高考生物基因表達(dá)專題輔導(dǎo)教案

2009高考生物基因表達(dá)專題輔導(dǎo)教案一、基因1、本質(zhì)：具有遺傳效應(yīng)的DNA片段不難看出，一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因，每個(gè)基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)2、組成單位：脫氧核苷酸3、載體：主要是染色體?；蛟谌旧w上呈線性排列補(bǔ)充：一薩頓的假說(shuō)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：蝗蟲(chóng)精子與卵細(xì)胞的形成過(guò)程中，等位基因的分離與減數(shù)分裂中同源染色體的分離極為相似；推論：基因位于染色體上，基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系。（1）基因在雜交過(guò)程中保持完整性和獨(dú)立性。染色體在配子形成和受精過(guò)程中，也有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)。（2）在體細(xì)胞中基因成對(duì)存在，染色體也是成對(duì)存在的。在配子中成對(duì)的基因中只有一個(gè)，同樣，成對(duì)的染色體也只有一條。（3）體細(xì)胞中成對(duì)的基因一個(gè)來(lái)自父方，一個(gè)來(lái)自母方。同源染色體也是如此。（4）非等位基因在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)第一次分裂后期也是自由組合的。科學(xué)研究方法：類比推理（類比推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要觀察和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。）二基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.摩爾根介紹：他對(duì)孟德?tīng)柕倪z傳理論，薩頓的基因位于染色體上的學(xué)說(shuō)持懷疑態(tài)度，但他認(rèn)真鉆研，尋找證據(jù)解決疑點(diǎn)。2.實(shí)驗(yàn)材料：果蠅選取果蠅的優(yōu)點(diǎn)是：相對(duì)性狀明顯、繁殖速度快、易飼養(yǎng)、雌雄易辨。3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋：從果蠅紅眼和白眼這一對(duì)相對(duì)性狀來(lái)看，F(xiàn)1的表現(xiàn)型是全是紅眼，F(xiàn)2的紅眼和白眼之間的數(shù)量比是3：1，這樣的遺傳表現(xiàn)符合分離定律，表明果蠅的紅眼和白眼是受一對(duì)等位基因控制的。思考：白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相聯(lián)系，如何解釋這一現(xiàn)象呢？5.摩爾根的假設(shè)：（1）常染色體XX（同型的）：雌性果蠅中性染色體：XY（異型的）：雄性果蠅中（2）假設(shè)：控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。F1配子PF1配子PXWXW紅眼（雌）×XwY白眼（雄）XWXwYXWXw紅眼（雌）XWY紅眼（雄）F2XWYXWXw6.測(cè)交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：學(xué)生練習(xí)：7.結(jié)論：控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。8.檢測(cè)方法：熒光標(biāo)記法→基因在染色體上呈線性排列，一條染色體上應(yīng)該有多個(gè)基因。4、功能：（1）儲(chǔ)存遺傳信息：遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。（2）傳遞遺傳信息：通過(guò)復(fù)制傳遞遺傳信息（3）表達(dá)遺傳信息：通過(guò)控制蛋白質(zhì)合成而表達(dá)遺傳信息，表達(dá)到蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上。5、結(jié)構(gòu)：見(jiàn)選修（1）原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)（2）真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)基本單位主要載體，每條染色體含有1個(gè)或2個(gè)DNA分子基本單位主要載體，每條染色體含有1個(gè)或2個(gè)DNA分子具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個(gè)DNA分子含多個(gè)基因特定的脫氧核苷酸序列代表遺傳信息，每個(gè)基因含多個(gè)脫氧核苷酸染色體dDNAc基因b脫氧核苷酸aA基因在染色體上呈直線排列解旋解旋高度螺旋化，縮短變粗染色質(zhì)（1）DNA分子的相鄰基因之間具有起“連接”或“間隔”作用的無(wú)遺傳效應(yīng)的片段（2）基因結(jié)構(gòu)中的堿基序列并不全部編碼蛋白質(zhì)，還存在非編碼序列，包括非編碼區(qū)和真核細(xì)胞基因編碼區(qū)的內(nèi)含子體現(xiàn)性狀呈直線排列體現(xiàn)性狀呈直線排列控制性狀基因DNA+蛋白質(zhì)組成染色體性狀二、基因控制蛋白質(zhì)的合成1、轉(zhuǎn)錄（1）定義：以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過(guò)程。即：DNAmRNA介紹RNA：①、基本元素組成：C、H、O、N、P②、基本單位：核糖核苷酸（4種）③、結(jié)構(gòu)：一條鏈④、產(chǎn)生途徑：轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制⑤、存在部位：主要在細(xì)胞質(zhì)中用放射性同位素標(biāo)記胸苷和尿苷，分別培養(yǎng)根尖分生區(qū)細(xì)胞，通過(guò)觀察細(xì)胞中放射性物質(zhì)集中的場(chǎng)所是細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)，判斷DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的所需的原料⑥、種類及功能：mRNA：傳遞DNA的遺傳信息，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成rRNA：核糖體的組成成分tRNA：運(yùn)輸特定的AA，識(shí)別密碼子（2）時(shí)間：個(gè)體發(fā)育（在分裂間期的G1期）（3）場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核（4）條件：模板：以DNA的一條鏈為模板原料：游離的4種核糖核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、RNA聚合酶等其他條件：適宜的T、PH等（5）過(guò)程：在細(xì)胞核中，以DNA解旋后的一條鏈為模板，按照A—U、G—C、T—A、C—G的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，形成mRNA；mRNA從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合。（6）產(chǎn)物：一條單鏈的RNA（7）特點(diǎn)：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后DNA仍保留原來(lái)的雙鏈結(jié)構(gòu)2、翻譯：（1）定義：以mRNA為模板，合成具有一定AA序列的蛋白質(zhì)的過(guò)程。介紹密碼子：定義：mRNA上決定一個(gè)AA的3個(gè)相鄰的堿基驗(yàn)證其事實(shí)的方法：①、通過(guò)插入堿基(一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè))后檢測(cè)AA序列的變化，從而驗(yàn)證每個(gè)AA的密碼子含3個(gè)堿基②、用人工合成的兩種核糖核苷酸相間排列（如：UAUAUAUAUA…………）來(lái)指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)，通過(guò)檢測(cè)蛋白質(zhì)中AA的種類來(lái)驗(yàn)證密碼子為“三聯(lián)體”，而非“二聯(lián)體”或“四聯(lián)體”種類：61+3＝64種（其中61種密碼子是對(duì)應(yīng)氨基酸和起始密碼子；另有3個(gè)不對(duì)應(yīng)氨基酸，只對(duì)應(yīng)終止密碼子），能減少基因突變的影響特點(diǎn)：起始密碼子：AUG（甲硫氨酸），GUG（纈氨酸）終止密碼子：UAA、UGA、UAG（不決定AA）簡(jiǎn)并性：每一個(gè)密碼子（除了終止密碼子外）決定一個(gè)AA，一個(gè)AA可能有一個(gè)或多個(gè)（1～6個(gè)）密碼子通用性：所有生物共用一套遺傳密碼子，例如：把兔子的控制Hb的mRNA加入到大腸桿菌的提取液中，結(jié)果能合成出兔的Hb。這也是生物彼此間存在親緣關(guān)系的證據(jù)之一無(wú)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)：不重疊性：例題分析：1、下面是某基因的部分堿基序列，序列I為內(nèi)含子的一部分，序列Ⅱ?yàn)橥怙@子的一部分。上列片段所編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列為“…甲硫氨酸一精氨酸一谷氮酸一丙氨酸一天冬氨酸一纈氨酸…”（甲硫氨酸的密碼子是AUG）。①該基因表達(dá)過(guò)程中，RNA的合成在_細(xì)胞核__中完成，此過(guò)程稱為_(kāi)_轉(zhuǎn)錄__。②請(qǐng)寫出編碼上述氨基酸序列的mRNA序列：_AUGCGGGAGGCGGAUGUC___。③如果序列I中箭頭所指堿基對(duì)被替換為，該基因上列片段編碼的氨基酸序列為：__…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一丙氨酸一天冬氨酸一纈氨酸…④如果序列Ⅱ中箭頭所指堿基對(duì)缺失，該基因上列片段編碼的氨基酸序列為…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一精氨酸一甲硫氨酸…2、下表為固定順序的核苷酸聚合物進(jìn)行多肽的生物合成結(jié)果。mRNA重復(fù)序列可能組成的三聯(lián)碼多肽的氨基酸組成(UUC)nUUC、UCU、CUU絲氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸(UUAC)nUUA、CUU、ACU、UAC亮氨酸、蘇氨酸、酪氨酸⑴由上述結(jié)果你能判斷出亮氨酸(氨基酸)的遺傳密碼是CUU。⑵觀察“可能組成的三聯(lián)碼”與“多肽的氨基酸組成”的內(nèi)容，你發(fā)現(xiàn)了存在兩個(gè)遺傳密碼決定同一種迄基酸(兼并)現(xiàn)象。⑶題目所述內(nèi)容，是諾貝爾獲得者Khorona破譯遺傳密碼的方法(一部分內(nèi)容)，請(qǐng)受啟發(fā)，概括出破譯方法：先合成兩種(或兩種以上)重復(fù)順序的mRNA。然后在細(xì)胞外以mRNA為模板，合成多肽。最后分析兩條多肽鏈中相同的氨基酸是何種氨基酸，再分析兩條mRNA重復(fù)順序可能組成的三聯(lián)體密碼中的相同密碼，得出氨基酸的遺傳密碼。3、關(guān)于遺傳信息和遺傳密碼在核酸中的位置和堿基構(gòu)成的敘述中,下列正確的是A．遺傳信息位于mRNA上，遺傳密碼位于DNA上，構(gòu)成堿基相同B．遺傳信息位于DNA上，遺傳密碼位于mRNA上，構(gòu)成堿基相同C．遺傳信息和遺傳密碼都位于DNA上，構(gòu)成堿基相同D．遺傳信息位于DNA上，遺傳密碼位于mRNA上，若含有遺傳信息的模板鏈堿基組成為CGA，則遺傳密碼的堿基構(gòu)成為GCU介紹反密碼子：定義：tRNA上能和密碼子配對(duì)的三個(gè)相鄰的堿基轉(zhuǎn)運(yùn)RNA結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系（1）由于只有61種密碼子是對(duì)應(yīng)氨基酸，所以轉(zhuǎn)運(yùn)RNA也只有61種（2）1種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA對(duì)應(yīng)1種氨基酸；1種氨基酸對(duì)應(yīng)1～6種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA與肽鏈：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA將氨基酸運(yùn)到核糖體上，按mRNA上密碼子順序?qū)⑺鼈円灰幌噙B，直至mRNA出現(xiàn)終止密碼子，肽鏈才從核糖體上脫落下來(lái)。（2）時(shí)間：個(gè)體發(fā)育（G1期）（3）場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體上（4）條件：模板：以mRNA為模板原料：20種AA能量：ATP酶：縮合酶工具：tRNA其他條件：適宜的T、PH等（5）過(guò)程：以mRNA為模板，tRNA為運(yùn)載工具，按照A—U、G—C、U—A、C—G的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，與mRNA上每三個(gè)堿基配對(duì)的tRNA運(yùn)載著AA進(jìn)入核糖體，按照mRNA上的遺傳密碼順序，把一定的AA放在相應(yīng)的位置，合成出有一定AA序列的蛋白質(zhì)（6）產(chǎn)物：多肽蛋白質(zhì)（7）特點(diǎn)：一個(gè)mRNA分子可以連續(xù)結(jié)合多個(gè)核糖體，進(jìn)行多肽鏈的合成3、有關(guān)計(jì)算：（1）基因模板鏈中的A+T（或G+C）與RNA分子中的U+A（或C+G）相等（2）基因模板鏈中，則mRNA中（3）DNA分子中，則mRNA中（4）AA：mRNA堿基數(shù)：DNA堿基數(shù)=1：3：6①已知基因中堿基數(shù)，則最多能夠編碼AA數(shù)=x/3或x/6②已知蛋白質(zhì)中AA數(shù)，則基因中含堿基數(shù)最少為=AA×6或AA×3三、中心法則1、中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能Ⅰ：體現(xiàn)遺傳信息的傳遞功能：通過(guò)DNA復(fù)制完成，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過(guò)程或細(xì)胞增殖過(guò)程中。ⅡⅢ：體現(xiàn)遺傳信息的表達(dá)功能：通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯完成，發(fā)生于個(gè)體發(fā)育中Ⅳ：表示以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物，親代與子代之間遺傳信息的傳遞功能Ⅴ：表示以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物，RNA中遺傳信息表達(dá)的首要步驟介紹：正鏈RNA：與核糖體結(jié)合，具有mRNA功能負(fù)鏈RNA：必須在病毒顆粒攜帶的轉(zhuǎn)錄酶的作用下轉(zhuǎn)錄形成正鏈RNA才具有mRNA的功能逆轉(zhuǎn)錄RNA：在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，合成DNA，整合到寄主的DNA中，再轉(zhuǎn)錄合成mRNA注意：（1）發(fā)生在細(xì)胞生物體內(nèi)的生理過(guò)程有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，以DNA為遺傳物質(zhì)的病毒在宿主細(xì)胞中也能進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。（2）Ⅳ、Ⅴ過(guò)程只發(fā)生在以RNA為遺傳物質(zhì)的極少數(shù)病毒的增殖過(guò)程中。（3）基因過(guò)程中人工合成目的基因常用到逆轉(zhuǎn)錄酶。2、中心法則中幾個(gè)生理過(guò)程準(zhǔn)確進(jìn)行的原因（1）前者為后者的產(chǎn)生提供了標(biāo)準(zhǔn)化的模板；（2）嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則決定了后者是以前者提供的模板為依據(jù)形成的。由此可見(jiàn)，準(zhǔn)確的模板和有序的堿基互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系保證了遺傳信息的正常傳遞和表達(dá)，進(jìn)而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定四、基因表達(dá)與個(gè)體發(fā)育之間的關(guān)系1、個(gè)體發(fā)育：個(gè)體發(fā)育過(guò)程是受遺傳物質(zhì)控制的，是細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的結(jié)果特點(diǎn)：（1）不同細(xì)胞含有相同的基因，但不同的細(xì)胞選擇性表達(dá)不同的結(jié)果。例如，胰島細(xì)胞能表達(dá)出胰島素基因，但不能表達(dá)出血紅蛋白基因（2）細(xì)胞內(nèi)基因順序性表達(dá)，同一細(xì)胞在不同時(shí)期表達(dá)不同的基因直接控制作用2、基因表達(dá)控制個(gè)體發(fā)育的方式：直接控制作用間接控制作用結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)間接控制作用結(jié)構(gòu)基因生物性狀特殊蛋白（酶、激素、抗體等）細(xì)胞代謝（1）基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。舉例：豌豆的皺粒、人的白化癥。（2）基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。例如：囊性纖維病、鐮刀性貧血癥。3、基因與性狀的關(guān)系：一個(gè)基因可控制多個(gè)性狀，一個(gè)性狀可受多個(gè)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的基因變異，會(huì)引起多個(gè)性狀的改變尿黑癥與上圖中幾個(gè)基因有代謝關(guān)系附：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的相互關(guān)系

復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過(guò)程中場(chǎng)所主要在細(xì)胞核，少部分在線粒體和葉綠體細(xì)胞核核糖體原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈mRNA條件特