专题08 基因的本质与表达-【学考复习】2024年福建省高中生物学业水平合格考复习宝典

高中生物 必修二学业水平考试复习 专题八 基因的本质与表达 基因表达与性状的关系 结构 DNA 基因 DNA是主要的遗传物质 基因指导蛋白质的合成 复制 知识框架 两条链反向平行 碱基互补配对 发现者：沃森、克里克 DNA双螺旋结构模型 稳定性、多样性、特异性 结构 基本骨架：脱氧核糖和磷酸交替连接 知识框架 场所：核糖体 产物：多肽或蛋白质 转录 翻译 中心法则 模板：mRNA 场所：主要在细胞核 模板：DNA的一条链 产物：RNA(mRNA、tRNA、tRNA 基因指导蛋白质的合成 知识框架 概念 机制 控制方式 表观遗传 通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制生物体的性状 基因表达与性状的关系 DNA甲基化 组蛋白甲基化、乙酰化 知识框架 DNA是主要的遗传物质 肺炎链球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 RNA是遗传物质的证据: 烟草花叶病毒感染烟草的实验 DNA是遗传物质的证据 知识框架 6 场所：真核细胞主要是在细胞核 时间：细胞分裂前的间期 特点：半保留复制 条件：模板、原料、能量、酶等 知识框架 基因 本质:有遗传效应的DNA片段 分布:细胞核、线粒体、叶绿体 遗传信息储存形式:特定的碱基排列顺序 复制 一、肺炎链球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验。 (1)实验材料： S型和R型肺炎链球菌、小鼠。 知识要点 (2)实验过程及结果 (3)结论： 加热致死的s型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。 知识要点 R型活细菌 S型活细菌 加热致死的S型菌 R型活细菌+ 加热致死的S型菌 注射 注射 注射 注射 小 鼠 不死亡 死亡，分离出S型活细菌 不死亡 死亡，分离出S型活细菌 2.艾弗里的体外转化实验 (1)实验材料：S型和R型细菌、培养基。 (2)实验目的：探究S型细菌中的转化因子。 R型细菌 S型细菌 (3)实验过程及结果 (4)结论： S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 含R型细的培养基 ①S型细菌的细胞提取物 ②S型细菌的细胞提取物+蛋白酶 ③S型细菌的细胞提取物+RNA酶 ④S型细菌的细胞提取物+酯酶 ⑤S型细荫的细胞提取物+DNA酶 R型细菌+S型细菌 R型细菌+S型细菌 R型细菌+S型细菌 R型细菌+S型细菌 R型细菌 体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是前者的延伸。肺炎链珠菌的转化，实质是S 型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中。 点拨： 三、噬菌体侵染细菌的实验 1.科学家：赫尔希和蔡斯 2.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌等 (1) T2噬菌体的结构(如下图) 3.实验方法：放射性同位素标记法 C、H、O、N、P C、H、O、N、S等 32P 35S (2) T2噬菌体的增殖 增殖需要的条件 模板 T2噬菌体的DNA 合成T2噬菌体DNA的原料 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸 合成T2噬菌体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸 场所 大肠杆菌的核糖体 4.实验过程及结果 (1)标记T2噬菌体 第一步：分别标记大肠杆菌 大肠杆菌＋含35S的培养基→ 含35S的大肠杆菌 大肠杆菌＋含32P的培养基→ 含32P的大肠杆菌 第二步：分别标记噬菌体 噬菌体＋含35S的大肠杆菌→ 含35S的噬菌体 噬菌体＋含32P的大肠杆菌→ 含32P的噬菌体 (2) T2噬菌体侵染细菌 含35S的T2噬菌体 普通大肠杆菌 上清液放射性高沉淀物放射性低 含32P的T2噬菌体 普通大肠杆菌 上清液放射性低沉淀物放射性高 侵染 搅拌、离心后检测放射性 5.实验结果分析 (1) T2噬菌体侵染细菌时，DNA 进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在细胞外。 (2)子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。 6.结论：DNA是遗传物质 三、DNA是主要的遗传物质 1.不同生物的遗传物质 2. DNA是主要的遗传物质： 真核生物与原核生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种类 DNA或RNA DNA和RNA DNA和RNA 体内碱基种类 4种 5种 5种 体内核苷酸种类 4种 8种 8种 遗传物质 DNA或RNA DNA DNA 实例 T2噬菌体、烟草花叶病毒 蓝细菌、大肠杆菌 玉米、小麦、人 四、DNA的结构 1. DNA双螺旋结构模型的构建者：沃森和克里克 2. DNA 双螺旋结构的形成 磷酸 脱氧核糖 碱基 磷酸二酯键 氢键 3. DNA双螺旋结构模型的内容。 (1) DNA是由两条单链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。 (3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对遵循碱基互补配对原则：A-T(形成2个氢键)，G-C形成3个氢键)。 5' 3' 5' 3' 在DNA双链中，由于碱基互补配对，有A=T， G=C。在DNA双链中，嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A+G=T+C。 点拨： 4. DNA分子的结构特点 (1)多样性：具n个碱基对的DNA具有4"种碱基排列顺序。 (2)特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。 (3)稳定性：两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。 5. 探究·实践：制作DNA双螺旋结构模型 (1)实验原理： DNA双螺旋结构，碱基互补配对原则 (2)注意事项：厘清DNA的结构层次，即脱氧核苷酸→脱氧核苷酸链→DNA平面结构→DNA空间结构，从而明确制作步骤 五、DNA的复制 1.概念、时间和场所 (1)概念： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 (2)时间： 细胞分裂前的间期(即有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期) (3)场所： (真核生物)主要在细胞核，线粒体和叶绿体中也存在 2.过程 (1) 解旋：在解旋酶的作用下，解开双螺旋的两条链 (2)合成子链 ①模板：解开的每条母链 ②原料：游离的4种脱氧核苷酸 ③酶：DNA聚合酶等 ④能量：ATP ⑤原则：碱基互补配对原则 (3)重新螺旋：每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 3.特点 (1)过程： 边解旋边复制 (2)方式： 半保留复制 4.准确复制的原因和意义 (1)原因： DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板; 通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 (2)意义： DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传给了子代细胞，保持了遗传信息的连续性。 六、说明基因与DNA关系的实例 基因通常是有遗传效应的DNA片段 构成基因的碱基数目只是DNA分子碱基总数的一部分 水母绿色荧光性状与基因有关,且基因具有一定的特异性 每个DNA分子上有许多基因 只有4种碱基与基因组成 基因能控制生物的性状 基因是DNA片段 基因具有遗传效应 七、DNA片段中的遗传信息 DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中； 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性； 碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性； DNA的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础。 八、染色体、DNA、基因和脱氧核昔酸的关系 脱氧核苷酸 基因 DNA 染色体 脱氧核苷酸是基因的基本组成单位 基因的脱氧核苷酸排列顺序代表 染色体是DNA的主要载体 基因通常是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子含有许多基因 每条染色体上有1个或2个DNA分子 本质 数量 ①染色体是DNA的主要载体： 线粒体、叶绿体中也有DNA。 ②RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。 点拨： 九、RNA的结构与功能 1.元素组成：C、H、O、N、P 2.基本组成单位：核糖核苷酸 (磷酸，核糖，含氮碱基A、G、C、U) 3.核糖核苷酸链：通常是单链 磷酸 核糖 碱基 4.种类 (1) mRNA (信使RNA)： 能将遗传信息从细胞核传递到细胞质中 (2) tRNA (转运RNA)： 转运氨基酸，识别密码子 (3) rRNA (核糖体RNA)： 核糖体的组成成分 十、遗传信息的转录 1.场所： 主要在细胞核，叶绿体、线粒体中也存在 2.条件： (1)模板： DNA的一条链 (2)原料： 4种核糖核苷酸 (3)能量： ATP (4)酶： RNA聚合酶 5' 5' 3' 3' 5' 3' RNA聚合酶 游离的核糖核苷酸 DNA mRNA 3.过程 (1)解旋：DNA双链解开，碱基暴露出来。 (2)配对：游离的核糖核苷酸(原料)与DNA模板链上的碱基互补配对(U- A、A-T、G-C、C- G)。 (3)连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上。 (4)释放：合成的RNA从DNA链上释放，DNA双螺旋恢复。 4. 产物：信使RNA、转运RNA、核糖体RNA。 十一、遗传信息的翻译 1.场所： 细胞质中的核糖体 2.条件 (1)模板： mRNA (2)原料： 21种氨基酸 (3)能量： ATP (4)酶： 多种酶 (5)搬运工具： tRNA 3.过程 (1)起始：mRNA与核糖体结合。 (2)运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置。 (3)延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应的tRNA携带相应的氨基酸以延伸肽链(一个mRNA可以结合多个核糖体)。 (4)停止：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离。 4. 产物：肽链盘曲折叠形成蛋白质分子。 遗传信息、密码子与反密码子的区别和联系 (1)概念辨析 点拨： 比较项目 区别 联系 遗传信息 DNA中脱氧核苷酸的排列顺序 ①遗传信息是DNA中脱氧核苷酸的排列顺序。 通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上 ②mRNA上的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用 密码子 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 反密码子 位于tRNA上能与mRNA对应密码子互补配对的三个碱基 (2)数量关系： ①每种氨基酸对应一种或几种密码子(即密码子具有简并现象)，可由一种或几种tRNA转运; ②除终止密码子外，一种密码子只能决定一种氨基酸； ③密码子有64种，其中终止密码子有3种(UGA既是终止密码子，又是硒代半胱氨酸的密码子)。 十二、中心法则 1.提出者：克里克 2.补充后的中心法则 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 逆转录 复制 复制 十三、基因表达产物与性状的关系 1.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如囊性纤维化、镰状细胞贫血。 2.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如豌豆的圆粒与皱粒的形成机制、人的白化症状。 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。 ①可以是多个基因决定一个性状，也可以是一个基因与多个性状有关。 ②生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。 因此生物的性状是由基因与基园、基因与基因表达产物、基因与环境之间的相互作用来精确控制的。 点拨： 十四、基因的选择性表达与细胞分化 1.表达的基因可以分为两类： 一类是所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因。 2.细胞分化的本质： 基因的选择性表达。 十五、表观遗传 1.概念：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。 2.表观遗传机制： DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等。 [例1]下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是( )。 A. DNA是所有生物的遗传物质 B.与DNA相比，RNA稳定性更强 C.细胞中形成RNA需要以DNA的一条链作模板 D.DNA与RNA在化学组成上仅存在一种碱基的不同 C 典例分析 [例2]某DNA分子的一个片段中，一条链上的碱基顺序是鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶，则该片段的另一条链上的相应碱基顺序是( )。 A. G、T、C B. T、C、A C. C、A、G D. A、G、T C 典例分析 [例3]基因是控制生物性状的基本单位。下列有关细胞中基因的叙述，正确的是( )。 A.基因能够存储生物的遗传信息 B.等位基因位于同一个DNA分子上 C.基因中只有一条脱氧核苷酸链 D.生物体的性状完全由基因决定 A 典例分析 [例4]一个用同位素I5N标记的DNA分子在无标记的环境中，经过3次复制形成了8个子代DNA分子。其中含有15N的DNA分子有 个。 [例5]牛的遗传物质由 种核苷酸组成。 2 4 典例分析 [例5]食物中的蛋白质在人体内经消化道中酶的作用后，可形成氨基酸或一些小肽(短的肽链)。回答下列问题。 (1)在人体细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除了需要mRNA外还需要其他种类的核糖核酸分子参与，它们是 、 。 (2)人体细胞中大多数mRNA和 RNA聚合酶从合成部位到执行 功能部位需要经过核孔。就细 胞核和细胞质来说，作为mRNA 合成部位的是 ，作为 mRNA执行功能部位的是 ， 作为RNA聚合酶合成部位的是 。 (3)部分氨基酸的密码子如右表所示。若某小肽对应的mRNA编码序列为UACGAACAUUGG, 则该小肽的氨基酸序列是 。 氨基酸 密码子 色氨酸 UGG 谷氨酸 GAA GAG 酪氨酸 UAC UAU 组氨酸 CAU CAC rRNA mRNA 细胞核 细胞质 细胞质 酪氨酸——谷氨酸——组氨酸——色氨酸 典例分析 [例6]在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，获得32P标记的噬菌体的方法是( ) A.用含有 32P的培养基培养噬菌体 B.用含有 32P的培养基培养大肠杆菌 C.用含有 32P的大肠杆菌培养噬菌体 D.用含有 32P的大肠杆菌培养基培养噬菌体DNA C 典例分析 [例7]对于右边的图示，正确的叙述有（ ） A.图中共有4种核苷酸 B.表示DNA复制过程 C.表示DNA转录过程 D.图中的A均代表同一种核苷酸 C 典例分析 [例8]已知DNA分子的一条链上的部分碱基排列顺序为一A-C-C-T一，那么以它为模板，经转录后得到的RNA链的对应碱基排列顺序为（ ） A.-A-C-C-U- B.-T-G-G-A- C.一A-C-C-T- D.-U-G-G-A- D 典例分析 [例9]我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中。由该受精卵发育成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可用于治疗血友病。下列叙述错误的是（ ） A.该羊的乳汁中含有人的凝血因子基因 B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因 C.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因 D.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码子 A 典例分析 [练习1]一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是(　　) A．5′—CUAUGG—3′ B．5′—GATACC—3′ C．5′—GGUAUC—3′ D．5′—CCATAG—3′ C 练习 [练习2]一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是(　　) A．5′—CUAUGG—3′ B．5′—GATACC—3′ C．5′—GGUAUC—3′ D．5′—CCATAG—3′ C 练习 [练习3]如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是(　　) A．该过程仅发生在细胞核内 B．该过程与DNA复制时碱基互补配对方式完全相同 C．该过程涉及ATP的消耗 D．该过程需要DNA聚合酶 C 练习 [练习4]下列关于密码子的叙述，正确的是(　　) A．密码子位于mRNA或tRNA上 B．一种氨基酸只由一种密码子决定 C．密码子与反密码子配对时能够形成氢键 D．反密码子有64种 C 练习 [练习5]下列关于通过翻译形成蛋白质的说法，错误的是(　　) A．以细胞质中游离的氨基酸为原料 B．以核糖体RNA作为遗传信息的模板 C．以转运RNA为氨基酸运输的工具 D．合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质 B 练习 $$