高中生物基因的表达学案4中图版必修.doc

基因的表达【课前复习】在学习新课程前先要回顾有关减数分裂、受精作用、有丝分裂中染色体数量变化；DNA的复制条件及其场所、DNA的功能、RNA的分子组成；蛋白质的结构和功能及其合成场所等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入知识体系中。温故会做了，学习新课才能有保障1 某生物的体细胞中含有42条染色体，在减数第一次分裂前期，细胞内含有的染色单体、染色体和DNA分子数依次是A42、84、84B84、42、84C84、42、42D42、42、84解析：在减数分裂第一次分裂前期，DNA分子已经复制，这时的每1条染色体含有2个染色单体(2个DNA分子)。因此，体细胞含有42条染色体的某生物，在该时期的染色单体、染色体和DNA分子数分别为84、42、84。答案：B 2 某生物的精子中有6条染色体，其中来自母方的有A一条B二条C三条D不一定答案：D3DNA复制所需的基本条件是A模板、原料、能量和酶B RNA、DNA、ATP和酶C模板、温度、能量和酶D DNA、脱氧核糖、能量和酶答案：A4RNA的分子组成是A脱氧核糖、核酸和磷酸B脱氧核糖、碱基和磷酸C核糖、碱基和磷酸D核糖、核酸和磷酸 答案：C5DNA复制的场所是_；复制过程中是边_边_，并且按照_原则；新合成的每一个DNA分子中，都保留了_，这种复制方式叫_。答案：6蛋白质合成的场所是_；基本组成单位是_；每个蛋白质分子是由一条或几条_组成；合成后者的方式是_。 课前自测答案：1BDAC细胞核解旋复制碱基互补配对原来DNA分子中的一条链半保留复制细胞质中的核糖体氨基酸肽链脱水缩合知新先看书，再来做一做1基因（1）概念：基因是_的片段。（2）与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系：每条染色体上有_个DNA分子，每个DNA分子上有_个基因，每个基因中可以含有_个脱氧核苷酸。染色体是基因的_，基因在染色体上呈_排列。（3）结构：由于基因是_的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由脱氧核苷酸组成的_条链，而且也是规则的_结构。（4）功能：基因与DNA分子一样储存有遗传信息，由于不同的基因_不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。基因的基本功能如下：传递遗传信息：随_的复制而复制来向下一代传递遗传信息。表达遗传信息：后代个体发育中，基因中的遗传信息以一定的方式反应到_分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫_。2基因控制蛋白质的合成（1）转录 ：在_进行，是以_为模板，按照_原则合成_的过程。通过转录，DNA上的遗传信息传递到_上。（2）翻译：在细胞质的_上进行。是以_为模板，以_为运转工具，按照_原则，合成具有一定_排列顺序的蛋白质的过程。（3）其他相关知识DNA与RNA的比较转运RNA密码子中心法则3基因对性状的控制（1）通过控制_的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。（2）通过控制_的分子结构来直接影响性状。【学习目标】v 1中心法则的应用。v 2DNA分子的复制、转录、翻译和逆转录的区别、联系及应用v 3基因表达过程中碱基数目的计算。v 4基因与性状之间的关系。 【基础知识精讲】课文全解：本小节主要讲述基因的本质、基因与染色体、DNA的关系、基因控制蛋白质的合成、基因对性状的控制等内容。1基因是有遗传效应的DNA片段（1）基因概念：基因是DNA分子上有遗传效应的DNA片段。（2）染色体、DNA、基因的关系染色体与基因的关系：一条染色体上有许多基因，基因在染色体上呈直线排列。染色体与DNA的关系：每一条染色体上只有一个DNA分子，染色体是DNA分子的主要载体。DNA与基因的关系：每个DNA上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段。（3）基因的结构由于基因是有遗传效应的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的2条链，而且也是规则的双螺旋结构。在每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。（4）功能分子遗传学认为，生物的遗传性状是以遗传信息形式主要编排在DNA分子上的，表现为特定的碱基排列顺序。由于基因是有遗传效应的DNA片段，因此基因中的脱氧核苷酸的排列顺序可以代表遗传信息，由于不同的基因脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。基因中不仅储存有遗传信息，而且还有下列基本功能。传递遗传信息 基因中的遗传信息，一方面在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中去，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给下一代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。表达遗传信息基因中的遗传信息，另一方面在后代的个体发育中，它又以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。这一过程叫遗传信息的表达。总之，基因的基本功能可总结如下：2基因控制蛋白质的合成（1）遗传信息的转录概念：在细胞核中进行。是以DNA为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。过程：遗传信息的转录过程是在RNA聚合酶的催化作用下进行的。当RNA聚合酶与DNA分子的某一起动部位相结合时，DNA的这一特定片段的双股螺旋解开，以其中的一条链为模板，聚合酶沿着该链移动，按照碱基互补配对原则，使细胞里的四种核糖核苷酸(分别含有碱基A、G、C、U)聚合成与该DNA链相对应的(或者说互补的)mRNA分子。如图651。RNA在DNA模板上的合成图651结果：通过转录，DNA上的遗传信息传递到信使RNA（mRNA）上。（2）遗传信息的翻译概念：在细胞质的核糖体中进行。是以信使RNA为模板，以转运RNA为运转工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。过程：信使RNA从细胞核中合成以后，从核孔出来与核糖体结合。信使RNA上带有的遗传信息以遗传密码（信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基）的形式存在，转运RNA将氨基酸按信使RNA上的密码子的顺序放在核糖体上的相应部位，通过脱水缩合，形成多肽，多肽脱离核糖体后，经过一定的盘曲折叠，形成蛋白质。（3）其他相关知识DNA与RNA的比较见下表。DNA与RNA的比较复制和转录的比较见下表中心法则遗传信息的传递过程是：遗传信息可以由DNA传向DNA这是DNA复制，也可以由DNA传向RNA叫转录，由RNA控制合成蛋白质叫翻译。还发现在某些病毒中，RNA也可以自我复制，RNA也可以在逆转录酶的作用下合成DNA，这叫逆转录。见图652所示：中心法则图解图6523基因对性状的控制（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。（2）通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状。基因控制性状可用图653表示：基因控制性状图解图653问题全解：21何为基因？何为遗传信息？基因是决定生物性状的基本单位，是有遗传效应的DNA片段。基因中的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息。22染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间有何关系？每条染色体通常只有一个DNA分子，染色体是DNA的主要载体；每个DNA分子上有许多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段；每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸，基因中的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息；染色体是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列。23何为基因的表达？基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。基因控制蛋白质合成的过程叫遗传信息的表达。24基因是怎样控制蛋白质合成的？何为转录、翻译？见“课文全解2”。25什么叫密码子？mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，称为1个密码子。26RNA的结构有何特点？见“课文全解2（3）”。27细胞中有哪几种RNA？它们分别有哪些特殊的功能？细胞中有3种RNA，它们分别是：信使RNA（mRNA），携带有DNA的遗传信息，在蛋白质合成过程中起模板的作用；转运RNA（tRNA），在蛋白质合成过程中，可以活化和转运特定的氨基酸，使其在核糖体上按照mRNA上的遗传密码子的序列定位形成多肽链；核糖体RNA（rRNA），是构成核糖体的结构物质，其功能是为mRNA提供合成蛋白质的场所。28中心法则的内容是什么？见“课文全解2（3）”。29基因控制生物性状的原理是什么？ 见“课文全解3”。30在基因控制蛋白质合成过程中，基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中的氨基酸的数量关系如何？密码子数、转运RNA数、氨基酸数之比如何？（1）基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中的氨基酸的数量关系，如图654所示。图654因此，在转录过程中，基因中的碱基数、RNA中的碱基数和蛋白质中的氨基酸数之比为631。（2）密码子数、转运RNA数、氨基酸数之比为111。【学习方法指导】本小节的内容因比较抽象，是教材的难点内容。在学习时应注意：1关于“基因的概念”要多联系已学知识并发挥想象能力，以在光学显微镜下可以见到的染色体为切入点，从染色体、DNA、基因三者之间的位置关系入手，理解基因的概念，使抽象概念更具体化。2关于“基因控制蛋白质的合成”的知识要按照认知规律，从现象到本质，由表及里地分析蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。由于DNA在细胞核中，蛋白质的合成在细胞质中，所以，DNA上的遗传信息必须有一种中间媒介物来传递给蛋白质，这种媒介物就是信使RNA。因此，这个过程就包括转录和翻译两个阶段。3关于转录和翻译、中心法则、基因对性状的控制原理这部分内容，首先要结合相应的图解来学习，利用好图解是学习中突破难点的关键。其次关于转录和翻译的知识要从三个层面来学习：概念、过程、原理。这样使学到的知识便于理解和记忆。2008高考真题演练1（08江苏卷10）叶绿体的DNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成。下列叙述中错误的是A叶绿体DNA能够转录 B叶绿体DNA是遗传物质C叶绿体内存在核糖体 D叶绿体功能不受细胞核调控2（08江苏卷24）下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选）：A图中表示4条多肽链正在合成B转录尚未结束，翻译即已开始C多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链3.（08广东卷26）DNA复制和转录的共同点是 A.需要多种酶参与B.在细胞核内进行 C.遵循碱基互补配对原则D.不需要ATP提供能量4（08年上海高考题37）中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。（1）a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是 、 、 和 。（2）需要tRNA和核糖体同时参与的过程是 （用图中的字母回答）。（3）a过程发生在真核细胞分裂的 期。（4）在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是 。（5）能特异性识别信使RNA上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是 。（6）RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有（用类似本题图中的形式表述）： ； 。答案：1、D2、BD3、AC 4（1）DNA复制 转录 翻译 逆转录 （2）c （3）间（S） （4）细胞核 （5）tRNA（转运RNA） 氨基酸 （6）如下图：【同步达标训练】1关于基因的下列说法，错误的是A每个基因都是DNA分子上的一个片段B基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位C基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位D DNA分子上每一个片段都是一个基因2下列肯定不是遗传密码的碱基排列顺序的是AAAABUUUCGTADGUC3DNA分子的解旋发生在A只在DNA分子的复制过程中B只在转录过程中C只在翻译过程中 D在复制和转录过程中都能发生 4在唾液淀粉酶的合成过程中，对其性质起决定作用的是A核苷酸B脱氧核苷酸C核糖体D核酸5胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因依次位于A体细胞、胰岛细胞中B胰岛细胞、肝脏细胞中C均位于胰岛细胞中D体细胞、肝脏细胞中6 tRNA的功能是A合成特定的氨基酸B运输氨基酸，识别mRNA的遗传密码子C决定mRNA的碱基排列顺序D决定氨基酸的排列顺序7把兔子血红蛋白的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出兔子的血红蛋白，这说明A兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码 B蛋白质的合成过程很简单C兔血红蛋白的合成基因进入大肠杆菌D兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成8某基因有碱基1200个，则由它控制合成的蛋白质具有的氨基酸数目最多是A 100个B200个C300个D400个9现代生物工程能够实现在已知蛋白质的氨基酸序列后来酶促合成基因；现已知人体生长激素共含190个肽键（单链），假设与其对应的密码子序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G有A130个B260个C313个D无法确定10在一个DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤之和占全部碱基数目的46%，其中一条链中腺嘌呤与胞嘧啶分别占该链碱基总数的28%和22%，那么由它转录的 RNA中腺嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的A22%、28%B23%、27%C26%、24%D54%、6%11生物的一切遗传性状都是受_控制的，就我们现在所学得知，要实现对性状的控制，是通过两种方法：一是通过控制_的合成来控制生物的代谢过程进而控制生物的性状；二是通过控制_来直接影响性状。12在A、B、C、D四支试管内都加入一定量的水和ATP，都加入若干种酶，另外：A加入DNA、脱氧核苷酸；B加入RNA、脱氧核苷酸；C加入DNA、核糖核苷酸；D加入RNA、核糖核苷酸。请根据实验结果回答：(1)据分析，A、B管内产物相同，但A管内是_过程；B管内是_过程。(2)据分析，C、D管内产物相同，但C管内是_过程；D管内是_过程。(3)加入C管内DNA有60个碱基，那么，C管内产物中最多含有_个碱基，相当于遗传密码_个。(4)B与A相比，必须有_酶。参考答案1D2C3D4D5A6B7A8解析：基因是有遗传效应的DNA片段，基因由两条脱氧核苷酸链组成，每条链含有1200/2=600个碱基，以此转录的信使RNA有碱基600个即密码子600/3=200个，故有氨基酸200个。答案：B9解析：此蛋白质（单链）中有190个肽键，说明此蛋白质是由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的信使RNA中最少有3191=573个碱基，又知RNA中A+U=313，所以RNA中G+C为573-313=260个，RNA的碱基数与DNA的每条链的碱基数相等，所以DNA的两条链中G+C共有2602=520个，又因为G=C，所以G为520/2=260个。答案：B10依据碱基互补配对原则，可知：题中已知链中的A占28%，C占22%，求得T占26%，G占24%，所以转录成的RNA上的A与已知链上T配对、C与G配对，因此RNA链上A占26%、C占24%。答案：C11基因酶蛋白质分子的结构12（1）DNA复制RNA的逆转录（2）转录RNA复制（3）3010（4）逆转录DNA的功能传递遗传信息表达遗传信息转录翻译概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程以DNA中的一条链为模板，合成mRNA的过程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时间减数第一次分裂间期或有丝分裂间期在生长发育的连续过程中在生长发育的连续过