2024年高中生物新教材同步必修第二册学习笔记第4章　本章知识网络

2024年高中生物新教材同步必修第二册学习笔记本章知识网络第1节基因指导蛋白质的合成第1课时RNA的结构和功能、遗传信息的转录[学习目标]1.概述RNA的结构、种类和功能。2.概述遗传信息转录的过程。一、RNA的结构和功能1．RNA的组成2．DNA和RNA的比较比较项目DNARNA分布主要是______主要是________基本单位化学组成磷酸一分子磷酸一分子磷酸五碳糖碱基A、____、G、CA、____、G、C结构一般为______3.RNA的种类和功能种类功能示意图mRNA作为DNA的______，是蛋白质合成的模板rRNA________的组成成分tRNA转运________，识别密码子判断正误(1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种()(2)RNA一般是单链，所以RNA都不含有氢键()任务一：信使物质是RNA的实验证据和原因1．信使物质是RNA的实验证据实验1：科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验，发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。实验2：科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交(杂交的原理是碱基互补配对原则)，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。(1)根据实验1可以得出什么结论？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)实验2为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)实验2中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)综合实验1和实验2，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．为什么RNA适于作DNA的信使？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．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的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成C．RNA参与构成核糖体D．RNA参与构成细胞膜2．(2022·贵州遵义高一期中)下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是()A．DNA和RNA都能携带生物的遗传信息B．真核细胞中RNA主要分布在细胞质中C．原核细胞中同时含有DNA和RNA分子D．RNA分子彻底水解的产物有5种二、遗传信息的转录1．概念：RNA是在________中，通过RNA聚合酶以______________为模板合成的，这一过程叫作转录。2．过程判断正误(1)转录只发生在细胞核内()(2)遗传信息转录的产物只有mRNA()(3)转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料()(4)转录是以DNA完整的一条链为模板合成RNA的过程()任务二：转录的过程和转录与DNA复制的比较1．遗传信息的转录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)图中遗传信息的转录方向为____(用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由____－端到____－端。(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是__________，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋________；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成____________键)。(3)b和c的名称分别是________________、________________。(4)此过程中的碱基配对方式为____________________。2．真核细胞的转录及与DNA复制的比较(1)转录与DNA复制有什么共同之处？这对遗传信息的转录有什么意义？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。5′－TACGCTCCGTACCC－3′非模板链(有意义链)3′－ATGCGAGGCATGGG－5′模板链(反意义链)①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。________________________________________________________________________________________________________________________________________________②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有什么关系？________________________________________________________________________________________________________________________________________________③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．DNA复制和转录的比较项目DNA复制转录时间细胞分裂前的间期生长发育过程场所主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中解旋完全解旋只解有遗传效应的片段(基因)模板DNA的两条链均为模板DNA的一条链上某片段原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等配对方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C特点半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录方向新链从5′－端→3′－端延伸产物2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA意义使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译作准备2.有关转录的问题分析(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。(2)转录时不需要解旋酶。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。(4)线粒体、叶绿体中也可进行转录。(5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。3．(2023·上海静安区高一联考)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是()A．①链的碱基A与②链的碱基U互补配对B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C．如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶D．转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合4．如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。下列有关分析正确的是()A．图中酶1和酶2是同一种酶B．图丙中b链可能是构成核糖体的成分C．图丙是图甲的部分片段放大D．图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生第2课时遗传信息的翻译、中心法则[学习目标]1.概述遗传信息翻译的过程。2.概述中心法则的内容和实质。一、遗传信息的翻译1．翻译的概念：游离在____________中的各种氨基酸，以__________为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。2．碱基与氨基酸之间的对应关系(1)推测①如1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸。②如2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸。③如3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基能决定____种氨基酸，这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。(2)密码子①概念：mRNA上决定1个氨基酸的______________。②密码子表a．密码子种类：______种。b．起始密码子：2种，包括AUG和______，其中后者只在原核生物中作为起始密码子时编码甲硫氨酸，其他情况下编码______________。c．终止密码子：共3种，包括UAA、______和UGA；不编码氨基酸，是翻译______的信号，但在特殊情况下UGA可以编码____________。3．tRNA的结构和功能特点(1)结构和功能(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运______氨基酸。4．翻译过程判断正误(1)tRNA由3个碱基构成()(2)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质()(3)每种氨基酸仅由一种tRNA转运()任务一：分析密码子的特点1．从密码子表可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．地球上几乎所有的生物体都共用同一密码子表。根据这一事实，你能想到什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________任务二：翻译的过程1．如图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：(1)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向，并根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)图乙中①⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．DNA复制、转录与翻译的比较项目复制转录翻译时间分裂前的间期个体发育的整个过程场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种氨基酸产物DNARNA肽链碱基配对A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C2.基因表达的计算(1)关系图(2)说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。1．如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：(1)图中表示遗传信息的__________过程，发生的场所是____________，此过程除图中所示条件外，还需要______________等。(2)图中③表示____________，合成的主要场所是__________，通过____________运输到细胞质中。(3)图中方框内的碱基应为____________，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。(4)图中核糖体的移动方向是____________________。二、中心法则1．提出者：________。2．中心法则的内容最初内容eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①DNA的复制：遗传信息从流向,②转录：遗传信息从流向,③翻译：遗传信息从流向))补充内容eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(④RNA的复制：遗传信息从流向,⑤逆转录：遗传信息从流向))3．生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是______的载体。(2)蛋白质是信息的__________。(3)______为信息的流动提供能量。判断正误(1)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则()(2)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则()(3)遗传信息可以由DNA流向RNA，而不能由RNA流向DNA()任务三：中心法则的内容中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题：(1)②表示________过程，需要________酶；④表示________过程，需要________酶的参与。(2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是________。(3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是______________。(4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)请写出流感病毒(一种RNA病毒)遗传信息传递的过程。中心法则各过程的适用范围2．中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，如图为中心法则的图解。下列相关说法正确的是()A．1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③B．图中③④过程均有碱基互补配对，且配对方式不完全相同C．图中①⑤过程的酶是DNA聚合酶，②过程是RNA聚合酶D．在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中①②③过程3．下列关于中心法则的叙述，正确的是()A．肽链的合成一定以rRNA为模板，以氨基酸为原料B．RNA的合成一定以RNA为模板，以核糖核苷酸为原料C．DNA的合成一定以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料D．中心法则揭示了遗传信息在生物大分子之间的传递过程第2节基因表达与性状的关系[学习目标]1.举例说明基因控制生物体性状的两种方式。2.描述基因选择性表达与细胞分化的关系。3.阐述表观遗传现象。一、基因表达产物与性状的关系1．间接途径：基因通过控制________的合成来控制__________过程，进而控制生物体的性状。2．直接途径：基因还能通过控制________________直接控制生物体的性状。1．(2023·江苏徐州高一质检)现代科学对皱粒性状豌豆的形成给出了一个完整的回答：皱粒豌豆中的DNA插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。根据以上信息，下列说法不正确的是()A．圆粒豌豆具有淀粉分支酶B．基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状C．淀粉分支酶具有分解淀粉的作用D．淀粉是亲水性很强的大分子有机物2．如图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析，下列相关叙述正确的是()A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中B．图中过程①需要RNA聚合酶的催化，过程②不需要tRNA的协助C．过程④⑤的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同D．过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状二、基因的选择性表达与细胞分化1．生物体多种性状的形成，都是以__________为基础的。2．表达的基因的类型(1)一类是在____________中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如________________、ATP合成酶基因。(2)另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如________________、胰岛素基因。3．细胞分化的本质是____________________________________________________。判断正误(1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转()(2)在一个细胞中所有的基因都一定表达()(3)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果()(4)不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的()任务一：基因的选择性表达1．根据教材“思考·讨论：分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果”提供的资料，回答下列问题：(1)这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类，一类是在所有细胞中都表达的基因，这类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，这类基因我们称为管家基因；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能，这类基因我们称为奢侈基因。据此对下列基因进行归类。①核糖体蛋白基因②ATP合成酶基因③血红蛋白基因④卵清蛋白基因⑤呼吸酶基因⑥胰岛素基因⑦抗体基因⑧唾液淀粉酶基因(1)属于管家基因的是___________________________________________________________。(2)属于奢侈基因的是___________________________________________________________。3．同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是()A．二者所处的细胞周期不同B．二者合成的特定蛋白不同C．二者所含有的遗传信息不同D．二者核DNA的含量不同4．同一个体中，在所有细胞中都表达的一类基因，称为管家基因，只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述错误的是()A．管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的B．奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能C．所有细胞中都含有管家基因，但只有部分细胞含有奢侈基因D．奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化三、表观遗传及基因与性状的对应关系1．表观遗传(1)概念：生物体基因的____________保持不变，但____________和__________发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。(2)类型：表观遗传的类型有DNA的______、________的甲基化和乙酰化等。(3)表观遗传现象普遍存在于生物体的________________的整个生命活动过程中。(4)实例：蜂王和工蜂。2．基因与性状间的对应关系(1)基因控制生物体的性状eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①\o(→,\s\up7(控制))一个性状,②\o(→,\s\up7(控制))多个性状如基因间相互作用,③\o(→,\s\up7(控制))\a\vs4\al\co1(一个性状如人的身高)))(2)生物体的性状还受________的影响。(3)基因与基因、基因与基因表达产物、________之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的________。判断正误(1)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变()(2)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达()(3)基因与性状是一一对应的关系()(4)生物有些性状可以由多个基因决定，但一个基因不会与多个性状有关()任务二：表观遗传结合教材“思考·讨论：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”提供的资料，回答下列问题：(1)资料1中植株A和植株B的花的形态不同是基因不同导致的，还是基因的表达不同导致的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)导致植株B中Lcyc基