高中生物 第4章 基因的表达 第2节 基因对性状的控制学案 新人教版必修2

第2节基因对性状的控制

学习目标

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。（重

点）3.了解细胞质遗传及其特点。

知识点一中心法则的提出及其发展［学生用书P56］

匚教忖。读,

阅读教材P68-P69

1.提出者：克里克。

2.内容

（DDNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA,

⑵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

内容信息流动举例

烟草花叶

RNA自我复制遗传信息从RNA流向RNA

病毒

RNA逆转录遗传信息从RNA流向DNAHIV

4.完善后的中心法则，用务解表示为

蛋白质

逆转录,、、，

;深化❿展难点深度剖析

1.中心法则各过程的适用范围

（原核生物］

（1）DNA生物真核生物卜适用晶丽超RN网蛋白质

〔DNA病毒J7

RNA生物（睑人/蛋白质感

⑵

（RNA病毒）/A壁科®人蟹RNA照蛋白质腹展

2.解决中心法则问题的技巧

（1）从模板分析

①如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或DNA转录。

②如果模板是RNA,生理过程可能是翻译或RNA复制或RNA逆转录。

（2）从原料分析

①如果原料为脱氧核甘酸，产物一定是DNA；

②如果原料为核糖核甘酸，产物一定是RNA；

③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。

（3）从生物种类分析

①如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程:

②如果是RNA病毒，分两种情况

a.RNA自我复制和翻译;

b.RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。

I题组⑥破命题热点

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，下列说法不正确

的是（)

蛋白质

A.a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录

B.需要IRNA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

C.a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中

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：选C。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

合酶和解旋酶等，后者需要RNA聚合酶。

2.（2019•辽宁省实验中学期末）下图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述中不

正确的是（）

V酶、原料V

XW乂

A.图中的“能量”直接来源于ATP水解

B.若X、Y均表示DNA,则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶

C.若X是RNA,则Y只能是蛋白质，图中“原料•”为氨基酸

D.若X是DNA,Y是RNA,则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶

解析：选C。ATP是生命活动的直接能源物质，图中的“能量”直接来源于ATP水解，A

正确；若X、Y均表示DNA,该过程为DNA的复制过程，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶,

B正确；若X是RNA,则Y是蛋白质、RNA或DNA,该过程为翻译、RNA的复制或逆转录过程,

C错误；若X是DNA,Y是RNA,则此过程是转录过程，要以DNA为模板，酶是RNA聚合酶,

D正确。

知识点二基因、蛋白质与性状的关系[学生用书P57]

:教材e读

阅读教材P69-P70

1.基因控制生物性状的两条途径

(1)基因对生物性状的间接控制

①实质：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举例

皱粒豌豆的形成人的白化病的形成

皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，

控制酪氨酸酶的基因异常

使编码淀粉分支酶的基因被打乱

1

1

不能合成酪氨酸酶

不能合成淀粉分支酶结构

1

酪氨酸不能转变为黑色素

细胞内淀粉含量下降,游离蔗糖含量升高

1

1

表现出白化症状

豌豆成熟时因失水而皱缩

(2)基因对生物性状的直接控制

①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。

②举例

囊性纤维病镰刀型细胞贫血症

编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基

CFTR蛋白缺少苯丙氨酸

编码血红蛋白的

基因发生改变

CFTR蛋白结构异常，

1

导致功能异常

血红蛋白组成的红细胞结构异常，功能受损

患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在

肺部大量生长繁殖，使肺功能严重受损

2.基因与性状的关系

基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。生物的性状是基因型与环境共同作用的结

果。

3.细胞质基因

(1)分布：线粒体和叶绿体中。

⑵功能

①进行半自主自我复制。

②通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。

(3)遗传方式：人的细胞质基因只能通过理亲遗传给后代。

B易错警示

性状与基因、环境关系的三点提醒

(1)生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的“单基因”是指一对等位基因，并不

是单个基因。

(2)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型

不同，表现型可能相同。

(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，共同控制

着生物的性状。

■题组合破】命题热点突破

1.(2019•山东重点中学高一期末)下图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙

述不正确的是()

①①

x,X,

镰刀型③।②②।

方备福卫血红蛋白酪氨酸醐

I④|⑤

正常红细胞酪某酸一黑色素

A.图中进行①②过程的场所分别是细胞核、核糖体

B.镰刀型细胞贫血症的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变

C.人体衰老引起白发的直接原因是图中的酪氨酸酶活性下降

D.该图反映了基因都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

解析：选D。①表示转录过程，发生在细胞核中，②表示翻译过程，发生在核糖体上，

故A正确；镰刀型细胞贫血症的直接原因是血红蛋白分子结构的改变，故B正确；黑色素是

由酪氨酸酶控制合成的，所以人体衰老引起白发是由于酪氨酸酶的活性降低，合成的黑色素

含量减少所致，故C正确；该图反映了基因控制性状的途径：左边表示基因通过控制蛋白质

的结构直接控制生物的性状；右边表示基因通过控制酶的合成间接控制生物的性状，故D

错误。

2.下列关于基因、环境、蛋白质与性状关系的描述，正确的是()

A.基因与性状呈线性关系，即一种性状由一个基因控制

B.生物有些性状可以由多个基因决定，但一个基因不会与多个性状有关

C.生物的性状表现是生物的基因型和环境条件共同作用的结果

D.只要基因型不同，即使环境条件相同，表现型也不会相同

解析：选C。基因与性状的关系复杂，一种性状可能由一个基因控制，也可能由多个基

因控制；在生物体内，有的基因与多个性状有关；生物的性状表现既受基因型的控制，也受

环境条件的影响；显性纯合子与杂合子（如基因型DD与Dd的个体）在相同的环境条件下，表

现型相同。

核心知识小结

［规范答题］

O生物遗传信息流动表示为:

转录

DNA-，:‘R'NA皿蛋白质

地转条、'，

复制复制

［要点回眸］❷逆转录和RNA复制只发生在某些RNA病

自我第制）］

［—（DNA---------DNA（DNA毒中。

扇忖RNAkaaa］

❸基因控制生物性状的两条途径

因-（RNA-------RNA（RNAri我第制）］

对（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，进

性-（RNA------>DNA（逆转初

状

而控制生物体的性状。

的H基因控制生物性状的两种方式'

控

—黑薄毁一一［基因与生物性状之间的关系］（2）通过控制蛋白质的结构直接控制生物体

的性状。

G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。

❺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。

■■■随堂达标检测■■■［学生用书P58］

［拓宽教材］

1.（必修2P68图4-7改编）下图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述合

理的是（）

A.若X是mRNA,Y是多肽，则管内必须加入氨基酸

B.若X是DNA一条链，Y含有U,则管内必须加入逆转录酶

C.若X是tRNA,Y是多肽，则管内必须加入脱氧核甘酸

D.若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管内必须加入DNA酶

解析：选A。B项所述为转录，应加RNA聚合酶；C项所述为翻译，应加氨基酸；D项所

述为逆转录，应加逆转录酶。

2.（1）（必修2P70"批判性思维”改编）人的身高由多个基因决定，同时，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。这说明生物体的性状是由

和共同决定的，基因决定性状，但性状同时还受

的影响。

（2）（必修2P71“技能训练”改编）长翅果蝇的幼虫在高温（35〜37℃）下得到一些残翅

果蝇的原因可能是遗传物质（基因）或者基因的表达。

答案：（D基因环境环境

（2）发生改变环境影响了

［精练好题］

3.（2019•安徽东至二中段考）治疗艾滋病（HIV为RNA病毒）的药物AZT的分子构造与

胸腺喀嚏脱氧核甘酸的结构很相似。下列对AZT作用的叙述，正确的是（）

A.抑制艾滋病病毒RNA基因的转录

B.抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制

C.抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录

D.利于艾滋病病毒RNA基因的表达过程

解析：选Co转录过程不需要胸腺嗜呢脱氧核甘酸，A错误；RNA基因的复制过程不需

要胸腺喀呢脱氧核甘酸，B错误；RNA基因逆转录合成DNA的过程需要原料胸腺喀呢脱氧核

甘酸，而药物AZT的分子构造与胸腺喀咤脱氧核甘酸的结构很相似，因此AZT药物会抑制逆

转录过程，C正确；翻译过程不需要胸腺喀陡脱氧核甘酸，D错误。

4.（2019•山东滨州期末）下图是人胰岛素基因的遗传信息流动情况，下列有关叙述正

确的是（）

A.①过程以核糖核昔酸为主要原料

B.胰岛B细胞中存在图中①②③过程

C.皮肤生发层细胞中只存在图示的①过程

I）.参与③过程的氨基酸和tRNA种类数相同

答案：C

5.（2019•河南洛阳期末）脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA病毒，可引起脊髓灰质

炎。下图是该病毒在细胞内增殖的示意图，下列有关叙述正确的是（）

+RNA①~衣壳蛋白一

I—酶X

②.__________I组装.子代

I催化病毒

一〜――-A~_r—

-RNA③+RNA

A.酶X是RNA聚合酶，其合成和发挥作用的场所是细胞核

B.+RNA复制产生子代+RNA的过程，消耗的喋吟碱基数等于喀咤碱基数

C.过程①中的+RNA上三个相邻的碱基都能决定一个氨基酸

D.过程②与过程③发生碱基互补配对的方式有差异

答案：B

6.（2019•襄阳模拟）人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，下图表示

在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是（）

基因1基因2

I।

酶1醵2

食物蛋白质一半丙氨;酸工酪氨酸—黑色素

基因3f醉3-]]一陶4—电因4

苯丙酮酸多巴胺

A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状

B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状

C.一个基因可以控制多种性状

D.一个性状可以由多个基因控制

解析：选A。苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，而酶的合成

是由基因控制的；若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素

的合成也都受多个基因的控制。

7.根据材料分析基因对性状控制的两种途径，并回答下列问题:

（1）材料1豌豆的圆粒和皱粒产生的机理（如下图）：

饕暨泸瑞籍豌豆异常淀粉

分支酶基因-------------分支酶基因

淀粉分孑

一支酶

淀粉多，蔗糖少淀粉少，蔗糖多

保留水分多一圆粒皱粒—保留水分少

该材料说明：基因通过控制

⑵材料2人类镰刀型细胞贫血症的发病机理（如下图）:

基因正常基因—异常基因

I;

血红蛋

正常（谷氨酸）异常（缀氨酸）

白结构

;I

誉胞圆饼状镰刀状

形状

I;

功能正常镰刀型细胞贫血症

该材料说明：基因通过控制.

答案：（1）酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状（2）蛋白质结构直接控制

生物体的性状

■■■演练强化提升■■■［学生用书PH5（单独成册）］

［基础达标］

1.（2019•云南玉溪民中期中）如图为中心法则图解。下列有关的叙述中，错误的是

（）

（DNA—RNAC>蛋白质

x

a/de、…'

A.过程a只发生在有丝分裂的间期

B.过程b和c为基因的表达，具有选择性

C.过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对

D.过程d、e只发生在某些病毒中

解析：选A。a为DNA复制，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误;

b、c分别为转录和翻译过程，基因的表达具有选择性，B正确；DNA复制、转录、翻译及逆

转录和RNA的复制过程中，都需要模板，都存在碱基互补配对原则，C正确；d、e为逆转录

和RNA复制，只发生在遗传物质为RNA的病毒中，D正确。

2.用链霉素或新霉素可使核糖体与单链的DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译

出多肽，说明（）

A.遗传信息可从RNA流向DNA

B.遗传信息可从蛋白质流向DNA

C.遗传信息可从DNA流向蛋白质

I）.遗传信息可从RNA流向蛋白质

解析：选C。通过题干可知，在链霉素或新霉素作用下，单链的DNA与核糖体结合，代

替mRNA翻译出多肽，遗传信息从DNA流向蛋白质。

3.我们知道遗传信息的传递途径有5个，但在正常人大脑的神经细胞中能发生的途径

是（）

①DNA-DNA②DNA-RNA③RNA-RNA④RNA-蛋白质⑤RNAfDNA

A.①②B.②④

C.①@④D.②③

解析：选B。大脑的神经细胞是高度分化的细胞，不再分裂，不发生DNA的复制，但可

进行基因表达，转录、翻译合成蛋白质。而逆转录、RNA的复制发生在以RNA为遗传物质的

病毒侵染的宿主细胞内。

4.（2019•沈阳铁路实验中学期中）人类免疫缺陷病毒的RNA,在人体细胞内不能直接

作为合成蛋白质的模板，该病毒在宿主细胞内增殖的过程如下图所示。据图分析，下列叙述

正确的是（）

mRNA微白质

“旦~旦~与尹一争谕事

病毒RNA单fitDNA双fitDNA/八二\_______________ZT一

病毒RNA

A.过程①所需口密咤的比例与④所需噂吟的比例是相同的

B.过程③和过程④都是从同一条链上的相同起点开始的

C.过程⑤中氨基酸的排列顺序是由tRNA的种类决定的

I）.过程①和④需要的醐是病毒RNA通过①②③⑤合成的

答案：A

5.同一株水毛甚，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。产生

这种现象的主要原因是（）

A.基因重组B.环境差异

C.基因突变D.染色体变异

解析：选B。同一株水毛苴，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，基因型是相同的，但

是由于环境不同，所以两种叶片表现出两种不同的形态，故选B。

［能力提升］

6.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:

基因①基因②基因③

醉1醉2酶3酸性/红色

III7

苯丙酮氨酸一"辅能……-"查尔酮一"花青素

蓝色

从图中不能得出的是（）

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

解析：选九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

①②③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①不表达，基因②③仍然能够表

达。

7.如图所示，能在造血干细胞和唾液腺细胞内发生的过程是（）

①⑤AgRNA❷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.两者都只有②③

答案：A

8.（2019•安徽安庆期末）某单链RNA（+RNA）病毒，其RNA不仅是复制的模板，也是翻

译的模板。下列相关叙述错误的是（）

A.该病毒遗传物质的复制、翻译过程中的碱基配对方式相同

B.以+RNA为模板合成的RNA链的碱基序列与+RNA的完全相同

C.以+RNA为模板的翻译过程是在宿主细胞的核糖体上完成的

D.若+RNA中碱基A与U共有〃个，则每产生1分子+RNA需A与U共2"个

解析：选B。该病毒是RNA病毒，其遗传物质的复制、翻译过程中的碱基配对都发生在

RNA分子间，故碱基配对方式相同，A项正确；某病毒为单链RNA（+RNA）病毒，因此以+RNA

为模板按照碱基互补配对原则合成的子代RNA链的碱基序列与+RNA的不同，B项错误；病

毒没有细胞结构，病毒蛋白的合成在其宿主细胞的核糖体上进行，C项正确；以+RNA为模

板合成的子代RNA链的碱基序列与+RNA的不同，再以子代RNA链为模板合成的RNA链才是

+RNA,因此产生一分子+RNA是先后合成两条互补的RNA链，需（A+U）=2〃个，D项正确。

9.如图所示，图甲、乙、丙代表着生物的三种遗传和表达方式，据此分析，下列叙述

错误的是（）

A.需要tRNA和核糖体同时参与的过程有2、4、9

B.上述三种方式的遗传信息流动可总结为：

备④A楚生RNA逾巴蛋白质

C.原核生物遗传信息的传递方式用图甲表示

D.可与模板链上的碱基A发生A-T配对的过程是3、6、7

解析：选B。图甲中1、2分别是转录和翻译过程，3是DNA的复制。图乙中4和5分别

是翻译、RNA的复制过程。图丙中6为逆转录产生DNA的过程，8和9分别是转录和翻译过

程，7为DNA的复制。结合选项分析，2、4、9都是翻译过程，需tRNA运输氨基酸，场所是

核糖体，A项正确；图中过程包括DNA复制、RNA复制、转录、翻译以及RNA逆转录过程，B

项错误；原核生物以DNA为遗传物质，进行DNA复制、转录和翻译过程，C项正确；3和7

过程为DNA复制，6为逆转录过程，发生A—T的配对，其余过程发生的是A—U配对，不存

在A—T配对，D项正确。

10.酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。如果一个

人的基因不正常而缺少酪氨酸酶，则这个人就会出现白化症状。下列说法不正确的是（）

A.基因能控制生物体的性状

B.基因能控制合成相应的酶进而控制生物体的性状

C.基因与性状是简单的线性关系

D.这种病是可遗传的

解析：选C。根据题意可知，基因通过控制醐的合成控制代谢过程从而控制生物体的性

状，所以基因与性状并不是简单的线性关系。

11.下图为基因的表达过程示意图，请据图分析，下列叙述不正确的是（）

mRNA

DNA"

状

A.①过程是转录，它以4种核糖核甘酸为原料合成mRNA

B.②过程是翻译，是在细胞核内完成的

C.若该mRNA上的密码子发生改变，不一定导致该生物性状的改变

D.人的镰刀型细胞贫血症是通过基因对性状的直接控制，使结构蛋白发生变化所致

解析：选B。②为翻译过程，在细胞质中的核糖体上完成。

12.（2019•河北唐山一中期中）如图为真核细胞蛋白质合成过程中遗传信息流动图解,

1、2、3表示相关过程。据图判断下列说法正确的是（）

亚基再循环利用亚基

A.1过程主要发生于细胞核内，2过程主要发生于细胞质中

B.3过程以mRNA作为模板，核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左

C.翻译时3过程mRNA每次能结合多个核糖体，最终产生的各肽链氨基酸序列不同

I）.若图中mRNA为果蝇白眼基因的转录产物，则在果蝇的触角细胞中不能检测到该mRNA

解析：选D。1为DNA复制过程，主要发生于细胞核内，2为转录过程，也是主要发生

于细胞核中，A项错误；3是翻译过程，该过程以mRNA为模板，根据肽链的长度可知，核糖

体在mRNA上的移动方向是从左到右，B项错误；由于是以同一条mRNA作为模板，所以翻译

时3过程mRNA每次能结合多个核糖体，最终产生的各肽链氨基酸序列均相同，C项错误；

基因是选择性表达的，果蝇白眼基因的mRNA存在眼部细胞中，在触角细胞中是不能检测到

该mRNA的，D项正确。

13.（2019•长春高一检测）如图表示的是遗传信息在生物体内各种物质之间的传递过

程。分析并回答下列有关问题：

（1）在人体正常的活细胞中能进行的过程是（填序号）。在人体肝脏中，有些细

胞正进行②过程，说明该细胞正在进行，进行②过程的主要场所是________o

（2）从图中可见，DNA作为遗传物质，其两大基本的功能是、

（3）⑤过