沪教版生物第二册生物讲义10-遗传信息

1 知识点一：遗传物质的探究实验 【知识梳理】 一、肺炎双球菌的转化实验：控制变量法条件下的对照实验 ①加 S 菌 DNA ②加 S 菌 DNA 及 DNA 酶以外的酶 活 R 菌 ③加 S 菌的 DNA 和 DNA 酶 ④加 S 菌的 RNA ⑤加 S 菌的蛋白质 ⑥加 S 菌的荚膜多糖 只有 R 菌 长出 S 菌 2 实验方法：物质分离与离心技术； 实验表明：S 菌中存在的转化因子可使 R 菌转化为 S 菌。 二、噬菌体侵染细菌的实验： 1. T2 噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的 DNA 病毒 ，T2 噬菌体侵染细菌后，就会在自身遗传物质的 作用下，利用 细菌 体内物质来合成自身的组成成分。T2 噬菌体头部和尾部的外壳是由 蛋白质 构成 的，在它的头部含有 DNA 。 2. 实验原理：用放射性同位素 35S 标记一部分 T2 噬菌体的蛋白质，并用放射性同位素 32P 标记另一部分噬 菌体的 DNA，然后，用被标记 T2 噬菌体侵染细菌。 3. 实验过程当噬菌体在 细菌 体内大量繁殖时，生物学家对标记的物质进行离心测试，结果表明，噬菌体 的 蛋白质 并未进入细菌内部，而是留在细菌的外部，噬菌体的 DNA 却进入细菌的体内。可见，T2 噬菌体在细菌内的增殖是在 噬菌体 DNA 的作用下完成的。 具体过程如下： 4. 实验表明：在 T2 噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是 DNA 。 三、上述两个实验表明： 1. 结合上述两实验过程，可以说明 DNA 是 遗传物质 。 3 2. 现代科学研究证明： ①有些病毒只含有 RNA 和蛋白质，如烟草花叶病毒。在这些病毒中，RNA 是遗传物质。 ②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。 【例题精讲】 例 1. 35S 标记的大肠杆菌被一个 32P 标记的噬菌体侵染，裂解后释放出的大量子代噬菌体（ ） A. 一定有 35S，少数有 32P B. 一定有 32P，可能有 35S C. 一定有 35S，大多数有 32P D. 不含 35S，少数含 32P 【答案】A 例 2. 用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占 10%，沉淀物的放 射性占 90%。上清液带有放射性的原因可能是（ ） A. 离心后 10%的细菌没有沉降下去位于上清液 B. 搅拌过猛使大肠杆菌破裂，使其中的噬菌体释放出来 C. 32P 标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中 D. 培养时间过长，被侵染的大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 【答案】D 【课堂练习】 1. 关于下列几个重要科学探究的叙述，错误的是（ ） 4 ①肺炎双球菌活体转化实验 ②噬菌体侵染细菌实验 ③沃森和克里克构建 DNA 双螺旋结构模型 A. ②和①实验都能证明 DNA 是遗传物质 B. ②实验中用 32P 和 35S 标记的噬菌体分别侵染细菌，实现了 DNA 和蛋白质分开研究 C. ③的意义在于发现了 DNA 如何储存遗传信息，为 DNA 复制机制的阐明奠定了基础 D. ③的出现使得生物学的研究由细胞水平转入分子水平 【答案】A 2. 噬菌体侵染细菌时，侵入细菌体内的是噬菌体的（ ） A. DNA 和蛋白质 B. 蛋白质 C. DNA D. 整个噬菌体 【答案】C 知识点二：遗传物质的结构与分类 【知识梳理】 1、DNA 的组成： （1）单体：脱氧核苷酸 = 脱氧核糖 + 磷酸 + 含氮碱基； 含氮碱基有腺嘌呤 A、鸟嘌 G、胞嘧啶 C、胸腺嘧啶 T 四种； 5 单体结构如图所示： （2）平面结构：是由四种脱氧核苷酸分子聚合而成的脱氧核苷酸长链。 （3）DNA 的立体结构：双螺旋结构 ① 外侧：磷酸与脱氧核糖交互排列的顺序稳定不变； ②内侧：碱基互补配对方式不变，A 与 T 配对，G 与 C 配对，并以氢键相连接； ③ 两条长链通过碱基互补配对方式相互连接，构成规则的双螺旋结构。 2、DNA 的特点： （1） 稳定性：磷酸和脱氧核糖的交替排列及碱基间以氢键方式相连； 6 （2）多样性：碱基对种类、数目、排列顺序多种多样；从分子水平上决定了生物的多样性和个体差异； （3）特异性：每种生物的 DNA 分子都有特定的碱基对排列顺序； 可用来鉴定不同种类的生物，如亲子鉴定、犯罪痕迹鉴定等。 3、RNA 的化学组成： （1）基本单体：核糖核苷酸 = 核糖 + 磷酸 + 含氮碱基； 含氮碱基 有腺嘌呤 A、鸟嘌呤 G、胞嘧啶 C、尿嘧啶 U 四种； 单体结构如图所示： （2）平面结构：是由四种核糖核苷酸分子聚合而成的核糖核苷酸长链。 （3）RNA 的分类： ①信使 RNA：mRNA； ②转移 RNA：tRNA； ③核糖体 RNA：rRNA。 4、小结： （1）核苷酸的种类：8 种核苷酸 = 4 种核糖核苷酸 + 4 种脱氧核苷酸； （2）碱基种类：5 种碱基——A G C T U； （3）2 种五碳糖：核糖、脱氧核糖。 7 【例题精讲】 例 1. 关于 DNA 分子结构的叙述，正确的是（ ） A. DNA 分子的结构单元是 4 种核糖核苷酸 B. DNA 主链的基本骨架由脱氧核糖与磷酸结合形成 C. DNA 分子一条链上的相邻碱基由氢键连接 D. DNA 分子中 A+T 的量一定等于 G+C 的量 【答案】B 例 2. 不同的双链 DNA 分子（ ） A. 基本骨架不同 B. 碱基种类不同 C. 碱基配对方式不同 D. 碱基对排列顺序不同 【答案】D 例 3. 下图为 DNA 分子(片段)平面结构模式图。请回答下列问题： （1）图中 1、2、3 结合在一起的结构叫 ，将单个这种结构连接成 DNA 分子主要的酶是 8 其中 1、2 分别是 、 。 （2）若 3 表示胸腺嘧啶，则 4 表示 。(填写中文名称)。 （3）DNA 分子中 3 与 4 是通过 连接起来的。 （4）DNA 分子的 结构能够为复制 DNA 提供精确的模板，以 的原则保 证了复制的精确进行，DNA 分子的这种复制方式称为 。 【答案】 （1）脱氧核苷酸、DNA 聚合酶、P 酸、脱氧核糖 （2）腺嘌呤 （3）氢键 （4）双螺旋；碱基互补配对；半保留复制 【课堂练习】 1. 在一个典型的基因内部，转录起始位点（TSS）、转录终止位点（TTS）、起始密码序列（ATG）、终止密 码子编码序列（TGA）的排列顺序是（ ） A. ATG-TGA-TSS-TTS B. TSS-ATG-TGA-TTS C. ATG-TSS-TTS-TGA D. TSS-TTS-ATG-TGA 【答案】B 2. 某物质的结构如右图所示，下列表述不正确的是（ ） 9 A. 组成化合物 b 的元素有 C、H、O、N、P 五种 B. a 属于不能水解的糖，是构成生物体的重要成分 C. 若 a 为核糖，则由 b 组成的核酸主要分布在细胞质中 D. 玉米内含的化合物 m 共四种 【答案】D 知识点三：DNA 复制及相关计算 【知识梳理】 1、DNA 的复制： DNA 复制是指以 DNA 分子为模板，合成两条完全相同的 DNA 分子的过程。 （1）时期：有丝分裂间期、减数第一次分裂间期，随着染色体的复制发生 DNA 的复制； 原核生物没有核膜包围的细胞核，拟核同样可以发生 DNA 的复制。 （2）复制条件： ①模板：DNA 分子两条链； ②原料：四种游离的脱氧核苷酸； ③能量：ATP； ④两种酶：DNA 解旋酶、DNA 聚合酶。 （3）DNA 复制的特点：边解旋边复制，半保留复制。 10 2、DNA 复制过程涉及的计算： 复制 n 次后： （1）DNA 个数：2n； （2）含母链的 DNA 数量及比例：2 / 2n； 母链数占总链数的比例：1 / 2n。 【例题精讲】 例 1. 用 15N 标记含有 100 个碱基对的 DNA 分子（其中有腺嘌呤 60 个），该 DNA 分子在含 14N 的培养基中连 续复制 4 次。下列有关判断错误．．的是（ ） A. 含有 15N 的 DNA 分子有两个 B. 含有 14N 的 DNA 分子占总数的 7/8 C. 四次复制共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸 600 个 D. 复制结果共产生 16 个 DNA 分子 【答案】B 例 2.在双链 DNA 分子中，有关四种碱基的关系，下列等式中错误的是（ ） A. ＝ G A B. A ＝ G C C. A+G=T+C D. A+T=G+C 【答案】D 例 3. 下图为大肠杆菌 DNA 分子(片段)的结构示意图，请据图用文字．．作答。 11 （1）图中“1”的名称为 ，“5”表示 。 （2）DNA 分子中碱基对之间通过 连接起来的。它们的配对方式遵循 原则。在 DNA 双链中， 任意两个不互补碱基之和占碱基总数的 。 （3）DNA 分子复制具有的两个特点是 和 。 （4）一个由 N15 标记的 DNA 分子，放在没有标记的环境中培养，复制 4 次后标记的 DNA 分子占 DNA 分子 总数的 。 A．1/4 B．1/8 C．1/16 D．1/24 【答案】（1）胞嘧啶 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 （2）氢键 碱基互补配对原则 50%（或 1/2） （3）边解旋边复制 半保留复制 （4）B 【课堂练习】 12 1. 从某生物组织提取 DNA 进行分析，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的 46%，又知该 DNA 的一条链(H 链) 中，腺嘌呤占该链全部碱基的 28%，问与 H 链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的（ ） A. 26% B. 24% C. 14% D. 11% 【答案】A 2. 某 DNA 分子共有 m 个碱基，其中含胞嘧啶 a 个，则该 DNA 分子复制 4 次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷 酸数为（ ） A．15（m－a） B．16（m－a） C． )am2 1(15  D．16（2 m－a） 【答案】C 知识点四：转录与翻译过程 【知识梳理】 1、转录：指以 DNA 分子中的一条多核苷酸链为模板合成 RNA 的过程称为转录。 2、转录过程： 场所：细胞核 模板：DNA 一条链 原料：四种游离的核糖核苷酸 产物： mRNA 13 3、翻译：以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的 蛋白质的过程称为翻 译。 场所：核糖体 模板： mRNA 工具：tRNA 原料：氨基酸 产物：多肽 4、DNA 分子的复制、转录、翻译的比较： 14 【例题精讲】 例 1. 如图为 tRNA 的结构示意图，以下叙述错误的是（ ） A. 图中 b 处两条链中间的化学键表示氢键 B. tRNA 携带氨基酸的部位在 a 处 C. tRNA 是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子 D. c 处的反密码子可与 mRNA 上的密码子碱基互补配对 15 【答案】C 例 2. 人体生化反应过程中，有碱基互补配对关系的是（ ） ①DNA 复制 ②转录 ③逆转录 ④RNA 复制 ⑤翻译 ⑥转运 RNA 携带氨基酸 ⑦信使 RNA 进入细胞质 A．①②③⑤⑦ B．①②③④⑤ C．①② ⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥ 【答案】B 例 3. 下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答下列问题： 图 1 图 2 （1）图 1 中方框内所示结构是 的一部分，它在 中合成，其基本组成单位是 ，可以用图 1 中 方框内数字 表示。假设图 1 代表 DNA 分子的一个片段，2 应该是 ，图中不应该有 。 （2）图 2 中以④为模板合成⑤物质的过程称为 ，进行的主要场所是[ ] ，所需要的原料 是 。 （3）若该多肽合成到图 2 所示 UCU 决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码是 。 16 【答案】 （1）RNA 细胞核 核糖核苷酸 ①②⑦ 脱氧核糖 U （2）翻译 ⑥核糖体 氨基酸 （3）UAA 【课堂练习】 1. 以 DNA 的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后子链是（ ） A．—T—A—G— B．—U—A—G— C．—T—A—C— D．—T—U—G— 【答案】A 2. 图①~③分别表示人体细胞中发生的 3 种生物大分子的合成过程。请回答下列问题： （1）细胞中过程①②③ （选填“能”或“不能”）发生在同一个场所中。参与③过程的 RNA 有 A、tRNA B、rRNA C、mRNA D、以上三项都有 17 （2）已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的 54%，α 链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分 别占 29%、19%，与α链对应的 DNA 区段共有 500 个碱基对，则该 DNA 分子连续三次复制后产生的子代 DNA 分子中相应区段增加了 个腺嘌呤脱氧核苷酸。 （3）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第 8 位氨基酸由甘氨酸（密码子有 GGU、 GGC、GGA、GGG）变成缬氨酸（密码子有 GUU、GUC、GUA、GUG），则该基因的这个碱基对替换情况 是______________________________________________。 （4）人体不同组织细胞的相同 DNA 进行过程②时启用的起始点___________（在“都相同”、“都 不同”、“不完全相同”中选择），其原因是_________________________________。 【答案】 （1）能 D （2）1820 （3）G//C 替换成 T//A（或 C//G 替换成 A//T） （4）不完全相同；不同组织细胞中基因进行选择性表达。 知识点五：中心法则及其应用 【知识梳理】 1、中心法则及其发展： （1）中心法则：遗传信息从 DNA 传递给 RNA，再由 RNA 决定蛋白质合成，以及遗传信息由 DNA 复制传递 给 DNA 的规律称为“中心法则”。 （2）中心法则的简图表示： 18 【例题精讲】 例 1. 生物体的性状是由基因控制的。基因是指（ ） A. 有遗传效应的 DNA 片段 B. DNA 分子上的任意片段 C. DNA 分子的一条链 D. 1 个 DNA 分子 【答案】A 例 2. 有关下图中信息流的叙述，正确的是（ ） A．植物细胞中，可经 b、c 过程直接合成生长素 B．某种病毒的信息流是 e、c 过程 C．图乙所示仅发生在图甲的 e、c 过程中 D．图乙中①②③表示一个鸟嘌呤核糖核苷酸 【答案】B 19 【课堂练习】 1. 真核细胞染色体上 DNA 遗传信息的传递和表达过程,在细胞核进行的是（ ） A．复制和翻译 B． 转录和翻译 C．复制和转录 D．翻译 【答案】C 2. 请回答下列有关 DNA 分子结构及其功能的问题。 Ⅰ、下图是某 DNA 分子的局部结构示意图，请据图回答： （1）图中序号⑧代表的结构的中文名称是___________。 （2）DNA 分子中______和____________（填名称）交替连接，构成基本骨架。 （3）若该 DNA 分子共有 1000 个碱基对，其中腺嘌呤 300 个，则该 DNA 分子复制三次，需要游离的胞嘧啶 脱氧核苷酸___________个。 （4 ） 若以 序号 ⑨所 示框 内单 链片 段为 模板 ，转 录形 成的 RNA 链 的碱 基排 列顺 序自 上而 下应 该是 _____________。 Ⅱ、下图甲为细胞内某些重要化合物的合成过程，图乙为中心法则，请据图回答： 20 （1）图甲所示过程为图乙中的__________（填图中数字）。 （ 2 ） 图 乙 中 2 过 程 发 生 所 需 要 的 酶 是 ___________________________ ， 5 过 程 发 生 的 具 体 场 所 是 _____________________。 （3）一条多肽链有 500 个氨基酸，则作为合成该多肽链的 mRNA 分子至少有碱基_____个，用来转录该 mRNA 的 DNA 分子至少有碱基对_________个。 【答案】 Ⅰ（1）胸腺嘧啶脱氧核苷酸 （2）脱氧核糖；磷酸 （3）4900 （4）GACU Ⅱ （1）5 （2）RNA 聚合酶；（细胞质中的）核糖体 （3）1500； 1500 21 课后作业 1. 噬菌体外壳的合成场所是（ ） A. 噬菌体的核糖体 B. 细菌的核糖体 C. 噬菌体基质 D. 细菌的拟核 【答案】B 2. 某 DNA 分子中，碱基 A 和 T 之和占全部碱基的 42%，若其中一条单链中，含胞嘧啶 24%，则该链的互补 链中，胞嘧啶占（ ） A. 12％ B. 24% C. 26% D. 34% 【答案】D 3. 几位同学拼制的 DNA 分子部分平面结构模型，正确的是（ ） 22 【答案】C 4. 在 DNA 分子的一条链中，（C+T）/（A+G）＝2.5，则另一条互补链中该比值为（ ） A. 0.2 B. 0.4 C. 0.6 D. 0.8 【答案】B 5．某一 DNA 片段由 500 对碱基组成，G+C 占碱基总数的 44%，若该 DNA 片段连续复制 3 次，第三次复制时， 需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为（ ） A．1120 B．840 C．560 D．2240 【答案】A 6．已知某 DNA 分子共含有 1000 个碱基对，其中一条链上 A：T：G：C=1：2：3：4，则（ ） A. 该 DNA 分子另一条链上 A：T：G：C=2：1：4：3， B. 该分子中另一条链上 A+G=T+C C. 该 DNA 分子中 A：G：T：C=3：7：3：7 D. 该 DNA 分子放在用 32P 标记的脱氧核苷酸的溶液中扩增，产生的 n 个子代 DNA 分子中，有 n-2 个 DNA 分 子含有 32P 【答案】AC 23 7．下列有关 DNA 分子结构的说法，正确的是（ ） A．相邻的碱基被相邻的两个核糖连在一起 B．每个磷酸基团上都连着两个五碳糖 C．碱基对排列顺序的千变万化构成了 DNA 分子的多样性 D．每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个含氮碱基相连 【答案】C 8．用 15N 标记含有 100 个碱基对的 DNA 分子，其中有胞嘧啶 60 个。该 DNA 分子在 14N 培养基中连续复制 4 次，其结果可能是（ ） A．含有 14N 的 DNA 占 100% B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 640 个 C．含 15N 的链占 1/8 D．子代 DNA 中嘌呤与嘧啶之比是 2∶3 【答案】A 9．某 DNA 分子的一条链中碱基 C 占该链碱基是比例为 36％，则以其为模版转录而成的 mRNA 中碱基 G 所占 比例为（ ） A．18％ B．36％ C．50％ D．64％ 【答案】B 10. 如下图表示生物体内遗传信息的传递过程。请据图回答下列问题。 24 （1）①过程需要的原料是 ,模板是亲代 DNA 的 条链。 （2）②过程表示 ,主要是在 中进行的。 （3）逆转录酶催化 (填序号)过程,能进行该过程的生物的遗传物质是 ；需要解旋酶的过程包 括图中的 (填序号)过程。 （4）真核细胞中遗传信息表达的最后阶段为图中的 (填序号)过程,场所是 。 【答案】（1）脱氧核苷酸 两 （2）转录 细胞核 （3）③ RNA ①和② （4）⑤ 核糖体 11. 根据图示回答下列问题： 25 （1）图 1 所示全过程叫________，图 2 生理过程与图 1 中相应序号是________，可进行这一生理过程的结构 有________________________。图 3 生理过程与图 1 中相对应序号是________，图 4 生理过程与图 1 中相对应 序号是___ 。 （2）图 2 所示的生理过程的特点是_____ ；图 3 生理过程完成所需的条件______ ；图 4 中 D 链代表________，人胰岛细胞中合成该链的主要场所是 ，该链合成的产物是 。 （3）图 3、图 4 共同完成的生理过程叫________。 （4）能完成图 1 中③的生物是________。目前科学家研制治疗由该生物引起的疾病的药物主要是抑制 _______________的活性从而抑制生物的繁殖。 （5）图 5 在生物细胞中共有________种。 【答案】（1）中心法则 ① 细胞核、线粒体、叶绿体 ② ⑤ 26 （2）半保留复制，边解旋边复制 模板、原料、酶、能量 mRNA 细胞核 蛋白质 （3）基因的表达 （4）病毒 酶 （5）61