第三章 遗传的分子基础
知识系统构建
规律方法整合
整合一 同位素标记噬菌体的有关分析
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
(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。 (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。 例1 “噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下： ①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性 下列叙述正确的是( )
A．完整的实验过程需要利用分别含有S和P及既不含S也不含P的细菌 B．②中少量噬菌体未侵入细菌会导致上清液中的放射性强度都偏高 C．③的作用是加速细菌的解体，促进噬菌体从细菌体内释放出来
D．用P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是只能在沉淀物中检测到放射性 答案 A
解析 由于噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立生活，所以在标记噬菌体时，需要利用细菌；检测放射性时不能区分何种元素，所以要分别利用S和P去标记既不含S也不含
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P的细菌，A正确；用S标记的噬菌体侵染细菌，若②中少量噬菌体未侵入细菌，不会导
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致上清液中的放射性强度偏高，B错误；搅拌和离心的作用是让细菌和噬菌体分开，C错误；用
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P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是在沉淀物中检测到较强的放射性，但在上清液
中也会有少量的放射性，D错误。 整合二 DNA分子结构的计算
碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础。可推知以下多条用于碱基计算的规律。
项目 双链DNA分子 A＝T；G＝C 1链 2链 A1＝T2；G1＝C2 A2＝T1；G2＝C1 A、G、T、C的关系 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＋GA＋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1 n 1/2(X1%＋X2%) m n X1% 1/m n X2% 2
某种碱基的含量)
例2 已知某双链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%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( ) A．34%和16% C．16%和34% 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%，则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%，则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%。 整合三 DNA复制的有关计算
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
B．34%和18% D．32%和18%
1．DNA分子数
(1)子代DNA分子数＝2个。
(2)含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。 (3)不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2－2)个。 2．脱氧核苷酸链数
(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2(2)亲代脱氧核苷酸链数＝2条。 (3)新合成的脱氧核苷酸链数＝(23．消耗的脱氧核苷酸数
(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2－1)个。
(2)第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2
n－1
n
n＋1
n＋1
n
n
条。
－2)条。
个。
例3 某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是( ) 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 C．在第n次复制时，需要2
n－1
(m－A)个
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D．在n次复制过程中，总共需要2(m－A)个 答案 D
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
n＋1
n
n
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)(2n
－1)个。
整合四 遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子 tRNA上与mRNA上基因中脱氧核苷酸mRNA上决定一个氨基酸的密码子互补的位置 (或碱基)的排列顺序 的3个相邻的碱基 tRNA一端的3个碱基 决定蛋白质中氨基酸翻译时决定肽链中氨基作用 识别密码子 的排列顺序 酸的排列顺序 图解 ①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上； 联系 ②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用
例4 下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。 “—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”
密码子表： 甲硫氨酸：AUG；
脯氨酸：CCA、CCC、CCU、CCG；
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苏氨酸：ACU、ACC、ACA、ACG； 甘氨酸：GGU、GGA、GGG、GGC； 缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG。
根据上述材料，下列描述中错误的是( ) A．这条多肽链中有 4个“—CO—NH—”的结构
B．决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA C．这段DNA中的①链起了转录模板的作用
D．若①链中CCC碱基变为CCT，则该多肽链的结构一定发生改变 答案 D
解析 5个氨基酸脱水缩合时应产生4个肽键，由甲硫氨酸的密码子组成可推知①链为转录时的模板链，故密码子应依次为AUG、CCC、ACC、GGG、GUA；若①链中CCC碱基变为CCT，由于密码子具有简并性，其决定的氨基酸并没有改变，该多肽链的结构也未改变。 整合五 真核生物和原核生物基因表达过程的区别
1．原核生物没有核膜，基因表达是边转录边翻译(图1)。
2．真核生物细胞核内转录，产生的mRNA穿过核孔到细胞质中和核糖体结合，进行翻译的过程(图2)。
例5 图示为两种细胞中主要遗传信息的表达过程。据图分析，下列叙述不正确的是( )
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