【暑假复习】人教版2019生物高一（升高二）暑假复习-（必修2）第4讲 基因的结构和功能、基因的复制和表达 讲学案

新人教版高中生物学必修2核心知识专题复习

专题4 基因的结构和功能、基因的复制和表达

【复习目标】

1.概述DNA分子的结构及主要特点

2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制

3.DNA的结构决定其功能，理解生命的延续和发展

4.建立DNA分子双螺旋结构模型、阐明DNA复制过程，培养归纳与概括、逻辑分析能力

5.探究DNA的半保留复制，培养实验设计与结果分析能力。

【本质阐述】

1.1.DNA双螺旋结构模型构建者：沃森和克里克。

2.DNA的结构层次

3.DNA分子的结构

4.DNA中碱基数量的计算规律

5.DNA复制的过程

(1)概念、时间、场所

(2)过程

(3)特点：边解旋边复制(过程上)、半保留复制(结果上)。

(4)准确复制的原因和意义每个DNA分子都保留

  原DNA的一条链

①DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。

②DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

6.基因表达

转录　以基因为单位进行，在同一个细胞内的不同基因可

  以选择性转录。

(1)概念：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。

(2)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。

(3)过程

提醒　(1)一个DNA分子上有许多个基因，其中某个基因进行转录时，其他基因可能转录也可能不转录，它们之间互不影响。

(2)真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。

(3)转录完成后，RNA从DNA上释放，原DNA恢复双螺旋结构。

3.翻译

(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

(2)场所或装配机器：核糖体。 唯一场所

(3)过程

(4)产物：多肽蛋白质

4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系

(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系

(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系

①密码子有64种

a.有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时编码甲硫氨酸。

b.有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸；不同生物共用一套遗传密码。

②一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。

③每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。

【典例剖析】

1.下图表示发生在某哺乳动物细胞内的遗传信息传递过程，下列叙述错误的是(　　)

A.a、b过程可发生在细胞核和细胞质中，a、b、c过程都能产生水

B.b过程不需要专门的解旋酶，因为RNA聚合酶具有解旋作用

C.c过程所需的模板来自b过程，c过程可以迅速合成大量相同肽链

D.造血干细胞中a、b、c过程都能进行，胰岛B细胞中都不能进行

答案　D

解析　a是DNA复制，b是转录，c是翻译，a、b过程可发生在细胞核和细胞质中，a、b、c过程都是小分子单体脱水形成大分子多聚体的过程，都能产生水，A正确；转录过程不需要专门的解旋酶，因为RNA聚合酶具有解旋作用，B正确；翻译的模板是mRNA，来自转录过程，一个mRNA可结合多个核糖体，可同时进行多条相同肽链的合成，C正确；造血干细胞能进行有丝分裂，三个过程都能进行，胰岛B细胞不能分裂，但能进行蛋白质的合成，D错误。

2.DNA指纹技术是鉴定亲缘关系的重要方法。如图为某男性X和其两任妻子M、N以及四个在战乱中走失的孩子的DNA指纹图谱，下列分析正确的是(　　)

A.b是M与X的孩子，c是N与X的孩子

B.c是M与X的孩子，b是N与X的孩子

C.d是M与X的孩子，a是N与X的孩子

D.d是M与X的孩子，b是N与X的孩子

答案　C

解析　子女的遗传物质来自父亲和母亲。分析DNA指纹图，a、d的DNA指纹图谱各有与X相同的部分，说明他们可能是X的孩子。另外，a的DNA指纹图谱有与N相同的部分，d的DNA指纹图谱有与M相同的部分，说明a是N与X所生的孩子，d是M与X所生的孩子。

3.科学家为了探究DNA复制方式，先用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含14NH4Cl原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。

(1)用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是　

____________________________________________________。

(2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是：子一代的DNA位置是____________________________________________________。

(3)科学家进行实验，得到的实验结果是：子一代的DNA位置全在中带，子二代的DNA位置一半在中带一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的解释是　

____________________________________________________。

(4)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果为轻带，为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确，并说出你的理由。

____________________________________________________。

答案　(1)保证用于实验的大肠杆菌的DNA上都含有15N　(2)一半在重带，一半在轻带　(3)DNA的复制是半保留复制，即新形成DNA分子的两条链中，一条为母链，一条为以母链作为模板形成的子链　(4)不正确，因为无论是全保留复制还是半保留复制，子一代用解旋酶处理后都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后都是重带，轻带

4.黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)，已知甲基化不影响DNA复制。下列有关分析错误的是(　　)

A.F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关

B.碱基甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合

C.碱基甲基化不影响遗传信息的传递

D.A基因中的碱基甲基化引起了基因中碱基序列的改变

答案　D

解析　F1(Aa)不同个体出现了不同体色，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化，这表明F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关，A正确；甲基化的CpG可能会影响RNA聚合酶与该基因的结合，B正确；碱基甲基化不影响DNA复制过程，故碱基甲基化不影响遗传信息的传递，A基因中的碱基甲基化也不会引起基因中碱基序列的改变，C正确、D错误。

5.真核细胞在执行功能时会形成很多“核酸—蛋白质”复合体。回答下列问题：

(1)核糖体和染色体是真核细胞内典型的两种“核酸—蛋白质”复合体，其组成成分中的不同点主要在于____________________________________________________。

(2)清华大学施一公教授研究团队通过冷冻电镜技术得到“剪接体”的三维结构，“剪接体”是由RNA和蛋白质组成的复合物。很多疾病是由“剪接体”工作异常，导致正常基因表达出不正常的蛋白质。进一步研究发现，在异常“剪接体”和正常“剪接体”分别参与的基因表达过程中，初始mRNA相同，但作为翻译的模板mRNA却不同。推测“剪接体”的功能可能是____________________________________________________。

(3)有人认为核糖体是原核细胞执行功能时唯一的“核酸—蛋白质”复合体。你是否赞同这种说法？________(填“是”或“否”)，理由是________________________________________。

答案　(1)核糖体具有RNA，染色体具有DNA

(2)对转录的初始产物进行加工处理(使之成为成熟的mRNA)

(3)否　原核细胞在DNA复制过程中会形成“DNA—DNA聚合酶”复合体，转录过程中会形成“DNA—RNA聚合酶”复合体(其他合理答案也可)

解析　(1)核糖体主要由rRNA和蛋白质组成，染色体主要由DNA和蛋白质组成。(2)基因的表达包括转录和转录后的加工、翻译及翻译后多肽的加工等过程。由“很多疾病是由‘剪接体’工作异常，导致正常基因表达出不正常的蛋白质。进一步研究发现……但作为翻译的模板mRNA却不同”可推测出“剪接体”的功能可能是对转录的产物进行加工处理，使之成为成熟的mRNA。(3)在原核细胞中“核酸—蛋白质”复合体有多种，如DNA复制过程中出现的“DNA—DNA聚合酶”复合体、转录过程中形成的“DNA—RNA聚合酶”复合体等。