高考生物二轮专题复习讲义专题四 遗传变异和进化Word文档格式.docx
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[答案]
有遗传效应的DNA片段
噬菌体侵染细菌实验
烟草花叶病毒侵染烟草的实验
表达遗传信息
逆转录
翻译
多样性
独特的双螺旋结构
[链接思考]
1.原核细胞和真核细胞内基因的表达有怎样的区别?
提示:
原核细胞内基因表达中的转录和翻译过程是同时进行的,而真核细胞内基因表达中的转录和翻译发生在不同的场所,先转录后翻译。
2.真核生物染色体上的基因可以通过哪些过程完成复制和传递?
有丝分裂和减数分裂。
[真题自测]
判一判
(1)检测发现,正常人体中的一种多肽链(由146个氨基酸组成)在患者体内为仅含45个氨基酸的异常多肽链。
原因是基因突变导致正常mRNA第46位密码子变为终止密码子[2014重庆,8题
(1)②改编]( )
(2)DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上(2014江苏,20C)( )
(3)在细胞周期中,mRNA的种类和含量均不断发生变化(2014江苏,20D)( )
(4)基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数一定相等(2014四川,3D改编)( )
(5)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(2013全国Ⅰ,1D)( )
(6)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是DNA可用15N放射性同位素标记(2012上海,11C)( )
(7)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基(2013全国Ⅰ,1C)( )
(8)DNA有氢键,RNA没有氢键(2013全国Ⅱ,1A)( )
(1)√。
患者体内氨基酸数目比正常人少,原因是指导该多肽合成的基因发生突变,导致翻译提前终止,患者体内多肽合成完45号氨基酸停止,说明基因突变导致第46位密码子变为终止密码子。
(2)×
。
DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上。
(3)√。
在细胞周期中,由于各个时期表达的基因不同,因此转录产生的mRNA的种类和含量均不断发生变化。
如分裂间期的G1期和G2期,mRNA的种类和含量有所不同,在分裂期mRNA的含量减少。
(4)×
基因翻译时,每种tRNA上的反密码子对应mRNA上一种决定氨基酸的密码子,决定氨基酸的密码子共61种,而合成蛋白质的氨基酸约20种,所以翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等。
(5)√。
线粒体是半自主性细胞器,其内含有部分DNA,可以控制某些蛋白质的合成。
(6)×
噬菌体侵染细菌的实验是用32P标记噬菌体的DNA,而不是用15N标记DNA。
(7)×
反密码子位于tRNA上。
(8)×
DNA一般为双链结构,其碱基对间为氢键,RNA虽然一般为单链,但tRNA形成的“三叶草”结构中,也存在碱基配对现象,也存在氢键。
命题点1 探索遗传物质本质的经典实验
关于人类探究“什么是遗传物质”的较具说服力的实验中,下图甲为所做的肺炎双球菌的转化实验,下图乙为用含32P的T2噬菌体浸染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验。
据图回答下列问题:
甲
乙
(1)图甲中,能导致小鼠患败血症死亡的有________两组,C组为________对照,实验结果为小鼠不死亡。
(2)E组实验表明,加S型细菌的蛋白质后试管中长出的是________________________________________________________________________。
(3)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。
如果仅凭猜想,控制其性状的遗传物质有可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)怎样才能得到被32P标记的T2噬菌体?
请简述实验方案。
(5)科学家若用含有15N的培养基培养大肠杆菌,再用该大肠杆菌培养T2噬菌体,待大肠杆菌解体后,15N存在于T2噬菌体的_________________中。
[解析]
(1)含有荚膜的肺炎双球菌是A、B、D三组,煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去毒性,所以A、D两组能导致小鼠死亡。
(2)E组加S型细菌的蛋白质后试管中长出的是无毒性的R型细菌。
(3)单凭猜想,遗传物质可能会有三种情况:
蛋白质和DNA都是遗传物质,仅DNA是遗传物质,仅蛋白质是遗传物质。
(4)解答该问题要考虑到病毒本身不能增殖,必须借助于宿主细胞,因此应考虑先培养出有标记的宿主细胞,然后再培养出有标记的噬菌体。
(5)T2噬菌体是由DNA和蛋白质组成的,蛋白质分子中含有元素C、H、O、N,而DNA分子中含有元素C、H、O、N、P,噬菌体在大肠杆菌中增殖时,所用原料(氨基酸和脱氧核苷酸)都来自大肠杆菌。
由于大肠杆菌在含15N的培养基中培养,所以大肠杆菌内的氨基酸和脱氧核苷酸都含15N。
因此,在子代噬菌体的蛋白质和DNA中都含有15N。
[答案]
(1)A、D 空白
(2)无毒性的R型细菌 (3)蛋白质和DNA都是遗传物质;
蛋白质是遗传物质,DNA不是;
DNA是遗传物质,蛋白质不是 (4)将宿主细菌在含32P的培养基中培养,获得含有32P的细菌;
用T2噬菌体去侵染被32P标记的细菌,待细菌细胞裂解后,释放出的噬菌体便会被32P标记 (5)蛋白质外壳(或蛋白质)和DNA
思维拓展
(1)肺炎双球菌和噬菌体的遗传物质分别是什么?
写出二者遗传所遵循的中心法则。
两者的遗传物质均为DNA。
中心法则为:
(2)细菌和噬菌体的遗传是否遵循遗传的基本规律,自然状态下可能出现可遗传变异的类型有哪些?
不遵循遗传的基本规律。
自然条件下可能出现的可遗传变异有基因突变。
(3)乙图中搅拌、离心的目的分别是什么?
搅拌的目的是让未侵染的噬菌体蛋白质外壳和细菌分离;
离心的目的是分离噬菌体外壳和细菌。
(4)甲、乙两实验能否说明DNA是主要的遗传物质?
不能。
1.肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较
肺炎双球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
相同点
实验
思路
设法将DNA与其他物质分开,直接单独研究它们各自的作用
原则
都遵循对照的原则
+
DNA是遗传物质
不同点
处理
方式
直接分离:
分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型细菌混合培养
同位素标记:
分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
结论
①DNA是遗传物质②蛋白质等不是遗传物质
DNA是遗传物质,在亲子代之间保持连续性
2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的问题分析
(1)格里菲思的小鼠体内转化实验只能推测出S型细菌含有“转化因子”,不能证明DNA是遗传物质。
艾弗里的体外转化实验既能说明DNA是遗传物质,又能证明蛋白质、多糖等不是遗传物质。
(2)“DNA是主要的遗传物质”是总结全部生物的遗传物质后得出的,而不是由肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验得出的。
(3)R型细菌转化为S型细菌的实质是S型细菌的DNA整合到了R型细菌的DNA中,从变异类型看属于基因重组。
(4)噬菌体侵染细菌的实验中,两次用到大肠杆菌,第一次是对噬菌体进行同位素标记,第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养,观察同位素的去向。
(5)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到放射性存在部位,不能确定是何种元素的放射性。
①仅用32P标记噬菌体的侵染实验,上层的上清液中有较弱的放射性,可能的原因是:
a.侵染时间过短会有许多噬菌体没来得及侵入细菌;
b.侵染时间过长会有释放出来的子代噬菌体。
②仅用35S标记噬菌体的侵染实验,下层沉淀物中也有较弱放射性,最可能的原因是搅拌不彻底。
猜想1 在“噬菌体侵染细菌”的实验中相关的方法与结果正确的是( )
A.若32P标记组的上清液有放射性,则可能原因是搅拌不充分
B.未标记的噬菌体在含32P标记的细菌体内复制三次,其子代噬菌体中含32P的个体占3/4
C.用含35S的培养基直接培养噬菌体,用以标记35S
D.分别用含35S和含32P的培养基培养细菌,再用此细菌培养出带相应标记的噬菌体
解析:
选D。
搅拌的作用是将噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离开,搅拌不充分不会引起上清液中出现32P的放射性,上清液中有32P放射性,原因可能是保温时间过长,导致细菌裂解;
噬菌体DNA的复制以细菌提供的脱氧核苷酸作为原料,由于细菌的脱氧核苷酸中都含有32P,因此,复制三次形成的8个子代DNA都含32P;
噬菌体不能独立生活,因此,不能直接用培养基培养噬菌体;
对噬菌体进行放射性同位素标记,应先对噬菌体的宿主细菌进行标记,再让噬菌体侵染细菌。
[方法总结] 噬菌体侵染细菌实验分析的“两看”法
命题点2 DNA结构和复制的相关计算
一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成,其中腺嘌呤占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。
下列叙述不正确的是( )
A.该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×
104
B.复制过程需要2.4×
104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D.子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
[解析] 由题意可知,该DNA分子中,A=T=10000×
20%=2000(个),C=G=10000×
30%=3000(个),则含有的氢键数为2000×
2+3000×
3=1.3×
104(个);
DNA复制3次形成8个DNA分子,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3000×
7=2.1×
复制3次得到8个DNA分子,16条脱氧核苷酸链,其中有2条脱氧核苷酸链为母链(含32P),位于2个DNA分子中,故子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为1∶7,子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2∶6=1∶3。
[答案] B
(1)一对等位基因中氢键数目及碱基数目一定相同吗?
不一定。
(2)若DNA分子的一条链中(A+G)/(T+C)
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