2019-2020学年高中生物 第三章 遗传的分子基础 第四节 遗传信息的表达--RNA和蛋白质的合

1第2课时中心法则与基因理解归纳1.比较复制、转录、翻译。2.说明中心法则，养成事物是普遍联系的辩证观点。3.概述基因的概念。[学生用书P55]一、中心法则1．中心法则图解2．RNA病毒(如劳氏肉瘤病毒)能以RNA为模板反向地合成单链DNA，因为它们具有能够催化此反应过程的逆转录酶。二、基因概念1．基因本质：是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片断——在大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA。2．功能：它在适当的环境条件下控制生物的性状。3．位置：以一定的次序排列在染色体上。判断下列叙述是否正确。(1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程(√)(2)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质(×)(3)基因就是DNA片断(×)(4)基因能够准确地复制，并且能够储存遗传信息(√)复制、转录与翻译的比较[学生用书P55]1．DNA复制、转录、翻译过程的模式图2．区别2DNA复制转录翻译时间细胞分裂的间期生物个体发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件解旋酶、DNA聚合酶、ATPRNA聚合酶、ATP酶、ATP、tRNA碱基配对情况亲代链与子代链间模板链与RNA链间密码子与反密码子间产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，重新组成双螺旋结构水解成单个核糖核苷酸续表DNA复制转录翻译特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录1条mRNA上同时结合多个核糖体合成多条肽链遗传信息的传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息，使生物表现出各种性状1．如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，图丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是()A．图中酶1和酶2是同一种酶B．图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生C．图丙中b链可能是构成核糖体的成分D．图丙是图甲的部分片段放大解析：选C。由题图可知，图甲为DNA的复制过程，酶1为DNA聚合酶，图乙为转录过程，酶2为RNA聚合酶，图丙为转录过程，是图乙中部分片段的放大，其中b链可能为rRNA，3A、D项错误，C项正确。转录过程在高度分化的细胞中也可以发生，B项错误。2．下列过程遵循“碱基互补配对原则”的有()①DNA复制②mRNA与核糖体结合③DNA转录④tRNA翻译A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④答案：C对中心法则的理解与分析[学生用书P56]1．中心法则内容及其发展图解2．中心法则体现DNA的功能(1)对遗传信息的传递功能：通过DNA复制完成的，发生在亲代产生生殖细胞或细胞增殖的过程中。(2)对遗传信息的表达功能：通过转录和翻译完成，发生在个体发育过程中。3．中心法则各过程分析过程模板原料产物实例DNA复制DNA↓DNADNA的两条链含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸DNA绝大多数生物DNA转录DNA↓RNADNA的一条链含A、U、G、C的四种核糖核苷酸RNA绝大多数生物RNA复制RNA↓RNARNA含A、U、G、C的四种核糖核苷酸RNA以RNA为遗传物质的生物，如烟草花叶病毒RNA逆转录RNA↓RNA含A、T、G、C的四种脱氧核DNA艾滋病病毒4DNA苷酸翻译RNA↓蛋白质mRNA20种氨基酸蛋白质所有生物4.中心法则与基因表达的关系3．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，下列说法不正确的是()A．a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA复制、转录、翻译、逆转录B．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是dC．a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中D．在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同解析：选C。图解中a、b、c、d、e分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。c过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要tRNA运载氨基酸，d过程需要逆转录酶；a、b、c在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒的寄主细胞中。在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶和解旋酶等，后者需要RNA聚合酶。4．如图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述中，不正确的是()X――→酶、原料能量YA．图中的“能量”直接来源于ATP水解B．若X、Y均表示DNA，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶C．若X是RNA，则Y只能是蛋白质，图中“原料”为氨基酸D．若X是DNA，Y是RNA，则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶解析：选C。ATP是生命活动的直接能源物质，图中的“能量”直接来源于ATP水解，A5正确；若X、Y均表示DNA，该过程为DNA的复制过程，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确；若X是RNA，则Y是蛋白质、RNA或DNA，该过程为翻译、RNA的复制或逆转录过程，C错误；若X是DNA，Y是RNA，则此过程是转录过程，要以DNA为模板，酶是RNA聚合酶，D正确。分析中心法则问题的技巧(1)从模板分析①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录。②如果模板是RNA，生理过程可能是翻译或RNA复制或RNA逆转录。(2)从原料分析①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA；②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA；③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。(3)从生物种类分析①如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程；②如果是RNA病毒，分两种情况：a．RNA自我复制和翻译；b．RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。基因是有遗传效应的DNA片断[学生用书P57]1．基因与细胞的关系同一个体的不同类型的体细胞中含有相同的基因，同一物种的不同个体的细胞中所含有的基因是不完全相同的。2．基因与染色体的关系(1)基因在染色体上呈线性排列。(2)染色体是基因的主要载体，此外，线粒体和叶绿体中也有基因分布。①核基因：细胞核中DNA上的基因，在染色体上呈线性排列；传递符合基因的遗传规律。②质基因：线粒体、叶绿体等细胞器中DNA上的基因；传递不符合基因的遗传规律。3．基因与DNA的关系(1)基因的实质是有遗传效应的DNA片断，无遗传效应的DNA片断不能称之为基因。(2)每个DNA分子包含许多个基因。4．基因与脱氧核苷酸的关系(1)脱氧核苷酸(A、T、G、C)是构成基因的基本单位。(2)基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。只有基因结构中的碱基对的排列顺序6才代表遗传信息。5．脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系(1)图解(2)范围大小6．基因与性状的关系性状是指生物的形态和生理特征，是遗传和环境相互作用的结果。(1)基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位①生物的性状是通过蛋白质体现的。②基因通过控制蛋白质的合成来体现生物性状。(2)基因对性状控制的两种途径(3)基因与性状的关系①基因与性状的关系一个基因决定一种性状多个基因决定一种性状一个基因会影响到多种性状②基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果。③基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状。5.(2017·浙江4月选考)下列关于DNA、RNA和基因的叙述，错误的是()A．基因是具有遗传功能的核酸分子片断7B．遗传信息通过转录由DNA传递到RNAC．亲代DNA通过复制在子代中表达遗传信息D．细胞周期的间期和分裂期均有RNA的合成解析：选C。亲代DNA通过复制将遗传信息传递给子代，不是表达，遗传信息表达包括转录和翻译两个步骤，故C错；细胞周期的间期和分裂期均有RNA的合成，分裂期可能会有线粒体中遗传信息的表达，故D对。6．下列关于基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是()A．基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子B．基因的复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则以mRNA为模板C．基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间都存在着复杂的相互作用D．基因通过控制酶的合成从而直接控制性状，是基因控制性状的途径之一解析：选C。起始密码子和终止密码子位于mRNA上，不位于基因上，A错误；基因复制过程中DNA的两条链均为模板，B错误；基因与基因、基因与及基因产物、基因与环境之间都存在着复杂的相互作用，性状是基因与基因、基因与及基因产物、基因与环境之间共同作用的结果，C正确；基因通过控制酶的合成控制细胞代谢从而间接控制性状，是基因控制性状的途径之一，D错误。核心知识小结[要点回眸][规范答题]1.中心法则的要点：遗传信息由DNA传递到RNA，然后由RNA决定蛋白质的特异性。蛋白质是生物体性状的体现者。2.RNA病毒(如劳氏肉瘤病毒)能以RNA为模板反向地合成单链DNA，因为它们具有能够催化此反应过程的逆转录酶。3.生物性状的遗传信息最初是由核酸中核苷酸的排列方式决定的。因此，当生物体内外因素引起DNA损伤或者某些碱基改变时，就可能产生异常的性状或病变。4.基因是遗传的一个基本功能单位，它在适当的环境条件下控制生物的性状；基因以一定的次序排列在染色体上。8[随堂检测][学生用书P58]1．如图为中心法则的示意图。其中能表示DNA复制的是()A．①B．②C．③D．④解析：选A。在中心法则示意图中，①为DNA复制，②为转录过程，③为翻译过程，④为逆转录过程，A选项符合题意。2．下列能正确表示DNA复制过程的是()解析：选B。模板链中含有U，是RNA，属于逆转录，A错误；模板链中不含有U，子链中含有T，是DNA，可属于DNA复制，B正确；模板链中不含有U，子链中含有U，是RNA，属于RNA复制或转录，C错误；模板链和子链中都含有U，是RNA，属于RNA复制，D错误。3．如图为一组模拟实验，假设实验能正常进行，四支试管都有产物产生。下列叙述错误的是()A．a、b两支试管内的产物都是DNAB．试管a内模拟的是DNA的复制过程C．试管b内模拟的是转录过程D．试管d内模拟的是逆转录过程解析：选A。根据提供的原料和模板可以判断出a、b、c、d分别表示DNA复制、转录、RNA的复制和逆转录，其产物分别是DNA、RNA、RNA、DNA。4．据图回答有关问题：A染色体←B＋CDNA←D基因↑9F＋G（糖）＋H磷酸→E脱氧核苷酸(1)图中B是________，F是________，G是________。(2)1个A与C有两种比例关系：________和________，每个C含有________个D，每个D可以由________个E组成。(3)D与A的位置关系是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)从分子水平看，D与C的关系是________________________________________________________________________。(5)C的基本组成单位是图中的__________。D的主要载体是图中的__________，除此之外，__________和__________中的D也可由亲代传递给子代。(6)在E构成的链中，与1分子G相连接的有__________分子的F和__________分子的H。(7)生物的性状遗传主要通过A上的__________传递给后代，实际上是通过__________的排列顺序来传递遗传信息。解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基构成的；基因是有遗传效应的DNA片断；染色体是遗传物质DNA的主要载体。一条染色体上通常含有一个DNA分子，在间期DNA复制后，每条染色体上含有两个DNA分子，一个D