高考生物总复习 第5单元 遗传的分子基础 第21讲 遗传信息的传递与表达.docx
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高考生物总复习第5单元遗传的分子基础第21讲遗传信息的传递与表达
第21讲遗传信息的传递与表达
考纲要求
1.DNA分子的复制[必考（b）、加试（b）]。
2.活动：
探究DNA的复制过程[必考（c）、加试（c）]。
3.DNA的功能[必考（a）、加试（a）]。
4.DNA与RNA的异同[必考（b）、加试（b）]。
5.转录、翻译的概念和过程[必考（b）、加试（b）]。
6.遗传密码、中心法则[必考（b）、加试（b）]。
7.基因的概念[必考（b）、加试（b）]。
8.复制、转录和翻译的异同[加试（b）]。
考点一 DNA分子的复制
1．DNA分子的复制过程图解
2．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
细胞核（主要）
条件
模板：
亲代DNA的两条链；
原料：
游离的4种脱氧核苷酸；
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
思考诊断
1．判断下列叙述的正误
（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A－U、C－G的碱基互补配对原则（ × ）
2．DNA复制过程中的数量关系
DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结构分析如下：
（1）子代DNA分子数为2n个。
①含有亲代链的DNA分子数为2个。
②不含亲代链的DNA分子数为2n－2个。
③含子代链的DNA分子数为2n个。
（2）子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。
①亲代脱氧核苷酸链数为2条。
②新合成的脱氧核苷酸链数为2n＋1－2条。
（3）消耗脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个。
②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
题型一 DNA分子的复制过程和特点
1．（2016·温州3月选考）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．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，以四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．在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷（3H－dT）的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。
几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。
收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。
据图可以作出的推测是（ ）
A．复制起始区在高放射性区域
B．DNA复制为半保留复制
C．DNA复制从起始点向两个方向延伸
D．DNA复制方向为a→c
答案 C
解析 根据放射性自显影结果可知，中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷（3H－dT）的培养基中进行复制的结果，A项错误；两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中进行复制的结果，因此可判断DNA复制从起始点（中间）向两个方向延伸，C项正确，D项错误；该实验不能证明DNA复制为半保留复制，B项错误。
题型二 DNA分子复制的相关计算
3．（2016·杭州五校联考）下列关于DNA的相关计算，正确的是（ ）
A．具有1000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，复制n次后共需2n·m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2n－1·m个胸腺嘧啶
D．无论是双链DNA还是单链DNA，（A＋G）所占的比例均是1/2
答案 C
解析 具有1000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0～400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（2n－1）·m个胸腺嘧啶，其第n次复制DNA数由2n－1个变为2n个，这一过程需要（2n－2n－1）·m个胸腺嘧啶，B项错误，C项正确；只有在双链DNA中才遵循卡伽夫法则，即A＝T，G＝C，在单链DNA中不存在这一关系，因此只有双链DNA中（A＋G）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。
4．一个双链均被32P标记的DNA分子由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。
下列叙述不正确的是（ ）
A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个
B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
答案 B
解析 由题意可知，该DNA分子中，A＝T＝10000×20%＝2000（个），C＝G＝10000×30%＝3000（个），则含有的氢键数为2000×2＋3000×3＝1.3×104（个）；DNA复制3次形成8个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3000×7＝2.1×104（个）；子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为1∶7；子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2∶6＝1∶3。
归纳提升
只含15N的DNA在含14N的环境中进行复制时，DNA分子数、脱氧核苷酸链数的变化
世代
DNA分子特点
DNA中脱氧核苷酸链的特点
分子总数
细胞中DNA分子在离心管中的位置
不同DNA分子占全部DNA分子之比
链
总
数
不同脱氧核苷酸链占全部链之比
只含15N的DNA分子
含14N、15N的DNA分子
只含14N的DNA分子
含15N的链
含14N的链
0
1
全在底部
1
0
0
2
1
0
1
2
全在中部
0
1
0
4
1/2
1/2
2
4
1/2中、1/2上
0
1/2
1/2
8
1/4
3/4
3
8
1/4中、3/4上
0
1/4
3/4
16
1/8
7/8
n
2n
2/2n中、1－2/2n上
0
2/2n
1－2/2n
2n＋1
1/2n
1－1/2n
考点二 遗传信息的表达
1．DNA的功能
（1）携带和传递遗传信息
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性。
（2）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与DNA的区别、RNA的结构与分类
3．遗传信息的转录和翻译
（1）转录
（2）翻译
①场所或装配机器：
核糖体。
②条件
③遵循原则：
碱基互补配对原则。
④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，提高了翻译的效率。
（3）密码子和反密码子
①密码子存在于mRNA上，共有64种。
决定氨基酸的密码子有61种；终止密码子有3种，不决定氨基酸；起始密码子有2种，决定氨基酸。
②反密码子存在于tRNA上。
③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．中心法则与基因的概念
（1）中心法则
①提出者：
克里克。
②要点：
遗传信息由DNA传递到RNA，然后由RNA决定蛋白质的特异性。
③内容图解（用简式表示）：
。
（2）基因
①作用：
遗传的一个基本功能单位，它在适当的环境条件下控制生物的性状。
②与染色体的关系：
以一定的次序排列在染色体上。
③本质：
有功能的核酸分子片断，在大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA。
思考诊断
1．观察下图比较转录和翻译
试写出与①②有关的知识：
过程
①
②
名称
转录
翻译
场所
主要是细胞核
核糖体
模板
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
产物
RNA
多肽链
2.下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题：
（1）mRNA与核糖体的数量关系：
一个mRNA上可同时结合多个核糖体。
（2）存在上述关系的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
（3）核糖体在mRNA上移动的方向：
从左向右（据上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
（4）蛋白质合成的结果：
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。
（5）讨论：
图示中合成了几条肽链？
是否相同？
提示 图示中的4个核糖体合成了4条多肽链；因为模板mRNA相同，所以合成的4条多肽链也完全相同。
3．密码子和反密码子的比较
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA
tRNA
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子，转运氨基酸
特点
与DNA模板链上的碱基互补
与mRNA中密码子的碱基互补
1．DNA复制、转录和翻译的比较
项目
复制
转录
翻译
场所
主要发生在细胞核中，也可在线粒体、叶绿体内进行
主要发生在细胞核中，也可在线粒体、叶绿体内进行
核糖体
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
生物的生长发育过程中
条件
模板
亲代DNA分子的两条链
DNA分子的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
其他
解旋酶、DNA聚合酶和能量
RNA聚合酶、能量
酶、能量、tRNA
碱基配
对方式
A－T、T－A
C－G、G－C
A－U、T－A
C－G、G－C
A－U、U－A
C－G、G－C
过程
DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋形成子代DNA
DNA解旋，以其中一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA（单链），mRNA进入细胞质中与核糖体结合
以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的多肽链
遗传信息传递方向
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，转录结束后的DNA仍保留原来的双链结构
mRNA分子可与多个核糖体结合，同时进行多条肽链的合成
产物
两个双链DNA分子
一条单链mRNA
多肽或蛋白质
联系
2.遗传信息、密码子与反密码子
3．氨基酸、密码子和反密码子的对应关系
（1）每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运。
（2）一种密码子只能决定一种氨基酸（终止密码子无对应的氨基酸），且一种tRNA只能转运一种氨基酸。
（3）基因、密码子和反密码子的对应关系
题型一 DNA的功能及基因的概念
1．下列不属于DNA的功能的是（ ）
A．传递遗传信息
B．控制细胞内外物质的进出
C．控制生物体的形态
D．控制生物体的生理特征
答案 B
解析 控制细胞内外物质进出的是细胞膜的功能，故B的说法错误。
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