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1、第3课时 基因对性状的控制及人类基因组计划 第四章 第三节 基因控制蛋白质的合成 学习导航 1.结合教材P82，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P83，了解人类基因组计划的有关内容。 重难点击 1.中心法则的内容。 2.基因控制生物性状的方式。 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。 解决学生疑难点_ 一、中心法则的提出及其发展 当堂检测 二、基因对性状的控制 内容索引 三、人类基因组计划 一、中心法则
2、的提出及其发展 基础梳理 1.克里克提出的中心法则克里克提出的中心法则 过程名称遗传信息流向 _DNADNA 转录_ _ DNA复制 DNARNA RNA蛋白质翻译 2.中心法则的发展中心法则的发展 随着科学的进步，科学家们发现了遗传信息传递的其他途径： 材料一材料一 1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像 DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。 材料二材料二 1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以 RNA为模板合成DNA。 材料三 材料三 1982年，科学家发现一种结构异常的蛋白质可在脑细胞内大量 “增殖”引起疾病。这
3、种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促 使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量 结构异常的蛋白质的形成。 (1)材料1说明遗传信息还可以从 流向 。 (2)材料2说明遗传信息还可以从 流向 。 (3)材料3说明遗传信息还可能从 流向 。 RNARNA RNADNA 蛋白质蛋白质 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： 答案 答案 DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。 问题探究 答案 1.所表示的过程依次是什么？ 答案 答案 过程发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；过程的原料是 4种核糖核苷酸。 2.在真核生物细胞中
4、，过程发生的场所和过程的原料分别是什么？ 答案 答案 。 3.正常的细胞中能发生哪些过程？ 4.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 。 答案 知识知识 整合整合 在中心法则中，DNA的复制、转录和翻译存在于细胞生物中，RNA的 复制、逆转录只在某些以RNA 为遗传物质的病毒增殖过程中出现。 拓展应用 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 答案解析 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15不可能同时发生于同一个细胞内 解析 解析
5、1为逆转录过程，只能在病毒侵入宿主细胞后发生，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15能同时发生于宿 主细胞内，D项错误。 2.结合图表分析，下列有关说法正确的是 答案解析 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.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.结核杆菌的和都发生在细胞质中 D.环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的和 解析 解析 为
6、DNA复制，为转录，为翻译，为RNA复制，为逆 转录。青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关。环丙沙星可促 进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录。红霉素能与核糖体结合，抑 制翻译过程。利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复 制。和只有RNA病毒才能进行。 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 答案解析 解析 解析 若X是
7、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。 方法链接方法链接 “三看法三看法”判断中心法则各过程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DNADNA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RNARNA复制 氨基酸蛋白质(或多肽)翻译 二、基因对性状的控制 基础梳理 1.性状：生物体的性状包括生物体所表现出来的_和_特性。 2.基因
8、的主要功能是通过 过程，把遗传信息转变为由_ _按一定的顺序构成的 ，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 结构 生物体的性状。 (2)间接途径 基因 的合成 细胞代谢 生物体的性状。 形态特征生理生化 转录和翻译特定的 氨基酸多肽和蛋白质 蛋白质 酶 4.基因与性状间的对应关系 (1)生物体的绝大多数性状受 控制。 (2)生物体的有些性状是由 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 种性状，如决定豌豆开紫花 的基因也决定种皮的灰色。 单个基因 多个基因 多 答案 答案 图中反映出基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控 制生
9、物体的性状；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生 物体的性状。 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： 问题探究 答案 1.图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？除此之外，另一条途径 是什么？ 答案 答案 不是。花的颜色由多对基因共同控制。 2.牵牛花的颜色是只有一对基因控制的吗？ 答案 答案 生物体的性状也受环境影响。 3.牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？ 答案 4.牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因？也能全部表达吗？ 答案 答案 牵牛花的叶肉细胞中也含有基因，但是由于细胞分化，基 因的选择性表达，这3个基因不一定能够表达。 知识
10、知识 整合整合 牵牛花的颜色由多对基因控制的多个酶控制合成，体现了基因可以通 过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；花的颜色 与细胞中的pH有关，说明环境也会影响表现型；叶肉细胞中也含有基 因，但是不一定能够表达。 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.图中过程需RNA聚合酶的催化，过程不需tRNA的协助 C.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.过程表明基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程进而 控制生物体的性状 拓展应用 4.下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知 答案解析 解析 解析 基因1和基因2在人体的所有细胞中都同时存在，A
11、错误； 是转录，需要RNA聚合酶，是翻译，需要tRNA携带氨基酸，B错误； 过程的结果存在差异的根本原因是基因不同，C错误； 过程表明基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而 控制生物体的性状，D正确。 5.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 答案解析 解析 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；
12、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。 三、人类基因组计划 基础梳理 1.人类基因组的概念人类基因组的概念 指人体DNA分子所携带的全部 。 人类基因组应包括 条染色体上DNA中的全部碱基，即 条常染色体 两条性染色体，故选择测序对象应为健康 性。 2.人类基因组计划人类基因组计划 (1)概念：分析测定人类基因组的全部基因的 的排列序列。 (2)主要内容和目的：绘制人类基因组的四张图谱，即遗传图谱、 图 谱、序列图谱和 图谱。 遗传信息 24 X、Y男 核苷酸对 物理 基因 22 下图是雄果蝇的染色体组和基因组中的染色体，请分析： 答案 答案 果蝇染色
13、体组中没有同源染色体，基因组中的X、Y染色体是一 对同源染色体。 问题探究 答案 1.果蝇的染色体组中有没有同源染色体？其基因组中可不可以有同源染 色体？ 答案 答案 (n1)条。 2.对于有性染色体的生物体(二倍体染色体数为2n)，测其基因组时，应 选择多少条染色体？ 答案 答案 均为7条。 3.普通小麦(6n42)的染色体组和基因组的研究对象各包括几条染色体？ 答案 拓展应用 6.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 46条染色体 22条常染色体X性染色体或22条常染色体Y性染色体 22条常染色体X、Y两条性染色体 44条常染色体X、Y两条性染色体 A. B. C. D.
14、 答案解析 解析 解析 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。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。 一题多变一题多变 若对果蝇进行基因组测序，则应测定_条常染色体及_条性 染色体，共计_条染色体上的碱基序列。 3 X、Y两 5 课堂小结 酶的合成 蛋白质的结构 当堂检测 1.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
15、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 23451 答案 A. B. C. D.和 解析 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。 解析 2.用链霉素或新霉素处理，可以使核糖体与单链DNA分子结合，这一单 链DNA分子可以代替mRNA合成多肽，这说明遗传信息可以 A.从DNA流向RNA B.从RNA流向DNA C.从DNA流向蛋白质 D.从蛋白质流向DNA 答案 23415 解析 解析 题中信息使核糖体与单链DNA分子结合，合成多肽，说明遗传信 息可以从DNA流向蛋白质，C正确。 解析 23415 3.科
16、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.RNADNA蛋白质(性状) C.DNA蛋白质(性状) D.DNARNA蛋白质(性状) 答案解析 解析 解析 DNARNA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 R N A 复 制 酶 的 病 毒 分 别 以 RNADNARNA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。 23415 4.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
17、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 解析 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细胞中的代谢过程，进而控制 生物体的性状。 解析 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。 23415 答案 解析 解析 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。 解析 (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 _
18、。 酪氨酸 (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。 23415 答案 解析 解析 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。 解析 苯丙氨酸 (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_。 23415 解析 解析 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。 答案解析 AABB或AABb或AaBB或AaBb (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_ _。 23415 解析 解析 基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物 体的性状。 答案解析 基因通过控制 酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状