18学高中生物第四章基因的表达第2节基因对性状的控制教学案2.doc

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第2节　基因对性状的控制

[学习导航]　1.结合“中心法则的提出及其发展”，归纳并理解中心法则。

2.阅读教材“基因、蛋白质与性状的关系”，概述基因控制生物体性状的两种方式，进一步理解基因、蛋白质与性状的关系。

[重难点击]　1.中心法则的内容。

2.基因控制生物体性状的两种方式。

生物体的这些性状都是由蛋白质体现的，前面我们已经学习了基因指导蛋白质的合成，那么基因和性状之间又存在怎样的关系呢？

这一节我们一起来学习基因对性状的控制，首先我们看一下克里克提出的中心法则。

解决学生疑难点　_______________________________________________________________

一、中心法则的提出及其发展

1．克里克提出的中心法则

过程

名称

遗传信息的流向

①

DNA复制

DNA→DNA

②

转录

DNA→RNA

③

翻译

RNA→蛋白质

2.中心法则的发展

阅读教材P69“资料分析”：

（1）材料1说明遗传信息还可以从RNA流向RNA。

（2）材料2说明遗传信息还可以从RNA流向DNA。

（3）材料3说明遗传信息还可能从蛋白质流向蛋白质。

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。

观察下图分析：

1．①②③④⑤所表示的过程依次是什么？

答案　DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。

2．在真核生物细胞中，过程①发生的场所和过程②的原料分别是什么？

答案　过程①发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；过程②的原料是4种核糖核苷酸。

3．正常的细胞中能发生哪些过程？

答案　①②③。

4．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是③；需要逆转录酶参与的过程是④。

知识整合　在中心法则中，DNA的复制、转录和翻译存在于细胞生物中，RNA的复制、逆转录只在某些以RNA为遗传物质的病毒增殖过程中出现。

1．下图为中心法则部分遗传信息的流动方向示意图，下列有关说法正确的是（　　）

A．过程1、2一般发生在RNA病毒体内

B．过程1、3、5一般发生于肿瘤病毒的体内

C．过程2、3、4发生于具细胞结构的生物体内

D．过程1～5不可能同时发生于同一个细胞内

答案　C

解析　1为逆转录过程，只能在病毒侵入宿主细胞后发生，该生理过程不会发生于病毒体内，A、B项错误；肿瘤病毒侵入宿主细胞后，在宿主细胞内增殖，需进行逆转录、合成病毒RNA、指导合成其蛋白质外壳等生理过程，因此1～5能同时发生于宿主细胞内，D项错误。

2．结合图表分析，下列有关说法正确的是（　　）

抗菌药物

抗菌机理

青霉素

抑制细菌细胞壁的合成

环丙沙星

抑制细菌DNA解旋酶（可促进DNA螺旋化）

红霉素

能与核糖体结合

利福平

抑制RNA聚合酶的活性

A.①～⑤可发生在人体健康细胞中

B．青霉素和利福平能抑制DNA的复制

C．结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中

D．环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③

答案　D

解析　①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录。

青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关。

环丙沙星可促进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录。

红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程。

利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制。

④和⑤只有RNA病毒才能进行。

3．在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。

下列叙述正确的是（　　）

A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶

B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷酸

C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制酶

D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸

答案　D

解析　若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶，A错误；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错误；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错误；若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，即蛋白质，则Z是氨基酸，D正确。

方法链接　“三看法”判断中心法则各过程

“一看”模板

“二看”原料

“三看”产物

生理过程

DNA

脱氧核苷酸

DNA

DNA复制

核糖核苷酸

RNA

转录

RNA

脱氧核苷酸

DNA

逆转录

核糖核苷酸

RNA

RNA复制

氨基酸

蛋白质

（或多肽）

翻译

二、基因、蛋白质与性状的关系

1．基因控制性状的途径

（1）间接途径

①途径：

基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。

②举例：

人白化病的形成。

控制酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。

（2）直接途径

①途径：

基因蛋白质结构生物体的性状。

②举例：

囊性纤维病。

编码CFTR蛋白（跨膜蛋白）的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖。

2．基因与性状间的对应关系

（1）生物体的绝大多数性状受单个基因控制。

（2）生物体的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。

（3）生物体的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。

牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：

1．图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？

除此之外，另一条途径是什么？

答案　图中反映出基因可以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；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

2．牵牛花的颜色是只有一对基因控制的吗？

答案　不是。

花的颜色由多对基因共同控制。

3．牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？

答案　生物体的性状也受环境影响。

4．牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？

也能全部表达吗？

答案　牵牛花的叶肉细胞中也含有基因①②③，但是由于细胞分化，基因的选择性表达，这3个基因不一定能够表达。

知识整合　牵牛花的颜色由多对基因控制的多个酶控制合成，体现了基因可以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；花的颜色与细胞中的pH有关，说明环境也会影响表现型；叶肉细胞中也含有基因①②③，但是不一定表达。

4．下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知（　　）

A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中

B．图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程不需tRNA的协助

C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同

D．过程①②③表明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

答案　D

解析　基因1和基因2在人体的所有细胞中都同时存在，A错误；①是转录，需要RNA聚合酶，②是翻译，需要tRNA携带氨基酸，B错误；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因不同，C错误；过程①②③表明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，D正确。

5．下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是（　　）

A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关

B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

C．基因可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

D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达

答案　A

解析　表现型＝基因型＋环境条件；基因可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；也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；基因表达就是指基因的转录和翻译。

1．尿嘧啶核糖核苷（简称尿苷）在细胞内可以转化为尿嘧啶核糖核苷酸。

如果选用含有3H－尿嘧啶核糖核苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，几小时后检测小肠绒毛，发现整个小肠黏膜层上均有放射性出现。

推测与之密切相关的过程是图中的（　　）

A．① B．②

C．③ D．①和②

答案　B

解析　小肠黏膜层上均有放射性出现是因为3H－尿嘧啶核糖核苷被利用，说明合成了mRNA，发生了转录过程。

2．用链霉素或新霉素处理，可以使核糖体与单链DNA分子结合，这一单链DNA分子可以代替mRNA合成多肽，这说明遗传信息可以（　　）

A．从DNA流向RNA

B．从RNA流向DNA

C．从DNA流向蛋白质

D．从蛋白质流向DNA

答案　C

解析　题中信息使核糖体与单链DNA分子结合，合成多肽，说明遗传信息可以从DNA流向蛋白质，C正确。

3．科学家发现，一种动物能否被驯化并和人类友好相处，取决于这种动物的“驯化基因”。

在生物体中，基因控制性状表现的主要途径是（　　）

A．RNA→蛋白质（性状）

B．RNA→DNA→蛋白质（性状）

C．DNA→蛋白质（性状）

D．DNA→RNA→蛋白质（性状）

答案　D

解析　DNA→RNA→蛋白质是细胞生物基因控制性状表现的主要途径；只有少数逆转录病毒和具有RNA复制酶的病毒分别以RNA→DNA→RNA→蛋白质和RNA→蛋白质为控制性状的途径；DNA→蛋白质还没有在生物体内发现。

4．有关基因、DNA、蛋白质、性状的叙述，不正确的是（　　）

A．基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的

B．基因是有遗传效应的DNA片段

C．白化症状的出现，是由于基因直接控制合成异常的色素

D．基因与性状之间不是简单的一对一关系

答案　C

解析　白化症状的出现是由于体内不能合成酪氨酸酶，从而不能产生黑色素，属于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。

5．如图代表人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。

结合图形，联系已有知识，回答以下问题。

（1）某人是苯丙酮尿症患者，但肤色正常，其原因是食物中可能含有________________。

（2）防治苯丙酮尿症的有效方法是食疗，即要尽量减少饮食中的____________的量。

（3）一对正常的夫妇生了一个既患苯丙酮尿症又患白化病的女儿和一个正常的儿子。

这个正常儿子的基因型是__________________。

（4）从苯丙酮尿症的患病机理可以看出基因与性状的关系是_____________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）酪氨酸　

（2）苯丙氨酸　（3）AABB或AABb或AaBB或AaBb　（4）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

解析　

（1）苯丙酮尿症患者缺少酶1，所以苯丙氨酸不能转化成酪氨酸，而有黑色素产生说明酪氨酸还有其他来源，如食物。

（2）由于缺乏酶1，苯丙氨酸会转变为苯丙酮酸，对幼儿产生毒害，减少苯丙酮酸的含量，则需要减少苯丙氨酸的摄入量。

（3）由于双亲正常，但生了一个两病均患的女儿，则双亲基因型均为AaBb，所以正常儿子只要满足A_B_即可。

（4）苯丙酮尿症是由于缺乏酶1所致，根本原因是相应基因发生改变。

课时作业

[学考达标]

1．下图表示自然界中遗传信息在三种大分子间的流动（如箭头2代表转录），相关说法正确的是（　　）

A．1、2、4常见，3、7少见，其他尚未被证实

B．2、4、6常见，其他几乎从未被证实

C．5、8、9未被证实，3、7少见，其他常见

D．3、7少见，其他常见

答案　A

解析　图中1表示DNA复制，2表示转录，3表示RNA复制，4表示翻译，5表示蛋白质复制，6表示由蛋白质→DNA,7表示逆转录，8表示由蛋白质→RNA,9表示由DNA→蛋白质，中心法则及其补充包含的是1、2、3、4、7的内容，其中1、2、4是常见途径，3、7途径为中心法则的补充，在某些病毒中出现；5、6、8、9目前还没有证实其在生物体中是否存在。

2．结合下图分析，下列叙述错误的是（　　）

A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中

B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质

C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础

D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链

答案　D

解析　生物的遗传物质是DNA或RNA，则遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B正确；表现型通过蛋白质表现，故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C正确；编码蛋白质的基因含两条单链，碱基序列互补，遗传信息不同，D错误。

3．金鱼草的纯合红花植株与白花植株杂交，F1在强光低温条件下开红花，在遮阳高温条件下则开白花。

这个实例说明（　　）

A．基因型是性状表现的内在因素

B．表现型是基因型的表现形式

C．基因型相同，表现型一定相同

D．表现型是基因型与环境相互作用的结果

答案　D

解析　F1的个体间基因型相同，在不同条件下，表现型不同，说明表现型除了由基因型决定外，还受环境条件的影响。

4．黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。

下列选项正确的是（　　）

A．环境因子不影响生物体的表现型

B．不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同

C．黄曲霉毒素致癌是表现型

D．黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型

答案　D

解析　依据题干“黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响”可知，A项是错误的；由于是多基因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型不相同；依据表现型的概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型。

5．下列有关生物体内基因与酶关系的叙述，正确的是（　　）

A．绝大多数酶是基因转录的重要产物

B．酶和基因都是细胞内染色体的组成成分

C．基因控制生物性状有些是通过控制酶的合成来控制相应代谢过程实现的

D．只要含有某种酶的基因，细胞中就有相应的酶

答案　C

解析　大多数酶是基因表达的产物，只有少数酶（RNA）才是转录的产物。

染色体的主要成分是蛋白质和DNA，此处的蛋白质是结构蛋白。

基因表达具有选择性，有某种基因不一定表达出相应的蛋白质。

6．下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是（　　）

A．一对相对性状可由多对基因控制

B．基因可通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状

C．隐性基因控制的性状不一定得到表现

D．基因型相同，表现型就相同

答案　D

解析　一对相对性状可由一对或多对基因控制，A正确；基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控制生物体的性状，B正确；隐性基因控制的性状可能被显性性状所掩盖，如Aa表现为A基因控制的性状，C正确；基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同，D错误。

[高考提能]

7．下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是（　　）

A．丙的合成可能受到一个以上基因的控制

B．图示过程没有遗传信息的流动

C．过程a仅在核糖体上进行

D．甲、乙中均含有起始密码子

答案　B

解析　丙是由两条多肽链组成的，从图形可以看出由甲和乙这两条RNA链翻译得到，所以可能有两个基因分别转录合成甲和乙。

遗传信息的流动包括传递和表达，遗传信息的表达包括转录和翻译，图示代表基因表达中的翻译过程。

过程a代表的是翻译过程，场所是核糖体。

甲和乙都是RNA，都有起始密码子和终止密码子。

8．科学家在细胞中发现了一种新的线粒体因子——MTERF3，这一因子主要抑制线粒体DNA的表达，从而减少细胞能量的产生。

此项成果将可能有助于糖尿病、心脏病和帕金森氏症等多种疾病的治疗。

根据以上资料，下列相关叙述错误的是（　　）

A．线粒体DNA也含有可以转录、翻译的功能基因

B．线粒体基因控制性状的遗传不符合孟德尔遗传定律

C．线粒体因子MTERF3直接抑制细胞呼吸中酶的活性

D．糖尿病、心脏病和帕金森氏症等疾病可能与线粒体功能受损有关

答案　C

解析　线粒体中的DNA也能进行转录与翻译；线粒体中的基因是随细胞质随机分开的，所以不符合孟德尔遗传定律。

9．如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是（　　）

A．过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能

B．基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的

C．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上

D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化

答案　B

解析　基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状属于间接控制。

10．人体内苯丙氨酸的代谢途径如图所示。

人群中，有若干种遗传病是由于苯丙氨酸的代谢缺陷所导致的。

例如，苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮酸在脑中积累会阻碍脑的发育，造成智力低下。

下列分析不正确的是（　　）

A．缺乏酶①可导致病人既“白（白化病）”又“痴”

B．缺乏酶⑤可导致病人只“白”不“痴”

C．缺乏酶⑥时，婴儿使用过的尿布会留有黑色污迹（尿黑酸）

D．上述实例可以证明遗传物质通过控制酶的合成，从而控制新陈代谢和性状

答案　C

解析　该题中的每种酶只催化一种化学反应，缺乏酶①则不能合成酪氨酸，但能合成苯丙酮酸，据图示可知此时该病人既“白”又“痴”；缺乏酶⑤只能引起酪氨酸不能转变为黑色素，故只表现为白化病；而缺乏酶⑥时，只会引起不能合成苯丙酮酸，但其他生理过程正常，故婴儿的尿布上不会有尿黑酸，尿黑酸最终被分解为CO2和H2O；该代谢过程可证明基因通过控制酶的合成来控制新陈代谢和性状。

11．已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方向如图所示，（注：

图中单螺旋线表示RNA，双螺旋线表示DNA）根据图回答下列问题：

（1）对三种类型的病毒分别举例：

甲______________；乙______________；

丙______________。

（2）①图中1、8表示遗传信息的____________________过程。

②图中2、5、9表示遗传信息的____________________过程。

③图中3、10表示遗传物质的____________________，该过程进行所必需的物质条件是________________________________________。

（3）图中7表示遗传信息的________，此过程需有________酶的作用。

这一现象的发现，其意义是____________________________。

答案　

（1）噬菌体　烟草花叶病毒　艾滋病病毒

（2）①转录　②翻译　③DNA复制　模板、酶、脱氧核苷酸（或原料）和ATP　（3）逆转录　逆转录　对“中心法则”的重要补充

解析　从图中看出病毒甲只有核酸DNA，乙是RNA，丙是RNA。

并且甲中的DNA能自我复制，还控制蛋白质的合成；乙中的RNA能自我复制，且控制蛋白质的合成；丙中的RNA通过逆转录决定DNA的结构，且能控制蛋白质的合成。

12．下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成。

请据图回答下列问题：

（1）A、D试管中的产物是________，但A试管模拟的是________________过程，D试管模拟的是________________过程。

（2）B、C试管中的产物是________，但B试管模拟的是________________过程，C试管模拟的是________________过程。

（3）假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，最多有________个密码子。

（4）E试管模拟的是________过程，在细胞中进行的场所是________，图中的原料为________，工具是________，产物是________。

（5）生物遗传信息传递的全过程可用下图表示

①请将此图解中a～e过程与前面图示A～E试管所模拟的过程对应起来：

a对应________，b对应________，c对应________，d对应________，e对应________。

②此图解中可在多数生物体内发生的过程是________，在少数生物体内发生的过程是________，人体内不能发生________过程。

③图解中的c过程要有________酶参与。

答案　

（1）DNA　DNA复制　逆转录　

（2）RNA　转录　RNA复制　（3）153　51　（4）翻译　核糖体　氨基酸　转运RNA　多肽（蛋白质）　（5）①A试管　B试管　D试管　C试管　E试管　②a、b、e　d、c　d、c

③逆转录

解析　依据各试管中加入的物质可推断所模拟的过程，依据加入的DNA的碱基数可推断转录产生的mRNA中的碱基数或密码子数。

13．乙肝被称为“中国第一病”。

人们对乙肝病的机理研究较多。

乙肝病毒的DNA有一条环状链和一条较短的半环链，侵染时先形成完整的环状，再把其中一条作为原始模板复制形成新的病毒。

如图：

（1）发生在宿主细胞核的过程有____________，发生在宿主细胞质内的过程有__________________。

（2）乙肝病毒的中心法则：

________________________________________________________。

（3）发生了碱基互补配对现象的有________过程。

（4）物质a的作用是____________________________。

同类的物质还具有的作用有__________________________________________________________。

（5）过程⑤⑦的原料种类数可能分别为________种，都存在______________现象。

（6）过程⑦和过程⑤的产物都具有多样性特点，其原因分别是______________________和____________________________。

答案　

（1）③④　⑤⑥⑦

（2）　（3）③④⑤⑦

（4）携带DNA遗传信息，作为翻译的模板　转运氨基酸，组成核糖体，作为RNA病毒的遗传物质　（5）20、4　碱基互补配对　（6）4种碱基对的排列顺序多样　氨基酸的排列顺序多样、种类多和数目多及多肽链的空间结构千差万别

解析　

（1）乙肝病毒需要侵入宿主细胞，在细胞核内先复制形成完整的环状③，然后进行DNA的转录④。

⑤是翻译，⑥是组装，这两个过程是发生在细胞质中的。

⑦是病毒的组装，发生在释放之前，应该是在细胞质中。

（2）除正常的DNA转录、翻译过程外，还注意存在逆转录过程。

（3）③是形成新的DNA，④是转录，⑤是翻译，⑦是逆转录，这些过程都发生了碱基互补配对现象。

（4）物质a是mRNA，其作用是把细胞核的DNA信息携带到细胞质中，作为翻译的模板以形成多肽链。

同类的物质还有tRNA和rRNA，可转运氨基酸，组成核糖体，也可以是RNA病毒的遗传物质。

（5）⑤是翻译形成多肽链的过程，⑦是逆转录形成DNA的过程，⑦过程需要的原料为4种脱氧核苷酸，⑤过程需要20种氨基酸。

形成DNA或者是翻译过程都存在碱基互补配对现象，这是准确进行的基础。

（6）过程⑦和过程⑤的产物分别是DNA和蛋白质，DNA多样性是因为4种碱基对的排列顺序千变万化，其空间结构和碱基的种类不是主要的原因。

而蛋白质的基本单位的种类非常多，有20种，这对蛋白质的多样性影响特别大，另外加上氨基酸的数量和排序的不确定性，造成蛋白质的多样性。

[真题体验]

14．（2016·海南，13）某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。

物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病