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第2節(jié)　基因表達與性狀的關(guān)系
學案設(shè)計(一)
學習目標
1.舉例說明基因通過控制酶的合成和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物體的性狀。
2.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。
3.說明細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果。
自主預習
一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
1.間接控制:基因通過　　　　　　　　　　　　　來控制　　　　,進而控制生物性狀。?
實例①:豌豆的圓粒和皺粒:
圓粒豌豆→有　　　　基因→產(chǎn)生　　　　　　　　→淀粉含量高→圓粒;?
皺粒豌豆→無正常　　　　基因→不產(chǎn)生淀粉分支酶→　　　　→皺粒;?
實例②:人的白化病:
患者體內(nèi)　　　　　　　　異常→缺少　　　　酶→不能將酪氨酸轉(zhuǎn)化為　　　　→白化癥狀?
2.直接控制:基因通過　　　　　　　　　　　　　,直接控制生物性狀。?
實例③:人類囊性纖維病:
CFTR基因缺失3個堿基→　　　　　　　　異常→CFTR蛋白功能異常→肺嚴重受損?
實例④:鐮狀細胞貧血:
血紅蛋白基因堿基對的改變→血紅蛋白中氨基酸的改變→紅細胞呈鐮刀型→易破裂,貧血
特別提醒:生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能等方面的性狀主要是由蛋白質(zhì)體現(xiàn)的,蛋白質(zhì)的合成又受基因的控制,所以生物的性狀是由基因控制的。
二、基因的選擇性表達與細胞分化
1.在不同類型的細胞中,表達的基因大致可以分為兩類:一類是在所有細胞中都表達的基因,指導合成的蛋白質(zhì)是　　　　　　　　　　　　所必需的,如核糖體蛋白基因、　　　　合成酶基因;另一類是只在某類細胞中　　　　　　的基因,如卵清蛋白基因、　　　　　　　基因。?
2.細胞分化的本質(zhì)就是　　　　　　　　。?
三、表觀遺傳
柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒有變化,但部分堿基發(fā)生了　　　　　　修飾,抑制了基因的表達,進而對表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代,使后代出現(xiàn)同樣的表型。像這樣,生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作　　　　　　　　　。表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。?
課堂探究
[課堂探究1]有同學說:基因與性狀之間并不是簡單的一一對應的關(guān)系,請小組討論分析原因?
[課堂探究2]以下基因與性狀的關(guān)系,說法正確的是
(　　)
A.基因可以通過控制蛋白質(zhì)合成來控制生物的性狀
B.白化病人出現(xiàn)癥狀的根本原因是缺少酪氨酸酶
C.豌豆的圓粒和皺粒的本質(zhì)區(qū)別是基因的堿基序列不同
D.同一個體不同細胞中RNA種類相同,蛋白質(zhì)種類不同
E.表觀遺傳是指由環(huán)境引發(fā)的性狀改變,與基因表達無關(guān)
F.基因型相同,表型一般相同,基因型不同,表型一定不同
G.殘翅果蠅在不同溫度孵化時,翅形不同,說明溫度是翅形的決定因素
　　核心素養(yǎng)專練
1.人類鐮狀細胞貧血是由于編碼血紅蛋白的基因異常引起的,這說明了(　　)
A.基因通過控制酶的合成控制代謝過程進而控制生物的性狀
B.基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物的性狀
C.基因與環(huán)境相互作用共同調(diào)控生物的性狀
D.基因和性狀間不是簡單的線性關(guān)系
2.下列有關(guān)細胞分化的分析中,錯誤的是(　　)
A.在個體發(fā)育過程中,有序的細胞分化能夠增加細胞的類型
B.從細胞器水平分析,細胞分化是細胞器的種類、數(shù)目改變的結(jié)果
C.細胞分化使各種細胞的遺傳物質(zhì)有所差異,導致細胞的形態(tài)和功能各不相同
D.從蛋白質(zhì)角度分析,細胞分化是蛋白質(zhì)種類、數(shù)量改變的結(jié)果,這是細胞分化的直接原因
3.下列關(guān)于表觀遺傳的理解,說法正確的是(　　)
A.DNA的甲基化與環(huán)境因素無關(guān)
B.DNA的甲基化影響基因的翻譯過程
C.表觀遺傳現(xiàn)象不符合孟德爾遺傳定律
D.DNA的甲基化導致基因的堿基序列改變
4.
右圖表示同一個體的5種細胞中5種基因的表達情況,下列分析錯誤的是(　　)
A.此圖能說明細胞分化的本質(zhì)
B.基因b可能控制RNA聚合酶的合成
C.細胞中mRNA差異最大的是細胞2和4
D.一般來說,這5種細胞的核遺傳物質(zhì)相同
5.下圖為人體對性狀控制過程示意圖,據(jù)圖分析可得出(　　)
A.過程①②都主要在細胞核中進行
B.食物中缺乏酪氨酸會使皮膚變白
C.M1和M2不可能同時出現(xiàn)在同一個細胞中
D.老年人細胞中不含有M2
6.人類白化病和苯丙酮尿癥是由于代謝異常引起的疾病,下圖表示在人體代謝中產(chǎn)生這兩類疾病的過程。由圖中不能得出的結(jié)論是(　　)
A.基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物的性狀
B.基因可以通過控制酶的合成來控制生物的性狀
C.一個基因可以控制多種性狀
D.一個性狀可以由多個基因控制
7.下列關(guān)于基因與性狀的關(guān)系的敘述,錯誤的是(　　)
A.基因與生物性狀都是一一對應的關(guān)系
B.基因可通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制性狀
C.基因可通過控制酶的合成來控制代謝進而控制性狀
D.生物性狀既受基因的控制,也受環(huán)境條件的影響
8.蒜黃和韭黃是在缺乏光照的環(huán)境下培育的蔬菜,對形成這種現(xiàn)象的最好解釋是(　　)
A.環(huán)境因素限制了有關(guān)基因的表達
B.兩種均為基因突變
C.葉子中缺乏形成葉綠素的基因
D.黑暗中植物不進行光合作用
9.黃色小鼠(AA)與黑色小鼠(aa)雜交,產(chǎn)生的F1(Aa)不同個體出現(xiàn)了不同體色。研究表明,不同體色的小鼠A基因的堿基序列相同,但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(下圖)現(xiàn)象出現(xiàn),影響了基因的表達,不影響基因DNA復制。下列分析錯誤的是(　　)
A.F1個體體色的差異與A基因甲基化程度有關(guān)
B.甲基化可能影響RNA聚合酶與該基因的結(jié)合
C.堿基甲基化不影響堿基互補配對過程
D.DNA甲基化后無法遺傳給后代
10.請閱讀下面科普短文,并回答問題。
暴飲暴食是不良飲食習慣。上世紀80年代,研究者追蹤瑞典某小鎮(zhèn)從小有暴食習慣的男性,發(fā)現(xiàn)他們孫輩的平均壽命竟比同齡正常進食男性的孫輩短32年。這令研究者十分驚奇,難道從小形成的飲食習慣還會影響后代壽命嗎?
孟德爾、摩爾根等遺傳學家對遺傳規(guī)律的闡釋,使人們普遍接受了基因?qū)W說,認為親子代之間的遺傳由基因決定。然而,上述調(diào)查結(jié)果顯示,飲食習慣等個人行為似乎可以影響后代的性狀表現(xiàn)。
分子生物學研究揭示,某些環(huán)境因素雖然沒有改變基因的堿基序列,卻會引起基因序列等的特定化學修飾,即表觀修飾,進而影響基因表達,且這種表觀修飾還可能傳遞給后代,使子代表型發(fā)生變化,這通常被稱為表觀遺傳。表觀遺傳現(xiàn)象引發(fā)人們對于遺傳機制、遺傳與發(fā)育以及生物進化等的哲學思考。
建立在達爾文自然選擇學說基礎(chǔ)上的現(xiàn)代進化理論認為,突變和基因重組提供進化的原材料,自然選擇決定進化的方向,進化的本質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生改變。表觀遺傳現(xiàn)象則展示了,環(huán)境引發(fā)的化學修飾能將親代適應環(huán)境的性狀遺傳給后代,這似乎與現(xiàn)代進化理論的某些觀點有所不同。截至目前,并沒有決定性的證據(jù)說明現(xiàn)代進化理論是否需要重大修改。
隨著生物學的迅速發(fā)展,很多生物學概念都在發(fā)生著變化,新的概念和理論不斷替代舊的概念和理論,推動人們的認識發(fā)展,這正是科學發(fā)展的軌跡。
(1)本文討論的生物學話題是　　　　。?
(2)有人認為“表觀遺傳過程中發(fā)生了遺傳信息的改變”,請結(jié)合文中內(nèi)容和你對遺傳信息的理解,判斷這一觀點是否正確,并闡述理由。　　　?
(3)請結(jié)合本文內(nèi)容,在下圖中補充填寫“表觀修飾”等詞匯,并添加必要的連線和注釋,展示你對表觀修飾及表觀修飾在親子代間傳遞的理解。
參考答案
自主預習
一、1.控制酶的合成　代謝過程
①編碼淀粉分支酶　淀粉分支酶
編碼淀粉分支酶　淀粉含量低
②控制酪氨酸酶的基因　酪氨酸　黑色素
2.控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
③CFTR蛋白結(jié)構(gòu)
二、1.維持細胞基本生命活動　ATP　特異性表達　胰島素
2.基因的選擇性表達
三、甲基化　表觀遺傳
課堂探究
[課堂探究1](1)一般地,一對基因只決定一種性狀。
(2)有的基因可決定或影響多種性狀,如水稻中的Ghd7基因。
(3)有些性狀是由多個基因共同決定的,如人的身高。
(4)生物的性狀是由基因決定的,還受環(huán)境條件的影響,是生物的基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。
[課堂探究2]AC
核心素養(yǎng)專練
1.B　2.C　3.C　4.C　5.C　6.A　7.A　8.A　9.D
10.(1)表觀修飾與表觀遺傳(或生物遺傳機制、遺傳學和進化生物學等理論的發(fā)展、表觀遺傳與進化等。合理即得分)
(2)正確,外部環(huán)境因素改變基因的表觀修飾來影響基因的表達,從而可以影響后代性狀(或不正確,表觀遺傳只是對基因等進行化學修飾,基因的堿基序列并沒有發(fā)生改變)
(3)(繪圖能表現(xiàn)出下面三個含義之一,或其他合理答案可得分)
①環(huán)境因素引起基因的表觀修飾
②表觀修飾影響親代表型
③表觀修飾可傳遞給子代,并影響子代表型(表觀遺傳)
學案設(shè)計(二)
學習目標
1.舉例說明基因通過控制酶的合成和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物體的性狀。
2.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。
3.說明細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果。
自主預習
一、基因、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系
[自主學習]學生閱讀教材P71,并回答下列問題:
1.如何用中心法則來解釋豌豆的圓粒和皺粒這一對相對性狀?與人的白化病的形成有何相似之處?
圓粒豌豆→有　　　　的基因→產(chǎn)生　　　　→淀粉含量高→圓粒。?
皺粒豌豆→無正常　　　　的基因→不產(chǎn)生淀粉分支酶→　　　　　　→皺粒。?
酪氨酸酶基因異常→　　　　→酪氨酸不能合成　　　　→白化病?
2.兩個例子中的蛋白質(zhì)都屬于哪一類物質(zhì)?　　　。?
[討論展示]由這兩個實例大家可以總結(jié)出什么共同點?
[結(jié)論一]　。?
3.囊性纖維病的形成中,基因控制合成的蛋白質(zhì)也是酶嗎?能否再舉一個相似的例子?(可提示這種蛋白質(zhì)叫做結(jié)構(gòu)蛋白)并用概念圖畫出三者的關(guān)系。
跨膜蛋白(CFTR蛋白)的基因缺失了　　　　→導致合成的CFTR蛋白　　　　?
編碼血紅蛋白正常基因的堿基對發(fā)生替換導致　　　　異常,導致紅細胞功能受損,容易破裂,患溶血性貧血?
[討論展示]大家再總結(jié)一下,這兩個病例有什么共同點?
[結(jié)論二]　。?
[總結(jié)]基因?qū)π誀畹目刂朴袃煞N方式:
1.間接作用:基因通過控制　　　　來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀。?
2.直接作用:基因是通過控制　　　　　　來直接控制生物體的性狀。?
二、基因的選擇性表達與細胞分化
1.在不同類型的細胞中,表達的基因大致可以分為兩類:一類是在所有細胞中都表達的基因,指導合成的蛋白質(zhì)是　　　　　　　　　　　　所必需的,如核糖體蛋白基因、　　　　合成酶基因;另一類是只在某類細胞中　　　　　　的基因,如卵清蛋白基因、　　　　　　　基因。?
2.細胞分化的本質(zhì)就是　　　　　　　　。?
三、表觀遺傳
柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒有變化,但部分堿基發(fā)生了　　　　　　修飾,抑制了基因的表達,進而對表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代,使后代出現(xiàn)同樣的表型。?
生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作　　　　　　　　　。表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。?
[思考]基因的改變僅僅引起生物體單一性狀的改變嗎?
[總結(jié)]表型=基因型+環(huán)境
課堂探究
[課堂探究1]從基因的角度來解釋有些人飲酒后會表現(xiàn)“臉紅”,有些人飲酒后會表現(xiàn)“臉白”。
(1)依據(jù)乙醇進入人體內(nèi)的分解路徑,分析飲酒后表現(xiàn)“臉紅”與“臉白”的原因。
(2)依據(jù)乙醇進入人體內(nèi)的分解路徑,分析過量飲酒的危害。
(3)若乙醛脫氫酶一個基因發(fā)生突變,則雜合子個體會出現(xiàn)怎樣的表型呢?
[課堂探究2]同一種生物在不同的生長發(fā)育階段基因表達的變化。生物的特定細胞或組織,在某一生長狀態(tài)下所轉(zhuǎn)錄出來的mRNA是不同的。科學家對體外培養(yǎng)的小鼠受精卵、2-細胞胚、4-細胞胚、8-細胞胚和桑葚胚階段細胞的基因表達情況進行了多次轉(zhuǎn)錄組測序,測得各個時期mRNA的分子平均數(shù)目。
(1)隨著受精卵和胚胎的發(fā)育,細胞逐步分化,基因表達數(shù)目有明顯的變化。說明了什么問題?
　　(2)生物體在生長發(fā)育的不同時期,形態(tài)發(fā)生了明顯的變化,基因表達的數(shù)目也不同,基因的表達與細胞分化有什么關(guān)系?
　　核心素養(yǎng)專練
1.下列各項中,屬于基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀的實例是(　　)
①人類的白化病　②囊性纖維化　③豌豆的圓粒與皺粒　④鐮狀細胞貧血
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
2.細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果,下列關(guān)于基因選擇性表達的敘述,正確的是(　　)
A.不同的體細胞中表達的基因完全不相同
B.基因的“沉默”可能與轉(zhuǎn)錄、翻譯有關(guān)
C.去除細胞中不表達的基因,不影響細胞的全能性
D.在受精卵中,所有的基因都處于表達狀態(tài)
3.下圖表示基因與性狀之間的關(guān)系。下列相關(guān)的敘述,錯誤的是(　　)
A.①過程的結(jié)果可以得到3種RNA
B.③過程直接需要的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖體、酶、ATP
C.基因可以直接或間接地控制生物的性狀
D.T2噬菌體可以在人體細胞內(nèi)進行①③這兩個基本過程
4.有人把分化細胞中表達的基因形象地分為管家基因和奢侈基因。管家基因在所有細胞中都表達,是維持細胞基本生命活動所必需的;奢侈基因只在特定組織細胞中表達。下列物質(zhì)中屬于管家基因表達產(chǎn)物的是(　　)
A.ATP合成酶
B.卵清蛋白
C.胰島素
D.血紅蛋白
5.《科技日報》報道,科學家發(fā)現(xiàn)一種動物能否被馴化并和人類友好相處,取決于這種動物的“馴化基因”。在生物體中,基因控制性狀表現(xiàn)的主要途徑是(　　)
A.RNA→蛋白質(zhì)(性狀)
B.DNA→蛋白質(zhì)(性狀)
C.RNA→DNA→蛋白質(zhì)(性狀)
D.DNA→RNA→蛋白質(zhì)(性狀)
6.在豌豆粒中,由于控制合成淀粉分支酶的基因中插入了一段外來DNA序列,使淀粉分支酶活性大大降低,使得豌豆粒內(nèi)淀粉含量降低而變得皺縮。此事實說明了
(　　)
A.基因是生物體性狀的載體
B.基因能直接控制生物體的性狀
C.基因可以通過控制酶的合成來控制生物體的性狀
D.基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物體的性狀
7.某些噬菌體基因組DNA上的堿基發(fā)生甲基化修飾,這種修飾的主要功能是(　　)
A.促進基因組DNA整合到宿主基因組上
B.保護噬菌體DNA,以免被限制酶水解
C.有利于核酸正確地排列
D.提高病毒DNA上特定基因的表達
8.下圖為脈孢霉體內(nèi)精氨酸的合成途徑示意圖。從圖中不能得出(　　)
A.精氨酸的合成是由多對基因共同控制的
B.基因可通過控制酶的合成來控制代謝過程
C.若基因②不表達,則基因③和④也不表達
D.若產(chǎn)生鳥氨酸依賴突變型脈孢霉,則可能是基因①發(fā)生突變
9.下列有關(guān)基因與性狀的敘述,正確的是(　　)
A.生物體中一個基因決定一種性狀,一種性狀由一個基因決定
B.血紅蛋白基因中有一個堿基對發(fā)生改變,血紅蛋白結(jié)構(gòu)一定發(fā)生改變
C.生物的性狀由基因決定,同時受環(huán)境影響,二者共同對生物的性狀起作用
D.囊性纖維化說明基因通過控制酶的合成控制代謝過程,進而控制生物性狀
10.近來研究發(fā)現(xiàn),小鼠體內(nèi)的HMGIC基因與肥胖直接相關(guān),具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠,吃同樣多的高脂肪食物,一段時間后,對照組的小鼠變得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠體重仍然保持正常,據(jù)此判斷下列說法正確的是(　　)
A.此項研究表明肥胖與基因有關(guān),與環(huán)境無關(guān)
B.HMGIC基因是通過控制酶的合成來控制代謝,進而控制生物的性狀
C.小鼠的胖和瘦是一對相對性狀
D.體重正常的小鼠HMGIC基因一定正常
11.紅耳龜性別分化與卵的孵化溫度密切相關(guān),26
℃條件下全部孵化為雄性,32
℃條件下全部孵化為雌性。為研究D基因在性腺分化中的作用,科研人員利用孵化箱孵化三組紅耳龜卵,測定胚胎發(fā)育不同時期性腺細胞中D基因表達量,實驗結(jié)果如下圖所示。請回答問題。
(1)D基因在性腺細胞中表達時,先以D基因的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄出mRNA,完成該過程所需的酶是　　　　。科研人員將特定的DNA片段轉(zhuǎn)入到性腺細胞中,使其產(chǎn)生的RNA與D基因的mRNA　　　　,D基因的mRNA無法翻譯,從而干擾D基因表達。?
(2)科研人員推測,D基因是胚胎發(fā)育成雄性的關(guān)鍵因子,支持此推測的證據(jù)有:26
℃時D基因表達量高,且胚胎全部發(fā)育成雄性;　　　　　　　　。?
(3)科研人員將不同溫度下孵化的三組紅耳龜卵進行相應處理,檢測胚胎的性腺分化情況,實驗處理及結(jié)果如下表所示。
組別
孵化溫度
處理
總胚胎數(shù)
睪丸
卵巢
睪丸卵巢的中間型
1
26
℃
i
43
2
33
8
2
26
℃
ii
36
36
0
0
3
32
℃
不做處理
37
0
37
0
　　實驗結(jié)果支持上述推測。上表中i和ii的處理分別是:　　　　　　　　。?
參考答案
自主預習
一、1.編碼淀粉分支酶　淀粉分支酶
編碼淀粉分支酶　淀粉含量低
酪氨酸酶缺乏　黑色素
2.酶
[結(jié)論一]基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀。
3.三個堿基　結(jié)構(gòu)異常　血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常
[結(jié)論二]基因是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來直接控制生物體的性狀。
[總結(jié)]1.酶的合成　2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
二、1.維持細胞基本生命活動　ATP　特異性表達　胰島素
2.基因的選擇性表達
三、甲基化　表觀遺傳
[思考]一個基因能決定一種性狀,但有的性狀受多對基因的控制(如人的身高),基因控制性狀還受到環(huán)境的影響。
課堂探究
[課堂探究1]
(1)喝酒“臉紅”的人有高效的乙醇脫氫酶,而沒有乙醛脫氫酶。喝酒“臉白”的人是因為兩種酶都缺乏。千杯不醉的原因的人體內(nèi)兩種酶含量高。
(2)酒精中毒;啤酒肚、脂肪肝、肝硬化等
(3)短時間內(nèi)不能有效的代謝乙醛,因此雜合子呈現(xiàn)“紅臉”。雜合子體內(nèi)有1/16的正常活性的酶,時間足夠長的話,積累的乙醛會被逐漸代謝掉,臉紅的癥狀會慢慢消失。
[課堂探究2]
(1)分化出不同類型的細胞
(2)基因表達有時間特異性
核心素養(yǎng)專練
1.D　2.B　3.D　4.A　5.D　6.C　7.B　8.C　9.C　10.C
11.(1)RNA聚合酶;(堿基)互補配對
(2)32
℃時D基因表達量低,且胚胎全部發(fā)育成雌性
26
℃+干擾D基因表達的條件下,與32
℃時D基因表達量相近
(3)干擾D基因表達、不做處理第1節(jié)　基因指導蛋白質(zhì)的合成
學案設(shè)計(一)
學習目標
1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。
2.理解“密碼子”與“反密碼子”的概念。
3.運用數(shù)學方法,分析堿基與氨基酸的對應關(guān)系。
自主預習
1.DNA和RNA結(jié)構(gòu)的比較(參考教材圖4-1和圖4-2)
種類
DNA(脫氧核糖核酸)
RNA(核糖核酸)
組成成分
堿基
磷酸
相同
五碳糖
組成單位
結(jié)構(gòu)
分布
　　【歸納】(1)為什么RNA適于作DNA的信使呢?
(2)基因通過指導蛋白質(zhì)的合成來控制性狀,我們將這一過程稱為　　　　,該過程包括　　　　、　　　　兩個階段。?
(3)三種RNA的功能:mRNA的功能是　　　　　　　　　　　　;tRNA的功能是　;?
rRNA的功能是　。?
2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
(1)概念:轉(zhuǎn)錄是主要在　　　　內(nèi)進行的,是以　　　　　　　　為模板,合成　　　　　　　　的過程。?
(2)過程:(分4步,參考教材圖4-4)
①解旋:DNA雙鏈解開,堿基暴露出來。
②子鏈延伸:游離的　　　　與DNA模板鏈上的堿基　　　　　　　　,在　　　　　　　　的作用下開始mRNA的合成。?
③合成的mRNA從　　　　上釋放,而后DNA雙螺旋恢復。?
(3)總結(jié)轉(zhuǎn)錄過程的相關(guān)知識
轉(zhuǎn)錄過程
3.遺傳信息的翻譯
(1)概念:以　　　　為模板合成　　　　　　　　的過程。?
(2)密碼子:mRNA上決定1個氨基酸的　　　　個相鄰的堿基叫做密碼子,共有　　　　種密碼子。其中起始密碼子有　　　　種,分別是　　　　、　　　　;終止密碼子有　　　　種,分別是　　　　、　　　　　　　　、　　　　。　
?
(3)反密碼子:每個　　　　上的　　　　個堿基可以與　　　　上的密碼子互補配對,稱為反密碼子。一種tRNA只能攜帶　　　　種氨基酸。?
(4)翻譯過程:
第1步:mRNA進入細胞質(zhì),與　　　　結(jié)合。tRNA的　　　　與mRNA的　　　　相互識別,tRNA攜帶特定的氨基酸進入相應的位點1和2。?
第2步:氨基酸之間形成　　　　而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點2的tRNA上。?
第3步:核糖體沿　　　　移動,肽鏈延伸;遇到　　　　密碼子,合成終止,肽鏈從　　　　上脫離。?
(5)總結(jié)翻譯過程的相關(guān)知識
翻譯過程
特點:一個mRNA分子可以相繼結(jié)合多個核糖體,同時合成多條肽鏈。因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。
4.中心法則
(1)克里克最初預見的遺傳信息的傳遞包括?
　。?
(2)對中心法則的補充:RNA病毒的信息傳遞還包括
　。?
(3)試畫出完整的中心法則圖解。
課堂探究
[課堂探究1]已知某一DNA片段中堿基對的排列順序如下:
DNA鏈1:……ATGATAGGGAAA……
鏈2:……TACTATCCCTTT……
(1)寫出對應的mRNA的堿基排列順序(以鏈2為模板進行轉(zhuǎn)錄)。
mRNA:
(2)轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關(guān)系?與DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同?
　　[課堂探究2]已知mRNA的堿基順序,請寫出多肽鏈的氨基酸順序(根據(jù)教材P67密碼子表)。
mRNA中堿基序列:　……AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG……
氨基酸順序:
[課堂探究3]幾個過程分析比較
①DNA→DNA
②
③
名稱
轉(zhuǎn)錄
原料
氨基酸
模板
產(chǎn)物
酶
堿基配對
場所
　　核心素養(yǎng)專練
1.如圖表示轉(zhuǎn)錄的過程,則此段中含有多少種核苷酸
(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.5
B.6
C.8
D.4
2.反密碼子是指(　　)
A.DNA一端的3個堿基
B.信使RNA分子一端的3個堿基
C.轉(zhuǎn)運RNA分子一端的3個堿基
D.核糖體RNA分子一端的3個堿基
3.堿基互補配對發(fā)生在(　　)
A.DNA復制和轉(zhuǎn)錄
B.轉(zhuǎn)錄和翻譯
C.復制和翻譯
D.復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯
4.下列與翻譯過程沒有直接關(guān)系的物質(zhì)是(　　)
A.DNA
B.轉(zhuǎn)運RNA
C.信使RNA
D.核糖體
5.下列哪種堿基排列順序肯定不是遺傳密碼(　　)
A.UUU
B.AAA
C.GUC
D.GAT
6.mRNA的核苷酸序列與(　　)
A.DNA分子的兩條鏈的核苷酸序列互補
B.DNA分子的一條鏈的核苷酸序列互補
C.某一tRNA分子的核苷酸序列互補
D.所有的tRNA分子的核苷酸序列互補
7.在一般情況下,組成人體蛋白質(zhì)的21種氨基酸對應的密碼子共有(　　)
A.4
B.20
C.61
D.64
8.下列有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)合成的敘述,正確的是
(　　)
A.一個密碼子只決定一種氨基酸,一種氨基酸只由一種tRNA轉(zhuǎn)運
B.一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸,共有64種tRNA
C.該過程一定遵循堿基互補配對原則,即A一定與T配對,G一定與C配對
D.DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料分別是核糖核苷酸和游離的氨基酸
　　9.
如右圖為tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖。以下敘述正確的是(　　)
A.tRNA是由三個核糖核苷酸連接成的單鏈分子
B.每種tRNA在a處只可以攜帶一種氨基酸
C.圖中b處上下鏈中間的化學鍵表示磷酸二酯鍵
D.c處表示密碼子,可以與mRNA堿基互補配對
10.合成一條含1
000個氨基酸的多肽鏈,需要轉(zhuǎn)運RNA的個數(shù),信使RNA上的堿基個數(shù)和雙鏈DNA上的堿基對數(shù)至少依次是(　　)
A.1
000個、3
000個和3
000對
B.1
000個、3
000個和6
000對
C.300個、300個和3
000對
D.1
000個、3
000個和1
500對
11.克里克提出的“中心法則”中所沒有的遺傳信息傳遞途徑是(　　)
A.DNA→DNA
B.DNA→RNA
C.RNA→蛋白質(zhì)
D.RNA→RNA
12.下列對中心法則包含的各個過程的理解,不正確的是(　　)
A.都在細胞核中進行
B.都需要細胞提供能量
C.都需要模板、酶和原料
D.都遵循堿基互補配對原則
13.已停止分裂的細胞,其遺傳信息的傳遞情況可能是
(　　)
A.DNA→DNA
B.RNA→RNA
C.DNA→RNA
D.蛋白質(zhì)→RNA
14.[2020·全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標Ⅲ·1)]關(guān)于真核生物的遺傳信息及其傳遞的敘述,錯誤的是(　　)
A.遺傳信息可以從DNA流向RNA,也可以從RNA流向蛋白質(zhì)
B.細胞中以DNA的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA均可編碼多肽
C.細胞中DNA分子的堿基總數(shù)與所有基因的堿基數(shù)之和不相等
D.染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉(zhuǎn)錄出不同的RNA分子
15.請根據(jù)基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖回答問題。
(1)填寫圖中標號所示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的名稱:①　　　　;②　　　　;③　　　　。?
(2)圖中的三個tRNA所攜帶的氨基酸分別是(查密碼子表)　　　　　　　　　　　　。?
(3)合成②的過程在遺傳學上叫做　　　　。②進入細胞質(zhì)后,與　　　　結(jié)合起來。?
(4)如本圖所示,儲存在　　　　分子中的遺傳信息最終傳遞給　　　　分子,并通過代謝得以表達。?
16.中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達的過程。請回答下列問題。
(1)a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是　　　　、　　　　、　　　　和　　　　。?
(2)需要tRNA和核糖體同時參與的過程是　　　　(用圖中的字母回答)。?
(3)a過程發(fā)生在真核細胞分裂的　　　　期。?
(4)在真核細胞中,a和b兩個過程發(fā)生的主要場所是　　　　。?
(5)能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是　　　,后者所攜帶的分子是　　　　。?
(6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達的途徑有(用類似本題圖中的形式表述):
①　;?
②　。?
參考答案
自主預習
1.
種　類
DNA
RNA
堿基
A、G、C、T
A、G、C、U
五碳糖
脫氧核糖
核糖
組成單位
脫氧核苷酸
核糖核苷酸
結(jié)構(gòu)(雙鏈/單鏈)
雙鏈
單鏈
分布
主要在細胞核,少數(shù)在細胞質(zhì)中
主要在細胞質(zhì)中
　　【歸納】(1)①與DNA結(jié)構(gòu)相似,可以儲存遺傳信息　②RNA一般為單鏈,而且比DNA短,因此能夠通過核孔
(2)基因表達　轉(zhuǎn)錄　翻譯
(3)攜帶遺傳信息,指導蛋白質(zhì)的合成;轉(zhuǎn)運氨基酸并識別密碼子;核糖體的組成成分
2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
(1)細胞核　DNA雙鏈中的一條鏈　RNA
(2)②核糖核苷酸　互補配對　RNA聚合酶
③DNA鏈
(3)時間:生物生長發(fā)育的整個過程中
場所:細胞核　葉綠體　線粒體
條件:DNA的一條鏈　4種核糖核苷酸　RNA聚合酶　ATP
配對原則:A—U、T—A、G—C、C—G
3.(1)mRNA　具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)
(2)3　64　2　AUG　GUG　3　UAA　UAG
UGA
(3)tRNA　3　mRNA　1
(4)核糖體　反密碼子　密碼子　肽鍵　mRNA　終止　核糖體與mRNA的復合物
(5)場所:核糖體　模板:mRNA　原料:21種氨基酸
能量:ATP　配對原則:A—U、U—A、G—C、C—G
4.(1)
(2)RNA流向RNA,RNA流向DNA
(3)
課堂探究
[課堂探究1]
(1)AUGAUAGGGAAA
(2)與模板鏈之間為互補關(guān)系;與DNA的另一條鏈的堿基序列基本相同,只是DNA鏈上T的位置,在RNA鏈上是U
[課堂探究2]
甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸
　　[課堂探究3]
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白質(zhì)
名稱
DNA復制
轉(zhuǎn)錄
翻譯
原料
游離的脫氧核苷酸
游離的核糖核苷酸
氨基酸
模板
DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
mRNA
產(chǎn)物
DNA
RNA
多肽鏈
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
堿基配對
A—T、T—A、G—C、C—G
A—U、T—A、G—C、C—G
A—U、U—A、G—C、C—G
場所
細胞核、葉綠體、線粒體
細胞核、葉綠體、線粒體
核糖體
核心素養(yǎng)專練
1.B　2.C　3.D　4.A　5.D　6.B　7.C　8.D　9.B
10.A　11.D　12.A　13.C　14.B
15.(1)DNA　mRNA　tRNA
(2)甲硫氨酸　丙氨酸　絲氨酸
(3)轉(zhuǎn)錄　核糖體
(4)DNA　蛋白質(zhì)
16.(1)DNA復制　轉(zhuǎn)錄　翻譯　逆轉(zhuǎn)錄
(2)c　(3)間　(4)細胞核　核糖體
(5)tRNA　氨基酸
(6)
學案設(shè)計(二)
學習目標
1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。
2.理解遺傳信息與“密碼子”的概念。
3.運用數(shù)學方法,分析堿基與氨基酸的對應關(guān)系。
自主預習
1.DNA和RNA結(jié)構(gòu)的比較(參考教材圖4—1和圖4—2)
化合物
DNA
RNA
基本元素
基本單位
名稱
結(jié)構(gòu)簡式
堿基
結(jié)構(gòu)
存在部位
主要在　　　?
主要在　　　?
　　【歸納】(1)為什么RNA適于作DNA的信使呢?
?
(2)基因通過指導蛋白質(zhì)的合成來控制性狀,我們將這一過程稱為　　　　　　　　,該過程包括　　　　　　、　　　　　　兩個階段。?
(3)三種RNA的功能:mRNA的功能是　　　　　　　　　　　　;tRNA的功能是　　　　　　　　　　　　　　　;rRNA的功能是　　　　　　　　　　　。?
2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
(1)概念:轉(zhuǎn)錄是主要在　　　　　　　內(nèi)進行的,是以　　　　　　　　為模板,合成　　　　　　　　的過程。?
(2)過程:(分4步,參考教材圖4-4)
①解旋:DNA雙鏈解開,堿基暴露出來。
②子鏈延伸:游離的　　　　　　　　　　與DNA模板鏈上的堿基　　　　　　　　,在　　　　　　　　的作用下開始mRNA的合成。?
③合成的mRNA從　　　　　　上釋放,而后DNA雙螺旋恢復。?
(3)總結(jié)轉(zhuǎn)錄過程的相關(guān)知識
轉(zhuǎn)錄過程
3.遺傳信息的翻譯
(1)概念:以　　　　　　　　為模板合成　　　　　　　　　的過程。?
(2)密碼子:mRNA上決定1個氨基酸的　　　　個相鄰的堿基叫做密碼子,共有　　　　種密碼子。其中起始密碼子有　　　　種,分別是　　　　、　　　　;終止密碼子有　　　　種,分別是　　　　、　　　　　　　　、　　　　。?
(3)反密碼子:每個　　　　上的　　　　個堿基可以與　　　　上的密碼子互補配對,稱為反密碼子。一種tRNA只能攜帶　　　　種氨基酸。?
(4)翻譯過程:
第1步:mRNA進入細胞質(zhì),與　　　　結(jié)合。tRNA的　　　　與mRNA的　　　　相互識別,tRNA攜帶特定的氨基酸進入相應的位點1和2。?
第2步:氨基酸之間形成　　　　而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點2的tRNA上。?
第3步:核糖體沿　　　　移動,肽鏈延伸;遇到　　　　密碼子,合成終止,肽鏈從　　　　上脫離。?
(5)總結(jié)翻譯過程的相關(guān)知識
翻譯過程
特點:一個mRNA分子可以相繼結(jié)合多個核糖體,同時合成多條肽鏈。因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。
4.中心法則
(1)克里克最初遇見的遺傳信息的傳遞包括:?
　。?
(2)對中心法則的補充:RNA病毒的信息傳遞還包括
　。?
(3)試畫出完整的中心法則圖解。
課堂探究
[課堂探究1]下圖是某DNA片段的堿基序列,小組合作完成下列問題:
(1)寫出轉(zhuǎn)錄后形成的mRNA的堿基排列順序。(以上方的鏈為轉(zhuǎn)錄的模板)
(2)根據(jù)密碼子表,分析翻譯后形成的多肽鏈的氨基酸種類和排列順序,并將攜帶氨基酸的tRNA標注上。
(3)繪制簡圖表示翻譯的過程,并且與小組成員之間互相講解過程。
[課堂探究2]艾滋病病毒(HIV)是一種RNA病毒。下圖表示HIV通過T淋巴細胞表面的CD4受體識別T淋巴細胞并侵染的過程,其中①~⑧表示相關(guān)的生理過程。
據(jù)圖分析HIV能夠發(fā)生中心法則中的哪些生理過程?
　　核心素養(yǎng)專練
1.關(guān)于RNA和DNA的區(qū)別,下列說法錯誤的是(　　)
A.DNA是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),而RNA一般是單鏈
B.DNA中的五碳糖是核糖,RNA中的五碳糖是脫氧核糖
C.DNA特有的堿基是T,而RNA特有的堿基是U
D.DNA中的嘧啶數(shù)量和嘌呤數(shù)量相等,但RNA中不一定
2.DNA決定mRNA的序列是通過(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.mRNA的密碼
B.DNA的自我復制
C.tRNA的轉(zhuǎn)運
D.堿基互補配對
3.下列對遺傳信息翻譯過程的說法,錯誤的是(　　)
A.以細胞質(zhì)中游離的氨基酸為原料
B.以核糖體RNA作為遺傳信息模板
C.翻譯時同時需要三種RNA
D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)
4.遺傳密碼是指(　　)
A.DNA分子中決定蛋白質(zhì)合成的堿基排列順序
B.轉(zhuǎn)運RNA分子一端決定一個氨基酸的三個堿基排列順序
C.信使RNA上的編碼1個氨基酸的3個相鄰堿基
D.蛋白質(zhì)分子的氨基酸排列順序
5.DNA分子的復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯分別產(chǎn)生(　　)
A.DNA、RNA、蛋白質(zhì)
B.DNA、RNA、氨基酸
C.DNA、RNA、核糖體
D.脫氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白質(zhì)
6.克里克提出的中心法則是指(　　)
A.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程
B.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯及表達過程
C.DNA復制及轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中的堿基互補配對原則
D.遺傳信息通過DNA復制、轉(zhuǎn)錄及翻譯的傳遞過程
7.[2020·全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標Ⅲ)·3]細胞內(nèi)有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I),含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補配對時,存在下圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯誤的是(　　)
A.一種反密碼子可以識別不同的密碼子
B.密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結(jié)合
C.tRNA分子由兩條鏈組成,mRNA分子由單鏈組成
D.mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變
8.[2020·山東省高考生物試卷(新高考)·16]棉花纖維由纖維細胞形成。蔗糖經(jīng)膜蛋白SUT轉(zhuǎn)運進入纖維細胞后逐漸積累,在纖維細胞的加厚期被大量水解后參與纖維素的合成。研究人員用普通棉花品系培育了SUT表達水平高的品系F,檢測兩品系植株開花后纖維細胞中的蔗糖含量,結(jié)果如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.纖維素的基本組成單位是葡萄糖和果糖
B.曲線甲表示品系F纖維細胞中的蔗糖含量
C.15~18天曲線乙下降的主要原因是蔗糖被水解后參與纖維素的合成
D.提高SUT的表達水平會使纖維細胞加厚期延后
9.三名科學家因“對核糖體結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲得2009年度諾貝爾化學獎。下圖為細胞內(nèi)核糖體合成某多肽過程示意圖(圖中甲表示甲硫氨酸,丙表示丙氨酸),請分析回答有關(guān)問題。
(1)圖中②是　　　　,其作用是　?
　。?
(2)由圖中可以看出,丙氨酸的密碼子是　　　　;連接甲和丙的化學鍵④叫　　　　　　　　。?
(3)③中尿嘧啶和腺嘌呤的和占42%,則可得出與③合成有關(guān)的DNA分子片段中胞嘧啶占　　　　。?
(4)下列細胞中不能發(fā)生該生理過程的是　　　　。?
A.根毛細胞
B.形成層細胞
C.人體成熟的紅細胞
D.大腸桿菌
(5)若肽鏈由n個氨基酸組成,該肽鏈至少有氧原子的個數(shù)是　　　　。?
10.[2020·全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標Ⅱ)·7]大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題。
(1)在大豆細胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時,除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是　　　　、　　　　。?
(2)大豆細胞中大多數(shù)mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執(zhí)行功能部位需要經(jīng)過核孔。就細胞核和細胞質(zhì)這兩個部位來說,作為mRNA合成部位的是　　　　,作為mRNA執(zhí)行功能部位的是　　　　;作為RNA聚合酶合成部位的是　　　　,作為RNA聚合酶執(zhí)行功能部位的是　　　　。?
(3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是　　　　。若該小肽對應的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,則此時編碼小肽的RNA序列為　　　　。?
氨基酸
密碼子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA　GAG
酪氨酸
UAC　UAU
組氨酸
CAU　CAC
參考答案
自主預習
1.
化合物
DNA
RNA
基本元素
C、H、O、N、P
基本單位
名稱
脫氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
結(jié)構(gòu)簡式
堿基
A、T、G、C
A、U、G、C
結(jié)構(gòu)
雙螺旋
通常為單鏈
存在部位
主要在細胞核
主要在細胞質(zhì)
　　【歸納】(1)①與DNA結(jié)構(gòu)相似,可以儲存遺傳信息　②RNA一般為單鏈,而且比DNA短,因此能夠通過核孔
(2)基因表達　轉(zhuǎn)錄　翻譯
(3)攜帶遺傳信息,指導蛋白質(zhì)的合成;轉(zhuǎn)運氨基酸并識別密碼子;核糖體的組成成分
2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
(1)細胞核　DNA雙鏈中的一條鏈　RNA
(2)②核糖核苷酸　互補配對　RNA聚合酶
③DNA鏈
(3)時間:生物生長發(fā)育的整個過程中
場所:細胞核　葉綠體　線粒體
條件:DNA的一條鏈　4種核糖核苷酸　RNA聚合酶　ATP
配對原則:A—U、T—A、G—C、C—G
3.(1)mRNA　具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)
(2)3　64　2　AUG　GUG　3　UAA　UAG
UGA
(3)tRNA　3　mRNA　1
(4)核糖體　反密碼子　密碼子　肽鍵　mRNA　終止　核糖體與mRNA的復合物
(5)場所:核糖體　模板:mRNA　原料:21種氨基酸
能量:ATP　配對原則:A—U、U—A、G—C、C—G
4.(1)
(2)RNA流向RNA,RNA流向DNA
(3)
課堂探究
[課堂探究1]
[課堂探究2]
核心素養(yǎng)專練
1.B　2.D　3.B　4.C　5.A　6.D　7.C　8.BC
9.(1)tRNA　攜帶氨基酸進入核糖體
(2)GCU　肽鍵　(3)29%　(4)C　(5)n+1
10.(1)rRNA　tRNA
(2)細胞核　細胞質(zhì)　細胞質(zhì)　細胞核
(3)酪氨酸-谷氨酸-組氨酸-色氨酸　UAUGAGCACUGG

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