专题05 遗传的分子基础(原卷版).docx
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1、专题 05 遗传的分子基础内容导航高考感知:明考向知规律长难句突破命题趋势:知己知彼满分技巧知识必备:重点讲解(全面梳理)易错点拨难点突破1.探究遗传物质的方法2.图解法分析DNA复制的相关计算3.细胞分裂过程中的同位素标记问题5.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系1.与噬菌体侵染细菌实验有关的3个易错点2.有关“DNA复制”的3点“注意”3.与基因表达有关的4个易错点限时检测:30min:及时训练与检测(压缩包中含有单独的检测卷,方便练习使用)高考感知课标要求明考向近年考情知规律5.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。 5.2 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段
2、,有些病毒的基因在RNA分子上。 5.3 概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。 5.4 概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 5.5 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现。 5.6 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。 (2023浙江)遗传信息的翻译、PCR扩增的原理与过程;(2023海南)DNA分子的结构和特点、DNA分子的复制过程、特点及意义、遗传信息的转录;(2023全国)细胞器之间的协调配合、遗传信息的
3、转录、遗传信息的翻译;(2023海南)表观遗传;(2023山东)伴性遗传的遗传规律及应用、表观遗传;(2023山东)真核细胞与原核细胞的异同、遗传信息的转录、遗传信息的翻译;(2023山东)DNA分子的结构和特点、DNA分子中碱基的相关计算、DNA分子的复制过程、特点及意义;(2023湖南)遗传信息的转录、遗传信息的翻译;(2023湖南)基因、蛋白质与性状的关系、基因突变;(2023浙江)中心法则及其发展;(2023广东)细胞学说及其建立过程、酶的本质、中心法则及其发展;(2023北京)DNA分子的复制过程、特点及意义、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用;(2023广东)细胞的衰老、遗传
4、信息的转录、遗传信息的翻译;命题趋势1.考查题型:多以选择题呈现。2.命题趋势:遗传的分子基础多为遗传物质的实验探究、遗传信息传递过程的实例分析与实验探究。知识必备重点:一、DNA是主要的遗传物质1脱氧核苷酸的化学组成。(P42)2肺炎链球菌的转化实验(1)体内转化实验:1928年由英国微生物学家格里菲思等人进行。结论:在S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。(2)体外转化实验:20世纪40年代由美国微生物学家艾弗里等人进行。结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。3肺炎链球菌有两类:R菌无荚膜、菌落粗糙、无毒。S菌有荚膜、菌落光滑、有毒,可使人和小鼠患肺炎,小鼠并发败
5、血症死亡。4在T2噬菌体的化学组成中,60%是蛋白质,40%是DNA。对这两种物质的分析表明:仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中。(P45“相关信息”)5赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术,设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验,因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,因而更具说服力。(P45)6赫尔希和蔡斯的实验过程:在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌;再用上述得到的大肠杆菌培养噬菌体,得到蛋白质含有35S标记或DNA含有32P标记的噬菌体;然后,用35S或32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,经过短时间的保温后,
6、用搅拌器搅拌、离心;离心后,检查上清液和沉淀物中的放射性物质。(P45)7实验误差分析:(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性的原因是:保温时间过短或过长。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性的原因是:搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。8搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离,离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。(P45)9从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质,不能使烟草感染病毒,但是,从这些病毒中提取出来的RNA,却能使烟草感染病毒。因此,在这些病毒中,R
7、NA是遗传物质。(P46)10因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质;原核生物(如细菌)的遗传物质是DNA,真核生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。(P46)11在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。(P46“科学方法”)二、DNA的结构1在对DNA结构的探索中,于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现,在生物学的发展中具有里程碑式的意义。(P48
8、)2DNA是由两条单链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(P50)3DNA中的磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。(P50)4DNA分子内侧由两条链上的碱基通过氢键形成碱基对,即A和T配对(氢键有2个),G和C配对(氢键有3个)。碱基之间的这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。双链DNA中A(腺嘌呤)的量总是和T(胸腺嘧啶)的量相等,C(胞嘧啶)的量总是和G(鸟嘌呤)的量相等。(P50)三、DNA的复制11958年,美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记技术,设计了一个巧妙的实验,证明了DNA的半保留复制。(P53)2真核生物DNA的复
9、制(1)概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(2)复制方式:半保留复制。(3)复制条件 :模板;原料;能量;酶;(4)复制特点:边解旋边复制;半保留复制。(5)复制意义:保持了遗传信息的连续性。(6)精确复制的原因:DNA双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。3与DNA复制有关的碱基计算(1)一个DNA连续复制n次后,DNA分子总数为:2n(2)第n代的DNA分子中,含原DNA母链的有2个,占1/2n1(3)若某DNA分子中含碱基T为a,则连续复制n次,所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a(2n1) 第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:
10、a2n1四、基因通常是有遗传效应的DNA片段1一个DNA分子上有许多个基因,每一个基因都是特定的DNA片段,有着特定的遗传效应。(P58)2人类基因组计划测定的是24条染色体(22条常染色体XY)上DNA的碱基序列。(P58“思考讨论”)3DNA上分布着许多个基因,基因通常是有遗传效应的DNA片段。(P59)4有些病毒的遗传物质是RNA,如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。(P59“小字内容”)五、基因指导蛋白质的合成1与DNA不同的是,组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖;RNA的碱基组成中没有碱基T(胸腺嘧啶),而替换成碱基U(尿
11、嘧啶);RNA一般是单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。(P6465)核糖和脱氧核糖的结构模式图2RNA有三种,它们分别是mRNA、tRNA和rRNA;核仁受损会影响rRNA的合成,进而影响核糖体的形成。(P65)3基因的表达包括转录和翻译过程;细胞分化是基因选择性表达的结果。(P65)4RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。(P65)5mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。(P66)6tRNA的种类很多,但是,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA比mRNA小得多,其一端是携带
12、氨基酸的部位,另一端有3个相邻的碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对,叫作反密码子。(P67)tRNA的结构示意图7在正常情况下,UGA是终止密码子,但在特殊情况下,UGA可以编码硒代半胱氨酸。在原核生物中,GUG也可以作起始密码子,此时它编码甲硫氨酸。(P67图表注释)8核糖体是沿着mRNA移动的。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。(P68)9通常,一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,因此,少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。下面图示中核糖体沿mRNA移动的方向是从左向右移动(P69)10科学家克里克于
13、1957年提出了中心法则:遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。随着研究的不断深入,科学家对中心法则作出了补充:少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。(P69)中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)11遗传信息、密码子和反密码子的区别遗传信息指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。密码子指mRNA上可以决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。反密码子指tRNA上与密码子互补配对的三个碱基。六、基因表达与性状的关系1基因、蛋白质与性状的关系(1)基因控制性状的两条途径基因通过控
14、制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物性状;基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状(2)基因与性状的数量对应关系:一对一、一对多、多对一。2柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化,但部分碱基发生了甲基化修饰(如下图),抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。像这样,生物体基因的碱基序列保持不变 ,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作表观遗传。(P74)DNA甲基化示意图3除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。(P74“相关信息”)难点:1.探究遗传物质的方法探究思路:(1
15、)若探究哪种物质是遗传物质设法将物质分开,单独看作用。(2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA利用酶的专一性或同位素标记法。探究方法:2.图解法分析DNA复制的相关计算一个亲代DNA连续复制n次后,则:(1)子代DNA分子数:2n个无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个做题时看准是“含”还是“只含”含14N的DNA分子有2n个,只含14N的DNA分子有(2n2)个做题时看准是“DNA分子数”还是“链数”(2)子代DNA分子总链数:2n22n1条无论复制多少次,含15N的链始终是2条含14N的链数是(2n12)条(3)消耗的脱氧核苷酸数若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经
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