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专题11 遗传的分子基础(教师版)修改版
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这是一份专题11 遗传的分子基础(教师版)修改版,共39页。
专题11遗传的分子基础Ⅰ
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
核酸是遗传物质的证据
(1)噬菌体侵染细菌的实验
(2)肺炎双球菌转化实验
(3)烟草花叶病毒的感染和重建实验
b
b
a
b
b
a
核酸是遗传物质的证据
一、同位素标记法(同位素示踪)
同位素,是指原子序数(质子数)相同而质量数(中子数)不同的元素称,可分为稳定性同位素和放射性同位素。与放射性元素示踪技术相比,稳定性同位素技术无辐射伤害、安全、不受半衰期的影响,可适用于长时间的示踪实验。
用具有放射性的同位素标记某种物质,从而跟踪这种物质的方法。
普通元素:12C 1H 16O 14N 31P 32S
示踪剂(示踪元素):
放射性元素:14C 3H 32P 35S
稳定性同位素:13C 18O 15N 42K 131I利用它与普通元素的质量之差(比较重),通过质谱仪、核磁共振等质量分析仪器测定或用离心技术。
二、T2噬菌体(DNA病毒)侵染细菌实验
思路:用放射性同位素分别标记T2噬菌体DNA和蛋白质,
直接、单独地去观察他们地作用。
(1) T2噬菌体结构、组分及实验原理:
①T2噬菌体的化学成分中,60%是蛋白质,40%是DNA;
S仅存在于 蛋白质分子 中,99%的P存在于 DNA分子 中。
②T2噬菌体是一种专门寄生在 大肠杆菌 体内的DNA病毒。
原理:T2噬菌体侵染细菌后,在自身遗传物质的控制下,利用细菌体内的物质合成自身的DNA和蛋白质,从而大量繁殖。最终使细菌裂解,释放出来并去侵染其他细胞。
③补充:标记噬菌体方法
a:标记细菌:在分别含有放射性同位素32P、35S 的培养基中培养细菌。
b:用上述细菌培养T2噬菌体,分别制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体。
(2)过程(分2组,分别侵染)
①三角瓶:将标记的T2噬菌体和细菌混合培养。(保温培养)
②搅拌器:搅拌,使细菌外的T2噬菌体与细菌分离。
③试 管:离心操作,出现分层:悬浮液: T2噬菌体 ;沉淀液: 细菌(大肠杆菌) 。
(3)检测放射性
悬浮液 沉淀液 子代噬菌体
第一组(35S 蛋白质) 高 低(几乎无) 无
第二组(32P DNA) 低(几乎无) 高 有
(4) 实验结果分析
①噬菌体侵染细菌时, DNA 进入细菌细胞中,而 蛋白质 外壳留在外面。
②子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。
(5)结论:DNA是T2噬菌体的遗传物质。(但并没有证明蛋白质不是遗传物质。)
(6)注意:
①未搅拌充分,第一组沉淀液放射性会偏高 。
②培养时间过短,第二组悬浮液放射性会偏高。(未侵染)
③培养时间过长,第二组悬浮液放射性会偏高。(子代释放)
(7) 补充噬菌体侵染细菌的过程(病毒增殖)
吸附→注入(DNA)→合成(DNA+蛋白质)→组装→释放(寄主裂解死亡)→继续侵染
亲代——提供DNA作为模板。
细菌——提供所有的原料(包括核苷酸、氨基酸)、ATP、酶、场所等。
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(1)可分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体( × )
(2)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等( × )
(3)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质( × )
2.在噬菌体侵染细菌实验中,说出子代噬菌体中蛋白质合成的原料和场所及DNA合成的模板和原料分别是什么?
提示 (1)蛋白质合成 ①原料:细菌的氨基酸 ②场所:细菌的核糖体
(2)DNA合成 ①模板:噬菌体的DNA ②细菌中的四种脱氧核苷酸
3.用35S标记的噬菌体侵染细菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实际上含有少量放射性的原因是什么?
提示 可能由于搅拌不充分或离心时间过短或转速过低等原因,有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现了少量的放射性。
4.用32P标记的噬菌体侵染细菌,上清液中含有较高放射性的原因是什么?
(1)保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入细菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。
(2)从噬菌体和细菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过长,噬菌体在细菌内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中,也会使上清液的放射性升高。
题组一 噬菌体的侵染过程及标记元素的去向分析
1.下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图,对此实验的有关叙述,正确的是( )
A.本实验所使用的被标记的噬菌体是从接种在含有35S的培养基中获得的
B.本实验选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C.实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D.在新形成的噬菌体中没有检测到35S,说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质
解析 病毒的繁殖离不开活细胞,要标记噬菌体,应先标记培养噬菌体的细菌细胞。实验中采用搅拌等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开。在新形成的噬菌体中没有检测到35S,不能说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质。答案 B
2.如果用15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的组成结构成分中,能够找到的放射性元素为( )
A.可在外壳中找到15N和35S B.可在DNA中找到15N和32P
C.可在外壳中找到15N D.可在DNA中找到15N、32P和35S
解析 根据噬菌体的组成,其蛋白质含S而极少含P,其DNA含P而不含S,两者均含N;但噬菌体在侵染时其蛋白质留在细菌外面不起作用,而DNA进入细菌体内进行复制,复制时是利用细菌细胞中的物质为原料进行的,故在子代噬菌体的DNA中会找到15N、32P。答案 B
题组二 噬菌体侵染细菌实验的结果分析
3.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测到上清液的放射性占10%,沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因可能是( )
A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌
B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中
解析 噬菌体侵染大肠杆菌时,经过搅拌、离心,上清液是质量较轻的噬菌体外壳,沉淀物是被侵染的大肠杆菌,A项错误;搅拌不充分,噬菌体与细菌未分离,放射性应出现在沉淀物中,B项错误;32P标记的是噬菌体的DNA,噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的DNA,子代噬菌体的DNA会含32P,上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体,C项正确,D错。答案C
4.为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质,科学家做了“噬菌体侵染细菌”的实验(T2噬菌体专门寄生在细菌体内)。下图中亲代噬菌体已用32P标记,A、C中的方框代表大肠杆菌。下列关于本实验及病毒、细菌的叙述中,正确的是( )
A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐
B.若要达到实验目的,还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验,两组相互对照,都是实验组
C.噬菌体的遗传不遵循基因分离定律,而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律
D.若本组实验B(上清液)中出现放射性,则不能证明DNA是遗传物质
解析 图中锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记;要证明DNA是遗传物质,还应设计一组用35S标记的噬菌体的侵染实验,两组相互对照,都是实验组;大肠杆菌是原核生物,其遗传不遵循基因分离定律;若本组实验B(上清液)中出现放射性,可能是实验时间较长,细菌裂解导致的,或保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入细胞体内,经离心分布于上清液中。答案 B
1.“二看法”判断子代噬菌体标记情况
2.噬菌体侵染细菌实验的两点提醒
(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒必须寄生在活细胞内,所以应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体。
(2)因检测放射性时只能检测到部位,不能确定是何种元素的放射性,所以35S和32P不能同时标记在一组噬菌体上,应对两组分别标记。
三、肺炎双球菌转化实验(证实DNA作为遗传物质的最早证据来源)
肺炎双球菌有2种:R型菌(粗糙型) 无荚膜,表面粗糙 无毒
S型菌(光滑型) 有荚膜,表面光滑 有毒 荚膜:保护作用
(1)肺炎双球菌的活体转化实验(格里菲思)
①活R————————小鼠————存活
②活S————————小鼠————死亡(患败血症) 人:肺炎
③加热杀死S—————小鼠————存活
④加热杀死S + 活R——小鼠————死亡(小鼠体内有活R、活S) 基因重组
结论:死S菌中有一种“转化因子”可将活R转化为活S。(并不知道这种转化因子是何物)
(2) 肺炎双球菌的离体转化实验(艾佛里)
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(1)活体细菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质( × )
(2)在活体细菌转化实验中大部分R型菌转化为S型菌( × )
(3)加热杀死后的S型菌的DNA已经全部断裂,失去活性( × )
(4)离体细菌转化实验,DNA酶将S型菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型菌发生转化( √ )
(5)在活体细菌转化实验过程中,加热杀死后的S型菌的DNA没有进入R型活菌的细胞中( × )
(6)在活体细菌转化实验中加热杀死的S型菌也能使小鼠的体细胞发生转化( × )
2.利用表格比较两个肺炎双球菌转化实验的区别
项目
活体细菌转化实验
离体细菌转化实验
培养细菌
在小鼠体内
体外培养基
实验对照
R型菌与S型菌的毒性对照
S型菌各组成成分的作用进行对照
巧妙构思
用加热杀死的S型菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
实验结论
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
S型菌的DNA是遗传物质
3.说出两个转化实验的相同点和联系。
提示 (1)相同点:所用材料相同;两实验都遵循对照原则、单一变量原则。
(2)联系:活体细菌转化实验是离体细菌转化实验的基础,离体细菌转化实验是活体细菌转化实验的延伸。
4.加热杀死的S型菌中的蛋白质和DNA是否都永久丧失了活性?
提示 不是。加热杀死S型菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。
5.肺炎双球菌转化的实质是什么?
提示 肺炎双球菌转化实验中S型菌的DNA片段整合到了R型菌的DNA中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。
6.离体细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计思路的比较
实验名称
离体细菌转化实验
噬菌体侵染细菌实验
实验思路
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作用
设计原则
对照 原则和 单一变量 原则
处理方式的区别
直接分离 法:分离S型菌的DNA、蛋白质、荚膜等,分别与R型活菌混合培养
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
DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质
题组一 两个细菌转化实验的分析
1.1928年,英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验:
第一组
第二组
第三组
第四组
实 验处 理
注射活的R型菌
注射活的S型菌
注射加热杀死的S型菌
注射活的R型菌与加热杀死的S型菌
实 验结 果
小鼠不死亡
小鼠死亡,从小鼠体内分离到S型活菌
小鼠不死亡
小鼠死亡,从小鼠体内分离到S型活菌
下列关于此实验的分析不正确的是( )
A.实验的关键现象是第四组小鼠死亡并分离到S型活细菌
B.对第四组实验的分析必须是以第一~三组的实验为参照
C.本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化
D.本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”
本实验只能得出存在转化因子,但是转化因子的化学本质需要通过离体细菌转化实验来得出,答案D
2.离体细菌转化实验中将S型菌的DNA加入到培养了R型肺炎双球菌的培养基中,得到了S型肺炎双球菌,有关叙述中正确的是( )
A.R型菌转化成S型菌,说明这种变异是定向的
B.R型菌转化为S型菌属于基因重组
C.该实验不能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA
D.将S型菌的DNA注射到小鼠体内也能产生S型菌
解析 离体细菌转化实验中将S型菌中的荚膜物质、蛋白质和DNA等提取出来,分别加入到培养了R型菌的培养基中,结果只有加入S型菌DNA时,才能使R型菌转化成S型菌,这说明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,C错误;该实验的生物变异属于基因重组,生物的变异都是不定向的,A错误,B正确;将S型菌的DNA注射到小鼠体内,不能实现肺炎双球菌的转化,D错误。答案 B
3.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是( )
A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活
解析 能使小鼠死亡的是活的S型菌。①DNA酶会将S型菌的DNA水解,从而失去转化作用,R型菌因此未发生转化,小鼠存活;②虽然DNA酶存在,但因加入了S型菌,因此小鼠死亡;③中没有R型活菌,S型菌的DNA不起作用,小鼠存活;④高温加热使S型菌的蛋白质及DNA酶变性,虽然S型菌的DNA还存在,但由于后面加的是R型菌的DNA,所以不能发生转化作用,小鼠存活。答案 D
题组二 离体细菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较分析
4.离体细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( )
A.重组DNA片段,研究其表型效应
B.诱发DNA突变,研究其表型效应
C.设法把DNA与蛋白质分开,研究它们各自的效应
D.应用同位素示踪技术,研究DNA在亲代与子代之间的传递
解析 解答本题需要了解离体细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的过程以及二者设计上的异同。两个实验在设计思路上的共同点是设法把DNA与蛋白质分开,研究它们各自的效应;不同点是离体细菌转化实验没有用同位素示踪技术,噬菌体侵染细菌实验利用了同位素示踪技术;在整个过程中两实验都没有诱发突变。答案C
5.下列有关离体细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述,正确的是( )
A.两者都运用了放射性同位素标记法
B.两者都运用了微生物作为实验材料
C.两者都证明了DNA是遗传物质,RNA等不是遗传物质
D.两者的实验思路均是设法把DNA与RNA分开,单独观察它们的作用 答案 B
活体细菌转化实验的2点提醒
(1)并非所有的R型菌都能被转化
由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此转化过程中并不是所有的R型菌都能被转化成S型菌,而只是小部分R型菌被转化成S型菌。
(2)肺炎双球菌的活体细菌转化实验不能简单地说成S型菌的DNA可使小鼠死亡
S型菌与R型菌混合培养时,S型菌的DNA进入R型菌体内。结果在S型菌DNA的控制下,利用R型菌体内的化学成分合成了S型菌的DNA和蛋白质,从而组装成了具有毒性的S型菌。
四、烟草花叶病毒的感染和重建实验
TMV:RNA病毒,由一条RNA链和蛋白质外壳组成。
(1) 感染实验
①TMV A的RNA感染————烟草————感染
②TMV A的蛋白质感染———烟草————不感染
③TMV B的RNA感染————烟草————感染
④TMV B的蛋白质感染———烟草————不感染
(2) 重建
①TMV A的RNA + B的蛋白质 感染——————烟草————感染————产生A型后代
②TMV A的蛋白质 + B的RNA 感染——————烟草————感染————产生B型后代
结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
总结:以上三个实验共同证明:①核酸是遗传物质。②DNA是主要的遗传物质。
由于大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验,只能证明DNA是遗传物质。
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(1)病毒的遗传物质是RNA和DNA( × )
(2)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸( √ )
(3)所有生物的遗传物质都是DNA( × )
(4)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA( × )
2.如何理解DNA是主要的遗传物质?
提示有细胞结构生物的遗传物质是DNA,无细胞结构的生物(即病毒)的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数的生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是主要的遗传物质。
3.不同生物遗传物质的比较
生物类型
病毒
原核生物
真核生物
体内核酸种类
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
体内碱基种类
4种
5种
5种
体内核苷酸种类
4种
8种
8种
遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA
实例
噬菌体、烟草花叶病毒
乳酸菌、蓝细菌
玉米、小麦、人
题组一 遗传物质的判断
1.下列关于遗传物质的说法,错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核中的遗传物质是DNA ④细胞质中的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.③④⑤
解析 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA;细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA;甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒,遗传物质是RNA。答案C
2.人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程,下列有关叙述正确的是( )
A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
B.噬菌体侵染细菌实验比离体细菌转化实验更具说服力
C.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数
D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA
解析 孟德尔发现了遗传因子并证实了其传递规律,但并没有证实其化学本质,A项错误;证明DNA是遗传物质的实验中,因噬菌体侵染细菌的实验能通过同位素示踪技术将DNA和蛋白质彻底分离开来分析,故此实验比离体细菌转化实验更具说服力,B项正确;DNA双螺旋结构中嘌呤数等于嘧啶数,C项错误;烟草花叶病毒感染烟草的实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,但并不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA,如噬菌体的遗传物质是DNA,D项错误。答案 B
题组二 遗传物质的实验分析与探究
3.如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程,由此可以判断( )
A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B.TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D.RNA是TMV的主要遗传物质
据图示分析,TMV放入水和苯酚中后,RNA和蛋白质分离,A正确;通过接种的方式,TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中,B错误;此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程,C错误;此实验说明TMV的遗传物质是RNA,而不是蛋白质,同种生物的遗传物质没有主次之分,D错误。答案A
4.下面是兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤,请将其补充完整。
(1)实验目的:略
(2)材料用具:显微注射器,该流感病毒的核酸提取液,猪胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤:
第一步:把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组,____________________________________
__________________________________________________________________________________________。
第二步:取等量的猪胚胎干细胞分成三组,用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。
第三步:将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品,检测是否有该流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论:
①________________________________________________________________________________________;②________________________________________________________________________________________。
③若A、B、C三组均出现该流感病毒,则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
答案 (3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C组不做处理 (4)①若A、C两组出现该流感病毒,B组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是RNA ②若B、C两组出现该流感病毒,A组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是DNA
解析 病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的,核酸是遗传物质,核酸包括DNA和RNA两类,根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知,实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液,然后再注射到猪胚胎干细胞中培养,由于酶具有专一性,可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。
1.关于如何确定遗传物质的2个要点
(1)细胞内既有DNA又有RNA,但只有DNA是遗传物质。
(2)病毒只含有一种核酸——DNA或RNA,遗传物质是DNA或RNA。
2.探究遗传物质的思路和方法
(1)探究思路
①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开,单独看作用。
②若探究未知病毒遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性,破坏其一,看其二。
(2)探究方法
①同位素标记法:噬菌体侵染细菌的实验。方法:分别标记两者的特有元素;将病毒的化学物质分开,单独、直接地观察它们各自的作用。目的:把DNA与蛋白质区分开。
②病毒重组法:烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方法:将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合,得到杂种病毒。
③酶解法:利用酶的专一性,如加入DNA水解酶,将DNA水解,观察起控制作用的物质是否还有控制作用,若“是”其遗传物质不是DNA,若“否”其遗传物质可能是DNA。
专题11遗传的分子基础 Ⅱ
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
DNA的分子结构和特点
(1)核酸分子的组成
(2)DNA分子的结构和特点
(3)活动:制作DNA双螺旋结构模型
a
b
b
a
b
b
遗传信息的传递
(1)DNA分子的复制
(2)活动:探究DNA的复制过程
b
c
b
c
DNA的分子结构和特点、遗传信息的传递
一、DNA的分子结构
1、核酸分子的组成
基本组成单位是核苷酸: 一分子含氮碱基、 一分子五碳糖、 一分子磷酸 。
项目
核酸
DNA
RNA
结构
双链
单链
碱基
A、T、C、G
A、U、C、G
五碳糖
脱氧核糖
核糖
磷酸
磷酸
磷酸
基本单位
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
单位结构
双链结构
2、DNA结构:沃森和克里克认为,DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构。
①胞嘧啶 C
②腺嘌呤 A
③鸟嘌呤 G
④胸腺嘧啶 T
⑤脱氧核糖
⑥磷酸基团
⑦胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
⑧碱基对
⑨氢键
⑩一条脱氧核苷酸链
⑪磷酸二酯键
磷酸二酯键:连接磷酸基团和戊糖的键。(DNA、RNA、ATP中都有)
磷酸基团连着1个或2个戊糖,反过来也是。戊糖连接着1个含氮碱基。
键数:①DNA中有n个碱基对,磷酸二酯键=2x(2n-1)
②DNA中有n个碱基对,其中A=T为m对,所有键=2x(2n-1)+2m+3(n-m)+2n
3、DNA分子的结构特点
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋形成双螺旋结构, 脱氧核糖与磷酸基团 交替连接形成主链的基本骨架,排列在外侧, 碱基 位于内侧。
②两条链之间的碱基通过碱基互补配对原则以 氢键 的形式连接成碱基对(A-T、C-G)。
③DNA分子中的A=T、C=G(即卡伽夫法则),但A+T不一定等于C+G。
例如:遵循 碱基互补配对 原则;空间结构:规则的 双螺旋 结构。
4、DNA分子的特性
(1)相对稳定性:DNA分子中 磷酸和脱氧核糖 交替连接的方式不变;两条链间 碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性:不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同, 排列顺序 多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有 4n 种。
(3)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的 碱基对排列顺序 ,代表了特定的遗传信息。
二、有关卡伽夫法则的计算(碱基的数量关系) RNA是单链结构不遵循卡伽夫法则
DNA中,A=T C=G 由此可以推出:①A+C=T+G=总碱基数 ②嘌呤数=嘧啶数 A+G=T+C=总碱基数
延伸:①DNA中的1条链(A1+T1)/(C1+G1)=a 则另一条链(A2+T2)/(C2+G2)=a
②DNA中的1条链(A1+C1)/(T1+G1)=b
则另一条链(A2+C2)/(T2+G2)= 则DNA中(A+C)/(T+G)=1
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法( √ )
(2)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献( √ )
(3)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的( × )
(4)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定( √ )
(5)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的( √ )
(6)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差( × )
(7)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同( × )
2.据图回答相关问题:
(1)基本结构
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成,三者之间的数量关系为 1∶1∶1 。
②磷酸:每个DNA片段中,游离的磷酸基团有 2 个。
(2)水解产物
DNA的初步水解产物是 脱氧核苷酸 ,彻底水解产物是 磷酸、脱氧核糖和含氮碱基 。
(3)DNA分子中存在的化学键
①氢键: 碱基对 之间的化学键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂,A与T之间有 两 个氢键,G与C之间有 三 个氢键。
②磷酸二酯键: 磷酸 和 脱氧核糖 之间的化学键,用 限制性核酸内切酶 处理可切断,用 DNA连接酶 处理可连接。
(4)碱基对数与氢键数的关系
若碱基对数为n,则氢键数为 2n~3n ,若已知A有m个,则氢键数为 3n-m 。
3.据图分析DNA分子结构中的碱基计算
(1) 在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A= T ,C= G ,
A+G= C+T ,即嘌呤碱基总数 等于 嘧啶碱基总数。
(2)在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如A+T或C+G)占全部碱基的比例 等于 其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。
(3)DNA分子一条链中(A+G)/(C+T)的比值的倒数 等于 互补链中该种碱基的比值,在整个DNA分子中该比值等于 1 。(不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为 倒数 )
(4)DNA分子一条链中(A+T)/(C+G)的比值 等于 其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值 都相等 )
(5)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 。
(6)若已知A占双链的比例为c%,则A1/单链的比例无法确定,但最大值可求出为 2c %,最小值为 0 。
题组一 DNA分子的结构分析
1.1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型,其重要意义在于( )
①证明DNA是主要的遗传物质 ②确定DNA是染色体的组成成分 ③发现DNA如何贮存遗传信息 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A.①③ B.②③ C.②④ D.③④
解析 沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型的特点是:(1)DNA分子由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;(2)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A一定与T配对,G一定与C配对。DNA中碱基对排列顺序可以千变万化,这为解释DNA如何贮存遗传信息提供了依据;一个DNA分子之所以能形成两个完全相同的DNA分子,其原因是DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证复制精确完成,所以DNA双螺旋结构模型的构建为人们后来阐明DNA复制的机理奠定了基础。答案 D
2.如图表示一个DNA分子的片段,下列有关表述正确的是( )
A.④代表的物质中贮存着遗传信息
B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性
C.转录时该片段的两条链都可作为模板链
D.DNA分子中A与T碱基对含量越高,其结构越稳定
解析 遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中,单个核苷酸则不能贮存遗传信息,A项错误;不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(包括④)组成,B项正确;转录时以其中的一条链为模板,C项错误;由于C—G碱基对含3个氢键,所以C—G碱基对含量越高,DNA越稳定,D项错误。答案 B
题组二 DNA分子结构中的碱基计算
3.某双链DNA分子中含有200个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该DNA分子( )
A.四种含氮碱基A∶T∶G∶C=4∶4∶7∶7
B.若该DNA中A为p个,占全部碱基的(m>2n),则G的个数为-p
C.碱基排列方式共有4200种
D.含有4个游离的磷酸
解析 该DNA分子的一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,另一条链上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,整个DNA分子中A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;若该DNA中A为p个,占全部碱基的,则碱基总数为个,则G===-p;该DNA分子含有100个碱基对,30个A—T碱基对,70个G—C碱基对,碱基排列方式少于4100种;一个DNA分子由两条DNA链组成,含2个游离的磷酸。答案 B
4.下列是一组有关双链DNA分子中含氮碱基的问题,请回答:
(1)若A占20%,则G占__________。
(2)若双链DNA中A占20%,且一条链中的A占20%,则此链中C所占比例的最大值是________。
(3)一条链中(A+C)/(T+G)=0.4,互补链中的此值是________。
(4)一条链中(A+T)/(C+G)=0.4,互补链中的此值是________。
(5)若A有P个,占全部碱基数的20%,则该DNA分子中的G有________个。
答案 (1)30% (2)60% (3)2.5 (4)0.4 (5)1.5P
解析 (1)由双链DNA分子的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知:A+G=50%,因而G占30%。(2)由双链DNA分子A占20%可知:该DNA分子中(A+T)占40%,(C+G)占60%,对任意一条链而言,某种碱基所占比例的最大值即该对碱基所占的比例,因而,C最多占该链的60%。(3)由双链DNA中,一条链中的(A+C)/(T+G)与另一条链中的该比值互为倒数可知:其互补链中的(A+C)/(T+G)=1/0.4=2.5。(4)由于双链DNA及任意一条链中的(A+T)/(C+G)为一定值,可知其互补链中的(A+T)/(C+G)=0.4。(5)若A有P个,占全部碱基数的20%,则DNA分子的总碱基数为P/20%=5P(个),而由双链DNA分子的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知:G占总碱基数的50%-20%=30%,则G有5P×30%=1.5P(个)。
1.把握DNA结构的3个常考点
(1)—
2.DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤
解DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行:
(1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
(2)画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知和所求的碱基。
(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
三、制作DNA双螺旋结构模型
根据DNA分子的空间结构特点,选取不同形状和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基;选取有一定强度、韧性的支架和连接材料,分别代表不同化合物把物体连接、组装在一起。
四、遗传信息的传递
1、 DNA的复制
(1)概念:以 亲代DNA 为模板,合成 子代DNA 的过程。
(2)模板:亲代DNA的两条链
(3)产物:2个相同的子代DNA
(4)时期:有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期
(5)场所:主要在细胞核,少量在线粒体、叶绿体
(6)原料:4种游离的脱氧核苷酸
(7)条件:DNA解旋酶(断氢键)、DNA连接酶(DNA复制、修复和重组中起着重要的作用;把两条DNA黏合成一条)、DNA聚合酶(产生磷酸二酯键)、ATP(细胞呼吸)等 。
(8)原则:碱基互补配对原则
(9)特点:①半保留复制(方式);②边解旋边复制(过程);③多起点双向复制;④半不连续复制;这些特点都是为了提高DNA的复制效率。
(10)计算 ①1个DNA复制n次——2n个DNA;
②T2→1个含32P标记的DNA,在细胞复制n次→2个DNA含有32P。
(11)意义:DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础;亲代的遗传信息传递给子代,从而保持了前后代遗传信息的连续性。
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(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A-U、C-G的碱基互补配对原则( × )
2.如图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图回答相关问题:
(1)由图示得知,DNA分子复制的方式具有什么特点?
提示 半保留复制。
(2)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用?
提示 前者使氢键打开,DNA双链发生解旋;后者催化形成新的子链。
3.DNA复制过程中的数量关系
DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结构分析如下:
(1)子代DNA分子数为 2n 个。
①含有亲代链的DNA分子数为 2 个。
②不含亲代链的DNA分子数为 (2n-2) 个。
③含子代链的DNA分子数为 2n 个。
(2)子代脱氧核苷酸链数为 2n+1 条。
①亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。
②新合成的脱氧核苷酸链数为 (2n+1-2) 条。
(3)消耗脱氧核苷酸数
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次复制所需该脱氧核苷酸数为 m·2n-1 个。
题组一 DNA复制过程的分析
1.下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图,有关叙述错误的是( )
A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
解析 从图中能看出有多个复制起点,但并不是同时开始,所以A错误。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的,真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性,同时每次复制都可产生两个DNA分子,提高了复制速率。答案 A
2.在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养基中,3H-dT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测是( )
A.复制起始区在高放射性区域
B.DNA复制为半保留复制
C.DNA复制从起始点向两个方向延伸
D.DNA复制方向为a→c
解析 根据放射性自显影结果可知,中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养基中进行复制的结果,A项错误;两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT的培养基中进行复制的结果,因此可判断DNA复制从起始点(中间)向两个方向延伸,C项正确,D项错误;该实验不能证明DNA复制为半保留复制,B项错误。答案 C
题组二 DNA复制的相关计算
3.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,其结果可能是( )
A.含有14N的DNA占100% B.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C.含15N的链占1/8 D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
解析 在14N培养基中连续复制4次,得到24=16个DNA分子,32条链,其中含14N的DNA占100%,含15N的链有2条,占1/16,A项正确,C项错误;根据已知条件,每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有=40个,复制过程中消耗A=40×(24-1)=600个,B项错误;每个DNA分子中嘌呤和嘧啶碱基互补配对,两者之比是1∶1,D项错误。答案 A
4.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
解析 由题干可得,噬菌体的DNA含有10000个碱基,那么A=T=2000,G=C=3000。在噬菌体增殖的过程中,DNA进行半保留复制,100个子代噬菌体含有100个DNA,相当于新合成了99个DNA,至少需要鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数为99×3000=297000,A项错误;噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板,而原料和酶由细菌提供,B项错误;根据半保留复制方式,在100个子代噬菌体的DNA中,同时含32P和31P的有2个,只含31P的有98个,C项正确;DNA发生突变,控制的性状不一定改变,如AA突变为Aa或者发生密码子的简并性等,D项错误。答案 C
题组三 DNA复制与细胞分裂的关系
5.取小鼠睾丸中的一个精原细胞,在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是( )
A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记
B.次级精母细胞中每条染色体都被标记
C.只有半数精细胞中有被标记的染色体
D.所有精细胞的全部染色体中,被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等
解析 一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后,形成的子细胞中每条染色体的DNA分子中都只有一条单链被标记。将该子细胞放在不含放射性标记的培养基中完成减数分裂过程中,初级精母细胞中每条染色体上只有一条染色单体被标记;在减数第二次分裂后期,次级精母细胞中只有一半染色体被标记;由于在减数第二次分裂后期着丝粒分裂后,被标记的染色体和未被标记的染色体进行随机结合后移向细胞两极,因此,含被标记的染色体的精细胞占全部精细胞的比例不能确定,但所有精细胞的全部染色体中有一半染色体是被标记的。答案 D
6.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是( )
A.0条 B.20条 C.大于0小于20条 D.以上都有可能
第一次细胞分裂完成后形成的细胞中,DNA双链均是一条链含有32P,另一条链不含32P,第二次细胞分裂的间期,染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P,一条染色单体不含32P,有丝分裂后期,姐妹染色单体分离,若含32P的20条染色体同时移向细胞的一极,不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极,则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条;若移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的,也有不含32P的,则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。答案D
1.将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养,复制n次。
(1)含14N的DNA分子有2n个,只含14N的DNA分子有(2n-2)个,做题时看准是“含”还是“只含”。
(2)子代DNA分子中,总链数为2n×2=2n+1条,模板链始终是2条,做题时应看准是“DNA分子数”,还是“链数”。
2.利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的相互关系
此类问题可通过构建模型图解答,如下图:
这样来看,最后形成的4个子细胞有3种情况:第一种情况是4个细胞都是;第2种情况是2个细胞是,1个细胞是,1个细胞是;第3种情况是2个细胞是,另外2个细胞是。
2、活动:探究DNA的复制过程
(1) 同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制
已知某一个DNA分子用15N标记(0代),将其转移到中含14N的培养基中培养,若干代后,DNA分子数、脱氧核甘酸链数及相关比例如表:
世
代
DNA分子的特点
DNA中脱氧核
甘酸链的特点
分
子
总
数
细胞中
DNA分
子离心
后在离
心管中
的位置
不同DNA分子占全部DNA分子的比例
脱氧
核甘
酸链
总数
不同脱氧核苷酸链
占全部链的比例
只含
15N
分子
含
14N、15N
杂种
分子
只含
14N
分子
含
15N
的链
含
14N
的链
0
1
全部下部
1
0
0
2
1
0
1
2
全部中部
0
1
0
4
1/2
1/2
2
4
1/2中部
1/2上部
0
1/2
1/2
8
1/4
3/4
3
8
1/4中部
3/4上部
0
1/4
3/4
16
1/8
7/8
n
2n
2/2n中部
1-2/2n上部
0
2/2n(或1-2/2n-1)
1-2/2n
2n+1
1/2n
1-1/2n
(2)与DNA分子复制有关的计算规律(关键在于正确画出DNA复制2次的图示)
DNA分子复制为半保留复制,若将一个全部N原子都被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养若干代,如图:
A.子代DNA分子数=2n个
①无论复制多少次,子代中含15N的DNA分子=2个,只含15N
的DNA分子数=0。 (做题时要看清“含”“只含”)
②含14N的DNA分子=2n个,只含14N的=2n-2。
(3)子代DNA分子脱氧核苷酸的总链数:2nx2=2n+1条
①无论复制多少次,含15N的链=2条。
②含14N的链数=2n+1-2条。(做题时要看清“DNA分子数”还是“链数”)
B.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,则n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸=m×(2n-1)个。
②若进行第n次复制,则需要消耗游离的该脱氧核苷酸=m×(2n-1)个。m×(2n-1x2/2)
C.实验探究
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:如图所示。
(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DNA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:与预期的相符(如图)。
(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、1/2中带。
7.实验结论:DNA的复制是以 半保留 方式进行的。
题组 DNA复制方式的实验探究
1.DNA的复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢?下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤:
a.在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA(对照)。
b.在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。
c.将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度离心法分离,不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测:
(1)如果与对照(14N/14N)相比,子Ⅰ代能分辨出两条DNA带:一条______________带和一条______________带,则可以排除________________________________________________。
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,则可以排除____________,但不能肯定是__________________________。
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定:若子Ⅱ代可以分出__________________和__________________,则可以排除分散复制,同时肯定半保留复制;如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带,则排除______________,同时确定为______________。
答案 (1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制和分散复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制
解析 从题目中的图示可知,深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链),浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子,一个是原来的两条母链重新形成的DNA分子,一个是两条子链形成的DNA分子;半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链,一条链为子链;分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。
2.科学家以大肠杆菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验,实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并离心
离心
结果
仅为轻带
(14N/14N)
仅为重带
(15N/15N)
仅为中带
(15N/14N)
1/2轻带(14N/14N)
1/2中带(15N/14N)
请分析并回答:
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B,必须经过_____代培养,且培养液中的_________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果,第____组结果对得到结论起到了关键作用,但需把它与第____组和第_____组的结果进行比较,才能说明DNA分子的复制方式是________________________。
(3)分析讨论:
①若B的子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带,则“重带”DNA来自于________,据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将B的子Ⅰ代DNA双链分开后再离心,其结果______(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将B的子Ⅱ代继续培养,子n代DNA离心的结果是:密度带的数量和位置____________,放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中,B的子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽,可能的原因是新合成DNA单链中的N中有少部分含________。
答案(1)多 15N(15NH4Cl) (2)3 1 2 半保留复制 (3)①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N
解析 在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中,“重带”应为两条单链均被15N标记,“轻带”为两条单链均被14N标记,“中带”为一条单链被14N标记,另一条单链被15N标记。
专题11遗传的分子基础 Ⅲ
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
遗传信息的表达
(1)DNA的功能
(2)DNA与RNA的异同
(3)转录、翻译的概念和过程
(4)遗传密码、中心法则
(5)基因的概念
(6)复制、转录和翻译的异同
a
b
b
b
b
a
b
b
b
b
b
遗传信息的表达(RNA和蛋白质的合成)和中心法则
一、RNA的结构与分类
(1)RNA与DNA的区别
物质组成
结构特点
五碳糖
特有碱基
DNA
脱氧核糖
T(胸腺嘧啶)
一般是双链
RNA
核糖
U(尿嘧啶)
通常是单链
(2)基本单位:核糖核苷酸
mRNA(信使RNA) 传递遗传信息,蛋白质合成的模板
(3)种类及功能 tRNA(转运RNA) 识别并转运氨基酸
rRNA(核糖体RNA) 核糖体的组成成分
二、转录
转录指遗传信息由DNA传递到RNA上的过程,转录的结果是形成RNA。
(1)模板:DNA的1条链的一段
mRNA(信使RNA) 传递遗传信息,蛋白质合成的模板
(2)产物:RNA加工→ tRNA(转运RNA) 识别并转运氨基酸
rRNA(核糖体RNA) 核糖体的组成成分
(3)时期:任何(间期更容易)
(4)场所:主要发生在细胞核,少量在线粒体、叶绿体
(5)原料:4种核糖核苷酸(A U C G)
(6)条件:①ATP ②RNA聚合酶(解旋(断氢键)、聚合(产生磷酸二酯键))
(7)碱基配对(DNA→RNA)3种: A-T、A-U、C-G
(8)特点:边解旋边转录
三、翻译
(1)模板:mRNA
(2)产物:具有一定氨基酸顺序的蛋白质
(3)时期:任何
(4)场所:核糖体(小亚基、大亚基组成)
(5)原料:20种氨基酸
(6)条件:ATP、酶、tRNA、核糖体
(7)碱基配对(tRNA-mRNA)2种: A-U、C-G
(8)特点:多个核糖体串联在一条mRNA上,同时翻译(缩短了总时间、增大翻译效率)
(9)翻译方向(核糖体移动方向):肽链由短到长的方向
总结:(1)基因表达:转录——RNA,翻译——蛋白质
(2)原核:边转录边翻译;真核:先转录(细胞核中加工)再翻译。
计算:蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=mRNA碱基数目=DNA碱基数目(不考虑终止密码子、内含子)
四、遗传密码
(1) 密码子:指 mRNA 上决定 一种氨基酸 的3个相邻碱基。生物界的遗传密码是统一的,共有64个遗传密码,除了3个终止密码不决定氨基酸外,其余61个遗传密码决定20种氨基酸。
①3种终止密码无对应的氨基酸和反密码子; ②1种氨基酸可能对应多种密码子/反密码子;
③不是所有生物都用同一套密码子(几乎所有...); ④每1种反密码子都有对应的氨基酸。
(2) 反密码子:指 tRNA 上的3个碱基,能与mRNA上的密码子互补配对。理论上有61种。
一种tRNA只能转运一种氨基酸,但一种氨基酸可不止一种tRNA转运。
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(1)若核酸中出现碱基T或脱氧核糖,则必为DNA( √ )
(2)每种氨基酸仅由一种密码子编码( × )
(3)转录时,RNA聚合酶只能起到催化作用,不能识别DNA中特定的碱基序列( × )
(4)翻译过程中核糖体每次移动三个碱基的位置( √ )
(5)转录和翻译过程中都遵循了A与U、U与A配对的原则( × )
2.观察下图比较转录和翻译
试写出与①②有关的知识:
过程
①
②
名称
转录
翻译
场所
主要是细胞核
核糖体
模板
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
产物
RNA
多肽链
3.下图为mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图,据图回答问题:
(1)上图反映了怎样的数量关系?
提示 一个mRNA分子上可结合多个核糖体,同时合成多条多肽链。
(2)从图中能判断翻译的方向吗?若能,判断依据是什么?
提示 方向是从左向右;判断依据是根据多肽链的长短,长的翻译在前。
(3)图中所示的翻译特点,其意义是什么?
提示 少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
4.密码子和反密码子的比较
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA
tRNA
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子,转运氨基酸
特点
与DNA模板链上的碱基互补
与mRNA中密码子的碱基互补
题组一 DNA与RNA的比较
1.关于DNA和RNA的叙述,正确的是( )
A.DNA有氢键,RNA没有氢键 B.一种病毒同时含有DNA和RNA
C.原核细胞中既有DNA,也有RNA D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA
解析 在tRNA中,也存在碱基之间的互补配对,故也有氢键,A错;一种病毒中只含有一种核酸,B错;核糖体是由蛋白质和RNA组成的,不含有DNA,D错。答案 C
2.经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知,该生物体内的核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,由此可以判断( )
A.此生物体内的核酸一定是DNA B.该生物一定不含DNA而只含RNA
C.若此生物只含DNA,则一定是单链的 D.若此生物含DNA,则一定是双链的
解析 因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等,故可能是只含有RNA,或同时含有DNA和RNA,或只含单链DNA。答案 C
题组二 DNA的复制、转录和翻译的比较
3.甲、乙图表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,乙在细胞溶胶中进行
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
解析 甲过程表示多起点的DNA的半保留复制,合成的产物是双链DNA分子,该过程主要发生在细胞核内,在一个细胞周期中,DNA只复制一次;乙过程为转录,合成的产物为单链RNA分子,该过程主要发生在细胞核内,在一个细胞周期中,乙可起始多次;DNA复制和转录均需解旋,甲过程利用解旋酶,乙过程利用RNA聚合酶解旋。答案 D
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),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
解析 QβRNA的复制不需要经历逆转录过程,是由单链复制成双链,再形成一条与原来的单链相同的子代RNA,所以A错误,B正确;由图可以看出一条QβRNA模板翻译出的肽链不止一条,可翻译出多条多肽链,C错误;由题意可知:QβRNA复制酶基因的表达在QβRNA的复制之前,有了QβRNA复制酶,QβRNA的复制才能进行,D错误。答案 B
5.如图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向,有关说法正确的是( )
A.③是翻译过程,方向是从b到a
B.每种氨基酸均可由不止一种tRNA来转运
C.①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行
D.一条mRNA可与多个核糖体结合,多个核糖体共
同合成一条多肽链,加快了翻译的速率
解析由图知,③是翻译过程,随着翻译的进行,肽链由短到长,所以方向是从a到b,A错误;大多数氨基酸有多个密码子,可由不止一种tRNA来转运,但甲硫氨酸、色氨酸只有一种密码子,只由一种tRNA来转运,B错误;图①为DNA的复制,②为转录,③为翻译,也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行,C正确;一条mRNA可与多个核糖体结合,能够同时合成多条多肽链,加快了翻译的速率,D错。答案C
题组三 遗传信息、密码子和反密码子的比较
6.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。请判断下列说法中正确的是( )
A.分析题图可知①是β链,完成此过程的场所是细胞核
B.除图中所示的两种RNA之外,RNA还包括tRNA
C.图中②到③的过程需要在核糖体上进行
D.能够决定氨基酸的是③,其种类有61种
解析 选项A,根据碱基互补配对原则,从图中②的碱基组成可以确定β链是转录模板,蓝细菌是原核生物,没有细胞核。选项B,RNA包括mRNA(图中②)、tRNA(图中③)和rRNA(核糖体RNA,图中未画出)。选项C,图中②到③的过程是翻译过程,在核糖体上进行。选项D,能够决定氨基酸的是mRNA上的61种密码子(终止密码子除外),③是tRNA。答案 C
7.根据下表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是( )
DNA双链
T
G
mRNA
C
tRNA反密码子
A
氨基酸
苏氨酸
A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU
解析 密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基,根据转录和翻译过程中的碱基互补配对原则,由DNA信息链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C,由tRNA上反密码子最后一个碱基A可知mRNA上相应位置上的碱基为U,因此苏氨酸的密码子为ACU。答案 C
题组四 基因表达的相关计算
8.现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现已知人体生长激素共含190个肽键(单链),假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个,则合成的生长激素基因中G至少有( )
A.130个 B.260个 C.313个 D.无法确定
解析 此蛋白质由191个氨基酸缩合而成,控制其合成的mRNA中最少有573个碱基,又知mRNA中A+U为313个,所以mRNA中G+C为573-313=260(个),故DNA的两条链中G+C共有520个,即该基因中G至少有260个。答案 B
9.胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的,其中A链中的氨基酸有m个,B链中的氨基酸有n个。下列有关叙述中不正确的是( )
A.胰岛素基因中至少有碱基数是6(m+n)
B.胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
C.胰岛素mRNA中至少含有的密码子为(m+n)个
D.A、B两条肽链可能是经蛋白酶的作用后形成
解析 胰岛素基因编码的两条多肽链中氨基酸总数是m+n,所以DNA中对应碱基数至少为6(m+n);一个基因在编码蛋白质的过程中,只有一条链作为模板链;胰岛素基因转录的mRNA是一条,而形成的两条肽链中氨基酸共有(m+n)个,根据密码子和氨基酸的一一对应关系(不考虑终止密码子)可知,与之对应的胰岛素mRNA中至少含有的密码子应该为(m+n)个;A、B两条肽链可能是形成一条肽链之后,经蛋白酶作用使肽键断裂,然后再组装成胰岛素的。答案 B
1.DNA和RNA的区分技巧
(1)DNA和RNA的判断
①含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA; ②含有碱基U或核糖⇒RNA。
(2)单链DNA和双链DNA的判断
①若:A=T,G=C且A+G=T+C ⇒一般为双链DNA; ②若:嘌呤≠嘧啶⇒单链DNA。
(3)DNA和RNA合成的判断
用放射性同位素标记T或U,可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T,可推断正发生DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA的合成。
2.与转录和翻译有关的3点易错点
(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。
(2)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。
(3)转录和翻译过程中的碱基配对没有A—T,而是A—U。
3.巧辨遗传信息、密码子和反密码子
(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子
(2)辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
①每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性),可由一种或几种tRNA转运。
②一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。
③密码子有64种(3种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种。
4.基因表达的相关计算的4点提醒
(1)DNA和mRNA之间对应碱基及数量的计算
找准DNA和mRNA之间对应碱基及其比例关系,即DNA模板链中A+T(或C+G)与mRNA中A+U(或C+G)相等,则(A+T)总%=(A+U)mRNA%。
(2)转录、翻译过程中DNA(基因)的碱基数∶mRNA的碱基数∶多肽链的氨基酸数=6∶3∶1。
(3)终止密码子不决定氨基酸,因此,题干经常用“至少需要多少碱基”的字眼,即终止密码子不计算在内。
(4)解答蛋白质合成的相关计算时,应看清是DNA上的碱基对数还是个数、是mRNA上密码子的个数还是碱基个数、是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。
五、中心法则
(1)提出者:克里克。
(2)要点:遗传信息由DNA传递到RNA,然后由RNA决定蛋白质的特异性。
(3)表明生物界的遗传信息传递方向。具体为:
①遗传信息通过DNA复制由DNA传递到DNA;
②通过RNA复制由RNA传递到RNA;
③通过转录和翻译,由DNA传递到RNA,再传递到蛋白质。
④通过逆转录由RNA传递到DNA。
综合总结:
基因概念:基因就是遗传的一个 基本功能单位 ,它在适当的环境条件下控制生物的性状;基因以一定的次序排列在染色体上。
基因本质: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段。大多数生物中,基因是一段DNA,在RNA病毒中是一段RNA。
[诊断与思考]
1.判断下列叙述的正误
(1)中心法则没有体现遗传信息的表达功能( × )
(2)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成( √ )
(3)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则( √ )
(4)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则( × )
(5)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为:
( √ )
(6)基因与性状之间是一一对应的关系( × )
2.写出下列不同生物或细胞的遗传信息传递式
(1)细胞生物遗传信息传递式:
提示
(2)洋葱表皮细胞内遗传信息传递式:
提示 DNARNA蛋白质
(3)洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式:
提示
3.观察下面的基因关系图,完善相关内容
题组一 通过中心法则分析遗传信息的传递过程
1.结合下图分析,下列叙述错误的是( )
A.生物的遗传信息贮存在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 生物的遗传物质是DNA或RNA,则遗传信息贮存在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。答案 D
2.下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理,下列分析判断错误的是( )
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA解旋酶的活性
红霉素
能与细菌细胞中的核糖体结合
利福平
抑制敏感型的结核杆菌的RNA聚合酶的活性
A.青霉素作用后使细菌因吸水而破裂死亡 B.环丙沙星可抑制细菌DNA的复制过程
C.红霉素可导致细菌蛋白质合成过程受阻 D.利福平能够抑制RNA病毒逆转录过程
解析 细胞壁对细胞具有保护作用,青霉素抑制细菌细胞壁的合成,所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护其会因吸水而破裂死亡,A正确;DNA复制时首先要用DNA解旋酶解开螺旋,环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性,因此可抑制DNA的复制,B正确;蛋白质的合成场所是核糖体,红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合,从而导致细菌蛋白质合成过程受阻,C正确;RNA聚合酶作用于转录过程合成RNA,而逆转录过程指导合成的是DNA,利福平不能抑制RNA病毒逆转录过程,D错误。答案 D
题组二 围绕中心法则的过程进行的模拟实验
3.下图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验,下列相关叙述合理的是( )
A.若X是mRNA,Y是多肽,则试管内必须加入氨基酸
B.若X是DNA,Y含有U,则试管内必须加入逆转录酶
C.若X是tRNA,Y是多肽,则试管内必须加入脱氧核苷酸
D.若X是HIV的RNA,Y是DNA,则试管内必须加入DNA酶
解析 若X是mRNA,Y是多肽,则试管内发生的是翻译过程,因此,试管内必须加入氨基酸;若X是DNA,Y含有U,即Y为RNA,则试管内发生的是转录过程,不需要加入逆转录酶,需要加入RNA聚合酶等;若X是tRNA,Y是多肽,则试管内发生的是翻译过程,不需要加入脱氧核苷酸;若X是HIV的RNA,Y是DNA,则试管内发生的是逆转录过程,需要加入逆转录酶,而不是DNA酶。答案 A
4.如图为模拟中心法则信息传递过程的实验研究装置,据图回答:
(1)若图示为模拟某种病毒的信息流动过程,装置加入的模板A为单链,其部分碱基序列为-GAACACGUC-,加入的原料B为脱氧核苷酸,则该过程所需的酶B为______________,模拟的过程为______________。
(2)若图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程,装置加入的模板A为双链,其部分碱基序列为-GAACATGTT-,加入的原料B为________________,则该过程所需的酶B为RNA聚合酶,模拟的过程为________,该生理过程主要发生在该细胞的________中。
解析 (1)由模板的部分碱基序列“-GAACACGUC-”中含有U且为单链可知,该病毒为RNA病毒,且可以脱氧核苷酸为原料合成DNA,所以可确定该过程需要逆转录酶的参与,模拟的过程为逆转录过程。(2)由“模板A为双链”和“碱基序列为“-GAACATGTT-”中含T等信息可知,模板A为双链DNA分子,在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA,利用的原料为核糖核苷酸,模拟的过程为转录,主要发生在该细胞的细胞核中。答案 (1)逆转录酶 逆转录 (2)核糖核苷酸 转录 细胞核
1.利用图示分类剖析中心法则
图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RNA复制过程;7为逆转录过程。
2.“三看”法判断与中心法则有关的模拟实验
(1)“一看”模板
①如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或转录。
②如果模板是RNA,生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。
(2)“二看”原料
①如果原料为脱氧核苷酸,产物一定是DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录。
②如果原料为核糖核苷酸,产物一定是RNA,生理过程可能是转录或RNA复制。
③如果原料为氨基酸,产物一定是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。
(3)“三看”产物
①如果产物为DNA,生理过程可能是DNA复制或RNA逆转录。
②如果产物为RNA,生理过程可能是RNA复制或转录。
③如果产物是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。
【基础训练】
1.用噬菌体侵染体内含3H的大肠杆菌,待细菌解体后,3H应( B )
A.随细菌解体而消失 B.能在噬菌体外壳和DNA中发现
C.能在噬菌体DNA中发现 D.能在噬菌体外壳中发现
2.若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染,裂解后释放的每一个子代噬菌体( A )
A.一定有35S,可能有32P B.只有35S C.一定有32P,可能有35S D.只有32P
3.在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中,用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养,结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的是( D )
A.证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA
B.用以补充R型菌生长过程中所需要的营养物质
C.直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素
D.与以S型活细菌的DNA与R型菌混合培养的实验形成对照
4.下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是( D )
A.肺炎双球菌离体细菌转化实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B.肺炎双球菌活体细菌转化证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C.噬菌体侵染细菌实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D.噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
5.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( B )
A.34%和18% B.34%和16% C.16%和34% D.32%和18%
6. 下列物质或结构按照从简单到复杂的排列顺序的是( D )
A.基因一脱氧核苷酸→染色体→DNA B.基因→DNA→脱氧核苷酸→染色体
C.脱氧核苷酸→基因→染色体→DNA D.脱氧核苷酸→基因→DNA→染色体
7.下列各项中,能正确表示RNA基本单位的是( D )
A. B.C. D.
8.含有500个碱基对的一个DNA分子片段,内含200个胸腺嘧啶,如果连续复制3次,则需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸( D )
A.600个 B.1400个 C.1800个 D.2100个
9. 关于生物体密码子的叙述,错误的是( B )
A.一种氨基酸可能有多种与之对应的密码子 B.每个密码子都有与之一一对应的氨基酸
C.mRNA中的GCA在人体和大肠杆菌内决定的是同一种氨基酸 D.UUC、GTA、CGA不都是密码子
10.下面关于DNA分子结构的叙述,正确的是( D )
A.每个DNA分子都含有四种核糖核苷酸
B.每个DNA分子都是碱基对数=磷酸数=脱氧核苷酸数=脱氧核糖数
C.每个DNA分子的脱氧核糖上都连接一个磷酸和一个碱基
D.双链DNA分子的一段,若含有40个腺嘌呤就一定会同时含有40个胸腺嘧啶
11.在DNA分子模型的搭建实验中,若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含15对
碱基(其中A有9个)的DNA双链片段(氢键数也用订书钉个数表示),那么使用的订书钉个数为( C )
A.88 B.118 C.124 D.126
12.右图为转录过程示意图。下列叙述正确的是( A )
A.a是编码链
B.b是游离的脱氧核苷酸
C.图中RNA聚合酶的移动方向是从右向左
D.图示DNA双螺旋解开不需要RNA聚合酶
13.关于基因控制蛋白质合成的过程,下列叙述正确的是( D )
A.一个含n个碱基的DNA分子,转录的mRNA分子的碱基数是n/2个
B.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率
C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上
D.在细胞周期中,mRNA的种类和含量均不断发生变化
14.某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( A )
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B. DNA—RNA杂交区域中A应与T配对
C.mRNA翻译只能得到一条肽链
D.该过程发生在真核细胞中
15.下列关于图中①、②两种分子的说法正确的是( A )
A.①为DNA,在正常情况下复制后形成两个相同的DNA
B.②为tRNA,一种tRNA可携带不同的氨基酸
C.遗传信息位于①上,密码子位于②上
D.①和②共有的碱基是C和G
16.用32P标记的T2噬菌体侵染不含32P的大肠杆菌,
下列叙述正确的是( C )
A.子代噬菌体的蛋白质是大肠杆菌的DNA上基因表达的结果
B.亲代噬菌体DNA连续复制3次产生的DNA中,含32P的DNA占1/8
C.合成子代噬菌体DNA的原料来自大肠杆菌
D.噬菌体DNA与大肠杆菌DNA的(A+C)/(T+G)的值不同
【能力提升】
1.噬菌体侵染细菌是研究DNA是遗传物质的经典实验,其中的
部分实验如下图所示。下列叙述正确的是( B )
A.①中噬菌体DNA复制的模板、原料、能量、酶均由细菌提供
B.适当时间保温后进行②操作,使细菌外的噬菌体与细菌分离
C.③后进行放射性检测,悬浮液中有少量放射性属于操作失误
D.细菌最终裂解后释放的子代噬菌体中,大多数含有放射性32P
2.如图是高等生物多聚核糖体合成肽链的过程,有关该过程的说法正确的是( C )
A.该图表示翻译的过程,图中核糖体从左向右移动
B.多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸排列顺序上互不相同
C.若合成某条肽链时脱去100个水分子,则该肽链至少含有102个氧原子
D.若合成产物为胰岛素,则它不需经内质网和高尔基体的加工
3.在搭建DNA分子结构模型的实验中,若4种碱基塑料片共30个,其中6个C,10个G,6个A,8个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个,脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足,则( D )
A.能搭建出30个脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子最长为12个碱基对
C.能搭建出415种不同的DNA分子模型 D.能搭建出一个5个碱基对的DNA分子
4.下列关于真核细胞内染色体、DNA和基因的叙述中,错误的是( C )
A.染色体是细胞核内DNA的唯一载体
B.同源染色体上基因的数目不一定相等
C.有丝分裂时,DNA分子数与染色体数的比值为1或2
D.染色体畸变时DNA分子结构不一定改变
【历年真题】
1.(2015.10·22题)下列关于用32P标记的T2噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌实验的叙述,错误的是( C )
A.子代噬菌体的DNA控制子代噬菌体的蛋白质合成
B.合成子代噬菌体外壳的原料来自大肠杆菌,子代噬菌体外壳都含35S
C.合成子代噬菌体DNA的原料来自大肠杆菌,子代噬菌体DNA都不含32P
D.大肠杆菌的DNA中嘌呤碱基之和与嘧啶碱基之和的比值与噬菌体的相同
2.(2015.10·23题)右图表示某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有( C )
A.3处 B.5处 C.7处 D.8处
3. (2016.4·24题)遗传信息的传递过程如图所示,其中
①~④表示四种不同的物质。下列叙述错误的是( B )
A.①复制时,2条链均可作为模板链
B.形成②时,需沿整条DNA长链进行
C.密码子CUU编码③所携带的氨基酸
D.②上可同时结合多个核糖体形成多条④
4(2016.10·7题)遗传信息表达的过程中,mRNA的三个碱基是UAC,则DNA模板链上对应的三碱基是( A )
A. ATG B. TAC C. TUC D. AUG
5.(2016.10·11题)用R型和S型肺炎双球菌进行实验,其过程和结果如图所示。据图分析可知( C )
A.RNA是转化因子 B.荚膜多糖具有生物活性
C.DNA是转化因子 D.DNA是主要的遗传物质
6.(2017.4·19题)下列关于DNA、RNA和基因的叙述,错误的是( C )
A.基因是具有遗传效应的核酸分子片段 B.遗传信息通过转录由DNA传递到RNA
C.亲代DNA通过复制在子代中表达遗传信息 D.细胞周期的间期和分裂期均有RNA的合成
7.(2017.4·20题)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( D )
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是光滑的
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
8.(2017.4·24题)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中,培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是( A )
A.每条染色体中的两条染色单体均含3H
B.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C.每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H
D.每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H
【加试要求】
右图是某高等生物细胞中基因R表达过程的示意图,“→”表示信息传递或物质转移的路径和方向,①~③表示物质,下列有关叙述正确的是( D )
A.基因R表达过程只发生在细胞核内
B.过程a需要DNA聚合酶参与
C.组成①和②的碱基种类不同
D.多个核糖体串在②上,增大了③合成的效率
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