1、精品版高中生物第四章第三节基因控制蛋白质的合成第1课时教学案苏教版必修28第1课时基因与DNA的关系及遗传信息的转录学习导航1.说明基因和遗传信息的关系。2.结合P77教材图412，概述转录的过程和特点。重难点击1.基因的概念。2.转录的过程。在孟德尔分离定律中我们提到了遗传因子，它是一种可以遗传的物质，也就是我们常说的基因。随后又学习了萨顿假说，摩尔根通过果蝇的遗传实验将基因定位在染色体上。回忆了这些知识，我们会提出问题：基因和DNA有什么关系？它又是怎样控制生物体的性状的呢？解决学生疑难点_一、基因的本质1.概念基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。2.遗传信息基因内的碱基的排列顺序代表了
2、遗传信息。3.基因的主要载体是染色体。4.基因的基本功能包括遗传信息的传递(即复制)和表达(即通过转录、翻译来实现的)。1. 阅读材料回答问题材料1大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。材料2生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为海蜇的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。材料3近年来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有
3、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保持正常。(1)请计算材料1中的基因碱基数目，与DNA的总碱基数目比较能说明什么？答案基因总的碱基数目4 4001 0004.4106(对)，小于该DNA中总的碱基数目4.7106(对)，说明DNA分子中并非所有的片段都属于基因。(2)请分析材料2和3：是不是DNA的任意一个片段都是基因？答案材料2和3说明基因具有一定的遗传效应，所以并非DNA的任意一个片段都属于基因，只有具有一定遗传效应的DNA片段才是基因。 2.请据图回答下列问题。(1)若图中A为糖
4、类，则A、C、G分别是什么？答案分别为脱氧核糖、磷酸、蛋白质。(2)D、E、F、H之间有什么数量关系？答案每一条H(染色体)上有1个或者2个F(DNA)分子；每个F(DNA)分子上有许多个E(基因)；每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。(3)真核生物中，H是F的唯一载体吗？答案不是，染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。知识整合每一条染色体上有1个或者2个DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因含有许多个脱氧核苷酸；真核细胞中染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。1.如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是()A.白眼
5、基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸B.S基因是有遗传效应的DNA片段C.白眼基因在常染色体上D.基因片段中有5种碱基，8种核苷酸答案B解析白眼基因位于X染色体上，组成基因片段的基本组成单位是脱氧核苷酸，有4种碱基，4种脱氧核苷酸。2.人类14号染色体信息已被破译，总计含87 410 661个碱基对，这一结果于2003年1月4日发表在英国科学周刊自然杂志上。研究报告称，第14号染色体含有1 050个基因。则平均每个基因含有的碱基数为()A.83 248 B.166 496C.1 050 D.不能确定答案D解析一个DNA分子中含有多个基因。在基因之间的DNA片段属于间隔区段，这些间隔区段因为没有
6、遗传效应而不属于基因。人类14号染色体上的87 410 661个碱基对，并不全属于该染色体上含有的1 050个基因。二、转录1.DNA与RNA的比较种类DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)五碳糖脱氧核糖核糖特有碱基TU共有碱基A、G、C空间结构规则的双螺旋结构多呈单链结构真核生物中的分布主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中主要在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体中，少量在细胞核中2.遗传信息的转录(1)概念：是指在细胞核中以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)过程第1步：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。第2步：游离的核糖核苷酸随
7、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，两者以氢键结合。第3步：在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。第4步：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：1.请思考图中DNA的转录方向为(用“”或“”表示)。2.a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶。3.b和c的名称分别是什么？答案b是胞嘧啶脱氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。4.在根尖细胞中，上述过程发生的场所是哪里？答案细胞核、线粒体。5.产物d一定是mRNA吗？答案不一定。产物有mRNA、tRNA、r
8、RNA。6.若d中A占35%，U占19%，则d对应的DNA分子片段中T和C分别占27%、23%。分析d是以DNA的一条链为模板转录来的，若d中A35%，U19%，AU54%，则对应的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。知识整合转录的方向和RNA聚合酶移动的方向一致；DNA中碱基C和脱氧核糖、磷酸一起构成胞嘧啶脱氧核苷酸；RNA中则构成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中转录的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体中也能进行；转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA。3.下列关于RNA的叙述，错误的是()A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应B.RNA是一种遗传物质C.RNA参
9、与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜答案D解析有些酶是RNA；RNA是某些病毒的遗传物质；rRNA参与构成核糖体。4.下列关于转录的叙述，不正确的是()A.多数发生在细胞核中B.以核糖核苷酸为原料C.DNA的两条链都可作模板D.边解旋边转录答案C解析DNA的两条链中只有其中一条链可作为模板。5.下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是()A.转录结束后和重新形成双螺旋结构B.不一定是mRNAC.是游离的脱氧核苷酸D.该过程中存在T与A的碱基配对方式答案C解析转录结束后和重新形成双螺旋结构，故A正确。转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，故B正确。是形成RNA的原料，是游离的核糖
10、核苷酸，故C错误。该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，故D正确。1.下列关于基因的叙述，正确的是()A.DNA分子上任意一个片段都是基因B.人体细胞中染色体是基因的唯一载体C.等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性答案C解析基因是DNA分子上具有遗传效应的片段，而不是DNA分子中任意一片段；人体细胞中染色体是基因的主要载体，线粒体中也分布着一定数量的基因；构成基因的基本单位是脱氧核苷酸；基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。2.下图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法不正确的是()A. 该过
11、程共涉及5种核苷酸B. 在不同组织细胞中该过程的产物有差异C. 该过程需要RNA聚合酶D. 该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗答案A解析由图可知，是人体细胞核中发生的转录过程，DNA单链中涉及4种脱氧核苷酸，转录产生的RNA中含4种核糖核苷酸，故该过程涉及8种核苷酸，不同组织细胞表达的基因具有选择性，故转录产生的mRNA有差异。3.下列关于DNA和基因的关系的叙述，正确的是()A.基因是碱基对随机排列而成的DNA片段B.DNA的碱基排列顺序就代表基因C.一个DNA分子上有许多个基因D.组成不同基因的碱基数量一定不同答案C解析每个DNA分子上有多个基因，它们在染色体上呈线性排列。4.真核细胞内
12、RNA的酶促合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是()A.该过程不会发生在细胞质中B.该过程两个RNA聚合酶反向移动C.该DNA片段至少含有2个基因D.该DNA片段的两条链均可作为模板链答案A解析分析题图可知，该过程为转录，可发生在细胞质的线粒体或叶绿体中，A错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据题图可知，两个RNA聚合酶反向移动，B正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中2个mRNA的模板链不同，属于2个不同的基因，C正确；图中显示该DNA分子中2个不同的基因转录时所用的模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D正确。5.如图为真核细胞基因表达的第一阶段，据图回答下列问题：(1)该阶段叫做_。可以在细
13、胞的_中发生和完成。(2)图中2和5的核苷酸的名称分别是_和_。(3)若在a链上形成e链时，a链的碱基比例为ATGC1234，则e链中碱基的比例是_。答案(1)转录细胞核、线粒体、叶绿体(2)尿嘧啶核糖核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3)AUGC2143解析由图示可看出，组成DNA分子的两条链局部解开螺旋，并以其中一条链为模板合成另一条链，此过程为转录过程，e链为新合成的RNA。该过程发生在真核细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。转录过程中A与U配对，T与A配对，G与C配对，C与G配对。课时作业学考达标1.下列哪项是DNA和RNA共同具有的()A.双螺旋结构 B.脱氧核糖C.尿嘧啶 D.腺嘌呤答案D解析
14、具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖；尿嘧啶是RNA中特有的碱基；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。2.下列关于基因的说法，正确的是()A.基因就是任意一段DNA分子B.基因一定位于染色体上C.基因是有遗传效应的DNA片段D.不同基因上带有的遗传信息相同答案C解析并非DNA上任意一个片段就是基因，必须是具有遗传效应的DNA片段才是基因。3.遗传信息是指()A.有遗传效应的脱氧核苷酸序列B.脱氧核苷酸序列C.氨基酸序列D.核苷酸序列答案A解析所谓的遗传信息是指能够表达(形成特定氨基酸顺序的蛋白质)出来的DNA(基因)脱氧核苷酸序列(有遗传效应的DNA片段)，
15、不同的脱氧核苷酸序列能够控制形成不同氨基酸顺序的蛋白质。4.下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是()A.二者均以DNA的两条链为模板B.二者碱基配对方式相同C.二者均需ATPD.DNA复制的产物是DNA，转录的产物是mRNA答案C5.下列有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是()A.两种过程都可在细胞核中发生B.两种过程都有酶参与反应C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料D.两种过程都以DNA为模板答案C解析复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要各种酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是4种核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链分别为模板，而转录
16、是以DNA的一条链为模板。6.下列关于DNA和RNA特点的比较，正确的是()A.在细胞内存在的主要部位相同B.构成的五碳糖不同C.核苷酸之间的连接方式不同D.构成的碱基相同答案B解析DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中；二者的核苷酸的连接方式相同，都是靠磷酸二酯键连接；构成DNA和RNA的碱基不完全相同。高考提能7.如图为细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图，相关叙述正确的是()A.图中有五种碱基八种核苷酸B.该过程需要DNA聚合酶催化C.若图中转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的RNA至少含150个核苷酸D.图中、的化学本质相同答案A解析转录过程是以DNA的一条
17、链为模板合成mRNA的过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，无需DNA聚合酶；该图中共有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸；若转录的基因中含有300个碱基对，则mRNA中碱基最多为300个；图中为脱氧核糖，为核糖。8.有3个核酸分子，经分析有5种碱基，8种核苷酸，4条核苷酸链，它的组成是()A.1个RNA,2个DNAB.3个DNAC.1个DNA,2个RNAD.3个RNA答案C解析因为DNA和RNA共含有5种碱基，8种核苷酸，且1个DNA分子含有2条核苷酸链，而1个RNA分子只含1条核苷酸链，满足条件的只有C项。9.以下相关说法不正确的是()A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱
18、氧核糖磷酸脱氧核糖”B.一个DNA分子可以转录成多种、多个信使RNAC.该过程需要RNA聚合酶D.H1N1禽流感病毒在培养基上也可以完成该过程答案D解析禽流感病毒没有独立代谢能力，必须用活的宿主细胞培养。10.已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G共有12个，转录该段mRNA的DNA分子模板链中应有A和G的个数是()A.12 B.24 C.18 D.30答案C解析根据下图可解答：由于DNA模板链与mRNA互补，所以DNA模板链上A和G的个数等于mRNA中U与C的个数。11.如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程，请据图回答下列问题：(1)图示两种物质的组成元素有_。(2)该图所示的
19、是遗传信息传递的_过程，该过程发生的主要场所是_。(3)物质是以DNA的哪一条链为模板形成的？_。试写出的碱基序列_。(4)组成物质的基本单位是_，它有_种。(5)如果中A占26%，U占28%，那么，相应的DNA片段中，T占_，C占_。答案(1)C、H、O、N、P(2)转录细胞核(3)CAUGCA(4)核糖核苷酸4(5)27%23%解析在真核生物体内以DNA分子的一条链为模板控制合成mRNA的过程是转录，主要在细胞核内进行。是以为模板转录来的，若中A26%，U28%，AU54%，则相应的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。12.如图表示一个DNA分子上的三个片段A
20、、B、C，请完成下列问题：(1)片段A和C之所以能称为基因，是因为它们都是_。(2)片段A和片段C的不同之处是_。(3)片段A和片段B的不同之处是_。(4)一般情况下，在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要_类似于A的片段的长度。(5)在人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是串连重复的序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列应该位于图中的_。(6)上题中所说的短序列可应用于_。A.生产基因工程药物B.侦查罪犯C.遗传病的产前诊断D.基因治疗答案(1)具有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状(2)其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序及数目不同(3)片段B中的碱基序列不携带遗传
21、信息，不具有遗传效应(4)大于(5)基因间隔区B(6)B13.为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下变形虫放射性标记实验(如图)：分析讨论：(1)从实验可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？_。(2)细胞交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？_。(3)实验的设计有何巧妙之处？_。答案(1)放射性首先出现在细胞核中，说明细胞核是RNA合成的场所(2)RNA在细胞核中合成之后，会通过核孔运输到细胞质中。B组变形虫细胞质中有标记的RNA分子来自移植过来的A组细胞的细胞核(3)将两组细胞的细胞核和细胞质互换，形成了相互对照真题体验14.(2015全国，1改编)下列叙述错误的
22、是()A.DNA与ATP中所含元素的种类相同B.在转录过程中遵循碱基互补配对原则C.T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成D.控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的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简称，ATP去掉两个磷酸基团后称为AMP，AMP就是构成RNA的腺嘌呤核糖核苷酸，因此ATP的元素组成也是C、H、O、N、P，故A项正确；在转录过程中遵循碱基互补配对原则，B正确；T2噬菌体是DNA病毒，C正确；细菌是原核生物，没有线粒体，D错误。15.(2014江苏，20)关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是()A.一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个B.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D.在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化答案D解析不具有遗传效应的DNA片段不转录，不会形成mRNA，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个，A错误；转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA，B错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上，C错误；在细胞周期中，基因选择性表达，mRNA的种类和数量均不断发生变化，D正确。
