2017-2018學年高中生物 第4章 基因的表達 第2節(jié) 基因對性狀的控制學案 新人教版必修2

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1、 第2節(jié) 基因對性狀的控制 1.生物遺傳信息流動表示為： 2．逆轉錄和RNA復制只發(fā)生在某些病毒中。 3．基因控制生物性狀的兩條途徑： (1)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)通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。 4．一個基因可能影響多種性狀，一種性狀也可能由多個基因控制。 5．線粒體DNA和葉綠體DNA也能進行復制、轉錄和翻譯，并控制生物體的性狀。 中心法則及其發(fā)展 [自讀教材·夯基礎] 1．中心法則的提出 (1)提出者：克里克。 (2) (3)圖解：。 2．中心法則的發(fā)展 發(fā)展內容 信息流動 舉例

2、 RNA自我復制 遺傳信息從RNA流向RNA RNA病毒 RNA逆轉錄合成DNA 遺傳信息從RNA流向DNA HIV、致癌的RNA病毒 　　 1．以中心法則為基礎，寫出發(fā)展后的中心法則圖解。 提示： 2．在人體細胞中能否進行RNA復制和逆轉錄？在人體細胞內遺傳信息是如何流動的？ 提示：①不能。 ②其過程為： [跟隨名師·解疑難] 1．中心法則及其與生物種類的關系 (1)中心法則內容及其發(fā)展圖解： (2)中心法則與生物種類的關系： ①細胞生物：原核生物、真核生物。 ②病毒： a．DNA病毒： b．RNA病毒： 2．中心法則體現(xiàn)了DNA

3、的兩大基本功能 (1)傳遞遺傳信息：它是通過DNA復制完成的，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細胞增殖過程中。 (2)表達遺傳信息：它是通過轉錄和翻譯完成的，發(fā)生在個體發(fā)育過程中。 [特別提醒]　 (1)逆轉錄需要逆轉錄酶。 (2)逆轉錄和RNA復制只有某些病毒才能進行。 基因、蛋白質與性狀的關系 [自讀教材·夯基礎] 1．基因控制性狀的途徑 (1)基因對性狀的間接控制： ①實質：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： 皺粒豌豆的形成 人白化病的形成 　　(2)基因對生物體性狀的直接控制： ①實質：基因通過控制蛋白質的結

4、構直接控制生物體的性狀。 ②舉例：囊性纖維病。編碼CFTR蛋白的基因缺失了3個堿基CFTR蛋白缺少苯丙氨酸，引起CFTR蛋白結構和功能異常。 2．基因與性狀的關系[判斷] (1)基因與性狀的關系是一對一的線性關系。(×) (2)生物性狀是由基因型和環(huán)境共同控制的。(√) 3．細胞質基因 (1)分布：線粒體和葉綠體中。 (2)功能： ①進行半自主自我復制。 ②通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成。 (3)遺傳方式：只能通過母親遺傳給后代。 1．基因型相同的不同個體，其表現(xiàn)型是否相同？基因型不同的個體表現(xiàn)型能否相同？ 提示：①不一定，若環(huán)境不同，則表現(xiàn)型可能不同。 ②可

5、能相同。 2．細胞質遺傳又稱為母系遺傳，在遺傳方式上有什么特點？是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律？ 提示：①子代性狀總是與母親相同，雜交后代無一定的性狀分離比。②不遵循。 [跟隨名師·解疑難] 1．基因對性狀控制的兩種途徑 2．基因對性狀控制的因素 (3)基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，共同調控著生物體的性狀。 中心法則及其應用 　　[例1]　結合圖表分析，下列有關說法正確的是(　　) 抗菌藥物 抗菌機理 青霉素 抑制細菌細胞壁的合成 環(huán)丙沙星 抑制細菌DNA解旋酶(可促進DNA螺旋化) 紅霉素 能與核糖體結合

6、 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菌的①和③ B．青霉素和利福平能抑制DNA的復制 C．結核桿菌的④和⑤都發(fā)生在細胞質中 D．①～⑤可發(fā)生在人體健康細胞中 [思路點撥] [解析]　首先判定出圖中各個過程的名稱：①為DNA復制，②為轉錄，③為翻譯，④為RNA復制，⑤為逆轉錄，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胞壁，與DNA復制無關；環(huán)丙沙星可促進DNA螺旋化，不利于DNA復制和轉錄；紅霉素能與核糖體結合，抑制翻譯過程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，進而抑制轉錄和RNA復制；④和⑤只有RNA病毒才能進行。 [

7、答案]　A 1．下圖表示自然界中遺傳信息在三種大分子間的流動(如箭頭②代表轉錄)，相關說法正確的是(　　) A．①②④常見，③⑦少見，其他尚未被證實 B．②④⑥常見，其他幾乎從未被證實 C．⑤⑧⑨未被證實，③⑦少見，其他常見 D．③⑦少見，其他常見 解析：選A　圖中①表示DNA復制，②表示轉錄，③表示RNA復制，④表示翻譯，⑤表示蛋白質復制，⑥表示由蛋白質→DNA，⑦表示逆轉錄，⑧表示由蛋白質→RNA，⑨表示由DNA→蛋白質，中心法則及其補充包含的是①②③④⑦的內容，其中①②④是常見途徑，③⑦途徑為中心法則的補充，在某些病毒中出現(xiàn)；⑤⑥⑧⑨目前還沒有證實其在生物體中是否存在

8、。 基因對性狀的控制 [例2]　下面為脈孢霉體內精氨酸的合成途徑示意圖，從圖中可得出(　　) 基因―→鳥氨酸瓜氨酸―→精氨酰琥珀酸精氨酸① A．一種物質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，則基因③和④也不表達 D．若基因③不存在，則瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 [思路點撥] [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裕颌诓槐磉_時， 基因③④仍可表達，只是無法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成

9、，則瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途徑不能進行。 [答案]　B 2．下面關于基因、蛋白質、性狀之間關系的敘述，錯誤的是(　　) A．生物體的一切性狀完全由基因控制，與環(huán)境因素無關 B．基因可通過控制蛋白質的結構直接控制生物性狀 C．基因可通過控制酶的合成控制生物性狀 D．基因的遺傳信息可通過轉錄和翻譯傳遞到蛋白質得以表達 解析：選A　生物的性狀是由基因型和環(huán)境共同決定的。 1．探究表現(xiàn)型、基因型和環(huán)境的關系。 2．探究遺傳信息的流動及其影響因素。 典例剖析 下圖為在實驗室中進行的相關模擬實驗，請據(jù)圖回答問題： (1)圖中甲、乙實驗模擬的過程分別是________、

10、 ____________。 (2)圖中乙過程要順利進行，還需向試管中加入的物質或細胞結構有________、________。 (3)若將甲試管中加入的“核糖核苷酸”換成“脫氧核苷酸”，相關酶也作出調整，則甲試管模擬的過程是________________________。 (4)人們通過研究發(fā)現(xiàn)，有些抗生素能通過阻斷細菌細胞內蛋白質的合成，從而抑制細菌的繁殖?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)一種新型抗生素，有人根據(jù)上述模擬實驗的方法進行了如下實驗過程： A試管 B試管 C試管 D試管 加入等量且足量的能量、核糖核苷酸、相關酶的混合溶液 等量相同的細菌DNA 等量相同的人體DNA 2 mL

11、一定濃度的新型抗生素水溶液 2 mL 蒸餾水 2 mL一定濃度的新型抗生素水溶液 2 mL 蒸餾水 　　分析上表，試回答： ①本實驗的目的是________________________________________________________________________ ______________。 ②預期實驗結果并得出實驗結論： 該實驗有可能會出現(xiàn)________種實驗結果，如果出現(xiàn)_____________________， 則說明該抗生素只阻斷細菌DNA的轉錄，不阻斷人體DNA的轉錄。 [解析]　(1)甲試管中以DNA為模板，核糖核苷酸為原料，生成

12、物必然是RNA，說明模擬的是轉錄過程。乙試管中有mRNA，原料為氨基酸，說明模擬的是翻譯過程。(2)翻譯過程需要mRNA、氨基酸、酶、能量，還需要運載工具tRNA，場所是核糖體。(3)若甲試管中加入脫氧核苷酸，則生成物必然是DNA，即說明模擬的是DNA分子的復制過程。(4)①根據(jù)表格中變量的分析知該實驗的目的是要探究這種新型抗生素對人體DNA和細菌DNA轉錄的影響。②該實驗有可能會出現(xiàn)4種結果，分別為A試管中無RNA生成，B、C、D試管中均有RNA生成；A、B、C、D試管中均有RNA生成；A、B、D試管中均有RNA生成，C試管中無RNA生成；A、C試管中無RNA生成，B、D試管中有RNA生成。

13、 [答案]　(1)轉錄　翻譯　(2)tRNA　核糖體　(3)DNA分子的復制　(4)①探究這種新型抗生素對人體DNA和細菌DNA轉錄的影響　②4　A試管中無RNA生成，B、C、D試管中均有RNA生成 歸納拓展 據(jù)模板和原料判斷中心法則的過程 模板 原料 生理過程 DNA 脫氧核苷酸 DNA復制 DNA 核糖核苷酸 轉錄 RNA 核糖核苷酸 RNA復制 RNA 氨基酸 翻譯 RNA 脫氧核苷酸 逆轉錄 [隨堂基礎鞏固] 1．下列關于遺傳信息傳遞的敘述，錯誤的是(　　) A．線粒體和葉綠體中遺傳信息的傳遞遵循中心法則 B．DNA中的遺傳信

14、息是通過轉錄傳遞給mRNA的 C．DNA中的遺傳信息可決定蛋白質中氨基酸的排列順序 D．DNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則 解析：選D　線粒體和葉綠體中也有少量的DNA和RNA，能夠進行DNA的復制、轉錄和翻譯的過程，遵循中心法則；DNA能夠通過轉錄將遺傳信息傳遞給mRNA，進一步通過翻譯完成蛋白質的合成，所以DNA中的遺傳信息可決定蛋白質中氨基酸的排列順序；DNA病毒中沒有RNA，但是其遺傳信息的傳遞遵循中心法則。 2．遺傳信息從RNA→RNA途徑是對中心法則的補充，下列能夠進行該傳遞的生物是(　　) A．煙草　　　　　　　 B．煙草花葉病毒 C．噬菌體 D

15、．大腸桿菌 解析：選B　由RNA→RNA是RNA的復制過程，該過程只發(fā)生在RNA病毒中。 3．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；基因也能通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。下列所舉實例中與事實不相符的是(　　) A．控制生成黑色素的基因異?！谏亟Y構異?！谆? B．控制血紅蛋白的基因異常→血紅蛋白結構異?！\輸氧的能力下降→貧血癥 C．控制淀粉分支酶的基因異?！荒芎铣傻矸鄯种浮矸酆拷档汀a(chǎn)生皺粒豌豆 D．控制跨膜蛋白的基因異?！缒さ鞍捉Y構異常→轉運氯離子的功能異?！倚岳w維病 解析：選A　人的白化癥狀是由于控制酪氨酸酶的基因異常而引起的

16、。 4．中心法則揭示了生物遺傳信息傳遞與表達的過程。人體皮膚生發(fā)層細胞能不斷分裂，其中主要在細胞核中進行的過程是(　　) A．a(chǎn)和e B．a(chǎn)和b C．b和c D．d和e 解析：選B　a、b、c、d、e分別代表DNA的復制、轉錄、翻譯、逆轉錄、RNA的復制過程?？砂l(fā)生在人體皮膚生發(fā)層細胞中的過程只有a、b和c，其中a、b兩過程主要在細胞核中進行，c過程發(fā)生在核糖體上。 5．有一種繡球花的花色因土壤pH的不同而變化，在pH大于7時開藍色花，在pH小于7時開桃色花，這是因為土壤pH(　　) A．是一種誘變因素 B．引起染色體變異 C．影響基因的表達 D．改變了色素基因 解

17、析：選C　據(jù)題意分析，土壤pH是作為一種環(huán)境因素影響了基因的表達，導致花色改變，并沒有改變生物體的遺傳物質。 6．中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質傳遞與表達的過程。請據(jù)圖回答下列問題： (1)a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是________、________、________和________。 (2)需要tRNA和核糖體同時參與的過程是________________(用圖中的字母回答)。 (3)a過程發(fā)生在真核細胞分裂的________期。 (4)在真核細胞中，a和b兩個過程發(fā)生的主要場所是______________。 (5)能特異性識別信使RNA上密碼

18、子的分子是______________，后者所攜帶的分子是________。 (6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達的途徑有(用類似本題圖中的形式表述)：①________________________________________________________________________； ②________________________。 解析：在中心法則中，a、b、c、d分別代表DNA自我復制、轉錄、翻譯和逆轉錄四個過程。需要tRNA和核糖體同時參與的是翻譯過程c；真核細胞中a過程發(fā)生在分裂的間期；a和b過程都發(fā)生在細胞核中；在翻譯過程中，能特異性地與信使RNA分子上的密

19、碼子相結合的物質是轉運RNA，其識別結構是反密碼子，轉運RNA上攜帶的分子是氨基酸。RNA病毒的遺傳信息的傳遞方式有直接控制蛋白質的合成和自我復制過程以及逆轉錄出DNA再通過DNA控制蛋白質的合成過程兩種。 答案：(1)DNA復制　轉錄　翻譯　逆轉錄　(2)c (3)間(S)　(4)細胞核　(5)tRNA(轉運RNA)　氨基酸 (6)① ② [課時跟蹤檢測] (滿分50分　時間25分鐘) 一、選擇題(每小題4分，共24分) 1．下列是關于基因、蛋白質和性狀三者之間關系的敘述，錯誤的是(　　) A．蛋白質的功能可以影響性狀 B．蛋白質的結構可以直接影響性狀 C．基因控制性狀

20、是通過控制蛋白質的合成來實現(xiàn)的 D．生物體的性狀完全由基因控制 解析：選D　生物體的性狀還受環(huán)境的影響。 2．下圖為遺傳信息的傳遞過程圖，在人體成熟的白細胞和小麥細胞內都能發(fā)生的是(　　) A．②⑤　　　　　　 　B．①③④ C．①②⑤ D．①②③④⑤ 解析：選A　圖中①②③④⑤分別表示DNA的復制、轉錄、逆轉錄、RNA的復制、翻譯過程。人體成熟的白細胞和小麥細胞的遺傳物質都是DNA；人體成熟的白細胞不再分裂，沒有DNA的復制，可以進行轉錄、翻譯過程；小麥細胞內可發(fā)生①②⑤過程。 3．如圖為某RNA病毒侵入宿主細胞后的增殖過程。下列說法錯誤的是(　　) A．①過程需

21、要逆轉錄酶 B．①③過程所需原料相同 C．該病毒的RNA不能直接作為翻譯的模板 D．①②③過程都遵循中心法則 解析：選A　逆轉錄是以RNA為模板合成DNA的過程，故①過程不屬于逆轉錄；①③過程都合成RNA，所需原料均為4種核糖核苷酸；由題圖可知，該病毒以自身的RNA(-RNA)為模板合成＋mRNA，再以＋mRNA為模板翻譯形成蛋白質，說明該病毒的RNA不能直接作為翻譯的模板；①②③過程都遵循中心法則。 4．人類白化病和苯丙酮尿癥是由于代謝異常引起的疾病，下圖表示在人體代謝中產(chǎn)生這兩類疾病的過程。由圖不能得出的結論是(　　) ①基因可以通過控制蛋白質的結構來控制生物的性狀 ②基

22、因可以通過控制酶的合成來控制生物的性狀 ③一個基因只能控制一種性狀 ④一個性狀可以由多個基因控制 A．①② 　B．①③ C．②③ D．③④ 解析：選B　由圖可以看出，苯丙酮酸、多巴胺和黑色素物質的代謝異常與酶的合成直接相關，而酶的合成是由基因控制的；基因1若發(fā)生變化，則多巴胺和黑色素的合成都受影響；多巴胺和黑色素的合成也都受多種基因的控制。 5．結合下圖分析，下列敘述錯誤的是(　　) A．生物的遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B．核苷酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質 C．遺傳信息傳遞到蛋白質是表現(xiàn)型實現(xiàn)的基礎 D．編碼蛋白質的基因含遺傳信息相同的兩

23、條單鏈 解析：選D　對于以DNA為遺傳物質的細胞生物及部分DNA病毒來說，遺傳信息儲存在DNA的脫氧核苷酸序列中；對于RNA病毒來說，遺傳信息儲存在RNA的核糖核苷酸序列中。由于密碼子的簡并性(即某些不同的密碼子可決定相同的氨基酸)等原因，核苷酸序列不同的基因，也可能表達出相同的蛋白質。蛋白質是生物性狀的主要體現(xiàn)者，基因對性狀的控制是通過控制蛋白質的合成實現(xiàn)的。具有轉錄功能的鏈叫模板鏈或反義鏈，另一條無轉錄功能的鏈叫編碼鏈或有義鏈。兩條鏈之間的堿基互補配對，核苷酸排列順序不同，含有不同的遺傳信息。 6．下圖表示基因的作用與性狀的表現(xiàn)之間的關系。下列相關的敘述，正確的是(　　) A

24、．①過程與DNA復制的共同點，都是以DNA單鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下進行 B．③過程直接需要的物質或結構有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖體、酶、ATP C．人的鐮刀型細胞貧血癥是通過蛋白質間接表現(xiàn)的，苯丙酮尿癥是通過蛋白質直接表現(xiàn)的 D．HIV和T2噬菌體都可以在人體細胞內進行①③這兩個基本過程 解析：選B?、龠^程是轉錄，是以DNA一條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下進行的；T2噬菌體的宿主細胞是大腸桿菌細胞，不能侵染人體細胞；苯丙酮尿癥是患者體內某種酶的合成受阻導致的，是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程進而控制蛋白質合成。 二、非選擇題(共26分) 7．(14分)下圖

25、表示真核細胞中遺傳信息的傳遞過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)科學家克里克提出的中心法則包括圖中______所示的遺傳信息的傳遞過程。A過程發(fā)生在______________________的間期，B過程需要的原料是______________________，圖中需要解旋酶的過程有__________________。 (2)D過程表示tRNA運輸氨基酸參與翻譯，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密碼子分別是AUG、UAC，某tRNA上的反密碼子是AUG，則該tRNA所攜帶的氨基酸是______________________。 (3)圖中a、b為mRNA的兩端，核糖體在mRNA上的移動方向是

26、________。圖中的不同核糖體最終形成的肽鏈________(填“相同”或“不同”)。 解析：克里克提出的中心法則包括DNA的復制、轉錄和翻譯，即圖中A、B、C，DNA的復制發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)第一次分裂前的間期；轉錄原料是游離的4種核糖核苷酸，解旋發(fā)生在DNA復制和轉錄過程中；tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補，所以當tRNA上的反密碼子是AUG時，它所對應的氨基酸密碼子是UAC，即氨基酸為酪氨酸；由圖可知核糖體在mRNA上的移動方向是由a到b，由于模板相同所以圖中的不同核糖體最終形成的肽鏈是相同的。 答案：(1)A、B、C　有絲分裂和減數(shù)第一次分裂前　游離的4種核糖核苷

27、酸　A、B　(2)酪氨酸　(3)由a到b　相同 8．(12分)油菜植物體內的中間代謝產(chǎn)物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)運向種子后有兩條轉變途徑，如圖甲所示，其中酶a和酶b分別由基因A和基因B控制合成。圖乙表示基因B。某科研人員根據(jù)這一機制培育出高產(chǎn)油油菜，產(chǎn)油率由原來的35%提高到58%。請回答： (1)酶a與酶b結構上的區(qū)別是________________________________________________________________________ _______________________________________________________

28、_________________。 (2)基因B的表達過程包括________________________________________________________________________。 (3)在基因B中，α鏈是轉錄鏈，轉錄出α′鏈，科學家們誘導β鏈也能轉錄，轉錄出β′鏈，從而形成雙鏈mRNA，那么該雙鏈mRNA的組成鏈是________________________________________________________________________。 (4)為什么基因B轉錄出雙鏈mRNA就能提高油脂產(chǎn)量？______________________

29、__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)如果基因A的轉錄鏈為β，其互補鏈為α，想要提高氨基酸的產(chǎn)量，基本思路是________________________________________________________________________ ________________________。 解析：從圖甲可以看出，如果抑制酶b的活性或者使該酶不能合成，則能提高油脂的產(chǎn)量。 答案：(1)構成它們的氨基酸種類、數(shù)目和排列順序不同以及肽鏈形成的空間結構不同　(2)轉錄和翻譯　(3)α′鏈與β′鏈　(4)形成雙鏈后mRNA不能與核糖體結合，從而不能合成酶b；而細胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例提高　(5)誘導基因A的α鏈也能轉錄，形成雙鏈mRNA - 13 -