新课标创新人教生物必修2第4章 第2节 基因对性状的控制.docx

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新课标创新人教生物必修2第4章第2节基因对性状的控制

一、中心法则的提出及其发展

1．中心法则的内容

①表示DNA自我复制，遗传信息传递方向为DNA→DNA。

②③分别表示转录、翻译，遗传信息传递方向为DNA→RNA→蛋白质。

2．中心法则的发展

内容

RNA自我复制

RNA逆转录

信息传递方向

RNA→RNA

RNA→DNA

实例

SARS病毒

HIV

二、基因、蛋白质与性状的关系

1．基因控制性状的两种途径

（1）直接途径：

基因

蛋白质结构

生物性状。

（2）间接途径：

基因

酶的合成

细胞代谢

生物性状。

2．基因对性状的控制实例（连线）

3．基因与性状的对应关系

（1）生物的绝大多数性状受单个基因控制。

（2）生物的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。

（3）生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。

重点聚焦

1．什么是中心法则？

2．为什么说基因控制生物体的性状？

3．基因如何控制生物体的性状？

[共研探究]

某DNA病毒复制的简要过程如图所示，请回答下列问题：

1．①过程是转录，需要RNA聚合酶；③表示逆转录过程，需要逆转录酶的参与。

2．图中遵循碱基互补配对原则的过程有①②③。

3．病毒的遗传信息传递过程只能发生在宿主细胞内，不能发生在病毒体内。

4．在人体细胞内，遗传信息流动过程为：

；人体细胞内不能（填“能”或“不能”）进行RNA复制和逆转录。

5．以中心法则为基础，写出发展后的中心法则图解。

提示：

[总结升华]

1．中心法则内容及其发展图解

2．不同生物的中心法则的体现不同

（1）以DNA为遗传物质的生物

主要包括细胞生物（原核生物、真菌、动植物和人类）以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：

（2）以RNA为遗传物质的生物

①不含逆转录酶的RNA病毒，如烟草花叶病毒，它们能发生的过程如下：

②含逆转录酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它们能发生的过程如下：

【归纳拓展】　中心法则的判断方法

中心法则体现了DNA复制、转录、RNA复制、逆转录、翻译过程，下面从模板、原料、产物三个方面来分析。

（1）从模板分析

①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。

②如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或逆转录或翻译。

（2）从原料分析

①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。

②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA复制。

③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质（或多肽），生理过程是翻译。

（3）从产物分析

①如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。

②如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录。

③如果产物是蛋白质（或多肽），生理过程是翻译。

[对点演练]

1．把下面遗传信息流向与其相对应的生理过程用线连接起来

2．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”的示意图是（　　）

A.

B.

C.

D.

解析：

选D　HIV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为模板逆转录生成DNA，该DNA和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIV的DNA分子在人体细胞中复制、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。

[共研探究]

1．分析教材P69～70豌豆粒形与囊性纤维病遗传实例，探讨并归纳下列问题。

（1）基因与蛋白质的关系：

基因能够通过转录、翻译控制蛋白质的合成。

（2）蛋白质是生命活动的体现者和承担者。

（3）用图示总结基因、蛋白质与性状之间的关系。

提示：

2.同一株水毛茛（如图），裸露在空气中的叶是扁平的叶片，而浸在水中的叶片深裂成丝状。

请回答下列问题：

（1）这两种形态的叶，其细胞的基因组成相同，因为它们都由一个受精卵分裂分化而来。

（2）这两种叶片的不同形态是由环境造成的。

综上所述，表现型＝基因型＋环境。

3．细胞质基因

（1）分布：

线粒体和叶绿体中。

（2）功能：

①进行半自主自我复制。

②通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。

（3）遗传方式：

只能通过母本遗传给后代。

[总结升华]

1．基因、蛋白质和性状的关系

2．基因对性状控制的两种途径

3．等位基因与生物性状的关系

4．基因与性状的关系

（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。

[对点演练]

1．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。

（　　）

（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。

（　　）

解析：

（1）生物体的一种性状有时受多个基因的影响，有些基因可以影响多种性状。

（2）生物的性状是基因和环境共同作用的结果。

（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。

答案：

（1）×　

（2）√　（3）√

2．下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图：

从图中可得出（　　）

A．一种物质的合成只受一个基因的控制

B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢

C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达

D．若基因③不存在，瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸

解析：

选B　基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。

由示意图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。

基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸。

若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酰琥珀酸的途径不能进行。

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

解析：

选C　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）

解析：

选D　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→蛋白质途径还没有在生物体内发现。

3．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进而控制生物的性状

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

解析：

选D　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的性状；隐性基因控制的性状可能被显性性状掩盖，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性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。

4．根据图解回答下列问题：

（1）此图解全过程叫_______________________________________________。

（2）图中的生理过程①叫________；主要在细胞的_______________________________

内进行。

（3）图中的生理过程②叫________；主要在细胞的__________________________

内进行。

（4）图中的生理过程③叫________；图中的生理过程④叫________。

（5）图中的生理过程⑤叫________；进行的场所是细胞内的________。

解析：

图示为中心法则及中心法则的补充，①为DNA复制，主要在细胞核内进行，发生的时间是细胞分裂间期；②为转录，主要在细胞核内进行；③为逆转录，④为RNA复制，③④过程的发现，说明RNA也可作为生物的遗传物质；⑤为翻译，进行的场所是核糖体。

答案：

（1）中心法则及中心法则的补充　

（2）DNA复制　细胞核　（3）转录　　细胞核　（4）逆转录　RNA复制

（5）翻译　核糖体

【基础题组】

1．遗传信息从RNA→RNA的传递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

解析：

选B　遗传信息由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。

2．如图为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

解析：

选B　冰块（低温）处理后毛色发生变化，该部位的基因没有变化，最可能是环境对基因表达的影响。

3．下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是（　　）

A．线粒体和叶绿体中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

解析：

选D　DNA病毒的遗传物质是DNA，虽然其体内没有RNA，但其遗传信息的传递是在宿主细胞内完成的，仍然遵循中心法则。

4．研究发现，人类免疫缺陷病毒（HIV）携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。

结合中心法则（如图），下列相关叙述不正确的是（　　）

A．子代病毒蛋白质外壳的合成至少要经过④②③过程

B．进行①②③过程的原料来自宿主细胞

C．通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上

D．②③过程分别在宿主细胞核内和病毒的核糖体上进行

解析：

选D　由人类免疫缺陷病毒（HIV）携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板这一信息可知，HIV为逆转录病毒，所以子代病毒蛋白质外壳的合成至少要经过④②③过程，所需原料皆来自宿主细胞。

病毒不具有核糖体，合成蛋白质的过程是在宿主细胞的核糖体上进行的。

5．在生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则，下面是几种与此相关的说法，不正确的是（　　）

A．在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质是变化的

B．真核生物中，DNA→RNA主要是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质主要是在细胞质中完成的

C．在同一个体不同的体细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质可能不同

D．在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质种类和数量是不变的

解析：

选D　一般来说，细胞中的DNA是不变的，由于在细胞生长发育过程中发生基因选择性地表达，所以RNA和蛋白质一般是变化的；真核生物的DNA主要分布在细胞核中，DNA→RNA主要在细胞核中进行，由于核糖体是蛋白质合成的场所，RNA→蛋白质主要发生在细胞质中；同一个体不同的体细胞由同一个受精卵经有丝分裂产生，其核DNA相同，但由于基因存在选择性表达，所以RNA和蛋白质均可能不同。

6．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翻译出多肽，说明（　　）

A．遗传信息可由RNA流向DNA

B．遗传信息可由蛋白质流向DNA

C．遗传信息可由DNA直接流向蛋白质

D．遗传信息可由RNA流向蛋白质

解析：

选C　本题说明在实验条件下遗传信息也可能直接由DNA流向蛋白质，而不需要通过mRNA。

7．人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异常引起的疾病，如图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。

由图不能得出的结论是（　　）

①基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状

②基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状

③一个基因只能控制一种性状

④一个性状可以由多个基因控制

A．①②B．①③

C．②③D．③④

解析：

选B　由图可以看出，苯丙酮酸、多巴胺和黑色素物质的代谢异常与酶的合成直接相关，而酶的合成是由基因控制的；若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素的合成都受多种基因的控制。

8．甜豌豆的紫花与白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两对等位基因共同控制，只有同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（　　）

A．一种性状只能由一种基因控制

B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的

C．每种性状都是由两个基因控制的

D．基因之间存在着相互作用

解析：

选D　由题干可知，紫花受A和B两种基因控制，说明基因之间存在相互作用，但并不是说每种性状都受两对基因控制。

大多数性状是由单个基因控制的。

【能力题组】

9．下列关于如图所示过程的叙述，正确的是（　　）

A．噬菌体在含有四种游离的脱氧核糖核苷酸的溶液中进行①过程

B．正常的真核生物细胞内可发生①②⑤过程

C．③④⑥过程常见于RNA病毒侵入细胞时

D．细胞中①④过程的发生都需要解旋酶的催化作用

解析：

选B　噬菌体不能单独生活，必须寄生在其他活细胞内，故不能单独培养噬菌体；①②⑤过程都可发生在正常的真核生物细胞内；到目前为止，所有的生物体内还没有发现⑥过程；①过程需要解旋酶的催化，④过程不需要。

10．如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RNA聚合酶的催化，②过程需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生物体的所有性状

解析：

选B　同一个体的体细胞内所含基因都相同，因为都是由受精卵有丝分裂产生的；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是发生了基因突变，直接原因是血红蛋白合成异常；过程①②③表明基因通过控制酶的合成控制生物的代谢，进而控制生物体的性状。

11．下列关于基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是（　　）

A．基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子

B．基因能够通过复制实现遗传信息在亲代和子代之间的传递

C．基因型不同，表现型肯定也不同

D．通过控制酶的合成从而直接控制性状，是基因控制性状的途径之一

解析：

选B　密码子位于mRNA上，而非基因上；基因型不同的个体其表现型也有可能相同；基因通过控制酶的合成从而间接控制生物性状。

12．如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．图示过程中没有遗传信息的流动

C．过程a在核糖体上进行

D．甲、乙中均含有起始密码子

解析：

选B　从题图可以看出：

丙是由甲和乙这两条RNA翻译得到的两条多肽链组成的，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，图示中过程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。

13．如图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成。

请回答：

（1）A、D试管中的产物是__________，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____________，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，那么产物中最多含有________个碱基，最多有________个密码子。

（4）E试管模拟的是________过程，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过程是________，人体内不能发生________过程。

③图解中的c过程要有________酶参与。

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。

所有生物共用一套密码子。

答案：

（1）DNA　DNA复制　逆转录　

（2）RNA　转录　RNA复制　（3）153　51　（4）翻译　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

14．许多病毒会使人体致病，如图是一种病毒的基本结构和该病毒进入细胞后复制繁殖的过程。

据图回答下列问题：

（1）病毒的主要成分是________________________________________________。

（2）分析图2可知，病毒在生命活动中的一个显著特征是_________________________。

（3）①表示的是____________过程，通过④过程形成的是__________的RNA。

（4）下图表示的是生物体内遗传信息的传递过程，在遗传学上称为“________”。

在图2中选择①～⑦中恰当的序号填入下图的括号中。

解析：

（1）病毒是非细胞结构的生物，由蛋白质和核酸组成。

（2）病毒自身没有能量和代谢系统，不能独立生活，只能寄生在活细胞内。

（3）由图2信息可知，①表示由RNA合成DNA的逆转录过程，④过程是转录，由图示可知，逆转录形成的双链DNA进入宿主细胞的细胞核并整合到宿主细胞染色体DNA上，由宿主细胞内的原料、酶、能量转录出病毒RNA。

（4）图示遗传信息的传递过程，称为中心法则，图中由DNA合成RNA是转录，由RNA合成蛋白质是翻译。

答案：

（1）蛋白质、核酸　

（2）寄生性　（3）逆转录　病毒　（4）中心法则　④　⑥

15．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，如表所示，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6～24h

长翅果蝇

长翅果蝇幼虫B

35～37℃处理

6～24h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：

a.若后代均为残翅果蝇，_______________________________________。

b．若后代有长翅果蝇出现，__________________________________________。

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，属于不可遗传的变异。

（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。

答案：

（1）果蝇翅的发育需要经过酶的催化反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度条件的影响　

（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.让这只残翅果蝇与多只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.则该果蝇为纯合子（vv），它不是表型模拟　b．则该果蝇为表型模拟