高考生物基因表达专题辅导教案

2009高考生物基因表达专题辅导教案一、基因1、本质：具有遗传效应的DNA片段不难看出，一个DNA分子上有多个基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应2、组成单位：脱氧核苷酸3、载体：主要是染色体。基因在染色体上呈线性排列补充：一萨顿的假说实验发现：蝗虫精子与卵细胞的形成过程中，等位基因的分离与减数分裂中同源染色体的分离极为相似；推论：基因位于染色体上，基因和染色体行为存在着明显的平行关系。（1）基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。（2）在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的。在配子中成对的基因中只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。（3）体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体也是如此。（4）非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。科学研究方法：类比推理（类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。）二基因位于染色体上的实验证据1.摩尔根介绍：他对孟德尔的遗传理论，萨顿的基因位于染色体上的学说持怀疑态度，但他认真钻研，寻找证据解决疑点。2.实验材料：果蝇选取果蝇的优点是：相对性状明显、繁殖速度快、易饲养、雌雄易辨。3.实验设计：4.实验结果解释：从果蝇红眼和白眼这一对相对性状来看，F1的表现型是全是红眼，F2的红眼和白眼之间的数量比是3：1，这样的遗传表现符合分离定律，表明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的。思考：白眼性状的表现总是与性别相联系，如何解释这一现象呢？5.摩尔根的假设：（1）常染色体XX（同型的）：雌性果蝇中性染色体：XY（异型的）：雄性果蝇中（2）假设：控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。F1配子PF1配子PXWXW红眼（雌）×XwY白眼（雄）XWXwYXWXw红眼（雌）XWY红眼（雄）F2XWYXWXw6.测交实验验证：学生练习：7.结论：控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。8.检测方法：荧光标记法→基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上应该有多个基因。4、功能：（1）储存遗传信息：遗传物质的结构和功能的基本单位，从而使后代表现出与亲代相似的性状。（2）传递遗传信息：通过复制传递遗传信息（3）表达遗传信息：通过控制蛋白质合成而表达遗传信息，表达到蛋白质分子结构上。5、结构：见选修（1）原核细胞基因结构（2）真核细胞基因结构基本单位主要载体，每条染色体含有1个或2个DNA分子基本单位主要载体，每条染色体含有1个或2个DNA分子具有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子含多个基因特定的脱氧核苷酸序列代表遗传信息，每个基因含多个脱氧核苷酸染色体dDNAc基因b脱氧核苷酸aA基因在染色体上呈直线排列解旋解旋高度螺旋化，缩短变粗染色质（1）DNA分子的相邻基因之间具有起“连接”或“间隔”作用的无遗传效应的片段（2）基因结构中的碱基序列并不全部编码蛋白质，还存在非编码序列，包括非编码区和真核细胞基因编码区的内含子体现性状呈直线排列体现性状呈直线排列控制性状基因DNA+蛋白质组成染色体性状二、基因控制蛋白质的合成1、转录（1）定义：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。即：DNAmRNA介绍RNA：①、基本元素组成：C、H、O、N、P②、基本单位：核糖核苷酸（4种）③、结构：一条链④、产生途径：转录、RNA复制⑤、存在部位：主要在细胞质中用放射性同位素标记胸苷和尿苷，分别培养根尖分生区细胞，通过观察细胞中放射性物质集中的场所是细胞核还是细胞质，判断DNA复制和转录的所需的原料⑥、种类及功能：mRNA：传递DNA的遗传信息，指导蛋白质的合成rRNA：核糖体的组成成分tRNA：运输特定的AA，识别密码子（2）时间：个体发育（在分裂间期的G1期）（3）场所：主要在细胞核（4）条件：模板：以DNA的一条链为模板原料：游离的4种核糖核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、RNA聚合酶等其他条件：适宜的T、PH等（5）过程：在细胞核中，以DNA解旋后的一条链为模板，按照A—U、G—C、T—A、C—G的碱基互补配对原则，形成mRNA；mRNA从细胞核进入细胞核进入细胞质中，与核糖体结合。（6）产物：一条单链的RNA（7）特点：边解旋边转录，转录后DNA仍保留原来的双链结构2、翻译：（1）定义：以mRNA为模板，合成具有一定AA序列的蛋白质的过程。介绍密码子：定义：mRNA上决定一个AA的3个相邻的碱基验证其事实的方法：①、通过插入碱基(一个或两个或三个)后检测AA序列的变化，从而验证每个AA的密码子含3个碱基②、用人工合成的两种核糖核苷酸相间排列（如：UAUAUAUAUA…………）来指导合成蛋白质，通过检测蛋白质中AA的种类来验证密码子为“三联体”，而非“二联体”或“四联体”种类：61+3＝64种（其中61种密码子是对应氨基酸和起始密码子；另有3个不对应氨基酸，只对应终止密码子），能减少基因突变的影响特点：起始密码子：AUG（甲硫氨酸），GUG（缬氨酸）终止密码子：UAA、UGA、UAG（不决定AA）简并性：每一个密码子（除了终止密码子外）决定一个AA，一个AA可能有一个或多个（1～6个）密码子通用性：所有生物共用一套遗传密码子，例如：把兔子的控制Hb的mRNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出兔的Hb。这也是生物彼此间存在亲缘关系的证据之一无标点符号：不重叠性：例题分析：1、下面是某基因的部分碱基序列，序列I为内含子的一部分，序列Ⅱ为外显子的一部分。上列片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸一精氨酸一谷氮酸一丙氨酸一天冬氨酸一缬氨酸…”（甲硫氨酸的密码子是AUG）。①该基因表达过程中，RNA的合成在_细胞核__中完成，此过程称为__转录__。②请写出编码上述氨基酸序列的mRNA序列：_AUGCGGGAGGCGGAUGUC___。③如果序列I中箭头所指碱基对被替换为，该基因上列片段编码的氨基酸序列为：__…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一丙氨酸一天冬氨酸一缬氨酸…④如果序列Ⅱ中箭头所指碱基对缺失，该基因上列片段编码的氨基酸序列为…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一精氨酸一甲硫氨酸…2、下表为固定顺序的核苷酸聚合物进行多肽的生物合成结果。mRNA重复序列可能组成的三联码多肽的氨基酸组成(UUC)nUUC、UCU、CUU丝氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸(UUAC)nUUA、CUU、ACU、UAC亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸⑴由上述结果你能判断出亮氨酸(氨基酸)的遗传密码是CUU。⑵观察“可能组成的三联码”与“多肽的氨基酸组成”的内容，你发现了存在两个遗传密码决定同一种迄基酸(兼并)现象。⑶题目所述内容，是诺贝尔获得者Khorona破译遗传密码的方法(一部分内容)，请受启发，概括出破译方法：先合成两种(或两种以上)重复顺序的mRNA。然后在细胞外以mRNA为模板，合成多肽。最后分析两条多肽链中相同的氨基酸是何种氨基酸，再分析两条mRNA重复顺序可能组成的三联体密码中的相同密码，得出氨基酸的遗传密码。3、关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中,下列正确的是A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，构成碱基相同B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成碱基相同C．遗传信息和遗传密码都位于DNA上，构成碱基相同D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，若含有遗传信息的模板链碱基组成为CGA，则遗传密码的碱基构成为GCU介绍反密码子：定义：tRNA上能和密码子配对的三个相邻的碱基转运RNA结构转运RNA与氨基酸的对应关系（1）由于只有61种密码子是对应氨基酸，所以转运RNA也只有61种（2）1种转运RNA对应1种氨基酸；1种氨基酸对应1～6种转运RNA。转运RNA与肽链：转运RNA将氨基酸运到核糖体上，按mRNA上密码子顺序将它们一一相连，直至mRNA出现终止密码子，肽链才从核糖体上脱落下来。（2）时间：个体发育（G1期）（3）场所：细胞质的核糖体上（4）条件：模板：以mRNA为模板原料：20种AA能量：ATP酶：缩合酶工具：tRNA其他条件：适宜的T、PH等（5）过程：以mRNA为模板，tRNA为运载工具，按照A—U、G—C、U—A、C—G的碱基互补配对原则，与mRNA上每三个碱基配对的tRNA运载着AA进入核糖体，按照mRNA上的遗传密码顺序，把一定的AA放在相应的位置，合成出有一定AA序列的蛋白质（6）产物：多肽蛋白质（7）特点：一个mRNA分子可以连续结合多个核糖体，进行多肽链的合成3、有关计算：（1）基因模板链中的A+T（或G+C）与RNA分子中的U+A（或C+G）相等（2）基因模板链中，则mRNA中（3）DNA分子中，则mRNA中（4）AA：mRNA碱基数：DNA碱基数=1：3：6①已知基因中碱基数，则最多能够编码AA数=x/3或x/6②已知蛋白质中AA数，则基因中含碱基数最少为=AA×6或AA×3三、中心法则1、中心法则体现了DNA的两大基本功能Ⅰ：体现遗传信息的传递功能：通过DNA复制完成，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。ⅡⅢ：体现遗传信息的表达功能：通过转录和翻译完成，发生于个体发育中Ⅳ：表示以RNA作为遗传物质的生物，亲代与子代之间遗传信息的传递功能Ⅴ：表示以RNA作为遗传物质的生物，RNA中遗传信息表达的首要步骤介绍：正链RNA：与核糖体结合，具有mRNA功能负链RNA：必须在病毒颗粒携带的转录酶的作用下转录形成正链RNA才具有mRNA的功能逆转录RNA：在逆转录酶的作用下，合成DNA，整合到寄主的DNA中，再转录合成mRNA注意：（1）发生在细胞生物体内的生理过程有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，以DNA为遗传物质的病毒在宿主细胞中也能进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。（2）Ⅳ、Ⅴ过程只发生在以RNA为遗传物质的极少数病毒的增殖过程中。（3）基因过程中人工合成目的基因常用到逆转录酶。2、中心法则中几个生理过程准确进行的原因（1）前者为后者的产生提供了标准化的模板；（2）严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。由此可见，准确的模板和有序的碱基互补配对关系保证了遗传信息的正常传递和表达，进而保证了物种的相对稳定四、基因表达与个体发育之间的关系1、个体发育：个体发育过程是受遗传物质控制的，是细胞内基因表达的结果特点：（1）不同细胞含有相同的基因，但不同的细胞选择性表达不同的结果。例如，胰岛细胞能表达出胰岛素基因，但不能表达出血红蛋白基因（2）细胞内基因顺序性表达，同一细胞在不同时期表达不同的基因直接控制作用2、基因表达控制个体发育的方式：直接控制作用间接控制作用结构蛋白细胞结构间接控制作用结构基因生物性状特殊蛋白（酶、激素、抗体等）细胞代谢（1）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。举例：豌豆的皱粒、人的白化症。（2）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。例如：囊性纤维病、镰刀性贫血症。3、基因与性状的关系：一个基因可控制多个性状，一个性状可受多个基因控制酶B酶D酶B酶D酶A食物苯丙氨酸酪氨酸黑色素尿黑酸乙酰乙酸酶C若控制酶A的基因变异，会引起多个性状的改变尿黑症与上图中几个基因有代谢关系附：复制、转录和翻译的相互关系

复制转录翻译时间有丝分裂间期和减数第一次分裂间期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细胞核核糖体原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件特