基因对性状的控制.docx
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基因对性状的控制
第二节基因对性状的控制
【考纲知识梳理】
一、中心法则的提出及其发展
1、中心法则的提出
(1)提出人:
克里克。
2、内容:
2、发展
(1)RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向RNA。
(2)致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向DNA。
(三)完善后的中心法则内容(见右图2):
二、基因、蛋白质与性状的关系
1、(间接控制)
酶或激素细胞代谢
基因性状
结构蛋白细胞结构
(直接控制)
2、基因型与表现型的关系,基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。
3、生物体性状的多基因因素:
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用,共同地精细地调控生物的性状。
【要点名师精解】
一、中心法则的理解与分析
1、内容图解
图示表示出遗传信息的传递有5个过程。
(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
2、中心法则与基因表达的关系
【例1】获2006年诺贝尔生理学奖的美国科学家安德鲁·法尔和克雷格的研究让人们认识到,RNA作用不可小视,它可以使特定基因开启、关闭、更活跃或更不活跃,从而影响生物的体型和发育等。
双链RNA在生物体内是存在的,是一种自然现象,经酶切后会形成很多小片段,这些小片段一旦与mRNA中的同源染色体互补结合,形成双链RNA,导致mRNA失去功能,即不能翻译产生蛋白质,也就是使基因“沉默”了。
已知控制矮牵牛紫色花的基因……TGGGAACTTA……(模版链片段)。
若将产生紫色素的基因……ACCCTTGAAT……模板链片段转入紫色花的矮牵牛花中,则矮牵牛花的花色最可能为
A.深紫色B.浅紫色C.紫色(不变)D.白色
二、基因对性状的控制
1、控制方式:
(1)直接途径:
基因控制蛋白质结构进一步控生物性状,如镰刀形红细胞贫血症、囊性纤维病的病因。
(2)间接途径:
基因通过控制酶的合成控制细胞代谢进而控制生物性状,如白化病、豌豆的粒形。
2、基因与形状的对应关系
(1)一般而言,一个基因只决定一种性状。
(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响。
(3)有些基因则会影响多种性状。
【例2】下面是关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述,其中不正确的是
A.生物体的性状完全由基因控制B.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
C.蛋白质的结构可以直接影响性状D.蛋白质的功能可以影响性状
练习
(2010·山东高考)下列实例与基因的作用无关的是
A.细胞分裂素延迟植物衰老
B.极端低温导致细胞膜破裂
C.过量紫外线辐射导致皮肤癌
D.细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞
(2010·广东高考)5.黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素,其生物合成受多个基因控制,也受温度、pH等因素影响。
下列选项正确的是
A.环境因子不影响生物体的表现型B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同
C.黄曲霉毒素致癌是表现型D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型
(2009·广东高考)大多数老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内双选()
A.物质转运加速B.新陈代谢变缓
C.呼吸速率加快D.与黑色素合成相关的酶活性降低
(2009·福建高考)某种牧草体内形成氰的途径为:
前体物质→产氰糖苷→氰。
基因A控制前体物质生成产氰糖苷,基因B控制产氰糖苷生成氰。
表现型与基因型之间的对应关系如下表:
表现型
有氰
有产氰糖苷、无氰
无产氰苷、无氰
基因型
A_B_(A和B同时存在)
A_bb(A存在,B不存在)
aaB_或aabb(A不存在)
(1)在有氰牧草(AABB)后代中出现的突变那个体(AAbb)因缺乏相应的酶而表现无氰性状,如果基因b与B的转录产物之间只有一个密码子的碱基序列不同,则翻译至mRNA的该点时发生的变化可能是:
编码的氨基酸,或者是。
(2)与氰形成有关的二对基因自由组合。
若两个无氰的亲本杂交,F1均表现为氰,则F1与基因型为aabb的个体杂交,子代的表现型及比例为。
(3)高茎与矮茎分别由基因E、e控制。
亲本甲(AABBEE)和亲本乙(aabbee)杂交,F1均表现为氰、高茎。
假设三对等位基因自由组合,则F2中能稳定遗传的无氰、高茎个体占。
(4)以有氰、高茎与无氰、矮茎两个能稳定遗传的牧草为亲本,通过杂交育种,可能无法获得既无氰也无产氰糖苷的高茎牧草。
请以遗传图解简要说明。
(2008·上海高考)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。
请回答下列问题。
(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是、、和。
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是(用图中的字母回答)。
(3)a过程发生在真核细胞分裂的期。
(4)在真核细胞中,a和b两个过程发生的主要场所是。
(5)能特异性识别信使RNA上密码子的分子是,后者所携带的分子是。
(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述):
①;②。
【考点精题精练】
1.中心法则是指()
A、遗传信息的转录和翻译过程
B、遗传信息的转录、翻译过程和表达过程
C、DNA复制以及转录和逆转录的过程
D、遗传信息的复制、转录、翻译的传递过程
在遗传信息的传递过程中,不可能发生的是()
A.DNA转录和翻译都进行碱基互补配对
B.mRNA穿过核孔在细胞质中进行翻译
C.复制和转录都以DNA的一条链为模板
D.核糖核苷酸和氨基酸依次参与转录和翻译
遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充,下列能够进行该传递过程的生物是()
A、烟草花叶病毒B、噬菌体C、烟草D、大肠杆菌
下列关于细胞基因复制与表达的叙述,正确的是
A.一种密码子可以编码多种氨基酸
B.基因的核苷酸顺序能翻译成多肽
C.基因中增加一个碱基对,只会改变肽链上的一个氨基酸
D.DNA分子经过复制后,子代DNA分子中(C+T)/(A+G)=1
据报道,美国哈佛大学医学院的科学家研制了一项化学干扰技术,有望使人体的致病基因“沉默下来。
”这项干扰技术很可能是干扰了细胞内的()
A.ATP水解过程B.某些信使RNA的合成
C.许多DNA的复制过程D.某些氨基酸的合成
在生物体内性状的表达遵循“DNA→RNA→蛋白质”的表达原则,下面是几种与此有关的说法,你认为不正确的是()
A.在细胞的一生中,核DNA不变,RNA和蛋白质分子是变化的
B.“DNA→RNA”一般是在细胞核中完成,“RNA→蛋白质”是在细胞质中完成
C.在同一个体不同的体细胞中,核DNA相同,RNA和蛋白质不同
D.在细胞的一生中,核DNA、RNA和蛋白质种类和数量是不变的
(2010·山东省东营市高三一模)下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。
请根据图分析,不正确的选项是()
A.①过程是转录,它以DNA的一条链为模板、四种核糖苷酸为原料合成mRNA
B.②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C.某段NDA上发生了基因突变,但形成的蛋白质不一定会改变
D.人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制,使结构蛋白发生变化所致
下图是中心法则示意图,各个数字代表不同的过程。
请据图回答问题。
⑴若某蛋白质是由3条肽链290个氨基酸组成的,那么在合成该蛋白质的过程中至少需要DNA上______个碱基,最多需要_______种氨基酸。
⑵若用含有15N的培养基培养细菌,那么一段时间后,15N将会出现在图中的_______物质中。
⑶导致人们患白化病的最根本原因是___________________,从而不能合成_________酶。
⑷白化病在近亲结婚者的后代中远比非近亲结婚出现的机会高得多,原因是_________。
⑸用图中物质和数字表示HIV的遗传信息传递和表达的过程:
___________________。
现代生物进化理论
第一个提出进化理论的人是拉马克
一.达尔文的自然选择学说
(1)过度繁殖:
选择的基础。
(2)生存斗争:
生物进化的动力和选择的手段。
(3)遗传变异:
生物进化的内因。
(4)适者生存:
自然选择的结果。
二.现代生物进化理论
(一)种群是生物进化的基本单位也是繁殖的基本单位
种群:
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
基因库:
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率:
一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率。
基因型频率:
在一个种群中某种基因型的所占的百分比
基因频率计算
1.基因位于常染色体上时
(1)已知基因型的个体数,求基因频率
某基因的频率=[(纯合子个数×2+杂合子个数)÷(总个数×2)]×100%。
(2)已知基因型频率,求基因频率
某基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+(1/2)×该基因杂合子的基因型频率。
2.基因位于性染色体上时
性染色体上的基因有可能成单存在,如红绿色盲基因,Y染色体上无等位基因,因此男性基因总数与女性体内等位基因总数有差别,在确定种群等位基因及其总数时应分别考虑。
如色盲基因频率=
×100%。
3.遗传平衡定律(哈迪—温伯格定律)
(1)成立前提
①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配;③没有迁入和迁出;④没有自然选择;⑤没有基因突变。
(2)计算公式
当等位基因只有两个时(A、a),设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:
基因型AA的频率=p2;基因型Aa的频率=2pq;基因型aa的频率=q2。
如果一个种群达到遗传平衡,其基因频率应保持不变。
④生物进化的实质:
种群基因频率发生改变。
(二)突变和基因重组产生进化的原材料
①可遗传变异的来源
②生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物的生存环境。
③生物的变异是不定向的,只是产生了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。
(三)自然选择决定生物进化的方向
①原因:
不断淘汰不利变异的基因,积累有利变异的基因。
②结果:
种群的基因频率发生定向改变。
(四)隔离导致物种形成
①隔离类型:
常见的有地理隔离和生殖隔离。
②隔离实质:
基因不能自由交流。
③物种形成三个基本环节:
突变和基因重组、
自然选择
隔离。
④新物种形成的标志:
生殖隔离。
1.梳理物种的形成过程
2.比较下表中物种形成与生物进化
内容
物种形成
生物进化
标志
出现生殖隔离
基因频率改变
变化后生物与生物关系
属于不同物种
可能属于同一物种
二者关系
①生物进化的实质是种群基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,即生物进化不一定导致物种的形成;进化是量变,物种形成是质变;
②新物种的形成是长期进化的结果
对物种和进化标准的判断技巧
1.判断两个种群是否属于同一物种的标准,是看它们之间是否存在生殖隔离,若存在生殖隔离,则一定是两个物种。
2.判断种群是否进化的标准,是看其基因频率是否发生了变化,若种群基因频率没有发生变化,则种群没有发生进化
[判一判]
1.物种是生物进化的基本单位( )
2.只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料( )
3.喷洒农药导致害虫产生抗药性( )
4.生物进化的实质是种群基因频率的定向改变( )
5.地理隔离是物种形成的必要条件( )
6.进化时基因频率总是变化的,总是由突变引起的( )
7.新物种形成的标志是隔离,进化的标志是基因频率的改变( )
8.新物种形成一定是长期地理隔离后达到生殖隔离( )
9.基因交流是指生物个体之间相互交配( )
10.自然选择的直接选择对象是个体的基因型,本质是基因频率的定向改变( )
二、共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化
(1)概念:
不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)原因:
生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
2.生物多样性
(1)内容:
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
(2)形成原因:
生物的进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据:
化石。
考点一 比较自然选择学说和现代生物进化理论
1.根据达尔文自然选择学说(图解如下),下列叙述不属于对现代生物进化理论的补充、完善的是( )
A.生物进化的实质是种群基因频率的变化
B.种群是生物进化的基本单位
C.隔离是物种形成的必要条件
D.自然选择决定生物进化的方向,是通过生存斗争实现的
2.如图是物种形成的一种模式。
物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2,经过漫长的进化,分别形成新物种b和c。
在此进程中的某一时刻,a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布,向d方向进化。
下列有关叙述正确的是( )
A.b和d存在地理隔离,所以一定存在生殖隔离
B.c和d不存在地理隔离,却可能存在生殖隔离
C.a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同,则b和d是同一物种
D.a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同,则c和d是不同物种
3.一个随机交配的足够大的种群中,某一相对性状中显性性状表现型的频率是0.36,则
( )
A.该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是0.32
B.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C.若该种群基因库中的基因频率发生变化,就一定会形成新物种
D.若该种群中A的基因频率为0.4,A所控制性状的个体在种群中占40%
题组一 现代生物进化理论的综合运用
4.判断正误:
(1)物种的形成可以不经过隔离(2010·山东,2A)( )
(2)生物进化的方向与基因突变的方向一致(2010·江苏,12B)( )
(3)受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代
(2010·江苏,12D)( )
(4)人工培育的新物种只能生活在人工环境中(2010·江苏,12A)( )
(5)基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向(2010·山东,2C)( )
(6)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率(2010·山东,2D)( )
5.(2012·海南卷,23)关于现代生物进化理论的叙述,错误的是( )
A.基因的自发突变率虽然很低,但对进化非常重要
B.不同基因型的个体对环境的适应性可相同,也可不同
C.环境发生变化时,种群的基因频率可能改变,也可能不变
D.同一群落中的种群相互影响,因此进化的基本单位是群落
题组二 基因频率及相关计算
6.(2012·上海卷,29)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。
在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是( )
A.30%,21%B.30%,42%
C.70%,21%D.70%,42%
7.(2010·大纲全国卷Ⅰ,4)关于在自然条件下,某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述,错误的是( )
A.在某种条件下两种基因的频率可以相等
B.该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关
C.一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境
D.持续选择条件下,一种基因的频率可以降为零
题组三 生物进化与生物多样性的形成
8.(2011·海南卷,20)某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物,两者的个体数长期保持稳定。
下列叙述正确的是( )
A.乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝,反之亦然
B.在长期进化中,甲、乙两物种必然互为选择因素
C.甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变,反之亦然
D.甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变
9.有一个随机交配的种群,在没有迁移等条件下,两年内该种群的基因型频率的变化如表所示,根据现代生物进化理论,在这两年中,与这对基因有关的推断,正确的是
( )
AA(%)
Aa(%)
aa(%)
第一年
30
40
30
第二年
25
50
25
A.该种群将朝着Aa增多的方向进化
B.该种群没有表现出生物的进化
C.该种群的生活环境有较大的变化
D.该种群将较容易发生基因突变
10.回答下列有关生物进化的问题。
(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程,X、Y、Z表示生物进化中的基本环节。
X、Y分别是______、________。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成,这些个体的总和称为____________,这是生物进化的____________。
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因,称为蜥蜴的____________。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因,w代表联趾(趾间有蹼)基因。
图2表示这种性状比例变化的过程。
①由于蜥蜴过度繁殖,导致____________加剧。
②小岛上食物短缺,联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升,其原因可能是________________________________________________。
③图2所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是因为蜥蜴群体内的______________________发生了改变。
11.“蝴蝶泉头蝴蝶树,蝴蝶飞来千万数。
首尾连接数公尺,自树下垂疑花序。
”每年的四五月间,大理蝴蝶泉一带有数量庞大的大丽王蝴蝶种群,它们的翅色有黄翅黑斑和橙黄黑斑两种。
研究得知,黄翅黑斑(A)对橙黄黑斑(a)是显性,且亲代基因型比例是AA(30%)、Aa(60%)、aa(10%)。
若它们随机交配,请据孟德尔的分离定律计算并回答下列问题:
(1)子代的基因型频率是__________________________________________________。
(2)近年发现该种群出现了突变的白翅蝶,专家分析该种群的基因频率将会发生改变。
请分析白翅基因频率可能会怎样变化?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研究发现,该种群数量明显减小,使观赏价值降低,专家提出要加以保护,这是在__________________层次上保护生物的多样性。
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