高中生物 第四章 第20课时 基因对性状的控制课时作业 新人教版必修2.docx

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高中生物第四章第20课时基因对性状的控制课时作业新人教版必修2

基因对性状的控制

[目标导读]　1.结合P68“中心法则的提出及其发展”，结合图4－7，分析归纳理解中心法则。

2.阅读教材P69“基因、蛋白质与性状的关系”，概述基因控制生物体性状的两种方式，进一步理解基因、蛋白质与性状的关系。

[重难点击]　1.中心法则的内容。

2.基因控制生物体性状的两种方式。

1．细胞中遗传信息的携带者是DNA，生命活动的主要承担者是蛋白质。

蛋白质包括结构蛋白（如肌球蛋白）和功能蛋白（如抗体、酶、激素等）。

2．由DNA到蛋白质需要经过转录和翻译两个过程。

真核细胞中，这两个过程的主要场所分别是细胞核和细胞质中的核糖体。

3．病毒含有的核酸是DNA或RNA。

4．相对性状：

一种生物的同一种性状的不同表现类型，包括显性性状和隐性性状。

5．遗传信息的转录

（1）在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。

（2）RNA（单链）

①信使RNA（mRNA）：

使基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的。

②转运RNA（tRNA）：

三叶草形结构，识别遗传密码和运载特定的氨基酸。

③核糖体RNA（rRNA）：

是核糖体中的RNA。

6．遗传信息的翻译

（1）在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

（2）实质：

将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。

（3）密码子（64个）：

mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。

其中，AUG、GUG是起始密码，UAG、UAA、UGA为终止密码（无义密码子）。

课堂导入

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。

探究点一　中心法则的提出和发展

通过前面的学习，我们知道：

遗传信息由DNA传向DNA，或由DNA传向RNA，然后决定蛋白质的特异性。

克里克由此首先预见遗传信息传递的一般规律，并将这一规律命名为中心法则。

1．克里克的中心法则

1957年，克里克提出中心法则，其遗传信息传递途径为：

从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；还可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。

如图：

2．中心法则的发展

随着科学的进步，科学家发现了遗传信息传递的其他途径。

材料1　1965年，科学家发现，很多RNA病毒，在感染宿主细胞后，它们的RNA在宿主细胞内进行复制，这种复制是以导入的RNA为模板，而不是通过DNA。

材料2　1970年，巴尔的摩（D·Baltimore）和梯明（H·M·Temin）在致癌的RNA病毒中，发现一种酶，能以RNA为模板合成DNA。

他们称这种酶为依赖RNA的DNA多聚酶，现在一般称为逆转录酶。

也就是说，遗传信息流也可以反过来，即从RNA→DNA。

这是一项重要的发现，巴尔的摩和梯明于1975年荣获诺贝尔奖。

（1）材料1说明遗传信息还可以从RNA流向RNA。

（2）材料2说明遗传信息还可以从RNA流向DNA。

（3）结合以上内容试着完善下面的中心法则，并思考遗传信息传递的5个途径：

①DNA→DNA（或基因到基因）：

是DNA的复制过程，表示遗传信息的传递。

②DNA→RNA：

遗传信息的转录过程。

③RNA→蛋白质：

发生在细胞质核糖体上的翻译过程，②、③共同完成遗传信息的表达。

④RNA→DNA：

少数RNA肿瘤病毒、HIV等在宿主细胞内的逆转录过程。

⑤RNA→RNA：

大多数以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制过程。

归纳提炼

1．实线表示的①、②、③途径在自然界中普遍存在，发生在以DNA为遗传物质的生物体内；虚线表示的④、⑤途径是后来发现的，是对中心法则的补充，发生在以RNA为遗传物质的生物体内。

2．逆转录需要逆转录酶催化。

逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。

这是获得目的基因的重要手段。

3．中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则。

活学活用

1．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）a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是__________、________、________、________。

（2）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________。

（3）细胞中能发生________过程。

（4）真核生物中，过程a发生的场所有________________________________，过程b的原料是________。

问题导析　

（1）中心法则中涉及到的生理过程有DNA的复制、转录、翻译、RNA的逆转录、RNA的复制。

（2）翻译过程中三种RNA都用到，逆转录过程会用到逆转录酶。

（3）细胞生物的遗传物质为DNA，这样的生物能够发生DNA复制、转录和翻译。

（4）真核生物中能够进行DNA复制的场所为细胞核、线粒体、叶绿体。

答案　

（1）DNA复制　转录　翻译　逆转录　

（2）c　d

（3）a、b、c　（4）细胞核、线粒体、叶绿体　4种核糖核苷酸

解析　图解中a、b、c、d、e分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制，其中c过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要tRNA运载氨基酸，a、b、c在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒中。

在真核细胞中，a过程发生的主要场所都是细胞核，线粒体和叶绿体也能发生。

探究点二　基因、蛋白质与性状的关系

基因可通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，结合下列材料归纳三者的关系。

1．基因控制生物体性状的途径

（1）材料1　豌豆的圆粒和皱粒产生的机理

材料2　人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理

这两个材料说明：

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。

（2）材料3　囊性纤维病的病因图解

材料4　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

　　　　　　　　　↓↓

　　　功能正常　　　　镰刀型细胞贫血症

以上两个材料说明：

基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

2．基因和性状的对应关系

（1）材料5　豌豆的红花基因不只与一个性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点，种皮的褐色或灰色。

这种现象叫做基因的多效现象。

这表明一个基因可能与多个性状有关。

（2）材料6　玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因；玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；果蝇眼睛的颜色，至少受到40个不同位置基因的影响。

这说明有时多个基因控制一个性状。

（3）材料7　研究发现雄蛙和雌蛙的性染色体分别是XY和XX。

如果让它们的蝌蚪在20℃温度下发育时，雌雄比例大约为1∶1。

如果让这些蝌蚪在30℃温度下发育时，不管它们的性染色体组成怎样，将全部发育成雄蛙。

这说明：

生物体的性状除了受遗传物质决定外，环境条件对生物体的性状也有一定的影响。

综上，基因和性状不都是（是、不是、不都是）简单的线性关系。

生物体的性状是通过基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间复杂的相互作用来精确调控的。

小贴士　细胞质中的线粒体和叶绿体内也含有少量的DNA，这些基因称为细胞质基因，细胞质基因控制细胞质遗传。

细胞质遗传不符合孟德尔遗传规律，后代不出现一定的分离比，而是只表现母本的性状。

由细胞质控制的性状只能通过母亲遗传给后代，称为母系遗传。

归纳提炼

基因对性状控制的两种途径

（1）间接途径：

基因控制,酶的合成控制,代谢过程控制,生物体的性状。

（2）直接途径：

基因控制,蛋白质的结构控制,生物体的性状。

活学活用

2．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

问题导析　

（1）表现型＝基因型＋环境条件。

（2）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。

（3）基因表达就是指基因的转录和翻译。

答案　A

解析　基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，也可通过控制酶的合成控制生物体的性状；生物体的性状受遗传物质和环境共同影响。

基因对性

状的控制

1．下列关于中心法则的叙述中，不正确的是（　　）

A．它是指遗传信息在生物大分子间的传递过程

B．它首先由英国科学家克里克提出

C．遗传信息的传递方向不可能从RNA传向DNA

D．遗传信息最终要传向蛋白质，使其表达

答案　C

解析　遗传信息可以从RNA传递给DNA，故此题的答案为C。

2．下面关于基因、蛋白质与性状之间关系的叙述中，不正确的是（　　）

A．基因可以控制性状

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．蛋白质可以控制性状

答案　D

解析　本题易错选A。

错选的原因是不理解基因是如何控制性状的。

生物体的形态、结构和生理等方面的性状主要由蛋白质体现，蛋白质合成又受基因控制，所以生物体的性状是由基因控制的。

3．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来控制代谢过程，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；基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控制生物体的性状；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；基因型与环境条件共同决定生物体的性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。

4．如图所示，在a、b试管内加入的DNA都含有30对碱基。

四支试管内都有产物生成，请回答下列问题：

（1）a、d两试管内的产物是相同的，但a试管内模拟的是____________过程，d试管内模拟的是________过程。

（2）b、c两试管内的产物都是____________，但b试管内模拟的是______过程，c试管内模拟的是__________过程；b试管的产物中最多含有________个碱基，有______个密码子。

（3）d试管中加入的酶比a试管中加入的酶多了__________。

（4）若要在b试管中继续获得多肽，则至少还应加入____________________________。

答案　

（1）DNA复制　逆转录　

（2）RNA　转录　RNA复制　30　10　（3）逆转录酶　（4）各种氨基酸、tRNA、有关的酶

解析　

（1）因为a与d两试管中加入的原料都是脱氧核苷酸，所以其产物相同，该产物是DNA，而a试管中加入的模板是DNA，故模拟的是DNA复制过程；d试管内加入的模板是RNA，故模拟的是逆转录过程。

（2）因为b与c两试管中加入的原料都是核糖核苷酸，所以两试管中的产物都是RNA。

而b与c试管中加入的模板分别是DNA与RNA，因此，b试管内模拟的是以DNA为模板合成RNA的转录过程；由于转录是以DNA的一条链为模板进行的，RNA含有的碱基应为DNA的一半，即30个，每3个相邻碱基为一个密码子，所以有10个密码子。

c试管表示的是RNA的复制。

（3）逆转录时需要逆转录酶的催化。

（4）若要在b试管内继续得到多肽，则需满足翻译过程所需的条件，所以至少还应加入各种氨基酸和tRNA及与多肽合成有关的酶。

基础过关

知识点一　中心法则的提出和发展

1．《科技日报》报道，科学家近日发现一种动物能否被驯化并和人类很好相处，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．DNA→蛋白质（性状）

C．RNA→DNA→蛋白质（性状）

D．DNA→RNA→蛋白质（性状）

答案　D

解析　DNA→RNA→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以RNA→DNA→RNA→蛋白质及以RNA为遗传物质的生物以RNA→蛋白质为控制性状表现的途径；DNA→蛋白质（性状）只在离体实验中发现，还没有在生物体内发现。

2．1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种逆转录病毒。

下列能正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是（　　）

答案　D

解析　HIV病毒是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIV的DNA分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。

该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。

该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制所需要的酶，故HIV的RNA不能复制。

3．下列关于如图所示过程的说法，错误的是（　　）

A．正常情况下，③、④、⑥在动植物细胞中都不可能发生

B．①、③过程的产物相同，催化的酶也相同

C．①、②进行的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；⑤进行的场所为核糖体

D．①、②、⑤所需的原料分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸

答案　B

解析　③过程除需要DNA聚合酶外，还需要特定的逆转录酶，故B选项不正确，其余各项所述均正确。

4．遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充，下列能够发生该传递途径的生物是（　　）

A．烟草B．烟草花叶病毒

C．噬菌体D．大肠杆菌

答案　B

解析　由RNA→RNA说明发生了RNA的复制，该过程只发生在RNA病毒中。

烟草、噬菌体以及大肠杆菌都是以DNA为遗传物质的生物，其遗传信息是通过DNA→RNA→蛋白质途径传递的。

知识点二　基因对性状的控制

5．有关基因、DNA、蛋白质、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代谢过程，进而控制生物体的性状。

6．下图表示喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化，这种变化最可能是（　　）

A．遗传对基因表达的作用

B．环境对基因表达的作用

C．同源染色体上基因的重排

D．环境引起基因突变

答案　B

解析　冰块（低温）处理后毛色变化，其部位的基因没有变化，最可能是环境对基因表达的影响作用。

7．囊性纤维病是北美白种人中常见的一种疾病，研究表明，在70%的患者中，发病原因是CFTR基因发生突变，导致运输C1－的CFTR蛋白的第508位的氨基酸缺失，而直接原因是C1－不能有效运出肺等器官的组织细胞。

下列理解错误的是（　　）

A．从个体水平看，病人的性状已经发生改变

B．从细胞水平看，病人肺组织细胞膜的功能已发生改变

C．从分子水平看，病人的基因的结构已发生改变

D．此病可以说明基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状

答案　C

解析　基因的结构并没有改变；囊性纤维病发病的直接原因是CFTR蛋白发生改变，所以此病可以说明基因是通过控制蛋白质的结构直接影响了生物体的性状。

8．已停止分裂的细胞，其遗传信息的传递情况可能是（　　）

A．DNA→DNA→RNA→蛋白质

B．RNA→RNA→蛋白质

C．DNA→RNA→蛋白质

D．蛋白质→RNA

答案　C

解析　DNA→DNA是DNA的复制，发生在能够进行分裂的细胞内，RNA→RNA是RNA的复制，只发生在被RNA病毒侵染的宿主细胞内，DNA→RNA→蛋白质是基因表达的过程，几乎发生在整个生命历程中，蛋白质→RNA目前还未发现。

能力提升

9．用链霉素或新霉素，可使核糖体与单链的DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译成多肽，说明（　　）

A．遗传信息可从RNA流向DNA

B．遗传信息可从蛋白质流向DNA

C．遗传信息可从DNA流向蛋白质

D．遗传信息可从RNA流向蛋白质

答案　C

解析　由题意可知，遗传信息可直接从DNA流向蛋白质，而不需要通过mRNA。

10．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．①B．②

C．③D．①和②

答案　B

解析　小肠黏膜层上均有放射性出现是3H－尿嘧啶核糖核苷被利用，说明合成了mRNA，发生了转录过程。

11．如图表示tRNA与氨基酸的结合过程，则该过程（　　）

A．不受温度影响

B．不存在特异性结合

C．必须由线粒体供能

D．不是只发生在细胞质基质中的核糖体上

答案　D

解析　由图可知，tRNA与氨基酸的结合需要酶的催化作用，而酶的活性受温度影响；tRNA上的反密码子与mRNA上决定氨基酸的密码子存在一一对应关系；题图过程还可由无氧呼吸供能，无氧呼吸的场所是细胞质基质；tRNA转运氨基酸到核糖体上不是只在细胞质基质中进行，还可在叶绿体或线粒体中进行。

12．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：

从图中不能得出（　　）

A．花的颜色由多对基因共同控制

B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程

C．生物体的性状由基因决定，也受环境影响

D．若基因①不表达，则基因②和基因③不表达

答案　D

解析　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①②③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①不表达，基因②③仍然能够表达。

13．叶绿体的DNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成。

下列叙述中错误的是（　　）

A．叶绿体DNA能够转录

B．叶绿体DNA是遗传物质

C．叶绿体内存在核糖体

D．叶绿体功能不受细胞核调控

答案　D

解析　叶绿体的DNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成，因此叶绿体DNA能够转录和翻译，也是细胞质内的遗传物质。

叶绿体功能受细胞核调控。

14．如图是人体细胞内遗传信息在各种物质之间的传递过程，分析并回答有关问题：

（1）正常人体细胞内能进行的过程是________（填序号）。

若有些肝细胞正在进行①过程，说明该细胞正在进行__________________。

（2）②④过程发生在______________侵入体细胞的情况下，需要__________________酶的参与。

（3）⑤过程表示________，进行的场所是______________________________________。

（4）基因对性状的控制，可以通过控制________的合成来控制代谢过程，也可以通过控制__________________来直接影响性状。

答案　

（1）①③⑤　有丝分裂　

（2）RNA病毒　逆转录酶或RNA复制　（3）翻译　核糖体　（4）酶　蛋白质的结构

解析　本题考查中心法则和基因与性状的关系，中心法则经过补充完善后包括：

①DNA复制、②RNA复制、③转录、④逆转录、⑤翻译。

特别注意，只有当人体细胞被RNA病毒侵入后，才会出现RNA逆转录或RNA复制现象。

15．已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别用下图表示：

（1）对三种类型的病毒分别举例（从以下供选答案中选出：

瘤病毒、噬菌体、流感病毒）：

甲______；乙________；丙________。

（2）图中3、10表示遗传物质的________过程，此过程正常进行所必备的条件有：

__________酶、__________酶、________________________。

（3）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。

（4）图中7表示遗传信息的________过程，此过程的进行需要________的催化，发现这一现象的意义是________________________。

（5）图甲中遗传信息传递的过程图式为：

________________，甲生物的这些过程发生在____________细胞内。

答案　

（1）噬菌体　流感病毒　瘤病毒　

（2）复制　解旋　DNA聚合　ATP及四种脱氧核苷酸　（3）转录　翻译　（4）逆转录　逆转录酶　对中心法则的补充　（5）

　细菌

解析　噬菌体的遗传物质是DNA，进入细菌后的DNA能够自我复制，转录形成信使RNA，并利用细菌的核糖体翻译形成蛋白质，由此推知甲为噬菌体；流感病毒的遗传物质是RNA，能够自我复制，转录形成信使RNA，并利用寄主细胞的核糖体翻译形成蛋白质，由此推知乙为流感病毒；瘤细胞的遗传物质是RNA，进入细胞后能够自我复制，在逆转录酶的作用下形成DNA（先形成DNA的一条链，再配对形成两条链），再转录形成信使RNA，并利用寄主细胞的核糖体翻译形成蛋白质。

个性拓展

16．已知果蝇的长翅与残翅是一对相对性状，且长翅（V）对残翅（v）为显性，但遗传学家在不同温度下培养长翅果蝇幼虫，得到不同的结果，如表，请结合所学知识回答下列问题。

实验材料

实验处理

结果

长翅果蝇幼虫A

25℃条件培养

长翅果蝇

长翅果蝇幼虫B

25～37℃处理

6～24h后培养

残翅果蝇

（1）请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，并进行解释。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）这个实验说明基因与性状是怎样的关系？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）果蝇B的残翅性状能否遗传？

____________________________________________。

原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）人们将果蝇B的残翅性状称为表型模拟，若现有一残翅果蝇，如何判断它是否是表型模拟？

请设计鉴定方案。

①方法步骤：

__________________