人教版生物必修二讲义第4章+第2节 基因对性状的控制及答案.docx
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人教版生物必修二讲义第4章+第2节基因对性状的控制及答案
第2节 基因对性状的控制
学习目标
核心素养
1.理解中心法则的内容及应用。
(重、难点)
2.阐述基因、蛋白质与性状的关系。
(重点)
3.了解细胞质遗传及其特点。
1.通过对资料进行分析归纳,概括中心法则的提出及发展过程。
2.结合实例,阐述基因控制性状的两种方式。
3.通过与细胞核遗传比较,了解细胞质遗传及特点。
一、中心法则的提出及其发展
1.中心法则的提出及内容
(1)提出者:
克里克。
(2)中心法则内容
(3)图解:
2.中心法则的发展
发展内容
信息流动
举例
RNA自我复制
遗传信息从RNA流向RNA
RNA病毒
RNA逆转录合成DNA
遗传信息从RNA流向DNA
HIV病毒、致癌的RNA病毒
3.完善后的中心法则图解
。
二、基因、蛋白质与性状的关系
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:
皱粒豌豆的形成
人的白化病的形成
皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列,使编码淀粉分支酶的基因被打乱
↓
不能合成淀粉分支酶
↓
细胞内淀粉含量下降,游离蔗糖含量升高
↓
豌豆成熟时因失水而皱缩
控制酪氨酸酶的基因异常
↓
不能合成酪氨酸酶
↓
酪氨酸不能转变为黑色素
↓
表现出白化症状
(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性状。
②举例:
囊性纤维病
镰刀型细胞贫血症
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基
↓
CFTR蛋白缺少苯丙氨酸
↓
CFTR蛋白结构异常,导致功能异常
↓
患者支气管中黏液增多,管腔受阻,细菌在肺部大量生长繁殖,使肺功能严重受损
编码血红蛋白的基因发生改变
↓
血红蛋白组成的红细胞结构异常,功能受损
2.基因与性状的关系
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
生物的性状是基因型与环境共同作用的结果。
3.细胞质基因
(1)分布:
线粒体和叶绿体中。
(2)功能:
①进行半自主自我复制。
②通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
(3)遗传方式:
人的细胞质基因只能通过母亲遗传给后代。
判断对错(正确的打“√”,错误的打“×”)
1.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。
( )
2.正常情况下,真核生物细胞内可发生中心法则的每个过程。
( )
3.RNA病毒都能进行逆转录。
( )
4.基因与性状的关系是一对一的线性关系。
( )
5.生物性状是由基因型和环境共同控制的。
( )
6.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。
( )
提示:
1.× DNA病毒中没有RNA,但其遗传信息的传递仍遵循中心法则,包括DNA的复制、转录和翻译三个过程。
2.× 正常情况下,真核细胞内只发生DNA的复制、转录和翻译过程,RNA复制和逆转录的过程发生在某些被病毒侵染后的细胞内。
3.× 不是所有RNA病毒都能进行逆转录,只有含逆转录酶的RNA病毒才能进行逆转录,如HIV。
4.× 生物体的一种性状有时受多个基因的影响,有些基因可以影响多种性状。
5.√
6.√
中心法则及其发展
[问题探究]
下图为一组模拟实验,假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成,请分析此图解中A~E试管所模拟的过程分别是什么?
提示:
A—DNA复制;B—转录;C—RNA复制;D—逆转录;E—翻译。
[归纳总结]
1.中心法则的内容及应用
(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
(4)高度分化的细胞内中心法则的表达式
DNA
RNA
蛋白质
(5)能分裂的细胞内中心法则的表达式
特别提醒:
(1)逆转录需要逆转录酶。
(2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。
(3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。
2.中心法则体现了DNA的两大基本功能
(1)传递遗传信息:
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:
通过转录和翻译完成的,发生在个体发育过程中。
1.人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc),该蛋白无致病性。
PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒),就具有了致病性。
PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc,实现朊粒的增殖,可以引起疯牛病。
据此判断,下列叙述正确的是( )
A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
C [据题中信息可知朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的,因此还属于蛋白质,不可能整合到宿主细胞的基因组中,A错误。
细菌增殖方式为二分裂,与朊粒不相同,B错误。
由题中信息可知,PrP基因编码的蛋白质与朊粒的功能因空间结构的不同而不同,C正确。
PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变,D错误。
]
2.下图表示生物界的中心法则,有关叙述正确的是( )
A.健康的人体内可以发生图中所有过程
B.烟草花叶病毒侵入宿主细胞后发生①→②→③→④的过程
C.⑤过程需要逆转录酶的参与
D.该图揭示了遗传信息传递的一般规律
D [分析图形可知,健康的人体内可以发生图中①DNA复制、②转录和③翻译过程,A项错误。
烟草花叶病毒是RNA病毒,侵入宿主细胞后发生⑤RNA复制和⑥翻译过程,B项错误。
④过程需要逆转录酶的参与,C项错误。
]
基因、蛋白质与性状的关系
1.基因控制性状的方式
直接途径
间接途径
方式
基因通过控制“蛋白质的结构”直接控制生物性状
基因通过控制“酶”的合成来控制代谢过程进而控制生物性状
图解
2.基因、蛋白质与性状之间的关系
基因与性状的关系并非简单的线性关系,可以是多个基因决定一个性状,也可以是一个基因与多个性状有关。
3.细胞质基因与细胞核基因的比较
项目
细胞质基因
细胞核基因
存在部位
叶绿体、线粒体
细胞核
是否与蛋
白质结合
否,DNA分子裸露
与蛋白质结合为染色体
结构
双链DNA
双链DNA
功能
复制、转录和翻译
复制、转录和翻译
基因数量
少
多
遗传方式
母系遗传
遵循孟德尔遗传定律
联系
线粒体和叶绿体是半自主性细胞器,这些部位的基因活动还要受核基因的控制
1.人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异常引起的疾病,下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。
由图中不能得出的结论是( )
A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状
B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状
C.一个基因可以控制多种性状
D.一种性状可以由多个基因控制
A [苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系,而酶的合成是由基因控制的;若基因1发生变化,则多巴胺和黑色素的合成都受影响;多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。
]
2.下图表示基因的作用与性状的表现之间的关系,下列相关叙述正确的是( )
A.①过程与DNA复制的共同点是都以DNA的一条链为模板,在DNA聚合酶的作用下进行
B.③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP
C.人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质间接表现性状的,苯丙酮尿症是通过蛋白质直接表现性状的
D.HIV、大肠杆菌及T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
B [①过程是转录,是以DNA的一条链为模板,在RNA聚合酶的作用下进行的;苯丙酮尿症是患者体内某种酶的合成受阻导致的,是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状的;T2噬菌体的宿主细胞是大肠杆菌细胞,不能侵染人体细胞。
]
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句归纳
1.中心法则图解
2.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,进而控制生物体的性状。
(2)通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
3.一个基因可能控制多种性状,一种性状也可能由多个基因控制。
4.线粒体DNA和叶绿体DNA也能进行复制、转录和翻译,并控制生物体的性状。
1.结合下图分析,下列叙述错误的是( )
A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础
D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链
D [生物的遗传物质是DNA或RNA,即遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中,故A项正确。
因为密码子的简并性,转录形成的mRNA碱基序列不同,最终翻译出的蛋白质可能相同,故B项正确。
蛋白质是生命活动的主要承担者,即生物的表现型是通过蛋白质体现的,故C项正确。
遗传信息是由碱基序列决定的,DNA两条单链的碱基互补配对,所含遗传信息不同,故D项错误。
]
2.某种RNA病毒在增殖过程中,其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。
物质Y与脱氧核苷酸结构相似,可抑制该病毒的增殖,但不抑制宿主细胞的增殖,那么物质Y抑制该病毒增殖的机制是( )
A.抑制该病毒RNA的转录过程
B.抑制该病毒蛋白质的翻译过程
C.抑制该RNA病毒的反(逆)转录过程
D.抑制该病毒RNA的自我复制过程
C [本题主要考查中心法则。
RNA病毒逆转录生成DNA,需要的原料是4种脱氧核苷酸,物质Y与脱氧核苷酸结构相似,会混入逆转录生成的DNA中,致使逆转录生成的DNA不能整合到真核宿主的基因组中,影响病毒RNA及蛋白质的合成,从而抑制该病毒增殖,故只有C项正确。
]
3.下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图,从图中可得出( )
基因① 基因② 基因③ 基因④
↓ ↓ ↓ ↓
酶① 酶② 酶③ 酶④
↓ ↓ ↓ ↓
N—乙酸鸟氨酸―→鸟氨酸―→瓜氨酸―→精氨酸琥珀酸―→精氨酸
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过程
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
B [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。
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③和④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。
]
4.下面是关于基因、蛋白质和性状之间关系的叙述,其中不正确的是( )
A.基因可以决定性状
B.蛋白质的结构可以直接影响性状
C.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
D.蛋白质的功能可以控制性状
D [蛋白质是生物体性状的直接体现者,但蛋白质是通过基因控制合成的,因此基因才是性状的控制者。
基因可通过控制蛋白质的结构直接影响性状,也可通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状。
]
5.中心法则反映了生物体内遗传信息的传递过程,请结合图示回答问题:
(1)图示遗传信息传递过程中能发生碱基A—U(或U—A)配对的过程有________;其中需要核糖核苷酸作为原料的过程有________。
(填序号)
(2)一个细胞周期中,细胞核中一个DNA分子可发生图中①过程________次,此过程中,模板链和子链中(A+T)/的(G+C)值的关系是________。
(3)图中③过程必需的物质有_______________________;
若某DNA经过图中②③过程产生的蛋白质中部分氨基酸序列为“—甘氨酸—亮氨酸—谷氨酸—半胱氨酸—缬氨酸—”,根据此序列及密码子表能否推测出此DNA中相关的碱基对序列?
________,说明理由:
______________。
(4)肠道病毒EV71是不能进行逆转录过程的RNA病毒,则其在宿主细胞中增殖过程的会发生图中的______(填数字序号)过程。
[解析] 据图分析,图示中心法则反映了生物体内遗传信息的传递过程,其中①表示DNA的自我复制,②表示转录,③表示翻译,④表示逆转录,⑤表示RNA的自我复制。
(1)能发生碱基A—U(或U—A)配对的过程必须有RNA(可以是模板或产物)的参与,因此图中符合要求的过程有②③④⑤,其中以RNA为产物的②⑤过程需要的原料是核糖核苷酸。
(2)一个细胞周期中,细胞核中的DNA分子只复制一次;根据碱基互补配对原则可知,(A+T)/(G+C)的值在两条单链以及整个DNA分子中是相等的。
(3)③表示翻译,需要的物质有mRNA(作为模板)、氨基酸(作为原料)、tRNA(作为运输氨基酸的工具),还需要酶和ATP。
由于密码子具有简并性,因此根据氨基酸序列不能确定mRNA中碱基序列,进而不能推测基因组相应的碱基对序列。
(4)根据题意分析,肠道病毒EV71是不能进行逆转录过程的RNA病毒,则其不能进行④逆转录过程,但是可以进行⑤RNA的复制和③翻译过程。
[答案]
(1)②③④⑤ ②⑤
(2)一 相等
(3)mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP 不能 密码子具有简并性,根据氨基酸序列不能确定mRNA中碱基序列,进而不能推测基因组相应的碱基对序列
(4)③⑤
教材课后习题 (教师用书独具)
一、基础题
1.A 2.
(1)×
(2)× (3)√
二、拓展题
1.提示:
红眼基因正常是形成红眼的必要条件,而非充分条件。
红眼基因正常,并且其他涉及红眼形成的基因也正常时,果蝇的红眼才能形成;如果红眼基因不正常,即使所有其他涉及红眼形成的基因都正常,果蝇的红眼也不能形成。
2.提示:
生物体内基因的数目多、作用方式复杂,难以单独对其进行研究,生物体的异常性状为科学家研究相关基因的作用提供了一个突破口,使科学家能够从异常性状入手,分析性状异常的个体的基因与正常个体的基因是否存在区别、存在哪些区别等问题,从而建立起性状与基因的对应关系。
因为性状是由基因控制的,如果某一性状发生异常,并且能够稳定遗传,说明控制该性状的基因发生了突变。
根据异常性状的遗传方式,还可以分析出控制该性状的基因是位于性染色体上还是常染色体上,是显性的还是隐性的,并且可以预测这一性状将来的遗传规律。
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