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。