第2节 基因表达与性状的关系
学案设计(一)
学习目标
1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。
2.概述生物体的表观遗传现象。
3.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。
自主预习
一、基因表达产物与性状的关系
1.间接控制:基因通过 来控制 ,进而控制生物性状。?
实例①:豌豆的圆粒和皱粒:
圆粒豌豆→有 基因→产生 →淀粉含量高→圆粒;?
皱粒豌豆→无正常 基因→不产生淀粉分支酶→ →皱粒;?
实例②:人的白化病:
患者体内 异常→缺少 酶→不能将酪氨酸转化为 →白化症状?
2.直接控制:基因通过 ,直接控制生物性状。?
实例③:人类囊性纤维病:
CFTR基因缺失3个碱基→ 异常→CFTR蛋白功能异常→肺严重受损?
实例④:镰状细胞贫血:
血红蛋白基因碱基对的改变→血红蛋白中氨基酸的改变→红细胞呈镰刀型→易破裂,贫血
特别提醒:生物的形态、结构和生理功能等方面的性状主要是由蛋白质体现的,蛋白质的合成又受基因的控制,所以生物的性状是由基因控制的。
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.在不同类型的细胞中,表达的基因大致可以分为两类:一类是在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是 所必需的,如核糖体蛋白基因、 合成酶基因;另一类是只在某类细胞中 的基因,如卵清蛋白基因、 基因。?
2.细胞分化的本质就是 。?
三、表观遗传
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 修饰,抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。像这样,生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作 。表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。?
课堂探究
[课堂探究1]有同学说:基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系,请小组讨论分析原因?
[课堂探究2]以下基因与性状的关系,说法正确的是
( )
A.基因可以通过控制蛋白质合成来控制生物的性状
B.白化病人出现症状的根本原因是缺少酪氨酸酶
C.豌豆的圆粒和皱粒的本质区别是基因的碱基序列不同
D.同一个体不同细胞中RNA种类相同,蛋白质种类不同
E.表观遗传是指由环境引发的性状改变,与基因表达无关
F.基因型相同,表型一般相同,基因型不同,表型一定不同
G.残翅果蝇在不同温度孵化时,翅形不同,说明温度是翅形的决定因素
核心素养专练
1.人类镰状细胞贫血是由于编码血红蛋白的基因异常引起的,这说明了( )
A.基因通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制生物的性状
B.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状
C.基因与环境相互作用共同调控生物的性状
D.基因和性状间不是简单的线性关系
2.下列有关细胞分化的分析中,错误的是( )
A.在个体发育过程中,有序的细胞分化能够增加细胞的类型
B.从细胞器水平分析,细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果
C.细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异,导致细胞的形态和功能各不相同
D.从蛋白质角度分析,细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果,这是细胞分化的直接原因
3.下列关于表观遗传的理解,说法正确的是( )
A.DNA的甲基化与环境因素无关
B.DNA的甲基化影响基因的翻译过程
C.表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律
D.DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变
4.
右图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达情况,下列分析错误的是( )
A.此图能说明细胞分化的本质
B.基因b可能控制RNA聚合酶的合成
C.细胞中mRNA差异最大的是细胞2和4
D.一般来说,这5种细胞的核遗传物质相同
5.下图为人体对性状控制过程示意图,据图分析可得出( )
A.过程①②都主要在细胞核中进行
B.食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白
C.M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中
D.老年人细胞中不含有M2
6.人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病,下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是( )
A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状
B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状
C.一个基因可以控制多种性状
D.一个性状可以由多个基因控制
7.下列关于基因与性状的关系的叙述,错误的是( )
A.基因与生物性状都是一一对应的关系
B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制性状
C.基因可通过控制酶的合成来控制代谢进而控制性状
D.生物性状既受基因的控制,也受环境条件的影响
8.蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育的蔬菜,对形成这种现象的最好解释是( )
A.环境因素限制了有关基因的表达
B.两种均为基因突变
C.叶子中缺乏形成叶绿素的基因
D.黑暗中植物不进行光合作用
9.黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交,产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明,不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同,但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(下图)现象出现,影响了基因的表达,不影响基因DNA复制。下列分析错误的是( )
A.F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关
B.甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C.碱基甲基化不影响碱基互补配对过程
D.DNA甲基化后无法遗传给后代
10.请阅读下面科普短文,并回答问题。
暴饮暴食是不良饮食习惯。上世纪80年代,研究者追踪瑞典某小镇从小有暴食习惯的男性,发现他们孙辈的平均寿命竟比同龄正常进食男性的孙辈短32年。这令研究者十分惊奇,难道从小形成的饮食习惯还会影响后代寿命吗?
孟德尔、摩尔根等遗传学家对遗传规律的阐释,使人们普遍接受了基因学说,认为亲子代之间的遗传由基因决定。然而,上述调查结果显示,饮食习惯等个人行为似乎可以影响后代的性状表现。
分子生物学研究揭示,某些环境因素虽然没有改变基因的碱基序列,却会引起基因序列等的特定化学修饰,即表观修饰,进而影响基因表达,且这种表观修饰还可能传递给后代,使子代表型发生变化,这通常被称为表观遗传。表观遗传现象引发人们对于遗传机制、遗传与发育以及生物进化等的哲学思考。
建立在达尔文自然选择学说基础上的现代进化理论认为,突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择决定进化的方向,进化的本质是种群基因频率发生改变。表观遗传现象则展示了,环境引发的化学修饰能将亲代适应环境的性状遗传给后代,这似乎与现代进化理论的某些观点有所不同。截至目前,并没有决定性的证据说明现代进化理论是否需要重大修改。
随着生物学的迅速发展,很多生物学概念都在发生着变化,新的概念和理论不断替代旧的概念和理论,推动人们的认识发展,这正是科学发展的轨迹。
(1)本文讨论的生物学话题是 。?
(2)有人认为“表观遗传过程中发生了遗传信息的改变”,请结合文中内容和你对遗传信息的理解,判断这一观点是否正确,并阐述理由。 ?
(3)请结合本文内容,在下图中补充填写“表观修饰”等词汇,并添加必要的连线和注释,展示你对表观修饰及表观修饰在亲子代间传递的理解。
参考答案
自主预习
一、1.控制酶的合成 代谢过程
①编码淀粉分支酶 淀粉分支酶
编码淀粉分支酶 淀粉含量低
②控制酪氨酸酶的基因 酪氨酸 黑色素
2.控制蛋白质的结构
③CFTR蛋白结构
二、1.维持细胞基本生命活动 ATP 特异性表达 胰岛素
2.基因的选择性表达
三、甲基化 表观遗传
课堂探究
[课堂探究1](1)一般地,一对基因只决定一种性状。
(2)有的基因可决定或影响多种性状,如水稻中的Ghd7基因。
(3)有些性状是由多个基因共同决定的,如人的身高。
(4)生物的性状是由基因决定的,还受环境条件的影响,是生物的基因和环境共同作用的结果。
[课堂探究2]AC
核心素养专练
1.B 2.C 3.C 4.C 5.C 6.A 7.A 8.A 9.D
10.(1)表观修饰与表观遗传(或生物遗传机制、遗传学和进化生物学等理论的发展、表观遗传与进化等。合理即得分)
(2)正确,外部环境因素改变基因的表观修饰来影响基因的表达,从而可以影响后代性状(或不正确,表观遗传只是对基因等进行化学修饰,基因的碱基序列并没有发生改变)
(3)(绘图能表现出下面三个含义之一,或其他合理答案可得分)
①环境因素引起基因的表观修饰
②表观修饰影响亲代表型
③表观修饰可传递给子代,并影响子代表型(表观遗传)
学案设计(二)
学习目标
1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。
2.概述生物体的表观遗传现象。
3.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。
自主预习
一、基因、蛋白质和性状的关系
[自主学习]学生阅读教材P71,并回答下列问题:
1.如何用中心法则来解释豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状?与人的白化病的形成有何相似之处?
圆粒豌豆→有 的基因→产生 →淀粉含量高→圆粒。?
皱粒豌豆→无正常 的基因→不产生淀粉分支酶→ →皱粒。?
酪氨酸酶基因异常→ →酪氨酸不能合成 →白化病?
2.两个例子中的蛋白质都属于哪一类物质? 。?
[讨论展示]由这两个实例大家可以总结出什么共同点?
[结论一] 。?
3.囊性纤维病的形成中,基因控制合成的蛋白质也是酶吗?能否再举一个相似的例子?(可提示这种蛋白质叫做结构蛋白)并用概念图画出三者的关系。
跨膜蛋白(CFTR蛋白)的基因缺失了 →导致合成的CFTR蛋白 ?
编码血红蛋白正常基因的碱基对发生替换导致 异常,导致红细胞功能受损,容易破裂,患溶血性贫血?
[讨论展示]大家再总结一下,这两个病例有什么共同点?
[结论二] 。?
[总结]基因对性状的控制有两种方式:
1.间接作用:基因通过控制 来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。?
2.直接作用:基因是通过控制 来直接控制生物体的性状。?
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.在不同类型的细胞中,表达的基因大致可以分为两类:一类是在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是 所必需的,如核糖体蛋白基因、 合成酶基因;另一类是只在某类细胞中 的基因,如卵清蛋白基因、 基因。?
2.细胞分化的本质就是 。?
三、表观遗传
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 修饰,抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。?
生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作 。表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。?
[思考]基因的改变仅仅引起生物体单一性状的改变吗?
[总结]表型=基因型+环境
课堂探究
[课堂探究1]从基因的角度来解释有些人饮酒后会表现“脸红”,有些人饮酒后会表现“脸白”。
(1)依据乙醇进入人体内的分解路径,分析饮酒后表现“脸红”与“脸白”的原因。
(2)依据乙醇进入人体内的分解路径,分析过量饮酒的危害。
(3)若乙醛脱氢酶一个基因发生突变,则杂合子个体会出现怎样的表型呢?
[课堂探究2]同一种生物在不同的生长发育阶段基因表达的变化。生物的特定细胞或组织,在某一生长状态下所转录出来的mRNA是不同的。科学家对体外培养的小鼠受精卵、2-细胞胚、4-细胞胚、8-细胞胚和桑葚胚阶段细胞的基因表达情况进行了多次转录组测序,测得各个时期mRNA的分子平均数目。
(1)随着受精卵和胚胎的发育,细胞逐步分化,基因表达数目有明显的变化。说明了什么问题?
(2)生物体在生长发育的不同时期,形态发生了明显的变化,基因表达的数目也不同,基因的表达与细胞分化有什么关系?
核心素养专练
1.下列各项中,属于基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的实例是( )
①人类的白化病 ②囊性纤维化 ③豌豆的圆粒与皱粒 ④镰状细胞贫血
A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
2.细胞分化是基因选择性表达的结果,下列关于基因选择性表达的叙述,正确的是( )
A.不同的体细胞中表达的基因完全不相同
B.基因的“沉默”可能与转录、翻译有关
C.去除细胞中不表达的基因,不影响细胞的全能性
D.在受精卵中,所有的基因都处于表达状态
3.下图表示基因与性状之间的关系。下列相关的叙述,错误的是( )
A.①过程的结果可以得到3种RNA
B.③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP
C.基因可以直接或间接地控制生物的性状
D.T2噬菌体可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
4.有人把分化细胞中表达的基因形象地分为管家基因和奢侈基因。管家基因在所有细胞中都表达,是维持细胞基本生命活动所必需的;奢侈基因只在特定组织细胞中表达。下列物质中属于管家基因表达产物的是( )
A.ATP合成酶
B.卵清蛋白
C.胰岛素
D.血红蛋白
5.《科技日报》报道,科学家发现一种动物能否被驯化并和人类友好相处,取决于这种动物的“驯化基因”。在生物体中,基因控制性状表现的主要途径是( )
A.RNA→蛋白质(性状)
B.DNA→蛋白质(性状)
C.RNA→DNA→蛋白质(性状)
D.DNA→RNA→蛋白质(性状)
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来DNA序列,使淀粉分支酶活性大大降低,使得豌豆粒内淀粉含量降低而变得皱缩。此事实说明了
( )
A.基因是生物体性状的载体
B.基因能直接控制生物体的性状
C.基因可以通过控制酶的合成来控制生物体的性状
D.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状
7.某些噬菌体基因组DNA上的碱基发生甲基化修饰,这种修饰的主要功能是( )
A.促进基因组DNA整合到宿主基因组上
B.保护噬菌体DNA,以免被限制酶水解
C.有利于核酸正确地排列
D.提高病毒DNA上特定基因的表达
8.下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不能得出( )
A.精氨酸的合成是由多对基因共同控制的
B.基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程
C.若基因②不表达,则基因③和④也不表达
D.若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉,则可能是基因①发生突变
9.下列有关基因与性状的叙述,正确的是( )
A.生物体中一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定
B.血红蛋白基因中有一个碱基对发生改变,血红蛋白结构一定发生改变
C.生物的性状由基因决定,同时受环境影响,二者共同对生物的性状起作用
D.囊性纤维化说明基因通过控制酶的合成控制代谢过程,进而控制生物性状
10.近来研究发现,小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关,具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组的小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常,据此判断下列说法正确的是( )
A.此项研究表明肥胖与基因有关,与环境无关
B.HMGIC基因是通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物的性状
C.小鼠的胖和瘦是一对相对性状
D.体重正常的小鼠HMGIC基因一定正常
11.红耳龟性别分化与卵的孵化温度密切相关,26
℃条件下全部孵化为雄性,32
℃条件下全部孵化为雌性。为研究D基因在性腺分化中的作用,科研人员利用孵化箱孵化三组红耳龟卵,测定胚胎发育不同时期性腺细胞中D基因表达量,实验结果如下图所示。请回答问题。
(1)D基因在性腺细胞中表达时,先以D基因的一条脱氧核苷酸链为模板转录出mRNA,完成该过程所需的酶是 。科研人员将特定的DNA片段转入到性腺细胞中,使其产生的RNA与D基因的mRNA ,D基因的mRNA无法翻译,从而干扰D基因表达。?
(2)科研人员推测,D基因是胚胎发育成雄性的关键因子,支持此推测的证据有:26
℃时D基因表达量高,且胚胎全部发育成雄性; 。?
(3)科研人员将不同温度下孵化的三组红耳龟卵进行相应处理,检测胚胎的性腺分化情况,实验处理及结果如下表所示。
组别
孵化温度
处理
总胚胎数
睾丸
卵巢
睾丸卵巢的中间型
1
26
℃
i
43
2
33
8
2
26
℃
ii
36
36
0
0
3
32
℃
不做处理
37
0
37
0
实验结果支持上述推测。上表中i和ii的处理分别是: 。?
参考答案
自主预习
一、1.编码淀粉分支酶 淀粉分支酶
编码淀粉分支酶 淀粉含量低
酪氨酸酶缺乏 黑色素
2.酶
[结论一]基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。
3.三个碱基 结构异常 血红蛋白结构异常
[结论二]基因是通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。
[总结]1.酶的合成 2.蛋白质的结构
二、1.维持细胞基本生命活动 ATP 特异性表达 胰岛素
2.基因的选择性表达
三、甲基化 表观遗传
[思考]一个基因能决定一种性状,但有的性状受多对基因的控制(如人的身高),基因控制性状还受到环境的影响。
课堂探究
[课堂探究1]
(1)喝酒“脸红”的人有高效的乙醇脱氢酶,而没有乙醛脱氢酶。喝酒“脸白”的人是因为两种酶都缺乏。千杯不醉的原因的人体内两种酶含量高。
(2)酒精中毒;啤酒肚、脂肪肝、肝硬化等
(3)短时间内不能有效的代谢乙醛,因此杂合子呈现“红脸”。杂合子体内有1/16的正常活性的酶,时间足够长的话,积累的乙醛会被逐渐代谢掉,脸红的症状会慢慢消失。
[课堂探究2]
(1)分化出不同类型的细胞
(2)基因表达有时间特异性
核心素养专练
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;(碱基)互补配对
(2)32
℃时D基因表达量低,且胚胎全部发育成雌性
26
℃+干扰D基因表达的条件下,与32
℃时D基因表达量相近
(3)干扰D基因表达、不做处理第1节 基因指导蛋白质的合成
学案设计(一)
学习目标
1.概述遗传信息的转录和翻译过程。
2.理解“密码子”与“反密码子”的概念。
3.运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系。
自主预习
1.DNA和RNA结构的比较(参考教材图4-1和图4-2)
种类
DNA(脱氧核糖核酸)
RNA(核糖核酸)
组成成分
碱基
磷酸
相同
五碳糖
组成单位
结构
分布
【归纳】(1)为什么RNA适于作DNA的信使呢?
(2)基因通过指导蛋白质的合成来控制性状,我们将这一过程称为 ,该过程包括 、 两个阶段。?
(3)三种RNA的功能:mRNA的功能是 ;tRNA的功能是 ;?
rRNA的功能是 。?
2.遗传信息的转录
(1)概念:转录是主要在 内进行的,是以 为模板,合成 的过程。?
(2)过程:(分4步,参考教材图4-4)
①解旋:DNA双链解开,碱基暴露出来。
②子链延伸:游离的 与DNA模板链上的碱基 ,在 的作用下开始mRNA的合成。?
③合成的mRNA从 上释放,而后DNA双螺旋恢复。?
(3)总结转录过程的相关知识
转录过程
3.遗传信息的翻译
(1)概念:以 为模板合成 的过程。?
(2)密码子:mRNA上决定1个氨基酸的 个相邻的碱基叫做密码子,共有 种密码子。其中起始密码子有 种,分别是 、 ;终止密码子有 种,分别是 、 、 。
?
(3)反密码子:每个 上的 个碱基可以与 上的密码子互补配对,称为反密码子。一种tRNA只能携带 种氨基酸。?
(4)翻译过程:
第1步:mRNA进入细胞质,与 结合。tRNA的 与mRNA的 相互识别,tRNA携带特定的氨基酸进入相应的位点1和2。?
第2步:氨基酸之间形成 而转移到占据位点2的tRNA上。?
第3步:核糖体沿 移动,肽链延伸;遇到 密码子,合成终止,肽链从 上脱离。?
(5)总结翻译过程的相关知识
翻译过程
特点:一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链。因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白质。
4.中心法则
(1)克里克最初预见的遗传信息的传递包括?
。?
(2)对中心法则的补充:RNA病毒的信息传递还包括
。?
(3)试画出完整的中心法则图解。
课堂探究
[课堂探究1]已知某一DNA片段中碱基对的排列顺序如下:
DNA链1:……ATGATAGGGAAA……
链2:……TACTATCCCTTT……
(1)写出对应的mRNA的碱基排列顺序(以链2为模板进行转录)。
mRNA:
(2)转录成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系?与DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同?
[课堂探究2]已知mRNA的碱基顺序,请写出多肽链的氨基酸顺序(根据教材P67密码子表)。
mRNA中碱基序列: ……AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG……
氨基酸顺序:
[课堂探究3]几个过程分析比较
①DNA→DNA
②
③
名称
转录
原料
氨基酸
模板
产物
酶
碱基配对
场所
核心素养专练
1.如图表示转录的过程,则此段中含有多少种核苷酸
( )
A.5
B.6
C.8
D.4
2.反密码子是指( )
A.DNA一端的3个碱基
B.信使RNA分子一端的3个碱基
C.转运RNA分子一端的3个碱基
D.核糖体RNA分子一端的3个碱基
3.碱基互补配对发生在( )
A.DNA复制和转录
B.转录和翻译
C.复制和翻译
D.复制、转录和翻译
4.下列与翻译过程没有直接关系的物质是( )
A.DNA
B.转运RNA
C.信使RNA
D.核糖体
5.下列哪种碱基排列顺序肯定不是遗传密码( )
A.UUU
B.AAA
C.GUC
D.GAT
6.mRNA的核苷酸序列与( )
A.DNA分子的两条链的核苷酸序列互补
B.DNA分子的一条链的核苷酸序列互补
C.某一tRNA分子的核苷酸序列互补
D.所有的tRNA分子的核苷酸序列互补
7.在一般情况下,组成人体蛋白质的21种氨基酸对应的密码子共有( )
A.4
B.20
C.61
D.64
8.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述,正确的是
( )
A.一个密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸只由一种tRNA转运
B.一种tRNA只能转运一种氨基酸,共有64种tRNA
C.该过程一定遵循碱基互补配对原则,即A一定与T配对,G一定与C配对
D.DNA转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和游离的氨基酸
9.
如右图为tRNA的结构示意图。以下叙述正确的是( )
A.tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子
B.每种tRNA在a处只可以携带一种氨基酸
C.图中b处上下链中间的化学键表示磷酸二酯键
D.c处表示密码子,可以与mRNA碱基互补配对
10.合成一条含1
000个氨基酸的多肽链,需要转运RNA的个数,信使RNA上的碱基个数和双链DNA上的碱基对数至少依次是( )
A.1
000个、3
000个和3
000对
B.1
000个、3
000个和6
000对
C.300个、300个和3
000对
D.1
000个、3
000个和1
500对
11.克里克提出的“中心法则”中所没有的遗传信息传递途径是( )
A.DNA→DNA
B.DNA→RNA
C.RNA→蛋白质
D.RNA→RNA
12.下列对中心法则包含的各个过程的理解,不正确的是( )
A.都在细胞核中进行
B.都需要细胞提供能量
C.都需要模板、酶和原料
D.都遵循碱基互补配对原则
13.已停止分裂的细胞,其遗传信息的传递情况可能是
( )
A.DNA→DNA
B.RNA→RNA
C.DNA→RNA
D.蛋白质→RNA
14.[2020·全国统一高考生物试卷(新课标Ⅲ·1)]关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述,错误的是( )
A.遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
15.请根据基因控制蛋白质合成的示意图回答问题。
(1)填写图中标号所示物质或结构的名称:① ;② ;③ 。?
(2)图中的三个tRNA所携带的氨基酸分别是(查密码子表) 。?
(3)合成②的过程在遗传学上叫做 。②进入细胞质后,与 结合起来。?
(4)如本图所示,储存在 分子中的遗传信息最终传递给 分子,并通过代谢得以表达。?
16.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):
① ;?
② 。?
参考答案
自主预习
1.
种 类
DNA
RNA
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
五碳糖
脱氧核糖
核糖
组成单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
结构(双链/单链)
双链
单链
分布
主要在细胞核,少数在细胞质中
主要在细胞质中
【归纳】(1)①与DNA结构相似,可以储存遗传信息 ②RNA一般为单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔
(2)基因表达 转录 翻译
(3)携带遗传信息,指导蛋白质的合成;转运氨基酸并识别密码子;核糖体的组成成分
2.遗传信息的转录
(1)细胞核 DNA双链中的一条链 RNA
(2)②核糖核苷酸 互补配对 RNA聚合酶
③DNA链
(3)时间:生物生长发育的整个过程中
场所:细胞核 叶绿体 线粒体
条件:DNA的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 ATP
配对原则:A—U、T—A、G—C、C—G
3.(1)mRNA 具有一定氨基酸顺序的蛋白质
(2)3 64 2 AUG GUG 3 UAA UAG
UGA
(3)tRNA 3 mRNA 1
(4)核糖体 反密码子 密码子 肽键 mRNA 终止 核糖体与mRNA的复合物
(5)场所:核糖体 模板:mRNA 原料:21种氨基酸
能量:ATP 配对原则:A—U、U—A、G—C、C—G
4.(1)
(2)RNA流向RNA,RNA流向DNA
(3)
课堂探究
[课堂探究1]
(1)AUGAUAGGGAAA
(2)与模板链之间为互补关系;与DNA的另一条链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置,在RNA链上是U
[课堂探究2]
甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸
[课堂探究3]
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
名称
DNA复制
转录
翻译
原料
游离的脱氧核苷酸
游离的核糖核苷酸
氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
产物
DNA
RNA
多肽链
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
碱基配对
A—T、T—A、G—C、C—G
A—U、T—A、G—C、C—G
A—U、U—A、G—C、C—G
场所
细胞核、叶绿体、线粒体
细胞核、叶绿体、线粒体
核糖体
核心素养专练
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 丝氨酸
(3)转录 核糖体
(4)DNA 蛋白质
16.(1)DNA复制 转录 翻译 逆转录
(2)c (3)间 (4)细胞核 核糖体
(5)tRNA 氨基酸
(6)
学案设计(二)
学习目标
1.概述遗传信息的转录和翻译过程。
2.理解遗传信息与“密码子”的概念。
3.运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系。
自主预习
1.DNA和RNA结构的比较(参考教材图4—1和图4—2)
化合物
DNA
RNA
基本元素
基本单位
名称
结构简式
碱基
结构
存在部位
主要在 ?
主要在 ?
【归纳】(1)为什么RNA适于作DNA的信使呢?
?
(2)基因通过指导蛋白质的合成来控制性状,我们将这一过程称为 ,该过程包括 、 两个阶段。?
(3)三种RNA的功能:mRNA的功能是 ;tRNA的功能是 ;rRNA的功能是 。?
2.遗传信息的转录
(1)概念:转录是主要在 内进行的,是以 为模板,合成 的过程。?
(2)过程:(分4步,参考教材图4-4)
①解旋:DNA双链解开,碱基暴露出来。
②子链延伸:游离的 与DNA模板链上的碱基 ,在 的作用下开始mRNA的合成。?
③合成的mRNA从 上释放,而后DNA双螺旋恢复。?
(3)总结转录过程的相关知识
转录过程
3.遗传信息的翻译
(1)概念:以 为模板合成 的过程。?
(2)密码子:mRNA上决定1个氨基酸的 个相邻的碱基叫做密码子,共有 种密码子。其中起始密码子有 种,分别是 、 ;终止密码子有 种,分别是 、 、 。?
(3)反密码子:每个 上的 个碱基可以与 上的密码子互补配对,称为反密码子。一种tRNA只能携带 种氨基酸。?
(4)翻译过程:
第1步:mRNA进入细胞质,与 结合。tRNA的 与mRNA的 相互识别,tRNA携带特定的氨基酸进入相应的位点1和2。?
第2步:氨基酸之间形成 而转移到占据位点2的tRNA上。?
第3步:核糖体沿 移动,肽链延伸;遇到 密码子,合成终止,肽链从 上脱离。?
(5)总结翻译过程的相关知识
翻译过程
特点:一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链。因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白质。
4.中心法则
(1)克里克最初遇见的遗传信息的传递包括:?
。?
(2)对中心法则的补充:RNA病毒的信息传递还包括
。?
(3)试画出完整的中心法则图解。
课堂探究
[课堂探究1]下图是某DNA片段的碱基序列,小组合作完成下列问题:
(1)写出转录后形成的mRNA的碱基排列顺序。(以上方的链为转录的模板)
(2)根据密码子表,分析翻译后形成的多肽链的氨基酸种类和排列顺序,并将携带氨基酸的tRNA标注上。
(3)绘制简图表示翻译的过程,并且与小组成员之间互相讲解过程。
[课堂探究2]艾滋病病毒(HIV)是一种RNA病毒。下图表示HIV通过T淋巴细胞表面的CD4受体识别T淋巴细胞并侵染的过程,其中①~⑧表示相关的生理过程。
据图分析HIV能够发生中心法则中的哪些生理过程?
核心素养专练
1.关于RNA和DNA的区别,下列说法错误的是( )
A.DNA是规则的双螺旋结构,而RNA一般是单链
B.DNA中的五碳糖是核糖,RNA中的五碳糖是脱氧核糖
C.DNA特有的碱基是T,而RNA特有的碱基是U
D.DNA中的嘧啶数量和嘌呤数量相等,但RNA中不一定
2.DNA决定mRNA的序列是通过( )
A.mRNA的密码
B.DNA的自我复制
C.tRNA的转运
D.碱基互补配对
3.下列对遗传信息翻译过程的说法,错误的是( )
A.以细胞质中游离的氨基酸为原料
B.以核糖体RNA作为遗传信息模板
C.翻译时同时需要三种RNA
D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质
4.遗传密码是指( )
A.DNA分子中决定蛋白质合成的碱基排列顺序
B.转运RNA分子一端决定一个氨基酸的三个碱基排列顺序
C.信使RNA上的编码1个氨基酸的3个相邻碱基
D.蛋白质分子的氨基酸排列顺序
5.DNA分子的复制、转录、翻译分别产生( )
A.DNA、RNA、蛋白质
B.DNA、RNA、氨基酸
C.DNA、RNA、核糖体
D.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质
6.克里克提出的中心法则是指( )
A.遗传信息的转录、翻译过程
B.遗传信息的转录、翻译及表达过程
C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则
D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程
7.[2020·全国统一高考生物试卷(新课标Ⅲ)·3]细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I),含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在下图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
8.[2020·山东省高考生物试卷(新高考)·16]棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F,检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量,结果如下图所示。下列说法正确的是( )
A.纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖
B.曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量
C.15~18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成
D.提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后
9.三名科学家因“对核糖体结构和功能的研究”而获得2009年度诺贝尔化学奖。下图为细胞内核糖体合成某多肽过程示意图(图中甲表示甲硫氨酸,丙表示丙氨酸),请分析回答有关问题。
(1)图中②是 ,其作用是 ?
。?
(2)由图中可以看出,丙氨酸的密码子是 ;连接甲和丙的化学键④叫 。?
(3)③中尿嘧啶和腺嘌呤的和占42%,则可得出与③合成有关的DNA分子片段中胞嘧啶占 。?
(4)下列细胞中不能发生该生理过程的是 。?
A.根毛细胞
B.形成层细胞
C.人体成熟的红细胞
D.大肠杆菌
(5)若肽链由n个氨基酸组成,该肽链至少有氧原子的个数是 。?
10.[2020·全国统一高考生物试卷(新课标Ⅱ)·7]大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题。
(1)在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与,它们是 、 。?
(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作为mRNA合成部位的是 ,作为mRNA执行功能部位的是 ;作为RNA聚合酶合成部位的是 ,作为RNA聚合酶执行功能部位的是 。?
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则该小肽的氨基酸序列是 。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则此时编码小肽的RNA序列为 。?
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA GAG
酪氨酸
UAC UAU
组氨酸
CAU CAC
参考答案
自主预习
1.
化合物
DNA
RNA
基本元素
C、H、O、N、P
基本单位
名称
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
结构简式
碱基
A、T、G、C
A、U、G、C
结构
双螺旋
通常为单链
存在部位
主要在细胞核
主要在细胞质
【归纳】(1)①与DNA结构相似,可以储存遗传信息 ②RNA一般为单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔
(2)基因表达 转录 翻译
(3)携带遗传信息,指导蛋白质的合成;转运氨基酸并识别密码子;核糖体的组成成分
2.遗传信息的转录
(1)细胞核 DNA双链中的一条链 RNA
(2)②核糖核苷酸 互补配对 RNA聚合酶
③DNA链
(3)时间:生物生长发育的整个过程中
场所:细胞核 叶绿体 线粒体
条件:DNA的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 ATP
配对原则:A—U、T—A、G—C、C—G
3.(1)mRNA 具有一定氨基酸顺序的蛋白质
(2)3 64 2 AUG GUG 3 UAA UAG
UGA
(3)tRNA 3 mRNA 1
(4)核糖体 反密码子 密码子 肽键 mRNA 终止 核糖体与mRNA的复合物
(5)场所:核糖体 模板:mRNA 原料:21种氨基酸
能量:ATP 配对原则:A—U、U—A、G—C、C—G
4.(1)
(2)RNA流向RNA,RNA流向DNA
(3)
课堂探究
[课堂探究1]
[课堂探究2]
核心素养专练
1.B 2.D 3.B 4.C 5.A 6.D 7.C 8.BC
9.(1)tRNA 携带氨基酸进入核糖体
(2)GCU 肽键 (3)29% (4)C (5)n+1
10.(1)rRNA tRNA
(2)细胞核 细胞质 细胞质 细胞核
(3)酪氨酸-谷氨酸-组氨酸-色氨酸 UAUGAGCACUGG
