第三課時基因對性狀的控制及人類基因組計劃【目標導航】1.結合教材“知識海洋”，歸納中心法則的內容，并了解基因對性狀的控制方式。2.閱讀教材，了解人類基因組計劃的有關內容。一、基因對性狀的控制1性狀生物體的性狀包括生物體所表現出來的形態特征和生理生化特性。2基因的主要功能是通過轉錄和翻譯過程，把遺傳信息轉變為由特定的氨基酸按一定的順序構成的多肽和蛋白質，從而決定生物體的性狀。3中心法則的提出及其發展(1)中心法則的內容提出者：克里克。基本內容過程名稱遺傳信息流向adna復制dnadnab轉錄dnarnac翻譯rna蛋白質(2)發展內容rna自我復制rna逆轉錄信息傳遞方式rnarnarnadna實例某些rna病毒勞氏肉瘤病毒4.基因與性狀的關系(1)生物體的基因組成(基因型)是性狀表現必須具備的內在因素。(2)生物體的一個性狀有時還受多個基因的影響。(3)有些基因還會影響多種性狀。二、人類基因組計劃1內容完成人體24條染色體上的全部基因的遺傳圖、物理圖和全部堿基的序列測定。2參與國家美、日、德、法、英、中。3意義進一步了解基因表達的調控機制，細胞生長、分化、個體發育機制對生物進化也有重要意義。推動了高新技術的發展。判斷正誤(1)生物遺傳信息流動表示為：()(2)逆轉錄和rna復制普遍存在。()(3)基因可以通過控制酶的合成來控制代謝過程，表明酶可以直接控制生物的性狀。()(4)基因可以通過控制蛋白質的結構間接控制生物體的性狀。()(5)一個基因影響一種性狀，一種性狀由一個基因控制。()答案(1)(2)(3)(4)(5)一、中心法則及其與生物種類的關系1中心法則內容及其發展圖解：2不同細胞中的遺傳信息流動情況類型場所遺傳信息的流動分裂中的細胞細胞中續表高度分化的細胞細胞中dna病毒寄主細胞中自我復制型rna病毒寄主細胞中逆轉錄型rna病毒寄主細胞中特別提醒(1)逆轉錄需要逆轉錄酶。(2)逆轉錄和rna復制只有某些病毒才能進行。1中心法則的解讀下圖表示完善后的中心法則，請據圖回答：(1)克里克提出的中心法則中，包括圖中的哪些過程？答案克里克提出的中心法則包括(dna的復制)、(轉錄)和(翻譯)(2)請據圖寫出以dna為遺傳物質的生物中遺傳信息是如何傳遞的。答案(3)請據圖寫出以rna為遺傳物質的生物中遺傳信息是如何傳遞的。含有rna復制酶的生物答案含逆轉錄酶的生物答案2中心法則中遺傳信息準確流動的原因(1)為什么中心法則中的遺傳信息可以準確地流動？答案因為有精確的模板并嚴格遵守堿基互補配對原則。(2)這種準確性是絕對的還是相對的？答案是相對的，在一定條件下可能會發生差錯。1結合圖表分析，下列有關說法正確的是()抗菌藥物抗菌機理青霉素抑制細菌細胞壁的合成環丙沙星抑制細菌dna解旋酶(可促進dna螺旋化)紅霉素能與核糖體結合利福平抑制rna聚合酶的活性a可發生在人體健康細胞中b青霉素和利福平能抑制dna的復制c結核桿菌的和都發生在細胞質中d環丙沙星和紅霉素分別抑制細菌的和【問題導析】(1)為dna復制，為轉錄，為翻譯，為rna復制，為逆轉錄。(2)青霉素的作用對象是細胞壁，與dna復制無關；(3)環丙沙星可促進dna螺旋化，不利于dna復制和轉錄；(4)紅霉素能與核糖體結合，抑制翻譯過程；(5)利福平抑制rna聚合酶的活性，進而抑制轉錄和rna復制；(6)和只有rna病毒才能進行。答案d【一題多變】判斷正誤(1)中心法則表示的是遺傳信息流動過程。()(2)遺傳信息只能從dna流向rna，進而流向蛋白質。()答案(1)中心法則中的過程雖然不同，但表示的都是遺傳信息的流動過程。(2)在克里克提出的中心法則中，遺傳信息只能從dna流向rna，進而流向蛋白質。隨著科學的發展，中心法則不斷得到完善，遺傳信息流動的過程更多，例如rna的自我復制、逆轉錄等。 二、基因、蛋白質與性狀的關系1基因對性狀控制的兩種途徑2基因與性狀的對應關系(1)基因與性狀的關系(2)基因控制性狀還受到環境的影響，生物性狀是基因型和環境條件共同作用的結果。(3)基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，共同調控著生物體的性狀。基因通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀，結合下列材料歸納三者的關系。(1)基因控制生物性狀的途徑材料1豌豆的圓粒和皺粒產生的機理材料2人類白化病和苯丙酮尿癥的發病原理這兩個材料說明：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。材料3囊性纖維病的病因圖解材料4人類鐮刀型細胞貧血癥的發病機理基因正常基因異常基因 血紅蛋白結構正常(谷氨酸)異常(纈氨酸) 紅細胞形狀圓餅狀 鐮刀狀 功能正常鐮刀型細胞貧血癥以上兩個材料說明：基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。(2)基因和性狀的對應關系材料5豌豆的紅花基因不只與一種性狀有關，這個基因還控制葉腋的紅色斑點，以及種皮的褐色或灰色。這種現象叫做基因的多效現象。這表明：一個基因可能與多種性狀有關。材料6玉米葉綠素的形成至少涉及50個不同位置的基因；玉米糊粉層的顏色涉及7對等位基因；果蠅眼睛的顏色，至少受到40個不同位置基因的影響。這說明：有時多個基因控制一個性狀。材料7研究發現雄蛙和雌蛙的性染色體分別是xy和xx。如果讓它們的蝌蚪在20 溫度下發育時，雌雄比例大約為11。如果讓這些蝌蚪在30 溫度下發育時，不管它們的性染色體組成怎樣，將全部發育成雄蛙。這說明：生物的性狀除了受遺傳物質決定外，環境條件對生物的性狀也有一定的影響。綜上，基因和性狀不都是(是、不是、不都是)簡單的線性關系。生物性狀是通過基因和基因、基因和基因產物、基因和環境之間復雜的相互作用來精確調控的。2牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如下圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖，從圖中不可以得出()a花的顏色由多對基因共同控制b基因可以通過控制酶的合成來控制代謝c生物性狀由基因決定，也受環境影響d若基因不表達，則基因和基因不表達【問題導析】(1)花青素決定花的顏色，而花青素的合成是由多對基因共同控制的。(2)基因通過控制酶1、2、3的合成來控制花青素的合成。(3)花青素在不同酸堿條件下顯示不同顏色，說明環境因素也會影響花色。(4)基因具有獨立性，基因不表達，基因、仍然能夠表達。答案d【一題多變】判斷正誤(1)基因與性狀的關系是一對一的線性關系。()(2)生物性狀是由基因型和環境共同控制的。()答案(1)(2)三、人類基因組計劃1人類基因組的概念指人體dna分子所攜帶的全部遺傳信息。人類基因組應包括24條染色體上dna中的全部堿基，即22條常染色體x、y兩條性染色體，故選擇測序對象應為健康男性。上邊有30億個堿基對，估計有33.5萬個基因。2人類基因組計劃(1)概念：分析測定人類基因組的全部基因的核苷酸對的排列序列。(2)主要內容和目的：繪制人類基因組的四張圖，即遺傳圖、物理圖、序列圖和轉錄圖。繪制這四張圖好比是建立一個“人體地圖”，沿著地圖中的一個路標，如“遺傳標記”、“物理標記”等，可以一步步地找到每一個基因，搞清楚每一個基因的核苷酸序列。3基因組和染色體組的界定由上圖可以看出：(1)一個染色體組中不含同源染色體；(2)一個染色體組中所含的染色體形態、大小和功能各不相同；(3)一個染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因，但不能重復；(4)對于有性染色體的生物(二倍體)，其基因組為常染色體/2性染色體；對于無性染色體的生物，其基因組與染色體組相同。 普通小麥(6n42)的染色體組和基因組的研究對象各包括n條染色體？答案均為7條。3人類的染色體組和人類的基因組的研究對象各包括哪些染色體()46條染色體22條常染色體x性染色體或22條常染色體y性染色體22條常染色體x、y兩條性染色體44條常染色體x、y兩條性染色體a b c d【問題導析】(1) 人體細胞內共有46條染色體，減數分裂時，同源染色體分離，配子中含有23條染色體，即22條常染色體、x或y性染色體；(2) 測定人類基因組時，需要測定22條常染色體和x、y兩條性染色體，不能只測定23條染色體的原因是x、y性染色體分別具有不同的堿基序列。答案b【一題多變】若對果蠅進行基因組測序，則應測定3條常染色體及x、y兩條性染色體，共計5條染色體上的堿基序列。 1下圖表示自然界中遺傳信息在三種大分子間的流動(如箭頭2代表轉錄)，相關說法正確的是()a1、2、4常見，3、7少見，其他尚未被證實b2、4、6常見，其他幾乎從未被證實c5、8、9未被證實，3、7少見，其他常見d3、7少見，其他常見答案a解析圖中1表示dna復制，2表示轉錄，3表示rna復制，4表示翻譯，5表示蛋白質復制，6表示由蛋白質dna,7表示逆轉錄，8表示由蛋白質rna,9表示由dna蛋白質，中心法則及其補充包含的是1、2、3、4、7的內容，其中1、2、4是常見途徑，3、7途徑為中心法則的補充，在某些病毒中出現；5、6、8、9目前還沒有證實其在生物體中是否存在。2下圖所示，能在造血干細胞和唾液腺細胞內發生的過程是()a前者有，后者有b兩者都有c兩者都有d兩者都有答案a解析造血干細胞可分裂，其內可發生dna復制和基因的表達；而唾液腺細胞不能分裂，只能進行基因表達。3“人類基因組計劃”中的基因測序工作是指測定()adna的堿基對排列順序bmrna的堿基排列順序c蛋白質的氨基酸排列順序d基因的堿基對排列順序答案a解析“人類基因組計劃”中的基因測序工作是指測定dna的堿基對排列順序。4根據圖回答下列問題。(1)圖a所示全過程叫_，圖b所示生理過程與圖a中相對應的序號是_，圖c所示生理過程與圖a中相對應的序號是_，圖d所示生理過程與圖a中相對應的序號是_。(2)據b、c、d三圖回答(有關題空可用圖b、c、d中所示符號填寫)：上述圖示中，圖_(填圖序號)中含有dna分子，圖中用_表示脫氧核苷酸長鏈。圖_(填圖序號)中含有rna，圖中用_表示核糖核苷酸長鏈。(3)圖c、圖d共同完成的生理過程叫_。(4)能完成圖a中、的生物是_。(5)圖d所示過程不可能發生在_中。a神經元細胞 b肝細胞c心肌細胞 d人成熟的紅細胞(6)圖e是_的結構。答案(1)中心法則及其發展(2)b、cp鏈、t鏈、a鏈、b鏈c、dc鏈、d鏈(3)基因控制蛋白質的合成(4)rna病毒(5)d(6)轉運rna(trna)解析圖a表示“中心法則及其發展”，圖b表示dna的復制，圖c表示轉錄，圖d表示翻譯，圖e表示轉運rna的結構。【基礎鞏固】1揭示生物體內遺傳信息傳遞一般規律的是()a基因的遺傳定律 b堿基互補配對原則c中心法則 d自然選擇學說答案c解析中心法則揭示了生物體內遺傳信息傳遞的一般規律，在遺傳信息傳遞過程中嚴格遵循堿基互補配對原則，基因的遺傳定律則揭示了基因的傳遞規律。2科學家發現，一種動物能否被馴化并和人類友好相處，取決于這種動物的“馴化基因”。在生物體中，基因控制性狀表現的主要途徑是()arna蛋白質(性狀)brnadna蛋白質(性狀)cdna蛋白質(性狀)ddnarna蛋白質(性狀)答案d解析dnarna蛋白質是細胞生物基因控制性狀表現的主要途徑；只有少數逆轉錄病毒和具有rna復制酶的病毒分別以rnadnarna蛋白質和rna蛋白質為控制性狀的途徑；dna蛋白質還沒有在生物體內發現。3遺傳信息從rnarna途徑是對中心法則的補充，下列能夠發生該傳遞途徑的生物是()a煙草 b煙草花葉病毒c噬菌體 d大腸桿菌答案b解析由rnarna說明發生了rna的復制，該過程只發生在rna病毒中。煙草、噬菌體以及大腸桿菌都是以dna為遺傳物質的生物，其遺傳信息是通過dnarna蛋白質途徑傳遞的。4轉錄和逆轉錄是生物遺傳信息傳遞過程中的兩個步驟，相關敘述正確的是()a都需要模板、能量、酶、原料b都在細胞核內進行c所有生物都可以進行轉錄和逆轉錄d都需要trna轉運核苷酸原料答案a5下列物質中，不是由dna分子的遺傳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類物質，其合成不是由dna分子的遺傳信息直接控制的。【鞏固提升】6如圖所示，下列有關的敘述中，不正確的是()a甲是dna，乙為dna，此過程要以甲的兩條鏈為模板，酶為解旋酶和dna聚合酶b甲是rna，乙為dna，此過程為逆轉錄，原料為四種脫氧核苷酸c甲是rna，乙為rna，此過程的原料為四種核糖核苷酸d甲是dna，乙為rna，此過程要以甲的兩條鏈為模板，酶為rna聚合酶答案d7在其他條件具備情況下，在試管中加入物質x和物質z，可得到相應產物y。下列敘述正確的是()a若x是dna，y是rna，則z是逆轉錄酶b若x是dna，y是mrna，則z是脫氧核苷c若x是rna，y是dna，則z是dna聚合酶d若x是mrna，y是在核糖體上合成的大分子，則z是氨基酸答案d解析若x是dna，y是rna，則z是轉錄酶，a錯誤；若x是dna，y是mrna，則z是核糖核苷，b錯誤；若x是rna，y是dna，則z是逆轉錄酶，c錯誤；若x是mrna，y是在核糖體上合成的大分子，則z是氨基酸，d正確。8金魚草的純合紅花植株與白花植株雜交，f1在強光低溫條件下開紅花，在遮陽高溫條件下則開白花。這個實例說明()a基因型是性狀表現的內在因素b表現型是基因型的表現形式c基因型相同，表現型一定相同d表現型是基因型與環境相互作用的結果答案d解析f1的個體間基因型相同，在不同條件下，表現型不同，說明表現型除了由基因型決定外，還受環境條件的影響。9下圖表示細胞中蛋白質合成的部分過程，相關敘述不正確的是()a丙的合成可能受到一個以上基因的控制b圖示過程沒有遺傳信息的流動c過程a僅在核糖體上進行d甲、乙中均含有起始密碼子答案b解析丙是由兩條多肽鏈組成的，從圖形可以看出由甲和乙這兩條rna翻譯得到，所以可能有兩個基因分別轉錄合成甲和乙。遺傳信息的流動包括傳遞和表達，遺傳信息的表達包括轉錄和翻譯，圖示代表表達中的翻譯過程。過程a代表的是翻譯過程，場所是核糖體。甲和乙都是mrna，都有起始密碼子和終止密碼子。10黃曲霉毒素是主要由黃曲霉菌產生的可致癌毒素，其生物合成受多個基因控制，也受溫度、ph等因素影響。下列選項正確的是()a環境因子不影響生物體的表現型b不產生黃曲霉毒素菌株的基因型都相同c黃曲霉毒素致癌是表現型d黃曲霉菌產生黃曲霉毒素是表現型答案d解析依據題干“黃曲霉毒素是主要由黃曲霉菌產生的可致癌毒素，其生物合成受多個基因控制，也受溫度、ph等因素影響”可知，a項是錯誤的；由于是多基因控制的這一性狀，所以不產生黃曲霉毒素菌株的基因型不相同；依據表現型的概念，可知黃曲霉毒素致癌不屬于表現型，但黃曲霉菌產生黃曲霉毒素是表現型。11同位素標記法是生物研究中的常用方法，若以3h標記的腺嘌呤脫氧核苷酸為實驗材料進行某項研究，該研究不可能應用于()a測定肺癌細胞的分裂速率b測定人體內肝細胞合成蛋白質的速率c研究生物細胞中腺嘌呤的代謝途徑d比較不同組織細胞內dna復制的情況答案b解析首先要確定腺嘌呤脫氧核苷酸與細胞分裂、蛋白質合成、腺嘌呤代謝、dna復制的關系。腺嘌呤脫氧核苷酸是合成dna的原料，用3h標記腺嘌呤脫氧核苷酸可以研究dna分子的復制、細胞的分裂、腺嘌呤的代謝途徑等；蛋白質的合成速率與基因表達有關，不涉及dna的合成。12下圖為一組模擬實驗，假設實驗能正常進行且五支試管中都有產物生成。(1)a、d試管中的產物是_，但a試管模擬的是_過程，d試管模擬的是_過程。(2)b、c試管中的產物是_，但b試管模擬是_過程，c試管模擬的是_過程。(3)假如b試管中加入的dna含有306個堿基，那么產物最多含有_個堿基，最多有_個密碼子。(4)e試管模擬的是_過程，在細胞中進行的場所是_，圖中的原料為_，工具是_，產物是_。(5)生物遺傳信息傳遞的全過程可用下圖表示。請將此圖解中ae過程與上圖ae試管所模擬的過程對應起來：a對應_，b對應_，c對應_，d對應_，e對應_。此圖解中可在多數生物體內發生的過程是_，在少數生物體內發生的是_，人體內不能發生_過程。圖解中的c過程要有_酶參與。答案(1)dnadna復制逆轉錄(2)rna轉錄rna復制(3)15351(4)翻譯核糖體氨基酸轉運rna多肽(蛋白質)(5)a試管b試管d試管c試管e試管a、b、ed、cd、c逆轉錄解析依據各試管中加入的物質可推斷所模擬的過程，依據加入的dna的堿基數可推斷轉錄產生的mrna中的堿基數或密碼子數。13已知果蠅的長翅與殘翅是一對相對性狀，且長翅(v)對殘翅(v)為顯性，但遺傳學家在不同溫度下培養長翅果蠅幼蟲，得到不同的結果，如表，請結合所學知識回答問題。實驗材料實驗處理結果長翅果蠅幼蟲a25 條件培養長翅果蠅長翅果蠅幼蟲b2537 處理624 h后培養殘翅果蠅(1)請針對出現殘翅果蠅的原因提出假說，并進行解釋。_。(2)這個實驗說明基因與性狀是怎樣的關系？_。(3)果蠅b的殘翅性狀能否遺傳？_。原因是_。(4)人們將果蠅b的殘翅性狀稱為表型模擬，若現有一殘翅果蠅，如何判斷它是否是表型模擬？請設計鑒定方案。方法步驟：_。結果分析：_。答案(1)翅的發育需要經過酶催化的反應，而酶是在基因指導下合成的，酶的活性受溫度、ph等條件的影響(2)基因控制生物的性狀，而性狀的形成同時還受到環境的影響(3)不能遺傳這種殘翅性狀是單純由于環境條件的改變而引起的，其遺傳物質(基因型)并沒有發生改變(4)a.讓這只殘翅果蠅與在正常溫度條件下發育成的異性殘翅果蠅