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(共35张PPT)
专题五　遗传的分子基础、
变异和进化
(一)　遗传信息主要编码在DNA分子上
Ⅰ.厘清概念的上位和下位
01
02
03
子概念(一) DNA是主要的遗传物质
子概念(二) DNA分子的结构与复制
子概念(三)　DNA通过RNA指导
蛋白质的合成
Ⅱ.把握概念的内涵和外延
子概念(一)　DNA是主要的遗传物质
1．明确噬菌体侵染实验的“两标记”和“三原因”
(1)实验中的两次标记的目的
第一次标记 分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌，目的是_________________________
第二次标记 分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，目的是_______________________
获得带有标记的大肠杆菌
使噬菌体带上放射性标记
(2)实验中放射性分布误差产生的三个原因
①32P标记DNA
②32S标记蛋白质外壳
2．遗传物质探索的四种方法
3．遗传物质发现的四个实验结论
(1)格里菲思的体内转化实验的结论：加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的“__________”。
(2)艾弗里的体外转化实验的结论：________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(3)噬菌体侵染细菌实验的结论：_______________________，但不能证明蛋白质不是遗传物质。
(4)对于整个生物界而言，生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
转化因子
DNA
DNA是噬菌体的遗传物质
判断下列有关遗传物质探索实验叙述的正误
(1)肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术。 ( )
(2)(2022·浙江卷)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来，离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌。 ( )
概念微点训练
√
×
(3)(2022·广东卷)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。 ( )
(4)(2021·全国乙卷)加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响。 ( )
√
√
子概念(二)　DNA分子的结构与复制
1．图解DNA分子的结构
(1)厘清DNA结构的两种关系和两种化学键
数量 关系 每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有____个
A—T间有两个氢键，G—C间有三个氢键
脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数
位置 关系 单链中相邻碱基：通过________________________________连接
互补链中相邻碱基：通过_______相连
化学键 氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键
磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键
—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
2
氢键
(2)“三看法”判断DNA分子结构的正误
2．图解DNA的复制——遗传信息的传递
(以真核细胞为例)
3．关注DNA结构与复制的3种“计算”
(1)牢记A＝T、G＝C，并牢记二者依次含2个氢键和3个氢键。
(2)牢记两种“和”
①互补碱基之和即A＋T或G＋C在不同DNA中可不同，但在某一特定DNA中，该值在一条链、在另一条链及在整个DNA分子中为“恒值”。
②非互补碱基之和之比即(A＋C)/(T＋G)或(A＋G)/(T＋C)，在所有双链DNA中均等于1，无特异性，且该值在两条互补链中互为倒数。
(3)DNA复制时的计算
已知某亲代DNA中含某种脱氧核苷酸m个。
①“复制n次”消耗的该种脱氧核苷酸数：m·(2n－1)。
②“第n次复制”消耗的该种脱氧核苷酸数：m·2n－1。
概念微点训练
判断下列有关DNA结构与复制叙述的正误
(1)(2022·重庆卷)DNA半保留复制是以DNA双螺旋结构模型为理论基础的。 ( )
(2)(2023·广东卷)线粒体DNA复制时可能发生突变。 ( )
(3)(2022·河北卷)双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径。 ( )
√
√
√
(4)(2022·广东卷)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。
( )
(5)(2021·辽宁卷)细胞内DNA复制子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′-端。 ( )
(6)(2021·辽宁卷)DNA复制过程中DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 ( )
(7)(2021·广东卷)查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，是DNA双螺旋结构模型构建的主要依据之一。 ( )
×
×
子概念(三)　DNA通过RNA指导蛋白质的合成
1．遗传信息的表达
(1)转录：DNA→RNA
(2)翻译：mRNA→蛋白质
①模型一
核糖体
②模型二
[微点拨]　有关遗传信息传递的两类问题
①场所问题：原核细胞中边转录边翻译；真核细胞中核基因的表达先在细胞核中转录，后在细胞质中完成翻译过程。
②范围问题：DNA复制是以整个DNA分子为单位进行的，产生两个相同的子代DNA分子；转录是以基因为单位进行的，产生一段RNA，该RNA分子的长度远小于DNA分子。
2．不同生物遗传信息的传递类型
3．基因对性状的控制
(1)基因控制性状的途径
(2)细胞分化
(3)表观遗传
特征 基因的 不变；可遗传；受环境影响
机制 DNA甲基化；构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化修饰等
碱基序列
概念微点训练
判断下列有关基因表达叙述的正误
(1)(2022·河北卷)RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键。 ( )
(2)(2022·河北卷)在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA。 ( )
(3)(2021·河北卷)转录时，DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录。 ( )
√
×
×
(4)(2021·河北卷)翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性。 ( )
(5)tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成。 ( )
(6)存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。 ( )
(7)DNA甲基化会导致基因碱基序列的改变。 ( )
√
×
√
×
Ⅲ.深化概念的理解和应用
一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个噬菌体带标记
不同组
织细胞中基因选择性表达
原核生物的拟核基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物的核基因表达时先在细胞核中转录，转录生成的mRNA在细胞质中完成翻译过程
柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰抑制了基因的表达，进而对表型产生了影响
组别 第一组 第二组 第三组
噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记
大肠杆菌成分 用32P标记 用18O标记 未标记
5．科研工作者做噬菌体侵染细菌的实验时，分别用同位素32P、35S、18O和14C对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记。请回答下列问题：
设法将DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA和蛋白质的作用
18O
不一定含有
100%、0
沉淀物、沉淀物和上清液
让第一组和第三组的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，保温、离心，比较沉淀物中放射性强度大小，放射性强度很低的是第一组噬菌体，放射性强度较高的是第三组噬菌体
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(二)　生物的变异与生物的多样性和适应性是进化的结果
Ⅰ.厘清概念的上位和下位
01
02
子概念(一)　基因突变、染色体变异
和基因重组引起的变异是可以遗传的
子概念(二)　生物有共同的祖先，适
应是自然选择的结果
Ⅱ.把握概念的内涵和外延
子概念(一)　基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的
1．基因突变和基因重组的比较
项目 基因突变 基因重组
发生 时间 细胞分裂前的间期 ______________________
发生 原因 在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基的__________ _______，引起基因碱基序列的改变 减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的__________________，或非同源染色体上的非等位基因自由组合
减数分裂Ⅰ前期和后期
替换、增添
非姐妹染色单体互换
或缺失
适用 范围 所有生物都可以发生 只适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传
种类 ①自然突变； ②人工诱变 ①基因自由组合；
②同源染色体上的___________________
结果 产生新基因， 出现新性状 原有基因的重新组合，产生新的基因型和表型
意义 是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原材料 生物变异的来源之一，有利于生物进化
非姐妹染色单体互换
续表
[微点拨]
①基因突变一定会导致基因碱基序列的改变，但不一定引起生物性状的改变。
②真核生物DNA的非基因区发生碱基改变不属于基因突变，突变的基因不一定都能遗传给后代。
③自然条件下，病毒的可遗传变异只有基因突变。
④基因重组一般发生在控制不同性状的基因间，至少涉及两对等位基因，如基因型为Aa的个体自交不能发生基因重组，受精过程中也不发生基因重组。
2．与细胞癌变有关的5个注意事项
(1)原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。
(2)正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。
(3)原癌基因和抑癌基因共同对细胞的生长和增殖起调节作用。
(4)并不是一个基因发生突变就会引发细胞癌变，癌症的发生涉及一系列的原癌基因和(或)抑癌基因的致癌突变的积累。
(5)细胞癌变是细胞异常分化的结果。
3．染色体结构变异与基因突变和基因重组的比较
(1)染色体结构变异与基因突变的区别
(2)易位与互换的区别
项目 染色体易位 互换
图解
区 别 位置 发生于_____________ 发生于同源染色体的_________
_______之间
原理 染色体结构变异 ________
观察 可在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到
非同源染色体
非姐妹染
基因重组
色单体
4．可遗传变异类型的判断方法
5．“两看法”界定二倍体、多倍体、单倍体
6．产生配子种类及比例的常见类型
概念微点训练
判断下列有关可遗传的变异叙述的正误
(1)基因是有遗传效应的DNA片段，HIV的遗传物质是RNA，不能发生基因突变。 ( )
(2)在减数分裂过程中，无论是同源染色体间还是非同源染色体间都可能发生部分片段交换，这种交换属于基因重组。 ( )
(3)二倍体的唐鱼可人工诱导成不育的三倍体，这种人工诱导的变异属于染色体整倍化变异。 ( )
×
×
√
√
(4)正常细胞生长和分裂失控变成癌细胞，原因是抑癌基因突变成原癌基因。 ( )
(5)猫叫综合征的病因是人类第五号染色体短臂上的部分片段丢失所致。这种变异属于缺失。 ( )
(6)高等植物细胞每个染色体组中都含有常染色体和性染色体。 ( )
(7)基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异。 ( )
(8)基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异。 ( )
×
×
×
×
子概念(二)　生物有共同的祖先，适应是自然选择的结果
1．共同由来学说和自然选择学说的证据
2．现代生物进化理论的基本观点
3．两种生物进化理论的比较
项目 达尔文生物进化论 现代生物进化理论
不 同 点 ①进化局限于 水平； ②自然选择源于过度繁殖和生存斗争； ③未对遗传和变异的本质作出科学解释，未能阐明自然选择的作用机理 ①进化的基本单位是 ；
②生物进化的实质是 的改变；
③ 为生物进化提供原材料；
④ 导致新物种的形成
共同点 ①变异是进化的原材料； ②自然选择决定生物进化的方向； ③解释了生物的多样性和适应性 个体
种群
种群基因频率
突变和基因重组
隔离
4.明确隔离、物种形成与进化的关系
5．明确生物多样性三个层次之间的联系
概念微点训练
判断下列有关生物进化与生物多样性叙述的正误
(1)(2022·辽宁卷)人类与黑猩猩基因组序列高度相似，说明人类从黑猩猩进化而来。 ( )
(2)(2022·辽宁卷)生物之间既相互依存又相互制约，生物多样性是协同进化的结果。 ( )
(3)(2021·江苏卷)水葫芦大量生长提高了所在水体生态系统的物种多样性。 ( )
×
√
×
×
√
(4)(2021·浙江卷)自然选择保存适应环境的变异，人工选择保留人类所需的变异。 ( )
(5)(2021·湖南卷)鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变。 ( )
(6)大量使用农药导致害虫种群产生抗药性，是一种协同进化的现象。 ( )
(7)生物进化时基因频率总是变化的。 ( )
(8)协同进化是指生物和生物之间在相互影响中不断进化和发展。 ( )
√
√
×
Ⅲ.深化概念的理解和应用
基因突变是发生在基因中碱基的替换、增添或缺失，若发生在没有遗传效应的DNA片段中，则不属于基因突变
原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的；抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡
三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，在减数分裂时出现联会紊乱，无法产生可育的配子
X射线照射使野生型链孢霉发生了基因突变，可能影响了有关此种维生素的酶的合成，从而影响了此种维生素的合成
捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间；捕食者的存在有利于增加物种多样性
有性生殖的出现使基因重组得以实现，增强了生物变异的多样性，因而生物进化的速度明显加快
假设相关基因用D/d表示，子一代自交后代出现高∶矮＝35∶1的原因可能是子一代的染色体加倍形成了四倍体DDdd，DDdd减数分裂产生三种配子DD∶Dd∶dd＝1∶4∶1。让子一代与矮茎豌豆测交，若后代出现高茎∶矮茎＝5∶1，则说明子一代是四倍体DDdd
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