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基因对性状的控制
[
目标导读
]
1.
结合P
68
“中心法则的提出及其发展”，结合图
4
－
7
， 分析归纳理解中心法
则。
2.
阅读教材
P
69
“基因、蛋白 质与性状的关系”，概述基因控制生物体性状的两种方式，
进一步理解基因、蛋白质与性状的关系。
[
重难点击
]
1.
中心法则的内容。
2.
基因控制生物体性状的两种方式。
1
．细胞中遗传信息的携带者是
DNA
，生命活动的主要承担者是 蛋白质。蛋白质包括结构蛋白
(
如肌球蛋白
)
和功能蛋白
(
如抗体、酶、激素等
)
。
2
．
由
DNA
到蛋白质需要经过转录和翻译两个过程。
真核细胞中，
这两个过程的主要场所分别
是细 胞核和细胞质中的核糖体。
3
．病毒含有的核酸是
DNA
或
RNA
。
4
．相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型，包括显性性状和隐性性状。
5
．遗传信息的转录
(1)
在细胞核中，以
DNA
的一条链为模板合成
mRNA
的过程。
(2)RNA(
单链
)
①信使
RNA(mRNA)
：使基 因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的。
②转运
RNA(tRNA)
： 三叶草形结构，识别遗传密码和运载特定的氨基酸。
③核糖体
RNA(rRNA)
：是核糖体中的
RNA
。
6
．遗传信息的翻译
(1)
在细胞质的核糖体上，氨基酸以
mRNA
为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
(2)
实质：将
mRNA
中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。
(3)
密码子
(64
个
)
：
mRNA
上决 定一个氨基酸的
3
个相邻碱基。其中，
AUG
、
GUG
是起 始密码，
UAG
、
UAA
、
UGA
为终止密码
(< br>无义密码子
)
。
课堂导入
生物体的这些性状都是由蛋白质体现的，前面我们已经学习了基因指导蛋白质的合成，那么
基因和性状之 间又存在怎样的关系呢？这一节我们一起来学习基因对性状的控制，首先我们
看一下克里克提出的中心法 则。
1
探究点一
中心法则的提出和发展
通过前面的学习，
我们知道：
遗传信息由< br>DNA
传向
DNA
，
或由
DNA
传向
RNA
，
然后决定蛋白质
的特异性。克里克由此首先预见遗传信息传递的一般规律，并将这一 规律命名为中心法则。
1
．克里克的中心法则
1957
年，克里克提出中心法则，其遗传信息传递途径为：从
DNA
流向
DNA
，即
DNA
的自我复
制；还可以从
DNA
流向
RNA
， 进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。如图：
2
．中心法则的发展
随着科学的进步，科学家发现了遗传信息传递的其他途径。
材料
1
1965
年，科学家发现，很多
RNA
病毒，在感染宿主细胞后，它们的
R NA
在宿主细胞
内进行复制，这种复制是以导入的
RNA
为模板，而不是通过
DNA
。
材料
2
1970
年，
巴尔的 摩(D·Baltimore)和梯明(H·M·Temin)在致癌的
RNA
病毒中，
发现
一种酶，能以
RNA
为模板合成
DNA
。他们称这种酶为依赖
RNA
的
DNA
多聚酶，现在一般称为
逆转录酶。也就是说，遗传信 息流也可以反过来，即从
RNA→DNA。这是一项重要的发现，巴
尔的摩和梯明于
1 975
年荣获诺贝尔奖。
(1)
材料
1
说明遗传信息还可 以从
RNA
流向
RNA
。
(2)
材料
2
说明遗传信息还可以从
RNA
流向
DNA
。
(3 )
结合以上内容试着完善下面的中心法则，并思考遗传信息传递的
5
个途径：
①DNA→DNA(或基因到基因
)
：是
DNA
的复制过 程，表示遗传信息的传递。
②DNA→
RNA
：遗传信息的转录过程。
③RNA→蛋白质：发生在细胞质核糖体上的翻译过程，②、③共同完成遗传信息的表达。
< br>④RNA→DNA：少数
RNA
肿瘤病毒、
HIV
等在宿主细胞内的逆 转录过程。
⑤RNA→RNA：大多数以
RNA
作为遗传物质的生物的RNA
自我复制过程。
归纳提炼
1
．实线表示的① 、②、③途径在自然界中普遍存在，发生在以
DNA
为遗传物质的生物体内；
虚线表示 的④、⑤途径是后来发现的，是对中心法则的补充，发生在以
RNA
为遗传物质的生
物 体内。
2
．
逆转录需要逆转录酶催化。
逆转录酶在基因工程中是一 种很重要的酶，
它能以已知的
mRNA
为模板合成目的基因。这是获得目的基因的重要 手段。
3
．中心法则的
5
条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则。
活学活用
1
．中心法则揭示了生物遗传信息由
DNA
向蛋 白质传递与表达的过程。观察下图分析：
(1)a
、
b
、
c
、
d
所表示的四个过程依次分别是
__________
、
________
、
________
、
________。
(2)
需要
tRNA
和核糖体同时参与的过程是
_ _______
，需要逆转录酶参与的过程是
________
。
(3)
细胞中能发生
________
过程。
(4)真核生物中，
过程
a
发生的场所有
_________________ _______________
，
过程
b
的原料是
_______ _
。
2
问题导析
(1)
中心法则 中涉及到的生理过程有
DNA
的复制、
转录、
翻译、
RNA
的逆转录、
RNA
的复制。
(2)
翻译过程中三种
RNA
都用到，逆转录过程会用到逆转录酶。
(3)
细胞生物的遗传物质为
DNA
，这样的生物能够发生
DNA< br>复制、转录和翻译。
(4)
真核生物中能够进行
DNA
复制 的场所为细胞核、线粒体、叶绿体。
答案
(1)DNA
复制
转录
翻译
逆转录
(2) c
d
(3)a
、
b
、
c
(4)
细胞核、线粒体、叶绿体
4
种核糖核苷酸
解析
图解中
a
、
b
、
c
、d
、
e
分别表示
DNA
的复制、转录、翻译、逆转录、
RNA
的复制，其
中
c
过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要
tRNA
运载氨基酸，
a
、
b
、
c
在细胞生物< br>中均能发生，
d
、
e
只发生在
RNA
病毒中。
在真核细胞中，
a
过程发生的主要场所都是细胞核，
线粒体和叶绿体也能发生。
探究点二
基因、蛋白质与性状的关系
基因可通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，结合下列材料归纳三者的关系。
1
．基因控制生物体性状的途径
(1)
材料
1
豌豆的圆粒和皱粒产生的机理
材料
2
人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理
这两个材料说明：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)
材料
3
囊性纤维病的病因图解
材料
4
人类镰刀型细胞贫血症的发病机理
突变
基因
正常基因―
―
→
异常基因
↓
↓
血红蛋白结构
正常
(
谷氨酸
)
异常
(
缬氨酸
)
3
↓
↓
红细胞形状
圆饼状
镰刀状
↓
↓
功能正常
镰刀型细胞贫血症
以上两个材料说明：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2
．基因和性状的对应关系
(1)
材料
5
豌豆 的红花基因不只与一个性状有关，
这个基因还控制叶腋的红色斑点，
种皮的
褐色或灰色 。这种现象叫做基因的多效现象。
这表明一个基因可能与多个性状有关。
(2)
材料
6
玉米叶绿素的形成至少涉及
50
个不同位置 的基因；玉米糊粉层的颜色涉及
7
对
等位基因；果蝇眼睛的颜色，至少受到
4 0
个不同位置基因的影响。
这说明有时多个基因控制一个性状。
(3)
材料
7
研究发现雄蛙和雌蛙的性染色体分别是
XY
和
XX
。如果让它们的蝌蚪在
20 ℃温
度下发育时，雌雄比例大约为
1∶1。如果让这些蝌蚪在
30 ℃温度下发育时，不管它们的性
染色体组成怎样，将全部发育成雄蛙。
这说明：生物体的性状除了受遗传物质决定外，环境条件对生物体的性状也有一定的影响。
< br>综上，基因和性状不都是
(
是、不是、不都是
)
简单的线性关系。生物 体的性状是通过基因与
基因、基因与基因产物、基因与环境之间复杂的相互作用来精确调控的。
小贴士
细胞质中的线粒体和叶绿体内也含有少量的
DNA
，这些基 因称为细胞质基因，细胞
质基因控制细胞质遗传。细胞质遗传不符合孟德尔遗传规律，后代不出现一定的 分离比，而
是只表现母本的性状。由细胞质控制的性状只能通过母亲遗传给后代，称为母系遗传。
归纳提炼
基因对性状控制的两种途径
(1)
间接途 径：基因控制
,
酶的合成控制
,
代谢过程控制
,
生物体的性 状。
(2)
直接途径：基因控制
,
蛋白质的结构控制
,< br>生物体的性状。
活学活用
2
．下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是
(
)
A
．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
B
．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C
．基因可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
D
．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
问题导析
(1)
表现型＝基因型＋环境条件。
(2)< br>基因可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；
也可通过控制蛋白质
的结构直接控制生物体的性状。
(3)
基因表达就是指基因的转录和翻译。
答案
A
解析
基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，也可通过控制酶的合成控 制生
物体的性状；生物体的性状受遗传物质和环境共同影响。
4
?
?
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
基因对性
?
?
状的控制
?
基因、蛋白质与性状的关系
?
基因通过控制蛋白质的结构直接
< br>控制生物体的性状
?
?
某种性状可受多个基因控制
?
?
性状表现也受生存环境的影响
?
中心法则：
1
．下列关于中心法则的叙述中，不正确的是
(
)
A
．它是指遗传信息在生物大分子间的传递过程
B
．它首先由英国科学家克里克提出
C
．遗传信息的传递方向不可能从
RNA
传向
DNA
D
．遗传信息最终要传向蛋白质，使其表达
答案
C
解析
遗传信息可以从
RNA
传递给
DNA
，故此 题的答案为
C
。
2
．下面关于基因、蛋白质与性状之间关系的叙述中，不正确的是
(
)
A
．基因可以控制性状
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
．蛋白质可以控制性状
答案
D
解析
本题易错选
A
。错选的原因是不理解基因是如何控制性状的。 生物体的形态、结构和
生理等方面的性状主要由蛋白质体现，蛋白质合成又受基因控制，所以生物体的性 状是由基
因控制的。
3
．关于基因与性状关系的叙述，错误的是
(
)
A
．一对相对性状可由多对基因控制
B
．基因可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
C
．隐性基因控制的性状不一定得到表现
D
．基因型相同，表现型就相同
答案
D
解析
一对相对性状可由一对或多对基因控制；基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控 制生
物体的性状；隐性基因控制的性状可能被显性性状所掩盖，如
Aa
表现为
A
基因控制的性状；
基因型与环境条件共同决定生物体的性状，因此基因型相同，环境不同时， 表现型不一定相
同。
4
．如图所示，在
a
、
b< br>试管内加入的
DNA
都含有
30
对碱基。四支试管内都有产物生成，请 回
答下列问题：
5
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