高三生物复习专题-中心法则专题.doc

广东版高中生物高考综合复习——教案

中心法则专题

知识要点
1、 遗传信息物质基础和本质（肺炎双球菌转化、噬菌体侵染细菌、DNA结构、遗传信息的本质）；
2、 基因的表达和中心法则（复制、转录和翻译过程、逆转录、中心法则）；
3、 基因工程与蛋白质工程（原理、关键酶、过程）。

考点整合一：遗传信息物质基础和本质
1． 证明DNA是遗传物质的实验
（1）肺炎双球菌转化实验
项目
1928年英国格里菲思（体内转化实验）
1944年美国艾弗里（体外转化实验）
过程结果

分析
R型细菌无毒性、S型细菌有毒性；S型细菌内存在着使R型细菌转化为S型细菌的物质
S型细菌的DNA使R型细菌发生转化；S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化
结论
加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”
S型细菌体内的DNA是“转化因子”，DNA是生物的遗传物质
①艾弗里实验的结果是通过观察培养皿中的菌落特征而确定的。
②S型菌DNA重组到R型菌DNA分子上，使R型菌转化为S型菌，这是一种可遗传的变异，这种变异属于基因重组。

（2）噬菌体侵染细菌实验
步骤
①标记
细菌
细菌＋含35S的培养基→含35S的细菌
细菌＋含32P的培养基→含32P的细菌
②标记
噬菌体
噬菌体＋含35S的细菌→含35S的噬菌体
噬菌体＋含32P的细菌→含32P的噬菌体
③噬菌
体侵染
细菌
含35S的噬菌体＋细菌→上清液放射性高，沉淀物放射性很低，新形成的噬菌体没检测到35S
含32P的噬菌体＋细菌→上清液放射性低，沉淀物放射性很高，新形成的噬菌体检测到32P
分析
35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞，而是留在细胞外；32P标记的DNA进入宿主细胞内
结论
子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，DNA是噬菌体的遗传物质
① 被32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，上清液应无放射性，若存在放射性，其原因之一可能是培养时间过长，细菌裂解，子代噬菌体已被释放出来。原因之二是部分噬菌体并未侵入细菌内。
2．DNA分子的结构和特性

（1）规则的双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成了基本骨架，内侧是碱基，在碱基A与T之间有两个氢键，C与G之间有三个氢键；
（2）一个DNA分子中有两个游离的磷酸基；
（3）脱氧核糖与磷酸基、碱基的相连情况：在DNA分子单链一端的脱氧核糖与1个磷酸基和1个碱基相
连；在DNA单链中间的脱氧核糖与2个磷酸基和1个碱基相连。
3.基因含有遗传信息的本质
基因是具有遗传效应的DNA片段，基因所蕴含的遗传信息本质上是4种碱基的排列顺序。
多样性：具有不同生理功能的基因碱基排列顺序千变万化，各不相同；
特异性：控制特定性状的基因具有特定的碱基排列顺序。
原核生物的基因结构：基因只有编码区，编码区序列是连续的，可直接转录为mRNA，不需要额外修饰就能翻译合成蛋白质；
真核生物的基因结构：基因同样分为编码区和非编码区，分别也叫做外显子和内含子，内含子是无意义序列，转录生成的mRNA需要额外修饰才能翻译合成蛋白质。
【例1】（2009宁夏模拟，7）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是（ ）A
A．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
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．离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
D．32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
【例2】（2010郑州模拟，13）已知DNA分子中，碱基对A与T之间形成二个氢键，C与G之间形成三个氢键；在一个双链DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个。因此在这个DNA片段中含有游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为（ ）B
A．200和400个 B．2个和510个
C．2个和400个 D．44个和510个
要点总结
DNA分子结构中的碱基比例关系
规律
公式
1
互补碱基两两相等
A＝T，C＝G
2
两不互补的碱基之和比值相等
（A＋G）/（T＋C）＝（A＋C）/（T＋G）＝1
3
任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50%
（A＋C）/（A＋C＋T＋G）＝（T＋G）/（A＋C＋T＋G）＝50%
4
单链和互补链碱基比例关系
一条链上（A＋T）/（C＋G）＝a，（A＋C）/（T＋G）＝b，则该链的互补链上相应比例应分别为a和1/b
5
双链DNA中互补的碱基之和相等
A1＋T1（或C1＋G1）＝A2＋T2（或C2＋G2）

考点整合二：基因的表达和中心法则
基因表达：DNA分子通过转录和翻译过程合成蛋白质或生理反应中必需的酶控制性状的过程。
转录：DNA分子以一条链为模版合成碱基与其互补的mRNA的过程。
翻译：游离在细胞质中的氨基酸以mRNA为模版合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。
起始密码子（AUG甲硫氨酸、GUG缬氨酸）、终止密码子（UAA、UAG、UGA）
密码子——mRNA序列
中心法则：描述遗传信息传递的一般规律。

遗传信息流动主要过程对比
项目
复制
转录
翻译
场所
主要在细胞核中（线粒体、叶绿体）
主要在细胞核中（线粒体、叶绿体）
细胞质中的核糖体上
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
氨基酸
条件
酶（解旋酶，DNA聚合酶等）和能量
酶（RNA聚合酶等）和能量
特定的酶、能量和tRNA
原则
A－T；G－C
A－U；G－C；T－A
A－U；G－C
产生
形成2条DNA双链
一条单链RNA分子（mRNA）
具有一定氨基酸排列顺序的多肽——蛋白质
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录；转录后DNA仍保留原来双链结构
一个mRNA分子上可连续结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度
传递方向
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质（性状）

【例3】（2010天津卷，2）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

tRNA反密码子

A
氨基酸
苏氨酸
A．TGU B．UGA
C．ACU D．UCU
【互动探究】
1、（2008广东高考，25）（多选）如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，可能的后果是（ ）
A．没有蛋白质产物
B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
考点整合三：基因工程蛋白质工程
1. 基因工程
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物的方法。
原理：基因重组。
特点：分子水平上的研究；能定向改造生物的遗传性状。
操作程序：目的基因获取 表达载体构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因检测与鉴定
目的基因获取：基因文库提取、PCR扩增（核苷酸序列已知）、人工合成（基因较小，核苷酸序列已知）
表达载体构建：包含启动子、插入基因、终止子、标记基因（工具：限制酶、DNA连接酶、运载体）
导入受体细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法（植物）；显微注射法（动物）；感受态吸收法（微生物，CaCl2感受态处理）。
目的基因检测：检测DNA分子和mRNA（DNA分子杂交技术）、检测目的产物。
2．蛋白质工程
蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，并通过重新构建基因的方式，对现有蛋白质进行改造甚至合成一种新的蛋白质的一种生物技术工程。
【例4】 （2009·天津理综）为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。

据图回答：
①图中基因组文库________（小于/等于/大于）cDNA文库。
②B过程需要的酶是_____________；A．C过程中________（可以/不可以）使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。
③目的基因除从构建的文库中分离外，还可以利用________为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是________。
大于 逆转录酶 可以 DNA 耐高温
要点总结
生物工程遗传信息的流动途径
1. 基因工程

2. 蛋白质工程

1．广州一家医院的实验中心从两位健康广东人的血液中，发现一个人类新基因。该基因位于第九号常染色体的短臂上，长度约为900多个碱基对。该基因在2008年8月28日被世界卫生组织分子委员会正式命名为“B*5l59”。至于这个新基因有什么作用，有待下一步开展动物实验。根据你所学的知识，下列对该基因的有关推测正确的是（ ） C
A．“B*5159”基因的编码区应该含有非编码区的序列，可以调控该基因的表达
B．“B*5159”基因作为基因工程的目的基因时，应不包含其非编码区的序列
C．“B*5l59”基因结构中的非编码区应该属于不能编码蛋白质的序列
D．“B*5159”基因转录时，RNA 聚合酶结合位点就是mRNA上起始密码所对应的位点
2．1987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表：（ ）
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码/
③烟草植物体内合成了萤光素
④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同
A．①和③ B．②和③ C．①和④ D．①②③④
3.下列各项中，说明目的基因完成了表达的是（ ）。
 A.棉株中含有杀虫蛋白基因　　B.大肠杆菌中具有胰岛素基因
 C.酵母菌中产生了干扰素　　　D.抗病毒基因导入土豆细胞中
4.填空
（1）基因“剪刀”是指 ，简称 。其作用特点是 。
（2）基因的“针线”是指 。当用 切割两种来源不同的DNA后露出末端可以通过 黏合起来，但 和 交替连接而构成的DNA骨架上仍有缺口，该缺口就需要靠 来“缝合”。
（3）基因的运载体是指 的运输工具。目前常用的运载体有
、 、 等。质粒存在于 等生物中，是细胞染色体外能够 的很小的 DNA分子。
（4）基因工程的操作步骤是 、 、 、 。
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