高中生物 第四章 基因的表达 4.2基因对性状的控制学案 新人教版必修2

第四章基因的表达 4.2基因对性状的控制
1．某些RNA病毒含有RNA复制酶，在宿主细胞内能对RNA进行复制。

2．某些RNA病毒中含有逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。

3．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(如白化病)。

基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(如囊性纤维病)。

4．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。

形成错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。

自主学习
一、中心法则的提出及其发展
1．中心法则的提出。

(1)提出者：克里克。

(2)图解。

(3)内容。

①DNA复制：遗传信息从DNA流向DNA。

②DNA转录：遗传信息从DNA流向RNA。

③RNA翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质。

2．中心法则的发展。

发展内容信息流动举例
1965年，RNA自我复制遗传信息从RNA流向RNA RNA病毒1970年，RNA逆转录合成DNA 遗传信息从RNA流向DNA HIV、致癌的RNA病毒
二、基因、蛋白质和性状的关系
1．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．基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

3．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，有些性状可能是由多个基因决定的，而且性状也与环境有关。

三、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。

由母本遗传给后代，表现为母系遗传，不遵循孟德尔遗传规律。

合作交流
1．判断正误：
(1)在人体细胞中，能进行DNA的复制、DNA的转录和翻译。

(√)
(2)RNA病毒都能进行逆转录。

(×)
解析：只有含逆转录酶的RNA病毒才能进行逆转录，如HIV。

(3)生物体的基因型相同，表现型就一定相同。

(×)
解析：生物的性状是由基因决定的，并受环境影响。

基因型相同，表现型不一定相同，如同一株水毛茛，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。

2．问题导学：
(1)大多数生物遗传信息的流动方向有哪些？
提示：大多数生物的遗传物质是DNA，所以有DNA流向DNA、DNA流向RNA、RNA流向蛋白质。

(2)果蝇长翅对残翅为显性。

用一定高温处理长翅基因纯合的幼虫，其发育为成虫后，翅表现为残翅，由此你能得出什么结论？
提示：环境因素能影响生物的表现型。

(3)按照中心法则，从基因到蛋白质信息流的流动方向是怎样的？
提示：由DNA流向RNA，由RNA流向蛋白质。

1．如下图所示，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是(B)
A．①② B．③④⑥
C．⑤⑥ D．②④
2．用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
(C)
A．遗传信息可从RNA流向DNA
B．遗传信息可从蛋白质流向DNA
C．遗传信息可从DNA流向蛋白质
D．遗传信息可从RNA流向蛋白质
3．1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。

下列正确表示HIV 感染人体过程的“遗传信息流”示意图是(D)
4．如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。

请根据图分析，不正确的选项是(B)
A．①过程是转录，形成RNA
B．③过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C．白化病是基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状
D．人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，是使结构蛋白发生变化所致
5．植物的根尖分生区能进行DNA的复制及蛋白质的合成从而进行细胞的增殖。

有关说法正确的是(C) A．植物分生区细胞DNA的复制发生在有丝分裂间期及减数第一次分裂前的间期
B．蛋白质的合成只发生在细胞分裂期
C．根尖的成熟区遗传信息只能从DNA到RNA再到蛋白质
D．植物细胞遗传信息也能从RNA到DNA
6．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，回答下列问题。

(1)A、D试管中的产物是________，但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________，但B试管模拟的是________，C试管模拟的是____________。

(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，有________个密码子。

(4)E过程称______________，在细胞中进行的场所是________，图中的原料为______，工具是______，产物是________。

解析：(1)A试管中加入DNA为模板，脱氧核苷酸为原料，合成DNA，是模拟的DNA复制的过程；D试管中加入RNA为模板，脱氧核苷酸为原料，合成DNA，模拟的是逆转录过程。

(2)B试管中加入DNA为模板，核糖核苷酸为原料，合成RNA，模拟转录过程；C试管中加入RNA为模板，核糖核苷酸为原料，合成RNA的过程，模拟的是RNA的复制。

(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，产物是RNA为单链，含有153个碱基，相连的三个碱基为一个密码子，共有51个密码子。

(4)E过程称为翻译，在细胞中的核糖体上进行，以氨基酸为原料，以tRNA为工具，合成多肽(蛋白质)。

答案：(1)DNA DNA复制逆转录(2)RNA 转录RNA复制(3)153 51 (4)翻译核糖体氨基酸转运RNA 多肽(蛋白质)
一、选择题
1．某种病毒在逆转录酶的作用下，能形成DNA，在逆转录过程中，碱基互补配对正确的是(C)
2.下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(B)
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
3．下列基因对性状的控制类型属于基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状的是
(A)
①豌豆的圆粒和皱粒②白化病③囊性纤维病④镰刀型细胞贫血症
A．①② B．②③
C．①②③ D．②④
4．人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrP c)，该蛋白无致病性。

PrP c的空间结构改变后成为PrP Bc(朊粒)，就具有了致病性。

PrP Bc可以诱导更多的PrP c转变为PrP Bc，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(C)
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．PrP c转变为PrP Bc的过程属于遗传信息的翻译过程
5．水毛茛是一种水生植物，它的叶生长在水中呈丝状，长在水面上呈扁片状，关于水毛茛叶的这种性状变异的叙述正确的是(D)
A．环境因素引起遗传物质改变
B．环境因素引起基因重组
C．叶子的不同形状是基因型不同的结果
D．表现型是基因型和环境条件共同作用的结果
6．治疗艾滋病(其遗传物质为RNA)的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。

试问AZT 抑制病毒繁殖的机制是什么(B)
A．抑制艾滋病病毒RNA基因转录
B．抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
7．图1表示b基因正常转录过程中的局部分子状态图，图2表示该生物正常个体的体细胞基因和染色体的关系。

某生物的黑色素产生需要如图3所示的3类基因参与控制，三类基因的控制均表现为完全显性，下列说法正确的是(D)
A．由图2所示的基因型可以推知：该生物个体肯定不能合成黑色素
B．若b1链的(A＋T＋C)/b2链的(A＋T＋G)＝0.3，则b2链为RNA链
C．若图2中的2个b基因都突变为B，则该生物体可以合成出物质乙
D．图2所示的生物体中肯定存在某细胞含有4个b基因
解析：由图2可知，该生物个体基因型为Aabb，但是不知道到底有没有C基因，所以不能判断其是否可以产生黑色素，故A错误；已知b2链含有碱基T，所以应该是DNA链，故B错误；物质甲必须在b基因控制合成的酶②的催化作用下才能生成物质乙，所以若图2中的2个b基因都突变为B，则该生物体是不可能合成出物质乙的，故C错误；图2所示的生物体细胞在有丝分裂后期可以含有4个b基因，故D正确。

二、非选择题
8．某种细菌体内某氨基酸(X)的生物合成途径如图：
底物――→酶a
中间产物1――→酶b 中间产物2――→酶c
X 这种细菌的野生型能在基本培养基(满足野生型细菌生长的简单培养基)上生长，而由该种细菌野生型得到的两种突变型(甲、乙)都不能在基本培养基上生长；若在基本培养基上添加中间产物2，则甲、乙都能生长；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长。

在基本培养基上添加少量的X ，甲能积累中间产物1，而乙不能积累。

请回答：
(1)根据上述资料可推断：甲中酶______的功能丧失；乙中酶______的功能丧失，甲和乙中酶______的功能都正常。

如果想在基本培养基上添加少量的X 来生产中间产物1，则应选用________(选填“野生型”“甲”“乙”)。

(2)将甲、乙混合接种于基本培养基上能长出少量菌落，再将这些菌落单个挑出分别接种在基本培养基上都不能生长。

上述情况中乙首先形成菌落，其原因是_______________________________。

(3)在发酵过程中，菌体中X 含量过高时，其合成速率下降。

若要保持其合成速率，可采取的措施是改变菌体细胞膜的________，使X 排出菌体外。

解析：(1)根据题意，在基本培养基上添加中间产物2，则甲、乙都能生长，说明甲和乙中酶c 功能都正常；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长，说明甲中酶b 功能丧失，乙中酶b 功能正常；在基本培养基上添加少量的X ，乙不能积累中间产物1，说明乙中酶a 功能丧失。

因为在基本培养基上添加少量的X ，甲能积累中间产物1，乙不能积累中间产物1，则应选用甲。

(2)因为甲能积累中间产物1，而乙只要添加中间产物1就能生长，所以将甲、乙混合接种于基本培养基上时，甲产生的中间产物1供给乙利用，使乙能够合成X ，从而保证乙自身生长形成菌落。

(3)在发酵过程中，菌体中代谢产物(X)的浓度过高会使细胞内某些酶的活性降低，从而降低细胞的合成速率，此时如果能够改变菌体细胞膜的通透性，使代谢产物(X)排出菌体外，则X 的合成速率就会提高。

答案：(1)b a c 甲 (2)甲产生的中间产物1供给乙，使乙能够合成X ，保证自身生长形成菌落(其他合理答案也可) (3)通透性
9．已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方式用下图表示。

据图回答下列问题：
(1)图中1、8表示遗传信息的________；2、5、9表示遗传信息的________；3、10表示遗传信息的________，以上3个过程的进行所必备的条件有__________________________。

(2)图中7表示遗传信息的________，此过程的发生需要有________，发现这一现象的重要意义是____________________。

(3)上述生理过程进行的场所是___________________。

(4)对上述三种类型的病毒分别举例：甲__________，乙____________，丙____________。

解析：(1)图中1和8的结果都是产生单链物质，并且指导蛋白质的合成，显然是转录过程；2、5、9产生蛋白质，是翻译过程；3、10产生新的DNA ，是DNA 复制的结果。

不论是DNA 复制还是RNA 的转录或是
蛋白质的合成，都需要一定的模板、原料、能量和酶。

(2)图中7是以RNA为模板合成DNA的过程，需要逆转录酶，由于以RNA为模板合成DN A是遗传信息传递的特殊途径，与从DNA→RNA→蛋白质的传递过程有所不同，因此，认为是对中心法则的重要补充。

(3)对于真核生物来说，DNA的复制场所、RNA的转录场所均为细胞核，蛋白质的合成在细胞质的核糖体上进行；而对于原核生物来说，DNA复制、RNA转录是在拟核中完成的，蛋白质仍然在细胞质中合成。

(4)上述三种生理功能的代表类型如：侵染大肠杆菌的噬菌体以甲方式进行繁殖，侵染烟草的烟草花叶病毒以乙方式繁殖，某些导致人类患癌症的病毒(或HIV)以丙方式进行繁殖。

答案：(1)转录翻译复制模板、原料、能量和酶
(2)逆转录逆转录酶对中心法则的重要补充
(3)细胞核、拟核、细胞质和核糖体
(4)噬菌体烟草花叶病毒某些致癌病毒(或HIV)。