步步高学案导学与随堂笔记学年高中生物学案 第四章 第三节 第三课时doc.docx

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步步高学案导学与随堂笔记学年高中生物学案第四章第三节第三课时doc

第三课时　基因对性状的控制及人类基因组计划

【目标导航】　1.结合教材“知识海洋”，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，了解人类基因组计划的有关内容。

一、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．中心法则的提出及其发展

（1）中心法则的内容

①提出者：

克里克。

②基本内容

过程

名称

遗传信息流向

a

DNA复制

DNA―→DNA

b

转录

DNA―→RNA

c

翻译

RNA―→蛋白质

（2）发展

内容

RNA自我复制

RNA逆转录

信息传递方式

RNA→RNA

RNA→DNA

实例

某些RNA病毒

劳氏肉瘤病毒

4.基因与性状的关系

（1）生物体的基因组成（基因型）是性状表现必须具备的内在因素。

（2）生物体的一个性状有时还受多个基因的影响。

（3）有些基因还会影响多种性状。

二、人类基因组计划

1．内容

完成人体24条染色体上的全部基因的遗传图、物理图和全部碱基的序列测定。

2．参与国家

美、日、德、法、英、中。

3．意义

①进一步了解基因表达的调控机制，细胞生长、分化、个体发育机制对生物进化也有重要意义。

②推动了高新技术的发展。

判断正误

（1）生物遗传信息流动表示为：

（　　）

（2）逆转录和RNA复制普遍存在。

（　　）

（3）基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，表明酶可以直接控制生物的性状。

（　　）

（4）基因可以通过控制蛋白质的结构间接控制生物体的性状。

（　　）

（5）一个基因影响一种性状，一种性状由一个基因控制。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×

一、中心法则及其与生物种类的关系

1．中心法则内容及其发展图解：

2．不同细胞中的遗传信息流动情况

类型

场所

遗传信息的流动

分裂中的细胞

细胞中

续表

高度分化的细胞

细胞中

DNA病毒

寄主细胞中

自我复制型RNA病毒

寄主细胞中

逆转录型RNA病毒

寄主细胞中

特别提醒　

（1）逆转录需要逆转录酶。

（2）逆转录和RNA复制只有某些病毒才能进行。

1．中心法则的解读

下图表示完善后的中心法则，请据图回答：

（1）克里克提出的中心法则中，包括图中的哪些过程？

答案　克里克提出的中心法则包括①（DNA的复制）、②（转录）和③（翻译）

（2）请据图写出以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的。

答案　

（3）请据图写出以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的。

①含有RNA复制酶的生物

答案　

②含逆转录酶的生物

答案　

2．中心法则中遗传信息准确流动的原因

（1）为什么中心法则中的遗传信息可以准确地流动？

答案　因为有精确的模板并严格遵守碱基互补配对原则。

（2）这种准确性是绝对的还是相对的？

答案　是相对的，在一定条件下可能会发生差错。

1．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（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．①～⑤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④和⑤都发生在细胞质中

D．环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③

【问题导析】

（1）①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录。

（2）青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关；

（3）环丙沙星可促进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录；

（4）红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程；

（5）利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制；

（6）④和⑤只有RNA病毒才能进行。

答案　D

【一题多变】

判断正误

（1）中心法则表示的是遗传信息流动过程。

（　　）

（2）遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。

（　　）

答案　

（1）√　中心法则中的过程虽然不同，但表示的都是遗传信息的流动过程。

（2）×　在克里克提出的中心法则中，遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。

随着科学的发展，中心法则不断得到完善，遗传信息流动的过程更多，例如RNA的自我复制、逆转录等。

二、基因、蛋白质与性状的关系

1．基因对性状控制的两种途径

2．基因与性状的对应关系

（1）基因与性状的关系

（2）基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果。

（3）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，共同调控着生物体的性状。

基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，结合下列材料归纳三者的关系。

（1）基因控制生物性状的途径

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种性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点，以及种皮的褐色或灰色。

这种现象叫做基因的多效现象。

这表明：

一个基因可能与多种性状有关。

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：

生物的性状除了受遗传物质决定外，环境条件对生物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。

生物性状是通过基因和基因、基因和基因产物、基因和环境之间复杂的相互作用来精确调控的。

2．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如下图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，从图中不可以得出（　　）

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

C．生物性状由基因决定，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

【问题导析】

（1）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。

（2）基因①②③通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成。

（3）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。

（4）基因具有独立性，基因①不表达，基因②、③仍然能够表达。

答案　D

【一题多变】

判断正误

（1）基因与性状的关系是一对一的线性关系。

（　　）

（2）生物性状是由基因型和环境共同控制的。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√

三、人类基因组计划

1．人类基因组的概念

指人体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。

上边有30亿个碱基对，估计有3～3.5万个基因。

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，即遗传图、物理图、序列图和转录图。

绘制这四张图好比是建立一个“人体地图”，沿着地图中的一个路标，如“遗传标记”、“物理标记”等，可以一步步地找到每一个基因，搞清楚每一个基因的核苷酸序列。

3．基因组和染色体组的界定

由上图可以看出：

（1）一个染色体组中不含同源染色体；

（2）一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同；（3）一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复；（4）对于有性染色体的生物（二倍体），其基因组为常染色体/2＋性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。

普通小麦（6n＝42）的染色体组和基因组的研究对象各包括n条染色体？

答案　均为7条。

3．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（　　）

①46条染色体　②22条常染色体＋X性染色体或22条常染色体＋Y性染色体　③22条常染色体＋X、Y两条性染色体　④44条常染色体＋X、Y两条性染色体　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．①②B．②③C．①③D．③④

【问题导析】

（1）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；

（2）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。

答案　B

【一题多变】

若对果蝇进行基因组测序，则应测定3条常染色体及X、Y两条性染色体，共计5条染色体上的碱基序列。

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，在某些病毒中出现；5、6、8、9目前还没有证实其在生物体中是否存在。

2．下图所示，能在造血干细胞和唾液腺细胞内发生的过程是（　　）

A．前者有①②③，后者有②③

B．两者都有①

C．两者都有①②③

D．两者都有②③

答案　A

解析　造血干细胞可分裂，其内可发生DNA复制和基因的表达；而唾液腺细胞不能分裂，只能进行基因表达。

3．“人类基因组计划”中的基因测序工作是指测定（　　）

A．DNA的碱基对排列顺序

B．mRNA的碱基排列顺序

C．蛋白质的氨基酸排列顺序

D．基因的碱基对排列顺序

答案　A

解析　“人类基因组计划”中的基因测序工作是指测定DNA的碱基对排列顺序。

4．根据图回答下列问题。

（1）图A所示全过程叫________，图B所示生理过程与图A中相对应的序号是________，图C所示生理过程与图A中相对应的序号是________，图D所示生理过程与图A中相对应的序号是________。

（2）据B、C、D三图回答（有关题空可用图B、C、D中所示符号填写）：

上述图示中，图________（填图序号）中含有DNA分子，图中用________表示脱氧核苷酸长链。

图________（填图序号）中含有RNA，图中用________表示核糖核苷酸长链。

（3）图C、图D共同完成的生理过程叫_________。

（4）能完成图A中③、④的生物是________________。

（5）图D所示过程不可能发生在_________中。

A．神经元细胞B．肝细胞

C．心肌细胞D．人成熟的红细胞

（6）图E是________的结构。

答案　

（1）中心法则及其发展　①　②　⑤

（2）B、C　P链、T链、A链、B链　C、D　C链、D链

（3）基因控制蛋白质的合成

（4）RNA病毒

（5）D

（6）转运RNA（tRNA）

解析　图A表示“中心法则及其发展”，图B表示DNA的复制，图C表示转录，图D表示翻译，图E表示转运RNA的结构。

【基础巩固】

1．揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（　　）

A．基因的遗传定律B．碱基互补配对原则

C．中心法则D．自然选择学说

答案　C

解析　中心法则揭示了生物体内遗传信息传递的一般规律，在遗传信息传递过程中严格遵循碱基互补配对原则，基因的遗传定律则揭示了基因的传递规律。

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．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。

4．转录和逆转录是生物遗传信息传递过程中的两个步骤，相关叙述正确的是（　　）

A．都需要模板、能量、酶、原料

B．都在细胞核内进行

C．所有生物都可以进行转录和逆转录

D．都需要tRNA转运核苷酸原料

答案　A

5．下列物质中，不是由DNA分子的遗传信息直接控制合成的是（　　）

A．胃蛋白酶B．尿激酶

C．雌性激素D．卵清蛋白

答案　C

解析　雌性激素是固醇类物质，其合成不是由DNA分子的遗传信息直接控制的。

【巩固提升】

6．如图所示，下列有关的叙述中，不正确的是（　　）

A．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲的两条链为模板，酶为解旋酶和DNA聚合酶

B．甲是RNA，乙为DNA，此过程为逆转录，原料为四种脱氧核苷酸

C．甲是RNA，乙为RNA，此过程的原料为四种核糖核苷酸

D．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲的两条链为模板，酶为RNA聚合酶

答案　D

7．在其他条件具备情况下，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

C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是DNA聚合酶

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是转录酶，A错误；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷，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，则Z是氨基酸，D正确。

8．金鱼草的纯合红花植株与白花植株杂交，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。

9．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mRNA，都有起始密码子和终止密码子。

10．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项是错误的；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相同；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。

11．同位素标记法是生物研究中的常用方法，若以3H标记的腺嘌呤脱氧核苷酸为实验材料进行某项研究，该研究不可能应用于（　　）

A．测定肺癌细胞的分裂速率

B．测定人体内肝细胞合成蛋白质的速率

C．研究生物细胞中腺嘌呤的代谢途径

D．比较不同组织细胞内DNA复制的情况

答案　B

解析　首先要确定腺嘌呤脱氧核苷酸与细胞分裂、蛋白质合成、腺嘌呤代谢、DNA复制的关系。

腺嘌呤脱氧核苷酸是合成DNA的原料，用3H标记腺嘌呤脱氧核苷酸可以研究DNA分子的复制、细胞的分裂、腺嘌呤的代谢途径等；蛋白质的合成速率与基因表达有关，不涉及DNA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。

（1）A、D试管中的产物是________，但A试管模拟的是________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。

①请将此图解中a～e过程与上图A～E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________。

②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是________，人体内不能发生________过程。

③图解中的c过程要有________酶参与。

答案　

（1）DNA　DNA复制　逆转录　

（2）RNA　转录　RNA复制　（3）153　51　（4）翻译　核糖体　氨基酸　转运RNA　多肽（蛋白质）　（5）①A试管　B试管　D试管　C试管　E试管　②a、b、e　d、c　d、c

③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．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：

_______________。

②结果分析：

_______________。

答案　

（1）翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响

（2）基因控制生物的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响　（3）不能遗传　这种残翅性状是单纯由于环境条件的改变而引起的，其遗传物质（基因型）并没有发生改变　（4）①a.让这只残翅果蝇与在正常温度条件下发育成的异性残翅果蝇（基因型为vv）交配；b.使其后代在正常温度条件下发育　②a.若后代均为残翅果蝇，则该果蝇为纯合子（vv）；b.若后代有长翅果蝇出现，则说明该果蝇为“表型模拟”

解析　

（1）性状不仅受基因的控制，还受环境的影响，如酶的活性要受温度的影响，而酶是在基因指导下合成的，翅的发育需要经过一系列酶的催化作用。

（2）这个实验说明表现型＝基因型＋环境。

（3）残翅的形成是由于环境改变而引起的，不是遗传物质改变引起的，属于不可遗传变异。

（4）可让该个体与异性残翅果蝇（vv）交配，并让其后代在常温下发育，若后代均为残翅，说明该果蝇为纯合子（vv），若后代有长翅出现，则该果蝇为“表型模拟”。

【走进高考】

14．（2014·上海卷，12）某病毒的基因组为双链DNA，其一条链上的局部序列为ACGCAT，以该链的互补链为模板转录出相应的mRNA，后者又在宿主细胞中逆转录成单链DNA（称为cDNA）。

由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链上，相应的局部序列应为（　　）

A．ACGCATB．ATGCGT

C．TACGCAD．TGCGTA

答案　A

解析　依题可知，该链的互补链转录出的mRNA的序列为ACGCAU，以此mRNA逆转录形成的cDNA为TGCTA，再由此cDNA为模板合成的DNA单链为ACGCAT，A项正确。

15．（2012·江苏卷，6）下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是（　　）

A．该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防

B．该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程

C．该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA序列

D．该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响

答案　A

解析　A项是人类基因组计划的正面意义；人类基因组计划是从DNA分子水平上研究自身遗传物质；该计划的目的是测定人类基因组（22条常染色体和X、Y染色体）的全部DNA序列，而人类一个染色体组只含23条染色体；该计划的实施也可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响。