(浙江选考)2020版高考生物新导学大一轮复习第18讲遗传信息的传递和表达(含解析)讲义.docx
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1、1第 18 讲 遗传信息的传递和表达考纲要求 1.DNA 分子的复制(b)。2.活动:探究 DNA 的复制过程(c)。3.DNA 的功能(a)。4.DNA 与 RNA 的异同(b)。5.转录、翻译的概念和过程(b)。6.遗传密码、中心法则(b)。7.基因的概念(b)。8.复制、转录和翻译的异同(b)。考点一 DNA 分子的复制DNA 分子复制的时间、场所、条件、特点和意义概念 以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程时间 有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期场所(1)真核生物:主要在细胞核内,线粒体和叶绿体内也可进行;(2)原核生物:主要在拟核;(3)DNA 病毒:在活的宿主细胞内条件
2、模板:亲代 DNA 的两条链;原料:游离的 4 种脱氧核苷酸;能量来源:细胞呼吸产生的 ATP;酶:解旋酶、DNA 聚合酶等原则 碱基互补配对原则过程 解旋合成与母链互补的子链形成子代 DNA 分子特点 边解旋边复制;半保留复制结果 1 个 DNA 分子2 个 DNA 分子意义 将遗传信息从亲代传给了子代,保持了前后代遗传信息的连续性(1)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( )(2)DNA 双螺旋结构全部解旋后,开始 DNA 的复制( )(3)单个脱氧核苷酸在 DNA 酶的作用下连接合成新的子链( )(4)DNA 复制时,严格遵循 AU、CG 的碱基
3、互补配对原则( )(5)位于高度螺旋化的染色体上的 DNA 往往难以复制( )(6)一个核 DNA 分子在一个细胞周期内只能复制一次( )2(7)DNA 复制时通过多起点双向复制可提高复制的效率( )(8)DNA 的解旋需破坏氢键,使碱基暴露,DNA 聚合酶的作用是催化形成氢键( )如图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意图,思考回答:(1)图中显示 DNA 分子复制是从多个起点开始的,但并非同时进行。(2)图中显示 DNA 分子复制是边解旋边双向复制的。(3)真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率。(4)一个细胞周期中每个起点一般只起始 1 次,若为转录时解旋,则每个起点可起
4、始多次。命题点一 DNA 分子的复制过程和特点1.下列关于 DNA 复制的叙述中,正确的是( )A.需要解开 DNA 的双螺旋结构B.以 DNA 分子的一条链作为模板C.以 4 种游离的核糖核苷酸作为原料D.A 与 U 互相配对,G 与 C 互相配对答案 A解析 DNA 复制过程中,需要在相关酶的作用下进行解旋,以解旋的两条链为模板,以 4 种游离的脱氧核苷酸为原料,按 A 与 T、G 与 C 的配对原则合成子链。2.(2018台州模拟)甲、乙两图分别代表人体细胞核内的两个生理过程。下列叙述错误的是( )A.甲过程产物的相对分子质量往往比乙过程产物的相对分子质量大B.甲过程以 DNA 的两条链
5、同时作模板,乙过程以 DNA 其中一条链作模板3C.几乎每个细胞都要进行甲过程,只有部分细胞进行乙过程D.在同一个细胞中,甲图中的每个起点最多启动一次,乙图中的起点可以多次启动答案 C解析 分析题图可知,甲过程为 DNA 的复制,乙过程为转录。DNA 复制的产物是双链 DNA,而转录的产物是单链 RNA,则甲过程产物的相对分子质量往往比乙过程产物的相对分子质量大,A 正确;甲过程以 DNA 的两条链为模板,而乙过程以 DNA 一条链为模板,且产物是一条链,B 正确;几乎每个细胞都要进行乙过程,只有部分连续分裂的细胞进行甲过程,C 错误;一个细胞周期中,DNA 只复制一次,同种蛋白质可多次合成,
6、故甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次,D 正确。命题点二 DNA 分子复制的相关计算3.下列关于 DNA 的相关计算,正确的是( )A.具有 1000 个碱基对的 DNA,腺嘌呤有 600 个,则每一条链上都具有胞嘧啶 200 个B.具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,复制 n 次后共需 2nm 个胸腺嘧啶C.具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,第 n 次复制需要 2n1 m 个胸腺嘧啶D.无论是双链 DNA 还是单链 DNA,(AG)所占的比例均是 1/2答案 C解析 具有 1000 个碱基对的 DNA,腺嘌呤有 600 个,则 DNA 中含胞嘧啶 400 个,因此一条链上的胞
7、嘧啶数可为 0400 个,A 项错误;具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,复制 n 次后,DNA 数由 1 个变为 2n个,因此需要(2 n1)m 个胸腺嘧啶,其第 n 次复制,DNA 数由 2n1个变为 2n个,这一过程需要的胸腺嘧啶为(2 n2 n1 )m2 n1 m(个),B 项错误,C 项正确;只有在双链 DNA 中才遵循卡伽夫法则,即 AT、GC,在单链 DNA 中不存在这一关系,因此只有双链 DNA 中(AG)所占的比例为 1/2,单链 DNA 中该比值不一定为 1/2,D 项错误。4.某 DNA 分子有 500 个碱基对,其中含有鸟嘌呤 300 个,将该 DNA 进行连续复制,
8、经测定最后一次复制消耗了周围环境中 1600 个含腺嘌呤的脱氧核苷酸,则该 DNA 分子共复制了多少次( )A.3 次 B.4 次 C.5 次 D.6 次答案 B解析 由题意知,一个 DNA 分子含有 500 个碱基对,即 1000 个脱氧核苷酸,其中鸟嘌呤脱氧核苷酸为 300 个,那么该 DNA 分子中腺嘌呤脱氧核苷酸数(10003002)2200(个)。4该 DNA 分子连续复制 n 次,最后一次复制消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸的个数是(2n2 n1 )2001600(个),解得 n4。DNA 复制的有关计算DNA 复制为半保留复制,假设将 1 个全部被 15N 标记的 DNA 分子(
9、第 0 代)转移到含 14N 的培养基中培养 n 代,其结果分析如下:(1)DNA 分子数子代 DNA 分子总数为 2n个。含 15N 的 DNA 分子数为 2 个。含 14N 的 DNA 分子数为 2n个。只含 15N 的 DNA 分子数为 0 个。只含 14N 的 DNA 分子数为(2 n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代 DNA 分子中脱氧核苷酸链数为 2n1 条。含 15N 的脱氧核苷酸链数为 2 条。含 14N 的脱氧核苷酸链数为(2 n1 2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数设亲代 DNA 分子中含有某种脱氧核苷酸 m 个,则:经过 n 次复制,共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m(2n1)个
10、。在第 n 次复制时,共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m2n1 个。5考点二 活动:探究 DNA 的复制过程1.实验材料:大肠杆菌。2.实验方法:放射性同位素标记技术和离心技术。3.实验假设:DNA 分子以半保留的方式复制。4.实验过程(1)大肠杆菌在含 15N 标记的 NH4Cl 培养基中增殖多代,使 DNA 双链充分被 15N 标记。(2)将 15N 标记的大肠杆菌转移到含 14N 的培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取 DNA(间隔的时间为大肠杆菌增殖一代所需的时间)。(4)将提取的 DNA 进行离心,记录离心后试管中 DNA 的位置。5.实验预期离心后应出现 3 种类型的 DN
11、A 带(1)重带(密度最大):两条链都被 15N 标记的亲代双链 DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中):一条链被 15N 标记,另一条链被 14N 标记的子代双链 DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小):两条子链都被 14N 标记的子代双链 DNA(14N/14N)。6.实验结果(1)立即取出,提取 DNA离心全部重带( 15N/15N)。(2)增殖一代后取出,提取 DNA离心全部中带( 14N/15N)。(3)增殖两代后取出,提取 DNA离心1/2 轻带( 14N/14N)、1/2 中带( 15N/14N)。7.实验结论:DNA 的复制是以半保留方式进行的。6命题点一
12、实验基础1.如图表示采用同位素示踪技术和离心处理来探究 DNA 复制方式的过程图解。下列说法错误的是( )A.轻带表示 14N 14N 的 DNA 分子B.证明 DNA 的复制方式为半保留复制C.细菌繁殖三代后取样,提取 DNA,离心后试管中出现 3 条条带D.若将 DNA 双链分开来离心,则(b)、(c)两组实验结果相同答案 C解析 轻带表示 14N 14N 的 DNA 分子,A 项正确;据分析可知,该实验可以证明 DNA 的复制方式为半保留复制,B 项正确;细菌繁殖三代后取样,提取 DNA,离心后试管中出现 2 条条带,一条中带,一条轻带,C 项错误;若将 DNA 双链分开来离心,则(b)
13、、(c)两组实验结果均为一条重带,一条轻带,D 项正确。2.将 15N 标记的大肠杆菌(其 DNA 经密度梯度离心后如甲图所示),转至以 14NH4Cl 为唯一氮源的培养液中培养,每 20 分钟繁殖一代,收集并提取 DNA,进行密度梯度离心,如图为离心结果模拟图。已知大肠杆菌 DNA 中胞嘧啶个数为 x。下列有关叙述正确的是( )A.繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数B.乙是转入 14N 培养基中复制一代的结果7C.出现丙结果至少需要 40 分钟D.出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 4x答案 A解析 DNA 中嘌呤数等于嘧啶数,故繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数,A 正确;转入14N
14、培养基中复制一代的结果是产生 2 个 DNA,且均为一条链为 14N,另一条链为 15N,对应图丙,则出现丙结果至少需要 20 分钟,B、C 错误;转入 14N 培养基中复制两代的结果是产生4 个 DNA,其中 15N 标记的只有 2 个 DNA(一条链为 14N,另一条链为 15N),其余的 2 个 DNA 均为 14N 标记,对应图丁,出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 3x,D 错误。命题点二 实验分析与拓展3.DNA 分子双螺旋结构模型提出之后,人们又去探究 DNA 是如何传递遗传信息的。当时推测可能有下图 A 所示的三种方式。1958 年,Meslson 和 Stahl 用密
15、度梯度离心的方法,追踪由15N 标记的 DNA 亲本链的去向,实验过程:在氮源为 14N 的培养基上生长的大肠杆菌,其 DNA分子均为 14NDNA(对照),在氮源为 15N 的培养基上生长的大肠杆菌,其 DNA 分子均为15NDNA(亲代),将亲代大肠杆菌转移到含 14N 的培养基上,再连续繁殖两代(子代和子代)后离心得到下图 B 所示的结果。请依据上述材料回答问题:(1)如果与对照相比,子代离心后能分辨出轻和重两条密度带,则说明 DNA 传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有 1 条中等密度带,则可以排除 DNA 传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有 1 条中等密度带,再继续做子
16、代的 DNA 密度鉴定:8若子代离心后可以分出中、轻两条密度带,则可以确定 DNA 传递遗传信息的方式是_。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带,则可以确定 DNA 传递遗传信息的方式是_的可能。(2)他们观测的实验数据如下表:梯度离心 DNA 浮力密度(g/mL)世代 实验 对照亲代 1.724 1.710子代 1.717 1.710子代 (1/2)1.717,(1/2)1.710 1.710子代 (1/4)1.717,(3/4)1.710 1.710分析实验数据可知:实验结果与当初推测的 DNA 三种可能复制方式中的_方式相吻合。答案 (1)全保留复制 全保留复制 半保留复制 分散复制 (
17、2)半保留复制解析 (1)如果子代离心后能分辨出轻和重两条密度带,说明两个子代 DNA 中 1 个由两条15N 的链组成,1 个由两条 14N 的链组成,则复制方式为全保留复制;如果子代离心后只有1 条中等密度带,说明两个子代 DNA 相同,可以排除 DNA 复制方式是全保留复制;若子代离心后可以分出中、轻两条密度带,说明 4 个子代 DNA 中 2 个是由 1 条 15N 的链和 1 条 14N的链组成的,2 个是由两条 14N 的链组成的,则为半保留复制。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带,则为分散复制。(2)由题表数据可知,子代为 1/2 轻带,1/2 中带,子代为 1/4 中带,3/
18、4 轻带,故符合半保留复制。考点三 遗传信息的表达1.DNA 的功能(1)携带遗传信息:遗传信息蕴藏在 4 种碱基的排列顺序之中。(2)传递遗传信息:以自身为模板,半保留地进行复制,保持遗传信息的稳定性。(3)表达遗传信息:DNA 能根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。92.RNA 的结构与分类3.遗传信息的转录和翻译(1)转录(2)翻译场所或装配机器:核糖体。条件Error!遵循原则:碱基互补配对原则。产物:多肽链( 蛋白质)。 盘 曲 折 叠 在一个 mRNA 上有若干个核糖体同时进行翻译,提高了翻译的效率。(3)密码子和反密码子密码子存在于 mRNA 上,共有 64 种。决定氨基酸的
19、密码子有 61 种;终止密码有 3 种,不决定氨基酸;起始密码有 2 种,决定氨基酸。10反密码子存在于 tRNA 上。生物界的遗传密码是统一的,这可以作为生物界统一性的证据。4.遗传密码与中心法则(1)遗传密码:信使 RNA 上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。(2)中心法则的内容图解(3)基因:从本质上讲,基因是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片断在大多数生物中是一段 DNA,在 RNA 病毒中则是一段 RNA。归纳总结 遗传信息、遗传密码(密码子)与反密码子的比较比较项目 遗传信息 遗传密码 反密码子位置 基因 mRNA tRNA含义通常指脱氧核苷酸的排列顺序;RNA 病毒中
20、指核糖核苷酸的排列顺序mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基与遗传密码互补配对的 3 个碱基联系遗传信息通常指基因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;遗传密码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(1)真核生物的转录在细胞核中,翻译在细胞质中( )(2)转录时需解开整个 DNA 双链( )(3)同一个体不同体细胞中的核 DNA 相同,但 RNA 和蛋白质不完全相同( )(4)转录时 DNA 的模板链与 RNA 链之间可通过碱基互补配对原则形成杂合的双链区( )(5)tRNA 和 rRNA 也是 DNA 的表达产
21、物( )(6)RNA 聚合酶能使相邻的核糖核苷酸通过磷酸二酯键聚合成 RNA 分子( )11(7)在一个 mRNA 上有若干个核糖体同时工作,合成若干种多肽,共同参与一个蛋白质的合成( )(8)碱基序列不同的两种基因控制合成的蛋白质种类可能相同( )(9)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为:( )翻译过程中多聚核糖体的分析(1)图甲表示真核细胞的翻译过程,图中是 mRNA,是核糖体,翻译的方向是自右向左,判断依据是根据多肽链的长短。(2)核糖体合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(3)图甲中、表示共合成了几条多肽链?是否相同?提示 图
22、甲中的 4 个核糖体合成了 4 条多肽链;因为模板 mRNA 相同,所以合成的 4 条多肽链完全相同。(4)图乙表示原核细胞的转录和翻译过程,图中是 DNA 模板链,、表示正在合成的 4 条 mRNA,分别结合多个核糖体同时进行翻译过程。命题点一 DNA 与 RNA 的比较1.下列有关遗传的分子基础的叙述,正确的是( )12A.DNA 有氢键,RNA 没有氢键B.转录时 RNA 聚合酶的识别位点在 RNA 分子上C.细胞中有多种 tRNA,一种 tRNA 只能转运一种氨基酸D.肺炎双球菌转化实验证明 DNA 是主要的遗传物质答案 C解析 DNA 有氢键,一些特殊的 RNA(如 tRNA)也有氢
23、键,A 项错误;转录时 RNA 聚合酶的识别位点在 DNA 分子的启动子上,B 项错误;细胞中有多种 tRNA,一种 tRNA 只能转运一种氨基酸,C 项正确;肺炎双球菌转化实验证明 DNA 是遗传物质,D 项错误。2.(2018浙江名校新高考联盟联考)下列关于 DNA、RNA 的叙述,错误的是( )A.每个细胞中都有 DNA 和 RNAB.RNA 是多核苷酸大分子,通常是单链C.遗传信息的传递过程需要 DNA 聚合酶的参与D.在翻译时,mRNA 上有多少个密码子就有多少个 tRNA 与之对应答案 D解析 细胞中都有 DNA 和 RNA,A 正确;RNA 是多核苷酸大分子,通常是单链,B 正确
24、;遗传信息的传递需要 DNA 复制,DNA 复制过程需要 DNA 聚合酶的参与,C 正确;mRNA 上的终止密码子不决定氨基酸,没有 tRNA 与之对应,D 错误。命题点二 转录和翻译3.(2018嘉兴联考)下图表示人体细胞核中某生理过程,下列叙述错误的是( )A.能催化磷酸二酯键的形成B.是 A、U、G、C 四种碱基C.杂交区域的嘌呤数和嘧啶数相等D.处 DNA 双螺旋重新形成答案 B解析 由图分析可知该过程是转录,即由双链 DNA 形成 RNA 的过程。是 RNA 聚合酶,其能13催化 RNA 的形成,主要是催化磷酸二酯键的形成,A 正确;是合成 RNA 的原料,是含有A、U、G、C 的四
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