高三生物《基因专题一》Word格式.docx

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保证生物遗

③DNA分子双螺旋结构的中间是碱基对，碱基之间形成氢键，维持双螺旋结构的稳定。

传的稳定性

④碱基配对严格遵循碱基互补配对原则始终不变。

多样性

碱基对的数目可以成千上万，碱基对的排列顺序可以千变万化，保证生物多样性。

特异性

碱基的特定排列顺序，保证生物遗传信息的特异性。

（二）基因结构

编码区

非编码区

能够转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成的区段。

在编码区的上游和下游，不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质的区段。

有调控遗传信息表达的核苷酸序列，主要包括启动子（含RNA聚合酶的结合序列）、终止子等。

原核细胞的基因结构

编码区是连续的、不间隔的

真核细胞的基因结构

编码区是间隔的、不连续的，分为外显子（能够编码蛋白质）和内含子（不能够编码蛋白质）。

（一）遗传物质需要具备的条件：

1.具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力。

2.在细胞生长和繁殖过程中能精确地复制自己。

3.能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢。

4.结构较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。

（二）实验分析

相同点

不同点

肺炎双球菌转化实验

噬菌体侵染细菌的实验

实验

思路

方法

设法将DNA与其他物质分开，单独观察它的作用；

都遵循了对

照原则和单一变量原则

采用直接分离法，将DNA与蛋白质等其他物质分开

利用同位素标记法间接将DNA与蛋白质分开

结论

都证明了DNA是遗传物质

直接证明了蛋白质不是遗传物质；

还说明了遗传物质能发生可遗传的变异

没有直接证明蛋白质不是遗传物质；

证明了DNA能控制蛋白质的合成

（三）不同生物的遗传物质

项目生物种类

真核生物

原核生物

病毒

核酸

DNA和RNA

DNA或RNA

遗传物质

DNA

（一）复制、转录和翻译的比较如下表：

复制

转录

翻译

主要场所

细胞核

细胞质的核糖体

时期

细胞分裂间期

生长发育全过程

具体模板

DNA的两条链

DNA的一条链

mRNA

所需原料

4种脱氧核苷酸

4种核糖核苷酸

20种氨基酸

主要酶类及

其他辅助物质

解旋酶

DNA聚合酶

RNA聚合酶

催化氨基酸缩合反应的酶、tRNA

形成产物

子代DNA分子

多肽（蛋白质）

模板去向

分别进入2个子代DNA分子中

恢复原双螺旋结构

分解成单个核苷酸

特点

边解旋边复制，半保留复制

边解旋边转录

1个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链

原核细胞的转录与翻译同时进行

意义

传递遗传信息，保持了遗传信息的连续性

表达遗传信息，使生物表现出各种性状

（二）遗传信息的传递、表达与生物的生殖和发育

1.遗传信息的传递与表达是DNA分子的基本功能，它们分别与生物的生殖和发育有关。

（1）遗传信息的传递发生在传种接代过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。

（2）遗传信息的表达发生在生物个体发育过程中，是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程，通过遗传信息的表达控制个体发育过程。

①个体发育是从受精卵的有丝分裂开始到性成熟个体形成的过程，在这一过程中，生物个体的各种性状（或表现型）得以逐渐表现。

个体发育过程是受遗传物质控制的，发育过程是细胞内基因表达的结果。

②个体发育过程中产生的众多体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在不同时期表现的，即基因选择性表达。

如胰岛B细胞能表达胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。

2.中心法则：

描述了遗传信息的流动方向。

图解：

（1）以DNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递：

（2）以RNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递

细胞

分化

在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳

定性差异的过程。

2.实质：

基因的选择性表达。

3.结果：

形成不同的组织、器官。

4.特点：

稳定性、持久性、不可逆性。

5.意义：

①是生物个体发育的基础；

②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。

的

全能

性

已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

2.细胞具有全能性的原因：

含有该生物全部遗传信息（至少含一个完整的染色体组）。

3.细胞全能性的表达：

（1）在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。

（2）细胞全能性表达的条件：

①离体；

②适宜的条件培养。

（3）细胞全能性表达的过程：

再分化

未分化状态的细胞

完整个体

已分化的细胞

脱分化

4.细胞的全能性高低比较：

①一般，细胞分化程度越高，全能性越低②受精卵>

生殖细胞>

体细胞③植物体细胞>

动物体细胞

（一）基因随染色体的传递

有丝分裂

减数分裂

染色体变化

间期

AaBb

减Ⅰ

减Ⅱ

减Ⅰ与减Ⅱ之间通常无间期，或者间期很短，染色体不再复制。

染色体复制

AaBb→AAaaBBbb

前期

AAaaBBbb

AABB和aabb或者AAbb和aaBB

中期

后期

末期

2个

AB和ab或者Ab和aB

（二）数目变化

1.有丝分裂

染色体数：

核DNA数：

染色体组数：

2.减数分裂

（三）遗传规律的实质

1.细胞核遗传规律

染色体与基因行为

配子中基因

基因分离定律

减I后期

等位基因随同源染色体的分开而分离

配子中含等位基因中的一个

基因自由组合定律

非同源染色体上的非等位基因自由组合

配子中含不同的基因组合

（1）遗传基本定律是研究阐明真核生物在减数分裂形成配子的过程中基因活动的规律，而不是配子受精作用时的基因活动规律。

（2）真核生物、有性生殖、细胞核基因三个条件必须同时具备才遵循孟德尔遗传规律。

（3）孟德尔遗传规律只应用于单基因遗传，而不适用于多基因遗传。

（4）分离规律适合一对相对性状的遗传，包括位于常染色体上和性染色体上一对等位基因的遗传；

自由组合规律适合两对或两对以上相对性状的遗传，但所有等位基因必须位于不同的同源染色体上，即彼此独立遗传，互不干扰。

（5）性别决定与两大遗传定律的关系：

①伴性遗传和基因分离定律的关系。

伴性遗传是研究存在于性染色体上的一对等位基因控制的一对相对性状的遗传规律；

一对等位基因控制的一对相对性状的杂交实验遵循基因的分离定律，因此伴性遗传属于基因的分离定律。

②伴性遗传与基因自由组合定律的关系。

在分析既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对相对性状的遗传时，由性染色体上基因控制的性状遗传按伴性遗传处理，由常染色体上基因控制的性状遗传按基因分离定律处理，整体上则按基因的自由组合定律处理。

2.细胞质遗传

（1）母系遗传的细胞学基础是卵原细胞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。

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。

基因拼接的理论基础

①DNA是生物的主要遗传物质；

②DNA的基本组成单位都是4种脱氧核苷酸；

③双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。

外源基因在受体内表达的理论基础

①基因是控制生物性状的独立遗传单位；

②遗传信息的传递都遵循中心法则阐述的信息流动方向；

③生物界共用一套遗传密码。

（一）理论基础

（二）基因工程中的问题分析

1.目的基因的获取

基本步骤

常用对象

与原基因的异同

直接分离

（鸟枪法）

提取供体细胞DNA→多种限制酶切割→DNA片段与运载体连接→重组DNA分别导入受体细胞→筛选目的基因

常用于提取原核细胞中的目的基因

相同

人工合成

反转录法

提取供体细胞目的基因转录的mRNA→反转录合成单链DNA→合成双链DNA（目的基因）

常用于获取真核细胞中的目的基因

不同（无内含子和上下游的非编码区）

化学合成法

提取供体细胞目的基因控制合成的蛋白质→分析测定蛋白质的氨基酸序列→推测出mRNA碱基序列→合成单链DNA→合成双链DNA（目的基因）

不同（无内含子和上下游的非编码区，外显子序列也可能不同）

利用PCR技术扩增目的基因：

所需条件

在PCR中的作用

备注

模板DNA

模板

①用于PCR的模板核酸可以是DNA，也可以是RNA，当用RNA作模板时，首先要进行反转录生成cDNA。

②DNA模板含量合适，可以减少PCR多次循环带来的碱基错配。

原料

每种dNTP浓度应相等

引物

使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸

引物决定PCR扩增产物的特异性与长度，引物设计决定PCR反应的成败。

PCR反应中有两种引物，即5′端引物与3′端引物。

①引物的长度过短会影响PCR的特异性，要求有16-30bp。

②引物过长使延伸温度超过TaqDNA聚合酶的最适温度（72℃），亦会影响产物的特异性。

③G+C的含量一般为40％-60％。

④四种碱基应随机分布，不要有连续3个以上的相同嘌呤或嘧啶存在。

尤其是引物3'

端，不应有连续3个G或C，否则会使引物与核酸的G或C富集区错误互补，而影响PCR的特异性。

⑤引物自身不应存在互补序列而引起自身折叠，起码引物自身连续互补碱基不能大于3bp。

⑤两引物之间不应互补，尤其是它们的3′端不应互补。

一对引物之间不应多于4个连续碱基有互补性，以免产生引物二聚体。

⑥引物与非特异靶区之间的同源性不要超过70％或有连续8个互补碱基同源，否则导致非特异性扩增。

TaqDNA聚合酶

催化合成DNA子链

Taq酶是热稳定性较好的工具酶，也应注意在-20℃贮存

温度控制

80~100℃：

变性→50℃左右：

复性→72℃左右：

延伸

缓冲液、Mg2+

提供PCR反应合适的酸碱度与某些离子；

Taq酶的活性需要Mg2+

2.基因表达载体的构建：

将目的基因与运载体结合

（1）目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

（2）基因表达载体的组成：

目的基因、启动子、终止子、标记基因等。

（3）其他几个问题

①目的基因与运载体结合时，可出现三种情况：

目的基因与目的基因连接，运载体与运载体连接，目的基因与运载体连接，只有最后一种是基因工程中所需要的重组DNA。

实际上，在基因工程中，往往采取双酶切的方法，目的是保证目的基因与运载体能够定向连接，防止目的基因与运载体发生任意连接或自连。

②目的基因能否得到表达，决定于导入受体细胞后，该受体细胞中的RNA聚合酶能否识别该目的基因编码区上游非编码区内的RNA聚合酶结合位点，从而使目的基因的编码区得到转录而翻译蛋白质。

③不同生物细胞中RNA聚合酶的结合位点都在非编码区，但所识别的碱基序列不同。

培育转基因生物时，要使目的基因在受体细胞中得以表达，必须事先对目的基因非编码区中的RNA聚合酶结合位点进行修饰，才能被受体细胞中的RNA聚合酶识别，从而得以表达。

若需改变目的基因表达产物蛋白质的氨基酸序列，则应对基因的编码区（外显子）进行修饰。

基因修饰的实质是基因突变。

3.将目的基因导入受体细胞

（1）受体细胞的选择

①培育转基因植物时的受体细胞可以是体细胞，也可能是受精卵，再通过植物组织培养形成完整植株。

②培育转基因动物时的受体细胞一般采用受精卵。

③原核生物具有：

繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点，常用作受体细胞，其中大肠杆菌应用最为广泛

（2）转化

①目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。

转化的实质为基

因重组。

②目的基因导入受体细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。

4.目的基因的检测与鉴定

（一）实验原理

1．DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl的浓度变化而改变。

DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，据此可使溶解于NaCl溶液中的DNA析出。

2．DNA不溶于酒精溶液，但细胞中某些物质可以溶于酒精溶液，据此可提取杂质较少的DNA。

3．DNA＋二苯胺

蓝色

（二）实验步骤：

制备鸡血细胞液：

新鲜鸡血加柠檬酸钠，静置或离心弃上清液

破碎细胞，获取DNA滤液：

加蒸馏水，同一方向搅拌，过滤收集滤液

加入NaCl至2mol/L，同一方向缓慢搅拌，溶解DNA，过滤留滤液

析出DNA↓

缓加蒸馏水至0.14mol/L，同时同一方向搅拌，过滤留丝状物

再加入NaCl至2mol/L，同一方向缓慢搅拌，溶解DNA，过滤留滤液

去除杂质，提纯DNA↓

与等体积95％冷却酒精混合，同一方向缓慢搅拌，析出白色丝状物

试管1：

2mol/L的NaCl+白色丝状物+二苯胺试剂蓝色

DNA鉴定

试管2（对照）：

2mol/L的NaCl+二苯胺试剂无变化

【例1】

如下说法不正确的是（）

A.基因的多样性是物种多样性的根本原因，多细胞生物的不同组织是基因选择性表达的结果

B.基因的脱氧核苷酸序列代表着遗传信息，内含子不能够编码蛋白质序列

C.染色体是基因的载体，一个DNA分子有多个基因

D.等位基因位于姐妹染色体上

【答案】D

【例2】

下列实例与基因的作用无关的是（）

A.细胞分裂素延迟植物衰老B.极端低温导致细胞膜破裂

C.过量紫外线辐射导致皮肤癌D.细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B（浆）细胞

【答案】B

【例3】

下图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程，有关叙述错误的是（）

A.在人体不同种类的细胞中，转录出的mRNA种类和数量均不同

B.RNA能以“RNA→互补的单链RNA→RNA”方式完成复制

C.逆转录过程发生在某些病毒体内，需要逆转录酶的参与

D.转录和翻译过程既能发生在真核细胞中，也能发生在原核细胞中

【答案】C

【例4】

下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，以下叙述不正确的是（）

A．甲、乙分子上含有A、G、C、U四种碱基

B．甲分子上有m个密码子，乙分子上有n个密码子，若不考虑终止密码子，该蛋白质中有m＋n－1个肽键

C．若控制甲合成的基因受到紫外线照射发生了一个碱基对的替换，那么丙的结构可能会受到一定程度的影响

D．丙的合成是由两个基因共同控制的

【例5】

果蝇幼虫唾液腺细胞在分裂间期，某一条染色体多次复制后而不分开，形成了一种特殊的巨大染色体（如右图所示）。

若用3H标记的尿嘧啶掺入染色体，在胀泡中3H含量较高，而且随着幼虫发育的进行，胀泡在同一染色体不同位点出现或消失。

下列相关推测最合理的是（）

A．胀泡的出现是DNA分子复制出现了差错

B．胀泡的出现表明同源染色体正在发生交叉互换

C．胀泡的出现与特定基因的表达有关

D．胀泡的出现是染色体结构变异的结果

【例6】

图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知（）

A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中

B．图中①过程需RNA聚合酶的参与，②过程需tRNA的协助

C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同

D．过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状

【例7】

下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。

据图分析，不正确的是（）（多选）

A.①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能

B.细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达

C.②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程

D.凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用

E.凋亡细胞内的基因表达都下降，酶活性减弱

【答案】CE

【例8】

对甲、乙、丙、丁四种生物进行分析比较，结果如下表所示：

项目

甲

乙

丙

丁

细胞壁

无

有

所含核酸种类

遗传是否遵循孟德尔定律

否

是

其中最可能表示肺炎双球菌的是（）

A．甲B．乙C．丙D．丁

【例9】

如图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因，下列叙述正确的是（）

A.从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子

B.e基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等

C.形成配子时基因A、a与B、b间自由组合

D.只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等

【例10】

雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞（C1、C2），一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞

（S1、S2）。

比较C1与C2

、S1与S2细胞核中DNA数目及其贮存的遗传信息，正确的是（）

A．DNA数目C1与C2相同，S1与S2不同B.遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同

C．DNA数目C1与C2不同，S1与S2相同D.遗传信息C1与C2不同，S1与S2相同

【答案】B

【例11】

下列关于遗传实验和遗传规律的叙述，正确的是（）

A．非等位基因之间自由组合，不存在相互作用

B．杂合子与纯合子基因组成不同，性状表现也不同

C．孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型

D．F2的3：

1性状分离比一定依赖于雌雄配子的随机结合

【答案】D

【例12】

关于DNA粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用的表述中正确的是（）

试剂

操作

作用

①

柠檬酸钠溶液

与鸡血混合

防止血液凝固

②

蒸馏水

与鸡血细胞混合

保持细胞形状

③

加入到溶解有DNA的NaCl中

析出DNA丝状物

④

冷却的酒精

加入到过滤后DNA的NaCl中

产生特定的颜色反应

A．①②B．②③C．①③D．②④

【例13】

下图表示某植物在红光照射下，叶肉细胞中发生的一系列生化反应（图中的SSU、LSU和LHCP表示三种不同的蛋白质）。

请分析回答：

（1）完成图中的过程①时，需遵循的碱基互补配对原则是，此过程既需要作为原料，还需要与基因启动部位结合的酶进行催化。

由图分析，过程②发生在位于的核糖体上。

（2）若图中的LHCP中有一段氨基酸序列为“---丝氨酸---谷氨酸---”，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU，则基因b中供转录用的模板链碱基序列为。

从图中分析，LHCP合成后转移至上发挥作用，影响与之相关的光合作用过程的主要环境因素是（至少答两点）。

（3）图中的SSU和LSU组装成Rubisco酶，说明Rubisco酶的合成受控制。

从其分布位置推断，RuBisco酶与光合作用的阶段有关。

【答案】

（1）A—U、G—C、T—A核糖核苷酸RNA聚合细胞质基质和叶绿体基质

（2）—AGACTT—类囊体光照强度、温度 

（3）细胞核基因和叶绿体基因的共同暗反应

【例14】

铁蛋白是细胞内储存多余Fe3+的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3+、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。

铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。

当Fe3+浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所示）。

回答下列问题：

（1）图中甘氨酸的密码子是，铁蛋白基因中决定

的模板链碱基序列为。

（2）Fe3+浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了，从而抑制了翻译的起始；

Fe3+浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元