新苏教版必修2同步讲义及练习第四章 第三节 第3课时.docx

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新苏教版必修2同步讲义及练习第四章第三节第3课时

第3课时　基因对性状的控制

[学习目标]　1.归纳中心法则的内容。

2.了解基因对性状的控制方式。

一、中心法则的提出及其发展

1.提出者：

克里克。

2.内容

①DNA的复制：

遗传信息从DNA流向DNA。

②转录：

遗传信息从DNA流向RNA。

③翻译：

遗传信息从RNA流向蛋白质。

3.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

烟草花叶病毒

RNA逆转录合成DNA

遗传信息从RNA流向DNA

艾滋病病毒（HIV）

4.完善后的中心法则

例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1～5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才发生，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1～5能同时发生于宿主细胞内，D项错误。

例2

　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，下列说法不正确的是（　　）

A.a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录

B.需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是d

C.a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中

D.在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同

答案　C

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。

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，d过程需要逆转录酶；a、b、c过程在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒的寄主细胞中。

在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶和解旋酶等，后者需要RNA聚合酶。

思维启迪

　“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

DNA

DNA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

RNA

RNA复制

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。

例3

　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①、②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

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。

例4

　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。

1.判断正误

（1）中心法则表示的是遗传信息的流动过程（　　）

（2）遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（　　）

（3）基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状（　　）

（4）基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个性状可能由多个基因控制（　　）

（5）基因型相同的个体，其表现型一定相同（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×

2.下图所示过程中，正常情况下在动植物细胞中能发生的是（　　）

A.①②④B.②③④C.②③⑤D.①③⑤

答案　A

解析　正常情况下，在动植物细胞中发生的遗传信息的传递和表达过程是DNA的复制、转录和翻译，对应图中的①②④。

3.下列关于遗传信息传递的叙述中，错误的是（　　）

A.线粒体和叶绿体遗传信息的传递遵循中心法则

B.DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的

C.DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序

D.DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则

答案　D

解析　DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递为

，同样遵循中心法则。

4.人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，下图表示在人体代谢过程中产生这两种疾病的过程。

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体的性状

B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物体的性状

C.一个基因可以控制多个性状

D.一个性状可以由多个基因控制

答案　A

解析　分析图示可知，人类白化病的原因是缺少基因1或基因2，导致酶1或酶2无法正常合成从而影响代谢，导致黑色素无法形成；苯丙酮尿症的原因是由于基因1突变导致酶1不能合成，致使苯丙氨酸不能正常转变成酪氨酸，而通过酶3的催化成为苯丙酮酸。

本题中的两个实例都只是说明了基因通过控制酶的合成来控制代谢，进一步控制生物体的性状这一间接途径，A错误，B正确；由基因1突变既能导致白化病也能导致苯丙酮尿症可知，一个基因可以控制多个性状，C正确；由白化病的病因分析可得出，一个性状可以由多个基因控制，D正确。

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）由题图可以看出，基因可以通过控制酶的合成控制细胞代谢进而间接控制生物的性状。

[对点训练]

题组一　中心法则的提出及发展

1.（2017·滨州期末）下图是人胰岛素基因的遗传信息流动情况，下列有关叙述正确的是（　　）

A.①过程以核糖核苷酸为主要原料

B.胰岛B细胞中存在图中①②③过程

C.皮肤生发层细胞中只存在图示的①过程

D.参与③过程的氨基酸和tRNA种类数相同

答案　C

2.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.RNA→DNA→蛋白质（性状）

C.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和具有RNA复制酶的病毒分别以RNA→DNA→RNA→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。

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，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。

4.治疗艾滋病（HIV病毒为RNA病毒）的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。

下列对AZT作用的叙述，正确的是（　　）

A.抑制艾滋病病毒RNA基因的转录

B.抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制

C.抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录

D.利于艾滋病病毒RNA基因的表达过程

答案　C

解析　转录过程不需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸，A错误；RNA基因的复制过程不需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B错误；RNA基因逆转录合成DNA的过程需要原料胸腺嘧啶脱氧核苷酸，而药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸的结构很相似，因此AZT药物会抑制逆转录过程，C正确；翻译过程不需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D错误。

5.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），下列相关说法正确的是（　　）

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，在某些病毒中出现；5、6、8、9目前还没有证实其在生物体中是否存在。

6.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。

题组二　基因、蛋白质与性状的关系

7.人类镰刀型细胞贫血症是由编码血红蛋白的基因异常引起的，这说明了（　　）

A.基因通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制生物的性状

B.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状

C.基因与环境相互作用共同调控生物的性状

D.基因和性状间不是简单的线性关系

答案　B

8.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①过程需要RNA聚合酶的催化，②过程不需要tRNA的协助

C.④⑤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①②③表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

答案　D

解析　基因1和基因2在人体的几乎所有细胞中都同时存在，A错误；①是转录，需要RNA聚合酶的催化，②是翻译，需要tRNA携带氨基酸，B错误；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因不同，C错误；过程①②③表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，D正确。

9.生物的性状与基因、环境的关系中可能的是（　　）

①一个基因决定一种性状　②一个基因影响多种性状　③多个基因决定一种性状　④环境对性状有影响

A.①②B.①③④　C.①④D.①②③④

答案　D

解析　基因与性状的关系，即可能一个基因决定一种性状，也可能多个基因决定一种性状，同时也可能一个基因对多种性状造成影响，并且基因对性状的控制往往还受环境的影响，故①～④所述均有可能。

10.同一株水毛茛，裸露在空气中的叶呈扁平状，浸在水中的叶呈丝状。

上述现象表明（　　）

A.基因型不同，表现型也不同

B.表现型相同，基因型不一定相同

C.表现型是基因型和外界环境共同作用的结果

D.表现型是由外界环境决定的

答案　C

解析　同一株水毛茛，其遗传物质相同。

裸露在空气中的叶呈扁平状，浸在水中的叶呈丝状，说明表现型不仅取决于基因型，还与环境因素有关。

11.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。

12.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，图示代表遗传信息表达中的翻译过程；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。

[综合强化]

13.作为生物学的核心规律之一，中心法则反映了遗传信息的传递规律。

请据图回答下列问题：

（1）a表示________过程，需要的原料为____________，需要解旋酶、________酶参与。

（2）RNA复制酶可以参与________（用字母表示）过程。

（3）人的口腔上皮细胞内可发生________（用字母表示）过程。

菠菜根尖分生区细胞中可发生________（用字母表示）过程。

（4）1970年，科学家在致癌的病毒中发现了逆转录酶，则此酶参与_______（用字母表示）过程，该过程的模板是________，此病毒的遗传物质是________。

答案　

（1）DNA复制　脱氧核苷酸　DNA聚合　

（2）e　（3）b、c　a、b、c　（4）d　RNA　RNA

解析　

（1）题图中a表示DNA复制过程，需要脱氧核苷酸为原料。

（2）e为RNA的自我复制，需要RNA复制酶的参与。

（3）b是转录，c是翻译。

人体口腔上皮细胞没有DNA的自我复制过程，故只有b、c两过程。

根尖分生区细胞可以分裂，故有a、b、c三个过程。

（4）d为逆转录过程，模板为RNA，需要逆转录酶。

14.油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。

我国陈锦清教授根据这一机制培育出高产油菜，产油率由原来的34%提高到58%。

（1）据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是___________________________。

（2）图乙表示基因B，α链是转录链，陈教授及助手诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，试回答：

①控制酶b合成的基因的单位是__________________。

②控制酶a与酶b合成的基因在结构上的本质区别是___________________________。

③转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是______________________。

④为什么基因B经诱导后转录出双链mRNA就能提高产油量？

_________________________________________________________________________。

答案　

（1）抑制酶b合成，促进酶a合成　

（2）①脱氧核苷酸　②碱基对的数量及排列顺序不同　③mRNA中不含T含U，五碳糖为核糖　④双链mRNA不能翻译（不能与核糖体结合）形成酶b，而细胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高

15.（2018·陕西黄陵中学高一期中）请回答下列有关遗传信息传递的问题：

（1）为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如图所示的模拟实验。

①从病毒中分离得到物质A。

已知A是单链的生物大分子，其部分碱基序列为—GAACAUGUU—。

将物质A加入试管甲中，反应后得到产物X。

经测定产物X的部分碱基序列是—CTTGTACAA—，则试管甲中模拟的是________________过程。

②将提纯的产物X加入试管乙，反应后得到产物Y。

产物Y是能与核糖体结合的单链大分子，则产物Y是________，试管乙中模拟的是____________过程。

③将提纯的产物Y加入试管丙中，反应后得到产物Z。

产物Z是组成该病毒外壳的化合物，则产物Z是______。

（2）若该病毒感染了小鼠上皮细胞，则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自__________，而决定该化合物合成的遗传信息来自_________。

若该病毒除感染小鼠外，还能感染其他哺乳动物，则说明所有生物共用一套__________。

该病毒遗传信息的传递过程为__________。

答案　

（1）①逆转录　②mRNA　转录　③多肽（或蛋白质）　

（2）小鼠上皮细胞　病毒RNA　密码子　RNA→DNA→RNA→蛋白质

解析　

（1）物质A为RNA分子，由形成的产物X中含有碱基T来看，产物X为DNA，甲试管模拟的是逆转录过程，乙试管模拟的是转录过程，丙试管模拟的是翻译过程，产物Y、Z分别是mRNA和蛋白质（或多肽）。

（2）病毒在宿主细胞中繁殖时，以病毒的遗传物质为模板，利用宿主细胞的原料、能量、酶系统，合成病毒的遗传物质和蛋白质外壳。

从题中的信息看，该病毒为逆转录病毒，因此其遗传信息的传递过程为：

RNA→DNA→RNA→蛋白质。