高三生物第二轮教学案专题4____遗传的细胞基础和分子基础

1高三生物第二轮教学案专题4遗传的细胞基础和分子基础一、知识构建：二、知识链接（一）细胞的减数分裂及配子的形成过程1、减数分裂是一种特殊的有丝分裂方式，因此两者有些方面相同，但由于是特殊的有丝分裂，所以必须搞清楚两者的异同，并能够正确识图和绘图。比较项目有丝分裂减数分裂不同点分裂细胞类型体细胞原始的生殖细胞同源染色体行为无联会有联会，出现四分体，相互分离，姐妹染色单体互换部分片段细胞分裂次数1次2次人类对遗传物质的探索过程DNA分子的结构和复制减数分裂和受精作用基因对性状的控制遗传的细胞基础和物质基础减数分裂的概念减数分裂的过程受精作用精子的形成肺炎双球菌转化实验卵细胞的形成噬菌体侵染细菌实验DNA是主要的遗传物质DNA是遗传物质DNA分子的结构基本组成单位DNA的双螺旋结构结构特点DNA分子的复制时间、条件、过程、特点、意义基因基因的本质基因对性状的控制基因与染色体的关系DNA片段中的遗传信息基因指导蛋白质的合成转录中心法则及其补充翻译2子细胞数目2个雄为4个，雌为（1+3）个子细胞染色体数与亲代细胞相同是亲代细胞的一半子细胞类型体细胞精子细胞或卵细胞相同点染色体复制一次，都出现纺锤体意义使生物个体发育中，亲子代细胞间维持了遗传性状的稳定性减数分裂和受精作用使生物在系统发育中，亲子代之间维持了遗传的稳定性2、减数分裂过程中，生物可发生多种可遗传的变异。如分裂间期，DNA复制时可发生基因突变；减数第一次分裂过程中，可通过基因的自由组合和交叉互换发生基因重组；减数分裂和受精作用中还可发生染色体变异等。3、通常情况下，受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，这样，经过受精作用，受精卵中的染色体又恢复到体细胞中染色体的数目，具有两个亲本的遗传性。可见，对于进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用，对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性，对于生物的遗传变异都是十分重要的。所以说，有性生殖产生的后代具备两个亲本的遗传性，具有更大的生活力和变异性，对于生物的进化有重要意义。（二）人类对遗传物质的探索过程1、证明DNA是遗传物质的思路：把DNA和蛋白质分开，单独直接地去观察DNA的效应。肺炎双球菌转化实验2、证明遗传物质实验噬菌体浸染细菌实验（同位素标记法）烟草花叶病毒的重建实验3、RNA病毒：HIV、SARS冠状病毒、烟草花叶病毒、车前草病毒绝大多数生物的遗传物质是DNADNA是主要的遗传物质（三）DNA分子的结构和功能两条反向平行脱氧核苷酸链外侧→基本骨架：磷酸和脱氧核糖交替连结内侧→碱基碱基对（氢键连接）：碱基互补配对原则（A-T，G-C）A=TC=GA+G=C+T=50%嘌呤=嘧啶（A1+T1）/(G1+C1)=M（互补碱基和的比恒等）则(A2+T2)/(G2+C2)=M(A+T)/(G+C)=M2、碱基互补(A1+G1)/(C1+T1)=N（不互补碱基和的比在两单链上互为倒数）配对原则(A2+G2)/(C2+T2)=1/N(A+G)/(C+T)DNA=1（在双链上为1）(A1+T1)=(A2+T2)=(A+U)mRNA=1/2（A+T）(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+U)mRNA%=（A+T）%A1%+A2%=2A%遗传信息的传递→复制遗传信息的表达→指导蛋白质的合成（转录和翻译）4、DNA复制、转录、翻译比较复制转录翻译时间有丝分裂间期和减数分裂前初级性母细胞的形成过程中生长发育的连续过程中场所主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体核糖体原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸（A、U、20种氨基酸1、DNA结构特点3、DNA功能3（A、T、C、G）C、G）模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件特定的酶和ATP、适宜的温度、PH过程DNA解旋以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA（单链），进入细胞质与核糖体结合tRNA一端的碱基与mRNA上密码子配对，另一端携带相应氨基酸合成有一定氨基酸序列的蛋白质碱基配对方式A-T，G-C，T-A，C-GA-U，T-A，G-C，C-GA-U，G-C，U-A，C-G信息传递DNADNADNAmRNARNA蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，单链转录一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链产物两个双链DNA分子核糖核酸蛋白质（多肽）和水意义复制遗传信息，使遗传信息由亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状5、中心法则及其补充转录翻译DNARNA蛋白质（中心法则及其补充）逆转录(逆转录及RNA复制只少数RNA病毒有)密码子（在mRNA上）64种，决定蛋白质的61种(3种终止密码子)；tRNA61种；反密码子（在tRNA上）可以与密码子互补配对；tRNA有特异性。6、基因是具有遗传效应的DNA片段，染色体是DNA的主要载体。因此，染色体、DNA、基因之间有直接联系。因为蛋白质是生命活动的体现者，也是生物性状的表达者，基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。基因控制蛋白质的合成，实质上是把基因中的脱氧核苷酸的排列顺序变为氨基酸序列的过程。7、基因对性状的控制：间接控制：控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状。直接控制：控制蛋白质的分子结构直接影响性状。三、题型探究与高考链接例1、(06广东)右图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是（）A.发生了基因突变B.发生了染色体互换C.该细胞为次级卵母细胞D.该细胞为次级精母细胞解析：既要熟悉减数分裂与有丝分裂图像的判断，同时要与基因在染色体上的分布、基因突变相结合。根据图中细胞无同源染色体和着丝点已分开这一特点，我们可以断定该细胞处于减数分裂第二次分裂的后期。从染色体上的基因分析：正常情况下，较大一条染色体上的基因应该是相同的（来自同一个DNA分子的复制，即基因要么是BB，要么是bb），但事实是一个B基因，一个b基因，A、B两个选项都可以产生这一结果；同时由于细胞质的均等分开，所以该细胞不可能是次级卵母4细胞（次级卵母细胞分裂形成一个极体和一个卵细胞，细胞质分配不均等）。答案：C例2、(06上海)用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有（）A.0个B.2个C.30个D.32个解析：掌握DNA复制的特点是半保留复制，亲代的DNA分子双链分开分别作为模板，参与组成子代DNA分子。用放射性元素标记亲代的DNA分子后，不管复制多少次，总是有2个子代DNA分子被标记。答案：B例3、（07广东）格里菲思（F.Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（）A．证明了DNA是遗传物质B．证明了RNA是遗传物质C．证明了蛋白质是遗传物质D．没有具体证明哪一种物质是遗传物质解析：该题考查学生对“遗传物质的探索过程”掌握。肺炎双球菌的转化实验，包括格里菲思的实验和艾弗里的试验，“格里菲思的肺炎双球菌转化实验”指出加热杀死的S型菌存在“转化因子”，将无毒的R菌转化为有毒性的S菌，但该转化因子是什么没有证明。“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”从S型活细菌中提取DNA，将S型DNA与R型混合培养，R型活细菌繁殖的后代中有少量S型菌体，这些S型菌体的后代为S型菌体。R菌的DNA在S菌DNA的作用下发生变异，而且这些S型菌体的后代为S型菌体，进一步证明这种变异是可遗传的。这个试验表明DNA是遗传物质,而蛋白质、RNA、多糖等不是遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验，不能证明DNA是主要遗传物质。答案：D例4、（07广东）下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子C．DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA复制D．单个脱氧核苷酸在DNA酶作用下连接合成新的子链解析：该题考查了DNA复制的时间、过程、特点、原料、结果等知识。在细胞增殖的间期进行DNA复制，通过一次复制后产生2个DNA分子；DNA的复制是半保留复制、多起点复制、双向复制、边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。注意DNA聚合酶和DNA酶的作用差别，前者催化DNA复制，后者催化DNA水解为单个脱氧核苷酸。答案：A例5、（07四川改编）人类基因组计划测定的24条染色体上的DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基占碱基总数的比例不超过2%，其余碱基构成调控序列等。下面是某DNA分子的部分碱基序列，序列I为调控序列部分，序列II为构成基因的一部分。上列片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸—精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—天冬氨酸—缬氨酸…”（甲硫氨酸的密码子是AUG）。①该基因表达过程中，RNA的合成在中完成，此过程称为。②请写出编码上述氨基酸序列的mRNA序列：。③如果序列I中箭头所指碱基对被替换为，该基因上列片段编码的氨基酸序列为：5GCTAGC④如果序列II中箭头所指碱基对缺失，该基因下列片段编码的氨基酸序列为：解析：内容为分子生物学的有关知识，基因的表达包括转录和翻译。RNA的合成细胞核中完成，称为转录。基因序列编码氨基酸，从甲硫氨酸的密码子是AUG可推知DNA的一条链的相应序列为TAC，它不能位于序列1中，只能位于序列2中，根据…TACGCCCTCCGCCTACAG…就可写出对应的密码子。序列Ⅰ中箭头所指碱基对被替换为，由于是调控序列，不编码氨基酸，所以氨基酸序列不变。序列Ⅱ中箭头所指碱基对缺失，由于位于基因中，编码氨基酸，氨基酸的序列要发生变化。答案：①细胞核转录②AUGCGGGAGGCGGAUGUC③…甲硫氨酸－精氨酸－谷氨酸－丙氨酸－天冬氨酸－缬氨酸…④…甲硫氨酸－精氨酸－谷氨酸－精氨酸－甲硫氨酸…例6、(06江苏)与无性生殖相比，有性生殖的后代具有较强的适应性，下列说法不正确的是（）A.后代继承了双亲的遗传物质B.减数分裂过程中，DNA复制更容易发生差错C.减数分裂过程中，由于基因重组产生了不同类型的配子D.更容易产生新的基因型解析：在减数分裂的基础上比较无性生殖与有性生殖的区别，以及对生物变异性的影响。无性生殖主要是通过有丝分裂产生后代的，由于有丝分裂能够保持前后代遗传物质的稳定性和连续性，所以无性生殖能够保持亲本的性状。有性生殖是通过生殖细胞两两结合，由受精卵（合子）发育成后代的生殖过程。受精卵具有两个亲体遗传性；在生殖细胞形成过程中，出现基因重组和染色体变异等，从而使后代具有较强的适应性和变异力。答案：B例7、（07上海）一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是【解析】DmRNA分子A+U为m－n，DNA分子的A+T为2（m－n），氨基酸数m/3，合成蛋白质时脱去的水分子数m/3－2四、拓展提升：（一）单项选择题1．下图处于细胞分裂的某个时期，下列说法不正确的是（）A．此图所示的细胞可能进行有丝分裂B．此图所示的细胞可能进行减数第二次分裂C．此图所示的细胞可能是次级精母细胞的分裂D．此图所示的细胞可能是次级卵母细胞的分裂2．下面是对高等动物通过减数分裂形成的♀、♂配子以及受精作用的描述，其中正确的是（）A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质B．等位基因进入卵的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵6DNA变化C．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质D．♀、♂配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等3.下图是细胞分裂过程图，下列有关图中a—c阶段（不含a、c两点）的有关叙述正确的是()A．细胞中始终存在同源染色体B．细胞中始终存在姐妹染色单体C．细胞中染色体数与DNA分子数的比由1:2变为1:1D．此期的染色体行为是生物变异的根本来源4．某DNA分子中含有1000个碱基对（P元素只是32P）若将该DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中，让其复制两次，则子代DNA分子的相对