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

第2节基因对性状的限制

学习目标导引核心素养对接关键术语

1.生命观念一一通过对中心法则的理解记

1.通过中心法则图解理

忆，认同遗传信息流淌的观念；

解遗传信息的流淌方向；

2.科学思维一一通过理解识记基因限制性中心法则

2.识记基因限制性状的

状的方式，驾驭住基因、蛋白质与性状之基因限制性状

两种方式；

间的关系；选择性表达

3.举例说明基因、蛋白质

3.科学探究一一通过模拟中心法则各过

与性状的关系。

程，提高对试验的分析实力。

读教机自主梳理预习教材发现问题

预知概念

一、中心法则的提出及其发展

1.提出者克里克。

2.内容

(1)DNA复制：遗传信息从DNA流向DNA。

(2)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

发展内容信息流淌举例

RNA自我复制遗传信息从RNA流向RNA烟草花叶病毒

RNA逆转录遗传信息从RNA流向DNAHIV

4.完善后的中心法则，用图解表示为

0畀"蛋白质

二、基因、蛋白质与性状的关系

1.基因限制性状的两种途径

（1）干脆途径：基因照蛋白质的结构典生物体的性状。

（2）间接途径：基因照酶的合成幽幽细胞代谢幽生物体的性状。

2.基因与性状间的对应关系

（1）生物的绝大多数性状受单个基因限制。

（2）生物的有些性状是由多个基因确定的,如人的身高。

（3）生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。

I过程评价I

1.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则（）

2.在人体细胞核中，可以进行DNA的复制、DNA的转录和翻译（）

3.RNA病毒都能进行逆转录（）

4.生物体的基因型相同，表现型就肯定相同（）

5.生物的性状只受基因限制（）

答案1.X2.X3.X4.X5.X

I联想•质疑I

R.A型支蛋白质

★中心法则图解

中心法则适用条件

①DNA复制、转录和翻译是全部具有细胞结构的生物所遵循的法则。

②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必需有逆转录酶的参加。

GAA突变GTA

DNA'-------►

CTTCAT

II

mRNAGAAGUA

II

氨基酸谷氨酸辗氨酸

s正‘常人

★镰刀型细胞贫血症的成因：碱基对的替换引起的基因突变，从而导致血红蛋白中氨基酸种类的

变更；体现了基因对性状的干脆限制。

△基因间接控制豌豆4的圆粒b和皱粒

★豌豆圆粒和皱粒的形成缘由：编码淀粉分支酶的基因突变，导致淀粉分支酶不能合成；体现了

基因对性状的间接限制。

题一趣

基因的变更仅仅引起生物体单一性状的变更吗？

提示：不肯定，基因之间有着困难的相互作用，变更一个基因很有可能引起其他的基因表达也随

之变更。

研教材互动探究师生互动共同探究

科学探究1中心法则的解读

1.据图回答下列问题：

中心法则内容及其发展图解

蛋白质

(1)结合中心法则，思索DNA、RNA产生的途径有哪些？

提示：DNA产生途径有DNA的复制及逆转录；RNA的产生途径有RNA的复制及转录。

(2)线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？

提示：遵循，在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。

(3)图中的过程都是遗传信息流淌的过程，每个过程为什么能精确地将遗传信息传递？

提示：缘由有二：一是每个过程都有精确的模板；二是严格遵守碱基互补配对原则。

2.下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。

施糖核甘酸脱氧核甘酸

(1)四个试管分别模拟中心法则中的哪个过程？

提示：a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。

(2)四个试管模拟的过程分别须要什么酶？

提示：a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA聚合酶(RNA复制酶)；d：逆转录酶。

3.甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别如下图所示。请据图思索下列问

题:

甲乙丙

(1)HIV、噬菌体、流感病毒分别对应图中的哪个类型？

提示：HIV：丙；噬菌体：甲；流感病毒：乙。

(2)说出甲、乙、丙中的数字分别表示什么过程。

提示：甲：1---转录，2----翻译，3----DNA的复制；乙：4----RNA的复制，5---翻译，6----RNA

的复制；丙：7---逆转录，8----转录，9----翻译，10----DNA的复制。

(3)不管哪种病毒，其增殖都要合成自身的蛋白质外壳和核酸，该过程须要的原料都来自哪里？

提不：由宿主细胞供应。

【探究应用】

在其他条件具备的状况下，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是脱氧核甘酸

C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是RNA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

解析若X是DNA,Y是RNA,则Z是RNA聚合酶；若X是DNA,Y是mRNA,则Z是核糖核甘酸；

若X是RNA,Y是DNA,则Z是逆转录酶；若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子，即蛋白质，

则Z是氨基酸。

答案D

【一题多变】

(1)体外模拟中心法则的某一个过程，须要哪些必要条件？

提示：模板、原料、酶、ATP及相宜的温度和pH。

(2)依据模板、原料和酶等条件就可以确定中心法则中的某一过程，三个条件中只知道一个条件

能确定某一过程吗？假如不能，至少须要知道几个条件？

提示：只知道一个条件不能确定，例如只知道模板是DNA,可能是DNA的复制也可能是转录。三个

条件中至少知道两个条件才能确定中心法则中的某个过程，例如知道了模板是DNA和DNA聚合酶,

就可以确定是DNA的复制。

。归纳拓展

中心法则与生物种类的关系

(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：

"@AYRNA鼻蛋白质

(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：

蛋白质

(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：

RNA逆转.■■番A~^"RNA♦译■■蛋白质

科学探究2基因、蛋白质与性状的关系

1.如图1是豌豆的圆粒和皱粒产生的机理，图2是囊性纤维病的病因图解。请据图思索下列问题:

前百iF中淀粉黔?燃।豌豆异常淀粉

方HI翁检「NA序列_分支能基因

淀粉分

/支酶।

淀粉多蔗糖少淀粉少蔗糖多

II

保留水分多一圆粒镀粒—保留水分少

图1

图2

(1)图1中豌豆呈圆粒或皱粒与哪种基因和酶有关？为什么相关基因异样则为皱粒？

提示：与豌豆的淀粉分支酶基因及其表达的产物一一淀粉分支酶有关。假如淀粉分支酶基因异样,

则不能合成出淀粉分支醵，也就不能合成淀粉，导致淀粉少而蔗糖多，蔗糖的吸水实力差，水分

少而表现为皱粒。

(2)囊性纤维病的干脆病因是什么？根本病因又是什么？

提示：干脆病因是CFTR蛋白结构异样，根本病因是CFTR基因缺失3个碱基。

(3)图1和图2分别表示基因限制性状的哪种途径？

提示：图1所示的是基因通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状，属于间接

限制；图2所示的是基因通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状。

2.如下图，同一株水毛藤，袒露在空气中的叶是扁平的，而浸在水中的叶片深裂成丝状。

I水毛-I

(1)叶片呈扁平或丝状，能否说明形态不同的叶片中基因不同？叶片不同的缘由是什么？

提示：不能，不同形态的叶片中基因是相同的。叶片形态不同是由生活环境引起的。

(2)基因型相同，表现型是否相同？请用一等式表示基因型、表现型和生活环境之间的关系。

提示：不肯定相同。表现型=基因型+生活环境。

【探究应用】

牵牛花的颜色主要是由花青素确定的，如图为花青素的合成与颜色变更途径示意图：

基因①基产基与③々

i♦I^红色

酶1酶2酶3

革丙酎氨酸一」辅酶------匚查尔酮」f花青素

以蓝色

从图中不能得出()

A.花的颜色由多对基因共同限制

B.基因可以通过限制酶的合成来限制代谢过程

C.生物体的性状由基因确定，也受环境影响

D.若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达

解析花青素确定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同限制的；基因①②③通过限制醐1、

2、3的合成来限制花青素的合成；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仍旧能够表达。

答案D

【一题多变】

(1)如何来描述基因型、环境、表现型之间的关系？

提示：表现型是基因型与环境相互作用的结果。

(2)基因与性状有怎样的对应关系？

提示：有三种对应关系：一是一对等位基因对应一种相对性状；二是多对等位基因对应一种相对

性状；三是一对等位基因对应多对相对性状。

Q归纳概括

基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着困难的相互作用，这种相互作用形成了一

个错综困难的网络，精细地调控着生物体的性状

11概括整合I

I保堂检测基本技能随堂达标

【运用概念】

1.克里克提出的中心法则是指（）

A.遗传信息的转录、翻译过程

B.遗传信息的转录、翻译及表达过程

C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则

D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程

解析克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程，以及从DNA

流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。

答案D

2.下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是（）

A.许多状况下一对基因确定一特性状

B.有的状况下多对基因确定一特性状

C.有的状况下一对基因确定多特性状

D.生物体的性状不会受到环境的影响

解析生物体的性状是基因型和外界环境共同作用的结果，生物体的性状受环境的影响。

答案D

3.生物体内性状的表达一般遵循“DNA-RNA-蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法，不

正确的是（）

A.DNA-RNA主要是在细胞核中完成的

B.RNA-蛋白质是在细胞质中完成的

C.在同一个体不同的体细胞中DNA相同

D.在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的

解析DNA是细胞中的遗传物质，一般是不变的；由于同一个体不同的体细胞中的基因存在着选择

性表达，因此不同细胞中的DNA相同，而RNA和蛋白质却不肯定相同。

答案D

【科学思维】

4.下面为脉泡霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出()

基因①基因②基因③基因④

嬴酶②温③酶b

N-乙酸鸟氨酸」-鸟氨酸土瓜氨酸土精氨酸琥珀酸土精氨酸

A.一种物质的合成只受一个基因的限制

B.基因可通过限制酶的合成来限制代谢

C.若基因②不表达，则基因③和④也不表达

D.若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸

解析基因通过限制酶的合成来限制代谢过程，从而限制生物的性状；由示意图可知，精氨酸的

合成须要前①②③④的参加，而它们分别受基因①②③④的限制；基因具有肯定的独立性，基因

②不表达时，基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸；若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜

氨酸一精氨酸琥珀酸的途径不能进行。

答案B

5.中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一，在生物科学发展过程中占有重要地位。以

DNA为模板合成RNA是生物界RNA合成的主要方式，但某些RNA病毒，它们的遗传信息贮存在RNA

分子中，当它们进入宿细胞后，先以病毒的RNA分子为模板合成一个DNA分子，再以DNA分子为

模板合成新的病毒RNA。下图中的甲、乙、丙代表着三种生物不同的遗传和表达方式，请分析回答：

蛋白质蛋白质蛋白质:

甲乙丙

(1)①、②、⑦所示的三个过程分别是、、。

(2)图中须要转运RNA(tRNA)和核糖体同时参加的过程有。(填图中序号)

(3)若生物甲在进行过程③时，一个DNA分子的一条链上的一个G变成C,则该DNA分子经过n

次复制后，子代DNA分子中，发生差错的占。(填选项)

A.1/2B.1/2""

C.1/2"D.1/2"'

（4）图甲中，参加过程1的酶是。

（5）丙图中，当碱基为一AAC一序列时，会发生一UUG一配对的过程有。（填图中序号）

解析（1）①、②、⑦所示的三个过程分别是转录、翻译、逆转录。（2）图中须要转运RNA（tRNA）

和核糖体同时参加的过程有②、⑤、⑨。（3）因为起始的两条模板链一条正常一条错误，所以无

论复制多少次，以错误模板复制的都错误，以正确模板复制的都正常，各占一半。（4）图甲中，

参加过程①的酶是RNA聚合酶。（5）丙图中，当碱基为一AAC一序列时，会发生一UUG一配对的过

程有⑦、⑧、⑨。

答案（1）转录翻译逆转录（2）②、⑤、⑨（3）A

（4）RNA聚合酶（5）⑦、⑧、⑨

课时提升训练

（时间：30分钟满分：50分）

【运用概念】

1.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.遗传信息可由RNA流向DNA

B.遗传信息可由蛋白质流向DNA

C.遗传信息可由DNA干脆流向蛋白质

D.遗传信息可由RNA流向蛋白质

解析本题说明在试验条件下遗传信息也可能干脆由DNA流向蛋白质，而不须要通过mRXAo

答案C

2.1983年科学家证明，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种逆转录病毒。下列能正确表

示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是（）

v

s一蛋白质（性状）

A.BS

DNA电巨蛋白质（性状）

制

C菁⑯A遒翅DNA接之RNA典包蛋白质（性状）

D.RNA巡心髓"人的丈RNA型皂蛋白质（性状）

解析HIV是以RNA为遗传物质的病毒，能以RNA为模板逆转录合成DNA,该DNA又和人体细胞核

内的DNA整合在一起，整合后的HIV的DNA分子在人体细胞内又可以复制，还可以转录出RNA,并

以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。

答案D

3.下列关于如图所示过程的说法，错误的是（)

I（DNA»=7F=*（RNA蛋白质

A.正常状况下，③④⑥在动植物细胞中都不行能发生

B.①③过程的产物相同，催化的酶也相同

C.①②进行的场全部细胞核、线粒体、叶绿体；⑤进行的场所为核糖体

D.①②⑤所需的原料分别为脱氧核甘酸、核糖核甘酸、氨基酸

解析③过程须要特定的逆转录酶，故B选项不正确。

答案B

4.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

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。

答案B

5.有关基因、DNA、蛋白质、性状的叙述，错误的是（）

A.基因限制性状是通过限制蛋白质的合成来实现的

B.基因是有遗传效应的DNA片段

C.白化症状的出现，是由于基因干脆限制合成异样的色素

D.基因与性状之间不是简洁的一对一关系

解析白化症状的出现，是由于体内不能合成酪氨酸酶，从而不能产生黑色素，属于基因通过限

制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状。

答案C

6.下图表示喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变更，这种变更最可能是（）

前后

A.遗传对基因表达的作用

B.环境对基因表达的作用

C.同源染色体上基因的重排

D.环境引起基因突变

解析冰块（低温）处理后毛色变更，处理部位的基因没有变更，最可能是环境影响了基因的表

达。

答案B

7.囊性纤维病是北美白种人中常见的一种疾病，探讨表明，在70%的患者中，发病缘由是CFTR基

因发生突变，导致运输C「的CFTR蛋白的第508位的氨基酸缺失，而干脆缘由是C「不能有效运

出肺等器官的组织细胞。下列理解错误的是（）

A.从个体水平看，病人的性状已经发生变更

B.从细胞水平看，病人肺组织细胞膜的功能已发生变更

C.从分子水平看，病人的基因的结构没有发生变更

D.此病可以说明基因通过限制蛋白质的结构来干脆限制生物体的性状

解析该病根本缘由是CFTR基因发生突变，所以基因结构发生变更。囊性纤维病发病的干脆缘由

是CFTR蛋白发生变更，所以此病可以说明基因是通过限制蛋白质的结构干脆影响了生物体的性状。

答案C

8.已停止分裂的细胞，其遗传信息的传递状况可能是（）

A.DNA-DNA~RNA-»蛋白质

B.RNAfRNA-蛋白质

C.DNA-RNA~蛋白质

D.蛋白质fRNA

解析DNAfDNA是DNA的复制，发生在能够进行分裂的细胞内；RNAfRNA是RNA的复制，只发生

在被RNA病毒侵染的宿主细胞内；DNA-RNA-蛋白质是基因表达的过程，几乎发生在整个生命历

程中；蛋白质一RNA目前还未发觉。

答案C

9.下图是基因的作用及基因与性状的关系示意图，据图分析不正确的是（）

A.①过程是转录，它以DNA的一条链为模板合成各种RNA

B.①过程发生的场所与该基因复制的场所肯定相同

C.③过程中只须要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成

D.⑤过程可以表示酪氨酸酶与人类肤色的关系

解析③过程是翻译过程，该过程还须要tRNA等的参加才能完成，C项错误。

答案c

10.如图所示，下列有关叙述错误的是（)

A.甲是DNA,乙为RNA,此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶

B.甲是DNA,乙为DNA,此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶

C.甲是RNA,乙为DNA,此过程为转录，原料为脱氧核苜酸

D.甲是RNA,乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸

解析依据图示，若甲是DNA,乙为RNA,则此过程表示转录，须要以甲为模板，酶为RNA聚合酶,

A正确；若甲是DNA,乙为DNA,此过程表示DNA复制，须要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋

酶，B正确；若甲是RNA,乙为DNA,此过程为逆转录，原料为脱氧核甘酸，C错误；若甲是RNA,

乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸，D正确。

答案C

【科学思维】

11.肠道病毒EV71为单股正链（+RNA）病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒

在宿主细胞肠道内增殖的示意图。据图分析不正确的是（）

A.图中物质M的合成场所是宿主细胞的核糖体

B.催化①、②过程的物质可能是RNA复制酶

C.图中+RNA具有催化+RNA形成一RNA的功能

D.若+RNA含有7500个碱基，其中A+U占40%,子代+RNA形成过程共需G和C9000个

解析图中的M物质是翻译产生的多肽链，由于EV71病毒没有细胞器，多肽合成的场所是宿主细

胞的核糖体；①、②过程是以RNA为模板合成RNA的过程，须要的是RNA复制酶；图中催化+RNA

形成一RNA的是物质N,图中+RNA的功能是作为翻译的模板翻译出新的蛋白质、作为复制的模板

形成新的+RNA,即病毒的组成成分之一；+RNA复制时，须要先以+RNA为模板合成一RNA,再以

-RNA为模板合成+RNA,相当于合成了一条双链RNA,在这条双链RNA中A=U,G=C,依据题目

中的条件，在病毒+RNA中A+U占40%,则G+C=60%,所以合成子代+RNA的过程共须要G和C

的数目是7500X2X60%=

9000(个)。

答案C

12.下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析不正确的是()

基因1-醐1斗2―基因2

食物蛋白质一苯丙氨酸L酪氨酸----►黑色素

基因3-传3-"1]=酷4基因4

聚丙酮酸多巴胺

A.由苯丙氨酸合成多巴胺须要多对基因限制

B.基因3不正常而缺乏酶3可能引起苯丙酮尿症

C.基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病

D.基因可通过限制酶的合成来限制代谢过程，从而限制生物性状

解析苯丙氨酸合成多巴胺须要基因1和基因4限制；缺乏酶3则不能合成苯丙酮酸，故不会引

起苯丙酮尿症；缺乏酶2则不能合成黑色素，将导致人患白化病；图示过程说明基因可通过限制

酶的合成来限制代谢过程，从而限制生物性状。

答案B

13.下面为基因与性状的关系示意图，请据图回答下列问题：

(1)通过①过程合成mRNA,在遗传学上称为。

(2)在真核细胞的细胞核中，①过程的mRNA通过进入到细胞质中，与

结合在一起指导蛋白质的生物合成。

(3)②过程称为,须要的物质和结构有,

(4)在玉米的叶肉细胞中，能够进行过程①的细胞结构有、、

(5)基因对性状的限制是通过限制蛋白质的合成实现的。白化病是由于缺乏合成黑色素的酶所致,

这属于基因对性状的(干脆/间接)限制。

(6)从图中可以分析得知，生物的性状具有多样性的干脆缘由是

,根本缘由是o

解析题中图示包括了基因与性状的关系的几个方面：①基因通过基因表达限制生物体的性状，

即基因通过转录和翻译限制蛋白质的合成，进而限制生物体的性状。转录是以DNA的一条链为模

板，以四种核糖核甘酸为原料合成RNA的过程；翻译是以RNA为模板，以约20种氨基酸为原料，

合成蛋白质（肽链）的过程。②真核细胞中，转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体

结合在一起指导蛋白质的生物合成。③玉米叶肉细胞能够进行转录的细胞结构有细胞核、叶绿体

和线粒体。④基因限制性状的方式一种是通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状，另一种

是通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状，前者为干脆限制，后者为间接限

制。⑤生物性状具有多样性的干脆缘由是蛋白质的多样性，而根本缘由则是DNA的多样性。

答案（1）转录（2）核孔核糖体（3）翻译mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP、核糖体（4）

细胞核叶绿体线粒体（5）间接（6）蛋白质的多样性DNA的多样性

14.依据图一至图三遗传信息的传递和表达过程，回答相关问题：

图一图二

（1）上图中表示脱氧核甘酸链的是,能够发生A与T相互配对的是

图。

（2）图三过程不行能发生在中。

A.神经元B.肝细胞

C.心肌细胞D.哺乳动物成熟的红细胞

（3）若图三合成的产物中有〃个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3〃缘由之一

是。

（4）图一至图三中没有发生的过程是,中心法则的完整表达式

是O

解析（1）从图示看出，图一为DNA的复制，能发生A与T的配对，P链、T链、A链、B链表示