第2节基因对性状的控制学习目标导引核心素养对接关键术语1.通过中心法则图解理解遗传信息的流动方向；2.识记基因控制性状的两种方式；3.举例说明基因、蛋白质与性状的关系。1.生命观念通过对中心法则的理解记忆，认同遗传信息流动的观念；2.科学思维通过理解识记基因控制性状的方式，掌握住基因、蛋白质与性状之间的关系；3.科学探究通过模拟中心法则各过程，提高对实验的分析能力。中心法则基因控制性状选择性表达|预知概念|一、中心法则的提出及其发展1.提出者克里克。2.内容（1）DNA复制：遗传信息从DNA流向DNA。（2）转录：遗传信息从DNA流向RNA。（3）翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质。3.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RNA烟草花叶病毒RNA逆转录遗传信息从RNA流向DNAHIV4.完善后的中心法则，用图解表示为二、基因、蛋白质与性状的关系1.基因控制性状的两种途径（1）直接途径：基因蛋白质的结构生物体的性状。（2）间接途径：基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。2基因与性状间的对应关系（1）生物的绝大多数性状受单个基因控制。（2）生物的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。（3）生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。|过程评价|1DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则（）2在人体细胞核中，可以进行DNA的复制、DNA的转录和翻译（）3RNA病毒都能进行逆转录（）4生物体的基因型相同，表现型就一定相同（）5生物的性状只受基因控制（）答案1.2.3.4.5.|联想质疑|中心法则图解中心法则适用条件DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。镰刀型细胞贫血症的成因：碱基对的替换引起的基因突变，从而导致血红蛋白中氨基酸种类的改变；体现了基因对性状的直接控制。豌豆圆粒和皱粒的形成原因：编码淀粉分支酶的基因突变，导致淀粉分支酶不能合成；体现了基因对性状的间接控制。基因的改变仅仅引起生物体单一性状的改变吗？提示：不一定，基因之间有着复杂的相互作用，改变一个基因很有可能引起其他的基因表达也随之改变。科学探究1中心法则的解读1据图回答下列问题：中心法则内容及其发展图解（1）结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？提示：DNA产生途径有DNA的复制及逆转录；RNA的产生途径有RNA的复制及转录。（2）线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？提示：遵循，在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。（3）图中的过程都是遗传信息流动的过程，每个过程为什么能准确地将遗传信息传递？提示：原因有二：一是每个过程都有精确的模板；二是严格遵守碱基互补配对原则。2下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。（1）四个试管分别模拟中心法则中的哪个过程？提示：a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。（2）四个试管模拟的过程分别需要什么酶？提示：a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA聚合酶（RNA复制酶）；d：逆转录酶。3甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别如下图所示。请据图思考下列问题：（1）HIV、噬菌体、流感病毒分别对应图中的哪个类型？提示：HIV：丙；噬菌体：甲；流感病毒：乙。（2）说出甲、乙、丙中的数字分别表示什么过程。提示：甲：1转录，2翻译，3DNA的复制；乙：4RNA的复制，5翻译，6RNA的复制；丙：7逆转录，8转录，9翻译，10DNA的复制。（3）不管哪种病毒，其增殖都要合成自身的蛋白质外壳和核酸，该过程需要的原料都来自哪里？提示：由宿主细胞提供。【探究应用】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RNA聚合酶D若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸解析若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶；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。答案D【一题多变】（1）体外模拟中心法则的某一个过程，需要哪些必要条件？提示：模板、原料、酶、ATP及适宜的温度和pH。（2）根据模板、原料和酶等条件就可以确定中心法则中的某一过程，三个条件中只知道一个条件能确定某一过程吗？如果不能，至少需要知道几个条件？提示：只知道一个条件不能确定，例如只知道模板是DNA，可能是DNA的复制也可能是转录。三个条件中至少知道两个条件才能确定中心法则中的某个过程，例如知道了模板是DNA和DNA聚合酶，就可以确定是DNA的复制。中心法则与生物种类的关系（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：科学探究2基因、蛋白质与性状的关系1如图1是豌豆的圆粒和皱粒产生的机理，图2是囊性纤维病的病因图解。请据图思考下列问题：（1）图1中豌豆呈圆粒或皱粒与哪种基因和酶有关？为什么相关基因异常则为皱粒？提示：与豌豆的淀粉分支酶基因及其表达的产物淀粉分支酶有关。如果淀粉分支酶基因异常，则不能合成出淀粉分支酶，也就不能合成淀粉，导致淀粉少而蔗糖多，蔗糖的吸水能力差，水分少而表现为皱粒。（2）囊性纤维病的直接病因是什么？根本病因又是什么？提示：直接病因是CFTR蛋白结构异常，根本病因是CFTR基因缺失3个碱基。（3）图1和图2分别表示基因控制性状的哪种途径？提示：图1所示的是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，属于间接控制；图2所示的是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2如下图，同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的，而浸在水中的叶片深裂成丝状。（1）叶片呈扁平或丝状，能否说明形状不同的叶片中基因不同？叶片不同的原因是什么？提示：不能，不同形状的叶片中基因是相同的。叶片形状不同是由生活环境引起的。（2）基因型相同，表现型是否相同？请用一等式表示基因型、表现型和生活环境之间的关系。提示：不一定相同。表现型基因型生活环境。【探究应用】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：从图中不能得出（）A花的颜色由多对基因共同控制B基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程C生物体的性状由基因决定，也受环境影响D若基因不表达，则基因和基因也不表达解析花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同控制的；基因通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成；花青素在不同酸碱条件下显示不同颜色，说明环境因素也会影响花色；基因具有独立性，基因不表达，基因仍然能够表达。答案D【一题多变】（1）如何来描述基因型、环境、表现型之间的关系？提示：表现型是基因型与环境相互作用的结果。（2）基因与性状有怎样的对应关系？提示：有三种对应关系：一是一对等位基因对应一种相对性状；二是多对等位基因对应一种相对性状；三是一对等位基因对应多对相对性状。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，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状【运用概念】1克里克提出的中心法则是指（）A遗传信息的转录、翻译过程B遗传信息的转录、翻译及表达过程CDNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则D遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程解析克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程，以及从DNA流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。答案D2下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是（）A很多情况下一对基因决定一个性状B有的情况下多对基因决定一个性状C有的情况下一对基因决定多个性状D生物体的性状不会受到环境的影响解析生物体的性状是基因型和外界环境共同作用的结果，生物体的性状受环境的影响。答案D3生物体内性状的表达一般遵循“DNARNA蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法，不正确的是（）ADNARNA主要是在细胞核中完成的BRNA蛋白质是在细胞质中完成的C在同一个体不同的体细胞中DNA相同D在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的解析DNA是细胞中的遗传物质，一般是不变的；由于同一个体不同的体细胞中的基因存在着选择性表达，因此不同细胞中的DNA相同，而RNA和蛋白质却不一定相同。答案D【科学思维】4下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出（）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C若基因不表达，则基因和也不表达D若基因不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸解析基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状；由示意图可知，精氨酸的合成需要酶的参与，而它们分别受基因的控制；基因具有一定的独立性，基因不表达时， 基因仍可表达，只是无法合成精氨酸；若基因不存在，酶不能合成，则瓜氨酸精氨酸琥珀酸的途径不能进行。答案B5中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一，在生物科学发展过程中占有重要地位。以DNA为模板合成RNA是生物界RNA合成的主要方式，但某些RNA病毒，它们的遗传信息贮存在RNA分子中，当它们进入宿细胞后，先以病毒的RNA分子为模板合成一个DNA分子，再以DNA分子为模板合成新的病毒RNA。下图中的甲、乙、丙代表着三种生物不同的遗传和表达方式，请分析回答：（1）、所示的三个过程分别是、。（2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有。（填图中序号）（3）若生物甲在进行过程时，一个DNA分子的一条链上的一个G变成C，则该DNA分子经过n次复制后，子代DNA分子中，发生差错的占。（填选项）A.1/2 B.1/2n1C.1/2n D.1/2n1（4）图甲中，参与过程1的酶是。（5）丙图中，当碱基为AAC序列时，会发生UUG配对的过程有。（填图中序号）解析（1）、所示的三个过程分别是转录、翻译、逆转录。（2）图中需要转运RNA（tRNA）和核糖体同时参与的过程有、。（3）因为起始的两条模板链一条正常一条错误，所以无论复制多少次，以错误模板复制的都错误，以正确模板复制的都正常，各占一半。（4）图甲中，参与过程的酶是RNA聚合酶。（5）丙图中，当碱基为AAC序列时，会发生UUG配对的过程有、。答案（1）转录翻译逆转录（2）、（3