必修二第 4 章——基因的表达作业设计-2022-2023学年高一下学期生物人教版(2019)必修2

基因的表达——作业设计 作业涉及教科书版本： 人教版（2019 版） 年级及册次：高一年级下册 作业涉及单元、章节（或主题、任务）：必修二第 4 章——基因的表达 本单元内容聚焦于大概念 “遗传信息控制生物性状，并代代相传”，之下的次位概念①概述 DNA 分 子上的遗传信息通过 RNA 指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达，生物的性状主要通过 蛋白质表现②概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象，根据学生学习情况设置 4 个课 时完成单元学习：通过对大概念、重要概念、次位概念的层级解析，确定本单元的作业目标①通过建构 遗传信息的转录和翻译过程模型，中心法则的构建，初步建立生命信息观，形成生命是物质、能量和信 息的统一整体的生命观念②运用转录和翻译等概念，基于资料归纳基因与性状的关系，解释细胞分化、 归纳 DNA 甲基化等对基因表达的调控作用，提升科学探究能力③建构基因、性状、环境之间复杂关系， 发展科学思维；在作业设计中，以 “暴露在苯乙酮环境中的电刺激小鼠”为主题情境将习题串联，从不 同的角度展开具体设计，突出作业设计的整体性、不同题目的关联性；作业设计含列表归纳、模型构建、 情境实践和实验探究等不同版块，以填空题、选择题、实验题等不同题型体现作业的结构化；作业具有 一定的层次性，为学生创造作答空间，满足不同学生的要求；作业中以“吸烟的危害”为主题设计了跨 学科融合作业，引领学生灵活运用知识解决实际问题，培养社会责任。 使 用 时 段 作 业 内 容 作业设计 设计意图 使 用 者 预 计 时 长 预估 难度 系数 基因指导蛋白质的合成——第一课时 课 前 基 础 性 作 业 作业一 1.阅读教材，完成下列表格： 通过表格比 较分析的形 式全面认知 DNA 和 RNA 在 元素组成、基 本单位和结 构 上 的 相似 和不同，为分 析 RNA 作 为 DNA 的信使满 足的基本条 全 体 同 学 6 分 钟 0.85 核酸 DNA RNA 基本单位 ① ② 基本单 位成分 无机酸 ③ ④ 五碳糖 ⑤ ⑥ 碱基 ⑦ ⑧ 种类 ⑨ ⑩ 存在部位 ⑪ ⑩ 结构（链） ⑧ ⑩ 1 学科网（北京）股份有限公司 答案： ①脱氧（核糖）核苷酸 ②核糖核苷酸 ③磷酸基团 ④磷 酸基团 ⑤脱氧核糖 ⑥核糖 ⑦A、T、G、C ⑧A、U、G、C ⑨4 种 ⑩4 种 ⑪细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 ⑩主要在细胞质 ⑧ 一般为双链 ⑩一般为单链 件奠定基础。 发 展 性 作 业 作业二 情景一. 小鼠是生物实验的主要材料，科学家发现：将雄性小鼠 暴露在苯乙酮的气味中后施以电击，小鼠很快对苯乙酮的气味产 生恐惧，这些小鼠的下一代乃至第三代都同样表现出对苯乙酮气 味的恐惧；研究表明，气味分子首先要与特定受体蛋白结合才能 产生嗅觉。其中苯乙酮的受体蛋白由Olfr151基因控制，若该基 因异常，则该受体蛋白结构异常，小鼠表现为对苯乙酮气味不敏 感。根据以上信息回答下列问题： 1.小鼠对苯乙酮气味的恐惧这一性状是否也会遗传？ 答案：可以 2. 分析基因和蛋白质的关系 答案：基因指导蛋白质的合成，基因改变，控制合成的蛋白质结 构也发生改变。 作业三 观察阅读章引言图，回顾DNA 和 RNA 在细胞中的分布，蛋白质合 成的场所，完成下列问题。 1.真核生物的基因主要存在于细胞的什么结构中？ 答案：主要在细胞核中 2.蛋白质的合成场所在哪里？ 答案：蛋白质在细胞质中的核糖体合成 3.DNA 的分布和蛋白质的合成场所不同，请用简练的文字和箭头 写出基因表达的过程。 答案：DNA →mRNA →蛋白质 通 过 创设 情 景，了解基因 指导蛋白质 合成的真实 案例，初步形 成基因表达 的过程，激发 学生的兴趣； 全 体 同 学 8 分 钟 0.6 课 中 基 础 性 作 业 作业四 情景二：观察 DNA 双链图和 RNA 单链结构图，据图分析： 1. RNA 适于作 DNA 的信使的条件是什么？ 答案：（ 1）它的分子结构与DNA 很相似，也是由基本单位—— 创设情境，通 过情景学习 转录的过程， 理 解 转录 的 概念、条件、 全 体 同 学 1 5 分 钟 0.8 2 学科网（北京）股份有限公司 核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。（ 2）在 RNA 与 DNA 的关 系中，也遵循 “碱基互补配对原则”（但 U-A）。（ 3）RNA 一般 是单链，而且比 DNA 短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。 2. DNA 的遗传信息是怎样传给 mRNA 的？ 答案：在转录过程中，通过碱基互补配对将遗传信息传给 RNA。 情景三：教材 65 页图 4-4，据图回答下列问题： 3. 概述转录的基本过程。 答案：（ 1）在 RNA 聚合酶的作用下 DNA 双链解开，碱基暴露出 来。（ 2）游离的核糖核苷酸与DNA 模板链上的碱基互补配对， 在 RNA 聚合酶的作用下开始 mRNA 的合成。（ 3）新结合的核糖核 苷酸连接到正在合成的mRNA 分子上。（ 4）合成的mRNA 从 DNA 链上释放，DNA 双螺旋恢复。 4. 转录产生的 RNA 的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同 点？与 DNA 的另外一条链的碱基序列有何异同点？转录的是 DNA 还是 DNA 片段？ 答案：转录形成的 RNA 的碱基序列，与作为模板的DNA 单链的碱 基序列之间是互补配对关系，与 DNA 双链间碱基互补配对不同的 是 RNA 链中与 DNA 链的 A 配对的是 U，不是 T；与 DNA 另一条链 的碱基序列基本相同，只是DNA 链上 T 的位置，RNA 链上是 U。 转录的是 DNA 的片段。 5. 分裂间期和分裂期核基因都可以进行转录吗？ 答案：DNA 转录时解开双螺旋结构，间期以染色质的形式存在， 有利于解开双螺旋，同时有蛋白质的合成可以转录；分裂期染色 质高度螺旋成染色体，DNA 无法解旋，无法转录。 过程。掌握信 息由 DNA传递 给 RNA 的具体 过程。情境化 的作业有助 于提升学生 的科学思维 和科学探究 能力，通过比 较分析，培养 学生的科学 思维进而形 成生物学学 科核心素养。 发 展 性 作 业 作业五 情景四：为寻找 DNA 到蛋白质之间的媒介，1961 年，南非生物学 家布伦纳等经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加 含 14C 标记的尿嘧啶（RNA 特有的碱基），培养一段时间后，把细 菌裂解离心，分离出 RNA 与核糖体。分离出的 RNA 有 14C 的标记， 将分离得到的RNA 分别与细菌的DNA 和噬菌体的DNA 杂交，发现 RNA 只能与噬菌体 DNA 形成双联杂交分子。 1. 结合一下实验背景可以得到那些信息？推测沟通 DNA 和蛋白 质之间的信使是什么？ 答案：去除 RNA 后细胞中无法正常的合成蛋白质，推测RNA 是 DNA 和蛋白质之间的信使。 通过情景创 设，让学生再 次得出RNA是 DNA 指导蛋白 质合成的媒 介，并设计实 验论证这一 结论，培养学 生获取信息 全 体 同 学 6 分 钟 0.65 3 学科网（北京）股份有限公司 2. 结合该背景利用RNA 酶和小鼠胰腺腺泡细胞等材料设计实验 验证你的结论，写出实验思路。 答案：将小鼠胰腺腺泡细胞分为两组，一组不做处理，一组用 RNA 酶降解细胞中的 RNA，在适宜的环境中培养一段时间，检测是否 能够合成蛋白质。 和语言表达 能力以及实 验探究能力。 课 后 基 础 性 作 业 作业六 完成下列表格 DNA 的复制 转录 时间 ① ② 场所 ③ ④ 模板 ⑤ ⑥ 原料 ⑦ ⑧ 条件（酶、能量） ⑨ ⑩ 产物 ⑩ ⑩ 特点 ⑧ ⑩ 碱基配对方式 ⑥ ⑩ 遗传信息流动方向 ⑩ ⑩ 意义 ⑩ ⑩ 答案：①细胞分裂的间期 ②个体生长发育的整个过程 ③主要在 细胞核 ④主要在细胞核 ⑤DNA 的两条单链 ⑥DNA 的一条链 ⑦4 种脱氧核苷酸 ⑧4 种核糖核苷酸⑨解旋酶、DNA 聚合酶、ATP ⑩ RNA 聚合酶、ATP ⑩2 个双链 DNA ⑩一个单链 RNA（mRNA，tRNA， rRNA）⑧边解旋边复制，半保留复制 ⑩边解旋边转录，转录后 DNA 仍恢复原来的双链结构 ⑥A—T、T—A、G—C、C-G ⑩A—U、 T—A、G-C、C-G ⑩DNA →DNA ⑩DNA →mRNA ⑩使遗传信息从亲代 传给子代 ⑩表达遗传信息 作业七 1.下图表示小鼠细胞内某基因表达的某一生理过程片段，其中① 是模板链，据图回答下列问题： 5’—GAATTG—3’---① 3’—CUUAAC—5’---② （ 1）上述生理过程表示为 。 （2）图中共有 种核苷酸，图中①链上A 代表 ， ②与①相比，②特有的碱基是 。 通过表格对 比分析，巩固 对 DNA 复制、 转录的理解， 强化基因指 导蛋白质的 概念，培养学 生比较 、 分 析、归纳的能 力；同时以非 选择题得形 式将本节设 计的内容进 行全面的考 察，巩固本节 课的核心知 识，培养学生 获取信息的 能力，以及运 用所学知识 与观点分析、 解决问题的 能力。 全 体 同 学 8 分 钟 0.85 4 学科网（北京）股份有限公司 （ 3）该过程若发生在真核生物，场所除细胞核外，还可能有 （填细胞结构）。该过程中RNA 聚合酶的作用是 。该 过程 （填 “是”或 “否”）需要能量。该过程产物除 mRNA 还有 。 （ 4）若以①的互补链转录 mRNA，则此段序列是 。 （ 5）由该 DNA 转录形成的 RNA 的相对质量 （填 “大于” 或 “小于”或 “等于”)该 DNA 的一半。 （ 6）该 DNA 含多个基因。每个基因转录时 （填 “是” 或 “不是” ）只能以②为模板。 （ 7）若②有 50 个碱基，其中 A 有 15 个，C 有 25 个，那么转录 的 RNA 分子的 DNA 分子中 C+T 的个数共有 个。 答案：（ 1）转录 （ 2） 6 腺嘌呤脱氧核苷酸 U （ 3）线粒体、叶绿体 解开DNA 双螺旋，将游离的核糖核苷酸聚 合成 RNA 链 是 tRNA rRNA （ 4）5’—GAAUUG—3’ （ 5）小于 （ 6）不是 （ 7）50 发 展 性 作 业 作业八 1.下列关于氢键的说法错误的是 ( ) A．水分子间的氢键不断地断裂与形成，使水在常温下具有良好 的流动性 B．通过 DNA 转录形成的RNA 分子中没有碱基对存在 C．转录时 RNA 聚合酶催化核苷酸之间氢键的断裂和重新形成 D．DNA 双螺旋结构的维持与碱基之间的氢键的作用密切相关 答案：B 2.新闻报道部分人阳康后立即剧烈运动引发心肌炎，严重者甚至 直接猝死。 阳康后为什么易诱发心肌炎？研究表明，Spike 蛋白 （刺突糖蛋白，位于新冠病毒最外层）可诱导线粒体代谢基因（ 包 括 ATP 合成酶、泛醌氧化还原酶家族（NDUF）和细胞色素 c 氧化 酶（COX）基因）的长期转录抑制，并引起心脏纤维化和心肌收 缩损伤。进一步实验研究还发现，与常规饮食或高脂肪饮食对照 小鼠相比，注射刺突蛋白病毒三周后高脂肪饮食小鼠的NDUF 和 COX 家族基因表达显著降低。回答下列有关问题： （ 1）新冠病毒 （填 “属于”或 “不属于”）生命系统的结 构层次；若用 32P 标记它的 RNA，应如何标记？ 答案：不属于 先用 32P 标记的培养基培养宿主细胞，再用新冠 病毒侵染被标记的宿主细胞。 培养学生分 析 、 归纳能 力， 如 1 题； 通 过 关注 社 会热点话题 与生活实际， 培养学生获 取信息以及 知识的迁移 和 应用 的 能 力和社会责 任感。让学生 深入了解科 学对于自然、 社 会 与人 类 的意义与价 值，学会关心 国家和社会 选 考 生 物 学 科 学 生 1 5 分 钟 0.65 5 学科网（北京）股份有限公司 （ 2）据上述情景推测阳康后立即剧烈运动引发心肌炎，严重者 甚至直接猝死的可能原因 是 。 答案：Spike 蛋白可诱导线粒体代谢基因（包括 ATP 合成酶、泛 醌氧化还原酶家族（NDUF）和细胞色素 c 氧化酶（COX）基因） 的长期转录抑制，并引起心脏纤维化和心肌收缩损伤。 （ 3）据上述情景阳康后我们生活中应注意什么？ 答案：避免剧烈运动和高脂饮食 （ 4）查阅相关资料，提出我们日常生活中预防新冠病毒的措施。 本题是开放试题，根据学生不同情况可能有多种答案。 参考答案：1、个人防护。个人需要适度到户外锻炼身体，可以 提高身体的免疫力。同时也需要在外出时佩戴好口罩，尽量选择 N95 口罩，也需要规范佩戴口罩的正确方式。平时还需要及时用 流动的水洗手，避免残留细菌病毒。2、接种疫苗。3、远离密集 人群。还可通过调节饮食、预备中成类药物的方式预防，避免身 体受到损伤等。 的进步，学会 关注人类与 环境和谐发 展，形成积极 的人生态度。 基因指导蛋白质的合成——第二课时 课 前 基 础 性 作 业 作业一 1.阅读教材，完成下列有关翻译过程的知识 时间 场所 模板 原料 能量 碱基配 对方式 产物 特点 答案：整个生命历程；核糖体；mRNA；游离的氨基酸；ATP；A-U、 U-A、G-C、C-G；蛋白质（多肽链）；蛋白质合成后，mRNA 会降解 通过阅读教 材学习翻译 的知识，通过 表格填空的 形式检测学 生课前学习 的效果。从而 让学生提前 了解本节课 核心知识。 全 体 同 学 8 分 钟 0.90 发 展 性 作 业 作业二 依据教材中表 4-1（P67）和图 4-7（P68）翻译过程制作核糖体、 tRNA、氨基酸、mRNA 的演示模型（ 以小组为单位合作完成） 通过实践操 作，锻炼学生 的动手能力， 通过模型的 制作了解翻 译过程中核 糖 体 、 tRNA 在肽链合成 选 考 生 物 学 科 学 生 2 0 分 钟 0.60 6 学科网（北京）股份有限公司 过程的作用， 氨基酸和遗 传密码子对 应关系。 课 中 基 础 性 作 业 作业三 情景一：教材图 4-5 和表 4-1，请据图、表分析回答下列问题： 1.结合数学排列组合的思维，思考 mRNA 中碱基与氨基酸的对应 关系是怎样的？4 种碱基是怎样决定蛋白质的 21 种氨基酸？ 答案：1 个碱基决定 1 种氨基酸就只能决定 4 种，即 41 种；2 个 碱基决定 1 种氨基酸就只能决定 16 种，即 42；3 个碱基决定 1 种氨基酸就只能决定 64 种，即 43 种。mRNA 上 3 个相邻的碱基 决定 1 个氨基酸，每 3 个这样的碱基叫作 1 个密码子。 2.密码子的特点是什么？ 答案：（ 1）专一性，一种密码子决定一种氨基酸。（ 2）简并性， 绝大多数氨基酸都有几个密码子。（ 3）通用性，地球上几乎所 有的生物都共用同一套密码子。 作业四 情景二：教材图 4-7（P68 ），请据图分析回答下列问题： 1.mRNA 上的什么信息决定翻译的起始和终止？根据遗传密码的 阅读方式，图中有多少密码子？写出该 mRNA 对应的氨基酸序列。 答案：分别由mRNA 上的起始密码和终止密码决定翻译的起始和 终止。图中有 10 个密码子。氨基酸序列为：—甲硫氨酸-组氨酸 -色氨酸-精氨酸-半胱氨酸-半胱氨酸-脯氨酸-谷氨酸-丝氨酸— 2.游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的 “ 生产 线”上的呢？ 答案： 由 tRNA 运输到核糖体。 3.以小组为单位，用模型演示翻译过程。 4.探究 DNA、RNA 中的碱基数以及蛋白质中的氨基酸数的数量关 系？ 答案：基因中的碱基数：mRNA 中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 =6:3:1 作业五 情景三： 下图为以mRNA 为模板合成蛋白质的过程示意图，请据 利用数学排 列组合的思 维探索密码 子 和氨 基 酸 之间的数量 对 应关 系 的 特点 ， 探究 DNA、RNA 中的 碱基数以及 蛋 白 质 中 的 氨基酸数的 数量关系，利 用数学思维 解决生物问 题。体现跨学 科思维特点。 培养学生获 取 信 息 的 能 力，引导学生 运用比较、分 析的方法进 行解释 、 推 理；培养学生 动手能力和 合作意识；让 学生认同科 学 是不 断 发 展的，科学概 全 体 同 学 2 0 分 钟 0.65 7 学科网（北京）股份有限公司 图分析回答下列问题： 1.图中以合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？为什么？ 答案：相同；一个 mRNA 上结合多个核糖体，同时进行多条肽链 的合成。 2.写出图中核糖体移动的方向。 答案：从左往右。 3.图中一个 mRNA 上可以相继结合多个核糖体的意义是什么？ 答案：少量的mRNA 分子可以迅速合成大量的蛋白质。 作业六 1.请结合基因指导蛋白质的合成及 DNA 复制的过程用箭头和文字 构建遗传信息传递的一般规律。 念随着研究 的深入不断 更新和修正、 理解科学的 本质。 答案： 情景四：1965 年，科学家在某种 RNA 病毒中发现了 RNA 复制酶， RNA 复制酶能催化 RNA 的复制。1970 年，科学家在致癌的 RNA 病 毒中发现了逆转录酶，它能以RNA 为模板合成 DNA。 2.你认为这些资料是否推翻了克里克提出的中心法则？ 答案：没有推翻，资料说明 RNA 可以复制，也可以逆转录成 DNA， 这是对中心法则中遗传信息的流动方向进行补充，说明科学是不 断发展的。 发 展 性 作 业 作业七 1.密码子的简并对生物体的生存发展有何意义？几乎所有的生 物体都共用一套密码子，这一事实让你能想到什么? 答案： ①增强密码子的容错性。 当密码子中有一个碱基改变时， 由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；②提高 使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编 码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。 培养学生运 用所学的知 识与观点分 析 、 解决问 题；帮助学生 初步建立生 物进化观；基 选 考 生 物 学 科 学 生 8 分 钟 0.65 8 学科网（北京）股份有限公司 所有的生物体都共用一套密码子，这一事实说明当今生物可能有 着共同的起源，生命在本质是统一的等。 2.翻译合成的肽链能直接承担相应的生物学功能吗？ 答案：不具有，具有生物学功能的蛋白质需具有特定的空间结构。 3.根据所学知识你如何理解生命是物质、能量、信息的统一整体。 答案：生物体从亲代继承遗传信息，遗传信息指导蛋白质的合成， 蛋白质是遗传信息表达的产物，而蛋白质是生命活动的承担者。 细胞中遗传信息传递过程中，还需要 ATP 供能。因此我们说生命 是物质、能量和信息的统一体。 4.从原理上分析，利用已灭绝生物的 DNA，真能够使它们复活吗？ 答案：DNA 上的基因只有表达出来，才能表现出生物的性状。 于遗传信息 从 DNA 流 向 RNA，进而流 向蛋白质的 事实，初步建 立生命信息 观，认同生命 是物质、能量 和信息的统 一整体。 课 后 基 础 性 作 业 作业八 1.回顾DNA 复制、转录和翻译的区别，完成下表格 项目 复制 转录 翻译 作用 ① ② 时间 ③ ④ 场所 ⑤ ⑥ ⑦ 模板 ⑧ ⑨ ⑩ 原料 ⑩ ⑩ ⑧ 能量 ⑩ 酶 ⑥ ⑩ 多种酶 产物 ⑩ ⑩ ⑩ 产物去向 ⑩ 21 组成细胞结构蛋 白或功能蛋白 特点 22 23 24 碱基配对 25 26 27 答案： ①传递遗传信息 ②表达遗传信息 ③细胞分裂的间期 ④个体生长发育的整个过程 ⑤主要在细胞核 ⑥主要在细胞 核 ⑦细胞质的核糖体 ⑧DNA 的两条单链 ⑨DNA 的一条链 ⑩mRNA ⑩4 种脱氧核苷酸 ⑩4 种核糖核苷酸 ⑧20 种氨基酸 ⑩都需要 ⑥解旋酶、DNA 聚合酶 ⑩RNA 聚合酶 ⑩2 个双链 DNA 分子 ⑩一个单链 RNA 分子 ⑩肽链(或蛋白质) ⑩传递到 2 个细胞或子代21通过核孔进入细胞质22边解旋边复制，半保 留复制23边解旋边转录，转录后DNA 恢复原状24翻译结束 后，mRNA 被降解成单体25A—T、T—A、C—G、G—C 26A—U、 掌握基因指 导蛋白质合 成的全过程， 通过表格对 比分析，强化 学生对 DNA 复 制转录、翻译 的概念理解 及应用。进一 步培养学生 获取信息的 能力，引导学 生运用比较、 分析的方法 进行解释、推 理。 全 体 同 学 1 5 分 钟 0.75 9 学科网（北京）股份有限公司 T—A、C—G、G—C 27A—U、U—A、C—G、G—C 2.甲图表示小鼠细胞基因的表达过程，乙图表示大肠杆菌细胞基 因的表达过程，请据图回答问题。 （ 1）图甲中密码子存在于 （填序号）。终止密码 UGA （填 “一定”或 “不一定”）不编码氨基酸，判断的依据 是 。 （ 2）图中②能通过核孔，而细胞核中的DNA 不能通过核控。这 一事实说明物质通过核孔具有 。 （ 3）图甲密码子 GGU 决定甘氨酸，而甘氨酸的密码子除 GGU 外， 还有 GGC、GGA、GGG，这一事实说明密码子与氨基酸的数量关系 是 。 （ 4）图中 tRNA 上的反密码子碱基发生替换，则导致肽链中氨基 酸种类 （填 “发生”或 “不发生”）改变，理由 是 。 （ 5）如果甲中的某个基因一个碱基 A 变为 G，而合成的蛋白质未 发生变化，其原因最可能是 。 （ 6）图甲中③是沿着 （填序号）移动的，二者的结合部 位会形成 个 tRNA 的结合位点。 （ 7）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽 链中第 8 位氨基酸由异亮氨酸(密码子有 AUU、AUC、AUA)变成苏 氨酸(密码子有 ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替 换情况 。 （ 8）图甲中的肽链为 400 肽，则作为合成该肽链模板的mRNA 和 用来转录 mRNA 的 DNA 的碱基至少有 个。 （ 9）图乙 DNA 转录的模板链是 （填序号），核糖体在④ 上移动的方向是 （填 “ 由右向左”或 “ 由左向右”）。 （ 10）比较甲、乙两图，两种生物细胞结构的主要区别是 。 转录和翻译的区别是 （从时间和顺序分析）。 10 学科网（北京）股份有限公司 （ 11）甲、乙共用一套密码子这一事实说明 。 答案：（ 1）② 不一定 在正常情况下，UGA 是终止密码子，但在 特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。 （ 2）选择透过性 （ 3）绝大多数氨基酸都有几个密码子 （ 4）不发生 氨基酸的序列是由 mRNA 中的密码子决定的 （ 5）当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可 能并不会改变其对应的氨基酸。 （ 6）② 2 （ 7）T ∥A 替换为 C ∥G(或 A ∥T 替换为 G ∥C) （ 8）1200 2400 （ 9）① 由右向左 有无以核膜为界限的细胞核，甲有，乙无。 甲先转录后翻译，乙 表转录边翻译 （ 11）说明当今生物可能有着共同的起源。 3.下图是中心法则示意图，①②③④⑤代表不同的过程，请据图 分析回答问题： （ 1）把含 14N 的 DNA 放在含 15N 的培养液中进行①过程，子一代 含 15N 的 DNA 占 。 （ 2）①③均遵循碱基互补配对原则，但碱基配对方式差别是 。 （ 3）③过程中，tRNA （ 能、不能）读取 mRNA 上全部碱 基序列信息，理由是 。 （ 4）若细胞质中 tRNA1（AUU）可转运氨基酸 a，tRNA2（ACG） 可转运氨基酸 b，tRNA3（UAC）可转运氨基酸 c，今以 DNA 中一 条链-A-C-G-T-A-C-A-T-T-为模板合成蛋白质，该蛋白质基本组 成单位的排列可能是 。 （ 5）在小鼠体内成熟的红细胞、造血干细胞、肌肉细胞中，能 发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是 。 （6）烟草花叶病毒)遗传信息的传递可用图中 (填序号)表示。 （7）HIV 是逆转录 RNA 单链病毒，请用箭头和文字表示遗传信息 的传递途径： 。 答案： （1）100％ （ 2）①中为 A-T、T-A， ③中为 A-U、U-A （ 3）不能 终止密码没有相应的 tRNA 识别 （ 4）b-c-a （ 5）肌肉细胞 （ 6）③④ 11 学科网（北京）股份有限公司 （ 7） 发 展 性 作 业 作业九 1.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长， 它们的抗菌机制如下表所示，请结合本节内容说明这些抗菌药物 可用于治疗疾病的原因。 抗菌药物 抑菌机制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸 环丙沙星 抑制细菌 DNA 的复制 利福平 抑制细菌RNA 聚合酶的活性 答案：三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰 细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影 响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。 2.真核生物核基因转录生成的RNA 前体需要经过修饰加工，在 5’ 端加上 5’cap，在 3’端加上 poly-Atail，之后再通过核孔进入 细胞质，完成翻译过程，部分过程如图所示。请回答下列问题： (1)据图分析，基因C 异常对基因 A 的表达 （填“有” 或 “没有 ” ）影响，理由是 。 (2)加工后的 RNA 通过核孔进入细胞质的过程穿过了 层磷 脂 双 分 子 层 ， 图 中 一 个 mRNA 上 结 合 多个 结 构 1 的 优 点 是 。 (3)研究者分别将等量的由同一基因转录出的带有 5’cap 的 RNA 和无 5’cap 的 RNA 导入细胞，一段时间后发现无 5’cap 的 RNA 大量减少，据此推测 5’cap 的作用是 。 (4)新冠病毒与 HIV 均属于 RNA 病毒，HIV 为逆转录病毒，其 RNA 通过拓展训 练，理解基因 对性状的控 制过程，能够 进行科学阐 述 或 利用 所 学 知识 解 释 情境现象，强 化学生对信 息分析处理 以 及 应用 的 能力。 同时， 在 社 会 责任 情感方面，学 生对层出不 穷的科学实 验问题深有 体会，通过合 作探究，相互 质疑，相互交 流，形成严谨 的科学态度 和敢于质疑、 勇于创新、坚 持奋斗的科 学精神，逐渐 树 立 造 福社 会的爱国情 怀。通过学生 搜学习破译 选 考 生 物 学 科 学 生 1 1 分 钟 0.65 12 学科网（北京）股份有限公司 无 5’结构，不能直接作为翻译的模板，而新冠病毒的RNA 有 5’ cap 结构，能直接作为翻译的模板，据此推测 5’cap 具有的功能 可能是 。 （ 5）真核细胞中的 RNA，其功能有 。 A．传递遗传信息 B．作为遗传物质 C．转运氨基酸 D．构成核糖体 答案：（ 1）有 基因 C 可指导合成 tRNA，tRNA 作为氨基酸转运 载体参与翻译过程 （ 2） 0 少量 RNA 可以迅速合成大量的蛋白 质，提高翻译的效率（ 3）保护 RNA 不被降解 （ 4）识别并结合 核糖体（ 5）ACD 3.谈谈通过对中心法则构建和遗传密码的破译科学史的学习对 你今后的学习和生活有什么启示？（说明：本题为开放性试题， 不同学生有不同答案） 参考答案：中心法则的建构和“遗传密码对应规则的发现”反映 了不同的研究思路，通过科学家的脚步深入探究遗传密码的破译 过程，了解科学史探究过程，说明我们现在看的的一切科学成果 并不是终点，还需要不断地探索和思考，科学是不断发展的，我 们是时刻保持质疑和探索的精神等。 遗传密码实 验过程和结 论，使学生学 习其中蕴含 的科学研究 方法，培养学 生 严谨 、 创 新、睿智、坚 持 不懈 的 科 学探究精神。 基因表达与性状的关系——第一课时 课 前 基 础 性 作 业 作业一 1.用过程图展示小鼠细胞内基因表达的基本过程 答案： 引导学生用 简练的文字 和箭头写出 基因表达的 过程，强化基 因指导蛋白 质的概念。 全 体 学 生 1 分 钟 0.9 发 展 性 作 业 作业二： 情景一：科学家发现：将雄性小鼠暴露在苯乙酮的气味中后施以 电击，小鼠很快对苯乙酮的气味产生恐惧，这些小鼠的下一代乃 至第三代都同样表现出对苯乙酮气味的恐惧。 请大家以小组为单位，查阅相关资料，尝试回答：性状主要通过 什么表现？ 答案：蛋白质 以“雄性小鼠 暴露在苯乙 酮的气味中 并电击”作为 情境，体现整 个单元作业 情境的一体 化，使学生联 系前后内容， 全 体 学 生 7 分 钟 0.8 13 学科网（北京）股份有限公司 认识基因与 性状的关系。 课 中 基 础 性 作 业 作业三 情景二：研究表明，气味分子首先要与特定受体蛋白结合才能产 生嗅觉。其中苯乙酮的受体蛋白由Olfr151基因控制，气味分子 与受体蛋白结合，小鼠表现为对苯乙酮气味敏感。 1.根据情景二和教材中囊性纤维病、镰状细胞贫血症的成因，分 析几个实例的共同点，用名词和箭头概括基因控制性状的普遍过 程。 答案： 基因 →蛋白质结构 →生物性状 情景三：当气味分子与受体蛋白结合后，会通过一系列变化激活 腺苷酸环化酶，该酶可以催化 ATP 形成 cAMP，在 cAMP 的作用下， 经过一系列的信号传导，最终形成嗅觉。研究表明，若敲除小鼠 的腺苷酸环化酶基因，小鼠会出现嗅觉异常。 通过问题驱 动学生，依据 所 学 知识 对 生物学现象 进行分析，概 括生物学本 质，运用概念 图使学生准 确描述基因 表 达 产物 与 性状的关系， 提升学生对 生命本质的 理解。 引导学生运 用细胞分化 的概念，解决 新情境中对 小鼠不同细 胞中基因、基 因选择性表 达、奢侈基因 和 管家 基 因 的分析和判 全 体 同 学 1 5 分 钟 0. 7 2.根据情景三和教材中豌豆的圆皱粒的成因及白化病的发病机 制，分析两个实例的共同点，用名词和箭头概括基因控制性状的 普遍过程。 答案：基因 →酶的合成 →控制代谢 →生物性状 3、有人说：基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作 品。”你认为这种说法有道理吗？为什么？请你用流程图的形式 表达基因、基因表达产物与性状之间的关系。 答案： 作业四 情景四：科学家研究电击第一代小鼠，发现其鼻腔中的 M71 神经 纤维细胞比同类明显大很多，上面有苯乙酮对应的受体（ Olfr151 14 学科网（北京）股份有限公司 基因控制）。 1.小鼠的所有体细胞是否都含有Olfr151基因并表达？ 2.你能否推测出 M71 神经纤维细胞是否有 ATP 合成酶的mRNA 和 核糖体蛋白mRNA？你的依据是什么？ 答案：1.体细胞是由受精卵经过有丝分裂而来，核 DNA 是相同的， 都含有 Olfr151基因，但是只在 M71 神经纤维细胞中表达 2.M71 神经纤维细胞有 ATP 合成酶的 mRNA 和核糖体蛋白 mRNA， 这两种蛋白质是活细胞维持基本的生命活动所必需的，所以控制 其合成的基因在所有细胞中均表达，能产生相应的 mRNA。 断，达成教学 目标 ， 形成 “ 结构与功 能观”的生命 观念，提升科 学思维能力。 发 展 性 作 业 作业五 1.如果 Olfr151基因失去功能，小鼠还能对苯乙酮表现敏感吗？ 请设计实验来验证，写出你的实验思路。 答案：不能。实验思路：将生长发育状况相似的雄性小鼠分为两 组，一组敲除 Olfr151基因，一组不做处理，两组均暴露在苯乙 酮的气味中后施以电击，一段时间后观察其对苯乙酮的敏感性。 将教材 P78 课 后习题与“小 鼠”这一实验 材料进行综 合改编，充分 利用课后习 题。培养学生 基 于 事 实和 证据分析综 合，提出合理 假说的能力， 通 过 完成 实 验设计思路， 训练学生设 计实验，培养 学生科学思 维能力。 选 考 生 物 生 的 同 学 8 分 钟 0.65 ; 课 后 基 础 性 作 业 作业六 1.如图表示人的骨髓造血干细胞通过增殖和分化，形成多种细胞 的示意图。下列相关叙述错误的是 ( ) 通 过 图 形分 析，巩固对基 因对性状的 控制以及对 细胞分化的 理解，强化基 因 控 制性 状 理解。同时以 非选择题形 全 体 同 学 1 0 分 钟 0.85 15 学科网（北京）股份有限公司 A． 图中 a 过程可使细胞的数量增多，种类不变 B．形成肥大细胞和巨核细胞的过程中表达的基因均不同 C． 图中 b 过程可使细胞的种类增多，数量不变 D． 巨噬细胞吞噬病原体时，离不开其细胞膜的流动性 答案：B 2.基因指导蛋白质合成的过程是通过转录和翻译两个过程实现 的。下图为真核细胞中翻译过程示意图。 (1) 上图中作为翻译模板的mRNA 是怎样形成的？这一过程可发 生在细胞的哪些结构内？ 。 (2)经过翻译过程合成的蛋白质分子是生命活动的体现者。蛋白 质分子除了决定细胞的形态结构外，对细胞代谢也有重要影响。 尝试举例说明 。 (3)上图中，mRNA 上共标注了 12 个碱基（部分），查一查密码子 表，它们分别代表哪几种氨基酸 ？ (4)上图所示的翻译过程其实在不同的细胞中是有选择地进行 的。有人认为，如果一个生物体的细胞中基因全部都能表达，那 么，人就不会患糖尿病。因为当胰岛细胞失去合成胰岛素的功能 时，皮肤细胞、肌肉细胞等也能合成胰岛素。这样的观点正确吗？ 为什么？ 。 答案：（ 1）①到②过程是转录过程，需要 DNA 的一条链为模板、 ATP、酶、核糖核苷酸等物质，得到的mRNA 通过核孔到达细胞质 式将本节设 计的内容进 行全面的考 察，训练学生 思维，培养学 生分析、解决 问题的能力。 将本单元基 因 表 达 部分 与细胞分化 进行综合，让 学生关注概 念之间的联 系，学生需要 运用生物学 原理进行逻 辑推理，阐明 个人立场做 出科学判断。 16 学科网（北京）股份有限公司 经加工后成为翻译的模板；细胞核、线粒体、叶绿体中。 （ 2）蛋白质对细胞代谢具有催化功能、运输功能、调节机体生 命活动的功能和免疫功能等。 （ 3）甲硫氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸。 （ 4）生物体细胞的基因有两种类型：管家基因和奢侈基因，生 物体的细胞中基因全部不能表达，而是基因的选择性表达，所以 导致来至同一个体的体细胞中mRNA 和蛋白质不完全相同，从而 导致细胞具有不同的形态和功能。 发 展 性 作 业 作业七 1.囊性纤维化病是患者支气管被黏液堵塞，从而引起呼吸困难， 肺部感染的症状。ATP 是细胞内的直接能源物质，分解为 ADP 和 Pi 的过程中可以释放能量。研究发现，该病与细胞膜上 CFTR 蛋 白功能异常有关，据图回答下列问题： (1)据图可知，正常的 CFTR 蛋白具有 和 两大 功能，若该患者细胞膜上的CFTR 蛋白的 改变，导致 其功能异常。假如你是一位药物研发人员，请写出开发治疗此病 药物的简要思路： 。 (2)有同学认为通过基因治疗把正常的 CFTR 蛋白基因导入到某患 者的体细胞中，可以治愈囊性纤维病，从而使得其后代也一定不 患病，该说法是否 （填 “是”、“否”）正确，判断依据 是 。 答案：（ 1）运输 催化 空间结构 促进氯离子转运出细胞的药物或增加细胞膜外氯离子浓度的药 物或促进黏液排出气管的药物或增加细胞膜上正常CFTR 蛋白的 药物。 （ 2）否 将正常的 CFTR 蛋白基因导入到某患者的体细胞，其 产生的配子中仍可能含有致病基因。 通过情景热 点话题与生 活 实 际 相联 系，培养学生 获取信息解 决现实生活 问题的能力 和 社 会 责任 感。 选 考 生 物 学 科 考 生 5 分 钟 0.7 基因表达与性状的关系——第二课时 17 学科网（北京）股份有限公司 课 前 基 础 性 作 业 作业一 对下面所列表达基因进行分类 ①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 ⑨肌动蛋白基因 Ⅰ.在所有细胞中都能表达的基因有: Ⅱ.只在某类细胞中特异性表达的基因有: 答案： Ⅰ①②⑤ Ⅱ③④⑥⑦⑧⑨ 学生已学基 因的选择性 表达，需要对 不同细胞中 表达的基因 种类进行判 断，为学习基 因表达的调 控打下基础。 全 体 学 生 2 分 钟 0.7 发 展 性 作 业 作业二 1.查阅资料，尝试回答为什么基因组成相同的同卵双胞胎所具有 的微小差异 2.查阅相关资料，了解在吸烟的过程中产生了哪些有害物质，这 些物质的化学性质是什么，致病机理是什么？吸烟对子代的健康 有哪些不良的影响 调 查 类实 践 作业，引导学 生发现问题： 遗传物质相 同，为什么会 表现出的性 状不一样？ 引发学生的 探索欲，为后 续 概 念 形成 打下基础。 吸烟会产生 大量的有害 物质，这些物 质的化学本 质是什么属 于化学知识， 对人体健康 的影响是生 物知识，通过 学生查阅相 关资料，实现 跨 学 科 知识 的交叉，加强 学科间的横 向联系。 全 体 学 生 1 小 时 0.7 18 学科网（北京）股份有限公司 课 中 基 础 性 作 业 作业三 1.情境一：DNA 甲基化是指在 DNA 甲基化转移酶的作用下，在基 因组特定位置的胞嘧啶上结合一个甲基基团的现象（如图所示）。 DNA 甲基化图示 根据资料分析： DNA 甲基化后，基因的碱基序列是否改变？ 答案：没有改变 2.情境二：将雄性小鼠暴露在苯乙酮的气味中后施以电击，小鼠 很快对苯乙酮的气味产生恐惧，这些小鼠的下一代乃至第三代都 同样表现出对苯乙酮气味的恐惧，进一步研究发现，电击没有改 变雄性小鼠的碱基排列顺序，而是降低了其精子中Olfr151基因 的甲基化水平，从而提高了该基因的表达水平，增强了小鼠对苯 乙酮气味的敏感性，并且这种改变在该雄性小鼠后代的 DNA 中得 以延续。 （ 1）根据情景二分析： DNA 甲基化对基因的表达过程是否有影响？利用拉链和别针，模 拟 DNA 甲基化对基因表达的影响。 答案：会影响转录的过程 （ 2）对照教材中柳川鱼花和小鼠毛色的遗传，这 3 个遗传实例 有什么共同点？（从遗传物质、是否可以遗传等角度分析） 答案： ①.基因的碱基序列不变； ②可以遗传； ③.影响基因的 表达，进而对表型产生影响 （ 3）概括表观遗传学概念 答案：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生 可遗传变化的现象，叫做表观遗传 通过对图示 的分析，形成 对DNA 甲基化 概念的认识， 利用物理模 型 模 拟实 验 探究DNA 甲基 化对基因表 达的影响，帮 助学生理解 微观现象的 发生，建立结 构与功能观。 通过对典型 实例的分析、 比较和归纳， 引导学生概 括出表观遗 传的特点，构 建表观遗传 的概念，实现 对表观遗传 概念的深度 学习，提升学 生的科学思 维能力。 全 体 同 学 1 0 分 钟 0.7 发 展 性 作 业 作业四 1.情境三：将多只基因型为 Avya 的雄鼠与基因型为 aa 的雌鼠杂 交，孕期分别饲喂正常食物和富含甲基的食物，与饲喂正常食物 相比，在孕期饲喂富含甲基的食物所产生的子代(Avya)中黑鼠数 量较多，进一步检测发现子代(Avya)基因前端特殊序列甲基化程 度较高。 在真实情境 中，使用表观 遗传的知识， 让学生自觉 分析DNA 甲基 化 对 子 代性 19 学科网（北京）股份有限公司 情境四：研究发现，尼古丁会提高小鼠精子中基因的甲基化程度， 影响基因表达，进而影响后代小鼠大脑的功能，损害认知能力。 且后代小鼠即使不接触尼古丁，与正常的配偶交配所生育的后代 仍然存在缺陷。 （ 1） 结合情景三、四以及表观遗传的概念，概括环境是如何影 响生物体的性状？ 答案：环境因素可以通过表观遗传导致生物体性状产生差异，这 种差异可以遗传。 （ 2）尝试用箭头和文字构建基因、表达产物、环境、性状的关 系模式图 答案： 作业五 1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。有人 认为基因与性状之间是一一对应的关系，你赞同吗。为什么？ 答案：不赞同 原因： ①一个基因只控制一种性状的表达，并且 不受其他基因的干扰；②一个性状可以受到多个基因的影响；一 个基因可以影响多个性状。 状的影响，利 用 生 物学 原 理概括出环 境对生物性 状的影响过 程，培养学生 获取信息、解 决 新 情 景下 问题的能力。 引导学生基 于 生 物学 事 实，阐述基因 与性状间的 关系，对不同 观点进行判 断和解释，培 养科学思维。 选 考 生 物 学 科 考 生 9 分 钟 0.65 课 后 基 础 性 作 业 作业六 1. 东方人头皮的毛囊中存在黑素干细胞，能增殖分化产生黑素细 胞。黑素细胞中的酪氨酸酶催化酪氨酸转化为黑色素，使头发呈 现黑色。但一些情况会使 “青丝”转为 “华发”。 请根据信息答题： (1)东、西方人的发色存在较大差异，其根本原因在于不同个体 的相关基因携带的 不同。随着年龄增长，黑素细胞中 酪氨酸酶的活性会 （填降低、不变、增加）。 (2) 2004 年哈佛医学院的研究者发现，Mitf 基因和 Bc l2 基因中 的任何一种发生突变，都会导致实验鼠毛发变白，这一事实所反 映的基因和性状的关系是 。 能在真实的 生活实践情 境中，基于细 胞分化和基 因与性状的 关系，熟练运 用知识解决 生 产 中 的 问 题，阐明知识 的内涵。 全 体 同 学 5 分 钟 0.7 20 学科网（北京）股份有限公司 (3)第一缕白发出现的时间，主要由家族遗传决定，但也受到生 活习惯、健康状况和精神状态的影响，这体现出 。 答案：（ 1）遗传信息 降低（ 2）一种性状可能由多个基因决 定（ 3）生物的性状由基因控制，也会受到环境的影响 发 展 性 作 业 作业七 1. 果蝇幼虫正常培养温度为 25℃ , 若将刚孵化的残翅果蝇幼虫 放在 31℃的环境中培养，却得到了一些翅长接近正常的果蝇成 虫。将这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍 然是残翅果蝇。请根据上述信息分析回答下列问题： （ 1）这些残翅果蝇的出现是否为表观遗传 ，判断的依 据是 。 （ 2）如果不是表观遗传，请你提出假说进行解释。 答案：（ 1）不是表观遗传，因为表观遗传可以遗传，影响基因的 表达等，而在 31℃的环境中用残翅果蝇幼虫培养的正常翅不能遗 传。 （ 2）假说： ①果蝇翅的发育是经过酶催化的反应 ②酶是在基因控制下合成的 ③酶的活性受温度、pH 等条件的影响 2.结合表观遗传、烟草烟雾中的化学物质以及吸烟的危害等知 识，设计一张手抄报，深入宣传戒烟。 借助教材“思 维 训练 — 提 出假说”这一 栏目，设计为 课后发展性 作业，立足于 教材，创设新 的问题情境， 引导学生学 以致用，巩固 提升学生生 物学科核心 素养。 通过设计手 抄报，将美育 融入作业，手 抄报的内容 收 集 有 助于 拓 宽学 生 的 知识面，激发 学生的学习 兴趣。引导学 生 认 识吸 烟 等不良的行 为对人类及 后代健康都 有 长远 的 影 响，主动宣传 戒烟。培养社 会责任。 选 考 生 物 学 科 考 生 1 小 时 0.65 21 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