专题六 遗传的分子基础.docx
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专题六遗传的分子基础
专题六遗传的分子基础
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m 专题六遗传的分子基础
内容
说明
（1）DNA是主要的遗传物质
（2）DNA的结构和复制
（3）基因是有遗传效应的DNA片断
基因指导蛋白质的合成
基因对性状的控制
（1）
（2）（3）
是授课的重点和难点.
一、考点解读
.考点盘点
2、考点解读
本部分内容市近几年高考考查的重点,有关DNA的问题是社会关注的热点,基因工程、基因污染、基因产物等都是高考考察的着手点。
从近几年的高考来看，本部分内容的考查题型主要以选择题的形式出现的比较多，主要的是考查考生的能力。
同时也包括阅读信息获取信息的能力，并能够运用所学的知识解答相关的问题。
在复习过程中，严禁采取死记硬背的方式，要在理解的基础上进行升华。
k|S|5U
二、知识网络
三、本单元分课时复习方案
第一节
DNA是主要的遗传物质
肺炎双球菌的转化实验
、
体内转化实验
研究人
928•英•格里菲思
过程结果
无毒R型活菌→→小鼠→→不死亡
有毒S型活菌→→小鼠→→死亡
有毒S型活菌→→有毒S型死菌→→小鼠→→不死亡
无毒R活菌+加热杀死的S菌→→小鼠→→死亡
分 析
a组结果说明：
R型细菌无毒性
b组结果说明：
S型细菌有毒性
c组结果说明：
加热杀死的S型细菌已失活
d组结果证明：
有R型无毒细菌已转化为S型有毒细菌，说明S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质
结 论
d组实验中，已加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌
2、
体外转化实验
研究人
944•美•艾弗里
过程结果
S型活细菌
↓
↓
↓
↓
↓
↓
多糖
脂质
蛋白质
RNA
DNA
DNA水解物
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
所得活菌：
R
R
R
R
S+R
R
分 析
S型细菌的DNA使R型细菌发生转化
S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化
结 论
S型细菌体内只有DNA才是"转化因子"，即DNA是遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
T2噬菌体、大肠杆菌
过程、结果
①标记细菌
细菌+含35S的培养基→→含35S的细菌
细菌+含32P的培养基→→含32P的细菌
②标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌→→含35S的噬菌体
噬菌体+含32P的细菌→→含32P的噬菌体
④噬茵体侵染细菌
含35S的噬菌体＋细菌→→宿主细胞内没有35S，35S分布在宿主细胞外
含32P的噬菌体+细菌→→宿主细胞外几乎没有32P，32P主要分布在宿主细胞内
实验分析
过程3表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，噬菌体的DNA进入了细菌的内部
实验结论
DNA是遗传物质
烟草花叶病毒感染烟草的实验
、
实验过程
（1）
完整的烟草花叶病毒————→烟草叶出现病斑
→蛋白质————→烟草叶不出现病斑
（2）
→RNA————→烟草叶出现病斑
2．实验结果分析与结论：
烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。
【画龙点睛】病毒中的核酸只有一种．或者是DNA，或者是RNA，噬菌体以DNA作为遗传物质．烟草花叶病毒以RNA作为遗传物质。
第二节、第三节
DNA分子的结构和复制
DNA分子结构
、元素组成：
c、H、o、N、P
2基本单位
脱氧核苷酸．如图所示：
其中，○表示一分子磷酸；
表示一分子脱氧核糖；
表示含氮碱基．构成DNA分子的含氮碱基共有4种，即A、T、G、c。
脱氧核糖的结构简式如右图：
在脱氧核苷酸分子中，特别要注意三个小分子之间的连接，其中，脱氧核糖的l号碳原子与含氮碱基相连，5号碳原子与磷酸分了相连。
3、一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示。
一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键相连接。
4．两条单链之间形成的碱基对表示如下
①碱基之间的配对方式有两种，即上图所示的A一定与T配对，G一定与c配对。
③配对的碱基之间以氢键相连，A与T之间形成两条氢键．G与c之间形成三条氢键。
③配对的两个脱氧核苷酸方向相反，尤其要注意脱氧核糖的位置。
5、DNA分子形成规则的双螺旋结构
两条链反向平行，
②外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列；
③内部为碱基互补配对。
【画龙点睛】DNA的分子结构可用数学模型“点→线→面→体”表示即“脱氧核苷酸→脱氧核苷酸链→二条链连接成的平面→规则的双螺旋结构”。
DNA分子结构的主要特点
953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克提出DNA分子双螺旋结构模型，其主要特点是：
、DNA分子是由两条链组成的。
这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接．排列在外侧，构成骨架；碱基排列在内侧。
3、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对．A与T配对；G与c配对。
碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。
【画龙点睛】①DNA分子的双螺旋结构：
DNA分子含有两条脱氧核苷酸链，两条链按照反向平行方式向右盘绕成双螺旋．螺旋直径2.0nm,螺距为3.4nm，每个螺距有10对碱基．两个相邻碱基对平面的垂直距离为0.34nm。
②双螺旋结构的外侧是脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交互连接而成的长链．构成DNA分子的骨架。
③腺嘌呤与胸腺嘧啶之间通过2个氢键相连．鸟嘌呤与胞嘧啶之间通过3个氢键相连。
DNA分子的复制过程
复制的时间：
体细胞的DNA分子复制发生在有丝分裂的间期。
生殖细胞的DNA复制发生在减数第一次分裂的间期。
2复制的场所：
DNA主要分布在细胞核内，细胞核是DNA复制的主要场所。
3复制的过程
解旋：
亲代DNA在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开，形成两条单链。
解旋是使两条链之间的氢键断裂，需ATP提供能量。
子链合成：
以解开的两条母链为模板，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料各自合成与母链互补的一条子链。
子代DNA分子的形成两条母链分别与各自决定的子链组成两个完全相同的DNA分子。
4．复制的基本条件：
模板、原料、能量以及酶等。
5．复制的方式：
一是边解旋边复制．二是半保留复制。
6．复制结果：
一个亲代DNA分子形成了两个完全相同的子代DNA分子。
7．复制的意义保持了遗传信息的连续性。
第四节
基因是有遗传效应的DNA片段
基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体和生物性状之间的关系
关系
内容
基因与脱氧核苷酸
基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息
基因与DNA
基因是有遗传效应的DNA片段．每个DNA分子上有很多个基因
基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体
基因与生物性状
基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可“使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状。
遗传学上把这过程叫做基因的表达
第四章
第一节基因指导蛋白质的合成
.RNA与DNA的区别
项 目
DNA
RNA
全 称
脱氧核糖核酸
核糖核酸
分 布
主要存在于细胞核中，少量存在于线粒体和叶绿体中
主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核核仁中
基本组成单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
嘧啶
胞嘧啶（c）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（c）
尿嘧啶（U）
五碳糖
脱氧核糖
核糖
无机酸
磷酸
磷酸
空间结构
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
2.基因控制蛋白质合成的过程
转
录
翻
译
概念
DNA分子首先解开双链以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程
以mRNA为模板，以tRNA为运载工具．合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场所
细胞核、线粒体、叶绿体
细胞质（核糖体）
原料
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA中的一条链
mRNA
酶
解旋酶、聚合酶等
聚合酶等
能量
ATP
ATP
过程
DNA解旋以一条链为模板，按碱基互补配对原则，游离的核糖核苷酸与脱氧核苷酸配对，核糖核苷酸间通过化学键连接成mRNA，tRNA，rRNA
mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合，从起始密码子（AUG）开始翻译。
tRNA一端携带氨基酸进入核糖体．另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，两氨基酸间形成肽键。
核糖体继续沿mRNA移动，每次移动一个密码子，至终止密码结束，肽链形成
模板
去向
转录后与非模板链重新形成双螺旋结构
分解成核糖核苷酸
特点
边解旋边转录
一条mRNA可与多个核糖体结合翻译成多条相同的多肽链
产物
三种单链RNA
蛋白质
第四章
第二节
基因对性状的控制
碱基互补配对原则的应用
在整个DNA分子中
DNA双链中的两种互补的碱基相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%。
A＝T G＝c；A+G=T+c；A+c=
T+G：
⑨/=1。
2．在DNA两条互补链之间
（1）在DNA双链中的一条单链的/的值与另一条互补单链的（A十G）/的值互为倒数关系。
/=m，互补链上/＝1/m
（2）DNA双链中，一条单链（A＋T）/G＋c）的值，与另一条互补链（A＋T）/G＋c）的值是相等的，也与整个DNA分子中（A＋T）/G＋c）的值是相等的。
3．整个DNA分子、DNA包含的两条单链、转录的RNA之间：
（1）在碱基数量上，在DNA和RNA的单链内，互补碱基的和相等，且等于双链DNA的一半。
即a链上的（A＋T）=b链上的（A＋T）=RNA分子中（A+U）=1/2DNA双链中的（A＋T）；a链上的（G＋c）=b链上的（G＋c）=RNA分子中（G+c）=1/2DNA双链中的（G＋c）；
（2）互补碱基的和占各自碱基的总数的比例在有意链、互补链中和DNA双链中是相等的，且等于RNA中与之配对碱基的和所占RNA中的比例。
即a链中（A＋T）占a链总数的百分数=b链中（A＋T）占b链总数的百分数=RNA中（A+U）占RNA总数的百分数=DNA双链中（A＋T）占双链中碱基总数的百分比简式为（G＋c）a=（G＋c）b=（G＋c）RNA。
（3）．在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的百分数等于每条链中的平均百分数．若在其中一条链中多占n%．则在另一条链中廊少占n％。
4．DNA双链中，含某种碱基X个，复制n次，则需加入该碱基的脱氧核苷酸的分子数等于能与该碱基配对碱基的脱氧核苷酸的分子数，等于（2n-1）X个。
关于DNA分子复制的有关计算
1．已知DNA分于中碱基数求复制n次与第n次所需某碱基数量。
若DNA分子复制n次则可产生2n个子DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，则复制n次时，除第一代DNA的两条模板链不需新原料构建外，其余所有链无一不是新原料构建的，故所需原料应为：
总链数－2条模板链即相当于个DNA分子中的原料量．
当只需计算第n次所需原料量时，可据第n次产生2n个DNA分子，本次应需新构建子链2n条，这2n条新子链应相当于2n/2个子DNA故本次所需原料也应为2n/2个DNA乘以每个DNA中该原料量。
、
关于半保留复制的有关计算问题
已知某一条全部N原子被15N标记的DNA分子（0代），转移到含有14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下表：
世代
DNA分子的特点
DNA中脱氧核苷酸链的特点
分子总数
细胞中DNA分子在试管中的位置
不同DNA分子占全部DNA分子之比
母链总数
不同脱氧核苷酸链占全部比
含15N分子
含14N和15N杂种分子
含14N分子
含15N的链
含14N的链
0
全在下部
2
0
2
全在中部
4
/2
/2
2
4
/2中1/2上
/2
/2
8
/4
3/4
3
8
/4中3/4上
/4
3/4
6
/8
7/8
n
2n
/2n-1中
－1/2n-1上
/2n-1
－1/2n-1
2n+1
/2n
－1/2n
基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量关系
（1）转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。
因此，转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的l／2。
（2）翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。
总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为6：
3：
1。
参考下面图解：
DNA
信使RNA
蛋白质
GcA
——→ cGU ——→ 精氨酸
cGT
碱基数目 碱基数目 氨基酸数目
6 ：
3 ：
1
中心法则及其含义
、图解
2、含义
DNA—→DNA；以DNA作为遗传物质的生物的DNA自我复制，表示遗传信息的传递。
例：
绝大多数生物。
RNA—→RNA：
以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制。
例：
以RNA为遗传物质的生物烟草花叶病毒。
DNA—→RNA：
细胞核中的转录过程。
例：
绝大多数生物
RNA—→蛋白质：
细胞质的核糖体上的翻译过程。
以上共同完成遗传信息的表达。
RNA—→DNA：
少数病毒在其宿主细胞中的逆转录过程。
例：
某些致癌病毒、爱滋病病毒。
3、“中心法则”中的几种碱基互补配对
（1）DNA复制：
A－T G－c
（2）转录：
A－U T－A G－c
（3）逆转录：
A－T U－A G－c （4）RNA复制：
A－U G－c
（5）翻译：
A－U G－c
.（09江苏卷）13．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同。
下列4组实验（见下表）中，不可能出现的结果是
实验
实验结果
编号
实验过程
病斑
类型
病斑中分离出
的病毒类型
①
a型TmV斗感染植物
a型
a型
②
b型TmV呻感染植物
b型
b型
③
组合病毒（a型TmV的蛋白质+b型TmV的RNA）感染植物
b型
a型
④
组合病毒（b型TmV的蛋白质+a型TmV的RNA）
感染植物
a型
a型
A．实验①
B．实验②
c．实验③
D．实验④
答案：
c
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③中，组合病毒的遗传物质是b型的，因此病斑类型是b型，病斑中分离出的病毒类型也应是b型的。
2.（09江苏卷）12．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
c．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
答案：
A
解析：
本题通过信息考查DNA的复制相关知识。
从图中只能看出有一个复制起点，所以A不对。
图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶，DNA聚合酶等参与。
这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。
3.（09辽宁、宁夏卷）31．（12分）
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。
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①：
获取该基因的双链DNA片段及其mRNA；
步骤②：
加热DNA双链使之成为单链，并与步骤①所获得的mRNA按照碱基配对原则形成双链分子；
步骤③：
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）如果现将步骤①所获得的mRNA逆转录得到DNA单链，然后该DNA单链与步骤②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形成的双链分子中碱基配对类型有
种，分别是
。
答案：
（1）DNA中有内含子序列，mRNA中没有其对应序列，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
A—U
T—A
c—G
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AGcU，DNA中的A与mRNA中的U，DNA中T与mRNA中A，DNA中c与mRNA中G，DNA中G与mRNA中c，所以配对类型有三种。
4.（09安徽卷）31．（21分）
某种野生植物有紫花和白花两种表现型，已知紫花形成的生物化学途径是：
A和a、B和b是分别位于两对染色体上的等位基因，A对a、B对b为显性。
基因型不同的两白花植株杂交，F1紫花∶白花=1∶1。
若将F1紫花植株自交，所得F2植株中紫花：
白花=9∶7
请回答：
（1）从紫花形成的途径可知，紫花性状是由
对基因控制。
（2）根据F1紫花植株自交的结果，可以推测F1紫花植株的基因型是
，其自交所得F2中，白花植株纯合体的基因型是
。
（3）推测两亲本白花植株的杂交组合（基因型）是
或
；用遗传图解表示两亲本白花植株杂交的过程（只要求写一组）。
（4）紫花形成的生物化学途径中，若中间产物是红色（形成红花），那么基因型为AaBb的植株自交，子一代植株的表现型及比例为
。
（5）紫花中的紫色物质是一种天然的优质色素，但由于B基因表达的酶较少，紫色物质含量较低。
设想通过基因工程技术，采用重组的Ti质粒转移一段DNA进入细胞并且整合到染色体上，以促进B基因在花瓣细胞中的表达，提高紫色物质含量。
右图是一个已插入外源DNA片段的重组Ti质粒载体结构模式图，请填出标号所示结构的名称：
①
②
③
答案：
（1）两
（2）AaBb
aaBB、Aabb、aabb
（3）Aabb×aaBB
AAbb×aaBb
遗传图解（只要求写一组）
（4）紫花∶红花∶白花=9∶3∶4
（5）①T-DNA
②标记基因
③复制原点
解析：
本题考查基因对性状的控制以及遗传规律的有关知识。
（1）从紫花形成的途径可知，紫花性状是由2对基因控制。
（2）根据F1紫花植株自交的结果，可以推测F1紫花植株的基因型是AaBb，由于其自交所得F2中紫花∶白花=9∶7，所以紫花植株的基因型是A-B-，白花植株纯合体的基因型是aaBB、AAbb、aabb。
（3）依题意，可以推测F1两亲本白花植株的杂交组合（基因型）是Aabb×aaBB或AAbb×aaBb；两亲本白花植株杂交的过程遗传图解表示如下：
（4）若中间产物是红色（形成红花），那么基因型为AaBb的植株自交，子一代植株的表现型及比例为紫花（A-B-）∶红花（A-bb）∶白花（3aaB-、1aabb）=9∶3∶4。
（5）依题意，标号所示结构的名称：
①是T-DNA，②是标记基因，③是复制原点
5.（09福建卷）27．（15分）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
某种牧草体内形成氰的途径为：
前体物质→产氰糖苷→氰。
基因A控制前体物质生成产氰糖苷，基因B控制产氰糖苷生成氰。
表现型与基因型之间的对应关系如下表：
表现型
有氰
有产氰糖苷、无氰
无产氰苷、无氰
基因型
A_B_（A和B同时存在）
A_bb（A存在，B不存在）
aaB_或aabb（A不存在）
（1）在有氰牧草（AABB）后代中出现的突变那个体（AAbb）因缺乏相应的酶而表现无氰性状，如果基因b与B的转录产物之间只有一个密码子的碱基序列不同，则翻译至mRNA的该点时发生的变化可能是：
编码的氨基酸
，或者是
。
（2）与氰形成有关的二对基因自由组合。
若两个无氰的亲本杂交，F1均表现为氰，则F1与基因型为aabb的个体杂交，子代的表现型及比例为
。
（3）高茎与矮茎分别由基因E、e控制。
亲本甲（AABBEE）和亲本乙（aabbee）杂交，F1均表现为氰、高茎。
假设三对等位基因自由组合，则F2中能稳定遗传的无氰、高茎个体占
。
（4）以有氰、高茎与无氰、矮茎两个能稳定遗传的牧草为亲本，通过杂交育种，可能无法获得既无氰也无产氰糖苷的高茎牧草。
请以遗传图解简要说明。
答案：
（1）（种类）不同
合成终止（或翻译终止）
（2）有氰︰无氰=1︰3。
（3）3/64
（4）
AABBEE×AAbbee
AABbEe
后代中没有符合要求的aaB_E_或aabbE_的个体
解析：
本题考查基因对性状的控制的有关知识。
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