2019-2020年高中生物 第四章 遺傳的分子基礎 第三節(jié) 基因控制蛋白質的合成 第1課時教學案 蘇教版必修2.doc

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2019-2020年高中生物 第四章 遺傳的分子基礎 第三節(jié) 基因控制蛋白質的合成 第1課時教學案 蘇教版必修2 [學習導航]　1.說明基因和遺傳信息的關系。2.結合P77教材圖4－12，概述轉錄的過程和特點。 [重難點擊]　1.基因的概念。2.轉錄的過程。 在孟德爾分離定律中我們提到了遺傳因子，它是一種可以遺傳的物質，也就是我們常說的基因。隨后又學習了薩頓假說，摩爾根通過果蠅的遺傳實驗將基因定位在染色體上?；貞浟诉@些知識，我們會提出問題：基因和DNA有什么關系？它又是怎樣控制生物體的性狀的呢？ 解決學生疑難點　_______________________________________________________________ 一、基因的本質 1.概念 基因是DNA分子上具有遺傳效應的片段。 2.遺傳信息 基因內的堿基的排列順序代表了遺傳信息。 3.基因的主要載體是染色體。 4.基因的基本功能包括遺傳信息的傳遞(即復制)和表達(即通過轉錄、翻譯來實現(xiàn)的)。 1. 閱讀材料回答問題 材料1　大腸桿菌細胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4 700 000個堿基對，在DNA分子上分布著大約4 400個基因，每個基因的平均長度約為1 000個堿基對。 材料2　生長在太平洋西北部的一種海蜇能發(fā)出綠色熒光，這是因為海蜇的DNA分子上有一段長度為5 170個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉基因實驗表明，轉入了海蜇的綠色熒光蛋白基因的轉基因鼠，在紫外線的照射下，也能像海蜇一樣發(fā)光。 材料3　近年來的科學研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內的HMGIC基因與肥胖直接相關。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保持正常。 (1)請計算材料1中的基因堿基數目，與DNA的總堿基數目比較能說明什么？ 答案　基因總的堿基數目＝4 4001 000＝4.4106(對)，小于該DNA中總的堿基數目4.7106(對)，說明DNA分子中并非所有的片段都屬于基因。 (2)請分析材料2和3：是不是DNA的任意一個片段都是基因？ 答案　材料2和3說明基因具有一定的遺傳效應，所以并非DNA的任意一個片段都屬于基因，只有具有一定遺傳效應的DNA片段才是基因。 2.請據圖回答下列問題。 (1)若圖中A為糖類，則A、C、G分別是什么？ 答案　分別為脫氧核糖、磷酸、蛋白質。 (2)D、E、F、H之間有什么數量關系？ 答案　每一條H(染色體)上有1個或者2個F(DNA)分子；每個F(DNA)分子上有許多個E(基因)；每個E(基因)含有許多個D(脫氧核苷酸)。 (3)真核生物中，H是F的唯一載體嗎？ 答案　不是，染色體是DNA的主要載體，另外葉綠體和線粒體也是DNA的載體。 知識整合　每一條染色體上有1個或者2個DNA分子，每個DNA分子上有許多個基因，每個基因含有許多個脫氧核苷酸；真核細胞中染色體是DNA的主要載體，另外葉綠體和線粒體也是DNA的載體。 1.如圖是果蠅染色體上的白眼基因示意圖，下列敘述正確的是(　　) A.白眼基因片段中，含有成百上千個核糖核苷酸 B.S基因是有遺傳效應的DNA片段 C.白眼基因在常染色體上 D.基因片段中有5種堿基，8種核苷酸 答案　B 解析　白眼基因位于X染色體上，組成基因片段的基本組成單位是脫氧核苷酸，有4種堿基，4種脫氧核苷酸。 2.人類14號染色體信息已被破譯，總計含87 410 661個堿基對，這一結果于2003年1月4日發(fā)表在英國科學周刊《自然》雜志上。研究報告稱，第14號染色體含有1 050個基因。則平均每個基因含有的堿基數為(　　) A.83 248 B.166 496 C.1 050 D.不能確定 答案　D 解析　一個DNA分子中含有多個基因。在基因之間的DNA片段屬于間隔區(qū)段，這些間隔區(qū)段因為沒有遺傳效應而不屬于基因。人類14號染色體上的87 410 661個堿基對，并不全屬于該染色體上含有的1 050個基因。 二、轉錄 1.DNA與RNA的比較 種類 DNA RNA 基本單位 脫氧核糖 核苷酸(4種) 核糖核苷酸(4種) 五碳糖 脫氧核糖 核糖 特有堿基 T U 共有堿基 A、G、C 空間結構 規(guī)則的雙螺旋結構 多呈單鏈結構 真核生物 中的分布 主要在細胞核中，少量在線粒體、葉綠體中 主要在細胞質基質、線粒體、葉綠體、核糖體中，少量在細胞核中 2.遺傳信息的轉錄 (1)概念：是指在細胞核中以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。 (2)過程 第1步：DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露。 第2步：游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞，當核糖核苷酸與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結合。 第3步：在RNA聚合酶的作用下，新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。 第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復。 如圖表示某真核生物細胞內DNA的轉錄過程，請據圖分析回答下列問題： 1.請思考圖中DNA的轉錄方向為←(用“→”或“←”表示)。 2.a為啟動上述過程必需的有機物，其名稱是RNA聚合酶。 3.b和c的名稱分別是什么？ 答案　b是胞嘧啶脫氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。 4.在根尖細胞中，上述過程發(fā)生的場所是哪里？ 答案　細胞核、線粒體。 5.產物d一定是mRNA嗎？ 答案　不一定。產物有mRNA、tRNA、rRNA。 6.若d中A占35%，U占19%，則d對應的DNA分子片段中T和C分別占27%、23%。 分析　d是以DNA的一條鏈為模板轉錄來的，若d中A＝35%，U＝19%，A＋U＝54%，則對應的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝27%，G＝C＝23%。 知識整合　轉錄的方向和RNA聚合酶移動的方向一致；DNA中堿基C和脫氧核糖、磷酸一起構成胞嘧啶脫氧核苷酸；RNA中則構成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中轉錄的主要場所是細胞核，線粒體和葉綠體中也能進行；轉錄的產物有mRNA、tRNA、rRNA。 3.下列關于RNA的敘述，錯誤的是(　　) A.有些RNA可催化細胞內的某些生化反應 B.RNA是一種遺傳物質 C.RNA參與構成核糖體 D.RNA參與構成細胞膜 答案　D 解析　有些酶是RNA；RNA是某些病毒的遺傳物質；rRNA參與構成核糖體。 4.下列關于轉錄的敘述，不正確的是(　　) A.多數發(fā)生在細胞核中 B.以核糖核苷酸為原料 C.DNA的兩條鏈都可作模板 D.邊解旋邊轉錄 答案　C 解析　DNA的兩條鏈中只有其中一條鏈可作為模板。 5.下圖表示真核細胞某基因的轉錄過程。有關敘述錯誤的是(　　) A.轉錄結束后①和②重新形成雙螺旋結構 B.③不一定是mRNA C.④是游離的脫氧核苷酸 D.該過程中存在T與A的堿基配對方式 答案　C 解析　轉錄結束后①和②重新形成雙螺旋結構，故A正確。轉錄的產物有mRNA、tRNA、rRNA等，故B正確。④是形成RNA的原料，是游離的核糖核苷酸，故C錯誤。該過程中DNA中的T可以與RNA中的A配對，故D正確。 1.下列關于基因的敘述，正確的是(　　) A.DNA分子上任意一個片段都是基因 B.人體細胞中染色體是基因的唯一載體 C.等位基因的根本區(qū)別是脫氧核苷酸的排列順序不同 D.基因的多樣性決定了DNA分子的多樣性 答案　C 解析　基因是DNA分子上具有遺傳效應的片段，而不是DNA分子中任意一片段；人體細胞中染色體是基因的主要載體，線粒體中也分布著一定數量的基因；構成基因的基本單位是脫氧核苷酸；基因的多樣性與DNA分子的多樣性均與脫氧核苷酸的數量和排列順序有關。 2.下圖表示在人體細胞核中進行的某一生命過程，據圖分析，下列說法不正確的是(　　) A. 該過程共涉及5種核苷酸 B. 在不同組織細胞中該過程的產物有差異 C. 該過程需要RNA聚合酶 D. 該過程涉及堿基互補配對和ATP的消耗 答案　A 解析　由圖可知，是人體細胞核中發(fā)生的轉錄過程，DNA單鏈中涉及4種脫氧核苷酸，轉錄產生的RNA中含4種核糖核苷酸，故該過程涉及8種核苷酸，不同組織細胞表達的基因具有選擇性，故轉錄產生的mRNA有差異。 3.下列關于DNA和基因的關系的敘述，正確的是(　　) A.基因是堿基對隨機排列而成的DNA片段 B.DNA的堿基排列順序就代表基因 C.一個DNA分子上有許多個基因 D.組成不同基因的堿基數量一定不同 答案　C 解析　每個DNA分子上有多個基因，它們在染色體上呈線性排列。 4.真核細胞內RNA的酶促合成過程如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　) A.該過程不會發(fā)生在細胞質中 B.該過程兩個RNA聚合酶反向移動 C.該DNA片段至少含有2個基因 D.該DNA片段的兩條鏈均可作為模板鏈 答案　A 解析　分析題圖可知，該過程為轉錄，可發(fā)生在細胞質的線粒體或葉綠體中，A錯誤；轉錄需要RNA聚合酶催化，根據題圖可知，兩個RNA聚合酶反向移動，B正確；不同的基因轉錄出不同的mRNA，圖中2個mRNA的模板鏈不同，屬于2個不同的基因，C正確；圖中顯示該DNA分子中2個不同的基因轉錄時所用的模板鏈不是同一條脫氧核苷酸鏈，D正確。 5.如圖為真核細胞基因表達的第一階段，據圖回答下列問題： (1)該階段叫做____________?？梢栽诩毎腳_________________________中發(fā)生和完成。 (2)圖中2和5的核苷酸的名稱分別是____________________和______________________。 (3)若在a鏈上形成e鏈時，a鏈的堿基比例為A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則e鏈中堿基的比例是____________________。 答案　(1)轉錄　細胞核、線粒體、葉綠體　(2)尿嘧啶核糖核苷酸　胸腺嘧啶脫氧核苷酸　(3)A∶U∶G∶C＝2∶1∶4∶3 解析　由圖示可看出，組成DNA分子的兩條鏈局部解開螺旋，并以其中一條鏈為模板合成另一條鏈，此過程為轉錄過程，e鏈為新合成的RNA。該過程發(fā)生在真核細胞的細胞核、線粒體和葉綠體中。轉錄過程中A與U配對，T與A配對，G與C配對，C與G配對。 課時作業(yè) [學考達標] 1.下列哪項是DNA和RNA共同具有的(　　) A.雙螺旋結構 B.脫氧核糖 C.尿嘧啶 D.腺嘌呤 答案　D 解析　具有雙螺旋結構的是DNA，RNA不具有；脫氧核糖是DNA中特有的五碳糖；尿嘧啶是RNA中特有的堿基；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的堿基。 2.下列關于基因的說法，正確的是(　　) A.基因就是任意一段DNA分子 B.基因一定位于染色體上 C.基因是有遺傳效應的DNA片段 D.不同基因上帶有的遺傳信息相同 答案　C 解析　并非DNA上任意一個片段就是基因，必須是具有遺傳效應的DNA片段才是基因。 3.遺傳信息是指(　　) A.有遺傳效應的脫氧核苷酸序列 B.脫氧核苷酸序列 C.氨基酸序列 D.核苷酸序列 答案　A 解析　所謂的遺傳信息是指能夠表達(形成特定氨基酸順序的蛋白質)出來的DNA(基因)脫氧核苷酸序列(有遺傳效應的DNA片段)，不同的脫氧核苷酸序列能夠控制形成不同氨基酸順序的蛋白質。 4.下列關于DNA復制和轉錄的敘述，正確的是(　　) A.二者均以DNA的兩條鏈為模板 B.二者堿基配對方式相同 C.二者均需ATP D.DNA復制的產物是DNA，轉錄的產物是mRNA 答案　C 5.下列有關真核細胞DNA復制和轉錄這兩種過程的敘述，錯誤的是(　　) A.兩種過程都可在細胞核中發(fā)生 B.兩種過程都有酶參與反應 C.兩種過程都以脫氧核苷酸為原料 D.兩種過程都以DNA為模板 答案　C 解析　復制和轉錄都主要在細胞核內進行；都需要各種酶的參與；復制的原料是4種脫氧核苷酸，轉錄的原料是4種核糖核苷酸；兩種過程的模板都是DNA，復制是以DNA的兩條鏈分別為模板，而轉錄是以DNA的一條鏈為模板。 6.下列關于DNA和RNA特點的比較，正確的是(　　) A.在細胞內存在的主要部位相同 B.構成的五碳糖不同 C.核苷酸之間的連接方式不同 D.構成的堿基相同 答案　B 解析　DNA主要存在于細胞核中，RNA主要存在于細胞質中；二者的核苷酸的連接方式相同，都是靠磷酸二酯鍵連接；構成DNA和RNA的堿基不完全相同。 [高考提能] 7.如圖為細胞核中某真核細胞基因進行轉錄過程的部分示意圖，相關敘述正確的是(　　) A.圖中有五種堿基八種核苷酸 B.該過程需要DNA聚合酶催化 C.若圖中轉錄的基因含300個堿基對，則其指導合成的RNA至少含150個核苷酸 D.圖中②、③的化學本質相同 答案　A 解析　轉錄過程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程，該過程需要RNA聚合酶的催化，無需DNA聚合酶；該圖中共有4種脫氧核苷酸和4種核糖核苷酸；若轉錄的基因中含有300個堿基對，則mRNA中堿基最多為300個；圖中②為脫氧核糖，③為核糖。 8.有3個核酸分子，經分析有5種堿基，8種核苷酸，4條核苷酸鏈，它的組成是(　　) A.1個RNA,2個DNA B.3個DNA C.1個DNA,2個RNA D.3個RNA 答案　C 解析　因為DNA和RNA共含有5種堿基，8種核苷酸，且1個DNA分子含有2條核苷酸鏈，而1個RNA分子只含1條核苷酸鏈，滿足條件的只有C項。 9.以下相關說法不正確的是(　　) A.在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T的連接是通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖” B.一個DNA分子可以轉錄成多種、多個信使RNA C.該過程需要RNA聚合酶 D.H1N1禽流感病毒在培養(yǎng)基上也可以完成該過程 答案　D 解析　禽流感病毒沒有獨立代謝能力，必須用活的宿主細胞培養(yǎng)。 10.已知一段mRNA含有30個堿基，其中A和G共有12個，轉錄該段mRNA的DNA分子模板鏈中應有A和G的個數是(　　) A.12 B.24 C.18 D.30 答案　C 解析　根據下圖可解答： 由于DNA模板鏈與mRNA互補，所以DNA模板鏈上A和G的個數等于mRNA中U與C的個數。 11.如圖表示真核生物體內DNA傳遞遺傳信息的某過程，請據圖回答下列問題： (1)圖示兩種物質的組成元素有______________________________________________。 (2)該圖所示的是遺傳信息傳遞的________過程，該過程發(fā)生的主要場所是_________。 (3)物質③是以DNA的哪一條鏈為模板形成的？__________________________________。 試寫出③的堿基序列__________________。 (4)組成物質③的基本單位是___________________________________________________， 它有________種。 (5)如果③中A占26%，U占28%，那么，相應的DNA片段中，T占________，C占________。 答案　(1)C、H、O、N、P　(2)轉錄　細胞核　(3)①　CAUGCA　(4)核糖核苷酸　4　(5)27%　23% 解析　在真核生物體內以DNA分子的一條鏈為模板控制合成mRNA的過程是轉錄，主要在細胞核內進行。③是以①為模板轉錄來的，若③中A＝26%，U＝28%，A＋U＝54%，則相應的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝27%，G＝C＝23%。 12.如圖表示一個DNA分子上的三個片段A、B、C，請完成下列問題： (1)片段A和C之所以能稱為基因，是因為它們都是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)片段A和片段C的不同之處是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)片段A和片段B的不同之處是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)一般情況下，在一個DNA分子中類似于B的片段的長度要____________類似于A的片段的長度。 (5)在人類染色體DNA不表達的片段中有一部分是串連重復的序列，它們在個體之間具有顯著的差異性，這種短序列應該位于圖中的____________。 (6)上題中所說的短序列可應用于____________。 A.生產基因工程藥物 B.偵查罪犯 C.遺傳病的產前診斷 D.基因治療 答案　(1)具有遺傳效應的DNA片段，能控制一定的生物性狀　(2)其內部的遺傳信息即脫氧核苷酸的排列順序及數目不同　(3)片段B中的堿基序列不攜帶遺傳信息，不具有遺傳效應　(4)大于　(5)基因間隔區(qū)B　(6)B 13.為了探究遺傳信息的傳遞途徑，科學家做了如下變形蟲放射性標記實驗(如圖)： 分析討論： (1)從實驗可以看出RNA的合成發(fā)生在細胞的哪一部位？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)細胞交換后，B組變形蟲的細胞質為什么會出現(xiàn)有標記的RNA分子？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗的設計有何巧妙之處？_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)放射性首先出現(xiàn)在細胞核中，說明細胞核是RNA合成的場所 (2)RNA在細胞核中合成之后，會通過核孔運輸到細胞質中。B組變形蟲細胞質中有標記的RNA分子來自移植過來的A組細胞的細胞核 (3)將兩組細胞的細胞核和細胞質互換，形成了相互對照 [真題體驗] 14.(xx全國Ⅰ，1改編)下列敘述錯誤的是(　　) A.DNA與ATP中所含元素的種類相同 B.在轉錄過程中遵循堿基互補配對原則 C.T2噬菌體的核酸由脫氧核糖核苷酸組成 D.控制細菌性狀的基因位于擬核和線粒體中的DNA上 答案　D 解析　DNA含有的元素是C、H、O、N、P，ATP是腺嘌呤核苷三磷酸的簡稱，ATP去掉兩個磷酸基團后稱為AMP，AMP就是構成RNA的腺嘌呤核糖核苷酸，因此ATP的元素組成也是C、H、O、N、P，故A項正確；在轉錄過程中遵循堿基互補配對原則，B正確；T2噬菌體是DNA病毒，C正確；細菌是原核生物，沒有線粒體，D錯誤。 15.(xx江蘇，20)關于基因控制蛋白質合成的過程，下列敘述正確的是(　　) A.一個含n個堿基的DNA分子，轉錄的mRNA分子的堿基數是n/2個 B.細菌的一個基因轉錄時兩條DNA鏈可同時作為模板，提高轉錄效率 C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的結合位點分別在DNA和RNA上 D.在細胞周期中，mRNA的種類和含量均不斷發(fā)生變化 答案　D 解析　不具有遺傳效應的DNA片段不轉錄，不會形成mRNA，因此mRNA分子的堿基數小于n/2個，A錯誤；轉錄是以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA，B錯誤；DNA聚合酶和RNA聚合酶的結合位點都在DNA上，C錯誤；在細胞周期中，基因選擇性表達，mRNA的種類和數量均不斷發(fā)生變化，D正確。