loading微专题四 遗传的分子根底的题型突破
[学习目标] 1.掌握同位素标记法的应用。2.明确DNA结构中的碱基数量关系及相关计算。3.掌握DNA复制的相关计算。4.比拟遗传信息的复制、转录和翻译的异同。 一、对照比拟：同位素标记噬菌体的有关分析
例1 关于“噬菌体侵染细菌的实验〞的表达 ,正确的选项是( )
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A.分别用含有放射性同位素S和放射性同位素P的培养基培养噬菌体
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B.分别用S和P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 ,进行长时间的保温培养
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C.用S标记噬菌体的侵染实验中 ,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
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D.用P、S标记噬菌体的侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质 答案 C
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解析 培养噬菌体需用含活细菌的培养基；在噬菌体侵染细菌的实验中分别用被S、P标记的噬菌体侵染未
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被标记的大肠杆菌 ,进行保温培养 ,但时间不能过长也不能过短；用S标记噬菌体的侵染实验中 ,假设搅拌不
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充分 ,噬菌体的外壳没有与细菌完全别离 ,沉淀物中存在少量放射性S；噬菌体侵染细菌的实验仅能说明DNA是遗传物质 ,不能说明蛋白质不是遗传物质。 方法总结
1.噬菌体的结构：噬菌体由DNA和蛋白质组成。 2.噬菌体侵染细菌的过程 3.噬菌体的标记方法
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(1)标记细菌：用含有P或者S的培养基培养细菌 ,获得含P或者S的细菌。
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(2)标记噬菌体：让噬菌体侵染含P或者S的细菌 ,从而获得含P或者S的噬菌体。
变式1 如图为噬菌体侵染细菌实验的局部实验步骤示意图 ,以下有关表达正确的选项是( ) A.本实验的现象是放射性全局部布在上清液中
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B.搅拌的目的是促使S进入细菌内
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C.由于蛋白质中含有C、H、O、N等元素 ,所以也可以用C、H、O、N对噬菌体进行标记
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D.整个噬菌体侵染细菌的实验还需要用P标记的噬菌体侵染细菌以进行对照 答案 D
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解析 由于在噬菌体侵染细菌的过程中蛋白质不侵入细菌 ,所以经过搅拌和离心后 ,S主要分布在上清液中 ,但沉淀物中也可能会含有少量的放射性；搅拌的目的是使噬菌体(或噬菌体外壳)与细菌分开；由于蛋白质和DNA
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都具有C、H、O、N等元素 ,所以不能用C、H、O、N对噬菌体进行标记；根据教材中的实验可知 ,还需要设
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置另一组实验进行对照 ,该组需要用P对噬菌体进行标记。 二、模型构建：碱基互补配对原那么中的计算规律
例2 某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成 ,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图 ,正确的选项是( ) 答案 C
解析 设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1 ,其互补链中四种碱基含量分别为A2、T2、C2、G2 ,DNA分
A＋CA2＋C2
子中四种碱基含量分别为A、T、G、C ,由碱基互补配对原那么可知 ,＝1 ,A项中曲线应为水平 ,A错误；
T＋GT2＋G2
T1＋G1A1＋C1A2＋C2A＋TA1＋A2＋T1＋T2A1＋T1A2＋T2＝ ,当＝0.5时 ,＝2 ,B错误；＝＝＝ ,C正确、D错误。 A1＋G1T1＋G1T2＋G2G＋CG1＋G2＋C1＋C2G1＋C1G2＋C2方法总结
碱基互补配对原那么是核酸中碱基数量计算的根底。可推知以下多条用于碱基计算的规律。 工程 双链DNA分子 1链 2链 A＝T；G＝C A、G、T、C的关系 A1＝T2；G1＝C2 A2＝T1；G2＝C1 A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝DNA中碱基总数50% A＋GA＋C非互补碱基和之比：或 T＋CT＋G1 m 1/m 1 / 8
A＋TG＋C互补碱基和之比：或 G＋CA＋T某种碱基的比例(X为A、T、G、C中某种碱基的含量) n 1(X1%＋X2%) 2n n X1% X2% 变式2 某双链DNA分子中 ,G与C之和占全部碱基总数的34% ,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18% ,那么在它的互补链中 ,T和C分别占该链碱基总数的( ) A.34%和16% B.34%和18% C.16%和34% D.32%和18% 答案 A
解析 设该DNA分子的两条链分别为1链和2链 ,双链DNA分子中 ,G与C之和占全部碱基总数的34% ,那么A＋T占66% ,又因为双链DNA分子中 ,互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同 ,因此A1＋T1＝66% ,G1＋C1＝34% ,又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18% ,那么A1＝66%－32%＝34% ,G1＝34%－18%＝16%。根据DNA分子的碱基互补配对关系 ,所以T2＝A1＝34% ,C2＝G1＝16%。 三、模型构建：DNA复制的有关计算
例3 (2019·杭州测试)某DNA分子含有1 000个碱基对 ,其中一条链中A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4 ,该DNA分子连续复制了3次。以下说法中正确的选项是( )
A.共形成了8个DNA分子 ,其中有7个DNA分子中的脱氧核苷酸长链完全是新合成的 B.新合成的子代DNA分子中 ,A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4
C.第3次复制时 ,需要周围环境中1 600个含A的脱氧核苷酸 D.3次复制共需周围环境中4 800个含G的脱氧核苷酸 答案 C
解析 DNA复制形成8个DNA分子 ,其中有6个DNA分子完全由新子链构成 ,A错误；DNA分子一条链中A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4 ,那么其互补链中A∶G∶T∶C＝3∶4∶1∶2 ,整个分子中A∶G∶T∶C＝(1＋3)∶(2＋
2
4)∶(3＋1)∶(4＋2)＝2∶3∶2∶3 ,B错误；每个DNA分子中含A＝1 000×2×＝400个 ,第3次复
2＋3＋2＋31
制共产生8个DNA分子 ,由于是半保存复制 ,所以共需含A的脱氧核苷酸＝8××400＝1 600个 ,C正确；每个
2
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DNA分子中含G＝1 000×2×＝600个 ,3次复制后 ,共需含G的脱氧核苷酸＝(2－1)×600＝4 200
2＋3＋2＋3
个 ,D错误。 方法总结
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假设将1个全部被N标记的DNA分子(0代)转移到含N的培养基中培养n代 ,结果如下图。 1.DNA分子数
n
(1)子代DNA分子总数＝2个；
15
(2)含N的DNA分子数＝2个；
14n
(3)含N的DNA分子数＝2个；
15
(4)只含N的DNA分子数＝0个；
14n
(5)只含N的DNA分子数＝(2－2)个。 2.脱氧核苷酸链数
n＋1
(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2条；
15
(2)含N的脱氧核苷酸链数＝2条；
14n＋1
(3)含N的脱氧核苷酸链数＝(2－2)条。 3.消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个 ,那么：
n
(1)经过n次复制 ,共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·(2－1)个。
n－1
(2)在第n次复制时 ,需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2个。
变式3 某DNA分子含m对碱基 ,其中腺嘌呤有A个。以下有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的表达中 ,错误的选项是( ) A.在第一次复制时 ,需要(m－A)个 B.在第二次复制时 ,需要2(m－A)个
n－1
C.在第n次复制时 ,需要2(m－A)个
n
D.在n次复制过程中 ,总共需要2(m－A)个 答案 D
nn＋1
解析 DNA复制n次是指DNA连续复制了n次 ,产生的子代DNA分子为2个 ,形成的脱氧核苷酸链有2条。第n次复制是指DNA复制了n－1次 ,已产生子代的DNA分子继续进行第n次复制。两种复制情况下所需的脱氧核苷酸的数目是不同的。在计算DNA分子在第n次复制过程中所需含某种碱基的脱氧核苷酸数目时 ,要先计算出
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n次复制时所需要的该种脱氧核苷酸数 ,再减去(n－1)次复制过程中所需要的该种脱氧核苷酸数。该DNA分子含
n
胞嘧啶数目为(m－A)个 ,复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为(m－A)(2－1)个。 四、归纳比拟：遗传信息的复制、转录和翻译
例4 以下图中的①②③表示真核细胞中遗传信息的传递方向 ,有关说法正确的选项是( ) A.③是翻译过程 ,方向是从b到a
B.每种氨基酸均可由不止一种tRNA转运
C.①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行
D.一条mRNA可与多个核糖体结合 ,多个核糖体共同合成一条多肽链 ,加快了翻译的速率 答案 C
解析 由题图可知 ,③是翻译过程 ,随着翻译的进行 ,肽链由短到长 ,所以方向是从a到b ,A错误；大多数氨基酸有多个密码子 ,可由不止一种tRNA转运 ,但甲硫氨酸、色氨酸只有一种密码子 ,只能由一种tRNA转运 ,B错误；图中①为DNA的复制 ,②为转录 ,③为翻译 ,这3个过程也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行 ,C正确；一条mRNA可与多个核糖体结合 ,能够同时合成多条多肽链 ,提高翻译的效率 ,D错误。 方法总结
真核生物DNA复制、转录和翻译的比拟 工程 DNA复制 转录 翻译 时间 有丝分裂间期；MⅠ前的间期 主要在细胞核 ,少局部在线粒体和叶绿体 四种脱氧核苷酸 DNA的两条链 DNA边解旋边以两条链为模板 ,按照碱基互补过程 配对原那么 ,合成两条子链 ,子链与对应母链形成双螺旋结构 模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 生长发育的连续过程中 场所 原料 模板 主要在细胞核 四种核糖核苷酸 DNA的一条链 DNA解旋 ,以其中的一条链为模板 ,按照碱基互补配对原那么形成RNA 恢复原样 ,与非模板链重新形成双螺旋结构 细胞质 主要是二十种氨基酸 mRNA tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对 ,另一端携带相应的氨基酸 ,合成具有一定氨基酸序列的多肽链 分解成单个核苷酸 一条mRNA上可连续结特点 半保存复制 边解旋边转录 合多个核糖体 ,分别合成多条肽链 产物 两个双链DNA分子 一条单链RNA 蛋白质 变式4 甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图 ,以下说法正确的选项是( ) A.甲图所示的过程叫做翻译 ,多个核糖体共同完成一条多肽链的合成 B.乙图所示过程叫做转录 ,转录产物的作用一定是作为甲图中的模板 C.甲图所示翻译过程的方向是从右到左
D.甲图和乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式相同 答案 C
解析 甲图所示为翻译过程 ,多个核糖体分别完成多条多肽链的合成 ,A错误；乙是转录过程 ,其产物是RNA ,包括mRNA、rRNA、tRNA ,其中只有mRNA可以作为翻译的模板 ,B错误；甲图中 ,根据多肽链的长度可知 ,翻译的方向是从右到左 ,C正确；甲图和乙图中都发生了碱基互补配对 ,但两者配对方式不同 ,甲图中碱基配对的方式为A—U、U—A、C—G、G—C ,乙图中碱基配对的方式为A—U、T—A、C—G、G—C ,D错误。
1.(2019·温州十校联合体期末)下面是噬菌体侵染细菌实验的局部实验步骤示意图 ,有关表达正确的选项是( )
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A.被标记的噬菌体是直接接种在含有S的培养基中获得的 B.培养时间过长会影响上清液中放射性物质的含量
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