最新高中生物高二生物生物基因的表达 精品.docx
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生物基因的表达
【本讲教育信息】
一.教学内容：
第四章基因的表达
二.学习内容：
本周学习基因的表达。
知道基因的本质，基因如何控制蛋白质合成的，基因对性状的控制。
基因是具有遗传效应的DNA片断，是决定生物性状的基本单位，染色体是基因的载体，在染色体上，基因呈线性排列。
基因控制蛋白质的合成，分为转录、翻译两步，DNA、RNA、蛋白质间的关系总结为遗传中心法则。
生物性状的表现过程遵循法则，基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，同时也通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状。
三.学习重点：
1.染色体、DNA和基因三者之间的关系
2.基因的本质、结构、基因的功能
3.基因控制蛋白质的合成过程和原理
4.基因对性状的控制原理
四.学习难点：
1.基因的概念理解
2.基因控制蛋白质的合成过程和原理
3.中心法则内容
4.基因控制性状的原理
五.学习过程：
1.基因
每个DNA分子上有很多基因
基因是决定生物性状的基本单位
不同的基因控制不同的性状
（1）基因概念的提出：
19世纪60年代孟德尔遗传因子逻辑推理产物
生物的性状由遗传因子控制
遗传因子在体细胞成对存在
配子中只有这一对遗传因子中的一个
配子结合后，合子遗传因子恢复成对
②20世纪初摩尔根基因存在果蝇实验证实
基因存在于染色体上，并且呈直线排列
染色体是基因的载体
基因是染色体上的遗传单位
基因是遗传物质在上下代间传递的基本单位，是功能上的独立单位
基因是决定生物性状的基本单位
蛋白质（组蛋白、非组蛋白）
染色体
DNA（一条分子，多个基因）
③20世纪50年代沃森等NDA结构基因的化学组成
基因是具有遗传效应的DNA片断
基因是DNA上的脱氧核苷酸顺序（碱基排列顺序）
遗传信息来自碱基对的排列顺序
（2）基因的实质：
具有遗传效应的DNA分子片断
是DNA分子上具有特定功能的核苷酸序列
DNA分子中有许多碱基序列不含遗传信息，具调节作用和稳定染色体作用
（3）基因的复制和表达
基因的表达：
通过DNA控制蛋白质的合成实现
DNA信息转换蛋白质个体
遗传信息分子结构表现性状
基因的复制：
通过DNA的分子复制实现，将遗传信息传递给下一代
DNADNA
2.基因控制蛋白质的合成
（1）场所
DNA信使RNA蛋白质
（细胞核）媒介物质传递信息（细胞质）
真核生物：
转录在细胞核内完成、翻译在细胞质中完成
线粒体、叶绿体：
各自相对有独立的遗传系统和蛋白质表达系统，转录和翻译在细胞器内部完成
原核生物：
基因的表达在细胞质中完成，转录和翻译同时进行
（2）过程
①转录：
场所：
细胞核内
概念：
以DNA为模板，按碱基互补配对原则，合成RNA的过程
条件：
模板——DNA单链：
一条DNA单链为模板（反义链），转录形成序列与其互补连相同（有以链）
原料——核糖核苷酸：
四种核糖核苷三磷酸，原料在细胞质中合成，通过核孔运输到细胞核中起作用
酶——RNA聚合酶系等：
包括解旋酶、聚合酶
能量——核苷三磷酸：
高能磷酸键
原则：
碱基互补配对原则
RNA只有单链结构，碱基组成与DNA不同
RNA中没有T，只有U，在合成RNA时，以U代替T与A配对，将遗传信息转移到RNA上，这种RNA叫做信使RNA（简写mRNA）
A与U配对两个氢键
G与C配对三个氢键
过程：
起始延伸终止
①DNA部分双链解螺旋，形成单链结构
②酶与其中一条DNA单链结合，以单链为模板合成RNA
③利用环境中的原料合成信使RNA，同时解旋部分沿双链移动，mRNA不断合成延长，信息转移到信息RNA中。
④RNA合成后脱离母板，通过核孔出细胞核进入细胞质；DNA形成双链结构，恢复成双螺旋结构。
产物：
信使RNA携带信息，能指导合成蛋白质（半衰期短）
转运RNA携带氨基酸，参与合成多肽（含量相对稳定）
核糖体RNA核糖体的结构成分（含量相对稳定）
（3）翻译
场所：
细胞质
概念：
以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
条件：
模板：
信使RNA
能量：
ATP，供合成多太链所用
原料：
氨基酸（组成蛋白质的20种氨基酸）
酶：
蛋白质合成酶系
转运RNA：
携带氨基酸，识别密码子，将遗传信息转换成氨基酸排列顺序
核糖体：
多肽合成场所，能与信使RNA结合，完成合成多肽
过程：
①信使RNA在细胞核内成熟，从核孔进入细胞质，核糖体与信使RNA起始端结合
②转运RNA携带氨基酸，通过反密码子与信使RNA上的密码子配对，决定正确的氨基酸顺序
③氨基酸放在正确的位置，tRNA离开核糖体，去转运下一个氨基酸，新转来的氨基酸通过肽键连接到上一个氨基酸上
④第二个氨基酸移动到第一个氨基酸位置，核糖体在mRNA上移动三个碱基对位置，接受下一个tRNA与氨基酸的复合体
⑤核糖体每次能容纳两个氨基酸，按密码子顺序，沿信使RNA合成多肽，直到遇到终止密码子，核糖体从mRNA上脱落
⑥合成的多肽经过一定的盘曲折叠，形成有一定氨基酸顺序的，有一定空间结构的，具有生物功能的蛋白质
（4）密码子：
信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基成为1个密码子
4种碱基共能形成密码子为：
43=64种
决定氨基酸的密码子为：
63种
终止密码子为：
3种（UGAUAGUAA）
特点：
①密码子具有通用性：
不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。
②密码子不重叠：
两个密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。
③密码子具有简并性：
大多数的氨基酸都可以具有几组不同的密码子
④密码子具有一定的方向性：
在核酸链上按照一定方向进行读码
⑤密码子具有一定的摆动性：
三联体密码子的第一位碱基决定了氨基酸的种类，第三位密码子的摆动性最大，允许生物的碱基对发生一定改变但是不影响生物的性状
（5）核糖体：
氨基酸合成多肽的场所（叶绿体、线粒体都有各自的核糖体）
①核糖体能与mRNA结合
②有两个位点能接受两个tRNA转运来的氨基酸
③核糖体内的酶能催化氨基酸间形成肽键
④每形成一个肽键，沿信使RNA移动三个碱基
⑤遇到终止密码时，核糖体自动脱落，大小亚基分离
（6）转运氨基酸（tRNA）：
①是运载氨基酸的工具，也是一种RNA，简写tRNA
②能识别并转运一种氨基酸
③一端是携带氨基酸的部位，另一端三个碱基
④每个tRNA的3个碱基只能专一与mRNA上的密码子配对，称为反密码子
3.中心法则及其发展
信息流：
遗传学上，将遗传信息的流动方向称为信息流
中心法则：
克里克提出
内容：
●遗传信息可从DNA流向DNA——DNA的自我复制
●遗传信息可从DNA流向RNA——转录过程细胞生物
●遗传信息可从RNA流向蛋白质——翻译过程
●遗传信息可从RNA流向DNA——逆转录过程（病毒中出现）
●遗传信息可从RNA流向RNA——RNA的自我复制（病毒中出现）
4.基因对性状的控制
亲代信息复制子代信息表达子代性状
有性生殖个体发育
直接控制作用
结构蛋白细胞结构
结构基因性状
酶或激素细胞代谢
调节基因
间接控制作用
基因对性状的控制方式：
（1）控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状
如：
酪氨酸
酪氨酸酶
黑色素
若基因不正常，缺乏酪氨酸酶，就不能合成黑色素：
白化病
（2）控制蛋白质分子的结构直接影响性状
如：
镰刀贫血细胞病：
血红细胞分子结构不正常，由基因缺陷导致
【模拟试题】
1.一段多核苷酸链中的碱基组成为20％的A，20%的C，30%的G，30%的T它是一段（）
A.双链DNAB.单链DNA
C.双链RNAD.单链RNA
2.构成DNA的碱基有4种，下列哪项碱基数量比因生物的种类不同而不同（）
A.（A+G）/（T+C）B.（A+C）/（T+G）
C.（A+T）/（G+C）D.A/T
3.某基因中有脱氧核苷酸900个，则由它控制合成的蛋白质最多有多少种氨基酸（）
A.20B.150C.300D.900
4.某遗传效应的DNA片段有碱基960个，此片段转录、翻译合成一条肽链，则此肽链在形成时应脱去的水分子数为（）
A.480B.240C.160D.159
5.某多肽链含有99个肽键，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有（）
A.297B.300C.594D.600
6.某信使RNA的碱基中，尿嘧啶占20%，腺嘌呤占10％，则作为它的模板的DNA分子中胞嘧啶占全部碱基的（）
A.30%B.35%C.70%D.无法计算
7.一种转运RNA只能转运（）
A.不同种氨基酸B.一种氨基酸
C.各种氨基酸D.一个氨基酸
8.关于基因的概念，下列哪种说法是错误的（）
A.基因在染色体上呈线性排列
B.基因是控制生物性状的基本单位
C.基因是染色体的一段
D.基因是有遗传效应的DNA片段
9.由碱基A，C和T可以组成的核苷酸种类是（）
A.8B.6C.5D.3
10.若测得精氨酸转运RNA分子上的反密码子为GCU，则DNA分子模板链上决定这个精氨酸的相应碱基是（）
A.GCAB.CGAC.CGTD.GCT
11.实验室模拟生物体内RNA转录的必须条件是（）
①酶②游离的核糖核苷酸
③ATP④DNA分子
⑤信使RNA⑥转运RNA
⑦适宜的温度⑧适宜的酸碱度
A.①②③④⑤③B.②③④⑤③①
C.①②③⑤⑦⑧D.①②③④⑦⑧
12.密码子存在于下列哪种结构上（）
A.DNA分子上B.mRNA分子上
C.tRNA分子上D.多肽链上
13.下列关于遗传信息的叙述不正确的是（）
A.基因中有遗传信息
B.信使RNA上有转录的遗传信息
C.密码子上有遗传信息
D.蛋白质的结构与功能是遗传信息的具体表现
14.一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44%，其中一条链的碱基中，26%是A，20%是C，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是（）
A.28%、20%B.30%、24%C.26%、20%D.24%、30%
15.镰刀型细胞贫血症病人的血红蛋白基因发生突变，因此翻译出的蛋白质的一个谷氨酸被缬氨酸替换。
下列关于镰刀型细胞贫血病的叙述正确的是（）
A.病人血红蛋白mRNA上的密码与正常人有差别
B.病人携带谷氨酸的tRNA与正常人不同
C.基因突变后，不影响血红蛋白的功能
D.基因突变后，不影响合成血红蛋白时所用的tRNA的种类
16.几种氨基酸可能的密码子如下，甘氨酸：
GGU、GGC、GGA、GGG；缬氨酸：
GUU、GUC、GUA、GUG；甲硫氨酸：
AUG。
经研究发现，在编码某种蛋白质的基因的某个位点上发生了一个碱基替换，导致对应位置上的氨基酸由甘氨酸变成缬氨酸；接着由于另一个碱基的替换，该位置上的氨基酸又由缬氨酸变为甲硫氨酸，则该基因未突变时的甘氨酸的密码子应该是（）
A.GGUB.GGCC.GGAD.GGG
17.某病毒的遗传物质中，A:
G:
C:
U=1:
2:
3:
4，通过逆转录形成的DNA分子中A:
G:
C:
T应
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