
遺傳信息的傳遞1.DNA分子的復(fù)制(1)DNA復(fù)制的特點及條件
(2)DNA復(fù)制的過程(如圖)
①解開螺旋:DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把兩條螺旋的 解開。?②合成子鏈:分別以解開的每一段母鏈為模板,在 等酶的作用下,以細(xì)胞中游離的四種 為原料合成與母鏈互補的子鏈。?③形成子代DNA:每條子鏈與其對應(yīng)的 盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu),從而形成兩個與親代DNA完全相同的DNA分子。?
2.活動:探究DNA的復(fù)制過程(1)實驗方法: 技術(shù)和 技術(shù)。?(2)實驗原理:若DNA的兩條鏈都用15N標(biāo)記,那么DNA分子密度較大,離心時應(yīng)該在試管的 部;若兩條鏈中都含有14N,那么DNA分子密度小,離心時應(yīng)該在試管的 部;若DNA的兩條鏈中一條含有15N,一條含有14N,那么DNA分子密度居中,離心時應(yīng)該在試管的 部。?
(4)實驗分析①實驗預(yù)期預(yù)期一:若第一代DNA分子中15N-15N-DNA占1/2,14N-14N-DNA占1/2,而第二代DNA分子中15N-15N-DNA占1/4,14N-14N-DNA占3/4,說明DNA復(fù)制是全保留復(fù)制。預(yù)期二:若第一代DNA分子中全部是15N-14N-DNA,而第二代DNA分子中15N-14N-DNA占1/2,14N-14N-DNA占1/2,說明DNA復(fù)制是 復(fù)制。?②實驗結(jié)論實驗結(jié)果和 的一致,說明DNA的復(fù)制是以 的方式進(jìn)行的。?
考向一 DNA復(fù)制的過程【典例1-1】 (2018浙江選考十校聯(lián)盟3月適應(yīng)性考試)關(guān)于生物體內(nèi)遺傳信息傳遞與表達(dá)的敘述,正確的是 ( )A.DNA復(fù)制過程是先解開螺旋后復(fù)制B.DNA復(fù)制時需要DNA酶參與C.肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞中有相同的基因進(jìn)行了表達(dá)D.生物界所有的遺傳密碼都是統(tǒng)一的
導(dǎo)師點睛DNA酶是水解DNA的,DNA復(fù)制時需要的是將游離脫氧核苷酸聚合到已有片段上的DNA聚合酶。
考向二 DNA復(fù)制的相關(guān)計算【典例1-2】 將一個用15N標(biāo)記的、含1 560個堿基對的DNA片段在含14N的培養(yǎng)基中復(fù)制4次,已知該DNA片段中有腺嘌呤750個,則( )A.復(fù)制完成后,具有15N的腺嘌呤有1 500個B.復(fù)制過程中,共消耗胞嘧啶脫氧核苷酸12 150個C.復(fù)制完成后,不含15N的DNA分子占1/15D.含15N的DNA分子的兩條鏈都含15N
歸納提升DNA復(fù)制過程中的數(shù)量關(guān)系DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,若將親代DNA分子復(fù)制n代,其結(jié)果分析如下。
(1)子代DNA分子數(shù)為2n個。①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n-2)個。③含子代鏈的DNA分子數(shù)為2n個。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n+1-2)條。(3)消耗脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個,經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n-1)個。②第n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1個。
考向三 探究DNA的復(fù)制過程【典例1-3】 (2018浙江稽陽聯(lián)誼學(xué)校高三3月聯(lián)考)下圖為科學(xué)家設(shè)計的DNA合成的同位素示蹤實驗,利用大腸桿菌來探究DNA的復(fù)制過程,下列說法正確的是( )
A.從獲得試管①到試管③,細(xì)胞內(nèi)的染色體復(fù)制了兩次B.用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行實驗,提取DNA更方便C.試管③中含有14N的DNA占3/4D.本實驗是科學(xué)家對DNA復(fù)制方式假設(shè)的驗證
【典例1-4】 探究DNA的復(fù)制方式實驗中,若將一個用15N標(biāo)記的DNA放到14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng),讓其連續(xù)復(fù)制,將每次復(fù)制產(chǎn)物置于試管內(nèi)進(jìn)行離心,則復(fù)制2次和3次后的分層結(jié)果分別是圖中的( )A.c、eB.a、cC.e、fD.e、d
歸納提升只含15N的DNA在含14N的環(huán)境中進(jìn)行復(fù)制時,DNA分子數(shù)、脫氧核苷酸鏈數(shù)的變化
考向四 DNA復(fù)制與細(xì)胞增殖【典例1-5】 (2018浙江名校新高考聯(lián)盟第一次聯(lián)考)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組,已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標(biāo)記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交得到F1,下列敘述正確的是 ( )A.F1的基因型是AABC,復(fù)制后共含8個基因B.F1是四倍體,復(fù)制后可形成8條姐妹染色單體C.F1在減數(shù)第一次分裂前期可形成1個四分體D.F1在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細(xì)胞中分別可觀察到2個和4個熒光點
【典例1-6】 某DNA被32P標(biāo)記的精原細(xì)胞在不含32P的培養(yǎng)液中經(jīng)過一次有絲分裂,產(chǎn)生兩個精原細(xì)胞,其中一個接著進(jìn)行一次減數(shù)分裂,則其四分體時期的一對同源染色體上的DNA組成示意圖正確的是( )
疑難辨析圖形法理解DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的相互關(guān)系(以15N標(biāo)記為例)(1)有絲分裂過程圖
1個細(xì)胞經(jīng)過1次有絲分裂,形成的2個子細(xì)胞均為 ,每個子細(xì)胞和親代細(xì)胞一樣都含有相同數(shù)目的染色體,且每個細(xì)胞中的每一條染色體上的DNA分子都保留了親代細(xì)胞DNA分子的一條鏈(15N),體現(xiàn)了DNA分子半保留復(fù)制的特點。
連續(xù)分裂2次,形成4個子細(xì)胞,有3種情況出現(xiàn):第一種情況是4個子細(xì)胞都是15N-14N、14N-14N;第二種情況是2個細(xì)胞是
14N-14N,1個細(xì)胞是15N-14N、15N-14N,1個細(xì)胞是14N-14N、14N-14N;第三種情況是2個細(xì)胞是15N-14N、15N-14N,另外2個細(xì)胞是14N-14N、14N-14N。
(2)減數(shù)分裂過程圖
1個性原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂,形成的4個子細(xì)胞(不考慮交叉互換)均為 。每個子細(xì)胞的染色體數(shù)目較性原細(xì)胞減少了一半,且每個子細(xì)胞中的每條染色體上的DNA分子都保留了性原細(xì)胞DNA分子的一條鏈。
1.(2018浙江4月選考,22)某研究小組進(jìn)行“探究DNA的復(fù)制過程”的活動,結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示離心管編號,條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯誤的是( )A.本活動運用了同位素示蹤和密度梯度離心技術(shù)B.a管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌是在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的C.b管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是15N-14N-DNAD.實驗結(jié)果說明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制
2.(2017浙江11月選考,20)某真核生物DNA片段的結(jié)構(gòu)示意圖如下。下列敘述正確的是( )A.①的形成需要DNA聚合酶催化B.②表示腺嘌呤脫氧核苷酸C.③的形成只能發(fā)生在細(xì)胞核D.若α鏈中A+T占48%,則DNA分子中G占26%
3.(2015浙江9月選考調(diào)研,24)某雙鏈DNA分子含有200個堿基對,其中一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列關(guān)于該DNA分子的敘述,錯誤的是( )A.共有140個鳥嘌呤脫氧核苷酸B.4種堿基的比例為A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7C.若該DNA分子中的這些堿基隨機(jī)排列,可能的排列方式共有4200種D.若連續(xù)復(fù)制2次,則需180個游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸
遺傳信息的表達(dá)1.DNA的功能(1)DNA以自身為模板,通過半保留復(fù)制,保持 的穩(wěn)定性。?(2)DNA根據(jù)它所貯存的遺傳信息決定 的結(jié)構(gòu)。?
2.RNA的結(jié)構(gòu)與分類(1)RNA與DNA的區(qū)別
3.轉(zhuǎn)錄(1)概念:轉(zhuǎn)錄是指遺傳信息由 傳遞到 上的過程。?(2)場所:主要在 ,轉(zhuǎn)錄而來的mRNA經(jīng)過 才能成為成熟的mRNA,轉(zhuǎn)移至 ,用于蛋白質(zhì)合成。?(3)模板:以DNA的 為模板。?(4)原料:四種游離的 。?(5)原則:堿基互補配對(A—U、T—A、G—C、C—G)。(6)產(chǎn)物: 、rRNA、tRNA。?
4.翻譯(1)場所: 。?
(3)遵循原則:堿基互補配對原則。(4)產(chǎn)物: ( 蛋白質(zhì))。?(5)特點:多肽鏈合成時,在一個mRNA分子上有 個核糖體同時進(jìn)行工作,這種多肽鏈合成方式提高了翻譯效率。?
5.遺傳密碼(1)概念:mRNA上3個相鄰核苷酸排列而成的三聯(lián)體,決定一種氨基酸。(2)特點:①除少數(shù)密碼子外,生物界的遺傳密碼是 的;?②除少數(shù)氨基酸只有一種遺傳密碼外,大多數(shù)氨基酸有 以上的遺傳密碼。?(3)種類:共64種。決定氨基酸的密碼子有 種,起始密碼(編碼氨基酸)有 種;終止密碼(不編碼氨基酸)有 種。?
6.中心法則與基因的概念(1)中心法則①提出者: 。?②要點:遺傳信息由 傳遞到 ,然后由 決定 的特異性。?③內(nèi)容圖解(用簡式表示): 。?(2)基因①作用:遺傳的一個 ,它在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下控制生物的性狀。?②基因在真核細(xì)胞中與染色體的關(guān)系:以一定的次序排列在 上。?
③本質(zhì):是一段包含一個完整的遺傳信息單位的有功能的 ,在大多數(shù)生物中是一段 ,而在RNA病毒中則是一段 。?
考向一 DNA與RNA【典例2-1】 (2018浙江名校新高考研究聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考)下列關(guān)于DNA、RNA的敘述,錯誤的是( )A.DNA和RNA的元素組成均為C、H、O、N、PB.RNA是多核苷酸大分子,通常是單鏈C.遺傳信息的傳遞過程需要DNA聚合酶的參與D.轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶的參與,該酶的結(jié)合位點位于RNA上
考向二 轉(zhuǎn)錄過程【典例2-2】 (2018溫州高三第二次模擬)RNA的形成過程如圖所示,下列敘述錯誤的是( )A.①②分別表示DNA雙螺旋的解開和重新形成B.③表示將4種游離的核糖核苷酸加到RNA末端C.轉(zhuǎn)錄時,只能以基因中特定的一條鏈為模板D.轉(zhuǎn)錄時,可能有多個基因共用同一啟動部位
A.tRNA由3個核苷酸組成B.核糖體沿著mRNA向右移動C.mRNA上3個相鄰堿基即為遺傳密碼D.每種氨基酸都由對應(yīng)的1種tRNA轉(zhuǎn)運
考向三 翻譯過程【典例2-3】 下圖是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的部分示意圖,下列敘述正確的是( )
歸納提升翻譯過程的三種模型圖解讀
(1)圖甲翻譯模型分析a.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別為tRNA、核糖體、mRNA、多肽鏈。b.一個核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成兩個tRNA結(jié)合位點。c.翻譯起點:起始密碼子決定的是甲硫氨酸或纈氨酸或甲酰甲硫氨酸。d.翻譯進(jìn)程:核糖體沿著mRNA移動,mRNA不移動。e.翻譯終點:識別到終止密碼子(不決定氨基酸),翻譯停止。(2)圖乙表示真核細(xì)胞的翻譯過程,其中①是mRNA,⑥是核糖體,②③④⑤表示正在合成的多肽鏈。a.數(shù)量關(guān)系:一個mRNA可同時結(jié)合多個核糖體,形成多聚核糖體。b.意義:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。c.方向:從右向左,判斷依據(jù)是多肽鏈的長短,長的翻譯在前。
d.結(jié)果:合成的僅是多肽鏈,要形成蛋白質(zhì),往往還需要將多肽鏈運送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步加工。e.形成的多條肽鏈的氨基酸序列相同的原因:有相同的模板mRNA。(3)圖丙表示原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程,圖中①是DNA模板鏈,②③④⑤表示正在合成的mRNA,在核糖體上同時進(jìn)行翻譯過程。
A.ATA D.AUA
考向四 遺傳密碼【典例2-4】 據(jù)下表判斷,異亮氨酸的密碼子是( )
歸納提升遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較
A.勞氏肉瘤病毒侵染的細(xì)胞內(nèi)可進(jìn)行⑤⑥過程B.②過程啟動部位對應(yīng)的堿基序列可能是AUGC.①②③④⑤⑥均遵循堿基互補配對原則D.③過程結(jié)束時由tRNA攜帶相應(yīng)氨基酸與終止密碼子結(jié)合
考向五 中心法則【典例2-5】 下圖表示生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞和表達(dá)過程,下列敘述正確的是( )
考向六 對基因概念的理解【典例2-6】 (2018浙江名校協(xié)作體高三下學(xué)期3月考試)下圖為某哺乳動物某個DNA分子中控制毛色的a、b、c三個基因的分布狀況,其中Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應(yīng)的序列。下列相關(guān)敘述正確的是( )A.基因與性狀之間并不都是一一對應(yīng)關(guān)系B.基因a、b、c調(diào)換位置,一般不會改變生物的性狀C.基因c的內(nèi)部插入一小段DNA,屬于染色體畸變D.Ⅰ、Ⅱ區(qū)段內(nèi)部發(fā)生堿基序列的改變屬于基因突變
考向七 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的綜合【典例2-7】 (2018浙江超級全能生3月考試)下列關(guān)于遺傳信息的傳遞和表達(dá)的敘述,正確的是( )A.基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)B.在細(xì)胞周期各時期都能發(fā)生轉(zhuǎn)錄和翻譯C.每種密碼子都有對應(yīng)的tRNA以順利完成翻譯過程D.勞氏肉瘤病毒能以RNA為模板反向地合成單鏈DNA
歸納提升DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較
【典例2-8】 (2018浙江寧波3月新高考模擬)基因編輯是指將外源DNA片段導(dǎo)入到細(xì)胞染色體特定位點或刪除基因內(nèi)部的片段,定點改造基因,獲得預(yù)期的生物體基因序列發(fā)生遺傳改變的技術(shù)。下圖是對某生物B基因進(jìn)行編輯的過程,該過程中用sgRNA可指引核酸內(nèi)切酶Cas9結(jié)合到特定的切割位點,下列敘述正確的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板B.sgRNA的堿基序列與靶基因堿基序列能夠全部互補C.核酸內(nèi)切酶Cas9可在特定切割位點斷裂核苷酸之間的磷酸二酯鍵D.B基因被編輯后因不能轉(zhuǎn)錄而無法表達(dá)相關(guān)蛋白質(zhì)
解題思路解答此題的關(guān)鍵是從題圖和題意中提取關(guān)鍵信息:用sgRNA可指引核酸內(nèi)切酶Cas9結(jié)合到特定的切割位點并進(jìn)行切割,進(jìn)而將編輯前的B基因中的Ⅱ片段切除,將Ⅰ和Ⅲ片段連接形成新的B基因。據(jù)此圍繞基因工程的相關(guān)知識對各選項作出準(zhǔn)確的判斷。
1.(2018浙江6月學(xué)考,24)某究人員利用酵母菌成功合成了氨基酸序列為Phe-Pr-Lys的三肽。三種氨基酸的密碼子見下表:據(jù)此分析,正確的是( )A.控制該三肽合成的基因共有9對脫氧核苷酸B.合成該三肽過程中需要mRNA、tRNA和rRNA參與C.mRNA上編碼該三肽的核苷酸序列可能為AAGGGAUUCD.轉(zhuǎn)錄過程中會形成基因的編碼鏈與RNA的雜交區(qū)域
2.(2018浙江4月選考,25)miRNA是一種小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白質(zhì)(W蛋白)的合成。某真核細(xì)胞內(nèi)形成該miRNA及其發(fā)揮作用的過程示意圖如下。下列敘述正確的是( )A.miRNA基因轉(zhuǎn)錄時,RNA聚合酶與該基因的起始密碼相結(jié)合B.W基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA在細(xì)胞核內(nèi)加工后,進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)用于翻譯C.miRNA與W基因的mRNA結(jié)合遵循堿基互補配對原則,即A與T、C與G配對D.miRNA抑制W蛋白的合成是通過雙鏈結(jié)構(gòu)的miRNA直接與W基因的mRNA結(jié)合所致
3.(2018浙江11月選考,23)下列關(guān)于洋蔥根尖細(xì)胞遺傳信息轉(zhuǎn)錄過程的敘述,正確的是( )A.一個DNA可轉(zhuǎn)錄出多個不同類型的RNAB.以完全解開螺旋的一條脫氧核苷酸鏈為模板C.轉(zhuǎn)錄終止時成熟的RNA從模板鏈上脫離下來D.可發(fā)生在該細(xì)胞的細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中
4.(2016浙江10月選考,7)遺傳信息表達(dá)的過程中,mRNA的三個堿基是UAC,則DNA模板鏈上對應(yīng)的三個堿基是( )A.ATG D.AUG
5.(2017浙江4月選考,19)下列關(guān)于DNA、RNA和基因的敘述,錯誤的是( )A.基因是具有遺傳效應(yīng)的核酸分子片段B.遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄由DNA傳遞到RNAC.親代DNA通過復(fù)制在子代中表達(dá)遺傳信息D.細(xì)胞周期的間期和分裂期均有RNA的合成
6.(2016浙江4月選考,24)遺傳信息的傳遞過程如圖所示,其中①~④表示四種不同的物質(zhì)。下列敘述錯誤的是 ( )A.①復(fù)制時,2條鏈均可作為模板鏈B.形成②時,需沿整條DNA長鏈進(jìn)行C.密碼子CUU編碼③所攜帶的氨基酸D.②上可同時結(jié)合多個核糖體形成多條④
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