最新 人教版 必修二 基因对性状的控制 教案

第2节基因对性状的控制[学习目标] 1.了解中心法则的提出及其发展过程。

2.通过中心法则图解理解遗传信息的流动方向。

(难点)3.识记基因控制性状的两种方式。

(重点)4.举例说明基因、蛋白质与性状的关系。

知识点1中心法则的提出及其发展请仔细阅读教材第68～69页，完成下面的问题。

1．中心法则的提出(1)提出者：克里克。

(2)内容①DNA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。

2．中心法则的发展3.完善后的中心法则，用图解表示为知识点2基因、蛋白质与性状的关系请仔细阅读教材第69～70页，完成下面的问题。

1．基因控制生物性状的两条途径(1)基因对生物性状的间接控制①实质：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。

②举例(2)基因对生物性状的直接控制①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

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蛋白结构异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，使人患囊性纤维病。

2．基因与性状的关系(1)基因与性状的数量关系错误!(2)基因与性状的对应关系(3)影响基因控制性状的因素生物性状是由基因和环境条件共同作用的结果，其关系如图所示3．细胞质基因细胞质基因指的是细胞核以外的细胞质中的基因。

叶绿体和线粒体中的DNA都能够进行半自主性的自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。

如线粒体疾病就是由线粒体DNA缺陷引起的，这种遗传病只能通过母亲遗传给后代。

要点一剖析中心法则1.中心法则内容及其发展图解2．不同生物的中心法则的体现不同(1)以DNA为遗传物质的生物主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：(2)以RNA为遗传物质的生物①不含逆转录酶的RNA病毒，如烟草花叶病毒，它们能发生的过程如下：②含逆转录酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它们能发生的过程如下：3．中心法则的判断方法中心法则体现了DNA复制、转录、RNA复制、逆转录、翻译过程，下面从模板、原料、产物三个方面来分析。

(1)从模板分析①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。

②如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或逆转录或翻译。

(2)从原料分析①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。

②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA复制。

③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。

(3)从产物分析①如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。

②如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录。

③如果产物是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。

4．中心法则体现了DNA的两大基本功能(1)传递遗传信息：它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。

(2)表达遗传信息：它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。

5．中心法则与基因表达的关系【典例1】关于如图所示的过程，下列叙述正确的是()A．正常的真核生物细胞内可发生①②⑤B．噬菌体进行①，需将噬菌体放在含有四种游离的脱氧核苷酸的溶液中C．③④⑥常见于RNA病毒侵入细胞时D．细胞中①④的发生都需要解旋酶[解析]分析题图，①为DNA复制过程，②为转录过程，③为逆转录过程，④为RNA复制过程，⑤为翻译过程，⑥表示遗传信息从蛋白质流向RNA。

正常的真核生物细胞内可发生①②⑤，A正确；噬菌体是病毒，不能独立生存，只能在宿主细胞中进行①过程，B错误；到目前为止在生物体内还没有发现⑥，C错误；细胞中①的发生需要解旋酶，④的发生不需要解旋酶，D错误。

[答案] A[针对训练1]结合图表分析，下列有关说法正确的是()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．①～⑤可发生在人体健康细胞中[解析]首先判定出图中各个过程的名称：①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录，然后根据表格中抗菌药物的抗菌机理来分析各选项。

青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关；环丙沙星可抑制DNA螺旋化，不利于DNA复制；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只有某些RNA病毒在增殖过程中才能进行。

[答案] A要点二基因与性状的关系1.基因对性状控制的两种途径2．分析基因与性状的关系(1)基因决定性状基因是控制生物性状的结构和功能单位，基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状(如下图所示)。

同一种基因(如高度基因)决定同一种性状(如高度)；同一种基因的不同表现形式(D、d)决定同一种性状的不同表现形式(高、矮)；F1(Dd)产生配子时等位基因的分离及分离比导致F2中相对性状的分离及分离比。

(2)基因与性状的关系及影响因素①基因与性状的数量关系(如下图)一个基因能决定一种或多种性状；一种性状可由一个或多个基因控制，如，C(性状)的表达受到基因1、基因2的控制。

②影响因素基因在控制性状的过程中还要受环境的影响，如温度、射线、营养物质等，即生物性状是基因和环境条件共同作用的结果。

同一生物在不同环境中有不同的表现型。

基因型是生物体发育的内因；而环境条件是生物体发育的外因；表现型是生物体发育的结果，是基因型与环境条件共同作用的结果。

[特别提醒](1)生物的大多数性状是受单基因控制的。

这里的“单基因”是指一对等位基因，并不是单个基因。

(2)基因控制生物体的性状，但基因表达过程中或表达后，可能受到环境因素的影响，所以表现型由基因和环境共同决定。

(3)基因与性状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。

(4)同一生物不同的体细胞的核DNA相同，RNA不同，合成的蛋白质也不同，表现出的性状也不同。

【典例2】下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是()A．皱粒豌豆的DNA中，编码淀粉分支酶的基因的碱基序列被打乱，不能合成淀粉分支酶，淀粉含量低而蔗糖含量高B．人类表现出白化症状体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C．基因与性状之间是线性关系，即一种性状由一个基因控制D．囊性纤维病患者中，编码CFTR蛋白的基因增添了2个碱基，进而使CFTR蛋白的结构受到了影响[解析]皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因的碱基序列，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。

人的白化症状是由控制酪氨酸酶的基因异常而引起的，体现了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。

基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，同一个基因可能影响多种性状，多个基因也可能控制同一性状。

囊性纤维病患者的CFTR基因缺失了3个碱基，而非增添了2个碱基。

[答案] A[针对训练2]如图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②不表达，则基因③和④也不表达D．若基因③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①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。

基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸。

若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。

[答案] B课堂归纳小结[网络构建]自我校对：酶生物新陈代谢蛋白质[拓展阅读]不苦的苦瓜2014年11月29日出版的国际顶级学术期刊《科学》以长篇幅论文形式发表了中国农科院蔬菜花卉所研究员、深圳农业基因组所副所长黄三文博士领导完成的苦瓜苦味合成、调控及驯化分子机制的研究成果。

苦瓜苦不苦由“基因开关”来调控。

该研究成果综合采用了基因组、变异组、转录组、分子生物学和生物化学等多种技术手段，成功揭示了导致苦瓜变苦的两个“主开关”的作用机理，从而可彻底避免苦味对苦瓜品质的影响，同时提高叶片中的葫芦素含量用于抵御害虫，减少农药的使用。

特别可喜的是，研究发现一个新的突变使Bt基因在逆境中不表达，通过精确调节果实和叶片中Bt的表达模式，可以确保苦瓜果实中不积累苦味物质，从而保证苦瓜的商品品质，同时提高其叶片中的葫芦素含量用于抵御害虫的侵害，减少农药的使用。

育种专家们正在利用这个分子育种方案培育新型苦瓜品种，而该项研究首次破解的葫芦素等次生代谢产物的基因簇精确调控机制，也为新药开发提供了新的思路。

苦瓜具有清热益气、抗癌、降血糖、降血脂、美容肌肤等药用价值和功效。

苦瓜苦味降低过程中涉及了哪些中心法则？提示：[学业水平合格测试]1．中心法则包括下列遗传信息的传递过程，其中揭示生物遗传实质的是()A．从DNA→DNA的复制过程B．从DNA→RNA的转录过程C．从RNA→蛋白质的翻译过程D．从RNA→DNA的逆转录过程[解析]生物遗传实质指的是遗传信息在亲子代之间的传递，而遗传信息的复制是其在亲子代间传递的基础。

[答案] A2．生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。

下面是几种与此有关的说法，不正确的是()A．DNA→RNA主要是在细胞核中完成的B．RNA→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存在基因选择性表达，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] D3．如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述不正确的是()A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体B．镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是基因发生了改变C．人体衰老引起白发增多的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成，进而控制代谢活动来进行的[解析]正常基因编码的血红蛋白组成的红细胞结构是正常的，而异常基因编码的血红蛋白组成的红细胞结构异常，说明基因通过控制血红蛋白的结构直接控制生物性状；缺乏酪氨酸酶会导致黑色素无法合成，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。

[答案] D[学业水平等级测试]4．如图所示，下列有关叙述中，不正确的是()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]甲是RNA、乙为DNA时，图示过程表示逆转录，模板为RNA，原料为脱氧核苷酸，酶为逆转录酶。