专题四专题四 遗传遗传、变异与进化、变异与进化第一讲第一讲 遗传的分子基础遗传的分子基础目标引领目标引领1遗传的分子基础遗传的分子基础（1）人类对遗传物质的探索过程）人类对遗传物质的探索过程（2）DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点（3）基因的概念）基因的概念（4）DNA分子的复制分子的复制（5）遗传信息的转录与翻译）遗传信息的转录与翻译知识网络知识网络独立自学独立自学DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质(1)细细胞胞生生物物的的遗遗传传物物质质是是 ，病病毒毒的的遗遗传传物物质质是是 。(2)证证明明生生物物体体内内的的遗遗传传物物质质是是DNA的的实实验验证证据据有有 。DNADNA或或RNA肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验(3)比较肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验比较肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验肺炎双球菌肺炎双球菌转转化化实验实验噬菌体侵染噬菌体侵染细细菌菌实验实验实验实验思路思路相同相同将将 与其他物与其他物质质分开，分开，单单独地、直接地独地、直接地观观察它察它们们是否具有是否具有遗传遗传功能功能实验设计实验设计原原则则 原原则则， 原原则则实验实验技技术术手段手段细细菌培养，物菌培养，物质质的的 、分离和分离和鉴鉴定定病毒培养、病毒培养、放射放射性同位素性同位素标记实验结论实验结论 是是遗传物物质，蛋白，蛋白质等不是等不是遗传物物质 是是遗传物物质DNA对照对照单一变量单一变量提取提取DNADNA考点一、遗传物质探索的经典实验考点一、遗传物质探索的经典实验 1.肺炎双球菌的转化实验(部分图解)引导探究引导探究DNA DNA S型型细细菌菌 基因重基因重组组 DNA 噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌实验中同位素噬菌体侵染细菌实验中同位素标记类题目的标记类题目的解题规律解题规律2两个经典实验的比较两个经典实验的比较实验实验比比较较艾弗里的肺炎双球艾弗里的肺炎双球菌体外菌体外转转化化实验实验噬菌体侵染噬菌体侵染细细菌的菌的实验实验设计设计思思路路设设法将法将 和其他成分分开，和其他成分分开，单单独地直接独地直接观观察它察它们们各自的作用各自的作用分离方分离方法法 ：将：将S型型细细菌的菌的DNA与其他与其他成分分离，然后用成分分离，然后用每种每种单单一成分分一成分分别别与与R型型细细菌混合培菌混合培养养 ：利用：利用T2噬菌体噬菌体侵染大侵染大肠肠杆菌杆菌过过程中程中DNA注注入大入大肠肠杆菌体内，而蛋白杆菌体内，而蛋白质质外外壳留在大壳留在大肠肠杆菌体外，使杆菌体外，使DNA和蛋白和蛋白质质自然分开自然分开观观察指察指标标观观察察R型型细细菌能否菌能否转转化化为为S型型细细菌菌观观察放射性物察放射性物质质是在上清液或是在上清液或沉淀物中沉淀物中DNA直接分离法直接分离法同位素同位素标记标记法法结结论论 ；说说明了明了遗传遗传物物质质可可发发生可生可遗传遗传的的变变异异 ；说说明了明了DNA能控制蛋白能控制蛋白质质的合成；的合成；DNA能自我复制能自我复制遗传遗传物物质质DNA是是遗传遗传物物 质质，蛋白，蛋白质质不是不是 DNA是是遗传遗传物物质质3 3、人、人类对遗传类对遗传物物质质的探索的探索过过程程 4生物含有的核酸物质总结遗传遗传物物质质所含核酸所含核酸所含核苷酸所含核苷酸含氮碱基含氮碱基细细胞生物均胞生物均为为DNA (原核、原核、真核生物真核生物) 病病毒毒DNA病毒病毒1种，种，为为DNA4种脱氧核苷种脱氧核苷酸酸4种：种：A、T、C、GRNA病毒病毒1种，种，为为RNA4种核糖核苷种核糖核苷酸酸4种：种：A、U、C、G(2013新课标全国卷新课标全国卷)在生命科学在生命科学发发展展过过程程中，中，证证明明DNA是是遗传遗传物物质质的的实验实验是是()孟德孟德尔尔的豌豆的豌豆杂杂交交实验实验摩摩尔尔根的果根的果蝇杂蝇杂交交实验实验肺炎双球菌肺炎双球菌转转化化实验实验T2噬菌体侵染噬菌体侵染大大肠肠杆菌杆菌实验实验DNA的的X光衍射光衍射实验实验ABCD当堂诊学当堂诊学C(2012上海高考上海高考)赫赫尔尔希希(A.Hershey)和蔡斯和蔡斯(M.Chase)于于1952年所做的噬菌体侵染年所做的噬菌体侵染细细菌菌的著名的著名实验进实验进一步一步证实证实了了DNA是是遗传遗传物物质质。这项实验获这项实验获得成功的原因之一是噬菌体得成功的原因之一是噬菌体()A侵染大侵染大肠肠杆菌后会裂解宿主杆菌后会裂解宿主细细胞胞B只将其只将其DNA注入大注入大肠肠杆菌杆菌细细胞中胞中CDNA可用可用15N放射性同位素放射性同位素标记标记D蛋白蛋白质质可用可用32P放射性同位素放射性同位素标记标记BA2012江苏卷江苏卷人类对遗传物质本质的探索经历了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孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质学本质B噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力验更具说服力C沃森和克里克提出在沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数不等于嘌呤数D烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是传物质是RNABDNA分子的特性、结构与复制分子的特性、结构与复制(1)DNA分分子子具具有有稳稳定定性性、 和和 。稳稳定定性性的的原原因因是是外外侧侧 ，构构成成基基本本骨骨架架，内内侧侧 ，其其中中A与与T之之间间以以2个个 相相连连，G与与C之之间间以以3个个 相相连连，因因此此 含含量量越越高高，DNA就就越越稳稳定定。DNA多多样样性性的的原原因因是是构构成成DNA的的碱碱基基对对的的 、 和和 千变万化。千变万化。(2)DNA分分子子的的复复制制过过程程中中所所运运用用的的酶酶有有 ，其其作作用用是是断断开开碱碱基基对对之之间间的的 ；DNA聚聚合合酶酶的的作作用用是是形形成成 。4基因的结构与功能基因的结构与功能(1) 是是决决定定生生物物性性状状的的基基本本单单位位，是是具具有有 的的DNA片段。片段。(2)基基因因的的结结构构包包括括 两两部部分分，与与原原核核细细胞胞相相比比，真真核核细细胞胞基基因因结结构构特特点点是是编编码码区区是是 ，有有内含子和外显子之分。内含子和外显子之分。(3)基基因因的的功功能能是是 ，基基因因中中非非编编码码序列起序列起 的作用。的作用。多样性多样性 特异性特异性脱氧核糖和磷酸交替连接脱氧核糖和磷酸交替连接通过氢键形成碱基对通过氢键形成碱基对氢键氢键氢键氢键G与与C数目数目 比例比例 排列顺序排列顺序解旋酶解旋酶氢键氢键磷酸二酯键磷酸二酯键基因基因遗传效应遗传效应编码区和非编码区编码区和非编码区间隔的、不连续的间隔的、不连续的遗传信息的传递与表达遗传信息的传递与表达调控遗传信息表达调控遗传信息表达独立自学独立自学4遗传信息及其表达遗传信息及其表达(1)遗传信息是指遗传信息是指 的排列顺序。的排列顺序。(2)遗遗传传密密码码是是指指 上上决决定定一一个个氨氨基基酸酸的的3个个相相邻邻的的碱碱 基基 。 生生 物物 体体 共共 有有 个个 密密 码码 子子 ， 几几 乎乎 所所 有有 生生 物物 共共 用用 。(3)氨氨基基酸酸的的运运载载工工具具是是 ，其其一一端端的的三三个个碱碱基基能能专专一一 性性 地地 与与 配配 对对 ， 一一 种种 tRNA只只 能能 识识 别别 并并 转转 运运 。(4)细胞生物中细胞生物中 方向可表示为：方向可表示为： (5)基基因因对对性性状状的的控控制制途途径径之之一一是是通通过过 来来控控制制代代谢谢过过程程，其其二二是是通通过过 来来直直接接影响性状。影响性状。DNA分子中脱氧核苷酸分子中脱氧核苷酸mRNA64一套密码子一套密码子tRNAmRNA上的密码子上的密码子一种氨基酸一种氨基酸遗传信息的流动遗传信息的流动控制酶的合成控制酶的合成控制蛋白质分子的结构控制蛋白质分子的结构考点二、复制、转录和翻译考点二、复制、转录和翻译 1.下图表示遗传信息在生物大分子间的传递，下图表示遗传信息在生物大分子间的传递，识图回答：识图回答：引导探究引导探究复制复制 转录转录 翻翻译译 2核酸种类的判定方法核酸种类的判定方法条件条件结论结论有有U无无T(或有核糖或有核糖)一定一定为为 .有有T无无U(或有脱氧核糖或有脱氧核糖)，且，且AT或或嘌嘌呤呤嘧啶嘧啶一定一定为为 .有有T无无U(或有脱氧核糖或有脱氧核糖)，且，且AT或或嘌嘌呤呤嘧啶嘧啶 .RNA单链单链DNA双双链链或或单链单链DNA3、观观察下面三幅察下面三幅图图片，思考各自代表什么生理片，思考各自代表什么生理活活动动？某一某一DNA分子用分子用32P标记标记,其中胞嘧啶其中胞嘧啶100个个,占全部占全部碱基的碱基的20%.将其放在含将其放在含31P的环境中复制的环境中复制3次次,下列下列叙述错误的是（叙述错误的是（ ）A 含含32P的的DNA分子占分子占1/4B 只含只含31P的的DNA分子占分子占3/4C 共形成共形成8个个DNA分子分子D 共需游离的腺嘌呤共需游离的腺嘌呤2800个个DDNA复制复制过过程中其中一条程中其中一条链发链发生差生差错错，复制复制n代后，含有突代后，含有突变变基因的异常基因的异常DNA分子分子占占DNA总总数的数的50%。若某若某DNA分子含某碱基分子含某碱基m个，个，该该DNA分子分子进进行行n次复制，次复制，则则需消耗某游离的脱氧核苷需消耗某游离的脱氧核苷酸数酸数为为m(2n1)；进进行第行第n代复制代复制时时，需消，需消耗某游离的脱氧核苷酸数耗某游离的脱氧核苷酸数为为m2n1。(2012安徽卷安徽卷) 5图示细胞内某些图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发重要物质的合成过程，该过程发生在生在A真核细胞内，一个真核细胞内，一个mRNA分子上结分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链合多个核糖体同时合成多条肽链B原核细胞内，转录促使原核细胞内，转录促使mRNA在核在核糖体上移动以便合成肽链糖体上移动以便合成肽链C原核细胞内，转录还未结束便启动原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译遗传信息的翻译D真核细胞内，转录的同时核糖体进真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译入细胞核启动遗传信息的翻译C当堂诊学当堂诊学（2011安徽）安徽）甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是甲、乙图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酸分子B甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质中进行甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质中进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶分子解旋时，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，乙可起始多次起始多次D（2010安徽安徽二、二、）3大大肠肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通可以通过过合成合成 -半乳糖苷半乳糖苷酶酶将乳糖分解将乳糖分解为为葡萄糖和半乳糖加葡萄糖和半乳糖加以利用。将大以利用。将大肠肠杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中，杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中，测测定其定其细细胞胞总总数及数及细细胞内胞内 -半乳糖苷半乳糖苷酶酶的活性的活性变变化（如化（如图图）。）。据据图图分析，下列叙述合理的是分析，下列叙述合理的是A050min，细细胞内无胞内无 -半乳糖苷半乳糖苷酶酶基因基因B50100min，细细胞内无胞内无分解葡萄糖的分解葡萄糖的酶酶C培养基中葡萄糖和乳糖培养基中葡萄糖和乳糖同同时时存在存在时时， -半乳糖苷半乳糖苷酶酶基因开始表达基因开始表达D培养基中葡萄糖缺乏培养基中葡萄糖缺乏时时， -半乳糖苷半乳糖苷酶酶基因开始表基因开始表达达D考点三、基因对性状的控制考点三、基因对性状的控制 1.写出下列各类生物遗传信息的传递过程生物种生物种类类遗传遗传信息的信息的传递过传递过程程DNA病毒，如噬菌体病毒，如噬菌体复制型复制型RNA病毒，如烟病毒，如烟草花叶病毒草花叶病毒逆逆转录转录病毒，如艾滋病病毒，如艾滋病病毒病毒细细胞生物胞生物蛋白质分子结构蛋白质分子结构 控制酶的合成进而控制代谢过程控制酶的合成进而控制代谢过程 1.1.碱基互补配对原则通过什么过程，在哪些场所中碱基互补配对原则通过什么过程，在哪些场所中得以体现？得以体现？2.遗传信息怎样在生物体内和生物体之间传递？遗传信息怎样在生物体内和生物体之间传递？引导探究引导探究当堂诊学当堂诊学（2013新课标新课标卷）卷）1.关于蛋白质合成的叙关于蛋白质合成的叙述，正确的是述，正确的是A.一种一种tRNA可以携带多种氨基酸可以携带多种氨基酸B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的聚合酶是在细胞核内合成的C.反密码子是位于反密码子是位于mRNA上相邻的上相邻的3个碱基个碱基D.线粒体中的线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成能控制某些蛋白质的合成D（2013浙江卷）浙江卷）3某生物基因表达过程如图所某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是示。下列叙述与该图相符的是A在在RNA聚合酶作用下聚合酶作用下DNA双螺旋解开双螺旋解开BDNARNA杂交区域中杂交区域中A应与应与T配对配对CmRNA翻译只能得到一条肽链翻译只能得到一条肽链D该过程发生在真核细胞中该过程发生在真核细胞中A2012福建卷福建卷双脱氧核苷酸常用于双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵的合成，且遵循碱基互补配对原则。循碱基互补配对原则。DNA合成时，在合成时，在DNA聚合聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有不同长度的子链最多有()A2种种B3种种C4种种D5种种D2012四川卷四川卷将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的是就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的是()A发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物B大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传C大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等D生长激素基因在转录时需要解旋酶和生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶连接酶B