生物第六章教案

1、高中生物学教案上海市复旦实验中学蒋文明 第六章 遗传信息的传递和表达第六章 遗传信息的传递和表达（修改）知识结构： DNA、RNA的化学成分 遗传物质的研究简史 遗传物质的特征 DNA是 噬菌体的结构 遗传物质 DNA是 同位素标记法遗 遗传物质 噬菌体侵染细菌的实验 DNA是传 实验证明 遗传物质遗 信 肺炎双求菌的转化实验传 息 化学成分信 基本组成单位（脱氧核苷酸）息 DNA的结构 碱基互补原则的 平面结构、空间结构传 实验：DNA分子模型的搭建 递 DNA分子的多样性和 蕴藏在DNA分子中的遗传信息 基因表 遗传信息达 过程 方式 DNA的复制 模板DNA的复 条件 原料（游离脱氧核苷

2、酸）制和蛋白 酶质的合成 能量 意义 信使RNA 遗传信息转录 条件 过程 蛋白质的合成 遗传密码（密码子） 转运RNA 遗传信息翻译 部位（核糖体） 过程 中心法则及其发展 基因工程 获取目的基因基因工程与 基因工程的基本过程 目的基因与运载体重组转基因生物 重组DNA分子导入受体细胞 转基因技术的应用 筛选含目的基因的受体细胞 转基因生物产品的安全性第一节 遗传信息一、DNA是遗传物质1遗传物质的研究简史：1869年瑞士米歇尔：证实核酸存在于细胞核德国化学家孚尔根：证明DNA在细胞核的染色质里1928年格里菲思肺炎双球菌的转化实验：证明S型细菌中有种物质能使R型细菌转化为S型细菌1944年

3、美国埃弗里的肺炎双球菌的转化实验：证明DNA是遗传物质 1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验：进一步证明DNA是遗传物质 1953年沃森和克里克：证明DNA的双螺旋结构2遗传物质的特点： 储存数量巨大的遗传信息；能够精确地自我复制且传递给后代；化学性质比较稳定。3噬菌体侵染细菌的实验： （1）噬菌体的结构（蛋白质、核酸） （2）同位素跟踪实验：（P.39 图63） 侵染细菌 细胞外有35S35S标记噬 噬菌体蛋白质没有进入细菌菌体蛋白质 细胞内没有35S 侵染细菌 细胞外没有32P 结论：DNA是遗传物质32P标记噬 噬菌体DNA进入细菌 菌体DNA 细胞内有32P （3）噬菌体侵染细菌

4、的过程：（P.40 图64）吸附 注入 复制、合成 组装 释放4肺炎双球菌的转化实验：R型活细菌 注射小鼠体内 小鼠成活 S型活细菌 注射小鼠体内 小鼠死亡 结论：加热杀死S型细菌 注射小鼠体内 小鼠成活 S型细菌体内的某种物质使R型活细菌 注射小鼠 R型细菌转化为S型细菌+ 小鼠死亡 小鼠体内分离 加热杀死S型细菌 出S型活细菌 蛋白质 + S型活细菌 杀死的 分离 DNA + S型活细菌 转化 S型 结论： S型细菌 多糖 + S型活细菌 活细菌 DNA是遗传物质 多脂 + S型活细菌 5绝大多数生物的遗传物质是DNA，但由于烟草花叶病毒、流感病毒、脊髓灰质炎病毒等生物没有DNA，只有RN

5、A，所以这些生物的遗传物质是RNA。二、DNA分子双螺旋结构： 磷酸1DNA分子的基本单位脱氧核苷酸 脱氧核糖含氮碱基（A、T、G、C）2元素组成：C、H、O、N、P 两条脱氧核苷酸链组成（平行排列、方向相反）3DNA的 平面结构 外围主链（磷酸、脱氧核糖间隔排列）分子结构 内部碱基对（碱基互补配对原则：A与T、G与C）空间结构 双螺旋结构 DNA结构特性：多样性、碱基对的排列顺序千变万化特异性、特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序稳定性、DNA分子的基本骨架不变，碱基配对不变注意：DNA分子中（双链）嘌呤 / 嘧啶 = 1 （如果，嘌呤 / 嘧啶 1，则DNA分子为单链）A + T + G

6、 + C = 1（100%）碱基与碱基之间是氢键连接，A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键。三、有关DNA的计算：DNA是双螺旋结构，两条链之间的碱基是按照碱基互补配对原则相互配对的，所以计算双链DNA分子中的碱基比例时，必须严格按照碱基互补配对原则进行计算。（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=1在DNA双链中，一条单链的（A+G）/（T+C）的值与另一条互补链的（A+G）/（T+C）的值互为倒数关系。在DNA双链中，一条单链的（A+T）/（G+C）的值与另一条互补链的（A+T）/（G+C）的值相等。与整个DNA分子的（A+T）/（G+C）的值相等。双链DNA分子中的（C +

7、 G）或（A + T）之和等于这个DNA分子中某一条脱氧核苷酸链上的（C + G）或（A + T）之和。四、蕴藏在DNA分子中的遗传信息1DNA分子多样性的原因（碱基对的无数排列顺序）2基因：概念：是携带遗传信息，并具有遗传效应的DNA片段基因中碱基对排列顺序遗传信息功能：控制蛋白质合成 3 染色体、DNA与基因的关系1.1已知某DNA分子共含有1000个碱基对，其中一条链上A：G：T：C=l：2：3：4。该DNA分子连续复制2次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是A600个 B900个 C1200个 D1800个【解析】G+C共为6/10，C为3/10，连续复制2次需3倍鸟嘌呤脱氧核苷酸1.2一

8、个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 D【解析】mRNA分子A+U为m-n，DNA分子的A+T为2（m-n），氨基酸数m/3，合成蛋白质时脱去的水分子数m/3 -21.3（07广东）格里菲思（F. Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果-（ D ）A证明了DNA是遗传物质 B证明了RNA是遗传物质 C证明了蛋白质是遗传物质 D没有具体证明哪一种物质是遗传物质解析：该题考查学生对“遗传物质的探索过程”掌握。肺炎双球菌的转化实验，包括格里菲思的实验和艾弗里的试

9、验，“格里菲思的肺炎双球菌转化实验”指出加热杀死的S型菌存在“转化因子”，将无毒的R菌转化为有毒性的S菌，但该转化因子是什么没有证明。“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”从S型活细菌中提取DNA，将S型DNA与R型混合培养，R型活细菌繁殖的后代中有少量S型菌体，这些S型菌体的后代为S型菌体。R菌的DNA在S菌DNA的作用下发生变异，而且这些S型菌体的后代为S型菌体，进一步证明这种变异是可遗传的。这个试验表明DNA是遗传物质, 而蛋白质、RNA、多糖等不是遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验，不能证明DNA是主要遗传物质。第二节 DNA复制和蛋白质合成一、DNA的复制 1概念：DNA的复制是指以DNA分子

10、为摸板，合成相同DNA分子的过程 2时间：有丝分裂和减数分裂第一次分裂的间期 3条件：模板：两条母链原料；细胞核中四种游离的脱氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、聚合酶 4过程：边解旋边复制（根据碱基互补配对原则） 5结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 6特点：半保留复制 7意义；使遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性 8关于DNA复制的计算： 1个DNA分子复制一次形成2个DNA分子，1个DNA分子连续复制n次，形成2n个DNA分子。一个DNA分子连续复制n次后，第一代DNA分子的两条链彼此分开后一直保留下去，即在所有的子代DNA分子中，总有两个DNA分子中各含一条第一

11、代DNA分子中的一条链。如果第一代DNA分子用15N标记，则复制n次后，含有15N标记的DNA分子占所有子代DNA分子的比例为。理解了这个算式后，对解这类题目就不难了。 在一个DNA分子中，如果某种碱基（用X表示）为已知，当这个DNA分子连续复制n次后，求需要游离的这种碱基多少个？其计算方法是代入公式：X（2n1）例、在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在A两条DNA母链之间 BDNA子链与其互补的母链之间C两条DNA子链之间 DDNA子链与其非互补母链之间二、遗传信息的转录生物的性状主要是通过蛋白质来体现的，而性状是由基因决定的，注意：基因在细胞核内，蛋白质的合成是在细胞质的核糖体是

12、进行的。基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个步骤：1RNA分子由四种核糖核苷酸聚合而成核糖核苷酸是有一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮碱基组成，含氮碱基有4种，分别是A、U（尿嘧啶）、C、GRNA分子为单链（也有少量的RNA为双链，满足嘌呤/嘧啶=1条件）RNA分子主要在细胞质中，有3种：mRNA、rRNA、tRNA核酸的种类、结构、功能比较种类DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）组成成分碱基胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）磷酸磷酸五碳糖脱氧核糖核糖组成单位脱氧核糖核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）结构规则的双螺旋常呈单链结构分布主要在细胞核内的染色体上主

13、要在细胞质中功能编码、复制遗传信息，控制蛋白质的合成将遗传信息从DNA传递给蛋白质 2转录（1）概念：以DNA分子中的一条脱氧核苷酸链为模板合成RNA的过程。（2）RNA合成部位：细胞核（3）条件：模板：DNA分子中的一条脱氧核苷酸链（有义链）原料；细胞核中四种游离的核糖核苷酸（A、U、C、G）能量：ATP酶：RNA聚合酶（4）转录时按照碱基互补配对原则，A与U配对，C与G配对。 三、遗传信息的翻译1遗传密码（mRNA分子内的碱基序列），密码子（决定一种氨基酸的每三个相邻碱基）共有64个密码子，其中61个各自对应于一种氨基酸有3个密码子（UAA、UAG、UGA）为终止密码，既不代表任何氨基酸有

14、2个密码子（AUG、GUG）为起始密码子密码子特点：不重叠、无逗号、兼并性 2tRNA（转运RNA） 结构：三叶草形状在一个环上有3个碱基（反密码子）与mRNA的密码子配对（符合碱基互补配对原则）具有特异性3翻译（1）概念：以mRNA为模板，以tRNA为转运工具，使氨基酸在核糖体内按照一定的顺序排列起来，合成蛋白质的过程（2）部位：核糖体（3）条件：模板：mRNA原料；细胞质中游离的20种氨基酸（4）蛋白质合成过程如图所示： 4DNA、RNA、蛋白质的数量关系：四、中心法则及其发展1概念：遗传信息从DNA传递给RNA，再由RNA决定蛋白质合成，以及遗传信息由DNA复制传递给DNA的规律。2中心

15、法则的意义：表明了在细胞生命活动中，核酸和蛋白质的联系和分工3中心法则及其发展如下图所示：五、DNA复制、转录、翻译比较复制转 录翻 译时间有丝分裂间期和减数分裂前初级性母细胞的形成过程中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主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体核糖体原料4种脱氧核苷酸（A、T、C、G）4种核糖核苷酸（A、U、C、G）20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件特定的酶和ATP、适宜的温度、PH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）

16、，进入细胞质与核糖体结合tRNA一端的碱基与mRNA上密码子配对，另一端携带相应氨基酸合成有一定氨基酸序列的蛋白质碱基配对方式A-T，G-C，T-A，C-GA-U，T-A，G-C，C-GA-U，G-C，U-A，C-G信息传递DNA DNADNA mRNARNA 蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，单链转录一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链产物两个双链DNA分子 核糖核酸蛋白质（多肽）和水意义复制遗传信息，使遗传信息由亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状2.1、密码子存在于ADNA BmRNA CtRNA D核糖体【解析】遗传物质应具备的特点：具有相对

17、稳定性能自我复制可以指导蛋白质的合成能产生可遗传的变异. 每个DNA分子有很多个基因。每个基因有成百上千个脱氧核苷酸。基因不同是由于脱氧核苷酸排列顺序不同。基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的。DNA的遗传信息又是通过RNA来传递的。;密码子（遗传密码）：信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做; 转运RNA（tRNA）：它的一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基，都只能专一地与mRNA上的特定的三个碱基配对。【解析】DNA中的碱基序列叫遗传信息；mRNA上决定氨基酸的三个连续碱基称为一个密码子；tRNA中具有反密码子。2.2下列物质由肝细胞内核糖体合成的是A转氨酶 B糖原C胆

18、汁 D尿素2.3 (06上海)用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有-（B）A.0个 B.2个 C.30个 D.32个解析：掌握DNA复制的特点是半保留复制，亲代的DNA分子双链分开分别作为模板，参与组成子代DNA分子。用放射性元素标记亲代的DNA分子后，不管复制多少次，总是有2个子代DNA分子被标记。2.4（07广东）下列关于DNA复制的叙述，正确的是-（ A ）A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 BDNA通过一次复制后产生四个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA复制 D单个脱氧核苷酸在DNA酶作用下连接

19、合成新的子链解析：该题考查了DNA复制的时间、过程、特点、原料、结果等知识。在细胞增殖的间期进行DNA复制，通过一次复制后产生2个DNA分子；DNA的复制是半保留复制、多起点复制、双向复制、边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。注意DNA聚合酶和DNA酶的作用差别，前者催化DNA复制，后者催化DNA水解为单个脱氧核苷酸。2.5（07上海）一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是【解析】D mRNA分子A+U为mn，DNA分子的A+T为2（mn），氨基酸数m/3，

20、合成蛋白质时脱去的水分子数m/322.6现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为A798、2和2 B798、12和10C799、1和1 D799、11和92.7某个DNA片段由500对碱基组成，AT占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为A330 B660C990 D13202.8下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是（不考虑终止密码子）A第6位的C被替换为T B第9位与第10位之间插入1个TC第100、101、1

21、02位被替换为TTT D第103至105位被替换为1个T2.9某条多肽的相结分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是A. 75对碱基B. 78对碱基C. 90对碱基D. 93对碱基解析：根据题中条件可知该多肽由30个氨基酸组成，则应为30个密码子再加上终止密码子应为31，编码多肽的基因碱基为31×6=186，93对碱基。2.10以“-GAATTG-”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是A-GAAUUG- B-CTTAAC- C-CUUAAC- D-GAATTG-2.11细胞内某一DNA片段中有30的碱基为A，则该片

22、段中AG的含量为30 BU的含量为30C嘌呤含量为50 D嘧啶含量为402.12甲状腺的滤泡细胞分泌甲状腺素，C细胞分泌32肽的降钙素，下列表述正确的是A滤泡细胞和C细胞内含有不同的基因B控制降钙素合成的基因长度至少为192对碱基C在降钙素溶液中加入适量的双缩脲试剂，溶液呈橘红色D滤泡细胞和C细胞内RNA种类不同2.13右图表示两基因转录的mRNA分子数在同一细胞内随时间变化的规律。若两种mRNA自形成至翻译结束的时间相等，两基因首次表达的产生共存至少需要（不考虑蛋白质降解） A4h  B6h  C8h   D12h2.14原核生物的mRNA通

23、常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是A原核生物的tRNA合成无需基因指导   B真核生物tRNA呈三叶草结构C真核生物的核糖体可进入细胞核    D原核生物的核糖体可以靠近DNA2.15某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A：T：G：C1：2：3：4。下列表述错误的是A该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变B该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C该DNA分子中4种碱基的比例为A：T：G：C3：3：7：7D

24、该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种2.16（11分）中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。（1）a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是 、 、 和 。（2）需要tRNA和核糖体同时参与的过程是 （用图中的字母回答）。（3）a过程发生在真核细胞分裂的 期。（4）在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是 。（5）能特异性识别信使RNA上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是 。（6）RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有（用类似本题图中的形式表述）： ； 。答案：（1）DNA复制 转录 翻译 逆转录 （2）c （3）间（S） （4）细胞核 （5）t

25、RNA（转运RNA） 氨基酸 （6）如下图：第三节 基因工程与转基因生物一、基因工程 1概念：基因工程是指依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，是后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。 2基因工程的必要工具（1）限制性核酸内切酶限制异原DNA的入侵并使之失去活力，对自身的DNA无损害作用。具有很强的专一性，能识别双链DNA的某些特定部位的脱氧核苷酸序列，并切断特定部位的两个脱氧核苷酸之间的氢键（2）质粒（作为运输目的基因的运载体）是细菌中独立与拟核DNA之外，能自主复制的双链闭环的DNA分子在宿主细胞内可以独立复制，也可以组合到宿主细胞的DNA分子中质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因即抗生素抗性基因，利用遗传标记基因进行重组DNA的鉴定和筛选 （3）DNA连接酶二、基因工程的基本过程（1）获取目的基因目的基因就是人们为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因获得目的基因的方法从某生物体细胞中分离（首先需目的基因定位）通过化学方法人工合成（如逆