高中生物（苏教版必修二）第四章 第三节 第三课时因对性状的控制及人类基因组计划

第三课时基因对性状的控制及人类基因组计划

【目标导航】1.结合教材“知识海洋”，归纳中心法则的内容，并了解基因对

性状的控制方式。2.阅读教材，了解人类基因组计划的有关内容。

尹预习导学J挑战自我，点点落实___________________________________________________________

一、基因对性状的控制

1.性状

生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。

2.基因的主要功能是通过转录和翻译过程,把遗传信息转变为由特定的氨基酸按

一定的顺序构成的多肽和蛋白质,从而决定生物体的性状。

3.中心法则的提出及其发展

⑴中心法则的内容

①提出者：克里克。

②基本内容

过程名称遗传信息流向

aDNA复制DNA—>DNA

b转录DNA—>RNA

c翻译RNA―＞蛋白质

(2)发展

内容RNA自我复制RNA逆转录

信息传递方式RNA—RNARNA—DNA

实例某些RNA病毒劳氏肉瘤病毒

4.基因与性状的关系

(1)生物体的基因组成(基因型)是性状表现必须具备的内在因素。

(2)生物体的一个性状有时还受多个基因的影响。

(3)有些基因还会影响多种性状。

二、人类基因组计划

1.内容

完成人体24条染色体上的全部基因的遗传图、物理图和全部碱基的序列测定。

2.参与国家

美、日、德、法、英、中。

3.意义

①进一步了解基因表达的调控机制，细胞生长、分化、个体发育机制对生物进化

也有重要意义。

②推动了高新技术的发展。

13预习诊断

判断正误

RNX翻译_蛋白质

逆转录'、一/

(1)生物遗传信息流动表示为：复制复制()

(2)逆转录和RNA复制普遍存在。()

⑶基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，表明酶可以直接控制生物的性

状。()

(4)基因可以通过控制蛋白质的结构间接控制生物体的性状。()

(5)一个基因影响一种性状，一种性状由一个基因控制。()

答案(1)V(2)X(3)X(4)X(5)X

尹课堂讲义J重点难点，个个击破___________________________________________________________

一、中心法则及其与生物种类的关系

1.中心法则内容及其发展图解：

X.ffl

复制登转录'I：R?A邂更蛋白质

2.不同细胞中的遗传信息流动情况

类型场所遗传信息的流动

分裂中复制

细胞中④A里至RNA皿蛋白质

的细胞

续表

高度分化的

转录翻译

细胞中DNAMRNA--蛋白质

细胞

复制

DNA病毒寄主细胞中⑥RNA好►蛋白质

自我复制型复制

寄主细胞中

（^RNA-------►蛋白质

RNA病毒

逆转录型复制

RNA箜5⑤A蚂RNA鲜蛋白质

寄主细胞中1

RNA病毒

特别提醒（1）逆转录需要逆转录酶。（2）逆转录和RNA复制只有某些病毒才能进

行。

C思维激活

1.中心法则的解读

下图表示完善后的中心法则，请据图回答:

⑤,③

②

①(^IA=:RNA---►蛋白质

④

（1）克里克提出的中心法则中，包括图中的哪些过程？

答案克里克提出的中心法则包括①（DNA的复制）、②（转录）和③（翻译）

（2）请据图写出以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的。

复GIA转录-nz.翻译-

至安前^DNA►RNA-------•"蛋白质

（3）请据图写出以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的。

①含有RNA复制酶的生物

复制

答案ClNA^翻译:蛋白质

②含逆转录酶的生物

复制

逆转录D传录翻译

RNA--------*'DNA-----*•RNA------►蛋白质

2.中心法则中遗传信息准确流动的原因

（1）为什么中心法则中的遗传信息可以准确地流动？

答案因为有精确的模板并严格遵守碱基互补配对原则。

(2)这种准确性是绝对的还是相对的？

答案是相对的，在一定条件下可能会发生差错。

13应用示例

1.结合图表分析，下列有关说法正确的是()

/L''\②/⑥、③

①DNA-----»RNA»蛋白质

抗菌药物抗菌机理

青霉素抑制细菌细胞壁的合成

环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶(可促进DNA螺旋化)

红霉素能与核糖体结合

利福平抑制RNA聚合酶的活性

A.①〜⑤可发生在人体健康细胞中

B.青霉素和利福平能抑制DNA的复制

C.结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中

D.环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③

【问题导析】

⑴①为DNA复制，②为较重,③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录。

(2)青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关；

(3)环丙沙星可促进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录;

(4)红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程;

⑸利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制;

(6)⑷和⑤只有RNA病毒才能进行。

答案D

【一题多变】

判断正误

(1)中心法则表示的是遗传信息流动过程。()

(2)遗传信息只能从DNA流向RNA,进而流向蛋白质。()

答案(1)/中心法则中的过程虽然不同，但表示的都是遗传信息的流动过程。

(2)X在克里克提出的中心法则中，遗传信息只能从DNA流向RNA,进而流向

蛋白质。随着科学的发展，中心法则不断得到完善，遗传信息流动的过程更多，

例如RNA的自我复制、逆转录等。

二、基因、蛋白质与性状的关系

1.基因对性状控制的两种途径

间接途径：

酶或激素L细胞代谢一性状

基因

结构蛋白-1+细胞结构一性状

直接途径：

2.基因与性状的对应关系

［一个基因决定一种性状

(1)基因与性状的关系|多个基因决定一种性状

〔一个基因会影响到多种性状

(2)基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结

果。

生物体发育

II

内因外因结果

III

基因型+环境=表现型

(3)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，共同

调控着生物体的性状。

13思维激活

基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，结合下列材料归纳三者的关系。

(1)基因控制生物性状的途径

①材料1豌豆的圆粒和皱粒产生的机理

豌豆正常淀粉缺篇】要整釐粉

分支酶基因-----------------分支酶基因

淀粉分

/支酶*

淀粉多蔗糖少淀粉少蔗糖多

II

保留水分多一圆粒皱粒—保留水分少

材料2人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理

苯丙氨酸

I乎逐少笨丙氨酸羟化酶

缺少酪氨酸酶羊¥酮竣

黑色素I

I苯丙酮尿症

白化病

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

基因正常基因医至异常基因

血红蛋白结构正常（谷氨酸）异常（缀氨酸）

I1

红细胞形状圆饼状镰刀状

I1

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种性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑

点，以及种皮的褐色或灰色。这种现象叫做基因的多效现象。

这表明：一个基因可能与妥种性状有关。

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40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XXo如果让它们的蝌蚪

在20℃温度下发育时，雌雄比例大约为1：lo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：生物的性状除了受遗传物质决定外，环境条件对生物的性状也有一定的

影响。

综上，基因和性状不都是(是、不是、不都是)简单的线性关系。生物性状是通过

基因和基因、基因和基因产物、基因和豆境之间复杂的相互作用来精确调控的。

I□应用示例

2.牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如下图为花青素的合成与颜色变化途径

示意图，从图中不可以得出()

基因①基因②基因③

IW1需2表3破红色

苯丙酮氨酸—辅酹……」查尔酮’一花青素

好蓝色

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

C.生物性状由基因决定，也受环境影响

D.若基因①不表达，则基因②和基因③不表达

【问题导析】

(1)花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由至型基因共同控制的。

(2)基因①②③通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成。

(3)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。

(4)基因具有独立性,基因①不表达，基因②、③仍然能够表达。

答案D

【一题多变】

判断正误

(1)基因与性状的关系是一对一的线性关系。()

⑵生物性状是由基因型和环境共同控制的。()

答案(1)X(2)V

三、人类基因组计划

1.人类基因组的概念

指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。

人类基因组应包括24条染色体上DNA中的全部碱基，即22条常染色体+X、Y

两条性染色体，故选择测序对象应为健康男性。上边有30亿个碱基对，估计有3〜

3.5万个基因。

2.人类基因组计划

（1）概念：分析测定人类基因组的全部基因的核昔酸对的排列序列。

（2）主要内容和目的：绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图和转

录图。绘制这四张图好比是建立一个“人体地图”，沿着地图中的一个路标，如

“遗传标记”、“物理标记”等，可以一步步地找到每一个基因，搞清楚每一个

基因的核甘酸序列。

3.基因组和染色体组的界定

A个必y八，

IIIIInmivxY

XYXY组成果蝇基因组

雄果蝇的染色体组成雄果蝇的两个染色体组的染色体

由上图可以看出：（1）一个染色体组中不含同源染色体；（2）一个染色体组中所含的

染色体形态、大小和功能各不相同；（3）一个染色体组中含有控制生物性状的一整

套基因，但不能重复；（4）对于有性染色体的生物（二倍体），其基因组为常染色体

/2+性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。

13思维激活

普通小麦（6〃=42）的染色体组和基因组的研究对象各包括n条染色体？

答案均为7条。

13应用示例

3.人类的染色体组和人类的基因组的研究对象各包括哪些染色体（）

①46条染色体②22条常染色体+X性染色体或22条常染色体+Y性染色体

③22条常染色体+X、Y两条性染色体④44条常染色体+X、Y两条性染色体

A.①②B.②③C.①③D.③④

【问题导析】

（1）人体细胞内共有46条染色体,减数分裂时，同源染色体分离,配子中含有21

条染色体，即染条常染色体、X或Y性染色体;

（2）测定人类基因组时，需要测定22条常染色体和X、Y两条性染色体,不能只

测定23条染色体的原因是X、Y性染色体分别具有不同的碱基序列。

答案B

【一题多变】

若对果蝇进行基因组测序，则应测定3条常染色体及X、Y两条性染色体,共计

之条染色体上的碱基序列。

课堂由筝

复制

基中心法测：（/A-暨二\RNA翻译》蛋白质

因逆转录、、/

对

性'基因通过控制迪会或来控制生物代

状

的谢过程，进而控制生物性状

控基因、蛋白质与J基因通过控制董白酶结构直接控制

制性状的关系|生物性状

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

人类基因组计划

F对点练习即时训练，体验成功

考查

目标1

1.下图表示自然界中遗传信息在三种大分子间的流动（如箭头2代表转录），相关

说法正确的是（）

A.1、2、4常见，3、7少见，其他尚未被证实

B.2、4、6常见，其他几乎从未被证实

C.5、8、9未被证实，3、7少见，其他常见

D.3、7少见，其他常见

答案A

解析图中1表示DNA复制，2表示转录，3表示RNA复制，4表示翻译，5表

示蛋白质复制，6表示由蛋白质一DNA,7表示逆转录，8表示由蛋白质一RNA,9

表示由DNA—蛋白质，中心法则及其补充包含的是1、2、3、4、7的内容，其中

1、2、4是常见途径，3、7途径为中心法则的补充，在某些病毒中出现；5、6、8、

9目前还没有证实其在生物体中是否存在。

考查

目标1

2.下图所示，能在造血干细胞和唾液腺细胞内发生的过程是（）

①®A②-+RNA―蛋白质

A.前者有①②③，后者有②③

B.两者都有①

C.两者都有①②③

D.两者都有②③

答案A

解析造血干细胞可分裂，其内可发生DNA复制和基因的表达；而唾液腺细胞

不能分裂，只能进行基因表达。

考查

目标2

3.“人类基因组计划”中的基因测序工作是指测定（）

A.DNA的碱基对排列顺序

B.mRNA的碱基排列顺序

C.蛋白质的氨基酸排列顺序

D.基因的碱基对排列顺序

答案A

解析“人类基因组计划”中的基因测序工作是指测定DNA的碱基对排列顺序。

考查

目标1

4.根据图回答下列问题。

①@

CDNA（基因）且r\RNA且一蛋白质（性状）

B

酸的部位

i基配对

反密研子

DE

⑴图A所示全过程叫图B所示生理过程与图A中相对应的序号是

,图C所示生理过程与图A中相对应的序号是,图D所示生

理过程与图A中相对应的序号是o

(2)据B、C、D三图回答(有关题空可用图B、C、D中所不符号填写)：上述图不

中，图_______(填图序号)中含有DNA分子，图中用表示脱氧核甘酸长

链。图_______(填图序号)中含有RNA,图中用表示核糖核甘酸长链。

(3)图C、图D共同完成的生理过程叫。

(4)能完成图A中③、④的生物是。

(5)图D所示过程不可能发生在________中。

A.神经元细胞B.肝细胞

C.心肌细胞D.人成熟的红细胞

(6)图E是的结构。

答案(1)中心法则及其发展①②⑤

(2)B、CP链、T链、A链、B链C、DC链、D链

⑶基因控制蛋白质的合成

(4)RNA病毒

⑸D

(6)转运RNA(tRNA)

解析图A表示“中心法则及其发展”，图B表示DNA的复制，图C表示转录,

图D表示翻译，图E表示转运RNA的结构。

尹分层训练J解疑纠偏，训练检测___________________________________________________________

【基础巩固】

1.揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是()

A.基因的遗传定律B.碱基互补配对原则

C.中心法则D.自然选择学说

答案C

解析中心法则揭示了生物体内遗传信息传递的一般规律，在遗传信息传递过程

中严格遵循碱基互补配对原则，基因的遗传定律则揭示了基因的传递规律。

2.科学家发现，一种动物能否被驯化并和人类友好相处，取决于这种动物的“驯

化基因”。在生物体中，基因控制性状表现的主要途径是（）

A.RNA—蛋白质（性状）

B.RNA-DNA-蛋白质（性状）

C.DNA-蛋白质（性状）

D.DNA-RNA-蛋白质（性状）

答案D

解析DNA-RNA-蛋白质是细胞生物基因控制性状表现的主要途径；只有少数

逆转录病毒和具有RNA复制酶的病毒分别以RNA—DNA—RNA—蛋白质和

RNA-蛋白质为控制性状的途径；DNA一蛋白质还没有在生物体内发现。

3.遗传信息从RNA-RNA途径是对中心法则的补充，下列能够发生该传递途径

的生物是（）

A.烟草B.烟草花叶病毒

C.噬菌体D.大肠杆菌

答案B

解析由RNA-RNA说明发生了RNA的复制，该过程只发生在RNA病毒中。

烟草、噬菌体以及大肠杆菌都是以DNA为遗传物质的生物，其遗传信息是通过

DNA-RNA-蛋白质途径传递的。

4.转录和逆转录是生物遗传信息传递过程中的两个步骤，相关叙述正确的是

（）

A.都需要模板、能量、酶、原料

B.都在细胞核内进行

C.所有生物都可以进行转录和逆转录

D.都需要tRNA转运核昔酸原料

答案A

5.下列物质中，不是由DNA分子的遗传信息直接控制合成的是（）

A.胃蛋白酶B.尿激酶

C.雌性激素D.卵清蛋白

答案c

解析雌性激素是固醇类物质，其合成不是由DNA分子的遗传信息直接控制的。

【巩固提升】

6.如图所不，下列有关的叙述中，不正确的是（）

A.甲是DNA,乙为DNA,此过程要以甲的两条链为模板，酶为解旋酶和DNA

聚合酶

B.甲是RNA,乙为DNA,此过程为逆转录，原料为四种脱氧核昔酸

C.甲是RNA,乙为RNA,此过程的原料为四种核糖核昔酸

D.甲是DNA,乙为RNA,此过程要以甲的两条链为模板，酶为RNA聚合酶

答案D

7.在其他条件具备情况下,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是脱氧核昔

C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是DNA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

答案D

解析若X是DNA,Y是RNA,则Z是转录酶，A错误；若X是DNA,Y是

mRNA,则Z是核糖核苜，B错误；若X是RNA,Y是DNA,则Z是逆转录酶，

C错误；若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸，D正确。

8.金鱼草的纯合红花植株与白花植株杂交，Fi在强光低温条件下开红花，在遮

阳高温条件下则开白花。这个实例说明（）

A.基因型是性状表现的内在因素

B.表现型是基因型的表现形式

C.基因型相同，表现型一定相同

D.表现型是基因型与环境相互作用的结果

答案D

解析Fi的个体间基因型相同，在不同条件下，表现型不同，说明表现型除了由

基因型决定外，还受环境条件的影响。

9.下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是（）

A.丙的合成可能受到一个以上基因的控制

B.图示过程没有遗传信息的流动

C.过程a仅在核糖体上进行

D.甲、乙中均含有起始密码子

答案B

解析丙是由两条多肽链组成的，从图形可以看出由甲和乙这两条RNA翻译得

到，所以可能有两个基因分别转录合成甲和乙。遗传信息的流动包括传递和表达，

遗传信息的表达包括转录和翻译，图示代表表达中的翻译过程。过程a代表的是

翻译过程，场所是核糖体。甲和乙都是mRNA,都有起始密码子和终止密码子。

10.黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控

制，也受温度、pH等因素影响。下列选项正确的是（）

A.环境因子不影响生物体的表现型

B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同

C.黄曲霉毒素致癌是表现型

D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型

答案D

解析依据题干“黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成

受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响”可知，A项是错误的；由于是多基

因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型不相同；依据表现型的

概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型。

11.同位素标记法是生物研究中的常用方法，若以3H标记的腺喋吟脱氧核甘酸

为实验材料进行某项研究，该研究不可能应用于（）

A.测定肺癌细胞的分裂速率

B.测定人体内肝细胞合成蛋白质的速率

C.研究生物细胞中腺喋吟的代谢途径

D.比较不同组织细胞内DNA复制的情况

答案B

解析首先要确定腺喋吟脱氧核甘酸与细胞分裂、蛋白质合成、腺喋吟代谢、DNA

复制的关系。腺喋吟脱氧核苜酸是合成DNA的原料，用3H标记腺喋吟脱氧核甘

酸可以研究DNA分子的复制、细胞的分裂、腺喋吟的代谢途径等；蛋白质的合

成速率与基因表达有关，不涉及DNA的合成。

12.下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成。

--一

-、DNAXDNA-^^RNA一~XRNA(、①模板:信使RNA

一

ATPATPATPATP②能量

第醉

③阳

E脱辄核糖核作酸核糖核甘酸三E

核糖核甘酸三脱氧核糖核仔酸

三

S三S④原料

一

二⑤工具

S二S

》

ABC》DE⑥产物

(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试管模拟是过程，C试管模拟

的是过程。

⑶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，最多有个密码子。

(4)E试管模拟的是过程，在细胞中进行的场所是,图中的原料

为,工具是,产物是。

(5)生物遗传信息传递的全过程可用下图表示。

①请将此图解中a〜e过程与上图A〜E试管所模拟的过程对应起来：a对应

,b对应________,c对应________,d对应________,e对应________o

②此图解中可在多数生物体内发生的过程是,在少数生物体内发生的是

,人体内不能发生________过程。

③图解中的c过程要有酶参与。

答案(l)DNADNA复制逆转录(2)RNA转录RNA复制(3)15351

(4)翻译核糖体氨基酸转运RNA多肽(蛋白质)(5)①A试管B试管D

试管C试管E试管②a、b>ed、cd、c

③逆转录

解析依据各试管中加入的物质可推断所模拟的过程，依据加入的DNA的碱基

数可推断转录产生的mRNA中的碱基数或密码子数。

13.已知果蝇的长翅与残翅是一对相对性状，且长翅（V）对残翅（v）为显性，但遗

传学家在不同温度下培养长翅果蝇幼虫，得到不同的结果，如表，请结合所学知

识回答问题。

实验材料实验处理结果

长翅果蝇幼虫A25℃条件培养长翅果蝇

25〜37℃处理

长翅果蝇幼虫B