2018版生物一轮复习第六单元遗传的分子基础微讲座遗传的分子基础学案

遗传的分子基础

授课提示：对应学生用书第133页

1．DNA复制、转录和翻译过程相关易错总结

(1)场所：①细胞中有DNA的场所就会有复制、转录的发生，如线粒体和叶绿体中也会发生；②翻译发生在核糖体上(核糖体主要存在于细胞质中线粒体、叶绿体中也含有)。

注意：哺乳动物成熟红细胞中无细胞核和细胞器，不能进行DNA的复制、转录和翻译。

(2)范围及时期：①DNA的复制主要发生于能进行分裂的细胞中，主要发生于分裂间期；

②转录和翻译发生于所有含DNA的细胞中，仅在细胞周期的分裂期不能进行转录；③就个体而言，转录可发生在个体生长发育的任何时期。

(3)转录的产物不仅有mRNA分子，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息。3种RNA 分子都参与翻译过程，只是作用不同。tRNA上有很多个碱基，并非只有3个，只是构成反密码子的是3个。

(4)真核生物与原核生物中转录和翻译的比较：真核生物核基因的转录和翻译是在不同的场所进行的，DNA先在细胞核内转录形成mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质后才能进行翻译；原核生物由于没有成形的细胞核，没有核膜的阻隔，所以可以边转录边翻译。

(5)转录、翻译过程中的碱基配对方式：转录中DNA和RNA互补配对，因此碱基配对类型有T—A、A—U、G—C三种；翻译过程中是mRNA和tRNA互补配对，因此碱基配对类型有A—U、G—C两种。

2．遗传物质功能的归纳总结

(1)复制功能：亲代通过复制将遗传物质传给子代。

(2)指导蛋白质的合成：通过指导蛋白质的合成来控制生物性状，一条途径是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状；另一条途径是通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。

(3)基因是具有遗传效应的DNA片段。“遗传效应”指的是对蛋白质的合成有直接或间接影响的能力。转录得到的RNA不一定是翻译的模板，可能被加工成tRNA或rRNA(参与核糖体的构成)。

3．中心法则相关易错分析

(1)上述五个生理过程不会同时发生在同一个细胞中。如高度分化细胞的细胞核中，一般不会进行①过程，因为细胞已经不再进行分裂，但是可进行②⑤两个过程。

(2)正常细胞中不会发生③④两个过程，这两个过程也不会发生在病毒体内。只有被病毒侵入的细胞中才能进行其中的一个过程：逆转录病毒的遗传信息流动过程有③①②⑤；RNA自

我复制病毒的遗传信息流动过程有④⑤。

[题组突破演练]

1．如果把人的精原细胞中的46个DNA分子用15N标记，此细胞在不含标记的环境中依次经过一次有丝分裂和一次减数分裂，则相关描述正确的是( )

A．在有丝分裂后期，含有15N的染色体有46条

B．在减数第一次分裂后期，一个初级精母细胞中含有15N的DNA有46个

C．在减数第二次分裂后期，每对同源染色体中有1条染色体含有15N

D．形成的8个精细胞中，含有15N的细胞最少占25%

解析：含15N标记的DNA分子的精原细胞在不含标记的环境中先经过一次有丝分裂，在有丝分裂间期，DNA分子复制一次，复制后每条染色单体中的DNA都是一条链含15N，另一条链不含15N。由于体细胞中有46条染色体，所以有丝分裂后期着丝点分裂后，染色体变为92条，每条染色体的DNA中都有一条链含15N，所以有丝分裂后期含有15N的染色体有92条，A错误。有丝分裂后再进行减数分裂，在减数第一次分裂间期，DNA再复制一次，复制后的每条染色体的两条染色单体中只有一条染色单体中的DNA的一条链含有15N，减数第一次分裂后期，同源染色体分开，但还未分到两个子细胞中，此时一个初级精母细胞中有46条染色体含有15N，含有15N的DNA也有46个，B正确。减数第二次分裂后期的细胞中无同源染色体存在，C错误。处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞中的46条染色体中有23条含有15N，这些具有15N的染色体随机进入两个子细胞中，因此，形成的8个精细胞中，至少有一半含有15N标记，最多可以达到100%，D错误。

答案：B

2．图1表示细胞内合成RNA的过程；图2表示a、b、c三个核糖体相继结合到一个mRNA 分子上，并沿着mRNA移动合成肽链的过程。下列相关叙述中正确的是( )

A．图1所示过程不会发生在原核细胞中，该DNA片段至少含有2个基因

B．图1中两个RNA聚合酶反向移动，该DNA片段的两条链均可作为模板链

C．图2中最早与mRNA结合的核糖体是a，核糖体沿箭头①方向移动

D．图1碱基的配对方式为A—U、G—C、T—A，图2为A—U、G—C

解析：分析可知，图1所示过程为转录过程，真、原核细胞中都会发生转录，A错误；图1中有两个基因正在进行转录，因为DNA两条链的方向分别是3′→5′和5′→3′，图1中

左边基因转录的方向为从左往右(即RNA合成方向是5′→3′)，右边基因转录的方向为从右往左(实际上RNA的合成方向也是5′→3′)，所以RNA聚合酶都是沿着模板链的3′→5′方向移动，B错误；图2中，c核糖体上的肽链最长，a核糖体上的肽链最短，说明c核糖体最先和mRNA结合，核糖体沿箭头①方向移动，C错误；转录过程中的碱基互补配对方式为A—U、G—C、T—A，而翻译过程中的碱基互补配对方式为A—U、G—C，D正确。

答案：D

3．图1表示具细胞结构的生物遗传信息传递的某过程，图2表示DNA结构片段。请回答下列问题：

(1)图1所示的遗传信息传递过程中不同于图2的碱基互补配对方式是________________________________________________________________________。

(2)若把图2所示DNA片段放在含15N的培养液中复制3代，子代中含14N的DNA所占比例为________。

(3)某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式是全保留还是半保留进行了探究(已知实验所用细菌中只有一条DNA分子，全保留复制中子代DNA均由两条子链结构，培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代)。请据图3回答下列问题：

图3

实验三的离心结果：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是全保留复制；如果DNA 全位于中带位置，则是________复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析，如果DNA位于________(位置及比例)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于________(位置及比例)带位置，则是半保留复制。

(4)某卵原细胞(2N＝4)中每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标

记，该卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂，那么减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中含有15N标记的染色单体有________条；减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有________条，其产生含有15N标记的卵细胞的概率为________。

解析：(1)图1表示转录过程，图2表示DNA结构片段，因此，图1所示的遗传信息传递过程中不同于图2的碱基互补配对方式是A—U。(2)图2所示的DNA中一条链含15N，另一条链含14N，若把此DNA片段放在含15N的培养液中复制3代，凡是新形成的子链都含有15N，子代DNA分子总数是8，根据半保留复制，其中含14N的DNA分子数为1，因此子代中含14N的DNA 所占比例为1/8。(3)据图3可知：研究DNA复制的方式可用同位素示踪技术和密度梯度离心法。①若实验三的离心结果为DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，说明复制产生的子代是两条含14N的链构成的DNA，分布在轻带位置，而亲代两条含15N的链重新构成一个DNA分子，位于重带位置，应为全保留复制；如果DNA全位于中带位置，表明子代DNA都是一条链含14N，一条链含15N，所以是半保留复制。实验四是把14N细菌放在含有15N的培养基中培养40 min，该细菌分裂2次，共形成4个子代DNA分子。若是全保留复制，则有3个DNA分子的2条链均含15N,1个DNA分子的2条链均含14N，经密度梯度离心后位于1/4轻带和3/4重带位置；若是半保留复制，则有2个DNA分子的一条链含15N，另一条链含14N，另2个DNA分子的2条链均含15N，经密度梯度离心后位于1/2中带和1/2重带位置。(4)由题意可知，该卵原细胞含有4条即2对同源染色体，其中有2条即每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标记，该卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂，依据DNA分子半保留复制的原理，当DNA复制结束时，2条被15N标记的染色体所含有的4条染色单体上的DNA分子均为一条链含15N，另一条链含14N，因此处于减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中含有15N标记的染色单体有4条。减数第一次分裂后期同源染色体分离，分别移向细胞两极，因同源染色体移向细胞两极的过程是随机的，所以减数第一次分裂结束时所形成的次级卵母细胞中含有的被15N标记的染色体数是0或1或2。减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，1条染色体形成2条子染色体，因此处于减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有0或2或4条，其产生含有15N标记的卵细胞的概率为3/4。

答案：(1)A—U (2)1/8 (3)半保留1/4轻带和3/4重1/2中带和1/2重(4)4 0或2或4 3/4

4．在正常人体细胞中，非受体型酪氨酸蛋白结合酶基因abl位于9号染色体上，表达量极低，不会诱发癌变。在慢性骨髓瘤病人细胞中，该基因却被转移到第22号染色体上，与bcr 基因相融合。发生重排后基因内部结构不受影响，但表达量大为提高，导致细胞分裂失控，发生癌变。图一表示这种细胞癌变的机理，图二表示基因表达的某一环节。据图回答下列问题：

(1)细胞癌变是细胞畸形分化的结果，据图一分析，细胞分化的根本原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其调控机制主要发生在[ ]________过程。

(2)细胞癌变的病理很复杂，图示癌变原因从变异的类型看属于________。

(3)图二表示图一中________过程，其场所是[ ]________。

(4)分析图二可见，缬氨酸的密码子是____________，连接甲硫氨酸和赖氨酸之间的化学键的结构式是__________________________________________。

(5)一种氨基酸可以由多个密码子决定，这对生物生存和发展的重要意义是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，即通过调控使特定基因进行转录。

(2)该基因片段被移接到非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位。(3)图二发生mRNA 与tRNA互补配对的过程，故可判断该过程为翻译，其场所为核糖体。(4)根据运输缬氨酸tRNA 上的反密码子为CAG，可知其互补的密码子为GUC。肽链中两个氨基酸之间脱水缩合所形成的键为肽键，其结构式为—NH—CO—。(5)由于多种密码子可决定同一种氨基酸，故当发生基因突变导致密码子中某一碱基的种类发生改变时，其所对应的氨基酸的种类不一定改变，从而提高了生物性状的稳定性。

答案：(1)基因的选择性表达③转录(2)染色体(结构)变异(3)翻译⑦核糖体(4)GUC —NH—CO—(5)在一定程度上防止由于碱基的改变而导致生物性状的改变(或：当某种氨基酸使用频率高时，几种密码子决定同一种氨基酸，可以保证翻译速度)