高考生物提分秘籍：专题06《遗传的分子基础》教学案（含答案）教案

【高考考纲解读】1.人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。2.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。4.DNA分子的复制(Ⅱ)。5.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。6.基因与性状的关系(Ⅱ)。【网络构建】【重点、难点剖析】一、生物的遗传物质1．肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的实验设计思路及结论 肺炎双球菌离体转化实验噬菌体侵染细菌实验思路相同设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能处理方式的区别直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型活细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)实验结论①DNA是遗传物质②其他物质不是遗传物质DNA是遗传物质    2.实验设计的原则(1)肺炎双球菌转化实验中的相互对照S型细菌＋R型细菌(2)噬菌体侵染细菌实验中的自身对照噬菌体侵染细菌后离心上清液沉淀物被35S标记了蛋白质放射性很高放射性很低被32P标记了DNA放射性很低放射性很高二、DNA结构与复制相关的计算问题 (1)单、双链过渡公式：(A＋T)双%＝(A＋T)α%＝(A＋T)β%＝(A＋U)RNA%(G＋C)双%＝(G＋C)α%＝(G＋C)β%＝(G＋C)RNA%(2)若在DNA一条链中＝a，则在互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。(3)已知DNA分子中某碱基数为m，则复制n次需游离的此碱基数＝m·(2n－1)，第n次复制需游离的此碱基数＝2n－1·m。(4)亲代一个DNA用放射性同位素标记，然后在不含放射性的培养基上培养，复制n次后标记DNA占总DNA分子数＝＝，含标记元素的DNA链占总DNA链的比例＝＝。【特别提醒】注意有丝分裂、减数分裂中放射性问题，尤其是具体分裂时期的细胞与染色体或DNA放射性问题。三、遗传信息的传递和表达1．观察中心法则的表达式并填充相关问题。中心法则体现了DNA的两大基本功能：(1)信息传递功能：Ⅰ过程体现了DNA传递遗传信息的功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。 【举一反三】(·安徽卷，4)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是(　　)A.QβRNA的复制需经历一个逆转录的过程B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链D.QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达答案　B【变式探究】在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型(　　)A.粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B.粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C.粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D.粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同解析　DNA分子由两条反向平行的长链盘旋成规则的双螺旋结构，两条单链之间由嘌呤和嘧啶组成的碱基对相连，遵循互补配对原则。由此可知：DNA分子双螺旋模型粗细相同，且由嘌呤环和嘧啶环构成的碱基对的空间尺寸相似。A项符合题意。答案　A【变式探究】羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时发生错配(如图)。若一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列相关叙述正确的是(多选)(　　)A.该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生改变B.该片段复制后的子代DNA分子中G－C碱基对与总碱基对的比下降C.这种变化一定会引起编码的蛋白质结构改变D.在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配答案　BD【变式探究】图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：(1)细胞中过程②发生的主要场所是________。(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是________。(4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是________。(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点________(在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择)，其原因是_______________________。答案　(1)细胞核　(2)26%　(3)T－A替换为C－G(A－T替换为G－C)　(4)浆细胞和效应T细胞　(5)不完全相同　不同组织细胞中基因进行选择性表达【方法技巧】与DNA结构及复制相关的计算解答DNA结构及复制计算类试题时，应分以下层次达成：(1)碱基计算①不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。②若已知双链中A占的比例为c%，则单链中A占的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。(2)水解产物及氢键数目计算①DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。②氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。(3)DNA复制计算在做有关DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。题型三　基因的表达例3. （年海南卷，25）下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是（　　）A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA【答案】B【解析】一种氨基酸对应有一种至多种密码子决定，A错。HIV的遗传物质为单链RNA，可以逆转录生成DNA，B正确。真核生物基因表达的过程包括转录生成RNA和翻译合成蛋白质，C错。一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA，但转录是以基因一条链为模板的，D错。【变式探究】 (·高考江苏卷)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是(　　)A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成D．若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……则相应的识别序列为……UCCAGAAUC…… 【举一反三】(·重庆卷，5)结合下图分析，下列叙述错误的是(　　))A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链解析　本题考查中心法测的相关知识，考查理解能力。难度适中。生物的遗传物质是DNA或RNA，则遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B正确；表现型通过蛋白质表现，故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C正确；编码蛋白质的基因含两条单链碱基序列互补，遗传信息不同，D错误。 【变式探究】囊性纤维病的致病原因是由于基因中缺失三个相邻碱基，使控制合成的跨膜蛋白CFTR缺少一个苯丙氨酸。CFTR改变后，其转运Cl－的功能发生异常，导致肺部黏液增多、细菌繁殖。下列关于该病的说法正确的是(　　)A．CFTR蛋白转运Cl－体现了细胞膜的信息交流功能B．该致病基因中缺失的3个碱基构成了一个密码子C．合成CFTR蛋白经历了氨基酸的脱水缩合、肽链的盘曲、折叠过程D．该病例说明基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制性状【答案】C【易错提醒】有关“中心法则”五条途径的3个易错易混点(1)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞，情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞中三种途径都没有。(2)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒感染的细胞中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。(3)进行碱基互补配对的过程有DNA的复制、转录、翻译、RNA复制和逆转录。