2019-2020学年高中生物 第4章 第2节 基因对性状的控制教案 新人教版必修2

第2节基因对性状的控制学习目标核心素养1．理解中心法则的内容及应用。(重、难点)2.阐述基因、蛋白质与性状的关系。(重点)3.了解细胞质遗传及其特点。1．通过对资料进行分析归纳，概括中心法则的提出及发展过程。2.结合实例，阐述基因控制性状的两种方式。3.通过与细胞核遗传比较，了解细胞质遗传及特点。一、中心法则的提出及其发展1．中心法则的提出及内容(1)提出者：克里克。(2)中心法则内容(3)图解：2．中心法则的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RNARNA病毒RNA逆转录合成DNA遗传信息从RNA流向DNAHIV病毒、致癌的RNA病毒3.完善后的中心法则图解。二、基因、蛋白质与性状的关系1．基因控制生物性状的两条途径(1)基因对生物性状的间接控制①实质：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举例：皱粒豌豆的形成人的白化病的形成皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，使编码淀粉分支酶的基因被打乱↓不能合成淀粉分支酶↓细胞内淀粉含量下降，游离蔗糖含量升高↓豌豆成熟时因失水而皱缩控制酪氨酸酶的基因异常↓不能合成酪氨酸酶↓酪氨酸不能转变为黑色素↓表现出白化症状(2)基因对生物性状的直接控制①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状。②举例：囊性纤维病镰刀型细胞贫血症编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基↓CFTR蛋白缺少苯丙氨酸↓CFTR蛋白结构异常，导致功能异常↓患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，使肺功能严重受损编码血红蛋白的基因发生改变↓血红蛋白组成的红细胞结构异常，功能受损2.基因与性状的关系基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。生物的性状是基因型与环境共同作用的结果。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：人的细胞质基因只能通过母亲遗传给后代。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。()2．正常情况下，真核生物细胞内可发生中心法则的每个过程。()3．RNA病毒都能进行逆转录。()4．基因与性状的关系是一对一的线性关系。()5．生物性状是由基因型和环境共同控制的。()6．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。()提示：1．×DNA病毒中没有RNA，但其遗传信息的传递仍遵循中心法则，包括DNA的复制、转录和翻译三个过程。2．×正常情况下，真核细胞内只发生DNA的复制、转录和翻译过程，RNA复制和逆转录的过程发生在某些被病毒侵染后的细胞内。3．×不是所有RNA病毒都能进行逆转录，只有含逆转录酶的RNA病毒才能进行逆转录，如HIV。4．×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。5．√6．√中心法则及其发展[问题探究]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，请分析此图解中A～E试管所模拟的过程分别是什么？提示：A—DNA复制；B—转录；C—RNA复制；D—逆转录；E—翻译。[归纳总结]1．中心法则的内容及应用(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则(3)HIV等逆转录病毒的中心法则(4)高度分化的细胞内中心法则的表达式DNA――→转录RNA――→翻译蛋白质(5)能分裂的细胞内中心法则的表达式特别提醒：(1)逆转录需要逆转录酶。(2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。(3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。2．中心法则体现了DNA的两大基本功能(1)传递遗传信息：通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。(2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。1．人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是()A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程C[据题中信息可知朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此还属于蛋白质，不可能整合到宿主细胞的基因组中，A错误。细菌增殖方式为二分裂，与朊粒不相同，B错误。由题中信息可知，PrP基因编码的蛋白质与朊粒的功能因空间结构的不同而不同，C正确。PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，D错误。]2．下图表示生物界的中心法则，有关叙述正确的是()A．健康的人体内可以发生图中所有过程B．烟草花叶病毒侵入宿主细胞后发生①→②→③→④的过程C．⑤过程需要逆转录酶的参与D．该图揭示了遗传信息传递的一般规律D[分析图形可知，健康的人体内可以发生图中①DNA复制、②转录和③翻译过程，A项错误。烟草花叶病毒是RNA病毒，侵入宿主细胞后发生⑤RNA复制和⑥翻译过程，B项错误。④过程需要逆转录酶的参与，C项错误。]基因、蛋白质与性状的关系1．基因控制性状的方式直接途径间接途径方式基因通过控制“蛋白质的结构”直接控制生物性状基因通过控制“酶”的合成来控制代谢过程进而控制生物性状图解2.基因、蛋白质与性状之间的关系基因与性状的关系并非简单的线性关系，可以是多个基因决定一个性状，也可以是一个基因与多个性状有关。3．细胞质基因与细胞核基因的比较项目细胞质基因细胞核基因存在部位叶绿体、线粒体细胞核是否与蛋白质结合否，DNA分子裸露与蛋白质结合为染色体结构双链DNA双链DNA功能复制、转录和翻译复制、转录和翻译基因数量少多遗传方式母系遗传遵循孟德尔遗传定律联系线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，这些部位的基因活动还要受核基因的控制1．人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异常引起的疾病，下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。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的性状B．基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状C．一个基因可以控制多种性状D．一种性状可以由多个基因控制A[苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，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也都受多个基因的控制。]2．下图表示基因的作用与性状的表现之间的关系，下列相关叙述正确的是()A．①过程与DNA复制的共同点是都以DNA的一条链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行B．③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATPC．人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质间接表现性状的，苯丙酮尿症是通过蛋白质直接表现性状的D．HIV、大肠杆菌及T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程B[①过程是转录，是以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行的；苯丙酮尿症是患者体内某种酶的合成受阻导致的，是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状的；T2噬菌体的宿主细胞是大肠杆菌细胞，不能侵染人体细胞。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1．中心法则图解2.基因控制生物性状的两条途径(1)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)通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。3.一个基因可能控制多种性状，一种性状也可能由多个基因控制。4.线粒体DNA和叶绿体DNA也能进行复制、转录和翻译，并控制生物体的性状。1．结合下图分析，下列叙述错误的是()A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链D[生物的遗传物质是DNA或RNA，即遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，故A项正确。因为密码子的简并性，转录形成的mRNA碱基序列不同，最终翻译出的蛋白质可能相同，故B项正确。蛋白质是生命活动的主要承担者，即生物的表现型是通过蛋白质体现的，故C项正确。遗传信息是由碱基序列决定的，DNA两条单链的碱基互补配对，所含遗传信息不同，故D项错误。]2．某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么物质Y抑制该病毒增殖的机制是()A．抑制该病毒RNA的转录过程B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程C．抑制该RNA病毒的反(逆)转录过程D．抑制该病毒RNA的自我复制过程C[本题主要考查中心法则。RNA病毒逆转录生成DNA，需要的原料是4种脱氧核苷酸，物质Y与脱氧核苷酸结构相似，会混入逆转录生成的DNA中，致使逆转录生成的DNA不能整合到真核宿主的基因组中，影响病毒RNA及蛋白质的合成，从而抑制该病毒增殖，故只有C项正确。]3．下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出()基因①基因②基因③基因④↓↓↓↓酶①酶②酶③酶④↓↓↓↓N—乙酸鸟氨酸―→鸟氨酸―→瓜氨酸―→精氨酸琥珀酸―→精氨酸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过程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，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸B[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。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③和④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→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。]4．下面是关于基因、蛋白质和性状之间关系的叙述，其中不正确的是()A．基因可以决定性状B．蛋白质的结构可以直接影响性状C．基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的D．蛋白质的功能可以控制性状D[蛋白质是生物体性状的直接体现者，但蛋白质是通过基因控制合成的，因此基因才是性状的控制者。基因可通过控制蛋白质的结构直接影响性状，也可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。]5．中心法则反映了生物体内遗传信息的传递过程，请结合图示回答问题：(1)图示遗传信息传递过程中能发生碱基A—U(或U—A)配对的过程有________；其中需要核糖核苷酸作为原料的过程有________。(填序号)(2)一个细胞周期中，细胞核中一个DNA分子可发生图中①过程________次，此过程中，模板链和子链中(A＋T)/的(G＋C)值的关系是________。(3)图中③过程必需的物质有_______________________；若某DNA经过图中②③过程产生的蛋白质中部分氨基酸序列为“—甘氨酸—亮氨酸—谷氨酸—半胱氨酸—缬氨酸—”，根据此序列及密码子表能否推测出此DNA中相关的碱基对序列？________，说明理由：______________。(4)肠道病毒EV71是不能进行逆转录过程的RNA病毒，则其在宿主细胞中增殖过程的会发生图中的______(填数字序号)过程。[解析]据图分析，图示中心法则反映了生物体内遗传信息的传递过程，其中①表示DNA的自我复制，②表示转录，③表示翻译，④表示逆转录，⑤表示RNA的自我复制。(1)能发生碱基A—U(或U—A)配对的过程必须有RNA(可以是模板或产物)的参与，因此图中符合要求的过程有②③④⑤，其中以RNA为产物的②⑤过程需要的原料是核糖核苷酸。(2)一个细胞周期中，细胞核中的DNA分子只复制一次；根据碱基互补配对原则可知，(A＋T)/(G＋C)的值在两条单链以及整个DNA分子中是相等的。(3)③表示翻译，需要的物质有mRNA(作为模板)、氨基酸(作为原料)、tRNA(作为运输氨基酸的工具)，还需要酶和ATP。由于密码子具有简并性，因此根据氨基酸序列不能确定mRNA中碱基序列，进而不能推测