学年高中生物第三章遗传的分子基础章末整合提升教学案浙科版必修2.docx
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学年高中生物第三章遗传的分子基础章末整合提升教学案浙科版必修2
第三章遗传的分子基础
知识系统构建
规律方法整合
整合一 同位素标记噬菌体的有关分析
1．噬菌体的结构：
噬菌体由DNA和蛋白质组成。
2．噬菌体侵染细菌的过程
3．噬菌体的标记方法
（1）标记细菌：
用含有32P或者35S的培养基培养细菌，获得含32P或者35S的细菌。
（2）标记噬菌体：
让噬菌体侵染含32P或者35S的细菌，从而获得含32P或者35S的噬菌体。
例1
“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下：
①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性
下列叙述正确的是（ ）
A．完整的实验过程需要利用分别含有35S和32P及既不含35S也不含32P的细菌
B．②中少量噬菌体未侵入细菌会导致上清液中的放射性强度都偏高
C．③的作用是加速细菌的解体，促进噬菌体从细菌体内释放出来
D．用32P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是只能在沉淀物中检测到放射性
答案 A
解析 由于噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立生活，所以在标记噬菌体时，需要利用细菌；检测放射性时不能区分何种元素，所以要分别利用35S和32P去标记既不含35S也不含32P的细菌，A正确；用35S标记的噬菌体侵染细菌，若②中少量噬菌体未侵入细菌，不会导致上清液中的放射性强度偏高，B错误；搅拌和离心的作用是让细菌和噬菌体分开，C错误；用32P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是在沉淀物中检测到较强的放射性，但在上清液中也会有少量的放射性，D错误。
整合二 DNA分子结构的计算
碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础。
可推知以下多条用于碱基计算的规律。
项目
双链DNA分子
1链
2链
A、G、T、C的关系
A＝T；G＝C
A1＝T2；G1＝C2A2＝T1；G2＝C1
A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝DNA中碱基总数50%
非互补碱基和之比：
或
1
m
1/m
互补碱基和之比：
或
n
n
n
某种碱基的比例（X为A、T、G、C中某种碱基的含量）
1/2（X1%＋X2%）
X1%
X2%
例2
已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ ）
A．34%和16%B．34%和18%
C．16%和34%D．32%和18%
答案 A
解析 设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则A＋T占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%，则A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。
根据DNA分子的碱基互补配对关系，所以T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。
整合三 DNA复制的有关计算
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
1．DNA分子数
（1）子代DNA分子数＝2n个。
（2）含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
（3）不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。
2．脱氧核苷酸链数
（1）子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
（2）亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
（3）新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。
3．消耗的脱氧核苷酸数
（1）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个。
（2）第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个。
例3
某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。
下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是（ ）
A．在第一次复制时，需要（m－A）个
B．在第二次复制时，需要2（m－A）个
C．在第n次复制时，需要2n－1（m－A）个
D．在n次复制过程中，总共需要2n（m－A）个
答案 D
解析 DNA复制n次是指DNA连续复制了n次，产生的子代DNA分子为2n个，形成的脱氧核苷酸链有2n＋1条。
第n次复制是指DNA复制了n－1次，已产生子代的DNA分子继续进行第n次复制。
两种复制情况下所需的脱氧核苷酸的数目是不同的。
在计算DNA分子在第n次复制过程中所需含某种碱基的脱氧核苷酸数目时，要先计算出n次复制时所需要的该种脱氧核苷酸数，再减去（n－1）次复制过程中所需要的该种脱氧核苷酸数。
该DNA分子含胞嘧啶数目为（m－A）个，复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m－A）（2n－1）个。
整合四 遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目
遗传信息
密码子
反密码子
位置
基因中脱氧核苷酸（或碱基）的排列顺序
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
tRNA上与mRNA上的密码子互补的tRNA一端的3个碱基
作用
决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
翻译时决定肽链中氨基酸的排列顺序
识别密码子
图解
联系
①遗传信息是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；
②mRNA的密码子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
例4
下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。
“—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”
密码子表：
甲硫氨酸：
AUG；
脯氨酸：
CCA、CCC、CCU、CCG；
苏氨酸：
ACU、ACC、ACA、ACG；
甘氨酸：
GGU、GGA、GGG、GGC；
缬氨酸：
GUU、GUC、GUA、GUG。
根据上述材料，下列描述中错误的是（ ）
A．这条多肽链中有4个“—CO—NH—”的结构
B．决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA
C．这段DNA中的①链起了转录模板的作用
D．若①链中CCC碱基变为CCT，则该多肽链的结构一定发生改变
答案 D
解析 5个氨基酸脱水缩合时应产生4个肽键，由甲硫氨酸的密码子组成可推知①链为转录时的模板链，故密码子应依次为AUG、CCC、ACC、GGG、GUA；若①链中CCC碱基变为CCT，由于密码子具有简并性，其决定的氨基酸并没有改变，该多肽链的结构也未改变。
整合五 真核生物和原核生物基因表达过程的区别
1．原核生物没有核膜，基因表达是边转录边翻译（图1）。
2．真核生物细胞核内转录，产生的mRNA穿过核孔到细胞质中和核糖体结合，进行翻译的过程（图2）。
例5
图示为两种细胞中主要遗传信息的表达过程。
据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料
B．甲没有核膜围成的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内
C．乙细胞的基因转录形成的mRNA需要通过核孔才能进入细胞质
D．若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
答案 A
解析 从图中可以看出，甲细胞是原核细胞，乙细胞是真核细胞，则甲细胞不含线粒体；原核细胞的转录和翻译都发生在细胞质中；乙细胞翻译的场所为细胞质中的核糖体，细胞核基因转录出来的mRNA必须通过核孔才能从细胞核出来；若合成某肽链时脱去100个水分子，则该肽链含有100个肽键，每个肽键中含有1个氧原子，再加上一端的羧基含有的2个氧原子，该肽链至少含有102个氧原子。
热点考题集训
1．肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的
B．S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活
C．从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D．该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
答案 D
2．一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤（A）有40个。
在不含15N的培养液中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，需游离胞嘧啶（C）为m个，则n，m分别是（ ）
A．3、960B．3、900C．4、960D．4、900
答案 D
解析 标记过的DNA分子不管复制多少次，其子代DNA分子中必然有两个DNA分子携带有标记。
根据不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，可知共得到DNA分子16个，DNA分子需要复制4次；根据题中腺嘌呤40个可知，A＝T＝40个，G＝C＝60个，16个DNA分子共需要60×16＝960个碱基C，除去开始时作为模板的DNA分子，还需要C为960－60＝900个。
选D。
3．假如某大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含15N的DNA的相对分子质量为b。
现将含15N的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，那么，子二代DNA的相对分子质量平均为（ ）
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 1个含15N的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，子二代有4个DNA，其中2个DNA各含1条14N链和1条15N链，另外2个DNA的2条链都含14N。
4个子代DNA实际为6条14N链和2条15N链，故相当于3个含14N的DNA和1个含15N的DNA，故子二代DNA的相对分子质量平均为
，故B正确。
4．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
解析 细胞内合成蛋白质过程中，tRNA种类和核糖体成分是相同的，A、C项错误；直接决定氨基酸顺序的是mRNA碱基序列，mRNA碱基序列不同，合成的氨基酸顺序也不同，B项正确；同一密码子决定的氨基酸是相同的，D项错误。
5．如图为中心法则图解。
下列有关的叙述中，错误的是（ ）
A．过程a只发生在有丝分裂的间期
B．过程b和c为基因的表达，具有选择性
C．过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对
D．过程d、e只发生在某些病毒中
答案 A
解析 a为DNA复制，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；b、c分别为转录和翻译过程，基因的表达具有选择性，B正确；d、e为逆转录和RNA复制，只发生在遗传物质为RNA的病毒中，D正确；DNA复制、转录、翻译及逆转录和RNA的复制过程中，都需要模板，都存在碱基互补配对原则，C正确。
6．一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因分别至少有碱基（ ）
A．3000个和3000个B．1000个和3000个
C．1000个和4000个D．3000个和6000个
答案 D
解析 本题是一道较常见的有关氨基酸和碱基之间关系的计算题，主要考查对知识的理解运用能力和知识的迁移能力。
掌握了它们的关系：
氨基酸个数∶mRNA上的碱基数目∶DNA上的碱基数目＝1∶3∶6，马上可以指出正确的答案。
7．在蛋白质合成过程中，少量的mRNA分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。
其主要原因是（ ）
A．一种氨基酸可能由多种密码子来决定
B．一种氨基酸可以由多种转运RNA携带到核糖体中
C．一个核糖体可同时与多条mRNA结合，同时进行多条肽链的合成
D．一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成
答案 D
解析 一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，这样少量的mRNA分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。
8．（加试）如图是有关真核细胞内遗传信息传递的过程，下列说法正确的是（ ）
A．图1所示过程主要发生于细胞核中，其原料为核糖核苷酸
B．图2所示过程主要发生于核糖体中，其原料为氨基酸
C．图1中①是DNA聚合酶，图2中②是rRNA
D．图2所示多肽合成到Gly就终止，导致合成结束的终止密码子是UAG
答案 D
解析 图1所示过程为DNA复制，其原料为脱氧核苷酸；图2所示过程为翻译，其唯一场所为核糖体；图1中①是解旋酶，图2中②是tRNA。
9．如图为大肠杆菌细胞内某种大分子片段的结构示意图，1、2、3、4代表结构名称。
请据图回答问题：
（1）该种大分子的中文名称是______________，立体结构名称是____________。
（2）图中2表示______________，1、2、3结合在一起的结构叫____________________，是组成该分子的单体之一。
（3）3和4之间靠________相连接。
（4）1、2、3组成的分子彻底水解后，能产生含氮废物的是________（填序号）。
（5）如果该分子一条链中的3占15%，互补链中的3占25%，则整个分子中3占________。
答案
（1）脱氧核糖核酸 双螺旋结构
（2）脱氧核糖 鸟嘌呤（或胞嘧啶）脱氧核苷酸
（3）（3个）氢键 （4）3 （5）20%
解析
（1）图解是DNA的平面结构，DNA的中文名称是脱氧核糖核酸，立体结构是双螺旋结构。
（2）图中1是磷酸，2是脱氧核糖（不能填五碳糖）。
图中展示3和4之间是3个氢键，故3和4构成G和C碱基对，但不确定3是G还是C，因此1、2、3构成的脱氧核苷酸可能是鸟嘌呤脱氧核苷酸，也可能是胞嘧啶脱氧核苷酸。
（3）如上所述，碱基对之间靠氢键连接。
（4）含氮废物来自碱基。
（5）某碱基在一条链上的比例＋该碱基在互补链上的比例＝该碱基在双链上的比例×2，所以G或C在整个DNA分子中的比例为（15%＋25%）÷2＝20%。
10．（加试）如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答下列问题：
（1）科学家克里克提出的中心法则包括图中________所示的遗传信息的传递过程。
A过程发生在_________________________________的间期，B过程需要的原料是________________。
（2）D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是__________。
（3）图中a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是__________。
图中的不同核糖体最终形成的肽链________（填“相同”或“不同”）。
答案
（1）A、B、C 有丝分裂和减数第一次分裂前 游离的4种核糖核苷酸
（2）酪氨酸 （3）由a到b 相同
解析
（1）克里克提出的中心法则包括DNA的复制、转录和翻译即图中A、B、C，DNA的复制发生在有丝分裂和减数第一次分裂前的间期；转录的原料是游离的4种核糖核苷酸。
（2）tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补，所以当tRNA上的反密码子是AUG时，它所对应的氨基酸的密码子是UAC，即氨基酸为酪氨酸。
（3）由图可知，核糖体在mRNA上的移动方向是由a到b，由于模板相同，所以图中的不同核糖体最终形成的肽链是相同的。
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