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1、 遺傳的分子基礎 授課提示：對應學生用書第133頁 1．DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程相關易錯總結(jié) (1)場所：①細胞中有DNA的場所就會有復制、轉(zhuǎn)錄的發(fā)生，如線粒體和葉綠體中也會發(fā)生；②翻譯發(fā)生在核糖體上(核糖體主要存在于細胞質(zhì)中線粒體、葉綠體中也含有)。 注意：哺乳動物成熟紅細胞中無細胞核和細胞器，不能進行DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。 (2)范圍及時期：①DNA的復制主要發(fā)生于能進行分裂的細胞中，主要發(fā)生于分裂間期；②轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生于所有含DNA的細胞中，僅在細胞周期的分裂期不能進行轉(zhuǎn)錄；③就個體而言，轉(zhuǎn)錄可發(fā)生在個體生長發(fā)育的任何時期。 (3)轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物不僅有mRNA分子，還有t

2、RNA、rRNA，但只有mRNA攜帶遺傳信息。3種RNA分子都參與翻譯過程，只是作用不同。tRNA上有很多個堿基，并非只有3個，只是構(gòu)成反密碼子的是3個。 (4)真核生物與原核生物中轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較：真核生物核基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在不同的場所進行的，DNA先在細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄形成mRNA，mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)后才能進行翻譯；原核生物由于沒有成形的細胞核，沒有核膜的阻隔，所以可以邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。 (5)轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中的堿基配對方式：轉(zhuǎn)錄中DNA和RNA互補配對，因此堿基配對類型有T—A、A—U、G—C三種；翻譯過程中是mRNA和tRNA互補配對，因此堿基配對類型有A—U、G—C兩種。 2．

3、遺傳物質(zhì)功能的歸納總結(jié) (1)復制功能：親代通過復制將遺傳物質(zhì)傳給子代。 (2)指導蛋白質(zhì)的合成：通過指導蛋白質(zhì)的合成來控制生物性狀，一條途徑是通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物性狀；另一條途徑是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀。 (3)基因是具有遺傳效應的DNA片段?！斑z傳效應”指的是對蛋白質(zhì)的合成有直接或間接影響的能力。轉(zhuǎn)錄得到的RNA不一定是翻譯的模板，可能被加工成tRNA或rRNA(參與核糖體的構(gòu)成)。 3．中心法則相關易錯分析 (1)上述五個生理過程不會同時發(fā)生在同一個細胞中。如高度分化細胞的細胞核中，一般不會進行①過程，因為細胞已經(jīng)不再進行分裂，但是可進

4、行②⑤兩個過程。 (2)正常細胞中不會發(fā)生③④兩個過程，這兩個過程也不會發(fā)生在病毒體內(nèi)。只有被病毒侵入的細胞中才能進行其中的一個過程：逆轉(zhuǎn)錄病毒的遺傳信息流動過程有③①②⑤；RNA自我復制病毒的遺傳信息流動過程有④⑤。 [題組突破演練] 1．如果把人的精原細胞中的46個DNA分子用15N標記，此細胞在不含標記的環(huán)境中依次經(jīng)過一次有絲分裂和一次減數(shù)分裂，則相關描述正確的是(　　) A．在有絲分裂后期，含有15N的染色體有46條 B．在減數(shù)第一次分裂后期，一個初級精母細胞中含有15N的DNA有46個 C．在減數(shù)第二次分裂后期，每對同源染色體中有1條染色體含有15N D．形成的8個精細

5、胞中，含有15N的細胞最少占25% 解析：含15N標記的DNA分子的精原細胞在不含標記的環(huán)境中先經(jīng)過一次有絲分裂，在有絲分裂間期，DNA分子復制一次，復制后每條染色單體中的DNA都是一條鏈含15N，另一條鏈不含15N。由于體細胞中有46條染色體，所以有絲分裂后期著絲點分裂后，染色體變?yōu)?2條，每條染色體的DNA中都有一條鏈含15N，所以有絲分裂后期含有15N的染色體有92條，A錯誤。有絲分裂后再進行減數(shù)分裂，在減數(shù)第一次分裂間期，DNA再復制一次，復制后的每條染色體的兩條染色單體中只有一條染色單體中的DNA的一條鏈含有15N，減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分開，但還未分到兩個子細胞中，此時一

6、個初級精母細胞中有46條染色體含有15N，含有15N的DNA也有46個，B正確。減數(shù)第二次分裂后期的細胞中無同源染色體存在，C錯誤。處于減數(shù)第二次分裂后期的次級精母細胞中的46條染色體中有23條含有15N，這些具有15N的染色體隨機進入兩個子細胞中，因此，形成的8個精細胞中，至少有一半含有15N標記，最多可以達到100%，D錯誤。 答案：B 2．圖1表示細胞內(nèi)合成RNA的過程；圖2表示a、b、c三個核糖體相繼結(jié)合到一個mRNA分子上，并沿著mRNA移動合成肽鏈的過程。下列相關敘述中正確的是(　　) A．圖1所示過程不會發(fā)生在原核細胞中，該DNA片段至少含有2個基因 B．圖1中兩

7、個RNA聚合酶反向移動，該DNA片段的兩條鏈均可作為模板鏈 C．圖2中最早與mRNA結(jié)合的核糖體是a，核糖體沿箭頭①方向移動 D．圖1堿基的配對方式為A—U、G—C、T—A，圖2為A—U、G—C 解析：分析可知，圖1所示過程為轉(zhuǎn)錄過程，真、原核細胞中都會發(fā)生轉(zhuǎn)錄，A錯誤；圖1中有兩個基因正在進行轉(zhuǎn)錄，因為DNA兩條鏈的方向分別是3′→5′和5′→3′，圖1中左邊基因轉(zhuǎn)錄的方向為從左往右(即RNA合成方向是5′→3′)，右邊基因轉(zhuǎn)錄的方向為從右往左(實際上RNA的合成方向也是5′→3′)，所以RNA聚合酶都是沿著模板鏈的3′→5′方向移動，B錯誤；圖2中，c核糖體上的肽鏈最長，a核糖體上的

8、肽鏈最短，說明c核糖體最先和mRNA結(jié)合，核糖體沿箭頭①方向移動，C錯誤；轉(zhuǎn)錄過程中的堿基互補 配對方式為A—U、G—C、T—A，而翻譯過程中的堿基互補配對方式為A—U、G—C，D正確。 答案：D 3．圖1表示具細胞結(jié)構(gòu)的生物遺傳信息傳遞的某過程，圖2表示DNA結(jié)構(gòu)片段。請回答下列問題： (1)圖1所示的遺傳信息傳遞過程中不同于圖2的堿基互補配對方式是________________________________________________________________________。 (2)若把圖2所示DNA片段放在含15N的培養(yǎng)液中復制3代，子代中含14N的DNA所占

9、比例為________。 (3)某研究性學習小組以細菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心法對有關DNA復制的方式是全保留還是半保留進行了探究(已知實驗所用細菌中只有一條DNA分子，全保留復制中子代DNA均由兩條子鏈結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)用的細菌大約每20 min分裂一次，產(chǎn)生子代)。請據(jù)圖3回答下列問題： 圖3 實驗三的離心結(jié)果：如果DNA位于1/2重帶和1/2輕帶位置，則是全保留復制；如果DNA全位于中帶位置，則是________復制。為了進一步得出結(jié)論，該小組設計了實驗四，請分析，如果DNA位于________(位置及比例)帶位置，則是全保留復制；如果DNA位于________

10、(位置及比例)帶位置，則是半保留復制。 (4)某卵原細胞(2N＝4)中每對同源染色體僅有一條染色體上的DNA分子兩條鏈均被15N標記，該卵原細胞在14N的環(huán)境中進行減數(shù)分裂，那么減數(shù)第一次分裂后期的初級卵母細胞中含有15N標記的染色單體有________條；減數(shù)第二次分裂后期的次級卵母細胞中含有15N標記的染色體有________條，其產(chǎn)生含有15N標記的卵細胞的概率為________。 解析：(1)圖1表示轉(zhuǎn)錄過程，圖2表示DNA結(jié)構(gòu)片段，因此，圖1所示的遺傳信息傳遞過程中不同于圖2的堿基互補配對方式是A—U。(2)圖2所示的DNA中一條鏈含15N，另一條鏈含14N，若把此DNA片段放在

11、含15N的培養(yǎng)液中復制3代，凡是新形成的子鏈都含有15N，子代DNA分子總數(shù)是8，根據(jù)半保留復制，其中含14N的DNA分子數(shù)為1，因此子代中含14N的DNA所占比例為1/8。(3)據(jù)圖3可知：研究DNA復制的方式可用同位素示蹤技術(shù)和密度梯度離心法。①若實驗三的離心結(jié)果為DNA位于1/2重帶和1/2輕帶位置，說明復制產(chǎn)生的子代是兩條含14N的鏈構(gòu)成的DNA，分布在輕帶位置，而親代兩條含15N的鏈重新構(gòu)成一個DNA分子，位于重帶位置，應為全保留復制；如果DNA全位于中帶位置，表明子代DNA都是一條鏈含14N，一條鏈含15N，所以是半保留復制。實驗四是把14N細菌放在含有15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)40 m

12、in，該細菌分裂2次，共形成4個子代DNA分子。若是全保留復制，則有3個DNA分子的2條鏈均含15N,1個DNA分子的2條鏈均含14N，經(jīng)密度梯度離心后位于1/4輕帶和3/4重帶位置；若是半保留復制，則有2個DNA分子的一條鏈含15N，另一條鏈含14N，另2個DNA分子的2條鏈均含15N，經(jīng)密度梯度離心后位于1/2中帶和1/2重帶位置。(4)由題意可知，該卵原細胞含有4條即2對同源染色體，其中有2條即每對同源染色體僅有一條染色體上的DNA分子兩條鏈均被15N標記，該卵原細胞在14N的環(huán)境中進行減數(shù)分裂，依據(jù)DNA分子半保留復制的原理，當DNA復制結(jié)束時，2條被15N標記的染色體所含有的4條染色

13、單體上的DNA分子均為一條鏈含15N，另一條鏈含14N，因此處于減數(shù)第一次分裂后期的初級卵母細胞中含有15N標記的染色單體有4條。減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離，分別移向細胞兩極，因同源染色體移向細胞兩極的過程是隨機的，所以減數(shù)第一次分裂結(jié)束時所形成的次級卵母細胞中含有的被15N標記的染色體數(shù)是0或1或2。減數(shù)第二次分裂后期由于著絲點分裂，1條染色體形成2條子染色體，因此處于減數(shù)第二次分裂后期的次級卵母細胞中含有15N標記的染色體有0或2或4條，其產(chǎn)生含有15N標記的卵細胞的概率為3/4。 答案：(1)A—U　(2)1/8　(3)半保留　1/4輕帶和3/4重　1/2中帶和1/2重　(4)4

14、　0或2或4　3/4 4．在正常人體細胞中，非受體型酪氨酸蛋白結(jié)合酶基因abl位于9號染色體上，表達量極低，不會誘發(fā)癌變。在慢性骨髓瘤病人細胞中，該基因卻被轉(zhuǎn)移到第22號染色體上，與bcr基因相融合。發(fā)生重排后基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受影響，但表達量大為提高，導致細胞分裂失控，發(fā)生癌變。圖一表示這種細胞癌變的機理，圖二表示基因表達的某一環(huán)節(jié)。據(jù)圖回答下列問題： (1)細胞癌變是細胞畸形分化的結(jié)果，據(jù)圖一分析，細胞分化的根本原因是________________________________________________________________________ ___________

15、_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 其調(diào)控機制主要發(fā)生在[　]________過程。 (2)細胞癌變的病理很復雜，圖示癌變原因從變異的類型看屬于________。 (3)圖二表示圖一中________過程，其場所是[　]________。 (4)分析圖二可見，纈氨酸的密碼子是____________，連接甲硫氨酸和賴氨酸之間的化學鍵的結(jié)構(gòu)式是_____

16、_____________________________________。 (5)一種氨基酸可以由多個密碼子決定，這對生物生存和發(fā)展的重要意義是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：

17、(1)細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達，即通過調(diào)控使特定基因進行轉(zhuǎn)錄。(2)該基因片段被移接到非同源染色體上，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。(3)圖二發(fā)生mRNA與tRNA互補配對的過程，故可判斷該過程為翻譯，其場所為核糖體。(4)根據(jù)運輸纈氨酸t(yī)RNA上的反密碼子為CAG，可知其互補的密碼子為GUC。肽鏈中兩個氨基酸之間脫水縮合所形成的鍵為肽鍵，其結(jié)構(gòu)式為—NH—CO—。(5)由于多種密碼子可決定同一種氨基酸，故當發(fā)生基因突變導致密碼子中某一堿基的種類發(fā)生改變時，其所對應的氨基酸的種類不一定改變，從而提高了生物性狀的穩(wěn)定性。 答案：(1)基因的選擇性表達　③　轉(zhuǎn)錄　(2)染色體(結(jié)構(gòu))變異　(3)翻譯?、摺『颂求w　(4)GUC　—NH—CO—　(5)在一定程度上防止由于堿基的改變而導致生物性狀的改變(或：當某種氨基酸使用頻率高時，幾種密碼子決定同一種氨基酸，可以保證翻譯速度) - 5 -