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1、高三生物第二轮教学案专题4 遗传的细胞基础和分子基础 减数分裂的概念一、知识构建：卵细胞的形成减数分裂和受精作用受精作用减数分裂的过程精子的形成DNA是主要的遗传物质DNA的双螺旋结构DNA分子的结构和复 制基因的本质结构特点DNA是遗传物质DNA分子的结构DNA分子的复制时间、条件、过程、特点、意义基因对性状的控 制肺炎双球菌转化实验人类对遗传物质的探索过程基本组成单位遗传的细胞基础和物质基 础噬菌体侵染细菌实验基因基因与染色体的关系DNA片段中的遗传信息转录翻译中心法则及其补充基因指导蛋白质的合成基因对性状的控制二、知识链接（一）细胞的减数分裂及配子的形成过程1、减数分裂是一种特殊的有丝分
2、裂方式，因此两者有些方面相同，但由于是特殊的有丝分裂，所以必须搞清楚两者的异同，并能够正确识图和绘图。比较项目有丝分裂减数分裂不同点分裂细胞类型体细胞原始的生殖细胞同源染色体行为无联会有联会，出现四分体，相互分离，姐妹染色单体互换部分片段细胞分裂次数1次2次子细胞数目2个雄为4个，雌为（1+3）个子细胞染色体数与亲代细胞相同是亲代细胞的一半子细胞类型体细胞精子细胞或卵细胞相同点染色体复制一次，都出现纺锤体意义使生物个体发育中，亲子代细胞间维持了遗传性状的稳定性减数分裂和受精作用使生物在系统发育中，亲子代之间维持了遗传的稳定性2、减数分裂过程中，生物可发生多种可遗传的变异。如分裂间期，DNA复制
3、时可发生基因突变；减数第一次分裂过程中，可通过基因的自由组合和交叉互换发生基因重组；减数分裂和受精作用中还可发生染色体变异等。3、通常情况下，受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，这样，经过受精作用，受精卵中的染色体又恢复到体细胞中染色体的数目，具有两个亲本的遗传性。可见，对于进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用，对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性，对于生物的遗传变异都是十分重要的。所以说，有性生殖产生的后代具备两个亲本的遗传性，具有更大的生活力和变异性，对于生物的进化有重要意义。（二）人类对遗传物质的探索过程1、证明DNA是遗传物质的思路：把DNA和蛋白质分开，单
4、独直接地去观察DNA的效应。 肺炎双球菌转化实验2、证明遗传物质实验 噬菌体浸染细菌实验（同位素标记法） 烟草花叶病毒的重建实验3、RNA病毒：HIV、SARS冠状病毒、烟草花叶病毒、车前草病毒绝大多数生物的遗传物质是DNA DNA是主要的遗传物质 （三）DNA分子的结构和功能 两条反向平行脱氧核苷酸链1、DNA结构特点 外侧基本骨架：磷酸和脱氧核糖交替连结 内侧碱基 碱基对（氢键连接）：碱基互补配对原则（A-T，G-C） A=T C=G A+G=C+T=50% 嘌呤=嘧啶 （A1+T1）/( G1+ C1)=M （互补碱基和的比恒等） 则(A2+T2)/( G2 + C2)=M (A+T)/
5、 (G + C)=M2、碱基互补 (A1+G1)/(C1+T1)=N （不互补碱基和的比在两单链上互为倒数） 配对原则 (A2+G2)/(C2+T2)=1/N (A+G)/(C+T)DNA=1（在双链上为1） (A1+T1) = (A2+T2) = (A+U)mRNA= 1/2（A+T） (A1+T1)% = (A2+T2) %= (A+U)mRNA%=（A+T）% A1%+A2%=2A% 3、DNA功能 遗传信息的传递复制 遗传信息的表达指导蛋白质的合成（转录和翻译）4、DNA复制、转录、翻译比较复制转 录翻 译时间有丝分裂间期和减数分裂前初级性母细胞的形成过程中生长发育的连续过程中场所主要
6、在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体核糖体原料4种脱氧核苷酸（A、T、C、G）4种核糖核苷酸（A、U、C、G）20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件特定的酶和ATP、适宜的温度、PH过程DNA解旋以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA（单链），进入细胞质与核糖体结合tRNA一端的碱基与mRNA上密码子配对，另一端携带相应氨基酸合成有一定氨基酸序列的蛋白质碱基配对方式A-T，G-C，T-A，C-GA-U，T-A，G-C，C-GA-U，G-C，U-A，C-G
7、信息传递DNA DNADNA mRNARNA 蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，单链转录一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链产物两个双链DNA分子 核糖核酸蛋白质（多肽）和水意义复制遗传信息，使遗传信息由亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状5、中心法则及其补充 转录 翻译DNA RNA 蛋白质 （中心法则及其补充） 逆转录 (逆转录及RNA复制只少数RNA病毒有)密码子（在mRNA上）64种，决定蛋白质的61种(3种终止密码子)；tRNA 61种；反密码子（在tRNA上）可以与密码子互补配对；tRNA有特异性。6、基因是具有遗传效应的DNA片段，染色
8、体是DNA的主要载体。因此，染色体、DNA、基因之间有直接联系。因为蛋白质是生命活动的体现者，也是生物性状的表达者，基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。基因控制蛋白质的合成，实质上是把基因中的脱氧核苷酸的排列顺序变为氨基酸序列的过程。7、基因对性状的控制：间接控制：控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状。直接控制：控制蛋白质的分子结构直接影响性状。三、题型探究与高考链接例1、(06广东)右图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是 （）A.发生了基因突变 B.发生了染色体互换C.该细胞为次级卵母细胞 D.该细胞为次级精母细胞解析：既要熟悉减数分裂与有丝分裂图像的判断，同时要与基
9、因在染色体上的分布、基因突变相结合。根据图中细胞无同源染色体和着丝点已分开这一特点，我们可以断定该细胞处于减数分裂第二次分裂的后期。从染色体上的基因分析：正常情况下，较大一条染色体上的基因应该是相同的（来自同一个DNA分子的复制，即基因要么是BB，要么是bb），但事实是一个B基因，一个b基因，A、B两个选项都可以产生这一结果；同时由于细胞质的均等分开，所以该细胞不可能是次级卵母细胞（次级卵母细胞分裂形成一个极体和一个卵细胞，细胞质分配不均等）。答案：C例2、 (06上海)用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有（）A.0个
10、B.2个 C.30个 D.32个解析：掌握DNA复制的特点是半保留复制，亲代的DNA分子双链分开分别作为模板，参与组成子代DNA分子。用放射性元素标记亲代的DNA分子后，不管复制多少次，总是有2个子代DNA分子被标记。答案：B例3、（07广东）格里菲思（F. Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果 （ ）A证明了DNA是遗传物质 B证明了RNA是遗传物质 C证明了蛋白质是遗传物质 D没有具体证明哪一种物质是遗传物质解析：该题考查学生对“遗传物质的探索过程”掌握。肺炎双球菌的转化实验，包括格里菲思的实验和艾弗里的试验，“格里菲思的肺炎双球菌转化实验”指出加热杀死
11、的S型菌存在“转化因子”，将无毒的R菌转化为有毒性的S菌，但该转化因子是什么没有证明。“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”从S型活细菌中提取DNA，将S型DNA与R型混合培养，R型活细菌繁殖的后代中有少量S型菌体，这些S型菌体的后代为S型菌体。R菌的DNA在S菌DNA的作用下发生变异，而且这些S型菌体的后代为S型菌体，进一步证明这种变异是可遗传的。这个试验表明DNA是遗传物质, 而蛋白质、RNA、多糖等不是遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验，不能证明DNA是主要遗传物质。答案：D例4、（07广东）下列关于DNA复制的叙述，正确的是 （ ）A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 BDNA通过一次复制后产生
12、四个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA复制 D单个脱氧核苷酸在DNA酶作用下连接合成新的子链解析：该题考查了DNA复制的时间、过程、特点、原料、结果等知识。在细胞增殖的间期进行DNA复制，通过一次复制后产生2个DNA分子；DNA的复制是半保留复制、多起点复制、双向复制、边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。注意DNA聚合酶和DNA酶的作用差别，前者催化DNA复制，后者催化DNA水解为单个脱氧核苷酸。答案：A 例5、（07四川改编）人类基因组计划测定的24条染色体上的DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基占碱基总数的比例不超过2%，其
13、余碱基构成调控序列等。下面是某DNA分子的部分碱基序列，序列I为调控序列部分，序列II为构成基因的一部分。上列片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“甲硫氨酸精氨酸谷氨酸丙氨酸天冬氨酸缬氨酸”（甲硫氨酸的密码子是AUG）。该基因表达过程中，RNA的合成在 中完成，此过程称为 。请写出编码上述氨基酸序列的mRNA序列： 。如果序列I中箭头所指碱基对 被替换为 ， 该基因上列片段编码的氨基酸序列为： 如果序列II中箭头所指碱基对 缺失，该基因下列片段编码的氨基酸序列为： TAGC解析：内容为分子生物学的有关知识，基因的表达包括转录和翻译。RNA的合成细胞核中完成，称为转录。基因序列编码氨基酸，从甲硫氨酸的密码子是
