1、高中生物第四章第三节基因控制蛋白质的合成第3课时教学案苏教版必修24第3课时基因对性状的控制及人类基因组计划学习导航1.结合教材P82，归纳中心法则的内容，并了解基因对性状的控制方式。2.阅读教材P83，了解人类基因组计划的有关内容。重难点击1.中心法则的内容。2.基因控制生物性状的方式。生物体的这些性状都是由蛋白质体现的，前面我们已经学习了基因指导蛋白质的合成，那么基因和性状之间又存在怎样的关系呢？这一节我们一起来学习基因对性状的控制，首先我们看一下克里克提出的中心法则。解决学生疑难点_一、中心法则的提出及其发展1.克里克提出的中心法则过程名称遗传信息流向DNA复制DNADNA转录DNARN
2、A翻译RNA蛋白质2.中心法则的发展随着科学的进步，科学家们发现了遗传信息传递的其他途径：材料一1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。材料二1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。材料三1982年，科学家发现一种结构异常的蛋白质可在脑细胞内大量“增殖”引起疾病。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质的形成。(1)材料1说明遗传信息还可以从RNA流向RNA。(2)材料2说明遗传
3、信息还可以从RNA流向DNA。(3)材料3说明遗传信息还可能从蛋白质流向蛋白质。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。观察下图分析：1.所表示的过程依次是什么？答案DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。2.在真核生物细胞中，过程发生的场所和过程的原料分别是什么？答案过程发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；过程的原料是4种核糖核苷酸。3.正常的细胞中能发生哪些过程？答案。4.需要tRNA和核糖体同时参与的过程是；需要逆转录酶参与的过程是。知识整合在中心法则中，DNA的复制、转录和翻译存在于细胞生物中，RNA的复制、逆转录只在某些以RNA 为遗传物质的病毒增殖过程中出
4、现。1.下图为中心法则部分遗传信息的流动方向示意图，下列有关说法正确的是()A.过程1、2一般发生在RNA病毒体内B.过程1、3、5一般发生于肿瘤病毒的体内C.过程2、3、4发生于具细胞结构的生物体内D.过程15不可能同时发生于同一个细胞内答案 C解析1为逆转录过程，只能在病毒侵入宿主细胞后发生，该生理过程不会发生于病毒体内，A、B项错误；肿瘤病毒侵入宿主细胞后，在宿主细胞内增殖，需进行逆转录、合成病毒RNA、指导合成其蛋白质外壳等生理过程，因此15能同时发生于宿主细胞内，D项错误。2.结合图表分析，下列有关说法正确的是()抗菌药物抗菌机理青霉素抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶
5、(可促进DNA螺旋化)红霉素能与核糖体结合利福平抑制RNA聚合酶的活性A.可发生在人体健康细胞中B.青霉素和利福平能抑制DNA的复制C.结核杆菌的和都发生在细胞质中D.环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的和答案D解析为DNA复制，为转录，为翻译，为RNA复制，为逆转录。青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关。环丙沙星可促进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录。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。和只有RNA病毒才能进行。3.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
6、，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是限制酶D.若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸答案D解析若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶，A错误；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错误；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错误；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，D正确。方法链接 “三看法”判断中心法则各过程 “一看”模板“二看”原料“三看”产物生理过程DNA脱氧核苷酸DNADNA复制核糖核苷酸RNA转录RNA脱氧核苷酸DNA逆转录核糖核苷酸RNARNA复制
7、氨基酸蛋白质(或多肽)翻译二、基因对性状的控制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.基因控制性状的途径(1)直接途径基因蛋白质结构生物体的性状。(2)间接途径基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。4.基因与性状间的对应关系(1)生物体的绝大多数性状受单个基因控制。(2)生物体的有些性状是由多个基因决定的，如玉米叶绿素的形成。(3)有时单个基因也会影响同一生物体的多种性状，如决定豌豆开紫花的基因也决定种皮的灰色。牵牛花的颜色主要是由花青素决定的
8、，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：1.图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？除此之外，另一条途径是什么？答案图中反映出基因可以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；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2.牵牛花的颜色是只有一对基因控制的吗？答案不是。花的颜色由多对基因共同控制。3.牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？答案生物体的性状也受环境影响。4.牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因？也能全部表达吗？答案牵牛花的叶肉细胞中也含有基因，但是由于细胞分化，基因的选择性表达，这3个基因不一定能够表达。知识整合牵牛花的颜色由多对基因控制的多个酶控
9、制合成，体现了基因可以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；花的颜色与细胞中的pH有关，说明环境也会影响表现型；叶肉细胞中也含有基因，但是不一定能够表达。4.下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，过程不需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构的不同D.过程表明基因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答案D解析基因1和基因2在人体的所有细胞中都同时存在，A错误；是转录，需要RNA聚合酶，是翻译，需要tRNA携带氨基酸，B错误；过程的结果存在差异
10、的根本原因是基因不同，C错误；过程表明基因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，D正确。5.下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是()A.生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C.基因可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D.基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达答案A解析表现型基因型环境条件；基因可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；也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；基因表达就是指基因的转录和翻译。三、人类基因组计划1.人类基因组的概念指人
11、体DNA分子所携带的全部遗传信息。人类基因组应包括24条染色体上DNA中的全部碱基，即22条常染色体X、Y两条性染色体，故选择测序对象应为健康男性。2.人类基因组计划(1)概念：分析测定人类基因组的全部基因的核苷酸对的排列序列。(2)主要内容和目的：绘制人类基因组的四张图谱，即遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱。下图是雄果蝇的染色体组和基因组中的染色体，请分析：1.果蝇的染色体组中有没有同源染色体？其基因组中可不可以有同源染色体？答案果蝇染色体组中没有同源染色体，基因组中的X、Y染色体是一对同源染色体。2.对于有性染色体的生物体(二倍体染色体数为2n)，测其基因组时，应选择多少条染色体？答
12、案(n1)条。3.普通小麦(6n42)的染色体组和基因组的研究对象各包括几条染色体？答案均为7条。6.人类的染色体组和人类的基因组的研究对象各包括哪些染色体()46条染色体22条常染色体X性染色体或22条常染色体Y性染色体22条常染色体X、Y两条性染色体44条常染色体X、Y两条性染色体A. B.C. D.答案B解析人体细胞内共有46条染色体，减数分裂时，同源染色体分离，配子中含有23条染色体，即22条常染色体X或Y性染色体。 测定人类基因组时，需要测定22条常染色体和X、Y两条性染色体，不能只测定23条染色体的原因是X、Y性染色体分别具有不同的碱基序列。一题多变若对果蝇进行基因组测序，则应测定
13、_条常染色体及_条性染色体，共计_条染色体上的碱基序列。答案3X、Y两51.尿嘧啶核糖核苷(简称尿苷)在细胞内可以转化为尿嘧啶核糖核苷酸。如果选用含有3H尿嘧啶核糖核苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，几小时后检测小肠绒毛，发现整个小肠黏膜层上均有放射性出现。推测与之密切相关的过程是图中的()A. B.C. D.和答案B解析小肠黏膜层上均有放射性出现是因为3H尿嘧啶核糖核苷被利用，说明合成了mRNA，发生了转录过程。2.用链霉素或新霉素处理，可以使核糖体与单链DNA分子结合，这一单链DNA分子可以代替mRNA合成多肽，这说明遗传信息可以()A.从DNA流向RNAB.从RNA流向DNAC.从DNA流
14、向蛋白质D.从蛋白质流向DNA答案 C解析题中信息使核糖体与单链DNA分子结合，合成多肽，说明遗传信息可以从DNA流向蛋白质，C正确。3.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()A.RNA蛋白质(性状)B.RNADNA蛋白质(性状)C.DNA蛋白质(性状)D.DNARNA蛋白质(性状)答案D解析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。4.有关基因、DNA、蛋白质
15、、性状的叙述，不正确的是()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答案C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细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。5.如图代表人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。结合图形，联系已有知识，回答以下问题。(1)某人是苯丙酮尿症患者，但肤色正常，其原因是食物中可能含有_。(2)防治苯丙酮尿症的有效方法是食疗，即要尽量减少饮食中的_的量。(3)一对正常的夫妇生了一个既患苯丙酮尿症又患白化
16、病的女儿和一个正常的儿子。这个正常儿子的基因型是_。(4)从苯丙酮尿症的患病机理可以看出基因与性状的关系是_。答案(1)酪氨酸(2)苯丙氨酸(3)AABB或AABb或AaBB或AaBb(4)基因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解析(1)苯丙酮尿症患者缺少酶1，所以苯丙氨酸不能转化成酪氨酸，而有黑色素产生说明酪氨酸还有其他来源，如食物。(2)由于缺乏酶1，苯丙氨酸会转变为苯丙酮酸，对幼儿产生毒害，减少苯丙酮酸的含量，则需要减少苯丙氨酸的摄入量。(3)由于双亲正常，但生了一个两病均患的女儿，则双亲基因型均为AaBb，所以正常儿子只要满足A_B_即可。(4)基因通过控制酶
17、的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。课时作业学考达标1.下图表示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)，相关说法正确的是()A.1、2、4常见，3、7少见，其他尚未被证实B.2、4、6常见，其他几乎从未被证实C.5、8、9未被证实，3、7少见，其他常见D.3、7少见，其他常见答案A解析图中1表示DNA复制，2表示转录，3表示RNA复制，4表示翻译，5表示蛋白质复制，6表示由蛋白质DNA,7表示逆转录，8表示由蛋白质RNA,9表示由DNA蛋白质，中心法则及其补充包含的是1、2、3、4、7的内容，其中1、2、4是常见途径，3、7途径为中心法则的补充，在某些病毒中出
18、现；5、6、8、9目前还没有证实其在生物体中是否存在。2.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答案D解析生物的遗传物质是DNA或RNA，则遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B正确；表现型通过蛋白质表现，故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C正确；编码蛋白质的基因含两条单链，碱基序列互补，遗传信息不同，D错误。3.金鱼草的纯合红花植株
19、与白花植株杂交，F1在强光低温条件下开红花，在遮阳高温条件下则开白花。这个实例说明()A.基因型是性状表现的内在因素B.表现型是基因型的表现形式C.基因型相同，表现型一定相同D.表现型是基因型与环境相互作用的结果答案D解析F1的个体间基因型相同，在不同条件下，表现型不同，说明表现型除了由基因型决定外，还受环境条件的影响。4.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答案D解析依据题干“黄曲霉毒
20、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”可知，A项错误；由于是多基因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型不一定相同，B项错误；依据表现型的概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型，C项错误，D项正确。5.下列有关生物体内基因与酶关系的叙述，正确的是()A.绝大多数酶是基因转录的重要产物B.酶和基因都是细胞内染色体的组成成分C.基因控制生物性状有些是通过控制酶的合成来控制相应代谢过程实现的D.只要含有某种酶的基因，细胞中就有相应的酶答案C解析大多数酶是基因表达的产物，只有少数酶(RNA)才是转录的产物。染色
21、体的主要成分是蛋白质和DNA，此处的蛋白质是结构蛋白。基因表达具有选择性，有某种基因不一定表达出相应的蛋白质。6.下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是()A.一对相对性状可由多对基因控制B.基因可通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状C.隐性基因控制的性状不一定得到表现D.基因型相同，表现型就相同答案D解析一对相对性状可由一对或多对基因控制，A正确；基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控制生物体的性状，B正确；隐性基因控制的性状可能被显性性状所掩盖，如Aa表现为A基因控制的性状，C正确；基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同，D错误。高考提能7
22、.下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是()A.丙的合成可能受到一个以上基因的控制B.图示过程没有遗传信息的流动C.过程a仅在核糖体上进行D.甲、乙中均含有起始密码子答案B解析丙是由两条多肽链组成的，从图形可以看出由甲和乙这两条RNA链翻译得到，所以可能有两个基因分别转录合成甲和乙。遗传信息的流动包括传递和表达，遗传信息的表达包括转录和翻译，图示代表基因表达中的翻译过程。过程a代表的是翻译过程，场所是核糖体。甲和乙都是RNA，都有起始密码子和终止密码子。8.科学家在细胞中发现了一种新的线粒体因子MTERF3，这一因子主要抑制线粒体DNA的表达，从而减少细胞能量的产生。此项成果将
23、可能有助于糖尿病、心脏病和帕金森氏症等多种疾病的治疗。根据以上资料，下列相关叙述错误的是()A.线粒体DNA也含有可以转录、翻译的功能基因B.线粒体基因控制性状的遗传不符合孟德尔遗传定律C.线粒体因子MTERF3直接抑制细胞呼吸中酶的活性D.糖尿病、心脏病和帕金森氏症等疾病可能与线粒体功能受损有关 答案C解析线粒体中的DNA也能进行转录与翻译；线粒体中的基因是随细胞质随机分开的，所以不符合孟德尔遗传定律。9.如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是()A.过程、共同体现了遗传信息的表达功能B.基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的
24、C.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上D.蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化答案B解析基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状属于间接控制。10.人体内苯丙氨酸的代谢途径如图所示。人群中，有若干种遗传病是由于苯丙氨酸的代谢缺陷所导致的。例如，苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮酸在脑中积累会阻碍脑的发育，造成智力低下。下列分析不正确的是()A.缺乏酶可导致病人既“白(白化病)”又“痴”B.缺乏酶可导致病人只“白”不“痴”C.缺乏酶时，婴儿使用过的尿布会留有黑色污迹(尿黑酸)D.上述实例可以证明遗传物质通过控制酶的合成，从而控制新陈代谢和性状答案C解析该题中的每种酶只催化
25、一种化学反应，缺乏酶则不能合成酪氨酸，但能合成苯丙酮酸，据图示可知此时该病人既“白”又“痴”；缺乏酶只能引起酪氨酸不能转变为黑色素，故只表现为白化病；而缺乏酶时，只会引起不能合成苯丙酮酸，但其他生理过程正常，故婴儿的尿布上不会有尿黑酸，尿黑酸最终被分解为CO2和H2O；该代谢过程可证明基因通过控制酶的合成来控制新陈代谢和性状。11.已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方向如图所示(注：图中单螺旋线表示RNA，双螺旋线表示DNA)，根据图回答下列问题：(1)对三种类型的病毒分别举例：甲_；乙_；丙_。(2)图中1、8表示遗传信息的_过程。图中2、5、9表示遗传信息的_过程。图中3、
26、10表示_，该过程进行所必需的物质条件是_。(3)图中7表示遗传信息的_，此过程需有_酶的作用。这一现象的发现，其意义是_。答案(1)噬菌体烟草花叶病毒艾滋病病毒(2)转录翻译DNA复制模板、酶、脱氧核苷酸和ATP(3)逆转录逆转录对“中心法则”的重要补充解析从图中看出病毒甲只有核酸DNA，乙是RNA，丙是RNA。并且甲中的DNA能自我复制，还控制蛋白质的合成；乙中的RNA能自我复制，且控制蛋白质的合成；丙中的RNA通过逆转录决定DNA的结构，且能控制蛋白质的合成。12.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。请据图回答下列问题：(1)A、D试管中的产物是_，但A试管模
27、拟的是_过程，D试管模拟的是_过程。(2)B、C试管中的产物是_，但B试管模拟的是_过程，C试管模拟的是_过程。(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有_个碱基，最多有_个密码子。(4)E试管模拟的是_过程，在细胞中进行的场所是_，图中的原料为_，工具是_，产物是_。(5)生物遗传信息传递的全过程可用下图表示请将此图解中ae过程与前面图示AE试管所模拟的过程对应起来：a对应_，b对应_，c对应_，d对应_，e对应_。此图解中可在多数生物体内发生的过程是_，在少数生物体内发生的过程是_，人体内不能发生_过程。图解中的c过程要有_酶参与。答案(1)DNADNA复制逆转录(2
28、)RNA转录RNA复制(3)15351(4)翻译核糖体氨基酸转运RNA多肽(蛋白质)(5)A试管B试管D试管C试管E试管a、b、ed、cd、c逆转录解析依据各试管中加入的物质可推断所模拟的过程，依据加入的DNA的碱基数可推断转录产生的mRNA中的碱基数或密码子数。13.乙肝被称为“中国第一病”。人们对乙肝病的机理研究较多。乙肝病毒的DNA有一条环状链和一条较短的半环链，侵染时先形成完整的环状，再把其中一条作为原始模板复制形成新的病毒。如图：(1)发生在宿主细胞核的过程有_，发生在宿主细胞质内的过程有_。(2)乙肝病毒的中心法则：_。(3)发生了碱基互补配对现象的有_过程。(4)物质a的作用是_。同类的物质还具有的作用有
