2024届高三生物一轮复习i学案：中心法则的内容和总结复习

　　　　　　　 第7讲 中心法则复习 1.掌握DNA复制的过程及精确复制的原因。(重点) 2.概述遗传信息的转录和翻译过程。(重、难点) 3.理解中心法则的内容及应用。 4.理解基因与DNA、染色体的关系。 【知识点1】DNA的复制 一、DNA的复制 1．对DNA分子复制的推测 (1)提出者： 。 (2)假说内容： ①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的 断裂。 ②复制 ③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称做 。 2.DNA半保留复制的实验证据分析 (1)实验材料：大肠杆菌 实验方法：__________________法和__________________法。 (2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。 (3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。 (4)实验过程： 用 15N标记细菌的DNA 　　　　 ↓ 转入以含 14N物质为唯一氮源的培养基中 　　　　 ↓一段时间 取细菌，分离 DNA，进行密度梯度离心 (5)过程分析 ①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。 ③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 (6)实验结论：实验结论：DNA的复制方式为 。 易错提醒： (1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。 (2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。 (3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。 3．DNA分子复制的过程 (1)DNA复制的概念、时间、场所 ①概念：以___________为模板合成子代DNA的过程。 ②时间：__________________________________________________。 ③场所：主要是__________，但在____________________中也能进行。 (2)DNA分子的复制过程： (3)特点 ①过程： 复制。 ②方式： 复制。 (4)准确复制的原因 ①DNA分子独特的 结构为复制提供了精确的模板。 ②通过 保证了复制的准确进行。 (5)意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。 补充： 1.能够进行DNA复制的生物：一切以DNA为遗传物质的生物。 2.两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中。 3．DNA复制的有关计算 将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则： (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝ 个。 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝ 个。 ③不含亲代链的子代DNA分子数＝ 个。 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝ 条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝ 条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝ 条。 (3)消耗的脱氧核苷酸数：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 个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为 。 二、基因是有遗传效应的DNA片段 1．基因与DNA关系的实例 2．全方位理解“基因” (1)本质上，基因是有遗传效应的DNA片段。 (2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。 (3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 (4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。 3．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 4．基因、染色体、蛋白质、性状的关系 (1)对于真核细胞来说，___________是基因的主要载体；___________和___________是基因的次要载体。 (2)对于原核细胞来说，基因存在于___________中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。 判断对错 (1)证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。(　　) (2)在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少一条链含 14N。(　　) (3)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。(　　) (4)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。(　　) 探究DNA复制机制 【例1】细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　) A．子一代DNA应为②　 B．子二代DNA应为① C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤ 【练习1】下列有关探究DNA复制过程的说法不正确的是(　　) A．实验利用了同位素示踪法 B．细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次 C．密度梯度超速离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关 D．实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点 DNA分子的复制 【例2】真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是(　　) A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 【练习2】下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是(　　) A．DNA复制时只有DNA的一条链作模板 B．以4种游离的脱氧核苷酸为原料 C．DNA复制过程需要消耗能量 D．没有酶的催化，细胞DNA复制无法进行 基因的本质 【例3】下列有关基因的叙述，正确的是(　　) A．基因是控制生物性状的结构单位和功能单位 B．人体细胞内的基因全部位于染色体上 C．经测定，一个由n个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，包含了m个基因，则每个基因的平均长度为 n/2m 个脱氧核苷酸对长度 D．基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过减数分裂传递给后代 【练习3.1】下列关于基因概念的叙述，错误的是(　　) A．基因是有遗传效应的DNA片段 B．基因是DNA分子上有一定功能的特定的碱基排列顺序 C．基因是DNA分子上任意一个片段 D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位 【练习3.2】由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种数最多可达(　　) A．4120　　　　　 B．1202 C．440 D．260 综合巩固： 1.下列有关真核生物基因的说法，正确的有(　　) A．基因的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 B．基因存在于细胞核、核糖体等结构中 C．DNA分子上每一个片段都是一个基因 D．基因的分子结构首先由摩尔根发现 2.DNA分子能够自我复制的结构基础是(　　) A．DNA具有独特的双螺旋结构 B．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链 C．磷酸和脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变 D．DNA分子具有多样性和特异性 3.某一个DNA分子中，A为200个，复制n次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个，该DNA分子已经复制了几次(　　) A．4次　　　　　B．3次 C．5次 D．6次 4.一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是 (　　) A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8 5．如图表示真核细胞内某物质的合成过程，请回答以下问题： (1)图示表示________过程，主要在________进行，需要的原料是____________。 (2)DNA分子解旋时，需要________和________，破坏碱基对之间的氢键。 (3)一个细胞周期中，所示过程在每个起点起始________次。 【知识点2】遗传信息的表达 一、遗传信息的转录 1.基因是具有　　　的DNA片段;DNA主要存在于　　　中;而蛋白质的合成是在　　　(填细胞器名称)上，在　　　中进行的。  2.比较RNA与DNA结构的不同。 DNA RNA 组成元素 基本单位 化学组成 结构 功能 主要分布 3.为什么RNA适于作DNA的信使呢? 4.(1)DNA与RNA的化学成分比较，RNA特有的是(　　) A.核糖、U B.脱氧核糖、U C.核糖、T D.脱氧核糖、T (2)组成核酸的碱基种类和核苷酸种类分别是(　　) A.4　8 B.5　4 C.4　4 D.5　8 3种RNA： 5.DNA的遗传信息怎么传给mRNA呢? (1)定义： (2)场所： (3)条件： ①模板： ②原料： ③能量： ④酶： (4)结果： 6.如果DNA分子一条链的碱基排列顺序是……ATTGACATG…… 与它互补的另一条DNA链的碱基排列顺序是　　　;  如果以此DNA单链为模板，转录出的信使RNA碱基顺序应该是　　　。  转录过程 【例1】DNA分子的解旋发生在(　　)过程中。 A.复制 B.转录 C.翻译 D.复制和转录 【练习1.1】果蝇的遗传物质由(　　)种核苷酸组成。 A.2 B.4 C.5 D.8 【练习1.2】一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA分子(　　) A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个 【练习1.3】已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T(　　) A.12个 B.18个 C.24个 D.30个 图形分析 【例2】在下列的转录简式中有核苷酸(　　) DNA：—A—T—G—C— RNA：—U—A—C—G— A.4种　　 B.5种　　 C.6种　 D.8种 【练习2】对下图所示，正确的说法有(　　) ①表示DNA复制过程　②表示转录过程　③图中共有5种碱基　④图中共有8种核苷酸　⑤图中共有5种核苷酸　⑥图中的A均代表同一种核苷酸 A.①②③ B.④⑤⑥　 C.②③④ D.①③⑤ 总结：DNA复制、转录的比较归纳总结 项目 复制 转录 时间 个体生长发育的整个过程 场所 主要在(　　) 主要在(　　) 模板 DNA的(　　)条单链 DNA的(　　)条链 原料 4种(　　　　　　) 4种(　　　　　) 酶 (　 　、　 　　) (　　　　 　) 产物 2个双链(　　) 1个单链(　　);(mRNA或tRNA或rRNA) 特点 半保留复制;边解旋边双向复制(真核生物) 边解旋边转录;转录后的DNA仍恢复原来的双链结构 碱基配对原则 A-T　T-A　C-G　G-C A-U　T-A　C-G　G-C 遗传信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA 意义 遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 二、遗传信息的翻译 1.碱基与氨基酸之间的对应关系 (1)DNA、RNA都只含有　　种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有　　种。  (2)　　　上决定一个氨基酸的　　　的碱基，叫做密码子。  (3)种类：共有　　种，其中起始密码　　个，分别是　　　　、　　　　，3个为终止密码子，分别是　　　、　　　、　　　，不能编码氨基酸。能编码氨基酸的密码子有　　　种。  （4）特点：①简并性：一个密码子对应1个氨基酸；但一个氨基酸可能有　　种密码子。②通用性：所有生物共用一套密码子。 2.转运工具 搬运工：　　　，每种　　　只能转运并识别　　　种氨基酸，其一端是　　　的部位，另一端有　　　个碱基，称为　　　。    3.翻译 概念：游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (1)场所： (2)时期： (3)条件： ①模板： ②原料： ③能量： ⑤酶 (4)产物： 总结： 1.比较遗传信息、遗传密码和反密码子。 遗传信息 遗传密码 反密码子 概念 是指　　　上特定的脱氧核苷酸排列顺序  　　　上决定一个氨基酸的3个相邻碱基  与mRNA分子中密码子互相配对的__________上的3个碱基  作用 决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 翻译时决定肽链的氨基酸排列顺序 与mRNA上3个碱基互补，以确定氨基酸在肽链上的位置 种类 多种多样 共64种，编码氨基酸的密码子共61种，终止密码子共3种，不能编码氨基酸 61种 2.阅读教材P66的“思考”并尝试归纳以下问题： (1)氨基酸如何进入核糖体? (2)核糖体上有几个翻译的位点? (3)核糖体移动的方向是怎样的? (4)肽链如何形成? 3.总结对比复制转录和翻译 DNA的功能 复制遗传信息 表达遗传信息 转录 翻译 概念 时间 场所 条件 模板 原料 酶 能量 碱基配对原则 过程 产物 特点 遗传信息的传递方向 翻译过程 【例3】请根据基因控制蛋白质合成的示意图回答问题。 (1)填写右图中号码所示物质或结构的名称或简写： ①　　　　②　　　　③　　　　④　　　  (2)图中恰好位于④内的三个氨基酸分别是(查密码子表)　　　　　　　　。  (3)合成②的过程在遗传学上叫做　　　。  ②进入细胞质后，与[　]　　　结合起来，在④内发生的过程叫做　　　。  (4)储存在　　　分子中的遗传信息最终传递给　　　分子，并通过代谢得以表达。 【练习3.1】一个转运RNA的一端3个碱基是GAU，它所携带的氨基酸的密码子是由下列哪个DNA分子的模板片段转录而来的(　　) A.GUA B.GAT C.GAA D.GAU 【练习3.2】下列对蛋白质的翻译过程的说法中，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作为遗传信息模板 C.以转运RNA为氨基酸运输工具 D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质 【练习3.3】在下列细胞结构中，有可能发生碱基互补配对行为的一组是(　　) A.细胞核、线粒体、叶绿体、中心体 B.细胞核、核糖体、中心体、线粒体 C.线粒体、叶绿体、细胞核、高尔基体 D.线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核 相关计算 【例4】一条多肽链中有1 000个氨基酸，则作为合成多肽链的mRNA分子和用来转录该mRNA分子的基因中，分别至少要有多少个碱基(　　) A.1 000和2 000　 B.2 000和4 000　 C.3 000和3 000　 D.3 000和6 000　 【练习4.1】组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子(　　) A.20　 B.59 C.61 D.64 【练习4.2】某基因由192个脱氧核苷酸组成，其控制合成的一个多肽在形成过程中脱掉的水分子数最多为(　　) A.191个 B.95个 C.32个 D.31　　 【练习4.3】某DNA分子片段中碱基为2 400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸多少种(　　) A.800 B.400　 C.200　 D.20 【知识点3】中心法则的提出及其发展 1．提出者： 。 2．内容 ①DNA的复制：遗传信息从 流向 。 ②转录：遗传信息从 流向 。 ③翻译：遗传信息从 流向 。 3．发展 发展内容 信息流动 举例 RNA自我复制 遗传信息从 流向 RNA逆转录合成DNA 遗传信息从 流向 4.完善后的中心法则 【例1】下图为中心法则部分遗传信息的流动方向示意图，下列有关说法正确的是(　　) A．过程1、2一般发生在RNA病毒体内 B．过程1、3、5一般发生于肿瘤病毒的体内 C．过程2、3、4发生于具细胞结构的生物体内 D．过程1～5不可能同时发生于同一个细胞内 【练习1】中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列说法不正确的是(　　) A．a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录 B．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是d C．a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中 D．在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同 二、基因、蛋白质与性状的关系 1．基因控制性状的途径 (1)间接途径 ①途径：基因 的合成细胞代谢生物体的性状。 ②举例：人白化病的形成。 控制酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。 (2)直接途径 ①途径：基因 结构生物体的性状。 ②举例：囊性纤维病。 编码CFTR蛋白(跨膜蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖。 2．基因与性状间的对应关系 (1)生物体的绝大多数性状受单个基因控制。 (2)生物体的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。 (3)生物体的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。 【例2】如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是(　　) A．过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能 B．基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的 C．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上 D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化 【练习2】下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是(　　) A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关 B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 C．基因可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 D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达 总结：判断正误 (1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程(　　) (2)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质(　　) (3)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(　　) (4)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个性状可能由多个基因控制(　　) (5)基因型相同的个体，其表现型一定相同(　　) 【例3】下图所示过程中，正常情况下在动植物细胞中能发生的是(　　) A．①②④ B．②③④ C．②③⑤ D．①③⑤ 【练习3.1】下列关于遗传信息传递的叙述中，错误的是(　　) A．线粒体和叶绿体遗传信息的传递遵循中心法则 B．DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的 C．DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 D．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则 【练习3.2】根据以下材料：①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花；③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花。在分析基因型和表现型相互关系时，下列说法错误的是(　　) A．由材料①②可知生物的性状表现是由基因型决定的 B．由材料①③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同决定的 C．由材料②③可知环境影响基因型的表达 D．由材料①②③可知生物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果 【练习3.3】如图代表人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。结合图形，联系已有知识，回答以下问题： (1)某人是苯丙酮尿症患者，但肤色正常，其原因是食物中可能含有________________。 (2)防治苯丙酮尿症的有效方法是食疗，即要尽量减少饮食中的____________的量。 (3)一对正常的夫妇生了一个既患苯丙酮尿症又患白化病的女儿和一个正常的儿子。这个正常儿子的基因型是__________________。 (4)从苯丙酮尿症的患病机理可以看出基因与性状的关系是___________________。 遗传信息的传递 遗传信息的表达 复制 转录 翻译 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质的核糖体上 模板 亲代DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 20种氨基酸 模板去向 子代DNA分子中 DNA链重新聚合 降解成核糖核苷酸 产物 完全相同的两个DNA分子 RNA 蛋白质(多肽) 碱基配对 A－T、T－A、 C－G、G－C A－U、T－A、 C－G、G－C A－U、U－A、 C－G、G－C 特点 ①半保留复制 ②边解旋边复制 ③多起点复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 【运用概念】 1.有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（　　） A.两种过程都可在细胞核中发生 B.两种过程都有酶参与反应 C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料 D.两种过程都以DNA为模板 2.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，错误的是（　　） A.转录和翻译都可发生在线粒体内 B.转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸 C.一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运 D.转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA 3.对于下列图解，说法不正确的是（　　） DNA　… —A—T—G—C—C—C—… 　　　　 |　 |　 |　|　|　| RNA　… —U—A—C—G—G—G—… A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖” B.该过程表示一个DNA分子转录成mRNA C.该图中的产物穿过0层生物膜进入细胞质 D.该图中共有7种核苷酸 4．克里克提出的中心法则是指（　　） A．遗传信息的转录、翻译过程 B．遗传信息的转录、翻译及表达过程 C．DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则 D．遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程 5．下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是（　　） A．很多情况下一对基因决定一个性状 B．有的情况下多对基因决定一个性状 C．有的情况下一对基因决定多个性状 D．生物体的性状不会受到环境的影响 6．生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法，不正确的是（　　） A．DNA→RNA主要是在细胞核中完成的 B．RNA→蛋白质是在细胞质中完成的 C．在同一个体不同的体细胞中DNA相同 D．在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的 【科学思维】 1.根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是（　　） DNA C G 信使RNA G 转运RNA A 氨基酸 色氨酸 A.UGG B.TGG C.ACC D.UCG 2.在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU…”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU…”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。则缬氨酸的密码子是（　　） A.GUG B.UGU C.GGU D.UGG 3．下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出（　　） A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢 C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 4．中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一，在生物科学发展过程中占有重要地位。以DNA为模板合成RNA是生物界RNA合成的主要方式，但某些RNA病毒，它们的遗传信息贮存在RNA分子中，当它们进入宿细胞后，先以病毒的RNA分子为模板合成一个DNA分子，再以DNA分子为模板合成新的病毒RNA。下图中的甲、乙、丙代表着三种生物不同的遗传和表达方式。 （1）①、②、⑦所示的三个过程分别是　　　　、　　　　、　　　　。 （2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有　　　　。（填图中序号） （3）若生物甲在进行过程③时，一个DNA分子的一条链上的一个G变成C，则该DNA分子经过n次复制后，子代DNA分子中，发生差错的占　　　　。（填选项） A.1/2 B.1/2n－1 C.1/2n D.1/2n＋1 （4）图甲中，参与过程1的酶是　　　　。 （5）丙图中，当碱基为－AAC－序列时，会发生－UUG－配对的过程有　　　　。（填图中序号） 5 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　　　　　　　 第7讲 中心法则复习 1.掌握DNA复制的过程及精确复制的原因。(重点) 2.概述遗传信息的转录和翻译过程。(重、难点) 3.理解中心法则的内容及应用。 4.理解基因与DNA、染色体的关系。 【知识点1】DNA的复制 一、DNA的复制 1．对DNA分子复制的推测 (1)提出者：沃森和克里克。 (2)假说内容： ①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的氢键断裂。 ②复制 ③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称做半保留复制。 2.DNA半保留复制的实验证据分析 (1)实验材料：大肠杆菌 实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心法。 (2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。 (3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。 (4)实验过程： 用 15N标记细菌的DNA 　　　　 ↓ 转入以含 14N物质为唯一氮源的培养基中 　　　　 ↓一段时间 取细菌，分离 DNA，进行密度梯度离心 (5)过程分析 ①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。 ③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 (6)实验结论：实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。 易错提醒： (1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。 (2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。 (3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。 3．DNA分子复制的过程 (1)DNA复制的概念、时间、场所 ①概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 ②时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。 ③场所：主要是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行。 (2)DNA分子的复制过程： (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 ①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。 (5)意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。 补充： 1.能够进行DNA复制的生物：一切以DNA为遗传物质的生物。 2.两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中。 3．DNA复制的有关计算 将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则： (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个。 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。 ③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。 (3)消耗的脱氧核苷酸数：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m(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m·2n－1。 二、基因是有遗传效应的DNA片段 1．基因与DNA关系的实例 2．全方位理解“基因” (1)本质上，基因是有遗传效应的DNA片段。 (2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。 (3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 (4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。 3．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 4．基因、染色体、蛋白质、性状的关系 (1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体是基因的次要载体。 (2)对于原核细胞来说，基因存在于拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。 判断对错 (1)证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。(　　) (2)在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少一条链含 14N。(　　) (3)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。(　　) (4)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。(　　) 提示：(1)×　DNA的组成元素有C、H、O、N、P，这几种元素都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。 (2)√ (3)×　DNA分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。 (4)×　RNA病毒(如烟草花叶病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒等)的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段。 探究DNA复制机制 【例1】细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　) A．子一代DNA应为②　 B．子二代DNA应为① C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤ C　[亲代DNA全为15 N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错。] 【练习1】下列有关探究DNA复制过程的说法不正确的是(　　) A．实验利用了同位素示踪法 B．细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次 C．密度梯度超速离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关 D．实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点 C　[探究DNA复制的实验利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的培养液中连续分裂两次(在每次分裂的间期DNA都复制一次)，分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA，进行密度梯度超速离心，DNA在试管中的位置取决于DNA分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大小。实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。] DNA分子的复制 【例2】真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是(　　) A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 C　[多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成，提高复制效率，A正确。DNA为半保留复制，每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确。DNA解旋酶破坏碱基对的氢键，使DNA双链解旋，DNA聚合酶形成磷酸二酯键，C错误。碱基对之间严格的碱基互补配对原则，保证遗传信息准确地从亲代DNA传向子代DNA，D正确。] 【练习2】下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是(　　) A．DNA复制时只有DNA的一条链作模板 B．以4种游离的脱氧核苷酸为原料 C．DNA复制过程需要消耗能量 D．没有酶的催化，细胞DNA复制无法进行 A　[DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将双链解开，以解开的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。] 基因的本质 【例3】下列有关基因的叙述，正确的是(　　) A．基因是控制生物性状的结构单位和功能单位 B．人体细胞内的基因全部位于染色体上 C．经测定，一个由n个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，包含了m个基因，则每个基因的平均长度为 n/2m 个脱氧核苷酸对长度 D．基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过减数分裂传递给后代 A　[基因是有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的结构单位和功能单位。人体细胞内的基因主要在染色体上，线粒体DNA分子上也有少量基因。一个DNA分子上有许多个基因，但并非基因与基因紧密相连，那些没有遗传效应的DNA片段并不是基因，因此C项中基因的平均长度小于n/2m个脱氧核苷酸对长度。有性生殖的生物通过减数分裂将遗传信息传递给下一代，无性生殖的生物通过有丝分裂将遗传信息传递给下一代。] 【练习3.1】下列关于基因概念的叙述，错误的是(　　) A．基因是有遗传效应的DNA片段 B．基因是DNA分子上有一定功能的特定的碱基排列顺序 C．基因是DNA分子上任意一个片段 D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位 C　[基因是有遗传效应的DNA片段，是有一定功能的特定的碱基排列顺序。由于DNA分子上有很多不能控制生物性状的区段，所以基因不能是DNA分子上的任意一个片段。] 【练习3.2】由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种数最多可达(　　) A．4120　　　　　 B．1202 C．440 D．260 C　[DNA分子中特定的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息。在DNA分子内部碱基对的排列顺序有多种。因为DNA分子的两条链上的碱基是遵循碱基互补配对原则结合的，所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列。根据数学的排列知识，n个不同碱基对的排列有4n种，40个碱基对排列的种类就有440种之多。] 综合巩固： 1.下列有关真核生物基因的说法，正确的有(　　) A．基因的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 B．基因存在于细胞核、核糖体等结构中 C．DNA分子上每一个片段都是一个基因 D．基因的分子结构首先由摩尔根发现 A　[基因存在于细胞核、线粒体、叶绿体等结构中，B错误；DNA分子上具有遗传效应的片段为基因部分，C错误；基因的分子结构首先由沃森、克里克发现，D错误。] 2.DNA分子能够自我复制的结构基础是(　　) A．DNA具有独特的双螺旋结构 B．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链 C．磷酸和脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变 D．DNA分子具有多样性和特异性 A　[DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，而碱基互补配对原则保证了复制能准确无误地进行。] 3.某一个DNA分子中，A为200个，复制n次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个，该DNA分子已经复制了几次(　　) A．4次　　　　　B．3次 C．5次 D．6次 A　[利用DNA复制规律可知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000＝(2n－1)·200，得n＝4。] 4.一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是 (　　) A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8 D　[DNA的复制方式为半保留复制，连续复制3次形成8个DNA分子，则含15N的脱氧核苷酸链只有2条，占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8，选项D正确。] 5．如图表示真核细胞内某物质的合成过程，请回答以下问题： (1)图示表示________过程，主要在________进行，需要的原料是____________。 (2)DNA分子解旋时，需要________和________，破坏碱基对之间的氢键。 (3)一个细胞周期中，所示过程在每个起点起始________次。 [解析]　(1)(2)DNA分子复制时，首先在解旋酶作用下，由ATP提供能量使碱基对之间的氢键断裂。需要脱氧核苷酸作为原料，还需要DNA聚合酶参与，形成新的DNA分子。(3)在一个细胞周期中，DNA分子只在分裂间期复制一次。 [答案]　(1)DNA复制　细胞核　脱氧核苷酸 (2)解旋酶　能量　(3)一 【知识点2】遗传信息的表达 一、遗传信息的转录 1.基因是具有　　　的DNA片段;DNA主要存在于　　　中;而蛋白质的合成是在　　　(填细胞器名称)上，在　　　中进行的。  2.比较RNA与DNA结构的不同。 DNA RNA 组成元素 基本单位 化学组成 结构 功能 主要分布 3.为什么RNA适于作DNA的信使呢? 4.(1)DNA与RNA的化学成分比较，RNA特有的是(　　) A.核糖、U B.脱氧核糖、U C.核糖、T D.脱氧核糖、T (2)组成核酸的碱基种类和核苷酸种类分别是(　　) A.4　8 B.5　4 C.4　4 D.5　8 3种RNA： 5.DNA的遗传信息怎么传给mRNA呢? (1)定义： (2)场所： (3)条件： ①模板： ②原料： ③能量： ④酶： 6.如果DNA分子一条链的碱基排列顺序是……ATTGACATG…… 与它互补的另一条DNA链的碱基排列顺序是　　　;  如果以此DNA单链为模板，转录出的信使RNA碱基顺序应该是　　　。  转录过程 【例1】DNA分子的解旋发生在(　　)过程中。 A.复制 B.转录 C.翻译 D.复制和转录 【练习1.1】果蝇的遗传物质由(　　)种核苷酸组成。 A.2 B.4 C.5 D.8 【练习1.2】一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA分子(　　) A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个 【练习1.3】已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T(　　) A.12个 B.18个 C.24个 D.30个 图形分析 【例2】在下列的转录简式中有核苷酸(　　) DNA：—A—T—G—C— RNA：—U—A—C—G— A.4种　　 B.5种　　 C.6种　 D.8种 【练习2】对下图所示，正确的说法有(　　) ①表示DNA复制过程　②表示转录过程　③图中共有5种碱基　④图中共有8种核苷酸　⑤图中共有5种核苷酸　⑥图中的A均代表同一种核苷酸 A.①②③ B.④⑤⑥　 C.②③④ D.①③⑤ 总结：DNA复制、转录的比较归纳总结 项目 复制 转录 时间 个体生长发育的整个过程 场所 主要在(　　) 主要在(　　) 模板 DNA的(　　)条单链 DNA的(　　)条链 原料 4种(　　　　　　) 4种(　　　　　) 酶 (　 　、　 　　) (　　　　 　) 产物 2个双链(　　) 1个单链(　　);(mRNA或tRNA或rRNA) 特点 半保留复制;边解旋边双向复制(真核生物) 边解旋边转录;转录后的DNA仍恢复原来的双链结构 碱基配对原则 A-T　T-A　C-G　G-C A-U　T-A　C-G　G-C 遗传信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA 意义 遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 二、遗传信息的翻译 1.碱基与氨基酸之间的对应关系 (1)DNA、RNA都只含有　　种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有　　种。  (2)　　　上决定一个氨基酸的　　　的碱基，叫做密码子。  (3)种类：共有　　种，其中起始密码　　个，分别是　　　　、　　　　，3个为终止密码子，分别是　　　、　　　、　　　，不能编码氨基酸。能编码氨基酸的密码子有　　　种。  （4）特点：①简并性：一个密码子对应1个氨基酸；但一个氨基酸可能有　　种密码子。②通用性：所有生物共用一套密码子。 2.转运工具 搬运工：　　　，每种　　　只能转运并识别　　　种氨基酸，其一端是　　　的部位，另一端有　　　个碱基，称为　　　。    3.翻译 概念：游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (1)场所： (2)时期： (3)条件： ①模板： ②原料： ③能量： ⑤酶 (4)产物： 总结： 1.比较遗传信息、遗传密码和反密码子。 遗传信息 遗传密码 反密码子 概念 是指　　　上特定的脱氧核苷酸排列顺序  　　　上决定一个氨基酸的3个相邻碱基  与mRNA分子中密码子互相配对的__________上的3个碱基  作用 决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 翻译时决定肽链的氨基酸排列顺序 与mRNA上3个碱基互补，以确定氨基酸在肽链上的位置 种类 多种多样 共64种，编码氨基酸的密码子共61种，终止密码子共3种，不能编码氨基酸 61种 2.阅读教材P66的“思考”并尝试归纳以下问题： (1)氨基酸如何进入核糖体? (2)核糖体上有几个翻译的位点? (3)核糖体移动的方向是怎样的? (4)肽链如何形成? 3.总结对比复制转录和翻译 DNA的功能 复制遗传信息 表达遗传信息 转录 翻译 概念 时间 场所 条件 模板 原料 酶 能量 碱基配对原则 过程 产物 特点 遗传信息的传递方向 翻译过程 【例3】请根据基因控制蛋白质合成的示意图回答问题。 (1)填写右图中号码所示物质或结构的名称或简写： ①　　　　②　　　　③　　　　④　　　  (2)图中恰好位于④内的三个氨基酸分别是(查密码子表)　　　　　　　　。  (3)合成②的过程在遗传学上叫做　　　。  ②进入细胞质后，与[　]　　　结合起来，在④内发生的过程叫做　　　。  (4)储存在　　　分子中的遗传信息最终传递给　　　分子，并通过代谢得以表达。 【练习3.1】一个转运RNA的一端3个碱基是GAU，它所携带的氨基酸的密码子是由下列哪个DNA分子的模板片段转录而来的(　　) A.GUA B.GAT C.GAA D.GAU 【练习3.2】下列对蛋白质的翻译过程的说法中，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作为遗传信息模板 C.以转运RNA为氨基酸运输工具 D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质 【练习3.3】在下列细胞结构中，有可能发生碱基互补配对行为的一组是(　　) A.细胞核、线粒体、叶绿体、中心体 B.细胞核、核糖体、中心体、线粒体 C.线粒体、叶绿体、细胞核、高尔基体 D.线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核 相关计算 【例4】一条多肽链中有1 000个氨基酸，则作为合成多肽链的mRNA分子和用来转录该mRNA分子的基因中，分别至少要有多少个碱基(　　) A.1 000和2 000　 B.2 000和4 000　 C.3 000和3 000　 D.3 000和6 000　 【练习4.1】组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子(　　) A.20　 B.59 C.61 D.64 【练习4.2】某基因由192个脱氧核苷酸组成，其控制合成的一个多肽在形成过程中脱掉的水分子数最多为(　　) A.191个 B.95个 C.32个 D.31　　 【练习4.3】某DNA分子片段中碱基为2 400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸多少种(　　) A.800 B.400　 C.200　 D.20 知识点2 参考答案 一、转录 1.遗传效应　细胞核　核糖体　细胞质 2. DNA RNA 组成元素 C、H、O、N、P 基本单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种) 化学组成 一分子磷酸、脱氧核糖、A、T、C、G 一分子磷酸、核糖、A、U、C、G 结构 规则的双螺旋结构 一般单链结构 功能 编码复制遗传信息，控制蛋白质合成 传递遗传信息，并通过蛋白质表达出来 主要分布 细胞核，线粒体，叶绿体 细胞质 3.①RNA一般是单链，长度比DNA短;能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 ②RNA碱基序列也储存遗传信息。 ③RNA有三种，在翻译过程中起模板作用的是mRNA，起转运作用的是tRNA，参与构成核糖体的是rRNA。 4.(1)A　(2)D 5.转录 (1)转录是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条链为模板，合成mRNA的过程。 (2)细胞核。 (3)DNA分子的一条链。 (4)四种核糖核苷酸。 (5)ATP(能量)、酶。 6.TAACTGTAC　UAACUGUAC 例题：D　B 　3.C　4.D　 例题：1.D　2.C　 总结： 细胞核　细胞核 两　一 脱氧核苷酸　核糖核苷酸 解旋酶　DNA聚合酶　DNA连接酶　RNA聚合酶 DNA　RNA 二、翻译 1.(1)4　20 (2)信使RNA　3个相邻 (3)64　2　AUG　GUG　UAA　UAG　UGA　61 2.tRNA　tRNA　1　携带氨基酸　3　反密码子 3.(1)核糖体　(2)mRNA　(3)氨基酸　(4)蛋白质 总结： 1.DNA　mRNA　tRNA 2.(1)转运RNA运载着一个氨基酸进入到核糖体，以信使RNA为模板，按照碱基互补配对原则，把转运来的氨基酸放在位点1上，第二个转运RNA携带相应的氨基酸以同样的方式进入位点2。 (2)2个。 (3)沿着mRNA读取密码子，直至读到终止密码子。 (4)氨基酸脱水缩合。 DNA的功能 复制遗传信息 表达遗传信息 转录 翻译 概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 以DNA中的一条链为模板，合成mRNA的过程 游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 时间 减数第一次分裂前的间期或有丝分裂间期 在生长发育的连续过程中 在生长发育的连续过程中 场所 在细胞核(主要)，线粒体，叶绿体 主要在细胞质的核糖体上 条件 模板 以DNA的两条链为模板 以DNA的一条链为模板 以mRNA为模板 原料 四种游离的脱氧核苷酸 四种游离的核糖核苷酸 20种氨基酸 酶 DNA解旋酶，DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 各种合成酶等 能量 需要ATP 碱基配 对原则 A—T，T—A，G—C，C—G A—U，T—A，G—C，C—G A—U，U—A，G—C，C—G 过程 ①DNA双螺旋解开，每条链提供准确模板; ②按照碱基互补配对原则，各自合成子链; ③子、母链结合盘绕形成两个新DNA分子 ①DNA双螺旋解开，其中一条链提供准确模板; ②按照碱基互补配对原则，形成mRNA; ③合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复 ①mRNA进入细胞质，与核糖体结合，mRNA作为模板; ②按照碱基互补配对原则与mRNA上每三个碱基配对的tRNA运载着氨基酸进入核糖体;以mRNA上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定氨基酸序列的蛋白质 产物 两个一样的双链DNA分子 一条单链的mRNA 具有特定氨基酸序列的蛋白质 特点 边解旋边复制，半保留式复制 边解旋边转录，双链DNA分子全保留式转录。(可有多个基因同时转录) 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，翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸 遗传信 息的传 递方向 亲代DNA→子代DNA DNA→mRNA 通过RNA将遗传信息反映到蛋白质分子结构上，使后代重现亲代性状 例题： (1)DNA　mRNA　tRNA　核糖体 (2)甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸 (3)转录　④　核糖体　翻译 (4)DNA　蛋白质 B 　 B D D　 D　 　C　 D 【知识点3】中心法则的提出及其发展 1．提出者：克里克。 2．内容 ①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA。 ②转录：遗传信息从DNA流向RNA。 ③翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质。 3．发展 发展内容 信息流动 举例 RNA自我复制 遗传信息从RNA流向RNA 烟草花叶病毒 RNA逆转录合成DNA 遗传信息从RNA流向DNA 艾滋病病毒(HIV) 4.完善后的中心法则 【例1】下图为中心法则部分遗传信息的流动方向示意图，下列有关说法正确的是(　　) A．过程1、2一般发生在RNA病毒体内 B．过程1、3、5一般发生于肿瘤病毒的体内 C．过程2、3、4发生于具细胞结构的生物体内 D．过程1～5不可能同时发生于同一个细胞内 答案　 C 解析　1为逆转录过程，只能在病毒侵入宿主细胞后发生，该生理过程不会发生于病毒体内，A、B项错误；肿瘤病毒侵入宿主细胞后，在宿主细胞内增殖，需进行逆转录、合成病毒RNA、指导合成其蛋白质外壳等生理过程，因此1～5能同时发生于宿主细胞内，D项错误。 【练习1】中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列说法不正确的是(　　) A．a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录 B．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是d C．a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中 D．在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同 答案　C 解析　图解中a、b、c、d、e分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。c过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要tRNA运载氨基酸，d过程需要逆转录酶；a、b、c过程在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒的寄主细胞中。在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶和解旋酶等，后者需要RNA聚合酶。 总结：“三看法”判断中心法则各过程 “一看”模板 “二看”原料 “三看”产物 生理过程 DNA 脱氧核苷酸 DNA DNA复制 核糖核苷酸 RNA 转录 RNA 脱氧核苷酸 DNA 逆转录 核糖核苷酸 RNA RNA复制 氨基酸 蛋白质(或多肽) 翻译 二、基因、蛋白质与性状的关系 1．基因控制性状的途径 (1)间接途径 ①途径：基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。 ②举例：人白化病的形成。 控制酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。 (2)直接途径 ①途径：基因蛋白质结构生物体的性状。 ②举例：囊性纤维病。 编码CFTR蛋白(跨膜蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖。 2．基因与性状间的对应关系 (1)生物体的绝大多数性状受单个基因控制。 (2)生物体的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。 (3)生物体的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。 【例2】如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是(　　) A．过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能 B．基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的 C．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上 D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化 答案　B 解析　基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状属于间接控制。 【练习2】下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是(　　) A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关 B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 C．基因可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 D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达 答案　A 解析　表现型＝基因型＋环境条件；基因可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；也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；基因表达就是指基因的转录和翻译。 总结：判断正误 (1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程(　　) (2)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质(　　) (3)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(　　) (4)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个性状可能由多个基因控制(　　) (5)基因型相同的个体，其表现型一定相同(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 【例3】下图所示过程中，正常情况下在动植物细胞中能发生的是(　　) A．①②④ B．②③④ C．②③⑤ D．①③⑤ 答案　A 解析　正常情况下，在动植物细胞中发生的遗传信息的传递和表达过程是DNA的复制、转录和翻译，对应图中的①②④。 【练习3.1】下列关于遗传信息传递的叙述中，错误的是(　　) A．线粒体和叶绿体遗传信息的传递遵循中心法则 B．DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的 C．DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 D．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则 答案　D 解析　DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递为，同样遵循中心法则。 【练习3.2】根据以下材料：①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花；③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花。在分析基因型和表现型相互关系时，下列说法错误的是(　　) A．由材料①②可知生物的性状表现是由基因型决定的 B．由材料①③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同决定的 C．由材料②③可知环境影响基因型的表达 D．由材料①②③可知生物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果 答案　B 解析　①和②、②和③实验中，都只有一个变量，而①和③中温度和基因型都不同，所以不能判断性状表现是由温度和基因型决定的，还是由它们共同决定的。 【练习3.3】如图代表人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。结合图形，联系已有知识，回答以下问题： (1)某人是苯丙酮尿症患者，但肤色正常，其原因是食物中可能含有________________。 (2)防治苯丙酮尿症的有效方法是食疗，即要尽量减少饮食中的____________的量。 (3)一对正常的夫妇生了一个既患苯丙酮尿症又患白化病的女儿和一个正常的儿子。这个正常儿子的基因型是__________________。 (4)从苯丙酮尿症的患病机理可以看出基因与性状的关系是___________________。 答案　(1)酪氨酸　(2)苯丙氨酸　(3)AABB或AABb或AaBB或AaBb　(4)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 解析　(1)苯丙酮尿症患者缺少酶1，所以苯丙氨酸不能转化成酪氨酸，而有黑色素产生说明酪氨酸还有其他来源，如食物。(2)由于缺乏酶1，苯丙氨酸会转变为苯丙酮酸，对幼儿产生毒害，减少苯丙酮酸的含量，则需要减少苯丙氨酸的摄入量。(3)由于双亲正常，但生了一个两病均患的女儿，则双亲基因型均为AaBb，所以正常儿子只要满足A_B_即可。(4)苯丙酮尿症是由于缺乏酶1所致，根本原因是相应基因发生改变。 遗传信息的传递 遗传信息的表达 复制 转录 翻译 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质的核糖体上 模板 亲代DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 20种氨基酸 模板去向 子代DNA分子中 DNA链重新聚合 降解成核糖核苷酸 产物 完全相同的两个DNA分子 RNA 蛋白质(多肽) 碱基配对 A－T、T－A、 C－G、G－C A－U、T－A、 C－G、G－C A－U、U－A、 C－G、G－C 特点 ①半保留复制 ②边解旋边复制 ③多起点复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 【运用概念】 1.有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（　　） A.两种过程都可在细胞核中发生 B.两种过程都有酶参与反应 C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料 D.两种过程都以DNA为模板 解析　复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。 答案　C 2.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，错误的是（　　） A.转录和翻译都可发生在线粒体内 B.转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸 C.一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运 D.转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA 解析　转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料；翻译则主要发生在细胞质中，以mRNA为模板，以氨基酸为原料，但线粒体内有DNA和核糖体，因此转录和翻译也可发生在线粒体内；由于密码子的简并性，因此一种氨基酸可对应多种密码子，也可由多种tRNA转运。 答案　C 3.对于下列图解，说法不正确的是（　　） DNA　… —A—T—G—C—C—C—… 　　　　 |　 |　 |　|　|　| RNA　… —U—A—C—G—G—G—… A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖” B.该过程表示一个DNA分子转录成mRNA C.该图中的产物穿过0层生物膜进入细胞质 D.该图中共有7种核苷酸 解析　DNA单链中相邻的碱基是通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接的，A正确；该图表示DNA转录形成mRNA的过程，B正确；转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中，没有穿过生物膜结构，C正确；该图中共有8种核苷酸，D错误。 答案　D 4．克里克提出的中心法则是指（　　） A．遗传信息的转录、翻译过程 B．遗传信息的转录、翻译及表达过程 C．DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则 D．遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程 解析　克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程，以及从DNA流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。 答案　D 5．下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是（　　） A．很多情况下一对基因决定一个性状 B．有的情况下多对基因决定一个性状 C．有的情况下一对基因决定多个性状 D．生物体的性状不会受到环境的影响 答案　D 解析　生物体的性状是基因型和外界环境共同作用的结果，生物体的性状受环境的影响。 6．生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法，不正确的是（　　） A．DNA→RNA主要是在细胞核中完成的 B．RNA→蛋白质是在细胞质中完成的 C．在同一个体不同的体细胞中DNA相同 D．在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的 解析　DNA是细胞中的遗传物质，一般是不变的；由于同一个体不同的体细胞中的基因存在着选择性表达，因此不同细胞中的DNA相同，而RNA和蛋白质却不一定相同。 答案　D 【科学思维】 1.根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是（　　） DNA C G 信使RNA G 转运RNA A 氨基酸 色氨酸 A.UGG B.TGG C.ACC D.UCG 解析　密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，由转运RNA的第一个碱基为A可知，该密码子的第一个碱基为U，由信使RNA的第三个字母为G，可确定DNA模板链上第三个碱基为C及DNA的模板链，进而可推知该密码子第二个碱基为G。 答案　A 2.在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU…”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU…”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。则缬氨酸的密码子是（　　） A.GUG B.UGU C.GGU D.UGG 解析　分析两种碱基序列，可以发现碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU…”的mRNA中可组合成2种密码子，分别是GUG、UGU；碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU…”的mRNA中组合成的密码子有3种可能，分别是GGU或GUG或UGG，结合题干中对应的氨基酸分析，可推出缬氨酸的密码子是GUG。 答案　A 3．下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出（　　） A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢 C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 解析　基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状；由示意图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制；基因具有一定的独立性，基因②不表达时， 基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸；若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。 答案　B 4．中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一，在生物科学发展过程中占有重要地位。以DNA为模板合成RNA是生物界RNA合成的主要方式，但某些RNA病毒，它们的遗传信息贮存在RNA分子中，当它们进入宿细胞后，先以病毒的RNA分子为模板合成一个DNA分子，再以DNA分子为模板合成新的病毒RNA。下图中的甲、乙、丙代表着三种生物不同的遗传和表达方式。 （1）①、②、⑦所示的三个过程分别是　　　　、　　　　、　　　　。 （2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有　　　　。（填图中序号） （3）若生物甲在进行过程③时，一个DNA分子的一条链上的一个G变成C，则该DNA分子经过n次复制后，子代DNA分子中，发生差错的占　　　　。（填选项） A.1/2 B.1/2n－1 C.1/2n D.1/2n＋1 （4）图甲中，参与过程1的酶是　　　　。 （5）丙图中，当碱基为－AAC－序列时，会发生－UUG－配对的过程有　　　　。（填图中序号） 解析　（1）①、②、⑦所示的三个过程分别是转录、翻译、逆转录。（2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有②、⑤、⑨。（3）因为起始的两条模板链一条正常一条错误，所以无论复制多少次，以错误模板复制的都错误，以正确模板复制的都正常，各占一半。（4）图甲中，参与过程①的酶是RNA聚合酶。（5）丙图中，当碱基为－AAC－序列时，会发生－UUG－配对的过程有⑦、⑧、⑨。 答案　（1）转录　翻译　逆转录　（2）②、⑤、⑨　（3）A　 （4）RNA聚合酶　（5）⑦、⑧、⑨ 5 学科网（北京）股份有限公司 $$