基因对形状的控制

第二节基因对形状的控制【课程目标】1、知识与技能本节主要是理解“中心法则”的含义；要让学生明白遗传信息流向的途径有（1）从DNA流向DNA（DNA的复制）；（2）从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（转录和翻译）；（3）从RNA流向RNA（RNA的自我复制）；（4）从RAN流向DNA（逆转录）。要通过遗传现象，对“基因、蛋白质与性状的关系”这一知识深刻理解和掌握。要了解在自然界中，即存在单基因控制的性状，也存在多基因控制的性状，环境也影响生物的性状。要掌握运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系。2、过程与方法通过采用课本资料分析的方法，使学生自己感受科学发展的过程，在对“中心法则”的学习过程中，要明白“中心法则”的主要体现是（1）从DNA流向DNA（DNA的复制）；（2）从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（转录和翻译）；而对于（3）从RNA流向RNA（RNA的自我复制）；（4）从RAN流向DNA（逆转录）来说是对“中心法则”的完善和补充。对于“基因、蛋白质与性状的关系”这一内容，可以充分利用上课本两类遗传现象的实例来了解掌握基因控制生物性状的两种类型。同时，通过教材中的“技能训练”和“问题探讨”，巩固所学知识。3、情感态度及价值观（1）培养学生查询资料获得信息、处理信息的能力（2）培养实事求是的科学态度及创新精神、合作精神【自主探究DIY】1．中心法则1957年，克里克提出中心法则，遗传信息可以从DNA流向DNA，即；也可以从DNA流向，进而流向蛋白质，即遗传物质的和。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到，也不能从蛋白质流向或。历经考验后的中心法则，补充了遗传信息从RNA流向以及从RNA流向这两条途经，比以往更加完善。这又一次向我们提示，科学的发展是无止境的。2．基因、蛋白质与性状的关系如果从基因控制蛋白质合成的角度来解释豌豆的圆粒与皱粒这一相对性状，可以看出，基因通过控制过程，进而控制生物的性状；如果以囊性纤维病为例来分析基因控制生物的性状，可以看出，基因还能通过直接控制生物的性状。3．基因间的相互作用基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。某一性状可能由决定的，如人的身高，可能有多个基因对其有作用，同时身高也不完全是由决定的，后天的和也有重要作用。4．基因、性状、环境的关系同一株水毛茛，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，这两种形态的叶，其细胞的基因组成是，但表现出了不同的性状，这说明：生物的性状除与基因有关系外，还与有关。因此，基因型相同，表现型。基因与、基因与、基因与之间存在着复杂的相互关系。这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物的性状。5．细胞质基因指的是。线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行复制，并通过和控制某些蛋白质的合成。如线粒体肌病就是由引起的，这种遗传病只能通过遗传给后代。【疑难点拨】1、中心法则及其发展（1）中心法则的发展：1957年，克里克提出中心法则，遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传物质的转录和翻译。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向DNA或RNA。历经考验后的中心法则，补充了遗传信息从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA两条途经，比以往更加完善。这又一次向我们提示，科学的发展是无止境的。（2）中心法则的图解[注意]“中心法则“实际上就是对DNA的两个基本功能的概括。[思考]生物中哪些生理过程中运用碱基互补配对原则？例题下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有=1\*GB3①DNA复制=2\*GB3②RNA复制=3\*GB3③转录=4\*GB3④翻译=5\*GB3⑤逆转录A．=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤B．=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④C．=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=5\*GB3⑤D．=1\*GB3①=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤例题DNA分子的解旋过程发生于()A．只在转录过程中B．只在翻译过程中C．在复制和转录中均发生D.只在DNA复制时发生2、基因对性状的控制（1）基因的本质：①基因与性状的关系———基因是决定生物性状的基本单位②基因与染色体的关系———染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列③基因与DNA的关系——基因是具有遗传效应的DNA片段。④基因与遗传信息的关系——基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息⑤基因与蛋白质的关系——基因通过DNA控制蛋白质的合成来控制生物的性状。（2）基因对性状的控制生物的一切性状都是受基因控制，基因对形状的控制，可分为以下两种情况：一种情况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，如豌豆的圆粒与皱粒就是通过这种方式控制的；另一种情况是基因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。（3）基因间的相互作用：基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。某一性状可能由单个基因决定的，如人的身高，可能有多个基因对其有作用，同时身高也不完全是由基因决定的，后天的营养和体育锻炼也有重要作用。（4）基因、性状、环境的关系：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，这两种形态的叶，其细胞的基因组成是相同的，但表现出了不同的性状，这说明：生物的性状除与基因有关系外，还与环境有关。因此，基因型相同，表现型可能不同。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关系。这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物的性状。[注意]（1）生物的体细胞中都有一系列控制合成生物体所需的各种酶、蛋白质类激素（如胰岛素）的基因，从而维持着生物体正常的新陈代谢。（2）不管是基因决定性状的哪种情况，都是首先决定蛋白质的结构。[判断]（1）基因型相同，表现型一定相同，基因型不同，表现型一定不同。（2）表现型相同，基因型一定相同，表现型不同，基因型一定不同。（5）基因存在的位置有哪些？是否所有基因的遗传都遵循孟德尔遗传定律？[例题]基因控制生物性状的方式是A．通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状B．通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C．基因通过控制激素的合成来控制生物的性状D．包括A和B两种方式3、与中心法则相联系问题的计算（1）[蛋白质中肽链的条数+（缩合时脱下的水分子数或蛋白质中肽键数）]：蛋白质中氨基酸的数目：氨基酸所对应的密码子数目：参加转运的转运RNA的数目：参加转运的转运RNA上的反密码子碱基数：信使RNA的碱基数：DNA（基因）中碱基对的数目：DNA（基因）的碱基数=1：1：1：1：3：3：3：6（2）蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－[（氨基酸数目—蛋白质中肽键数）×水相对分子量][注意]蛋白质合成过程中，有关DNA碱基数、信使RNA碱基数目、密码子数目、蛋白质中氨基酸数目的关系是重要考点[思考]信使RNA、DNA上的碱基数与蛋白质中氨基酸数的关系是怎样的？在转录时，DNA分子上的一个碱基对转录为信使RNA上的一个碱基，所以基因中的碱基数与信使RNA上的碱基数存在着2：1的对应关系。而在翻译时，信使RNA上三个相邻的碱基控制着一个氨基酸，因此信使RNA上的碱基数与蛋白质中氨基酸存在着3：1的对应关系。所以基因中的碱基数与蛋白质中氨基酸数存在6：1的对应关系。综上所述：[例题]一条多肽链中有100个氨基酸，则作为指导它合成的信使RNA分子和用来转录该信使RNA分子的基因中，分别至少有碱基多少个?A．100和200B．200和400C．300和300D．300和6004、对遗传信息流动知识理解（1）一般生物的遗传信息的流动方向是DNARNA蛋白质，只有极少数病毒才出现RNA的自我复制和逆转录；（2）病毒遗传信息只有在宿主细胞内才能实现流动，在游离状态下不会表现任何生命现象；（3）遗传信息的流动过程，与其他生命活动一样，是通过代谢实现的，也包含许多酶催化的生花反应。（4）中心法则各阶段所需的模板、原料、酶、所产生的产物各不相同；见下表模板原料碱基互补产物实例DNA的复制（DNADNA）DNA的两条链含A、T、C、G的4种脱氧核苷酸A—TC—GDNA绝大多数生物DNA的转录（DNARNA）DNA的一条链含A、U、C、G的4种核糖核苷酸T—AA—UC—GRNA绝大多数生物RNA的复制（RNARNA）RNA含A、U、C、G的4种核糖核苷酸A—UC—GRNA以RNA为遗传物质的病毒（如烟草花叶病毒RNA的逆转录（RNADNA）RNA含A、T、C、G的4种脱氧核苷酸A—TU—AC—GDNA某些致癌病毒（艾滋病）翻译（RNA蛋白质）信使RNA20种氨基酸A—UC—G蛋白质绝大多数生物【课堂演练】一、迁移扩展1.对中心法则的理解[例1]下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有=1\*GB3①DNA复制=2\*GB3②RNA复制=3\*GB3③转录=4\*GB3④翻译=5\*GB3⑤逆转录A．=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤B．=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④C．=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=5\*GB3⑤D．=1\*GB3①=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤[变式]逆转录过程的发现对克里克提出的中心法则来说是（）A．完全否定B．毫无意义C.补充和更加完善D彻底完善2.理解基因对性状的控制[例2]在同一草场，牛吃了草长成牛，羊吃了草长成羊，这是由于牛和羊的()A.染色体数目不同B．消化能力不同C．蛋白质结构不同D．不同的DNA控制合成不同的蛋白质[变式]我国著名遗传学家童第周等人从蝾螈内脏中提取DNA注入但金鱼的受精卵中，结果约有1％的小金鱼的在最后长出有一根蝾螈所具有的棒状平衡器。通过此试验可以直接证明遗传物质（）A．具有稳定性B.具有改变性C.能自我复制D.能控制生物性状二、综合提高3.掌握中心法则相联系的数学计算[例3]一种细菌的RNA由360个核苷酸组成，它所编码的蛋白质中氨基酸数目()A．约360个氨基酸B．整120个氨基酸C．约l080个氨基酸D.少于120个氨基酸[变式]人的血红蛋白由四条肽链组成，在合成该蛋白质的过程中，脱下了570分子的水。问控制合成该蛋白质基因中有多少个碱基()×6×3C.574×6×3[变式]（2022年上海卷）有n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质。氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为（）A．na/63－18（n/3－1）－18（n－1）6－18（n/6－1）三、创新应用4.学会用中心法则解释生物学现象[例4]中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素(一种蛋白质)基因植入烟草的细胞中“嫁接”到其DNA分子上，使烟草获