高中生物第4章基因的表达第2节基因对性状的控制学案新人教版(共17页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上第2节基因对性状的控制学习目标导引核心素养对接关键术语1.通过中心法则图解理解遗传信息的流动方向；2.识记基因控制性状的两种方式；3.举例说明基因、蛋白质与性状的关系。1.生命观念通过对中心法则的理解记忆，认同遗传信息流动的观念；2.科学思维通过理解识记基因控制性状的方式，掌握住基因、蛋白质与性状之间的关系；3.科学探究通过模拟中心法则各过程，提高对实验的分析能力。中心法则基因控制性状选择性表达|预知概念|一、中心法则的提出及其发展1.提出者克里克。2.内容（1）DNA复制：遗传信息从DNA流向DNA。（2）转录：遗传信息从DNA流向RNA。（3）翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质。3.发展发展内容信息流动举例RNA自我复制遗传信息从RNA流向RNA烟草花叶病毒RNA逆转录遗传信息从RNA流向DNAHIV4.完善后的中心法则，用图解表示为二、基因、蛋白质与性状的关系1.基因控制性状的两种途径（1）直接途径：基因蛋白质的结构生物体的性状。（2）间接途径：基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。2基因与性状间的对应关系（1）生物的绝大多数性状受单个基因控制。（2）生物的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。（3）生物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。|过程评价|1DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则（）2在人体细胞核中，可以进行DNA的复制、DNA的转录和翻译（）3RNA病毒都能进行逆转录（）4生物体的基因型相同，表现型就一定相同（）5生物的性状只受基因控制（）答案1.×2.×3.×4.×5.×|联想·质疑|中心法则图解中心法则适用条件DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。镰刀型细胞贫血症的成因：碱基对的替换引起的基因突变，从而导致血红蛋白中氨基酸种类的改变；体现了基因对性状的直接控制。豌豆圆粒和皱粒的形成原因：编码淀粉分支酶的基因突变，导致淀粉分支酶不能合成；体现了基因对性状的间接控制。基因的改变仅仅引起生物体单一性状的改变吗？提示：不一定，基因之间有着复杂的相互作用，改变一个基因很有可能引起其他的基因表达也随之改变。科学探究1中心法则的解读1据图回答下列问题：中心法则内容及其发展图解（1）结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？提示：DNA产生途径有DNA的复制及逆转录；RNA的产生途径有RNA的复制及转录。（2）线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？提示：遵循，在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。（3）图中的过程都是遗传信息流动的过程，每个过程为什么能准确地将遗传信息传递？提示：原因有二：一是每个过程都有精确的模板；二是严格遵守碱基互补配对原则。2下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。（1）四个试管分别模拟中心法则中的哪个过程？提示：a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。（2）四个试管模拟的过程分别需要什么酶？提示：a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA聚合酶（RNA复制酶）；d：逆转录酶。3甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别如下图所示。请据图思考下列问题：（1）HIV、噬菌体、流感病毒分别对应图中的哪个类型？提示：HIV：丙；噬菌体：甲；流感病毒：乙。（2）说出甲、乙、丙中的数字分别表示什么过程。提示：甲：1转录，2翻译，3DNA的复制；乙：4RNA的复制，5翻译，6RNA的复制；丙：7逆转录，8转录，9翻译，10DNA的复制。（3）不管哪种病毒，其增殖都要合成自身的蛋白质外壳和核酸，该过程需要的原料都来自哪里？提示：由宿主细胞提供。【探究应用】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RNA聚合酶D若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸解析若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶；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。答案D【一题多变】（1）体外模拟中心法则的某一个过程，需要哪些必要条件？提示：模板、原料、酶、ATP及适宜的温度和pH。（2）根据模板、原料和酶等条件就可以确定中心法则中的某一过程，三个条件中只知道一个条件能确定某一过程吗？如果不能，至少需要知道几个条件？提示：只知道一个条件不能确定，例如只知道模板是DNA，可能是DNA的复制也可能是转录。三个条件中至少知道两个条件才能确定中心法则中的某个过程，例如知道了模板是DNA和DNA聚合酶，就可以确定是DNA的复制。中心法则与生物种类的关系（1）细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：（2）烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：（3）HIV等逆转录病毒的中心法则：科学探究2基因、蛋白质与性状的关系1如图1是豌豆的圆粒和皱粒产生的机理，图2是囊性纤维病的病因图解。请据图思考下列问题：（1）图1中豌豆呈圆粒或皱粒与哪种基因和酶有关？为什么相关基因异常则为皱粒？提示：与豌豆的淀粉分支酶基因及其表达的产物淀粉分支酶有关。如果淀粉分支酶基因异常，则不能合成出淀粉分支酶，也就不能合成淀粉，导致淀粉少而蔗糖多，蔗糖的吸水能力差，水分少而表现为皱粒。（2）囊性纤维病的直接病因是什么？根本病因又是什么？提示：直接病因是CFTR蛋白结构异常，根本病因是CFTR基因缺失3个碱基。（3）图1和图2分别表示基因控制性状的哪种途径？提示：图1所示的是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，属于间接控制；图2所示的是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2如下图，同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的，而浸在水中的叶片深裂成丝状。（1）叶片呈扁平或丝状，能否说明形状不同的叶片中基因不同？叶片不同的原因是什么？提示：不能，不同形状的叶片中基因是相同的。叶片形状不同是由生活环境引起的。（2）基因型相同，表现型是否相同？请用一等式表示基因型、表现型和生活环境之间的关系。提示：不一定相同。表现型基因型生活环境。【探究应用】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：从图中不能得出（）A花的颜色由多对基因共同控制B基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程C生物体的性状由基因决定，也受环境影响D若基因不表达，则基因和基因也不表达解析花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同控制的；基因通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成；花青素在不同酸碱条件下显示不同颜色，说明环境因素也会影响花色；基因具有独立性，基因不表达，基因仍然能够表达。答案D【一题多变】（1）如何来描述基因型、环境、表现型之间的关系？提示：表现型是基因型与环境相互作用的结果。（2）基因与性状有怎样的对应关系？提示：有三种对应关系：一是一对等位基因对应一种相对性状；二是多对等位基因对应一种相对性状；三是一对等位基因对应多对相对性状。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状【运用概念】1克里克提出的中心法则是指（）A遗传信息的转录、翻译过程B遗传信息的转录、翻译及表达过程CDNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则D遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程解析克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程，以及从DNA流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。答案D2下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是（）A很多情况下一对基因决定一个性状B有的情况下多对基因决定一个性状C有的情况下一对基因决定多个性状D生物体的性状不会受到环境的影响解析生物体的性状是基因型和外界环境共同作用的结果，生物体的性状受环境的影响。答案D3生物体内性状的表达一般遵循“DNARNA蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法，不正确的是（）ADNARNA主要是在细胞核中完成的BRNA蛋白质是在细胞质中完成的C在同一个体不同的体细胞中DNA相同D在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的解析DNA是细胞中的遗传物质，一般是不变的；由于同一个体不同的体细胞中的基因存在着选择性表达，因此不同细胞中的DNA相同，而RNA和蛋白质却不一定相同。答案D【科学思维】4下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出（）A一种物质的合成只受一个基因的控制B基因可通过控制酶的合成来控制代谢C若基因不表达，则基因和也不表达D若基因不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸解析基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状；由示意图可知，精氨酸的合成需要酶的参与，而它们分别受基因的控制；基因具有一定的独立性，基因不表达时， 基因仍可表达，只是无法合成精氨酸；若基因不存在，酶不能合成，则瓜氨酸精氨酸琥珀酸的途径不能进行。答案B5中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一，在生物科学发展过程中占有重要地位。以DNA为模板合成RNA是生物界RNA合成的主要方式，但某些RNA病毒，它们的遗传信息贮存在RNA分子中，当它们进入宿细胞后，先以病毒的RNA分子为模板合成一个DNA分子，再以DNA分子为模板合成新的病毒RNA。下图中的甲、乙、丙代表着三种生物不同的遗传和表达方式，请分析回答：（1）、所示的三个过程分别是、。（2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有。（填图中序号）（3）若生物甲在进行过程时，一个DNA分子的一条链上的一个G变成C，则该DNA分子经过n次复制后，子代DNA分子中，发生差错的占。（填选项）A.1/2 B.1/2n1C.1/2n D.1/2n1（4）图甲中，参与过程1的酶是。（5）丙图中，当碱基为AAC序列时，会发生UUG配对的过程有。（填图中序号）解析（1）、所示的三个过程分别是转录、翻译、逆转录。（2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有、。（3）因为起始的两条模板链一条正常一条错误，所以无论复制多少次，以错误模板复制的都错误，以正确模板复制的都正常，各占一半。（4）图甲中，参与过程的酶是RNA聚合酶。（5）丙图中，当碱基为AAC序列时，会发生UUG配对的过程有、。答案（1）转录翻译逆转录（2）、（3）A（4）RNA聚合酶（5）、课时提升训练（时间：30分钟满分：50分）【运用概念】1.链霉素或新霉素可使核糖体与单链的DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译出多肽，说明（）A.遗传信息可由RNA流向DNAB.遗传信息可由蛋白质流向DNAC.遗传信息可由DNA直接流向蛋白质D.遗传信息可由RNA流向蛋白质解析 本题说明在实验条件下遗传信息也可能直接由DNA流向蛋白质，而不需要通过mRNA。答案C2.1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种逆转录病毒。下列能正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是（）解析HIV是以RNA为遗传物质的病毒，能以RNA为模板逆转录合成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIV的DNA分子在人体细胞内又可以复制，还可以转录出RNA，并以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。答案D3.下列关于如图所示过程的说法，错误的是（）A.正常情况下，在动植物细胞中都不可能发生B.过程的产物相同，催化的酶也相同C.进行的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；进行的场所为核糖体D.所需的原料分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸解析过程需要特定的逆转录酶，故B选项不正确。答案B4.遗传信息从RNARNA途径是对中心法则的补充，下列能够发生该传递途径的生物是（）A.烟草 B.烟草花叶病毒C.噬菌体 D.大肠杆菌解析由RNARNA说明发生了RNA的复制，该过程只发生在RNA病毒中。烟草、噬菌体以及大肠杆菌都是以DNA为遗传物质的生物，其遗传信息是通过DNARNA蛋白质途径传递的。答案B5.有关基因、DNA、蛋白质、性状的叙述，错误的是（）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。答案C6.下图表示喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化，这种变化最可能是（）A.遗传对基因表达的作用B.环境对基因表达的作用C.同源染色体上基因的重排D.环境引起基因突变解析冰块（低温）处理后毛色变化，处理部位的基因没有变化，最可能是环境影响了基因的表达。答案B7.囊性纤维病是北美白种人中常见的一种疾病，研究表明，在70%的患者中，发病原因是CFTR基因发生突变，导致运输Cl的CFTR蛋白的第508位的氨基酸缺失，而直接原因是Cl不能有效运出肺等器官的组织细胞。下列理解错误的是（）A.从个体水平看，病人的性状已经发生改变B.从细胞水平看，病人肺组织细胞膜的功能已发生改变C.从分子水平看，病人的基因的结构没有发生改变D.此病可以说明基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状解析该病根本原因是CFTR基因发生突变，所以基因结构发生改变。囊性纤维病发病的直接原因是CFTR蛋白发生改变，所以此病可以说明基因是通过控制蛋白质的结构直接影响了生物体的性状。答案C8.已停止分裂的细胞，其遗传信息的传递情况可能是（）A.DNADNARNA蛋白质B.RNARNA蛋白质C.DNARNA蛋白质D.蛋白质RNA解析DNADNA是DNA的复制，发生在能够进行分裂的细胞内；RNARNA是RNA的复制，只发生在被RNA病毒侵染的宿主细胞内；DNARNA蛋白质是基因表达的过程，几乎发生在整个生命历程中；蛋白质RNA目前还未发现。答案C9.下图是基因的作用及基因与性状的关系示意图，据图分析不正确的是（）A.过程是转录，它以DNA的一条链为模板合成各种RNAB.过程发生的场所与该基因复制的场所一定相同C.过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成D.过程可以表示酪氨酸酶与人类肤色的关系解析过程是翻译过程，该过程还需要tRNA等的参与才能完成，C项错误。答案C10.如图所示，下列有关叙述错误的是（）A.甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶B.甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶C.甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸D.甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸解析根据图示，若甲是DNA，乙为RNA，则此过程表示转录，需要以甲为模板，酶为RNA聚合酶，A正确；若甲是DNA，乙为DNA，此过程表示DNA复制，需要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确；若甲是RNA，乙为DNA，此过程为逆转录，原料为脱氧核苷酸，C错误；若甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸，D正确。答案C【科学思维】11.肠道病毒EV71为单股正链（RNA）病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞肠道内增殖的示意图。据图分析不正确的是（）A.图中物质M的合成场所是宿主细胞的核糖体B.催化、过程的物质可能是RNA复制酶C.图中RNA具有催化RNA形成RNA的功能D.若RNA含有7 500个碱基，其中AU占40%，子代RNA形成过程共需G和C 9 000个解析图中的M物质是翻译产生的多肽链，由于EV71病毒没有细胞器，多肽合成的场所是宿主细胞的核糖体；、过程是以RNA为模板合成RNA的过程，需要的是RNA复制酶；图中催化RNA形成RNA的是物质N，图中RNA的功能是作为翻译的模板翻译出新的蛋白质、作为复制的模板形成新的RNA，即病毒的组成成分之一；RNA复制时，需要先以RNA为模板合成RNA，再以RNA为模板合成RNA，相当于合成了一条双链RNA，在这条双链RNA中AU，GC，根据题目中的条件，在病毒RNA中AU占40%，则GC60%，所以合成子代RNA的过程共需要G和C的数目是7 500×2×60%9 000（个）。答案C12.下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析不正确的是（）A.由苯丙氨酸合成多巴胺需要多对基因控制B.基因3不正常而缺乏酶3可能引起苯丙酮尿症C.基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病D.基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状解析苯丙氨酸合成多巴胺需要基因1和基因4控制；缺乏酶3则不能合成苯丙酮酸，故不会引起苯丙酮尿症；缺乏酶2则不能合成黑色素，将导致人患白化病；图示过程说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。答案B13.下面为基因与性状的关系示意图，请据图回答下列问题：（1）通过过程合成mRNA，在遗传学上称为。（2）在真核细胞的细胞核中，过程的mRNA通过进入到细胞质中，与结合在一起指导蛋白质的生物合成。（3）过程称为，需要的物质和结构有 。（4）在玉米的叶肉细胞中，能够进行过程的细胞结构有、。（5）基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是由于缺乏合成黑色素的酶所致，这属于基因对性状的（直接/间接）控制。（6）从图中可以分析得知，生物的性状具有多样性的直接原因是，根本原因是。解析题中图示包括了基因与性状的关系的几个方面：基因通过基因表达控制生物体的性状，即基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成，进而控制生物体的性状。转录是以DNA的一条链为模板，以四种核糖核苷酸为原料合成RNA的过程；翻译是以RNA为模板，以约20种氨基酸为原料，合成蛋白质（肽链）的过程。真核细胞中，转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合在一起指导蛋白质的生物合成。玉米叶肉细胞能够进行转录的细胞结构有细胞核、叶绿体和线粒体。基因控制性状的方式一种是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，另一种是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，前者为直接控制，后者为间接控制。生物性状具有多样性的直接原因是蛋白质的多样性，而根本原因则是DNA的多样性。答案（1）转录（2）核孔核糖体（3）翻译mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP、核糖体（4）细胞核叶绿体线粒体（5）间接（6）蛋白质的多样性DNA的多样性14.根据图一至图三遗传信息的传递和表达过程，回答相关问题：（1）上图中表示脱氧核苷酸链的是，能够发生A与T相互配对的是图。（2）图三过程不可能发生在中。A.神经元 B.肝细胞C.心肌细胞 D.哺乳动物成熟的红细胞（3）若图三合成的产物中有n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n原因之一是。（4）图一至图三中没有发生的过程是，中心法则的完整表达式是。解析（1）从图示看出，图一为DNA的复制，能发生A与T的配对，P链、T链、A链、B链表示脱氧核苷酸链。（2）图三为翻译过程，而哺乳动物成熟红细胞不仅无细胞核，而且也无线粒体、核糖体等细胞器，不能进行蛋白质的生物合成。（3）由于mRNA两端存在不翻译的序列（终止密码子不编码氨基酸），因此图三合成的产物中如果由n个氨基酸组成，则指导其合成的mRNA的碱基数应远大于3n。（4）从图示看出，图一至图三中没有发生的过程是逆转录和RNA复制。答案（1）P链、T链、A链、B链一（2）D（3）mRNA两端存在不翻译的序列（终止密码子不编码氨基酸）（4）逆转录和RNA复制【科学探究】15.为了探究DNA的复制过程，科学家做了一系列的实验，实验中除所加物质不同外，其他环境条件相同且均能满足实验的要求。实验一：从大肠杆菌中提取出DNA聚合酶加到具有足量的四种脱氧核苷酸的试管中。放置在适宜温度条件下，一段时间后，没能测定出DNA。实验二：在上述试管中再加入少量DNA，放置在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中的DNA。实验三：取四支试管，分别加入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，再在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA，放置在适宜温度条件下一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量。分析以上实验，回答下列问题：（1）实验一中不能测定出DNA，原因很可能是缺少。（2）实验二中（填“能”或“不能”）测定出DNA，原因是_。（3）实验三要探究的是，若结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明。大肠杆菌中能进行DNA复制的结构有。（写一种即可）解析DNA的复制需要模板、原料、能量、酶、适宜的温度等条件，DNA复制的模板是DNA的两条母链，原料是四种脱氧核苷酸；实验三模拟的是DNA复制过程，探究的是四种生物的DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同；因为DNA分子具有特异性，不同生物体内AT/CG的比例不同，所以不同生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成不同。答案 （1）DNA模板、能量（2）不能缺少能量（3）四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同拟核专心-专注-专业