不决定氨基酸;起始密码有2种,决定氨基酸。反密码子存在于tRNA上。生物界的遗传密码是统一的,这可以作为生物界统一性的证据。4.遗传密码与中心法则(1)遗传密码:信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。(2)中心法则的内容图解(3)基因:从本质上讲,基因是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片断在大多数生物中是一段DNA,在RNA病毒中则是一段RNA。归纳总结遗传信息、遗传密码(密码子)与反密码子的比较比较项目遗传信息遗传密码反密码子位置基因mRNAtRNA含义通常指脱
18、氧核苷酸的排列顺序;RNA病毒中指核糖核苷酸的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基与遗传密码互补配对的3个碱基联系遗传信息通常指基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上;遗传密码直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到翻译的作用(1)真核生物的转录在细胞核中,翻译在细胞质中()(2)转录时需解开整个DNA双链()(3)同一个体不同体细胞中的核DNA相同,但RNA和蛋白质不完全相同()(4)转录时DNA的模板链与RNA链之间可通过碱基互补配对原则形成杂合的双链区()(5)tRNA和rRNA也是DNA的表达产物()(6)RNA聚
19、合酶能使相邻的核糖核苷酸通过磷酸二酯键聚合成RNA分子()(7)在一个mRNA上有若干个核糖体同时工作,合成若干种多肽,共同参与一个蛋白质的合成()(8)碱基序列不同的两种基因控制合成的蛋白质种类可能相同()(9)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为:()翻译过程中多聚核糖体的分析(1)图甲表示真核细胞的翻译过程,图中是mRNA,是核糖体,翻译的方向是自右向左,判断依据是根据多肽链的长短。(2)核糖体合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(3)图甲中、表示共合成了几条多肽链?是否相同?提示图甲中的4个核糖体合成了4条多肽链;因为模板mRN
20、A相同,所以合成的4条多肽链完全相同。(4)图乙表示原核细胞的转录和翻译过程,图中是DNA模板链,、表示正在合成的4条mRNA,分别结合多个核糖体同时进行翻译过程。命题点一DNA与RNA的比较1.下列有关遗传的分子基础的叙述,正确的是()A.DNA有氢键,RNA没有氢键B.转录时RNA聚合酶的识别位点在RNA分子上C.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸D.肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质答案C解析DNA有氢键,一些特殊的RNA(如tRNA)也有氢键,A项错误;转录时RNA聚合酶的识别位点在DNA分子的启动子上,B项错误;细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一
21、种氨基酸,C项正确;肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质,D项错误。2.(2018浙江名校新高考联盟联考)下列关于DNA、RNA的叙述,错误的是()A.每个细胞中都有DNA和RNAB.RNA是多核苷酸大分子,通常是单链C.遗传信息的传递过程需要DNA聚合酶的参与D.在翻译时,mRNA上有多少个密码子就有多少个tRNA与之对应答案D解析细胞中都有DNA和RNA,A正确;RNA是多核苷酸大分子,通常是单链,B正确;遗传信息的传递需要DNA复制,DNA复制过程需要DNA聚合酶的参与,C正确;mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,没有tRNA与之对应,D错误。命题点二转录和翻译3.(2018嘉兴联考)
22、下图表示人体细胞核中某生理过程,下列叙述错误的是()A.能催化磷酸二酯键的形成B.是A、U、G、C四种碱基C.杂交区域的嘌呤数和嘧啶数相等D.处DNA双螺旋重新形成答案B解析由图分析可知该过程是转录,即由双链DNA形成RNA的过程。是RNA聚合酶,其能催化RNA的形成,主要是催化磷酸二酯键的形成,A正确;是合成RNA的原料,是含有A、U、G、C的四种游离的核糖核苷酸,B错误;是DNARNA杂交区域,因为碱基互补配对原则,此区域内的嘌呤数和嘧啶数相等,C正确;左边的RNA较长是先合成的,所以转录方向是向右进行的,则处转录结束的DNA双螺旋重新形成,D正确。4.(2019稽阳联考)下图表示细胞内蛋
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