第2节
基因对性状的控制
一、中心法则的提出与发展
1.提出者:_______。
2.中心法则的提出及其发展:
(1)图示:
克里克
(2)根据图示,完成下表:
项目 序号 生理过程 遗传信息传递过程
最初
提出
① ________ ____流向____
② _____ ____流向____
③ _____ ____流向_______
发展
补充
④ ________ ____流向____
⑤ _______ ____流向____
DNA复制 DNA DNA
转录 DNA RNA
翻译 RNA 蛋白质
RNA复制 RNA RNA
逆转录 RNA DNA
【激疑】
在一种生物细胞中,是否能发生中心法则的所有过程?
试说明原因。
提示:不能,在一种生物细胞中只能发生中心法则中的
部分过程,如根尖分生区细胞中能发生DNA复制、转录
和翻译,叶肉细胞中只能发生转录和翻译。
二、基因对性状的控制
1.基因控制性状的两种途径:
(1)直接途径:基因 ____________ 生物体的性状。
(2)间接途径:基因 _________ 细胞代谢
生物体的性状。
蛋白质的结构
酶的合成
2.基因对性状的控制实例(连线):
3.基因与性状的关系:
结合基因与性状的对应关系,判断下列说法的正误:
(1)生物的大多数性状受核基因控制。 ( )
(2)一个基因只能控制一种性状。 ( )
√
×
(3)有些性状是由多个基因决定的。 ( )
(4)基因型相同的个体表现型一定相同。 ( )
(5)表现型相同的个体基因型不一定相同。 ( )
√
×
√
【激疑】
单基因控制的性状只受一个基因的控制吗?
提示:不是,单基因控制的性状是只受一对等位基因控
制的性状。
知识点一 中心法则的内容
1.不同生物中心法则的体现:
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
RNA
病毒
不含逆
转录酶
烟草花
叶病毒
含逆转
录酶
艾滋病
病毒
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
细胞生物 具有分裂能
力的细胞
细胞生物 高度分化
的细胞
2.中心法则与基因表达的关系:
3.中心法则五个过程的比较:
过 程 模 板 原 料 酶 碱基配
对方式
产
物 实 例
DNA的
复制
DNA的
两条链
脱氧核
苷酸
解旋酶、
DNA
聚合酶
A-T、
T-A、
G-C、
C-G
DNA
以DNA作遗
传
物质的生物
转录 DNA的
一条链
核糖核
苷酸
RNA
聚合酶
A-U、
T-A、
G-C、
C-G
RNA
除病毒外
几乎所有生
物
过 程 模 板 原 料 酶 碱基配
对方式
产
物 实 例
翻译 信使
RNA
20种氨
基酸
A-U、
U-A、
G-C、
C-G
多肽
除病毒外
的
细胞生物
RNA的
复制 RNA 核糖核
苷酸
RNA
复制酶
A-U、
U-A、
G-C、
C-G
RNA
以RNA作遗
传
物质的生
物
RNA的
逆转录 RNA 脱氧核
苷酸 逆转录酶
A-T、
U-A、
G-C、
C-G
DNA 某些RNA
病毒等
【思考·讨论】
1.人的造血干细胞中遗传信息的传递途径和遗传信息
的表达途径相同吗?(科学思维)
提示:人的造血干细胞是具有分裂能力的细胞,遗传信
息的传递途径包括DNA复制、转录和翻译,而遗传信息
的表达途径指转录和翻译,所以两者不相同。
2.现发现一种寄生在鸡红细胞中的新病毒,已知该病毒
的遗传物质是RNA,如何证明该RNA病毒是 RNA复制病毒
还是逆转录病毒(逆转录需要逆转录酶)?(科学探究)
提示:将该病毒的RNA和逆转录酶同时注入鸡红细胞中,
一段时间后检测是否有新病毒产生,若有新病毒产生,
则为逆转录病毒;若没有新病毒产生,则为RNA复制病毒。
【素养案例】
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Y抑制该病毒增殖的机制是 ( )
世纪金榜导学号
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病毒的逆转录过程
D.抑制该病毒RNA的自我复制过程
【解题导引】
(1)抓准题眼:该病毒为RNA病毒;Y的作用是抑制病毒的
增殖,但不影响宿主细胞增殖。
(2)扫清障碍:RNA病毒的遗传物质要整合到宿主DNA上
需要经过逆转录过程,真核宿主细胞本身没有逆转录过
程。
【解析】选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。
【素养·探究】——情境迁移
科学研究表明,小分子RNA可以干扰细胞中某些基因的
表达过程,从而导致基因“沉默”。2006年度诺贝尔生
理学或医学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现
了这种RNA干扰现象。
(1)基因“沉默”的小分子RNA片段的基本组成单位是
什么?(生命观念)
提示:4种核糖核苷酸。
(2)基因“沉默”可能影响基因表达的哪个过程?(科学
思维)
提示:转录或翻译。
【方法规律】由中心法则判断生理过程的方法
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判
断。
(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DNA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如果产物为蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。
知识点二 基因对性状的控制
1.基因控制生物性状的两种途径:
直接途径 间接途径
实质
基因通过控制蛋白质的
结构直接控制生物体的
性状
基因通过控制酶的合成来
控制代谢过程,进而控制生
物体的性状
实例
分析
2.基因与生物性状的关系:
(1)基因是控制生物性状的基本单位。
(2)一般一个基因只决定一种性状。
(3)有时多个基因控制、表达同一性状。
(4)有时一个基因能决定多种性状。
3.影响基因控制性状的因素:
基因能决定性状,但基因在控制性状的过程中还要受环
境的影响,如温度、射线、营养物质等,即生物性状是
由基因和环境条件共同作用的结果。
【思考·讨论】
1.野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照
射野生型大肠杆菌得到一突变株,该突变株在基本培养
基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长,该现象说明
基因是如何控制生物的性状的?(科学思维)
提示:突变株不能合成氨基酸甲,从而无法生存,氨基酸
甲不能直接受基因的控制,基因是通过控制相关酶的合
成来控制氨基酸甲的合成的,所以说明了基因是通过控
制酶的合成从而控制代谢过程进而控制生物的性状的。
2.果蝇的长翅(A)和残翅(a)是一对相对性状,纯合长翅
果蝇杂交得到的子代幼虫在35 ℃条件下培养,得到的
成虫中有残翅果蝇,试证明残翅果蝇的出现是遗传物质
(基因)发生改变造成的还是高温影响了酶的活性从而
影响了果蝇的性状。(科学探究)
提示:让这些残翅果蝇杂交,得到的子代幼虫在正常温
度条件下培养,如果发育成的成虫仍然是长翅果蝇,说
明果蝇的遗传物质没有发生变化,是高温影响了酶的活
性从而影响了果蝇的性状;如果发育成的成虫均为残翅,
则说明遗传物质发生了变化。
【素养案例】
如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径,据图分析不正确
的是 世纪金榜导学号( )
A.基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症
B.由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制
C.该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生
物性状
D.基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病
【解题导引】
(1)析图:黑色素的合成需要基因1和基因2控制合成的
酶。当不能转化成酪氨酸时,在基因3控制的酶的作用
下苯丙氨酸转化为苯丙酮酸。
(2)辨义:基因1发生变化时无法合成酪氨酸会患白化病,
同时苯丙氨酸转化为苯丙酮酸而患苯丙酮尿症;基因2
变化后也会患白化病。
【解析】选C。由题图可知,基因1不正常而缺乏酶1,则
苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸,导致苯丙酮
尿症,A正确;由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2的作
用即需要基因1、基因2的控制,B正确;题图体现了基因
通过控制酶的合成控制生物代谢进而控制生物性状,C
错误;基因2突变,导致酶2不能合成,从而不能形成黑色
素,使人患白化病,D正确。
【素养·探究】——母题追问
(1)科学思维——演绎与推理
图中基因1突变会患何种病?体现了基因与性状的何种
关系?
提示:苯丙酮尿症和白化病。体现了一个基因控制多种
性状。
(2)社会责任——关注人体健康
苯丙酮尿症患者应如何控制饮食?
提示:要进食含苯丙氨酸少的食物。
【素养·迁移】
如图所示为人体内基因对性状的控制过程,下列叙述正
确的是 ( )
A.生物体中一个基因只能决定一种性状
B.基因1和基因2的遗传一定遵循基因的自由组合定律
C.①②或⑥⑦都表示基因的表达过程,但发生在不同细
胞中
D.⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成,直接
控制生物的性状
【解析】选C。基因与性状之间并不是简单的一一对应
关系,A错误;据图无法判断基因1和基因2在染色体上的
位置,因此无法判断它们的遗传是否遵循基因的自由组
合定律,B错误;①②或⑥⑦都表示基因的表达过程,但
发生在不同的细胞中,C正确;⑦→⑥→⑤过程说明基因
可通过控制酶的合成,间接控制生物的性状,D错误。
【补偿训练】
同一株水毛茛,裸露在空气中的叶和浸在水中的叶,表
现出两种不同的形态。产生这种现象的主要原因是
( )
A.基因重组 B.环境差异
C.基因突变 D.染色体变异
【解析】选B。同一株水毛茛,裸露在空气中的叶和浸
在水中的叶,基因型是相同的,但是由于环境不同,叶片
表现出两种不同的形态,故选B。
【课堂回眸】
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