配套K12高中生物一轮复习第4章基因的表达导学案新人教版必修2.docx

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基因的表达

第1节基因指导蛋白质合成

【教学目标】

1.知识目标概述遗传信息的转录和翻译。

2.能力目标运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。

3.情感目标通过探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。

【教学重点】遗传信息的转录和翻译的过程。

【教学难点】遗传信息的翻译过程。

【新知预知】

一、遗传信息的转录

1.RNA的组成、结构及分类

（1）基本单位：

，它是由一分子、磷酸和碱基组成，组成RNA的碱基有。

（2）结构；一般是链，长度比DNA短，能通过，从细胞核转移到细胞质。

（3）分类：

①在翻译过程中起模板作用的是；

②起转运作用的是；

③参与构成核糖体的是。

2.DNA指导蛋白质的合成包括和两个过程，两个过程的主要场所分别是和；两个过程的模板分别是和

3.转录：

（1）场所：

⑵模板：

⑶原料：

⑷配对原则：

⑸产物：

（主要是mRNA）

⑹过程：

①解旋：

________解开。

②配对：

细胞中游离的________与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对。

③连接：

在________的作用下，依次连接，形成新的分子。

④脱离：

合成的________从DNA链上释放，而后DNA双链恢复。

二、遗传信息的翻译

1．翻译

①概念：

在________中,以________为模板,合成具有一定氨基酸顺序的________的过程。

②场所：

③模板：

④原料：

⑤运载工具：

⑥产物：

2．密码子

（1）概念：

_______上的3个相邻的碱基决定1个氨基酸，这3个相邻碱基称为_______。

（2）种类：

共有_______种，决定氨基酸的有_______种。

3.转运RNA

（1）结构：

形状像三叶草的叶，一端是携带______的部位，另一端有三个碱基。

每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称为______。

（2）种类：

______种

小结：

基因指导蛋白质合成过程

（）（）

基因mRNA蛋白质

细胞核细胞质（核糖体）

第1节基因指导蛋白质合成（第一课时）

【问题探究】

1.从结构上看，为什么RNA适合作DNA的信使呢？

2.RNA的基本单位是什么？

由哪几部分组成？

3.RNA有哪些种类?

功能分别是什么？

（1）信使RNA（mRNA）：

单链结构，由DNA转录而来，其碱基序列包含遗传信息，因将DNA中遗传信息转录下来故名。

遗传密码位于mRNA上。

功能

（2）转运RNA（tRNA）：

三叶草结构，头端特定的三个碱基叫反密码子，尾端连接特定的氨基酸，功能

（3）核糖体RNA（rRNA）：

功能

细胞中的两种核酸的比较

DNA

（脱氧核糖核酸）

RNA

（核糖核酸）

组成元素

C.H、O、N、P

基本单位

脱氧核苷酸（4种）

核糖核苷酸（4种）

化学组成

一分子磷酸

脱氧核糖

A、T、C.G

一分子磷酸

核糖

A、U、C.G

结构

规则的螺旋结构

一般链结构

五碳糖

碱基

分布

细胞核的染色体,线粒体,叶绿体

细胞质的核糖体

【思考】4.DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的呢？

转录：

图示P63图4-4以DNA为模板转录RNA的图解。

（1）定义：

转录是在内进行的，是以DNA双链中的条链为模板，合成的过程。

（2）过程：

（分4步）

①DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。

②游离的随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以结合。

③新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。

此处用到RNA聚合酶。

④合成的mRNA从上释放。

而后DNA双链恢复。

（3）小结：

复制、转录过程比较

复制

转录

时间

有丝分裂间期和减数第一次分裂间期

生长发育的连续过程中

场所

主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体

原料

4种脱氧核苷酸

4种

模板

DNA的两条链

DNA中的链

条件

特定的酶和ATP

过程

DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应模板链螺旋化

DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA（单链），进入细胞质与核糖体结合

特点

边解旋边复制，半保留复制

边解旋边转录，DNA双链全保留

产物

两个双链DNA分子

意义

复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代

传递遗传信息，为翻译作准备

【牛刀小试】

1．在下列的转录简式中有核苷酸

DNA:

--A--T--G--C--，RNA：

—U--A--C--G--

A．4种B．5种C．6种D．8种

2．DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质中，穿过（）磷脂双分子层。

A．6层B．0层C．2层D．4层

3．已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是

A．12B．24C．18D．30

4．DNA解旋发生在

A．复制与转录中B．转录中C．翻译中D．复制中

5．转移RNA的功能是

A．决定mRNA的排列顺序B．完全取代DNA

C．合成特定的氨基酸D．运输氨基酸，识别mRNA上的遗传密码

6．有一核酸分子，其碱基比是A＋G/T＋C=1．5，试推断该核酸是

A．信使RNAB．转运RNAC．单链DNAD．双链DNA

7．信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的

A．转运RNA中的核苷酸的排列序列B．蛋白质分子中的氨基酸的排列序列

C．核糖体RNA中核苷酸的排列序列D．DNA分子中的脱氧核苷酸的排列序列

8．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

9．如果DNA分子一条链的碱基排列顺序是……ACGGATCTT-…，那么，与它互补的另一条DNA链的碱基排列顺序是；如果以已知的DNA链为模板，转录出的信使RNA碱基顺序应该是。

10.已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的，有人从三种生物中提取出核酸，经分析，他们的碱基比率如下：

生物

甲

—

乙

—

丙

—

（1）这表明：

的核酸是RNA。

的核酸是双链DNA。

（2）从碱基比例看，双链DNA的特点是。

11．下图为某真核生物细胞内DNA转录示意图，请据图回答：

（1）在图中方框内用“→”或“→”标出转录的方向

（2）b与c在结构组成上相同的化学基团为。

（3）在马蛔虫体细胞中，上述过程发生在中，若在人的胃黏膜上皮细胞中，还可出现中。

答案表：

我的困惑：

我的反思：

班级　　姓名　　　　　　

第1节基因指导蛋白质合成（第二课时）

【重点问题探究】

遗传信息的翻译

1．碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？

如果一个碱基决定一种氨基酸，那么4种碱基只能决定几种氨基酸？

如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？

一个氨基酸的编码至少需要多少碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？

密码子：

在________上相邻的______个碱基

终止密码子：

UAA、UAG、UGA

种类起始密码子：

AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸）

（64种）其他密码子：

只能编码氨基酸

能够编码氨基酸的密码子有______个；一个密码子对应______个氨基酸；但一个氨基酸可能有______个密码子（简并性）。

密码子具有简并性和通用性（所有的生物共用一套遗传密码）

【思考】1.已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗?

2.地球上几乎所有的生物生物体都共用同一套遗传密码，根据这一事实，你能想到什么？

3.从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。

你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？

2.遗传信息、密码子和反密码子的对比

遗传信息

密码子

反密码子

概

念

是指DNA上特定的脱氧核苷酸排列顺序

mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基

与mRNA分子中密码子互相配对的tRNA上的3个碱基

作

用

决定蛋白质中氨基酸的排列顺序

翻译时决定肽链的氨基酸排列顺序

与上3个碱基互补，以确定氨基酸在肽链上的位置

种

类

多种多样

共64种，编码蛋白质的密码子共61种，终止密码共3种，不能编码蛋白质

61种

3．游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？

需要“搬运工”——。

反密码子：

tRNA呈________形，其一端有三个碱基可以与mRNA上的三个碱基配对，称为________，另一端可以携带________，tRNA有______种；一个tRNA只能携带______种氨基酸；一个氨基酸可以由______种tRNA携带。

4．翻译的过程

（1）mRNA进入细胞质，与结合。

（2）携带一个特定氨基酸的tRNA，通过与第一个密码子互补配对，进入位点1.

（3）携带另一个特定氨基酸的tRNA以同样方式进入位点2.

（4）位点1位点2相应的氨基酸形成，位点1的氨基酸转移到占据位点2的tRNA上。

（5）核糖体读取下一个，原占据位点1的离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链合成。

重复进行，直到读取到

（6）肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合体上脱离，经一系列步骤，盘曲折叠成成熟蛋白质分子。

【思考】1.一个核糖体中有几个tRNA的结合位点？

2.核糖体中的两个氨基酸形成肽键后转移到占据哪个位点上的tRNA上？

3.DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质中，穿过几层磷脂双分子层？

4.翻译时核糖体沿着mRNA移动，还是mRNA沿着核糖体移动

5.基因的表达是以DNA分子为单位还是以基因为单位？

延伸拓展：

1.根据碱基种类和数量（或比例），推测核酸类型

（1）种类：

①有T无U，必为；②有U无T，必为；

③有T也有U，为。

（2）数量：

①A＝T且C＝G，通常为；②A≠T或C≠G，无U，必为；

③A＝T＋U且C＝G，为。

2.基因表达中相关数量计算

基因中的碱基数（双链）：

mRNA中的碱基数：

合成蛋白质的氨基酸个数=

DNA复制

转录

翻译

时间

场所

模板

原料

酶

产物

原则

能量

判断核酸类型：

（1）如有U无T，则此核酸为；

（2）如有T且A=T,C=G，则为链；

（3）如有T且A≠T,C≠G，则为链；

（4）U和T都有，则处于阶段。

拓展题：

（课本67页）

1.假设编码亮氨酸的密码子CUA中的一个碱基发生了改变，可能的变化是：

第1个碱基C变成了U、A或G；或第2个碱基U变成了C.A或G；或第3个碱基A变成了U、C或G。

请分析在这9种可能的变化中，哪几种变化确实引起了氨基酸的变化。

通过这个实例，你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？

防止由于的改变而导致的的改变。

2.你能根据肽链的氨基酸顺序，如甲硫氨酸-亮氨酸-甘氨酸，写出确定的RNA的碱基序列吗？

你认为遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中，是否有损失？

如果有，又是如何损失的？

不能，①一种氨基酸可能对应种密码子;

②终止密码子不能编码。

有损失。

因为有些碱基不编码氨基酸，如：

终止密码子、无遗传效应的碱基

【牛刀小试】

1.组成mRNA分子的4种核苷酸能组成多少种密码子

A．20B．59C．61D．64

2.某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸多少种

A．800　　B．400　　C．200　D．20

3.不是由DNA分子中的遗传信息直接控制合成的物质是

A.酶B.多肽C.胰岛素D.性激素

4.在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共

A．2种　　B．4种　　C．5种　　D．6种

5.人的胰岛素基因的存在部位和表达部位分别是

A．体细胞、胰岛细胞中B．胰岛细胞、体细胞

C．均位于胰岛细胞中D．体细胞、核糖体

6.某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，那么转录此RNA的DNA中G+A为

A．15　　B．25　　C．30　　D．40

7.下列对转运RNA的描述，正确的是

A．每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸B．每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它

C．转运RNA能识别信使RNA上的密码子D．转运RNA转运氨基酸到细胞核内

8.牛羊吃同样的草料，但产生的产品牛肉、羊肉风味不同，根本原因是牛和羊

A．蛋白质分子结构不同B．DNA分子结构不同C．染色体数目不同D．同化方式不同

9.已知一个蛋白质由2条肽链组成，连接氨基酸的肽键共有198个，翻译该蛋白质的mRNA中有A和G共200个，则该mRNA中的C和U不能少于：

A．200个　B．400个　　C．600个　D．800个

10.某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽键的个数是

A．198B．398个C．400个D．798个

11.某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成的DNA中，最少应有（）个脱氧核苷酸

A．1200　　B．600　　C．400　　D．200

12.如图为真核细胞基因指导蛋白质合成的第一阶段。

⑴该阶段叫做________，可以在__________（结构）中发生和完成。

⑵图中2和5的核苷酸名称分别为_______和______。

⑶若由a链形成e链时，a链的碱基比例为A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，

则e链中碱基的比例是_________________________。

⑷“遗传密码子”位于_________上。

13.填表：

DNA双链

mRNA

tRNA

氨基酸

丙氨酸

附：

半光氨酸（UGC）、丝氨酸（UCC）、苏氨酸（ACC）、精氨酸（AGG）

14.请根据基因控制蛋白质合成的示

意图回答问题。

（1）填写图中号码所示物质或结构的名称：

①__________②__________

③_______④_

（2）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。

（3）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。

答案表：

我的困惑：

我的反思：

班级　　姓名　　　　　　

第2节基因对性状的控制

【教学目标】

1.知识目标解释中心法则的基本内容;举例说明基因与性状的关系

2.能力目标通过介绍中心法则的基本内容，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学的思维。

3.情感目标通过探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。

【教学重点】中心法则。

基因、蛋白质与性状之间的关系。

【教学难点】基因、蛋白质与性状之间的关系

【新知预知】

一、中心法则的提出及其发展

1．1957年，克里克提出中心法则，遗传信息可以从DNA流向DNA，即；也可以从DNA流向，进而流向蛋白质，即遗传物质的和。

但是，遗传信息不能从蛋白质传递到，也不能从蛋白质流向或。

历经考验后的中心法则，补充了遗传信息从RNA流向以及从RNA流向这两条途径，比以往更加完善。

2．中心法则可表示为：

。

二、基因、蛋白质与性状的关系

（１）基因通过控制来控制过程，进而控制生物体的。

实例：

①圆粒豌豆与皱粒豌豆

圆粒豌豆→有基因→酶→淀粉含量→圆粒

皱粒豌豆→无基因→酶→淀粉含量→皱粒

②白化病机理：

基因

↓

酶

↓

　黑色素

人的白化症状是由于控制的基因异常而引起的。

这种酶存在于正常人的、

等处，它能将转变为。

（２）基因通过控制结构直接控制生物体的。

实例：

①囊性纤维病：

基因缺失→结构异常，导致功能异常→患者。

②镰刀型细胞贫血症：

基因碱基对的替换→中替换→红细胞呈形→。

（3）控制生物性状的因素

生物体有的性状是受基因控制的，而有些性状可能由个基因来决定。

如可能是由个基因决定的，其中每一个每个基因对此都有一定作用，还受和的影响。

（4）．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。

其一性状可能是由决定的，如人的身高，可能有多个基因对其有作用，同时身高也不完全是由决定的，后天的和也有重要作用。

（5）．细胞质基因指的是。

线粒体和叶绿体中的DNA都能够进行复制，并通过和控制一些蛋白质的合成。

如线立体肌病就是由引起的，这种遗传病只能通过遗传给后代。

【重点问题探究】

一、中心法则的提出及其发展

1.中心法则的提出

①提出人：

。

②在DNA上的遗传信息如何传递给后代并使后代表现出相应的性状？

③内容：

2.发展

①RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向。

②致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向。

3.完善后的中心法则内容

①DNA→DNA：

以作为遗传物质的生物的自我。

②DNA→RNA：

细胞核中的过程。

③RNA→DNA：

个别病毒在肿瘤细胞中的过程。

④RNA→RNA：

以作为遗传物质的生物的自我。

⑤RNA→蛋白质：

细胞质核糖体的过程。

⑥蛋白质→蛋白质：

朊病毒的复制倍增并不是以核酸为模板，而是朊病毒自身（蛋白质）为模板的。

＊以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递（见下图）

＊以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递（见下图）

中心法则与基因表达的关系

★DNA的复制体现了遗传信息的功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。

★DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的功能，发生在个体的发育过程中。

4.中心法则的拓展：

【思考】

1．RNA的自我复制和逆转录在正常细胞结构的生物体内能发生吗?

何时才能发生？

2．所有的活细胞都能进行DNA的复制吗?

都能进行转录和翻译吗?

3．tRNA、rRNA、mRNA均是转录产生的吗?

都在翻译过程中发挥作用吗?

二、基因、蛋白质与性状的关系

1.基因通过控制而间接控制生物性状

①关于豌豆的圆粒与皱粒；②白化病征状

2.基因通过控制结构蛋白的结构控制生物性状

①囊性纤维病；②镰刀型细胞贫血症

酶或激素细胞代谢

基因（间接控制）性状

结构蛋白细胞结构

（直接控制）

3.基因与性状的关系：

①基因与性状的关系并非都是简单的线性关系，可以是决定一个性状，也可以是

与多个性状有关。

②性状除了受基因控制，也受环境影响，所以生物的性状是由基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间相互作用，精确控制的。

即表现型（性状）＝＋。

DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序

mRNA的核糖核苷酸的排列顺序

氨基酸的排列顺序

蛋白质结构与功能的特异性

生物的性状

三、细胞质基因与细胞核基因的比较

项目

细胞质基因

细胞核基因

例子

人的线粒体肌病基因，水稻、玉米等的不育基因

人的白化病、血友病、色盲基因等

存在部位

线粒体、叶绿体、细菌质粒

细胞核

是否与蛋白质结合

否，DNA分子裸露

与蛋白质结合成为染色体

结构

都是双链DNA

功能

都能复制、转录、翻译

数量

少

多

遗传方式

母系遗传

遵循孟德尔遗传规律

联系

（1）细胞质基因的活动受细胞核基因的控制、制约

（2）核基因的复制、转录在细胞核内进行，翻译在细胞质的核糖体上进行；质基因的复制、转录、翻译均在细胞质的线粒体、叶绿体内完成，因为这两类细胞器中均有自己的核糖体

（3）生物的性状受核基因和质基因共同控制

小结：

【牛刀小试】

1.治疗艾滋病（HIV病毒为RNA病毒）的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸的结构很相似。

下列对AZT作用的叙述，正确的是

A.抑制艾滋病病毒RNA基因的转录B.抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制

C.抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录D.抑制艾滋病病毒RNA基因的表达过程

2.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苏氨酸ACU、ACC.ACA甘氨酸GGU、GGA、GGG缬氨酸GUU、GUC.GUA。

根据上述材料，下列描述错误的是

A．这段DNA中的①链起了转录模板的作用

B.决定这段多肽链的遗传密码子依次AUG、CCC.ACC.GGG、GUA

C.这条多肽链中有4个“—CO—NH—”的结构

D.若这段DNA的②链右侧第二个碱基T被G替代，这段多肽中将会出现两个脯氨酸

3.关于转运RNA和氨基酸之间相互关系的说法，正确的是

A.每种氨基酸都可由几种转运RNA携带

B.每种氨基酸都有它特定的一种转运RNA

C.一种转运RNA可以携带几种结构上相似的氨基酸

D.一种氨基酸可由一种或几种特定的转运RNA将它带到核糖体上

4.下列关于基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是

A.基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子

B.基因能够通过复制实现遗传信息在亲代和子代之间的传递

C.性状受基因的控制，基因发生突变，该基因控制的性状也必定改变

D.通过控制酶的合成从而直接控制性状，是基因控制性状的途径之一

5.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性状

B.基因可以通过控制酶的合成来

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