高考生物复习：DNA专题 15页

精锐教育学科教师辅导讲义 学员编号： 年 级：高二 课 时 数：3‎ 学员姓名： 辅导科目：生物 学科教师： ‎ 课 题 DNA专题训练 教学内容 ‎《知识结构》 　　 ‎ ‎　　‎ ‎　　㈠生物性状遗传概述 ‎　　 ‎ ‎　　㈡遗传物质的分析  　　⒈遗传物质的特点 　　⑴分子结构相对稳定（贮存遗传信息) 　　⑵通过自我复制使前后代保持连续性(传递遗传信息) 　　⑶通过指导蛋白质合成控制生物性状(表达遗传信息) 　　⑷引起生物遗传的变异(改变遗传信息) 　　⒉DNA是遗传物质的证据 　　⑴噬菌体侵染细菌的实验 　　T2噬菌体复制繁殖过程 　　‎ ‎　 　　①DNA是连续的，子代DNA是亲代DNA模板的复制产物。 　　②蛋白质是不连续的，子代蛋白质是在DNA指导下重新合成的。 　　⑵细菌转化的实验 　　肺炎双球菌的特点 ‎　　　 　　　 ‎ ‎　　R型(无荚膜)　　　S型(有荚膜) 　　体外转化的实验过程 　　①DNA能够引起遗传的变异 　　②DNA只有保持分子结构稳定才能行使遗传功能 　　⒊ RNA是遗传物质的证据 ‎　　　　‎ ‎　　㈢DNA的分子结构 　　⒈结构层次 　　⑴基本元素组成 　C、H、O、N、P等 　　⑵基本组成物质　 脱氧核糖、含氮碱基、磷酸 　　⑶基本结构单位　4种脱氧核糖核苷酸 　　⑷化学结构(1级结构)　 脱氧核糖核苷酸链 　　⑸空间结构—双螺旋结构(2级结构)‎ ‎ ‎ 主　　 链 ‎ 碱基对(侧链)‎ 构成方式 ‎①磷酸-脱氧核糖交互排列 ②两条主链反向平行； ③有规则向右盘绕成双螺旋 ‎①对应碱基以氢键连结成对 ②对应碱基互补(A-T、G-C) ③碱基对的平面之间平行 排列位置 双螺旋外侧 双螺旋内侧 动态变化 相对稳定 碱基序列可变 ‎　　⒉ 结构特点 　　⑴双螺旋结构相对稳定性和DNA分子空间构型的相对稳定性主要靠两种力： 　　①互补碱基之间的氢键作用 　　②碱基对平面之间的相互作用力（碱基堆积力）。 　　⑵DNA分子的特异性：DNA分子的含氮碱基有四种，不同生物的DNA分子中各种碱基的数量不同，通常以碱基比率(A+T/G+C)来表示碱基数量变化。每个特定的DNA分子都有其特定的碱基比率和碱基序列，因此有特异性。碱基比率(A+T/G+C)具有种属特异性，没有器官特异性。‎ 碱基 比率 酵母 小麦 人 鼠 猪 肝 胸腺 脾 A+T/G+C ‎1.79‎ ‎1.21‎ ‎1.52‎ ‎1.39‎ ‎1.43‎ ‎1.43‎ ‎1.43‎ ‎　 ‎ ‎    ⑶碱基序列具有多样性。 　　⒊ RNA分子结构与DNA的差异 ‎　　化学组成上的差异 ‎　　　　　‎ ‎　‎ ‎　㈣基因和遗传信息 ‎ 　　⒈基因 — 蕴含遗传信息的特定核苷酸序列 　　⑴基因与性状的关系：基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位。 　　⑵基因与DNA的关系：即基因的化学本质。基因是有遗传效应的DNA片段. 　　⑶基因与遗传信息的关系：即基因起作用的原因。每个基因中的碱基排列顺序代表着特定的遗传信息。生物性状的遗传，实质上是通过基因中特定的脱氧核苷酸序列来传递遗传信息。基因是遗传信息的载体。‎ ‎　　⑷基因与染色体的关系：即基因的位置。细胞核基因在染色体上有一定的座位，许多基因在同一条染色体上呈线性排列。基因的主要载体是染色体。 　　⒉遗传信息—子代从亲代获得的控制性状发育的信号 　　⑴由基因中4种脱氧核苷酸序列编码 　　⑵以三联体密码形式贮存于DNA分子链中 　　⑶分为蛋白质结构的编码信息和选择性表达信息两大类 　　⑷生物性状遗传实质上是遗传信息的传递和表达 　　　　 ‎ ‎ 　‎ ‎　㈤遗传物质的作用原理　‎ ‎　　⒈ DNA复制―传递遗传信息 ‎　　⑴复制时间 有丝分裂间期和前减数分裂期 ‎ ‎　　⑵复制过程 　　 　　⑶复制基础 ‎　　①特定的双螺旋结构为复制提供精确模板 ‎　　②碱基互补配对能力保证复制准确进行 ‎　　⑷复制条件 　　①以亲代DNA分子的双链为模板 　　②以核液中4种脱氧核苷酸为原料 　　③DNA合成酶系的催化 　　④脱氧核苷酸的高能键提供能量 　　⑸复制特点 　　①边解旋边复制，减少模板母链发生改变的机会。　   　　②遵循碱基互补配对原则，保证复制准确进行。 　　③‎ 分段双向复制，提高复制速度。　　　 　　④不连续复制和半保留复制。 　　⑹子代DNA分配到两个子代细胞中或配子细胞中 　　⑺复制意义　 将亲代遗传信息传递给子代 　　⒉基因控制蛋白质合成―表达遗传信息 　　转录―以DNA分子为模板合成RNA 　　⑴部位：细胞核内 　　⑵模板：DNA分子的非信息链 　　⑶碱基互补配对原则：A―U、T―A、G―C、C―G 　　⑷转录产物特点：mRNA单链上携带遗传信息 　　⑸mRNA动向：通过核膜孔进入细胞质，与核糖体结合。 　　翻译―以信使RNA分子为模板合成蛋白质　 　　⑴信使RNA为直接模板 　　①信使RNA单链上以‘三联体密码’形式转录着遗传信息 　　②信使RNA分子经核膜孔移动到细胞质中，并与核糖体相结合 　　⑵核糖体为蛋白质合成场所 　　⑶转运RNA为合成蛋白质的工具 　　①每个转运RNA分子的一端携带特异的氨基酸 　　②另一端的“反密码子”识别mRNA 的“密码子” 　　遗传密码―决定蛋白质分子氨基酸序列的DNA分子碱基序列 　　⑴通常指mRNA单链的碱基序列 　　⑵由相邻的三个碱基组成一个密码子，共有43=64种密码子 　　⑶‎ 有61个密码子分别为20种氨基酸编码，其余为终止密码 　　⑷一个氨基酸可由1个以上的密码子决定 　　中心法则―遗传信息的转移规律　 　　⑴遗传信息在生物大分子间转移过程遵循的基本法则 　　⑵1976年克里克提出的图解表达方式如下： 　　　　　 　　⑶中心法则高度概括遗传物质的作用原理 ‎　　[典型例题解析]‎ ‎　　1．关于病毒遗传物质的叙述，下列哪一项是正确的?‎ ‎　　A 都是脱氧核糖核苷酸 　　B 都是核糖核酸 　　C 同时存在核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸 　　D 有的是核糖核酸，有的是脱氧核糖核酸 　　2．组成小麦遗传物质的核苷酸、碱基、五碳糖种类依次是(　 ) 　　A、4、4、1　 B、8、5、1　 C、4、4、2　 D、8、5、2‎ ‎　　3．假如两种生物细胞中的DNA碱基总量完全相同，而且四种碱基的量也分别相同，对此现象的解释是(　 ) 　　A、两种生物的DNA分子数量相同　　　B、两种生物的遗传信息必定相同 　　C、两种生物的性状一定相同　　　　　D、还不足以做出什么判断 　　4．如果用32P和35S 分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，当它侵染到细菌体内后，经多次复制，所释放出来的子噬菌体(　 ) 　　A、不含32P　 B、含少量32P　 C、含大量32P　 D、含少量35S 　　5．我国学者童第周等人从蝾螈(有尾两栖类)内脏中提取DNA，再注入金鱼的受精卵中，结果发现约有1％的小金鱼在嘴后长有一根有尾两栖类的平衡器，这个实验主要证明DNA(　 ) 　　A、能控制蛋白质的生成　 B、能进行自我复制 　　C．能产生可遗传的变异　 D．分子结构相对稳定 　　6．格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了(　 ) 　　①DNA是遗传物质 　　②RNA是遗传物质 　　③DNA是主要的遗传物质 　　④蛋白质不是遗传物质 　　⑤糖类不是遗传物质 　　⑥DNA能产生可遗传的变异 　　A．①④⑤⑥　 B．②④⑤⑥　 C．②③⑤⑥　 D．③④⑤⑥ 　　7、在含有4种碱基的DNA区段，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则(　 ) 　　A、b≤0.5　 B、b≥0.5　 C、胞嘧啶为a(1/2b-1)　 D、　 胞嘧啶为b(1/2a-1) 　　8、对于同一物种的受精卵内遗传物质的下列描述中，有错误的是： 　　A、不同受精卵内的染色体数目是相同的 　　B、不同受精卵内的遗传物质是不同的 　　C、受精卵内的遗传物质一半来自于母方，一半来自于父方 　　D、受精卵内的遗传物质是该生物个体未来性状表现的决定因素。 ‎ ‎　　9、某双链DNA分子中A+T／C+G＝1.5，它的T占全部碱基的 　　A、20％　 B、25％　 C、30％　 D、无法计算 ‎　　[单元练习精选]‎ ‎　　1、用甲种病毒的RNA与乙种病毒的蛋白质外壳组成一种转基因病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是 　　A．甲种病毒的特征　 B．乙种病毒的特征　 C．丙种病毒的特征　 D．子代独具的特征 　　2、噬菌体侵染细菌的实验证明 　　A、DNA是遗传物质　　　 B、蛋白质不是遗传物质 　　C、DNA是主要的遗传物质　 D、DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 　　3、DNA分子的一条链中C+T／A十G＝0.2，那么它的互补链中的该碱基比率为 　　A、0.5　 B、0.2　　 C、2　 D、5 　　4、在同一草场，牛吃了草长成牛，羊吃了草长成羊，这是由于牛和羊的 　　A、染色体数目不同　 B、消化能力不同 　　C、蛋白质结构不同　 D、不同的DNA控制合成不同的蛋白质 　　5、实验室内模拟DNA复制必须的一组条件是(　 ) 　　①酶类　 ②游离的脱氧核苷酸　 ③ATP　 ④DNA分子　 ⑤信使RNA　 ⑥转运RNA 　　⑦适宜的温度　 ⑧适宜的酸碱度 　　A、①②③④⑤⑥　 B、②③④⑤⑥⑦　 C、①②③⑤⑦⑧　 D、①②③④⑦⑧   　6、一个转运RNA一端的三个碱基序列为GUA，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪三个碱基序列转录而来(　‎ ‎ ) 　　A、GUA　 B、CAT　 C、UAC　 D、CAU 　　7、已知一段信使RNA有32个碱基，其中A和G共12个，那么转录该信使RNA的一段DNA分子中，应有C和T多少个(　 )。 　　A、12个　 B、32个　 C、20个　 D、无法确定 ‎ 　　8、阅读下面材料，然后分析回答： 　　1983年，美国科学家Ceck和Altman分别在研究原虫和植物病毒的过程中，意外地发现了特殊的小分子物质——“核酶”，这种特殊物质不仅能够与病毒基因链的特定部位以碱基互补的方式结合，而且还能在此部位上对基因进行切割，将其剪断，破坏其完整结构。 　　(1)酶的化学本质是_________。 　　(2)若某DNA分子被核酶切割部位的碱基序列为ATTCC，则该核酶的识别部位的碱基序列是_______。 　　(3)核酶被科学家形象地称为“分子剪刀”，它在医学上有十分广阔的应用前景，如_______。 　　(4)核酶的发现表明，RNA具有基因和酶的双重功能，Ceck和Altman因此获得了诺贝尔奖，试指出该发现的重大理论意义。‎ ‎【练习】‎ ‎　　1、对于中心法则，经科学家深入研究后，发现生物中还存在着逆转录现象，它是指遗传信息的传递从（　　）。‎ ‎　　Ａ、蛋白质→RNA　　　 Ｂ、RNA→DNA　　　 Ｃ、DNA→RNA　　　 Ｄ、DNA→DNA 　　2、某基因有碱基1200个，则由它控制合成的蛋白质所具有的氨基酸数目为（　　） 　　Ａ、100个　　     　Ｂ、200个　　　  Ｃ、300个　  　　Ｄ、400个 　　3、在酶的合成过程中，决定酶种类的是（　　）。 ‎ ‎　　Ａ、核苷酸　　      Ｂ、核酸　     　Ｃ、核糖体　   　Ｄ、Trna 　　4、已知某物种的细胞中含有26个DNA分子，其中有2个DNA分子各含有24000个碱基，由这两个DNA分子所控制合成的多肽链中，最多含有氨基酸（　　）种。 　　Ａ、8000　　        Ｂ、4000　     　Ｃ、16000　    　Ｄ、20 　　5、猴、噬菌体、烟草花叶病毒中参与构成核酸的碱基种类数，依次分别是（　　）。 　　Ａ、4、4、5     　　Ｂ、5、4、4　　  Ｃ、4、5、4  　　Ｄ、5、4、5 　　6、下图所列核苷酸中，在DNA结构中不可能具有的是（　　） 　　‎ ‎  　7、某生物精原细胞的染色体上有2n个基因，DNA含量为6.4Ｃ（单位）。则该生物肝细胞的染色体上含有基因数和DNA含量为（　　）。 　　Ａ、n和3.2C　       Ｂ、2n和6.4C　  　Ｃ、2n和3.2C　  Ｄ、4n和12.8C 　　8、一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽模板的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基（　　） 　　Ａ、3000个和3000个　　　　              Ｂ、1000个和2000个 　　Ｃ、2000个和4000个　　　               　Ｄ、3000个和6000个 　　9、由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达（　　）。 　　Ａ、4120        　　Ｂ、1204　      　Ｃ、460　　     Ｄ、604 　　‎ ‎10、具有100个碱基对的１个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（　　）。　Ａ、60个　　　　   Ｂ、８０个　　　　Ｃ、１２０个　　Ｄ、１８０个 课外拓展 ‎ ‎　　1、噬菌体侵染细菌实验的几个问题 ‎　　（1）噬菌体为细菌病毒，细菌是原核细胞，所以两者在结构上最大区别是有无细胞结构。两种生物体内均没有染色体，只有DNA，在两种生物的结构模式图中，表示遗传物质位置的黑线不能误看为染色体。（2）如何说明侵染细菌时，进入细菌内的是噬菌体DNA，而非外壳。用放射性元素35S和32P分别标记噬菌体外壳蛋白质和内部的DNA，在细菌体内只能检测到32P，检测不到35S，由此证明侵染时，注入细菌的是DNA，蛋白质成分的外壳未进入细菌细胞内，也说明蛋白质分子不具备连续性。（3）细菌细胞内噬菌体DNA复制及噬菌体蛋白质合成所需要的原料、酶、能量、场所等条件均由细菌提供，这时细菌细胞内的一切变化是为噬菌体服务，这时的代谢活动是由噬菌体DNA控制。（4）噬菌体侵染细菌实验还说明了噬菌体特有的增殖方式，这种方式不同于无性生殖和有性生殖，称为复制式繁殖。（5）该实验能证明遗传物质的4个理论特点中的2个：能够自我复制，使前后代保持一定的连续性；能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状。正因如此，该实验方能证明DNA是遗传物质。但不能证明DNA是主要的遗传物质。‎ ‎　　2、DNA的复制与转录 ‎ ‎ 复制 转录 场所 细胞核（主要）‎ 解旋 分子完全解旋 只解旋有遗传效应的片段 模板 两条链均为模板 DNA的一条链为模板 原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 酶 解旋酶，DNA聚合酶 解旋酶，RNA聚合酶 能量 ATP 原则 A—T，G—C A—U，G—C 产物 子代DNA 信使RNA ‎3、基因的概念 ‎　　（1）每种生物有很多个单位性状，如人有10-20万个，而每个细胞中的DNA数量是有限的，如人的体细胞的核中有46个DNA分子，因此每个DNA分子实际上控制着多个单位性状。这样，一个DNA分子实际上分为若干个功能区段分别控制着不同的性状，每个功能区段称为一个基因，从而得出：基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的DNA片段。（2）DNA分子有若干基因，相邻基因之间有一段不能控制生物性状无遗传效应的基因间区，起到"连接"或"隔开"作用。（3）基因的脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息，并不是DNA上所有脱氧核苷酸的排列顺序，因间区无遗传信息。基因片段有二条单链，实际上只有一条链含有遗传信息，称为信息链，另一条链则不含这个基因的遗传信息，称为配对链。（4）明确染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。脱氧核苷酸是DNA的基本单位，基因是DNA的一个片段，DNA分子主要位于染色体上。因此染色体是DNA的主要载体，也是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列（DNA的一段，高度螺旋化）。在细胞分裂间期细胞中，一条染色体上含有一个DNA分子，在复制后的染色体则含有2个DNA，分别位于两个姐妹染色单体上。‎ ‎　　4、DNA和RNA ‎　　（1）判断DNA和RNA的关键是U（尿嘧啶、RNA特有）和T（胸腺嘧啶，DNA特有）；判断单链DNA或双链DNA的关键是A与T数目或G与C是否均等，RNA一般呈单链结构。（2）RNA分为三种：信使RNA（mRNA，携带遗传密码，指控制蛋白质合成的模板）；转运RNA（tRNA，多呈三叶草形，由一条链折叠围绕而成，作用是运载氨基酸，1918年，我国合成了具有76个核苷酸，且在酵母菌转运丙氨酸的RNA）；核糖体RNA（rRNA，约占核糖体质量的60%，主要功能是确保结合上去的mRNA分子正确地定向）。‎ ‎　5、翻译过程 （‎ ‎1）以信使RNA为模板，以转运RNA为运转工具，在细胞质的核糖体中，按照碱基互补配对原则（转运RNA与信使RNA按A-U、G-C配对，将氨基酸放在正确位置上），通过缩合脱水反应，将氨基酸通过肽键（-CO-NH-）连接起来，形成多肽（蛋白质）的过程。（2）一般认为3个碱基决定一个氨基酸，相对应一个氨基酸的三个连续的核苷酸组成三联体密码子。教材中列出了64个密码子，其中61个为决定氨基酸的有意密码子，还有3个是不编码任何氨基酸的无意义密码子，肽链合成到此停止，所以也叫终止密码子。（3）在生物界，从病毒到人类，密码子基本上是通用的，证明了生物彼此间的亲缘关系。（4）由于密码子种类多于20种氨基酸种类，所以每种氨基酸可有一个或几个密码子，同时也对应着一个或几个转运RNA。‎ ‎　　6、正确区分遗传信息和"密码子"‎ 遗传信息是指子代从亲代所获得的控制遗传性状的信号，这种信号以染色体上DNA的脱氧核苷酸的顺序代表。基因中控制遗传性状的脱氧核苷酸顺序代表遗传信息。遗传"密码子"是指信使RNA中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，它决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。遗传信息与遗传"密码子"的区别：一是存在的位置不同，遗传信息是基因的脱氧核苷酸排列顺序，密码子是信使RNA上核苷酸的排列顺序；二是作用不同，遗传信息决定氨基酸的顺序，仅是间接作用，而密码子则是直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序。‎ ‎　　7、弄清基因（DNA）的碱基、信使RNA的碱基、蛋白质中的氨基酸的数量关系 　　在蛋白质的合成过程中，是以DNA（基因）中的两链中的一条链为模板合成一条信使RNA单链的，因此，DNA中的碱基数是RNA碱基数目的两倍。在翻译时，信使RNA每三个碱基决定一种氨基酸。其数目彼此间的关系一般可表示为：DNA（基因）的碱基数：信使RNA碱基数：氨基酸数=6n:3n:n。‎ 因基因中存有启动片段，mRNA中存在终止密码子片段等，实际上基因（DNA）上含氮碱基数目（或脱氧核苷酸数）要大于6n，或氨基酸数目小于n。因此一般命题中有"至少"或"最多"字样。‎