内容正文:
专题五 遗传的分子基础、变异与进化
[内容要求] 1.人类对遗传物质的探索过程。2.DNA分子结构的主要特点。3.基因的概念。4.DNA分子的复制。5.遗传信息的转录和翻译。6.基因重组及其意义。7.基因突变的特征和原因。8.染色体结构变异和数目变异。9.生物变异在育种上的应用。10.现代生物进化理论的主要内容。11.生物进化与生物多样性的形成。
梳理核心知识
1.肺炎双球菌的体外转化实验中,设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么?
提示 起对照作用,DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA,与R型活细菌混合培养后,不能长出S型细菌的菌落,可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌发生转化,DNA才是使R型细菌转化为S型细菌的物质。
2.在噬菌体侵染细菌的实验中,为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记?用14C和18O同位素标记可行吗?
提示 因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中,而P则主要存在于DNA的组分中,这样就能把DNA和蛋白质分开。用14C和18O等元素是不可行的,因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。
3.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA分子的单链具有互补的碱基序列时,互补的碱基序列就会结合在一起,形成杂合双链区;在没有互补碱基序列的部位,仍然是两条游离的单链(如图)。形成杂合双链区的部位越多,说明这两种生物的亲缘关系越近,这是为什么?
提示 形成杂合双链区的部位越多,DNA碱基序列的一致性越高,说明在生物进化的过程中,DNA碱基序列发生的变化越小,因此亲缘关系越近。
4.转录过程中DNA双链解开需要解旋酶吗?
提示 不需要,RNA聚合酶有解旋作用。
5.密码子的简并性有怎样的生物学意义?
提示 当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸。
6.为何用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜幼苗的芽尖?
提示 西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,从而形成四倍体西瓜植株。
7.X射线照射野生型链孢霉使其不能在基本培养基上生长,但加入某种维生素则立即能生长,说明了什么?
提示 说明了基因突变可能影响了酶的合成从而影响了此种维生素的合成。
8.在自然选择过程中,直接受选择的是基因型还是表现型?为什么?
提示 是表现型。比如,天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
9.捕食者的存在对物种多样性产生怎样的影响?
提示 捕食者往往优先捕食数量多的物种,为其他物种的形成腾出空间,捕食者的存在有利于增加物种多样性。
1.与DNA是遗传物质的探究实验有关的4个易错点
(1)S型菌的DNA与R型菌混合培养,培养基中仅出现少量的S型菌,大多数菌落仍是R型菌。
(2)噬菌体侵染细菌的实验采取了放射性同位素标记法,32P和35S分别标记的是噬菌体的DNA和蛋白质。实验结果中对于放射性的描述是“很高”或“很低”,而不是“有”或者“无”。
(3)标记T2噬菌体的三个“不能”:
①不能用培养基直接培养T2噬菌体。T2噬菌体是病毒,必须寄生在活细胞内才能生存并繁殖后代,并且T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌内,因此不能利用培养基直接培养噬菌体。
②不能用15N、18O和14C标记细菌,再用被标记的细菌来培养T2噬菌体。DNA和蛋白质都含有N、O和C,用这三种元素标记,结果是T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记,导致进行噬菌体侵染细菌实验时,不能确定哪一种物质进入了细菌,从而不能确定哪一种物质是遗传物质。
③不能用35S和32P标记同一T2噬菌体。放射性检测时只能检测到放射性的存在部位,不能确定是何种元素的放射性。
(4)RNA起遗传作用仅适用于RNA病毒。只有针对“所有生物”时方可描述为“DNA是主要的遗传物质”。
2.与基因表达有关的6个易错点
(1)DNA复制与转录模式图的区别:DNA两条链都作为模板⇒DNA复制;DNA的一条链作为模板⇒转录。
(2)转录的产物并不只有mRNA,还有tRNA和rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。
(3)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而依次读取密码子,最终因为模板mRNA相同,合成的多个多肽的氨基酸序列完全相同。
(4)转录和翻译过程中与模板链上的碱基A互补配对的不是T,而是U。
(5)并不是所有的密码子都决定氨基酸,3个终止密码子不决定氨基酸。
(6)一种密码子只能决定一种氨基酸,但是一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定。
3.与生物进化有关的4个易错点
(1)生物进化不一定导致新物种形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会突破物