第四讲遗传与进化教师.docx

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第四讲遗传与进化教师

第四讲高考专题—遗传与进化

姓名：

分数：

知识点一遗传的分子基础与基因工程

考点1探索遗传物质的过程

一、1928年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验：

1、肺炎双球菌有两种类型类型：

●S型细菌：

菌落光滑，菌体有夹膜，有毒性

●R型细菌：

菌落粗糙，菌体无夹膜，无毒性

2、实验过程（看书）

3、实验证明：

无毒性的R型活细菌与被加热杀死的有毒性的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌。

这种性状的转化是可以遗传的。

推论（格里菲思）：

在第四组实验中，已经被加热杀死S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。

二、1944年艾弗里的实验：

1、实验过程：

2、实验证明：

DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

（即：

DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质）

三、1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验

1、T2噬菌体机构和元素组成：

2、实验过程（看书）

3、实验结论：

子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。

（即：

DNA是遗传物质）

四、1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明：

在只有RNA的病毒中，RNA是遗传物质。

五、小结：

细胞生物

（真核、原核）

非细胞生物

（病毒）

核酸

DNA和RNA

DNA

RNA

遗传物质

DNA

DNA

RNA

因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

考点2DNA的结构特点和DNA的复制

一、DNA的结构

1、DNA的组成元素：

C、H、O、N、P

2、DNA的基本单位：

脱氧核糖核苷酸（4种）

3、DNA的结构：

①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。

②外侧：

脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。

内侧：

由氢键相连的碱基对组成。

③碱基配对有一定规律：

A＝T；G≡C。

（碱基互补配对原则）

4、DNA的特性：

①多样性：

碱基对的排列顺序是千变万化的。

（排列种数：

4n（n为碱基对对数）

②特异性：

每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。

5、DNA的功能：

携带遗传信息（DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息）。

6、与DNA有关的计算：

在双链DNA分子中：

①A=T、G=C

②任意两个非互补的碱基之和相等；且等于全部碱基和的一半

例：

A+G=A+C=T+G=T+C=1/2全部碱基

二、DNA的复制

1、概念：

以亲代DNA分子两条链为模板，合成子代DNA的过程

2、时间：

有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期

3、场所：

主要在细胞核

4、过程：

（看书）①解旋②合成子链③子、母链盘绕形成子代DNA分子

5、特点：

半保留复制

6、原则：

碱基互补配对原则

7、条件:

①模板：

亲代DNA分子的两条链

②原料：

4种游离的脱氧核糖核苷酸

③能量：

ATP

④酶：

解旋酶、DNA聚合酶等

8、DNA能精确复制的原因：

①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;

②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。

9、意义：

DNA分子复制，使遗传信息从亲代传递给子代，从而确保了遗传信息的连续性。

10、与DNA复制有关的计算：

复制出DNA数=2n（n为复制次数）

含亲代链的DNA数=2

1.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是（　　）

A．基因一定位于染色体上

B．基因在染色体上呈线性排列

C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性

D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子

答案　A

2.下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。

（1）写出下列图中序号代表的结构的中文名称：

①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。

（2）图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。

（3）从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。

（4）如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________（填图中序号）中可测到15N。

若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为____________。

（5）若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为__________个。

答案　

（1）胞嘧啶　脱氧核糖　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链的片段

（2）4　2　（3）反向平行　互补

（4）①②③④⑥⑧⑨　1∶8

（5）15·（

－m）

3.在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。

请分析下列几个科学实验，回答有关问题：

（1）将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。

该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是______________。

若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。

（2）用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体上出现后，依次经过__________、__________和__________，最后出现在细胞外。

答案　

（1）半保留复制　61

（2）内质网　高尔基体　细胞膜

考点3遗传信息的转录和翻译

一、RNA的结构：

1、组成元素：

C、H、O、N、P

2、基本单位：

核糖核苷酸（4种）

3、结构：

一般为单链

二、基因：

是具有遗传效应的DNA片段。

主要在染色体上

三、基因控制蛋白质合成：

1、转录：

（1）概念：

在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。

（注：

叶绿体、线粒体也有转录）

（2）过程（看书）

（3）条件：

模板：

DNA的一条链（模板链）

原料：

4种核糖核苷酸

能量：

ATP

酶：

解旋酶、RNA聚合酶等

（4）原则：

碱基互补配对原则（A—U、T—A、G—C、C—G）

（5）产物：

信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）

2、翻译：

（1）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。

（注：

叶绿体、线粒体也有翻译）

（2）过程：

（看书）

（3）条件：

模板：

mRNA

原料：

氨基酸（20种）

能量：

ATP

酶：

多种酶

搬运工具：

tRNA

装配机器：

核糖体

（4）原则：

碱基互补配对原则

（5）产物：

多肽链

3、与基因表达有关的计算

基因中碱基数：

mRNA分子中碱基数：

氨基酸数=6：

3：

1

四、基因对性状的控制

1、中心法则

2、基因控制性状的方式：

（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；

（2）通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。

五、人类基因组计划及其意义

计划：

完成人体24条染色体上的全部基因的遗传作图、物理作图、和全部碱基的序列测定。

意义：

可以清楚的认识人类基因的组成、结构、功能极其相互关系，对于人类疾病的诊治和预防具有重要的意义。

1．如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　）

A．图中共有2种RNA

B．图示过程中碱基间的配对方式有3种

C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键

D．终止密码子位于b端

答案　D

2．如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。

（1）完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。

（2）从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。

（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。

由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。

（4）用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________（序号），线粒体功能__________（会或不会）受到影响。

（5）已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。

某信使RNA的碱基排列顺序如下：

A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……（40个碱基）……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。

此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为________。

答案　

（1）ATP、核糖核苷酸、酶

（2）细胞质基质和线粒体

（3）细胞核

（4）①　会

（5）16个

3．下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是（　　）

A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状

B．②③过程可在RNA病毒体内发生

C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸

D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则

答案　D

4．如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。

下列相关叙述中合理的

是（　　）

A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶

B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶

C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸

D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还要有其他RNA

答案　D

典型例题

题组一　转录与翻译

1．判断正误

（1）转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列（　　）

（2）以“－GAATTG－”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是—CUUAAC—（　　）

（3）转录和翻译两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料（　　）

（4）每种tRNA只转运一种氨基酸（　　）

（5）tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息（2009·广东，25C）（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×

2．同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。

其原因是参与这两种蛋白质合成的（　　）

A．tRNA种类不同

B．mRNA碱基序列不同

C．核糖体成分不同

D．同一密码子所决定的氨基酸不同

答案　B

3．图示细胞内某些重要物质的合成过程。

该过程发生在（　　）

A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成

多条肽链

B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽

链

C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译

D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译

答案　C

题组二　中心法则及其应用

4．在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括（　　）

A．复制和转录B．翻译和转录

C．复制和翻译D．翻译和逆转录

答案　D

5．甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是

（　　）

A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子

B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行

C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶

D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次

答案　D

6．铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。

铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。

当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所示）。

回答下列问题：

（1）图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“

”的模板链碱基序列为____________________________________________________________

______________________。

（2）Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。

这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________________________________________。

（3）若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是______________________。

（4）若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸（密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG），可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_______。

答案　

（1）GGU　…CCACTGACC…（…CCAGTCACC…）　

（2）核糖体在mRNA上的结合与移动　Fe3＋　细胞内物质和能量的浪费　（3）mRNA两端存在不翻译的序列　（4）C→A

考点4基因工程

一、基因工程的工具

（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀——限制性内切酶

1分布：

主要在微生物中

2作用特点：

特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。

3结果：

产生黏性末端（碱基互补配对）。

（2）“分子缝合针”又叫基因针线——DNA连接酶

1连接部位：

磷酸二酯键。

2

结果：

两个相同的黏性末端的连接。

（3）“分子运输车”又叫基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体

1作用：

将外源基因送入受体细胞。

2具备的条件：

能在宿主细胞内复制并稳定地保存；

具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。

3种类：

质粒、噬菌体和动植物病毒。

4质粒的特点：

质粒是基因工程中最常用的运载体；

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；

是细胞染色体外能自我复制的小型环

状DNA分子；

质粒的大小只有普通细菌染色体的1%

左右；存在于许多细菌及酵母菌等微生物中；质粒的存在对宿主细胞生存没有决定

性的作用；质粒的复制只能在宿主细胞内完成。

（自身细胞中也可）

二、基因工程的基本操作程序

（1）目的基因的提取：

①途径：

从供体细胞的DNA基因文库中直接提取目的基因（一般用于原核生物）；人工合成目的基因（一般用于真核生物）。

“鸟枪法”——优点：

操作简单。

缺点：

操作量大，盲目性大

3方法：

逆转录法：

直接合成法——PCR技术

基本操作方法见下图：

（2）目的基因与运载体结合：

（3）将目的基因导入受体细胞：

导入方法：

借鉴细菌或病毒侵入细胞的途径。

导入过程：

运载体为质粒，受体细胞为细菌。

（4）目的基因的检测和表达：

检测：

通过检测标记基因的有无来判断目的基因是否导入。

表达：

通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。

三、基因工程的应用

1．生产基因工程药品：

胰岛素、干扰素等。

2.农业上的应用：

（1）培育高产、稳质和具有优良品质的农作物。

（2）用基因工程的方法培养出具有各种抗逆性的作物新品种。

3.畜牧业上的应用：

（1）培育人们所需要的各种优良品质的转基因动物。

（2）利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达。

4.食品工业上的应用：

为人类开辟新的食物来源。

1．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。

现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（）

A．3B．4

C．9D．12

2．下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。

已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。

判断下列说法正确的是（）

A．将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法

B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌

C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌

D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长

3．下列关于基因工程的叙述，错误的是（）

A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

4.将ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。

下列叙述错误的是（）

A、每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒

B、每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点

C、每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada

D、每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子

5.北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（）

A、过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序

B、多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，

C、过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选

D、应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达

6.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）

A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸

B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

C将重组DNA分子导入原生质体

D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

7.下列关于基因工程的叙述，正确的是:

（）

A.基因工程往往以细菌抗药性基因为目的基因

B.重组DNA的形成和扩增是在细胞内完成的

C.基因工程育种能够定向地改造生物性状，快速形成新物种

D.限制性内切酶和DNA连接酶是构建重组DNA必需的工具酶

8．下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是（）

A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作

B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质

C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平）操作

D．基因工程完全不同于蛋白质工程

9．PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，下列有关PCR过程的

叙述，不正确的是（）

A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键

B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成

C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸

D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高

10.“工程菌”是指（）

　　A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系

　　B．用遗传工程的方法，使同种不同株系的菌类杂交，得到的新细胞株系

　　C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系

　　D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类

1.C6.A2.C7.D3.D8.B

4.C9.C5.B10.C

11.医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。

采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。

（1）该病的治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是________，目的基因是________，目的基因的受体细胞是________。

（2）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了________，产生这种物质的两个基本步骤是________和________。

（3）人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是________；与大肠杆菌基因相比，其主要特点是_________________。

（4）该病的治疗方法属于基因工程运用中的________；这种治疗方法的原理是_____________________________。

答案：

（1）某种病毒　腺苷脱氨酶基因　白细胞　

（2）腺苷脱氨酶（或抗体）　转录　翻译　（3）脱氧核苷酸排列顺序不同（或遗传信息不同或碱基的数目和排列顺序不同）　编码区是间隔的，不连续的（或编码区有外显子和内含子）　（4）基因治疗　把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞内从而达到治疗的目的

12.单基因遗传病可以通过核酸杂交技术进行早期诊断。

镰刀型细胞贫血症是一种在地中海地区发病率较高的单基因遗传病。

已知红细胞正常个体的基因型为BB、Bb，镰刀型细胞贫血症患者的基因型为bb。

有一对夫妇被检测出均为该致病基因的携带者，为了能生下健康的孩子，每次妊娠早期都进行产前诊断。

下图为其产前核酸分子杂交诊断和结果示意图

（1）从图中可见，该基因突变是由于              引起的。

正常基因该区域上有3个酶切位点，突变基因上只有2个酶切位点，酶切后，凝胶电泳分裂酶切片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱，正常基因显示 条，突变基因显示 条。

（2）DNA或RNA分子探针要用         等标记。

利用核酸分子杂交原理，根据图中突变基因的核苷酸序列（---ACGTGTT---），写出作用探针的核糖核苷酸序列        。

（3）根据凝胶电泳带谱分析可以确定胎儿是否会患有镰刀型细胞贫血症。

这对夫妇4次妊娠的胎儿Ⅱ-1～Ⅱ-4中需要停止妊娠反应的是,Ⅱ-4的基因型为。

（4）正常人群中镰刀形细胞贫血症基因携带者占1/10000，I-2若与一正常女性再婚，生出患病儿子的几率为。

13.有些人在口服氧化剂药物、食用生蚕豆等情况下会发生急性溶血性贫血症状。

现

已证明这是一种由隐性基因控制的单基因遗传病，该基因在性染色体上的位置如右图中箭头所示。

请回答：

（1）人群中出现该遗传病的根本原因是发生了________________。

若需调查某地该致病基因的基因频率，最简单的方法是调查该地区__________________人群的发病率。

（2）进一步的研究发现，患者出现溶血性贫血是因为红细胞内缺乏了一种重要的抗氧化酶，这说明基因可以通过控制___________，

进而控制生物的性状。

（3）将患病基因和正常基因经生物技术扩增后，再用__________________标记可制成两

种DNA探针。

将这两种DNA探针与某受检者的DNA杂交，如果受检者的基因与两种

探针均可杂交，则表明此