2018版高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第三節(jié) 基因控制蛋白質(zhì)的合成 第1課時教學(xué)案 蘇教版必修2

第1課時基因與DNA的關(guān)系及遺傳信息的轉(zhuǎn)錄學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.說明基因和遺傳信息的關(guān)系。2.結(jié)合P77教材圖412，概述轉(zhuǎn)錄的過程和特點。重難點擊1.基因的概念。2.轉(zhuǎn)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(zhì)，也就是我們常說的基因。隨后又學(xué)習(xí)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。回憶了這些知識，我們會提出問題：基因和DNA有什么關(guān)系？它又是怎樣控制生物體的性狀的呢？解決學(xué)生疑難點_一、基因的本質(zhì)1.概念基因是DNA分子上具有遺傳效應(yīng)的片段。2.遺傳信息基因內(nèi)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(fù)制)和表達(dá)(即通過轉(zhuǎn)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(xì)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(zhuǎn)基因?qū)嶒灡砻?，轉(zhuǎn)入了海蜇的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)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(xué)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保持正常。(1)請計算材料1中的基因堿基數(shù)目，與DNA的總堿基數(shù)目比較能說明什么？答案基因總的堿基數(shù)目4 400×1 0004.4×106(對)，小于該DNA中總的堿基數(shù)目4.7×106(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(yīng)，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(yīng)的DNA片段才是基因。 2.請據(jù)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(zhì)。(2)D、E、F、H之間有什么數(shù)量關(guān)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(xì)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(yīng)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(jié)果于2003年1月4日發(fā)表在英國科學(xué)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(shù)為()A.83 248 B.166 496C.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(yīng)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(zhuǎn)錄1.DNA與RNA的比較種類DNARNA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TU共有堿基A、G、C空間結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)多呈單鏈結(jié)構(gòu)真核生物中的分布主要在細(xì)胞核中，少量在線粒體、葉綠體中主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體、核糖體中，少量在細(xì)胞核中2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念：是指在細(xì)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(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結(jié)合。第3步：在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)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(fù)。如圖表示某真核生物細(xì)胞內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)錄過程，請據(jù)圖分析回答下列問題：1.請思考圖中DNA的轉(zhuǎn)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(xì)胞中，上述過程發(fā)生的場所是哪里？答案細(xì)胞核、線粒體。5.產(chǎn)物d一定是mRNA嗎？答案不一定。產(chǎn)物有mRNA、tRNA、rRNA。6.若d中A占35%，U占19%，則d對應(yīng)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(zhuǎn)錄來的，若d中A35%，U19%，AU54%，則對應(yīng)的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。知識整合轉(zhuǎn)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(gòu)成胞嘧啶脫氧核苷酸；RNA中則構(gòu)成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中轉(zhuǎn)錄的主要場所是細(xì)胞核，線粒體和葉綠體中也能進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有mRNA、tRNA、rRNA。3.下列關(guān)于RNA的敘述，錯誤的是()A.有些RNA可催化細(xì)胞內(nèi)的某些生化反應(yīng)B.RNA是一種遺傳物質(zhì)C.RNA參與構(gòu)成核糖體D.RNA參與構(gòu)成細(xì)胞膜答案D解析有些酶是RNA；RNA是某些病毒的遺傳物質(zhì)；rRNA參與構(gòu)成核糖體。4.下列關(guān)于轉(zhuǎn)錄的敘述，不正確的是()A.多數(shù)發(fā)生在細(xì)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(zhuǎn)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(xì)胞某基因的轉(zhuǎn)錄過程。有關(guān)敘述錯誤的是()A.轉(zhuǎn)錄結(jié)束后和重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)B.不一定是mRNAC.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(zhuǎn)錄結(jié)束后和重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，故A正確。轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有mRNA、tRNA、rRNA等，故B正確。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(guān)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(xì)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(yīng)的片段，而不是DNA分子中任意一片段；人體細(xì)胞中染色體是基因的主要載體，線粒體中也分布著一定數(shù)量的基因；構(gòu)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(shù)量和排列順序有關(guān)。2.下圖表示在人體細(xì)胞核中進(jìn)行的某一生命過程，據(jù)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(xì)胞中該過程的產(chǎn)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(xì)胞核中發(fā)生的轉(zhuǎn)錄過程，DNA單鏈中涉及4種脫氧核苷酸，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)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(xì)胞表達(dá)的基因具有選擇性，故轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA有差異。3.下列關(guān)于DNA和基因的關(guān)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(shù)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(xì)胞內(nèi)RNA的酶促合成過程如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.該過程不會發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)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(zhuǎn)錄，可發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)的線粒體或葉綠體中，A錯誤；轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶催化，根據(jù)題圖可知，兩個RNA聚合酶反向移動，B正確；不同的基因轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xì)胞基因表達(dá)的第一階段，據(jù)圖回答下列問題：(1)該階段叫做_。可以在細(xì)胞的_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ATGC1234，則e鏈中堿基的比例是_。答案(1)轉(zhuǎn)錄細(xì)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)AUGC2143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(zhuǎn)錄過程，e鏈為新合成的RNA。該過程發(fā)生在真核細(xì)胞的細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中。轉(zhuǎn)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(xué)考達(dá)標(biāo)1.下列哪項是DNA和RNA共同具有的()A.雙螺旋結(jié)構(gòu) B.脫氧核糖C.尿嘧啶 D.腺嘌呤答案D解析具有雙螺旋結(jié)構(gòu)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(guān)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(yīng)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(yīng)的DNA片段才是基因。3.遺傳信息是指()A.有遺傳效應(yīng)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(dá)(形成特定氨基酸順序的蛋白質(zhì))出來的DNA(基因)脫氧核苷酸序列(有遺傳效應(yīng)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(zhì)。4.下列關(guān)于DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)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ATPD.DNA復(fù)制的產(chǎn)物是DNA，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是mRNA答案C5.下列有關(guān)真核細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩種過程的敘述，錯誤的是()A.兩種過程都可在細(xì)胞核中發(fā)生B.兩種過程都有酶參與反應(yīng)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(fù)制和轉(zhuǎn)錄都主要在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行；都需要各種酶的參與；復(fù)制的原料是4種脫氧核苷酸，轉(zhuǎn)錄的原料是4種核糖核苷酸；兩種過程的模板都是DNA，復(fù)制是以DNA的兩條鏈分別為模板，而轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板。6.下列關(guān)于DNA和RNA特點的比較，正確的是()A.在細(xì)胞內(nèi)存在的主要部位相同B.構(gòu)成的五碳糖不同C.核苷酸之間的連接方式不同D.構(gòu)成的堿基相同答案B解析DNA主要存在于細(xì)胞核中，RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)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(gòu)成DNA和RNA的堿基不完全相同。高考提能7.如圖為細(xì)胞核中某真核細(xì)胞基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄過程的部分示意圖，相關(guān)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(zhuǎn)錄的基因含300個堿基對，則其指導(dǎo)合成的RNA至少含150個核苷酸D.圖中、的化學(xué)本質(zhì)相同答案A解析轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄的基因中含有300個堿基對，則mRNA中堿基最多為300個；圖中為脫氧核糖，為核糖。8.有3個核酸分子，經(jīng)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DNAB.3個DNAC.1個DNA,2個RNAD.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(guān)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(zhuǎn)錄成多種、多個信使RNAC.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(xì)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(zhuǎn)錄該段mRNA的DNA分子模板鏈中應(yīng)有A和G的個數(shù)是()A.12 B.24 C.18 D.30答案C解析根據(jù)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(shù)等于mRNA中U與C的個數(shù)。11.如圖表示真核生物體內(nèi)DNA傳遞遺傳信息的某過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖示兩種物質(zhì)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(zhì)是以DNA的哪一條鏈為模板形成的？_。試寫出的堿基序列_。(4)組成物質(zhì)的基本單位是_，它有_種。(5)如果中A占26%，U占28%，那么，相應(yīng)的DNA片段中，T占_，C占_。答案(1)C、H、O、N、P(2)轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核(3)CAUGCA(4)核糖核苷酸4(5)27%23%解析在真核生物體內(nèi)以DNA分子的一條鏈為模板控制合成mRNA的過程是轉(zhuǎn)錄，主要在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行。是以為模板轉(zhuǎn)錄來的，若中A26%，U28%，AU54%，則相應(yīng)的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。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(dá)的片段中有一部分是串連重復(fù)的序列，它們在個體之間具有顯著的差異性，這種短序列應(yīng)該位于圖中的_。(6)上題中所說的短序列可應(yīng)用于_。A.生產(chǎn)基因工程藥物B.偵查罪犯C.遺傳病的產(chǎn)前診斷D.基因治療答案(1)具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，能控制一定的生物性狀(2)其內(nèi)部的遺傳信息即脫氧核苷酸的排列順序及數(shù)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(yīng)(4)大于(5)基因間隔區(qū)B(6)B13.為了探究遺傳信息的傳遞途徑，科學(xué)家做了如下變形蟲放射性標(biāo)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(xì)胞的哪一部位？_。(2)細(xì)胞交換后，B組變形蟲的細(xì)胞質(zhì)為什么會出現(xiàn)有標(biāo)記的RNA分子？_。(3)實驗的設(shè)計有何巧妙之處？_。答案(1)放射性首先出現(xiàn)在細(xì)胞核中，說明細(xì)胞核是RNA合成的場所(2)RNA在細(xì)胞核中合成之后，會通過核孔運輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中。B組變形蟲細(xì)胞質(zhì)中有標(biāo)記的RNA分子來自移植過來的A組細(xì)胞的細(xì)胞核(3)將兩組細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)互換，形成了相互對照真題體驗14.(2015·全國，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(zhuǎn)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(xì)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(gòu)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(zhuǎn)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(xì)菌是原核生物，沒有線粒體，D錯誤。15.(2014·江蘇，20)關(guān)于基因控制蛋白質(zhì)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(zhuǎn)錄的mRNA分子的堿基數(shù)是n/2個B.細(xì)菌的一個基因轉(zhuǎn)錄時兩條DNA鏈可同時作為模板，提高轉(zhuǎn)錄效率C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的結(jié)合位點分別在DNA和RNA上D.在細(xì)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(yīng)的DNA片段不轉(zhuǎn)錄，不會形成mRNA，因此mRNA分子的堿基數(shù)小于n/2個，A錯誤；轉(zhuǎn)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(jié)合位點都在DNA上，C錯誤；在細(xì)胞周期中，基因選擇性表達(dá)，mRNA的種類和數(shù)量均不斷發(fā)生變化，D正確。12