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成才之路 生物,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 必修2,基因的表达,第四章,第2节 基因对性状的控制,第四章,1生物遗传信息流动表示为： 2逆转录和RNA复制只发生在某些病毒中。 3基因控制生物性状的两条途径： (1)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)通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。,4一个基因可能影响多种性状，一种性状也可能由多个基因控制。 5线粒体DNA和叶绿体DNA也能进行复制、转录和翻译，并控制生物的性状。,目标导航： 1理解中心法则的内容及应用。(重、难点) 2阐述基因、蛋白质与性状的关系。 情境导入：自然界的生物绚丽多彩，形态万千。巨人和侏儒、直发和卷发、长毛狗和短毛狗、狼狗和哈巴狗(如图)、白猫和黑猫这千姿百态的生物性状都是由基因决定的。,问题探究：你知道基因是如何控制生物性状的吗？ 提示：基因能通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状，也可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。,一、中心法则的提出及其发展 1中心法则的提出： (1)提出者：_。 (2)内容。 DNA复制：遗传信息从_流向_。 转录：遗传信息从_流向_。 翻译：遗传信息从_流向_。,预 习 导 学,克里克,DNA,DNA,DNA,RNA,RNA,蛋白质,2发展： (1)RNA自我复制： 遗传信息流向：从_。 举例：某种_病毒。 (2)RNA逆转录： 遗传信息流向：从_。 举例：HIV，致癌的_病毒。,RNA,RNA,RNA,RNA,DNA,RNA,二、基因、蛋白质与性状的关系 1基因控制性状的两种途径：,酶,代谢,蛋白质,人的白化病的形成,囊性纤维病,酪氨酸酶,酪氨酸酶,黑色素,3个碱基,苯丙氨酸,结构与功能,2.基因对性状控制的复杂性： (1)基因与性状的关系并不都是_关系。例如，人的身高可能是由_基因决定的，同时，后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。 (3)基因与_、基因与_、基因与_之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。,简单的线性,多个,基因,基因产物,环境,DNA病毒内不含RNA，其遗传信息的传递是否仍遵循中心法则内容？为什么？ 提示：遵循。因为DNA病毒是把自身的遗传物质注入到宿主细胞内，然后利用宿主细胞的原料进行DNA的复制和蛋白质的翻译。,思 维 激 活,(一)问题探讨 1水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。 2这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。 3提示：为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？,(二)资料分析 1没有：实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。 2遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。 (三)旁栏思考题 提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。,(四)批判性思维 提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境因素等)相互作用的结果。 (五)技能训练 1提示：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。 2基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。,1.中心法则 (1)内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。 (2)图解：,中心法则及其发展,要 点 归 纳,知识链接 DNA(基因)的两个基本功能 (1)传递遗传信息。通过DNA的复制，在生物的传种接代过程中把亲代的遗传信息传递给子代。 (2)表达遗传信息。通过转录和翻译过程，在生物的个体发育中使遗传信息以一定方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状。,2中心法则的发展 (1)发展内容： 1965年，科学家发现RNA可复制； 1970年，科学家发现逆转录酶； 1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质引起的疾病。 说明：因引起疯牛病的朊病毒只有蛋白质，有人推测其遗传物质为蛋白质，但还有待科学论证。,(2)发展后的中心法则图解：,中心法则表示生物界的遗传信息的流动过程，不同的生物适合于其中的一部分，如RNA病毒没有DNA的复制，以DNA为遗传物质的生物则没有RNA的复制。,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，下列说法不正确的是( ) Aa、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA复制、转录、翻译、逆转录 B需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是d Ca、b、c过程只发生在真核细胞中，d、c过程只发生在原核细胞和一些病毒中,典 例 导 析,D在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同 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。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，d过程需要逆转录酶；a、b、c在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒的寄主细胞中。在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶，后者需要RNA聚合酶，两个过程都需要解旋酶。 答案 C,下图在造血干细胞和唾液腺细胞内能发生的过程是( ) A前者有，后者有 B两者都有 C两者都有 D两者都有 答案 A,解析 造血干细胞具有分裂能力，能进行细胞分裂，而在细胞分裂间期会发生DNA的复制，即过程；细胞进行各项生命活动所需要的酶是通过基因表达过程产生的，因此，也会发生转录和翻译过程。唾液腺细胞是已分化细胞，不发生细胞分裂，有基因的表达，因此只能发生。,1.DNA、基因、蛋白质、性状之间的关系,基因、蛋白质与性状的关系,要 点 归 纳,点拨：性状是指生物的形态或生理特性，是遗传和环境相互作用的结果，主要由蛋白质体现，生物的遗传性状受基因控制。,2基因控制生物性状的两种方式 (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)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 镰刀型细胞贫血症 正常基因 异常基因 正常(谷氨酸) 血红蛋白结构 异常(缬氨酸) 红细胞呈圆饼状 红细胞呈弯曲的镰刀状,囊性纤维病 CFTR基因缺失3个碱基 CFTR蛋白结构异常导致功能异常 支气管内黏液增多，管腔受阻 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 说明：上述各实例涉及的都是单个基因对生物体性状的控制，而生物的性状与基因并不都是线性的一对一的关系。,3基因与性状的关系 (1)基因与性状的关系并不是简单的线性关系。这主要体现在： 有些性状是由多个基因共同控制的。如人的身高可能由多个基因决定。 性状的表现还受环境因素的影响。如后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。 (2)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。,4细胞质基因 (1)概念：细胞质中的线粒体和叶绿体内也含有少量的DNA，而且这些DNA都能够进行半保留式自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，这些基因称为细胞质基因。 (2)作用：控制细胞质的遗传。 (3)特点：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。,(4)举例：线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。 线粒体、叶绿体的DNA控制线粒体和叶绿体内部分蛋白质的合成，大部分蛋白质是由细胞核DNA控制合成的。,(2015太原调研)如图为人体内基因对性状的控制过程，叙述错误的是( ),典 例 导 析,A图中过程的场所分别是细胞核、核糖体 B镰刀型细胞贫血症致病的直接原因是血红蛋白分子结构的改变 C人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶活性下降 D该图反映了基因对性状的控制是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,解析 该图反映了基因控制性状的方式有两种，一是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变而使构成血红蛋白的谷氨酸改变。二是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，如人的白化症状是由于控制酪氨酸酶的基因异常而引起的。 答案 D,(2015泉州检测)下列属于基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状的实例是 ( ) 人类的白化病 囊性纤维病 皱粒豌豆 镰刀型细胞贫血症 A B C D 答案 D 解析 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的两个实例；则符合题干要求的实例。,中心法则中几个过程的比较,探究点 分析类实验的解题关键 基因表达产物的判断技巧 案例 为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如图所示的模拟实验。,(1)从病毒中分离得到物质A。已知A是单链的生物大分子，其部分碱基序列为GAACAUGUU。将物质A加入试管甲中，反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是CTTGTACAA，则试管甲中模拟的是_过程。 (2)将提纯的产物X加入试管乙，反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子，则产物Y是_，试管乙中模拟的是_过程。 (3)将提纯的产物Y加入试管丙中，反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物，则产物Z是_。,(4)若该病毒感染了小鼠上皮细胞，则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自_，而决定该化合物合成的遗传信息来自_。若该病毒除感染小鼠外，还能感染其他哺乳动物，则说明所有生物共用一套_。该病毒遗传信息的传递过程为_。 标准答案 (1)逆转录 (2)mRNA 转录 (3)蛋白质 (4)小鼠上皮细胞 病毒RNA 密码子,方法警示 得分要点： 答案是唯一的，每个题空的答案只有与标准答案一致才能得分。 错因案例 (1)错答为“转录”。 (2)错答为“RNA”，原因是误将RNA等同于mRNA。 (3)错答为“DNAmRNA蛋白质”。原因是忘记了该病毒为RNA病毒。,技法提炼 (1)根据碱基序列判断DNA和RNA： RNA一般为单链，碱基U是其特有成分：DNA一般为双链，碱基T是其特有成分。根据题干碱基序列可判断A为RNA，X为DNA，而以RNA为模板指导形成DNA的过程，我们称之为逆转录。,(2)根据核糖体和病毒的物质组成判断产物名称： 根据题干信息“Y是能与核糖体结合的单链大分子”，推知Y是mRNA，试管乙中模拟的是转录过程； 根据题干信息“Z是组成该病毒外壳的化合物”，推知Z是蛋白质，试管丙中模拟的是翻译过程。 (3)病毒繁殖时所需物质的来源： 病毒营寄生生活，在宿主细胞内以病毒自身的RNA为模板，以宿主细胞内的原料(脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸等)经一系列的化学反应最终合成RNA和蛋白质外壳，组装形成新的病毒。,
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