2020高中生物 第四章 基因的表達(dá) 2 基因?qū)π誀畹目刂茖W(xué)案 新人教版必修2

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1、第2節(jié)　基因?qū)π誀畹目刂? [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解中心法則的提出及其發(fā)展過程。2.通過中心法則圖解理解遺傳信息的流動方向。(難點)3.識記基因控制性狀的兩種方式。(重點)4.舉例說明基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。 知識點1　中心法則的提出及其發(fā)展 請仔細(xì)閱讀教材第68～69頁，完成下面的問題。 1．中心法則的提出 (1)提出者：克里克。 (2)內(nèi)容 ①DNA復(fù)制：遺傳信息從DNA流向DNA。 ②轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從DNA流向RNA。 ③翻譯：遺傳信息從RNA流向蛋白質(zhì)。 2．中心法則的發(fā)展 3.完善后的中心法則，用圖解表示為 知識點2　基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系

2、 請仔細(xì)閱讀教材第69～70頁，完成下面的問題。 1．基因控制生物性狀的兩條途徑 (1)基因?qū)ι镄誀畹拈g接控制 ①實質(zhì)：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。 ②舉例 (2)基因?qū)ι镄誀畹闹苯涌刂? ①實質(zhì)：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。 ②舉例：囊性纖維病。 編碼CFTR蛋白(跨膜蛋白)的基因缺失了3個堿基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異?！夤苤叙ひ涸龆?，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，使人患囊性纖維病。 2．基因與性狀的關(guān)系 (2)基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系 (3)影響基因控制性狀的因素 生物

3、性狀是由基因和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果，其關(guān)系如圖所示 3．細(xì)胞質(zhì)基因 細(xì)胞質(zhì)基因指的是細(xì)胞核以外的細(xì)胞質(zhì)中的基因。葉綠體和線粒體中的DNA都能夠進行半自主性的自我復(fù)制，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成。如線粒體疾病就是由線粒體DNA缺陷引起的，這種遺傳病只能通過母親遺傳給后代。 要點一　剖析中心法則1.中心法則內(nèi)容及其發(fā)展圖解 2．不同生物的中心法則的體現(xiàn)不同 (1)以DNA為遺傳物質(zhì)的生物 主要包括細(xì)胞生物(原核生物、真菌、動植物和人類)以及大多數(shù)病毒，它們能發(fā)生的過程如下： (2)以RNA為遺傳物質(zhì)的生物 ①不含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒，如煙草花葉病毒，它們

4、能發(fā)生的過程如下： ②含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它們能發(fā)生的過程如下： 3．中心法則的判斷方法 中心法則體現(xiàn)了DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯過程，下面從模板、原料、產(chǎn)物三個方面來分析。 (1)從模板分析 ①如果模板是DNA，生理過程可能是DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。 ②如果模板是RNA，生理過程可能是RNA復(fù)制或逆轉(zhuǎn)錄或翻譯。 (2)從原料分析 ①如果原料為脫氧核苷酸，產(chǎn)物一定是DNA，生理過程可能是DNA復(fù)制或逆轉(zhuǎn)錄。 ②如果原料為核糖核苷酸，產(chǎn)物一定是RNA，生理過程可能是轉(zhuǎn)錄或RNA復(fù)制。 ③如果原料為氨基酸，產(chǎn)物一定是蛋白質(zhì)(或多肽)，生理過程

5、是翻譯。 (3)從產(chǎn)物分析 ①如果產(chǎn)物為DNA，生理過程可能是DNA復(fù)制或逆轉(zhuǎn)錄。 ②如果產(chǎn)物為RNA，生理過程可能是RNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。 ③如果產(chǎn)物是蛋白質(zhì)(或多肽)，生理過程是翻譯。 4．中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能 (1)傳遞遺傳信息：它是通過DNA復(fù)制完成的，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細(xì)胞增殖過程中。 (2)表達(dá)遺傳信息：它是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的，發(fā)生在個體發(fā)育過程中。 5．中心法則與基因表達(dá)的關(guān)系 【典例1】　關(guān)于如圖所示的過程，下列敘述正確的是(　　) A．正常的真核生物細(xì)胞內(nèi)可發(fā)生①②⑤ B．噬菌體進行①，需將噬菌體放在含有四種游離的脫氧核苷

6、酸的溶液中 C．③④⑥常見于RNA病毒侵入細(xì)胞時 D．細(xì)胞中①④的發(fā)生都需要解旋酶 [解析]　分析題圖，①為DNA復(fù)制過程，②為轉(zhuǎn)錄過程，③為逆轉(zhuǎn)錄過程，④為RNA復(fù)制過程，⑤為翻譯過程，⑥表示遺傳信息從蛋白質(zhì)流向RNA。正常的真核生物細(xì)胞內(nèi)可發(fā)生①②⑤，A正確；噬菌體是病毒，不能獨立生存，只能在宿主細(xì)胞中進行①過程，B錯誤；到目前為止在生物體內(nèi)還沒有發(fā)現(xiàn)⑥，C錯誤；細(xì)胞中①的發(fā)生需要解旋酶，④的發(fā)生不需要解旋酶，D錯誤。 [答案]　A [針對訓(xùn)練1]　結(jié)合圖表分析，下列有關(guān)說法正確的是(　　) 抗菌藥物 抗菌機理 青霉素 抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成 環(huán)丙沙星 抑制細(xì)菌DN

7、A解旋酶的活性(可促進DNA螺旋化) 紅霉素 能與核糖體結(jié)合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 A.環(huán)丙沙星和紅霉素分別抑制細(xì)菌的①和③ B．青霉素和利福平能抑制DNA的復(fù)制 C．結(jié)核桿菌的④和⑤都發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中 D．①～⑤可發(fā)生在人體健康細(xì)胞中 [解析]　首先判定出圖中各個過程的名稱：①為DNA復(fù)制，②為轉(zhuǎn)錄，③為翻譯，④為RNA復(fù)制，⑤為逆轉(zhuǎn)錄，然后根據(jù)表格中抗菌藥物的抗菌機理來分析各選項。青霉素的作用對象是細(xì)胞壁，與DNA復(fù)制無關(guān)；環(huán)丙沙星可抑制DNA螺旋化，不利于DNA復(fù)制；紅霉素能與核糖體結(jié)合，抑制翻譯過程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，進而抑制轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制；④和

8、⑤只有某些RNA病毒在增殖過程中才能進行。 [答案]　A 要點二　基因與性狀的關(guān)系1.基因?qū)π誀羁刂频膬煞N途徑 2．分析基因與性狀的關(guān)系 (1)基因決定性狀 基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位，基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀(如下圖所示)。 同一種基因(如高度基因)決定同一種性狀(如高度)；同一種基因的不同表現(xiàn)形式(D、d)決定同一種性狀的不同表現(xiàn)形式(高、矮)；F1(Dd)產(chǎn)生配子時等位基因的分離及分離比導(dǎo)致F2中相對性狀的分離及分離比。 (2)基因與性狀的關(guān)系及影響因素 ①基因與性狀的數(shù)量關(guān)系(如下圖) 一個基因能決定一種或多種性狀；一種性狀可由一個或多

9、個基因控制，如，C(性狀)的表達(dá)受到基因1、基因2的控制。 ②影響因素 基因在控制性狀的過程中還要受環(huán)境的影響，如溫度、射線、營養(yǎng)物質(zhì)等，即生物性狀是基因和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。 同一生物在不同環(huán)境中有不同的表現(xiàn)型?；蛐褪巧矬w發(fā)育的內(nèi)因；而環(huán)境條件是生物體發(fā)育的外因；表現(xiàn)型是生物體發(fā)育的結(jié)果，是基因型與環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。 [特別提醒]　(1)生物的大多數(shù)性狀是受單基因控制的。這里的“單基因”是指一對等位基因，并不是單個基因。 (2)基因控制生物體的性狀，但基因表達(dá)過程中或表達(dá)后，可能受到環(huán)境因素的影響，所以表現(xiàn)型由基因和環(huán)境共同決定。 (3)基因與性狀并不都是簡單的

10、線性關(guān)系?；蚺c基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。 (4)同一生物不同的體細(xì)胞的核DNA相同，RNA不同，合成的蛋白質(zhì)也不同，表現(xiàn)出的性狀也不同。 【典例2】　下列關(guān)于基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系的描述中，正確的是(　　) A．皺粒豌豆的DNA中，編碼淀粉分支酶的基因的堿基序列被打亂，不能合成淀粉分支酶，淀粉含量低而蔗糖含量高 B．人類表現(xiàn)出白化癥狀體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀 C．基因與性狀之間是線性關(guān)系，即一種性狀由一個基因控制 D．囊性纖維病患者中，編碼CFTR蛋白的基因

11、增添了2個堿基，進而使CFTR蛋白的結(jié)構(gòu)受到了影響 [解析]　皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因的堿基序列，導(dǎo)致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低，游離蔗糖的含量升高。人的白化癥狀是由控制酪氨酸酶的基因異常而引起的，體現(xiàn)了基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀?；蚺c性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系，同一個基因可能影響多種性狀，多個基因也可能控制同一性狀。囊性纖維病患者的CFTR基因缺失了3個堿基，而非增添了2個堿基。 [答案]　A [針對訓(xùn)練2]　如圖為脈孢霉體內(nèi)精氨酸的合成途徑示意圖，從圖中可得出(　　

12、) A．一種物質(zhì)的合成只受一個基因的控制 B．基因可通過控制酶的合成來控制代謝 C．若基因②不表達(dá)，則基因③和④也不表達(dá) D．若基因③不存在，則瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 [解析]　基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物的性狀。由示意圖可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的參與，而它們分別受基因①②③④的控制?；蚓哂幸欢ǖ莫毩⑿?，基因②不表達(dá)時，基因③④仍可表達(dá)，只是無法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成，則瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途徑不能進行。 [答案]　B 課堂歸納小結(jié) [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] 自我校對：酶　生物新陳代謝　蛋白質(zhì) [拓展閱讀] 不苦的苦瓜

13、2014年11月29日出版的國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以長篇幅論文形式發(fā)表了中國農(nóng)科院蔬菜花卉所研究員、深圳農(nóng)業(yè)基因組所副所長黃三文博士領(lǐng)導(dǎo)完成的苦瓜苦味合成、調(diào)控及馴化分子機制的研究成果?？喙峡嗖豢嘤伞盎蜷_關(guān)”來調(diào)控。該研究成果綜合采用了基因組、變異組、轉(zhuǎn)錄組、分子生物學(xué)和生物化學(xué)等多種技術(shù)手段，成功揭示了導(dǎo)致苦瓜變苦的兩個“主開關(guān)”的作用 機理，從而可徹底避免苦味對苦瓜品質(zhì)的影響，同時提高葉片中的葫蘆素含量用于抵御害蟲，減少農(nóng)藥的使用。 特別可喜的是，研究發(fā)現(xiàn)一個新的突變使Bt基因在逆境中不表達(dá)，通過精確調(diào)節(jié)果實和葉片中Bt的表達(dá)模式，可以確?？喙瞎麑嵵胁环e累苦味物質(zhì)，從而保證苦瓜的商

14、品品質(zhì)，同時提高其葉片中的葫蘆素含量用于抵御害蟲的侵害，減少農(nóng)藥的使用。育種專家們正在利用這個分子育種方案培育新型苦瓜品種，而該項研究首次破解的葫蘆素等次生代謝產(chǎn)物的基因簇精確調(diào)控機制，也為新藥開發(fā)提供了新的思路?？喙暇哂星鍩嵋鏆?、抗癌、降血糖、降血脂、美容肌膚等藥用價值和功效。 苦瓜苦味降低過程中涉及了哪些中心法則？ 提示： [學(xué)業(yè)水平合格測試] 1．中心法則包括下列遺傳信息的傳遞過程，其中揭示生物遺傳實質(zhì)的是(　　) A．從DNA→DNA的復(fù)制過程 B．從DNA→RNA的轉(zhuǎn)錄過程 C．從RNA→蛋白質(zhì)的翻譯過程 D．從RNA→DNA的逆轉(zhuǎn)錄過程 [解析]　生

15、物遺傳實質(zhì)指的是遺傳信息在親子代之間的傳遞，而遺傳信息的復(fù)制是其在親子代間傳遞的基礎(chǔ)。 [答案]　A 2．生物體內(nèi)性狀的表達(dá)一般遵循“DNA→RNA→蛋白質(zhì)”的原則。下面是幾種與此有關(guān)的說法，不正確的是(　　) A．DNA→RNA主要是在細(xì)胞核中完成的 B．RNA→蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)中完成的 C．在同一個體不同的體細(xì)胞中DNA相同 D．在細(xì)胞的一生中，DNA、RNA和蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量是不變的 [解析]　DNA是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，一般是不變的；由于同一個體不同的體細(xì)胞中存在基因選擇性表達(dá)，因此不同細(xì)胞中的DNA相同，而RNA和蛋白質(zhì)卻不一定相同。 [答案]　D 3．如圖為人體內(nèi)

16、基因?qū)π誀畹目刂七^程，下列敘述不正確的是(　　) A．圖中①②過程發(fā)生的場所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體 B．鐮刀型細(xì)胞貧血癥致病的根本原因是基因發(fā)生了改變 C．人體衰老引起白發(fā)增多的主要原因是圖中的酪氨酸酶的活性下降 D．該圖反映了基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制酶的合成，進而控制代謝活動來進行的 [解析]　正常基因編碼的血紅蛋白組成的紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)是正常的，而異?；蚓幋a的血紅蛋白組成的紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常，說明基因通過控制血紅蛋白的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀；缺乏酪氨酸酶會導(dǎo)致黑色素?zé)o法合成，說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程進而控制生物體的性狀。 [答案]　D [學(xué)業(yè)水平等級測試]

17、 4．如圖所示，下列有關(guān)敘述中，不正確的是(　　) A．甲是DNA，乙為RNA，此過程要以甲為模板，酶為RNA聚合酶 B．甲是DNA，乙為DNA，此過程要以甲為模板，酶為DNA聚合酶 C．甲是RNA，乙為DNA，此過程為轉(zhuǎn)錄，原料為脫氧核苷酸 D．甲是RNA，乙為蛋白質(zhì)，此過程為翻譯，原料為氨基酸 [解析]　甲是RNA、乙為DNA時，圖示過程表示逆轉(zhuǎn)錄，模板為RNA，原料為脫氧核苷酸，酶為逆轉(zhuǎn)錄酶。 [答案]　C 5．下列有關(guān)基因型、性狀和環(huán)境的敘述，錯誤的是(　　) A．兩個個體的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同 B．某植物的綠色幼苗在黑暗中變成黃色，這種變化是由環(huán)境造成的 C．O型血夫婦的子代都是O型血，說明該性狀是由遺傳因素決定的 D．高莖豌豆的子代出現(xiàn)高莖和矮莖，說明該相對性狀是由環(huán)境決定的 [解析]　生物的性狀是由基因型和環(huán)境共同決定的。兩個身高不相同的個體，其基因型可能相同，也可能不相同，A項正確；葉綠素的合成需要光照，綠色幼苗的遺傳物質(zhì)正常，在黑暗中變成黃色，這是由環(huán)境造成的變化，B項正確；O型血夫婦的子代都是O型血，這是生物的遺傳，由遺傳因素決定，C項正確；高莖豌豆的子代出現(xiàn)高莖和矮莖，一般是由遺傳因素決定的性狀分離現(xiàn)象，另外，環(huán)境因素也可能導(dǎo)致矮莖性狀的出現(xiàn)，D項錯誤。 [答案]　D 14