1、学年高中生物 第四章 遗传的分子基础 第三节 基因控制蛋白质的合成 第2课时 基因对性状的控第2课时基因对性状的控制及人类基因组计划1.中心法则。(重点)2.基因与性状的关系。(重点)3.人类基因组计划。一、阅读教材P82分析基因与性状的关系1性状：生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。2基因的主要功能是通过转录和翻译过程，把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。3中心法则的提出及其发展(1)中心法则的内容提出者：克里克。基本内容过程名称遗传信息流向aDNA复制DNADNAb转录DNARNAc翻译RNA蛋白质(2)发展内容RNA自
2、我复制RNA逆转录信息传递方式RNARNARNADNA实例某些RNA病毒劳氏肉瘤病毒4.基因与性状的关系(1)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；还可通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。(2)生物体的一个性状有时还受多个基因的影响，而有些基因还会影响多种性状。二、阅读教材P83分析人类基因组计划(HGP)(1)人类基因组计划的主要内容是完成人体24条染色体上的全部基因的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制，其中主要的任务是DNA测序。(2)1999年，中国参加HGP，承担其中1%的测序任务。(3)意义是能够使人类认识自身的遗传组成。 判一判(1)生物
3、遗传信息流动表示为：()(2)逆转录和RNA复制普遍存在。()(3)基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，表明酶可以直接控制生物的性状。()(4)基因可以通过控制蛋白质的结构间接控制生物体的性状。()(5)一个基因影响一种性状，一种性状由一个基因控制。() 填一填(1)写出图中标号代表的过程：图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。(2)分析下列有关问题：若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。中心法则在遗传学上，把遗传
4、信息的传递叫信息流。结合中心法则内容及其发展图解，理解遗传信息传递途径。1中心法则体现DNA的功能(1)对遗传信息的传递功能：通过DNA复制完成的，发生在亲代产生的生殖细胞或细胞增殖的过程中。(2)对遗传信息的表达功能：通过转录和翻译完成，发生在个体发育过程中。2中心法则各过程分析过程模板原料产物实例DNA复制DNADNADNA的两条链含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸DNA绝大多数生物DNA转录DNARNADNA的一条链含A、U、G、C的四种核糖核苷酸RNA绝大多数生物RNA复制RNARNARNA含A、U、G、C的四种核糖核苷酸RNA以RNA为遗传物质的生物，如烟草花叶病毒RNA逆转录RNAD
5、NARNA含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸DNA艾滋病病毒翻译RNA蛋白质mRNA20种氨基酸蛋白质所有生物3.各类生物遗传信息的传递过程生物种类遗传信息的传递过程DNA病毒RNA病毒逆转录病毒原核生物真核生物4.中心法则的意义(1)是对遗传信息流动过程的概括。(2)是对DNA基本功能(传递和表达遗传信息)的概括。(3)是对生物遗传物质和性状关系以及传递途径的概括。1.为什么中心法则中的遗传信息可以准确地流动？提示：因为有精确的模板并严格遵循碱基互补配对原则。2.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产生的途径有RNA的复制及转录。
6、中心法则各过程的适用范围1下图所示的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，下列相关叙述正确的是()a、b过程都以DNA为模板，以脱氧核糖核苷酸为原料，都有酶参与反应原核细胞中b、c过程同时进行人体细胞中，无论在何种情况下都不会发生e、d过程在真核细胞有丝分裂间期，a先发生，b、c过程后发生能特异性识别信使RNA上密码子的分子是tRNA，后者所携带的分子是氨基酸真核细胞中，a过程只能在细胞核，b过程只发生在细胞质A BC D解析：选D。图示为中心法则的内容，其中a表示DNA分子的自我复制；b表示转录过程；c表示翻译过程；d表示逆转录过程；e表示RNA分子的自我复制过程。a、
7、b过程都以DNA为模板，但由于合成的产物不同，所以前者需要脱氧核糖核苷酸为原料，而后者需要核糖核苷酸为原料，错误；其中d和e只发生在被某些病毒侵染的细胞中，人体细胞被某些病毒侵染的时候就可能会发生e、d过程，错误；在有丝分裂间期，b、c过程先发生，a过程随后发生，之后还有b、c过程再发生，错误；真核细胞中，a和b过程都主要发生在细胞核中，此外这两个过程在线粒体和叶绿体中也能进行，错误。2下图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验，下列相关叙述合理的是()A若X是mRNA，Y是多肽，则管内必须加入氨基酸B若X是DNA，Y含有U，则管内必须加入逆转录酶C若X是tRNA，Y是多肽，则管内必须加入脱氧核苷
8、酸D若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内必须加入DNA酶解析：选A。若X是mRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，因此，管内必须加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，则Y为RNA，管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，而需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶。分析中心法则问题的技巧(1)从模板分析如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录；如果模板是RNA，生理过程可能是翻译或RNA复制或RNA逆转录。(2)从原料分析如果原料为脱氧核苷酸，
9、产物一定是DNA；如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA；如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。(3)从生物种类分析如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程；如果是RNA病毒，分两种情况：aRNA自我复制和翻译；bRNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。 基因控制生物体性状的途径阅读下列材料，完成下列问题，归纳基因控制生物体性状的途径。材料1人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理以上材料说明：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。材料2人类镰刀型细胞贫血症的发病机理基因正常基因异常基因血红蛋白结构正常(谷氨酸)异常(缬氨酸)红细胞形状圆饼状镰刀状症状功能正常镰刀型细胞贫血症以
10、上材料说明：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。基因与性状的关系(1)基因对性状的控制有两种途径间接途径：一些基因是通过控制酶或某些激素的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状的。例如，酪氨酸酶能将酪氨酸转变为黑色素。如果某人由于基因异常而不能形成酪氨酸酶，那么就不能生成黑色素，而使皮肤、毛发等处表现为白化症状。直接途径：一些基因是通过控制蛋白质的分子结构来直接控制性状。例如，人类的血红蛋白由四条多肽链约几百个氨基酸构成，如果控制血红蛋白分子结构的基因异常，就会合成结构异常的血红蛋白而引起疾病。(2)基因与性状间的对应关系生物的大多数性状是受单基因控制的(如豌豆的高茎和矮茎，由一对等位
11、基因控制)。生物的有些性状是由多对基因决定的(如人的身高)。生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因型和环境条件共同作用的结果，即表现型基因型环境条件。(3)基因对性状控制的复杂性基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。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。1下列关于基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是()A基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子B基因的复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则以mRNA为模板C基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间都存在着复杂的相互作
12、用D基因通过控制酶的合成从而直接控制性状，是基因控制性状的途径之一解析：选C。起始密码子和终止密码子位于mRNA上，不位于DNA上，A错误；基因复制过程中DNA的两条链均为模板，B错误；基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间都存在着复杂的相互作用，性状是基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间共同作用的结果，C正确；基因通过控制酶的合成控制细胞代谢从而间接控制性状，是基因控制性状的途径之一，D错误。2如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图中过程需RNA聚合酶的催化，过程需tRNA的协助C过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结
13、构的不同D过程表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状解析：选B。同一个体的体细胞内所含基因都相同，因为都是由受精卵经有丝分裂产生的；过程的结果存在差异的根本原因是遗传信息发生了改变，直接原因是血红蛋白合成异常；过程表明基因能通过控制酶的合成控制生物的代谢，进而控制生物体的性状，但不能说明控制的是所有性状。核心知识小结网络构建关键语句1.生物遗传信息流动表示为：2.逆转录和RNA复制只发生在某些病毒中。3.基因控制生物性状的两条途径(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。(2)通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。4.一个基因可能影响多种性状，一种性状也可能由多个基因
14、控制。5.线粒体DNA和叶绿体DNA也能进行复制、转录和翻译，并控制生物的性状。随堂检测 知识点一中心法则1下图是人胰岛素基因的遗传信息流动情况，下列有关叙述正确的是()A过程以核糖核苷酸为主要原料B胰岛B细胞中存在图中过程C皮肤生发层细胞中只存在图示的过程D参与过程的氨基酸和tRNA种类数相同答案：C2研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的 RNA 在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则分析，下列相关叙述错误的是()A合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过环节B过程主要在细胞核内完成C通过形成的DNA 可以整合到宿主细胞的染色体DNA 上D科学家可以研发特异性抑制逆转
15、录酶的药物来治疗艾滋病解析：选B。A项，HIV的遗传物质是RNA，经逆转录形成DNA整合到患者细胞的基因组中，再通过转录和翻译合成子代病毒的蛋白质外壳。B项，过程主要在细胞质中的核糖体上完成。C项，经逆转录形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上。D项，若抑制逆转录过程，则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA，因此科研中可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。 知识点二基因控制生物性状的方式3下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是()A两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同B某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的CO型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状
16、是由遗传因素决定的D高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的解析：选D。基因型相同的两个人，营养条件等环境因素的差异可能会导致两人身高不同，A正确；绿色幼苗在黑暗中变黄，是因为缺光无法合成叶绿素，是由环境因素造成的，B正确；O型血夫妇基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这是由遗传因素决定的，C正确；高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明高茎豌豆亲本是杂合子，子代出现性状分离，这是由遗传因素决定的，D错误。4牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如下图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，从图中不可以得出()A花的颜色由多对基因共同控制B基因可以通过控
17、制酶的合成来控制代谢C生物性状由基因决定，也受环境影响D若基因不表达，则基因和基因不表达解析：选D。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。 知识点三人类基因组计划5下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是()A该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防B该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程C该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA序列D该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响解析：选A
18、。人类基因组计划是从分子水平上研究自身遗传物质的系统工程，B错。该计划是测定人类一个基因组中全部DNA序列，C错。该计划可能会产生一些负面影响，D错。6根据图回答下列问题：(1)图A所示全过程叫_，图B所示生理过程与图A中相对应的序号是_，图C所示生理过程与图A中相对应的序号是_，图D所示生理过程与图A中相对应的序号是_。(2)据B、C、D三图回答(有关题空可用图B、C、D中所示符号填写)：上述图示中，图_(填图序号)中含有DNA分子，图中用_表示脱氧核苷酸长链。图_(填图序号)中含有RNA，图中用_表示核糖核苷酸长链。(3)图C、图D共同完成的生理过程叫_。(4)能完成图A中的生物是_。(5
19、)图D所示过程不可能发生在_中。A神经元细胞 B肝细胞C心肌细胞 D人成熟的红细胞(6)图E是_的结构。解析：图A表示“中心法则及其发展”，图B表示DNA的复制，图C表示转录，图D表示翻译，图E表示转运RNA的结构。答案：(1)中心法则及其发展(2)B、CP链、T链、A链、B链C、DC链、D链(3)基因控制蛋白质的合成(4)RNA病毒(5)D(6)转运RNA(tRNA)课时作业一、选择题1揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是()A基因的遗传定律 B碱基互补配对原则C中心法则 D自然选择学说解析：选C。中心法则揭示了生物体内遗传信息传递的一般规律，在遗传信息传递过程中严格遵循碱基互补配对原则，基
20、因的遗传定律则揭示了基因的传递规律。2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()ARNA蛋白质(性状)BRNADNA蛋白质(性状)CDNA蛋白质(性状)DDNARNA蛋白质(性状)解析：选D。DNARNA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RNADNARNA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。3图示为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)，下列哪种说法是正确的()A1、2、4常见，3、7少见，5尚未达成共识
21、，其他尚未被认识到B2、4、6常见，其他几乎从未被认识到C5、8、9未被认识到，3、7少见，其他常见D3、7少见，其他常见解析：选A。逆转录和RNA复制仅见于以RNA为遗传物质的病毒的寄主(宿主)细胞中；自然界中绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA复制、转录、翻译是常见途径。读图知7为逆转录，3为RNA复制，1为DNA复制，2为转录，4为翻译，而6、8、9至今尚未认识到，5尚未达到共识，故答案选A。4如图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述中不正确的是()A图中的“能量”直接来源于ATP水解B若X、Y均表示DNA，则图中的酶为解旋酶和DNA聚合酶C若X是RNA，则Y只能是蛋白质，图中“
22、原料”为氨基酸D若X是DNA，Y是RNA，则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶解析：选C。ATP是生命活动的直接能源物质，图中的“能量”直接来源于ATP水解，A正确；若X、Y均表示DNA，该过程为DNA的复制过程，则图甲中的酶为解旋酶和DNA聚合酶，B正确；若X是RNA，则Y是蛋白质、RNA或DNA，该过程为翻译、RNA的复制或逆转录过程，C错误；若X是DNA，Y是RNA，则此过程是转录过程，要以DNA为模板，酶是RNA聚合酶，D正确。5下图为基因的作用与性状表现的流程示意图。请据图分析，下列说法不正确的是()A过程以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成RNAB某段DNA上发生了碱
23、基改变，但形成的蛋白质不一定会改变C过程中需要多种转运RNA，转运RNA不同，所搬运的氨基酸也不相同D人的白血病是基因对性状的直接控制解析：选C。 一种氨基酸可由多种tRNA转运。6如图所示，在酵母菌细胞中能进行的信息传递是()A BC D解析：选B。酵母菌细胞可进行细胞分裂，因此能发生DNA分子的复制过程，同时酵母菌细胞也能合成蛋白质，因此能发生转录和翻译过程。逆转录过程和RNA的复制过程只发生在某些病毒侵染的细胞中。7科学家通过对前列腺癌细胞的研究发现，绿茶中的多酚可减少BCLXL蛋白，而这种蛋白有抑制癌细胞凋亡的作用。这表明绿茶具有抗癌作用，其根本原因是由于绿茶细胞中具有()A多酚 B合
24、成多酚有关酶基因CBCLXL蛋白 DBCLXL蛋白酶基因解析：选B。绿茶细胞中具有多酚，这是绿茶具有抗癌作用的直接原因，A错误；以上分析可知，绿茶具有抗癌作用的根本原因是绿茶细胞中具有多酚酶基因，B正确；BCLXL蛋白在癌细胞中，C错误；绿茶细胞中的多酚具有抗癌作用，而不是BCLXL蛋白酶，D错误。8 Q噬菌体的遗传物质(QRNA)是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制QRNA。下列叙述正确的是()AQRNA的复制需经历一个逆转录的过程BQRNA的复制需经历形成双链RNA的过程C一条QRNA模板只能
25、翻译出一条肽链DQRNA复制后，复制酶基因才能进行表达解析：选B。由题意和图可知QRNA的复制是直接进行复制的不需要进行逆转录，故A错误；由题意可知在复制时会形成双链RNA，故B正确；一条QRNA模板能翻译出多条肽链，如成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶，故C错误；复制酶基因表达后生成RNA复制酶，才能催化RNA的复制，故D错误。9有人在不同的温度下培育具有相同基因组成的棒眼果蝇，统计发育出来的果蝇复眼中的小眼数，结果如下：温度()15202530雌棒眼果蝇复眼的小眼数(个)2141228124雄棒眼果蝇复眼的小眼数(个)27016012174上述实验表明，棒眼果蝇在发育过程中()A温度和性别影
26、响了基因的转录B温度和性别对基因的表达是有影响的C温度和性别影响了mRNA的翻译过程D温度和性别都是影响小眼数目的根本因素解析：选B。表格提供的信息无法推断温度和性别影响了基因的转录或者mRNA的翻译过程，A、C错。同一性别在不同温度下，小眼数不同，在同样温度下，雌、雄小眼数不同，故温度和性别对基因的表达都是有影响的，B正确。温度是影响小眼数目的外部因素，性别是根本因素，D错。10下列关于RNA的说法中，不正确的是()ARNA与DNA、RNA与RNA、RNA分子内部都可能发生碱基配对BmRNA是翻译的直接模板，需要3个相邻碱基构成一个密码子CtRNA是携带氨基酸(20种)的工具，所以tRNA只
27、有20种DRNA可以作为遗传物质携带遗传信息，少数RNA具催化作用解析：选C。逆转录过程RNA与DNA发生碱基互补配对，RNA复制过程RNA与RNA发生碱基互补配对，tRNA的结构中存在碱基互补配对，A正确；翻译的模板是mRNA，密码子由mRNA上三个相邻的碱基组成，B正确；tRNA有61种，C错误；少数病毒的遗传物质是RNA，少数酶的本质是RNA，D正确。11人类的每一条染色体上都有很多基因，假如图示来自父母的1号染色体及基因。若不考虑染色体的交叉互换，据表分析他们的孩子不可能()基因控制的性状等位基因及其控制性状红细胞形态E：椭圆形细胞；e：正常细胞Rh血型D：Rh阳性；d：Rh阴性产生淀
28、粉酶A：产生淀粉酶；a：不产生淀粉酶A出现椭圆形红细胞B是Rh阴性的可能性为1/2C有3/4能产生淀粉酶D出现既有椭圆形红细胞又能产生淀粉酶的类型答案：B12如图表示生物体内基因控制性状的过程，下列分析正确的是()A过程需要DNA链作模板、四种核糖核苷酸为原料，葡萄糖为其直接供能B该图示可解释玉米叶绿素的形成原因CmRNA发生改变一定会导致该个体的性状发生改变D与二倍体植株相比，其多倍体植株细胞内与的过程一般更旺盛解析：选D。为转录过程，需要DNA链作模板、四种核糖核苷酸为原料、ATP为其直接供能，A错误；玉米叶绿素的形成是多基因控制的，而图示只显示了某个基因的表达过程，B错误；由于密码子的简并性等原因，mRNA发生改变，不一定会导致该个体的性状发生改变，C错误；与二倍体植株相比，其多倍体植株的茎秆粗壮，果实中蛋白质等含量丰富，由此可见多倍体细胞内与的过程一般更旺盛，D正确。二、非选择题13如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答下列问题：(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中_所示的遗传信息的传递过程。A过程发生在_的间期，B过程需要的原料是_，图中需要解旋酶的过程有_。(2)D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密
