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2020-2021学年高中生物 第二章 遗传的分子基础 阶段提升课2学案 苏教版必修2

2020-2021学年高中生物 第二章 遗传的分子基础 阶段提升课2学案 苏教版必修2

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第二章 遗传的分子基础

尝试填写图中序号代表的含义:
①放射性同位素标记技术　②DNA是噬菌体的遗传物质　③双螺旋结构　④边解旋边复制、半保留复制　⑤DNA的一条链　⑥mRNA　⑦逆转录　⑧基因的选择性表达

主题一　　DNA是主要的遗传物质

噬菌体侵染细菌的实验中,下列说法错误的是 (　　)
A.用35S标记蛋白质
B.证明了DNA是主要的遗传物质
C.用32P标记DNA
D.证明了噬菌体的遗传物质是DNA
【解析】选B。噬菌体侵染细菌的关键就是将DNA与蛋白质分开,单独地观察它们各自的作用,故分别用35S或32P标记噬菌体,A、C正确;本实验证明了DNA是遗传物质,B错误,D正确。

1.噬菌体的繁殖:
(1)噬菌体的组成成分是DNA和蛋白质。
(2)繁殖过程:吸附→注入DNA(填“蛋白质”或”DNA”)→生物合成,利用自身DNA为模板,利用大肠杆菌体内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料→组装→释放。
2.噬菌体侵染细菌实验过程:
(1)实验思路:将蛋白质和DNA分别处理,单独、直接观察它们各自的作用。
(2)实验方法:同位素标记法和离心法,组成蛋白质的特有元素:S;组成DNA的特有元素:P。
(3)实验结论:子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的,即DNA才是噬菌体的遗传物质。
某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下4个实验:
①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌
②用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌
③用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌
④用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌
一段时间后离心,以上各实验检测到放射性的主要部位是 (　　)
A.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
B.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
D.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
【解析】选A。①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,细菌经过离心后分布在沉淀物中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;②用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌,细菌经过离心后分布在沉淀物中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;③用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌,32P标记的是噬菌体的DNA,噬菌体侵染细菌后,只有DNA进入细菌并随着细菌离心到沉淀物中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;④用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌,由于14C标记噬菌体的DNA和蛋白质,蛋白质外壳出现在上清液中,14C标记的噬菌体DNA将出现在新的噬菌体中,所以离心后主要在沉淀物和上清液中检测到放射性。
主题二　核酸分子的结构和功能

如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。相关叙述正确的是 (　　)

A.①②过程所需要的酶、原料、能量均相同
B.②过程c链是以a、b链中的一条链为模板合成的
C.①②③三个过程中碱基配对情况完全相同
D.③过程d、e、f最终形成的物质结构各不相同
【解析】选B。①是复制过程,需要解旋酶和DNA聚合酶,原料是脱氧核苷酸;②是转录过程,需要RNA聚合酶,原料是核糖核苷酸,A错误;②是转录过程,该过程的模板是DNA的一条链,即该过程c链是以a、b链中的一条链为模板合成的,B正确;DNA复制过程中碱基配对为:A-T、C-G、G-C、T-A,转录过程中碱基配对为A-U、C-G、G-C、T-A,翻译过程中碱基配对为A-U、C-G、G-C、U-A,可见这三个过程中碱基配对情况不完全相同,C错误;③是翻译过程,由于控制d、e、f三条肽链合成的模板相同,因此该过程d、e、f最终形成的物质结构相同,D错误。

1.不同生物基因所在位置的判断:
(1)有细胞结构的生物,基因是有遗传效应的DNA(填“DNA”或“RNA”)片段。
(2)对于DNA病毒,基因是有遗传效应的DNA(填“DNA”或“RNA”)片段。
(3)对于RNA病毒,基因是有遗传效应的RNA(填“DNA”或“RNA”)片段。
2.DNA分子的结构特点:
(1)DNA分子由两条单链组成,两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA的基本骨架是:脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧。
(3)两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则。
3.DNA复制和转录:
(1)DNA复制方式是:半保留复制。
(2)DNA复制条件。
①酶:解旋酶、DNA聚合酶。
②原料:脱氧核苷酸。
③模板:DNA的每一条链。
④能量:ATP提供。
(3)转录的条件。
①酶:RNA聚合酶。
②原料:核糖核苷酸。
③模板:DNA的一条链。
④能量:ATP提供。

1.如图为真核细胞蛋白质合成过程中遗传信息流动图解,1、2、3表示相关过程,据图判断下列说法正确的是 (　　)

A.真核细胞中都会发生图中1~3过程
B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
C.1过程中氢键的断裂不需要酶参与,磷酸二酯键的形成则需要DNA聚合酶催化
D.3过程以mRNA的一条链为模板,核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左
【解析】选B。1为DNA复制过程,细胞不分裂DNA不复制,A错误;由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因有可能表达出相同的蛋白质,B正确;1过程中氢键的断裂需要解旋酶参与,C错误;由题图可以看出,核糖体在mRNA上的移动方向是从左到右,D错误。
2.病毒的核酸包括双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA等不同类型。某研究小组通过一系列实验确定新型动物病毒X的核酸类型。请回答。
用放射性同位素标记碱基的方法,探究病毒X是DNA病毒还是RNA病毒。
(1)实验思路:设置两组实验,将________________________分别培养在含有放射性标记的________________________(记为甲组)和__________________(记为乙组)的培养基中,然后分别接种病毒X。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 
(2)预期结果:若________________________________________________________,则病毒X为DNA病毒;反之为RNA病毒。 
对病毒X进行碱基分析,结果如表:
碱基种类
A
C
G
T
碱基比例/%
36
24
18
22
据上表可判断,病毒X的核酸类型是____________,理由是__。 
【解析】根据DNA和RNA的异同,可用放射性同位素标记碱基的方法,探究病毒X是DNA病毒还是RNA病毒。(1)实验思路:设置两组实验,将动物细胞分别培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶(记为甲组)和尿嘧啶(记为乙组)的培养基中,然后分别接种病毒X。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)预期结果:若甲组收集的病毒含有放射性而乙组无放射性,则病毒X为DNA病毒;反之为RNA病毒。根据表格中数据可知,病毒X的核酸含有DNA特有的碱基胸腺嘧啶,且嘌呤总数不等于嘧啶总数,所以病毒X的核酸类型是单链DNA。
答案:(1)动物细胞　　胸腺嘧啶(T)　　尿嘧啶(U)
(2)甲组收集的病毒含有放射性而乙组无放射性
单链DNA　病毒X的核酸含有DNA特有的碱基胸腺嘧啶,且嘌呤总数不等于嘧啶总数
主题三　遗传信息的传递途径

图1是核糖体合成的过程示意图,图2是核糖体上进行的生理过程,a、b、c代表物质。下列相关叙述正确的是 (　　)

A.物质b、rRNA和物质c都由细胞核中的a转录产生
B.过程①中a与b存在碱基A—T,C—G,T—A的配对
C.过程②所需的tRNA上的反密码子都能与b上的密码子相对应
D.图2中核糖体在c上由左向右移动,合成的多肽链一般是相同的
【解析】选D。b(mRNA)、c(mRNA)和rRNA可由细胞核中的a(DNA)转录产生,在真核细胞中,转录大多发生在细胞核中,少部分发生在线粒体和叶绿体中,A错误;过程①表示转录,a(DNA)与b(mRNA)存在碱基A-U,C-G,T-A的配对,B错误;过程②表示遗传信息的翻译过程,mRNA上的终止密码子不会与tRNA上的反密码子发生碱基配对现象,C错误;根据图2中两条肽链的长度可知,核糖体在mRNA上由左向右移动进行翻译,合成的多肽链一般是相同的,D正确。

1.辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系:
(1)每种氨基酸对应一种或多种(填“一种”“多种”或“一种或多种”)密码子,可由一种或多种(填“一种”“多种”或“一种或多种”)tRNA转运。
(2)一种密码子只能决定一种(填“一种”或“多种”)氨基酸,一种tRNA只能转运一种(填“一种”或“多种”)氨基酸。
(3)密码子有64种(3种终止密码子;反密码子理论上有61种。
2.正确区分翻译过程中多聚核糖体模式图:

(1)图1表示真核细胞的翻译过程。图中①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的4条多肽链,翻译的方向是自右向左。
(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程,图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的4条mRNA,在核糖体上同时进行翻译过程。

1.(2019·全国卷Ⅰ)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是 (　　)
①同位素标记的tRNA
②蛋白质合成所需的酶
③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A.①②④　　　　　　　　B.②③④
C.③④⑤ D.①③⑤
【解析】选C。本题考查基因表达的条件。用体外实验的方法合成多肽链,应该提供蛋白质合成的各种条件,如果在体外合成同位素标记的多肽链,就应该以同位素标记的苯丙氨酸为原料,以人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸为模板,还需要tRNA、酶等条件,这些可以由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供,所以所需的材料组合是③④⑤。
2.如图为某种真核细胞中蛋白质的生物合成示意图,请据图回答下列问题:

(1)完成①过程需要的酶是__________,该酶通过__________从细胞质基质进入细胞核。 
(2)②过程得到的mRNA先要在__________中进行__________后才用于翻译,翻译时一条mRNA会与多个核糖体结合,最后得到的多肽链上氨基酸序列__________(填“相同”或“不相同”)。若图中前体蛋白的一条肽链由30个氨基酸组成,则控制它合成的基因片段至少有______个碱基 
(3)根据所学知识并结合如图推知:该细胞中核糖体分布的场所有细胞质基质、______和__________等。 
(4)图中所示生理过程的完成需要遵循碱基互补配对原则的有__________(填序号)。 
(5)用α-鹅膏蕈碱处理细胞后发现,细胞质基质中的RNA含量显著减少,由此推测α-鹅膏蕈碱抑制的过程是__________(填序号)。 
【解析】(1)①过程为DNA复制的过程,DNA复制过程需要的酶为DNA聚合酶,该酶是在细胞质中的核糖体上合成的,然后通过核孔从细胞质基质进入细胞核。(2)②过程为转录过程,该过程得到的mRNA是不能直接作为模板进行翻译的,而是先要在细胞核中进行加工修饰后才用于翻译,翻译时一条mRNA会与多个核糖体结合,最后得到多条氨基酸序列相同的肽链。由于在mRNA上每三个相邻的碱基决定一个氨基酸,而RNA为单链分子,DNA为双链分子,所以氨基酸数目与基因中碱基数目的比值为1∶6,所以若前体蛋白的一条肽链由30个氨基酸组成,则控制它合成的基因片段至少有30×6=180个碱基。(3)真核细胞中核糖体的分布场所有细胞质基质,内质网,图中显示在线粒体中也有核糖体。(4)图中的①过程为DNA的复制,②为DNA的转录,④为翻译过程,⑥为线粒体DNA的复制,⑦为线粒体DNA的转录,⑧为翻译过程,这些过程的进行都要按照碱基互补配对原则进行。(5)用a-鹅膏蕈碱处理细胞后发现,细胞质基质中的RNA含量显著减少,而细胞质基质中的RNA来自细胞核中的转录过程,即图中的②过程,所以可推测a-鹅膏蕈碱抑制的过程是核中DNA的转录过程,即图中的②过程。
答案:(1)DNA聚合酶　核孔
(2)细胞核　加工修饰　相同　180
(3)内质网　线粒体　(4)①②④⑥⑦⑧　(5)②