2017-2018學年備考套餐之高一生物人教版必修2講義第4章基因的表達第2節

第2節基因對性狀的控制[學習導航]1.結合“中心法則的提出及其發展”，歸納并理解中心法則。2.閱讀教材“基因、蛋白質與性狀的關系”，概述基因控制生物體性狀的兩種方式，進一步理解基因、蛋白質與性狀的關系。[重難點擊]1.中心法則的內容。2.基因控制生物體性狀的兩種方式。生物體的這些性狀都是由蛋白質體現的，前面我們已經學習了基因指導蛋白質的合成，那么基因和性狀之間又存在怎樣的關系呢？這一節我們一起來學習基因對性狀的控制，首先我們看一下克里克提出的中心法則。解決學生疑難點_______________________________________________________________一、中心法則的提出及其發展1．克里克提出的中心法則過程名稱遺傳信息的流向①DNA復制DNA→DNA②轉錄DNA→RNA③翻譯RNA→蛋白質2.中心法則的發展閱讀教材P69“資料分析”：(1)材料1說明遺傳信息還可以從RNA流向RNA。(2)材料2說明遺傳信息還可以從RNA流向DNA。(3)材料3說明遺傳信息還可能從蛋白質流向蛋白質。中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質傳遞與表達的過程。觀察下圖分析：1．①②③④⑤所表示的過程依次是什么？答案DNA復制、轉錄、翻譯、逆轉錄、RNA的復制。2．在真核生物細胞中，過程①發生的場所和過程②的原料分別是什么？答案過程①發生的場所有細胞核、線粒體、葉綠體；過程②的原料是4種核糖核苷酸。3．正常的細胞中能發生哪些過程？答案①②③。4．需要tRNA和核糖體同時參與的過程是③；需要逆轉錄酶參與的過程是④。知識整合在中心法則中，DNA的復制、轉錄和翻譯存在于細胞生物中，RNA的復制、逆轉錄只在某些以RNA為遺傳物質的病毒增殖過程中出現。1．下圖為中心法則部分遺傳信息的流動方向示意圖，下列有關說法正確的是()A．過程1、2一般發生在RNA病毒體內B．過程1、3、5一般發生于腫瘤病毒的體內C．過程2、3、4發生于具細胞結構的生物體內D．過程1～5不可能同時發生于同一個細胞內答案C解析1為逆轉錄過程，只能在病毒侵入宿主細胞后發生，該生理過程不會發生于病毒體內，A、B項錯誤；腫瘤病毒侵入宿主細胞后，在宿主細胞內增殖，需進行逆轉錄、合成病毒RNA、指導合成其蛋白質外殼等生理過程，因此1～5能同時發生于宿主細胞內，D項錯誤。2．結合圖表分析，下列有關說法正確的是()

抗菌藥物抗菌機理青霉素抑制細菌細胞壁的合成環丙沙星抑制細菌DNA解旋酶(可促進DNA螺旋化)紅霉素能與核糖體結合利福平抑制RNA聚合酶的活性A.①～⑤可發生在人體健康細胞中B．青霉素和利福平能抑制DNA的復制C．結核桿菌的④和⑤都發生在細胞質中D．環丙沙星和紅霉素分別抑制細菌的①和③答案D解析①為DNA復制，②為轉錄，③為翻譯，④為RNA復制，⑤為逆轉錄。青霉素的作用對象是細胞壁，與DNA復制無關。環丙沙星可促進DNA螺旋化，不利于DNA復制和轉錄。紅霉素能與核糖體結合，抑制翻譯過程。利福平抑制RNA聚合酶的活性，進而抑制轉錄和RNA復制。④和⑤只有RNA病毒才能進行。3．在其他條件具備的情況下，在試管中加入物質X和物質Z，可得到相應產物Y。下列敘述正確的是()A．若X是DNA，Y是RNA，則Z是逆轉錄酶B．若X是DNA，Y是mRNA，則Z是脫氧核苷酸C．若X是RNA，Y是DNA，則Z是限制酶D．若X是mRNA，Y是在核糖體上合成的大分子，則Z是氨基酸答案D解析若X是DNA，Y是RNA，則Z是RNA聚合酶，A錯誤；若X是DNA，Y是mRNA，則Z是核糖核苷酸，B錯誤；若X是RNA，Y是DNA，則Z是逆轉錄酶，C錯誤；若X是mRNA，Y是在核糖體上合成的大分子，即蛋白質，則Z是氨基酸，D正確。方法鏈接“三看法”判斷中心法則各過程

“一看”模板“二看”原料“三看”產物生理過程DNA脫氧核苷酸DNADNA復制核糖核苷酸RNA轉錄RNA脫氧核苷酸DNA逆轉錄核糖核苷酸RNARNA復制氨基酸蛋白質(或多肽)翻譯二、基因、蛋白質與性狀的關系1．基因控制性狀的途徑(1)間接途徑①途徑：基因eq\o(→,\s\up7(控制))酶的合成eq\o(→,\s\up7(控制))細胞代謝eq\o(→,\s\up7(控制))生物體的性狀。②舉例：人白化病的形成。(2)直接途徑①途徑：基因eq\o(→,\s\up7(控制))蛋白質結構eq\o(→,\s\up7(控制))生物體的性狀。②舉例：囊性纖維病。編碼CFTR蛋白(跨膜蛋白)的基因缺失了3個堿基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白結構與功能異常→支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖。2．基因與性狀間的對應關系(1)生物體的絕大多數性狀受單個基因控制。(2)生物體的有些性狀是由多個基因決定的，如人的身高。(3)生物體的性狀還受環境條件的影響，是生物的基因和環境條件共同作用的結果。牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖：1．圖中反映了基因控制生物體性狀的哪條途徑？除此之外，另一條途徑是什么？答案圖中反映出基因可以通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；另一條途徑是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。2．牽牛花的顏色是只有一對基因控制的嗎？答案不是。花的顏色由多對基因共同控制。3．牽牛花的顏色還與細胞中的pH有關，這說明什么？答案生物體的性狀也受環境影響。4．牽牛花的葉肉細胞中是否也含有基因①②③？也能全部表達嗎？答案牽牛花的葉肉細胞中也含有基因①②③，但是由于細胞分化，基因的選擇性表達，這3個基因不一定能夠表達。4．下圖為人體內基因對性狀的控制過程，分析可知()A．基因1和基因2一般不會出現在人體內的同一個細胞中B．圖中①過程需RNA聚合酶的催化，②過程不需tRNA的協助C．④⑤過程的結果存在差異的根本原因是血紅蛋白結構的不同D．過程①②③表明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀答案D解析基因1和基因2在人體的所有細胞中都同時存在，A錯誤；①是轉錄，需要RNA聚合酶，②是翻譯，需要tRNA攜帶氨基酸，B錯誤；④⑤過程的結果存在差異的根本原因是基因不同，C錯誤；過程①②③表明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，D正確。5．下面關于基因、蛋白質、性狀之間關系的敘述中，錯誤的是()A．生物體的一切性狀完全由基因控制，與環境因素無關B．基因可通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀C．基因可通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀D．基因的遺傳信息可通過轉錄和翻譯傳遞到蛋白質得以表達答案A解析表現型＝基因型＋環境條件；基因可通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；也可通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀；基因表達就是指基因的轉錄和翻譯。1．尿嘧啶核糖核苷(簡稱尿苷)在細胞內可以轉化為尿嘧啶核糖核苷酸。如果選用含有3H－尿嘧啶核糖核苷的營養液，處理活的小腸黏膜層，幾小時后檢測小腸絨毛，發現整個小腸黏膜層上均有放射性出現。推測與之密切相關的過程是圖中的()A．① B．②C．③ D．①和②答案B解析小腸黏膜層上均有放射性出現是因為3H－尿嘧啶核糖核苷被利用，說明合成了mRNA，發生了轉錄過程。2．用鏈霉素或新霉素處理，可以使核糖體與單鏈DNA分子結合，這一單鏈DNA分子可以代替mRNA合成多肽，這說明遺傳信息可以()A．從DNA流向RNAB．從RNA流向DNAC．從DNA流向蛋白質D．從蛋白質流向DNA答案C解析題中信息使核糖體與單鏈DNA分子結合，合成多肽，說明遺傳信息可以從DNA流向蛋白質，C正確。3．科學家發現，一種動物能否被馴化并和人類友好相處，取決于這種動物的“馴化基因”。在生物體中，基因控制性狀表現的主要途徑是()A．RNA→蛋白質(性狀)B．RNA→DNA→蛋白質(性狀)C．DNA→蛋白質(性狀)D．DNA→RNA→蛋白質(性狀)答案D解析DNA→RNA→蛋白質是細胞生物基因控制性狀表現的主要途徑；只有少數逆轉錄病毒和具有RNA復制酶的病毒分別以RNA→DNA→RNA→蛋白質和RNA→蛋白質為控制性狀的途徑；DNA→蛋白質還沒有在生物體內發現。4．有關基因、DNA、蛋白質、性狀的敘述，不正確的是()A．基因控制性狀是通過控制蛋白質的合成來實現的B．基因是有遺傳效應的DNA片段C．白化癥狀的出現，是由于基因直接控制合成異常的色素D．基因與性狀之間不是簡單的一對一關系答案C解析白化癥狀的出現是由于體內不能合成酪氨酸酶，從而不能產生黑色素，屬于基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。5．如圖代表人體內苯丙氨酸的部分代謝途徑。結合圖形，聯系已有知識，回答以下問題。(1)某人是苯丙酮尿癥患者，但膚色正常，其原因是食物中可能含有________________。(2)防治苯丙酮尿癥的有效方法是食療，即要盡量減少飲食中的____________的量。(3)一對正常的夫婦生了一個既患苯丙酮尿癥又患白化病的女兒和一個正常的兒子。這個正常兒子的基因型是__________________。(4)從苯丙酮尿癥的患病機理可以看出基因與性狀的關系是_____________________________________________________________________________________________________。答案(1)酪氨酸(2)苯丙氨酸(3)AABB或AABb或AaBB或AaBb(4)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀解析(1)苯丙酮尿癥患者缺少酶1，所以苯丙氨酸不能轉化成酪氨酸，而有黑色素產生說明酪氨酸還有其他來源，如食物。(2)由于缺乏酶1，苯丙氨酸會轉變為苯丙酮酸，對幼兒產生毒害，減少苯丙酮酸的含量，則需要減少苯丙氨酸的攝入量。(3)由于雙親正常，但生了一個兩病均患的女兒，則雙親基因型均為AaBb，所以正常兒子只要滿足A_B_即可。(4)苯丙酮尿癥是由于缺乏酶1所致，根本原因是相應基因發生改變。課時作業[學考達標]1．下圖表示自然界中遺傳信息在三種大分子間的流動(如箭頭2代表轉錄)，相關說法正確的是()A．1、2、4常見，3、7少見，其他尚未被證實B．2、4、6常見，其他幾乎從未被證實C．5、8、9未被證實，3、7少見，其他常見D．3、7少見，其他常見答案A解析圖中1表示DNA復制，2表示轉錄，3表示RNA復制，4表示翻譯，5表示蛋白質復制，6表示由蛋白質→DNA,7表示逆轉錄，8表示由蛋白質→RNA,9表示由DNA→蛋白質，中心法則及其補充包含的是1、2、3、4、7的內容，其中1、2、4是常見途徑，3、7途徑為中心法則的補充，在某些病毒中出現；5、6、8、9目前還沒有證實其在生物體中是否存在。2．結合下圖分析，下列敘述錯誤的是()A．生物的遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中B．核苷酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質C．遺傳信息傳遞到蛋白質是表現型實現的基礎D．編碼蛋白質的基因含遺傳信息相同的兩條單鏈答案D解析生物的遺傳物質是DNA或RNA，則遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正確；由于密碼子的簡并性，核苷酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質，B正確；表現型通過蛋白質表現，故遺傳信息傳遞到蛋白質是表現型實現的基礎，C正確；編碼蛋白質的基因含兩條單鏈，堿基序列互補，遺傳信息不同，D錯誤。3．金魚草的純合紅花植株與白花植株雜交，F1在強光低溫條件下開紅花，在遮陽高溫條件下則開白花。這個實例說明()A．基因型是性狀表現的內在因素B．表現型是基因型的表現形式C．基因型相同，表現型一定相同D．表現型是基因型與環境相互作用的結果答案D解析F1的個體間基因型相同，在不同條件下，表現型不同，說明表現型除了由基因型決定外，還受環境條件的影響。4．黃曲霉毒素是主要由黃曲霉菌產生的可致癌毒素，其生物合成受多個基因控制，也受溫度、pH等因素影響。下列選項正確的是()A．環境因子不影響生物體的表現型B．不產生黃曲霉毒素菌株的基因型都相同C．黃曲霉毒素致癌是表現型D．黃曲霉菌產生黃曲霉毒素是表現型答案D解析依據題干“黃曲霉毒素是主要由黃曲霉菌產生的可致癌毒素，其生物合成受多個基因控制，也受溫度、pH等因素影響”可知，A項是錯誤的；由于是多基因控制的這一性狀，所以不產生黃曲霉毒素菌株的基因型不相同；依據表現型的概念，可知黃曲霉毒素致癌不屬于表現型，但黃曲霉菌產生黃曲霉毒素是表現型。5．下列有關生物體內基因與酶關系的敘述，正確的是()A．絕大多數酶是基因轉錄的重要產物B．酶和基因都是細胞內染色體的組成成分C．基因控制生物性狀有些是通過控制酶的合成來控制相應代謝過程實現的D．只要含有某種酶的基因，細胞中就有相應的酶答案C解析大多數酶是基因表達的產物，只有少數酶(RNA)才是轉錄的產物。染色體的主要成分是蛋白質和DNA，此處的蛋白質是結構蛋白。基因表達具有選擇性，有某種基因不一定表達出相應的蛋白質。6．下列關于基因與性狀關系的敘述，錯誤的是()A．一對相對性狀可由多對基因控制B．基因可通過控制酶的合成控制代謝過程，進而控制生物體的性狀C．隱性基因控制的性狀不一定得到表現D．基因型相同，表現型就相同答案D解析一對相對性狀可由一對或多對基因控制，A正確；基因可通過控制酶或蛋白質的合成來控制生物體的性狀，B正確；隱性基因控制的性狀可能被顯性性狀所掩蓋，如Aa表現為A基因控制的性狀，C正確；基因型與環境條件共同決定生物性狀，因此基因型相同，環境不同時，表現型不一定相同，D錯誤。[高考提能]7．下圖表示細胞中蛋白質合成的部分過程，相關敘述不正確的是()A．丙的合成可能受到一個以上基因的控制B．圖示過程沒有遺傳信息的流動C．過程a僅在核糖體上進行D．甲、乙中均含有起始密碼子答案B解析丙是由兩條多肽鏈組成的，從圖形可以看出由甲和乙這兩條RNA鏈翻譯得到，所以可能有兩個基因分別轉錄合成甲和乙。遺傳信息的流動包括傳遞和表達，遺傳信息的表達包括轉錄和翻譯，圖示代表基因表達中的翻譯過程。過程a代表的是翻譯過程，場所是核糖體。甲和乙都是RNA，都有起始密碼子和終止密碼子。8．科學家在細胞中發現了一種新的線粒體因子——MTERF3，這一因子主要抑制線粒體DNA的表達，從而減少細胞能量的產生。此項成果將可能有助于糖尿病、心臟病和帕金森氏癥等多種疾病的治療。根據以上資料，下列相關敘述錯誤的是()A．線粒體DNA也含有可以轉錄、翻譯的功能基因B．線粒體基因控制性狀的遺傳不符合孟德爾遺傳定律C．線粒體因子MTERF3直接抑制細胞呼吸中酶的活性D．糖尿病、心臟病和帕金森氏癥等疾病可能與線粒體功能受損有關答案C解析線粒體中的DNA也能進行轉錄與翻譯；線粒體中的基因是隨細胞質隨機分開的，所以不符合孟德爾遺傳定律。9．如圖表示基因與性狀之間的關系示意圖，下列相關說法中，錯誤的是()A．過程①、②共同體現了遺傳信息的表達功能B．基因控制生物體的性狀有間接控制和直接控制兩種方式，直接控制是通過控制酶的合成實現的C．密碼子位于mRNA上，反密碼子位于tRNA上D．蛋白質結構具有多樣性的根本原因是DNA上的遺傳信息千變萬化答案B解析基因通過控制酶的合成來控制生物體的性狀屬于間接控制。10．人體內苯丙氨酸的代謝途徑如圖所示。人群中，有若干種遺傳病是由于苯丙氨酸的代謝缺陷所導致的。例如，苯丙氨酸的代謝產物之一苯丙酮酸在腦中積累會阻礙腦的發育，造成智力低下。下列分析不正確的是()A．缺乏酶①可導致病人既“白(白化病)”又“癡”B．缺乏酶⑤可導致病人只“白”不“癡”C．缺乏酶⑥時，嬰兒使用過的尿布會留有黑色污跡(尿黑酸)D．上述實例可以證明遺傳物質通過控制酶的合成，從而控制新陳代謝和性狀答案C解析該題中的每種酶只催化一種化學反應，缺乏酶①則不能合成酪氨酸，但能合成苯丙酮酸，據圖示可知此時該病人既“白”又“癡”；缺乏酶⑤只能引起酪氨酸不能轉變為黑色素，故只表現為白化病；而缺乏酶⑥時，只會引起不能合成苯丙酮酸，但其他生理過程正常，故嬰兒的尿布上不會有尿黑酸，尿黑酸最終被分解為CO2和H2O；該代謝過程可證明基因通過控制酶的合成來控制新陳代謝和性狀。11．已知甲、乙、丙3種類型的病毒，它們的遺傳信息的傳遞方向如圖所示，(注：圖中單螺旋線表示RNA，雙螺旋線表示DNA)根據圖回答下列問題：(1)對三種類型的病毒分別舉例：甲______________；乙______________；丙______________。(2)①圖中1、8表示遺傳信息的____________________過程。②圖中2、5、9表示遺傳信息的____________________過程。③圖中3、10表示遺傳物質的____________________，該過程進行所必需的物質條件是________________________________________。(3)圖中7表示遺傳信息的________，此過程需有________酶的作用。這一現象的發現，其意義是____________________________。答案(1)噬菌體煙草花葉病毒艾滋病病毒(2)①轉錄②翻譯③DNA復制模板、酶、脫氧核苷酸(或原料)和ATP(3)逆轉錄逆轉錄對“中心法則”的重要補充解析從圖中看出病毒甲只有核酸DNA，乙是RNA，丙是RNA。并且甲中的DNA能自我復制，還控制蛋白質的合成；乙中的RNA能自我復制，且控制蛋白質的合成；丙中的RNA通過逆轉錄決定DNA的結構，且能控制蛋白質的合成。12．下圖為一組模擬實驗，假設實驗能正常進行且五支試管中都有產物生成。請據圖回答下列問題：(1)A、D試管中的產物是________，但A試管模擬的是________________過程，D試管模擬的是________________過程。(2)B、C試管中的產物是________，但B試管模擬的是________________過程，C試管模擬的是________________過程。(3)假如B試管中加入的DNA含有306個堿基，那么產物最多含有________個堿基，最多有________個密碼子。(4)E試管模擬的是________過程，在細胞中進行的場所是________，圖中的原料為________，工具是________，產物是________。(5)生物遺傳信息傳遞的全過程可用下圖表示①請將此圖解中a～e過程與前面圖示A～E試管所模擬的過程對應起來：a對應________，b對應________，c對應________，d對應________，e對應________。②此圖解中可在多數生物體內發生的過程是________，在少數生物體內發生的過程是________，人體內不能發生________過程。③圖解中的c過程要有________酶參與。答案(1)DNADNA復制逆轉錄(2)RNA轉錄RNA復制(3)15351(4)翻譯核糖體氨基酸轉運RNA多肽(蛋白質)(5)①A試管B試管D試管C試管E試管②a、b、ed、cd、c③逆轉錄解析依據各試管中加入的物質可推斷所模擬的過程，依據加入的DNA的堿基數可推斷轉錄產生的mRNA中的堿基數或密碼子數。13．乙肝被稱為“中國第一病”。人們對乙肝病的機理研究較多。乙肝病毒的DNA有一條環狀鏈和一條較短的半環鏈，侵染時先形成完整的環狀，再把其中一條作為原始模板復制形成新的病毒。如圖：(1)發生在宿主細胞核的過程有____________，發生在宿主細胞質內的過程有__________________。(2)乙肝病毒的中心法則：________________________________________________________。(3)發生了堿基互補配對現象的有________過程。(4)物質a的作用是____________________________。同類的物質還具有的作用有__________________________________________________________。(5)過程⑤⑦的原料種類數可能分別為________種，都存在______________現象。(6)過程⑦和過程⑤的產物都具有多樣性特點，其原因分別是______________________和____________________________。答案(1)③④⑤⑥⑦(4)攜帶DNA遺傳信息，作為翻譯的模板轉運氨基酸，組成核糖體，作為RNA病毒的遺傳物質(5)20、4堿基互補配對(6)4種堿基對的排列順序多樣氨基酸的排列順序多樣、種類多和數目多及多肽鏈的空間結構千差萬別解析(1)乙肝病毒需要侵入宿主細胞，在細胞核內先復制形成完整的環狀③，然后進行DNA的轉錄④。⑤是翻譯，⑥是組裝，這兩個過程是發生在細胞質中的。⑦是病毒的組裝，發生在釋放之前，應該是在細胞質中。(2)除正常的DNA轉錄、翻譯過程外，還注意存在逆轉錄過程。(3)