第2节　基因对性状的控制

自主学习 新知突破

1．掌握中心法则的内容。 2．会书写不同生物遗传信息传递的途径。 3．识记基因控制性状的两种方式。

中心法则的提出及其发展 1．中心法则的提出 (1)提出者：克里克。 (2)内容： 遗传信息可以从_______流向_______，即DNA的______；也可以从DNA流向__________，进而流向__________，即遗传信息的_____________。 DNA DNA 复制 RNA 蛋白质 转录和翻译

2．中心法则的发展 完善后的中心法则，用图解表示为： 发展内容 信息流动 举例 RNA自我复制 遗传信息从_______流向________ RNA病毒 RNA逆转录合成DNA 遗传信息从_______流向__________ HIV病毒、致癌的RNA病毒 RNA RNA RNA DNA

[思考探讨]　1.病毒的遗传信息传递是否发生在病毒体内？ 2．在人体正常细胞中能否进行RNA复制和逆转录？在人体正常细胞内遗传信息是如何流动的？用图示表示。 提示：　1.不是。是发生在病毒寄生的宿主细胞内。 2．不能，其过程为：

1．中心法则的图解 图解表示出遗传信息的传递有5个过程。

2．不同生物的遗传信息传递过程 (1)正常生物细胞： (2)被病毒侵染的细胞： ①被DNA病毒侵染的细胞：

②被RNA病毒侵染的细胞：

(1)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。 (2)遗传信息传递过程中都遵循碱基互补配对原则。 (3)并非所有生物都能进行这5种生理过程。RNA的复制和逆转录只发生在被病毒侵染的细胞中。

基因、蛋白质与性状的关系 1．基因控制性状的方式 (1)间接控制： ①实质：基因通过控制__________从而控制__________，进而控制生物体的性状。 ②举例：人的白化病症状是由于控制__________的基因异常引起的。 酶的合成 代谢过程 酪氨酸酶

蛋白质的结构 3个碱基 血红蛋白

(3)基因与性状的关系：　[判断] ①基因与性状的关系是一对一的线性关系。(　　) ②生物体性状(表现型)是由基因型和环境共同控制的。(　　) × √

2．细胞质基因 (1)分布：__________和__________中。 (2)遗传方式：由母本遗传给后代，表现为_______遗传，不遵循孟德尔遗传定律。 叶绿体 线粒体 母系

[思考探讨]　3.白化病的直接原因、根本原因各是什么？ 4．是不是一个基因只控制一种性状？ 提示：　3.白化病的直接原因是缺少酪氨酸酶，不能将酪氨酸转变为黑色素；根本原因是控制酪氨酸酶合成的基因不正常。 4．不是，生物的绝大多数性状受单个基因控制，有些性状由多个基因决定，比如人的身高，也有的一个基因控制多个性状。

1．基因对性状控制的两条途径

2．细胞质基因与细胞核基因的比较 细胞质基因 细胞核基因 存在部位 叶绿体、线粒体 细胞核 是否与 蛋白质结合 否，DNA分子裸露 与蛋白质结合为染色体 结构 双链DNA 功能 复制和转录 基因数量 少 多 遗传方式 母系遗传 遵循孟德尔遗传定律 联系 线粒体和叶绿体是半自主细胞器，这些部位的基因活动还要受核基因的控制、制约

(1)细胞质基因的复制和转录过程均在细胞质的线粒体、叶绿体内完成。 (2)母系遗传的机理是卵细胞内含有大量的细胞质，精子内只含有极少量的细胞质。受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞。

[记知识纲要]

[背关键语句] 1．中心法则可表示为： 2．基因控制生物性状的两条途径： (1)通过控制酶的合成从而控制代谢过程，进而控制生物体的性状。 (2)通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

3．白化病患者是由于基因不正常而缺少酪氨酸酶，不能合成黑色素引起的。 4．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个基因可控制一种性状，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。 5．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，属于细胞质基因，不遵循孟德尔遗传定律，表现为母系遗传。

合作探究 课堂互动

抑制细菌DNA旋转酶(可促进DNA螺旋化) 中心法则及其应用 结合图表分析，下列有关说法正确的是(　　) 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旋转酶(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.环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③ 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．①～⑤可发生在人体健康细胞中 [自主解答]　________

解析：　首先判定出图中各个过程的名称：①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录，然后根据表格中抗菌药物的抗菌机理来分析各选项。青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关；环丙沙星可促进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录；红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制；④和⑤只有RNA病毒才能进行。 答案：　A

1．如下图所示，下列有关叙述中不正确的是(　　) 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

C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核糖核苷酸 D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸 解析：　A、B、D三项分别表示DNA转录、复制及由mRNA翻译为蛋白质的过程，C项以RNA为模板合成DNA，为逆转录过程，不是转录过程。 答案：　C

基因对性状的控制 下图表示基因的作用与性状的表现之间的关系。下列相关的叙述，正确的是(　　)

A．过程①与DNA复制的共同点，都是以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行 B．过程③直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP C．人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质间接表现的，苯丙酮尿症是通过蛋白质直接表现的 D．HIV和T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程 [自主解答]　________

解析：　过程①是转录，是以DNA一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行的，A错误；T2噬菌体的宿主细胞是大肠杆菌细胞，不能侵染人体细胞，D错误；苯丙酮尿症是患者体内某种酶的合成受阻导致的，是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制蛋白质合成，B错误。 答案：　B

2．根据以下材料：①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花；③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花。在分析基因型和表现型相互关系时，下列说法错误的是(　　) B．由材料①③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同作用的 C．由材料②③可知环境影响基因型的表达 D．由材料①②③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同作用的结果

解析：　①和②、②和③实验中，都只有一个量在发生改变，可以得出结论。而①和③温度和基因型都发生改变，所以不能判断性状表现是由温度还是基因型决定的，还是由它们共同决定的。 答案：　B

高效测评 知能提升

1．1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是(　　)

解析：　HIV是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板进行逆转录得到DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的DNA分子在人体细胞内又可以复制，还可以转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。 答案：　D

2．研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图)，下列相关叙述错误的是(　　)

A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节 B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C．通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上 D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病

解析：　HIV的遗传物质是RNA，经④逆转录形成DNA整合到患者细胞的基因组中，再通过②转录和③翻译合成子代病毒的蛋白质外壳，A正确；侵染细胞时，HIV的RNA连带蛋白质衣壳一并进入细胞内，进入细胞后衣壳解聚，释放RNA，同时逆转录酶开始催化RNA逆转录产生DNA，B错误；经④逆转录形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上，C正确；若抑制逆转录过程，则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA，因此科研中可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病，D正确。 答案：　B

3．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图 从图中可得出(　　) A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢 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：　基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。由示意图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③、④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→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。 答案：　B

4．下列甲、乙、丙三图代表着生物的三种遗传和表达方式，据此分析错误的是(　　)

解析：　②、⑤、⑨是翻译过程，需要tRNA和核糖体的参与，A正确；原核生物进行细胞分裂(DNA复制)和基因表达(转录和翻译)，原核生物遗传信息的传递方式可用甲表示，C正确；③、⑦分别为DNA复制和逆转录过程，过程③、⑦发生A—T的配对，其余过程不存在A—T配对，D正确；B选项图示中不含逆转录和RNA复制过程，对遗传信息的流动总结不完整。 答案：　B

5．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。由图不能得出的结论是(　　)

①基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状　②基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状　③一个基因只能控制一种性状　④一个性状可以由多个基因控制 A．①②　　　　　　　 B．①③ C．②③ D．③④ 解析：　由图可以看出，苯丙酮酸、多巴胺和黑色素物质的代谢异常与酶的合成直接相关，而酶的合成是由基因控制的；基因1若发生变化，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种基因的控制。 答案：　B

6．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，回答下列问题。

(1)试管A、D中的产物是________，但试管A模拟的是__________________过程，试管D模拟的是________过程。 (2)试管B、C中的产物是________，但试管B模拟的是________，C试管模拟的是________。 (3)假如试管B中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，有________个密码子。 (4)过程E称________，在细胞中进行的场所是__________________，图中的原料为________，工具是________，产物是________。

解析：　(1)试管A中加入DNA为模板，脱氧核苷酸为原料，合成DNA，是模拟的DNA复制的过程；试管D中加入RNA为模板，脱氧核苷酸为原料，合成DNA，模拟的是逆转录过程。 (2)试管B中加入DNA为模板，核糖核苷酸为原料，合成RNA，模拟转录过程；试管C中加入RNA为模板，核糖核苷酸为原料，合成RNA的过程，模拟的是RNA的复制。 (3)假如试管B中加入的DNA含有306个碱基，产物是RNA为单链，含有153个碱基，相连的三个碱基为一个密码子，共有51个密码子。

(4)过程E称为翻译，在细胞中的核糖体上进行，以氨基酸为原料，以tRNA为工具，合成多肽(蛋白质)。 答案：　(1)DNA　DNA复制　逆转录 (2)RNA　转录　RNA复制　(3)153　51 (4)翻译　核糖体　氨基酸　转运RNA　多肽(蛋白质)