1、第三节基因控制蛋白质的合成第一课时基因与DNA的关系及遗传信息的转录【目标导航】1.说明基因和遗传信息的关系。2.结合教材图412，概述转录的过程和特点。一、基因的概念及相关问题1概念基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。2遗传信息基因内的碱基的排列顺序代表了遗传信息。3基因的主要运载体是染色体4基因的基本功能包括遗传信息的传递(即复制)和表达(即通过转录、翻译来实现的)。二、转录1概念在细胞核中以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。2原料核糖核苷酸。3模板DNA的一条链为模板。4酶RNA聚合酶等。5过程6产物RNA，主要有三种类型：信使RNA(mRNA)；核糖体RN
2、A(rRNA)；转运RNA(tRNA)。7遗传信息传递从DNA传递到mRNA上。判断正误(1)基因是DNA分子上任一片段。()(2)真核生物的基因仅位于染色体上。()(3)基因遗传信息的表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。()(4)细胞核内的基因所携带的遗传信息传递到细胞质中必须以RNA作为媒介。()(5)DNA和RNA中都含有脱氧核糖。 ()(6)DNA和RNA共有的碱基是A、G、C，RNA特有的碱基是U，DNA特有的碱基是T。()(7)RNA一般为单链结构。()(8)DNA解旋后每一条链都可以当作转录的模板。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)一、基因与DNA的关系
3、1基因和DNA关系的概括每个DNA分子上有许多个基因。一个DNA分子上的碱基总数大于该DNA分子上所有基因中的碱基数之和，基因与DNA的关系概括如下：2脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解 阅读材料回答问题材料1大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。材料2生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为海蜇的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。材
4、料3近年来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍保持正常。1请计算资料分析1中的基因碱基数目，与DNA的总碱基数目比较能说明什么？答案基因总的碱基数目4 4001 0004.4106(对)，小于该DNA中总的碱基数目4.7106(对)，说明DNA分子中并非所有的片段都属于基因。2请分析资料2和3：是不是DNA的任意一个片段都是基因？答案资料2和3说明基因具有一定的遗传效应，所以并非DNA的任意一个片段都属于基因，只有具有一定遗传效应
5、的DNA片段才是基因。 1如图表示染色体、DNA、基因三者之间的关系，关于三者之间关系的叙述不正确的是()A都能复制、分离和传递，且三者行为一致B染色体的任一片段均可称作基因C每条染色体上含有1个或2个DNA分子，DNA分子上含有多个基因D在生物的细胞核遗传中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为【问题导析】(1)在有染色体的生物体中，DNA是遗传物质；(2)染色体是遗传物质的主要运载体；(3)基因是具有遗传效应的DNA片段。答案B解析在有染色体的生物体中，DNA是遗传物质，染色体是遗传物质的主要运载体，而基因是具有遗传效应的DNA片段。【一题多变】判断正误(1) 每个基因都是DNA分子上的一
6、个片段。()(2)基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位。()(3)基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位。()答案(1)(2)(3)二、转录1比较DNA和RNA核酸种类比较项目DNARNA结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构组成的基本单位脱氧核糖核苷糖核糖核苷酸碱基共有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)特有胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸存在部位主要位于细胞核，少数位于线粒体和叶绿体中主要位于细胞质中功能传递和表达遗传信息参与遗传信息的表达2.三种RNA的比较类型mRNAtRNArRNA空间结构单链状三叶草形单链状，有部分双链区功能转录DNA上的遗传信息，是蛋白
7、质合成的直接模板一端以反密码子识别mRNA上的密码子，另一端携带一个特定的氨基酸进入核糖体是核糖体的组成成分，参与蛋白质的合成另外：有的RNA还具有催化作用。3转录的过程(1)第1步(解旋)：在解旋酶的作用下，DNA的双螺旋结构被打开，双链的碱基得以暴露。(2)第2步(配对)：以解开的DNA的一条链作为模板，按照碱基互补配对原则，将对应的核糖核苷酸与模板链上的碱基配对，两者以氢键连接。(3)第3步(连接)：在RNA聚合酶的作用下，将新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的RNA分子上。(4)第4步(释放)：合成的RNA分子从模板链上释放，DNA恢复双螺旋结构。1现有一核酸片段，欲确定是DNA还是
8、RNA，你能从哪些方面进行判断？答案根据五碳糖不同；根据含氮碱基不同。2下图是一小段DNA片段，链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。答案(1)(2)生成的RNA的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。3转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA吗？答案含有DNA的部位(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录，产物有mRNA、tRNA、rRNA等。2对于下列图解，正确的说法是()表示DNA复制过程可表示DNA转录过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸A B C D【问题导析
9、】(1) 由图可知，此过程可表示遗传信息的转录过程；(2) 由于图示既含DNA链，又含RNA链，故图示中共含有5种碱基A、T、G、C、U,8种核苷酸：4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸。答案C【一题多变】判断正误(1) RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。()(2)转录除了在细胞核中发生以外，线粒体和叶绿体中也可以进行。()(3)转录条件是模板(mRNA)、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。()答案(1)(2)(3) 1下列关于基因的叙述，正确的是()ADNA分子上任意一个片段都是基因B人体细胞中染色体是基因的唯一运载体C等位基因
10、的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同D基因的多样性决定了DNA分子的多样性答案C解析基因是有遗传效应的DNA片段，而不是DNA分子中任意一片段；人体细胞中染色体是基因的主要运载体，线粒体中也分布着一定数量的基因；构成基因的基本组成单位是脱氧核苷酸；基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。2科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明()A基因在DNA上 B基因在染色体上C基因具有遗传效
11、应 DDNA具有遗传效应答案C解析根据对照实验，正常小鼠吃高脂肪食物则肥胖，具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。3下列关于转录的叙述，不正确的是()A多数发生在细胞核中B以核糖核苷酸为原料CDNA的两条链都做模板D边解旋边转录答案C4如图为真核细胞基因表达的第一阶段：(1)该阶段叫做_。可以在细胞的_中发生和完成。(2)图中2和5的核苷酸的名称分别是_和_。(3)若在a链上形成e链时，a链的碱基比例为ATGC1234，则e链中碱基的比例是_。答案(1)转录细胞核、线粒体、叶绿体(2)尿嘧啶核糖核苷酸胸腺嘧
12、啶脱氧核苷酸(3)AUGC2143解析由图示可看出组成DNA分子的两条链局部解开螺旋，并以其中一条链为模板合成另一条链，此过程为转录过程，e链为新合成的RNA。该过程发生在真核细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。转录过程中A与U配对，T与A配对，G与C配对，C与G配对。【基础巩固】1下列关于DNA、染色体、基因的关系的叙述，不正确的是()A染色体经复制每条染色单体上有一个DNA分子B每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段C基因在染色体上呈线性排列D基因在DNA分子双链上成对存在答案D解析基因是DNA分子双链的片段，在一个DNA分子上不会成对存在。2基因研究的最新发现表明，人与小鼠
13、的基因约80%相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是()A20% B80%C10% D无法确定答案D解析基因研究的最新结果表明人与小鼠的基因碱基序列约80%相同，但不能根据部分碱基序列相同的比例来推断全部碱基序列相同的比例。3下列哪项是DNA和RNA共同具有的()A双螺旋结构 B脱氧核糖C尿嘧啶 D腺嘌呤答案D解析具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖；尿嘧啶是RNA中特有的碱基；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。4在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有()A两种 B四种 C五种 D六种答案C解析A、T、C能构成三种脱氧核苷酸，由于核糖核苷酸
14、中没有T碱基，A、C能构成两种核糖核苷酸，因此A、C、T能构成五种核苷酸。5某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是 ()答案D解析亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链，故D正确。6下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是()A二者均以DNA的两条链为模板B二者碱基配对方式相同C二者均需ATPDDNA复制的产物
15、是DNA，转录的产物是mRNA答案C7如图为细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图，相关叙述正确的是()A图中有五种碱基八种核苷酸B该过程需要DNA聚合酶催化C若图中转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的RNA至少含150个核苷酸D图中、的化学本质相同答案A解析转录过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，该过程需要解旋酶和RNA聚合酶的催化，无需DNA聚合酶；该图中共有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸。若转录的基因中含有300个碱基对，则mRNA中碱基为300个。图中为脱氧核糖，为核糖。【巩固提升】8若某种生物的遗传物质碱基组成如右图，则此生物最可能是()AT2噬菌体 B大肠
16、杆菌C烟草花叶病毒 D酵母菌答案C解析该生物的遗传物质中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不同，说明该生物的遗传物质为单链RNA。9已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该()A分析碱基类型，确定碱基比率B分析碱基类型，分析核糖类型C分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型D分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型答案A解析核酸的基本组成单位是核苷酸，故C、D是错的。DNA碱基种类有A、T、G、C，RNA碱基种类有A、U、G、C，两者碱基有差别，可区别DNA与RNA，在双链核酸中按碱基互补配对原则，嘌呤碱基数目嘧啶碱基数目，而
17、单链核酸中上述关系不成立，所以B不对，A答案正确。10甲生物核酸的碱基比例为：嘌呤占46%、嘧啶占54%；乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占34%、嘧啶占66%。以下分别表示甲、乙的生物中，正确的是()A蓝藻、变形虫BT2噬菌体、豌豆C硝化细菌、绵羊D肺炎双球菌、烟草花叶病毒答案D解析乙生物的遗传物质中嘌呤和嘧啶碱基数不相等，不应该是DNA，因此乙的遗传物质是RNA，乙生物应该是RNA病毒。11以下相关说法不正确的是()DNA ATGCCC ，RNA UACGGGA在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”B一个DNA分子可以转录成多种、多个信使RNAC该图中
18、的产物须穿过0层生物膜与细胞质中的核糖体结合，完成遗传信息的表达DH1N1禽流感病毒在培养基上也可以完成该过程答案D解析禽流感病毒没有独立代谢能力，必须用活的宿主细胞培养。12已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G共有12个，转录该段mRNA的DNA分子模板链中应有A和G的个数是()A12 B24 C18 D30答案C解析根据下图可解答：由于DNA模板链与mRNA互补，所以DNA模板链上A和G的个数等于mRNA中U与C的个数。13如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程，请据图回答：(1)图示两种物质的组成元素有_。(2)该图所示的是遗传信息传递的_过程，该过程发生的主要场所是_。(
19、3)物质是以DNA的哪一条链为模板形成的？_。试写出的碱基序列_。(4)组成物质的基本单位是_，它有_种。(5)如果中A占26%，U占28%，那么，相应的DNA片段中，T占_，C占_。答案(1)C、H、O、N、P(2)转录细胞核(3)CAUGCA(4)核糖核苷酸4(5)27%23%解析在真核生物体内以DNA分子的一条链为模板控制合成mRNA的过程是转录，主要在细胞核内进行。是以为模板转录来的，若中A26%，U28%，AU54%，则相应的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。14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)在图中方框内用“”
20、或“”标出转录的方向。(2)b与c在结构组成上相同的化学基团为_，不同的基团为_。(3)a为启动上述过程必需的有机物，其名称为_，化学本质是_。(4)在根尖细胞中，上述过程发生在_和_中，若在叶肉细胞中，还可出现在_中。答案(1)(2)磷酸基、碱基五碳糖(b为脱氧核糖，c为核糖)(3)RNA聚合酶蛋白质(4)细胞核线粒体叶绿体解析(1)DNA转录时，已转录好的RNA片段与模板链迅速分离，从图中可知d是已与模板链分离的RNA片段，因此转录方向应向左。(2)b是DNA上的胞嘧啶脱氧核苷酸，c是RNA上的胞嘧啶核糖核苷酸，两者相同的成分是磷酸基、碱基；不同的成分是五碳糖，前者为脱氧核糖，后者为核糖。
21、(3)转录的启动需要RNA聚合酶，其化学本质是蛋白质。(4)根尖细胞中只有细胞核与线粒体中发生转录，而叶肉细胞中还有叶绿体。15为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下变形虫放射性标记实验(如图)：分析讨论：(1)从实验可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？_。(2)细胞交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？_。(3)实验的设计有何巧妙之处？_。答案(1)放射性首先出现在细胞核中，说明细胞核是RNA合成的场所(2)RNA在细胞核中合成之后，会通过核孔运输到细胞质中。B组变形虫细胞质中有标记的RNA分子来自移植过来的A组细胞的细胞核(3)将两组细胞的细胞核和细胞质互换，
22、形成了相互对照【走进高考】16(2014江苏卷，20)关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是()。A一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个B细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率CDNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化答案D解析不具遗传效应的DNA片段不转录，不会形成mRNA，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个，A错误；转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA，B错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上，C错误；在细胞周期中，基因选择性表达，mRNA的种类和数量均不断发生变化，D正确。
