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成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 必修2,基因的表達(dá),第四章,第2節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂?第四章,1．生物遺傳信息流動(dòng)表示為： 2．逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制只發(fā)生在某些病毒中。 3．基因控制生物性狀的兩條途徑： (1)通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。 (2)通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。,,4．一個(gè)基因可能影響多種性狀，一種性狀也可能由多個(gè)基因控制。 5．線粒體DNA和葉綠體DNA也能進(jìn)行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，并控制生物的性狀。,目標(biāo)導(dǎo)航： 1．理解中心法則的內(nèi)容及應(yīng)用。(重、難點(diǎn)) 2．闡述基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。 情境導(dǎo)入：自然界的生物絢麗多彩，形態(tài)萬千。巨人和侏儒、直發(fā)和卷發(fā)、長毛狗和短毛狗、狼狗和哈巴狗(如圖)、白貓和黑貓……這千姿百態(tài)的生物性狀都是由基因決定的。,,問題探究：你知道基因是如何控制生物性狀的嗎？ 提示：基因能通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物性狀，也可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。,一、中心法則的提出及其發(fā)展 1．中心法則的提出： (1)提出者：______________。 (2)內(nèi)容。 ①DNA復(fù)制：遺傳信息從________流向______________。 ②轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從________流向________。 ③翻譯：遺傳信息從________流向________。,預(yù) 習(xí) 導(dǎo) 學(xué),,克里克,DNA,DNA,DNA,RNA,RNA,蛋白質(zhì),2．發(fā)展： (1)RNA自我復(fù)制： ①遺傳信息流向：從________→________。 ②舉例：某種______________病毒。 (2)RNA逆轉(zhuǎn)錄： ①遺傳信息流向：從________→________。 ②舉例：HIV，致癌的________病毒。,RNA,RNA,RNA,RNA,DNA,RNA,二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系 1．基因控制性狀的兩種途徑：,酶,代謝,蛋白質(zhì),人的白化病的形成,囊性纖維病,酪氨酸酶,酪氨酸酶,黑色素,3個(gè)堿基,苯丙氨酸,結(jié)構(gòu)與功能,2.基因?qū)π誀羁刂频膹?fù)雜性： (1)基因與性狀的關(guān)系并不都是____________關(guān)系。例如，人的身高可能是由________基因決定的，同時(shí)，后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對(duì)身高也有重要作用。 (3)基因與________、基因與__________、基因與________之間存在著復(fù)雜的相互作用，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。,簡單的線性,多個(gè),基因,基因產(chǎn)物,環(huán)境,DNA病毒內(nèi)不含RNA，其遺傳信息的傳遞是否仍遵循中心法則內(nèi)容？為什么？ 提示：遵循。因?yàn)镈NA病毒是把自身的遺傳物質(zhì)注入到宿主細(xì)胞內(nèi)，然后利用宿主細(xì)胞的原料進(jìn)行DNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的翻譯。,思 維 激 活,(一)問題探討 1．水中的葉比空氣中的葉要狹小細(xì)長一些。 2．這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成應(yīng)是一樣的。 3．提示：為什么葉片細(xì)胞的基因組成相同，而葉片卻表現(xiàn)出明顯不同的形態(tài)？,(二)資料分析 1．沒有：實(shí)驗(yàn)證據(jù)指出了原有的中心法則所沒有包含的遺傳信息的可能傳遞途徑，是對(duì)原有中心法則的補(bǔ)充而非否定。 2．遺傳信息從RNA流向DNA、從RNA流向RNA的結(jié)論是確信無疑的，而從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)的途徑是有可能存在的。 (三)旁欄思考題 提示：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)基因與生物的性狀并非簡單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。,(四)批判性思維 提示：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生客觀全面地評(píng)價(jià)基因決定論的觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到性狀的形成往往是內(nèi)因(基因)與外因(環(huán)境因素等)相互作用的結(jié)果。 (五)技能訓(xùn)練 1．提示：翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因指導(dǎo)下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響。 2．基因控制生物體的性狀，而性狀的形成同時(shí)還受到環(huán)境的影響。,1.中心法則 (1)內(nèi)容：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的自我復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。 (2)圖解：,中心法則及其發(fā)展,要 點(diǎn) 歸 納,,知識(shí)鏈接 DNA(基因)的兩個(gè)基本功能 (1)傳遞遺傳信息。通過DNA的復(fù)制，在生物的傳種接代過程中把親代的遺傳信息傳遞給子代。 (2)表達(dá)遺傳信息。通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，在生物的個(gè)體發(fā)育中使遺傳信息以一定方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上來，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。,2．中心法則的發(fā)展 (1)發(fā)展內(nèi)容： ①1965年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)RNA可復(fù)制； ②1970年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶； ③1982年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)瘋牛病是由一種結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)引起的疾病。 說明：因引起瘋牛病的朊病毒只有蛋白質(zhì)，有人推測其遺傳物質(zhì)為蛋白質(zhì)，但還有待科學(xué)論證。,(2)發(fā)展后的中心法則圖解：,,中心法則表示生物界的遺傳信息的流動(dòng)過程，不同的生物適合于其中的一部分，如RNA病毒沒有DNA的復(fù)制，以DNA為遺傳物質(zhì)的生物則沒有RNA的復(fù)制。,中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達(dá)的過程，下列說法不正確的是( ) A．a(chǎn)、b、c、d所表示的四個(gè)過程依次分別是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄 B．需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的過程是c，需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與的過程是d C．a(chǎn)、b、c過程只發(fā)生在真核細(xì)胞中，d、c過程只發(fā)生在原核細(xì)胞和一些病毒中,典 例 導(dǎo) 析,,D．在真核細(xì)胞中，a和b兩個(gè)過程發(fā)生的主要場所相同，但需要的關(guān)鍵酶種類不同 [解析] 圖解中a、b、c、d、e分別表示DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄、RNA的復(fù)制。c過程進(jìn)行的場所是核糖體，在合成蛋白質(zhì)時(shí)需要tRNA運(yùn)載氨基酸，d過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶；a、b、c在細(xì)胞生物中均能發(fā)生，d、e只發(fā)生在RNA病毒的寄主細(xì)胞中。在真核細(xì)胞中，a和b兩個(gè)過程發(fā)生的主要場所都是細(xì)胞核，但所需的關(guān)鍵酶不同，前者需要DNA聚合酶，后者需要RNA聚合酶，兩個(gè)過程都需要解旋酶。 [答案] C,下圖在造血干細(xì)胞和唾液腺細(xì)胞內(nèi)能發(fā)生的過程是( ) A．前者有①②③，后者有②③ B．兩者都有① C．兩者都有①②③ D．兩者都有②③ [答案] A,,[解析] 造血干細(xì)胞具有分裂能力，能進(jìn)行細(xì)胞分裂，而在細(xì)胞分裂間期會(huì)發(fā)生DNA的復(fù)制，即過程①；細(xì)胞進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)所需要的酶是通過基因表達(dá)過程產(chǎn)生的，因此，也會(huì)發(fā)生②轉(zhuǎn)錄和③翻譯過程。唾液腺細(xì)胞是已分化細(xì)胞，不發(fā)生細(xì)胞分裂，有基因的表達(dá)，因此只能發(fā)生②③。,1.DNA、基因、蛋白質(zhì)、性狀之間的關(guān)系,基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,要 點(diǎn) 歸 納,,點(diǎn)撥：性狀是指生物的形態(tài)或生理特性，是遺傳和環(huán)境相互作用的結(jié)果，主要由蛋白質(zhì)體現(xiàn)，生物的遺傳性狀受基因控制。,2．基因控制生物性狀的兩種方式 (1)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。,,(2)基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。 ①鐮刀型細(xì)胞貧血癥 正?；? 異?；?↓ ↓ 正常(谷氨酸) 血紅蛋白結(jié)構(gòu) 異常(纈氨酸) ↓ ↓ 紅細(xì)胞呈圓餅狀 紅細(xì)胞呈彎曲的鐮刀狀,②囊性纖維病 CFTR基因缺失3個(gè)堿基 ↓ CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常導(dǎo)致功能異常 ↓ 支氣管內(nèi)黏液增多，管腔受阻 ↓ 黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染 說明：上述各實(shí)例涉及的都是單個(gè)基因?qū)ι矬w性狀的控制，而生物的性狀與基因并不都是線性的一對(duì)一的關(guān)系。,3．基因與性狀的關(guān)系 (1)基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的線性關(guān)系。這主要體現(xiàn)在： ①有些性狀是由多個(gè)基因共同控制的。如人的身高可能由多個(gè)基因決定。 ②性狀的表現(xiàn)還受環(huán)境因素的影響。如后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對(duì)身高也有重要作用。 (2)基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。,4．細(xì)胞質(zhì)基因 (1)概念：細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA，而且這些DNA都能夠進(jìn)行半保留式自我復(fù)制，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成，這些基因稱為細(xì)胞質(zhì)基因。 (2)作用：控制細(xì)胞質(zhì)的遺傳。 (3)特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)遺傳不符合孟德爾遺傳規(guī)律，后代不出現(xiàn)一定的分離比，而是只表現(xiàn)母本的性狀。由細(xì)胞質(zhì)控制的性狀只能通過母親遺傳給后代，稱為母系遺傳。,(4)舉例：線粒體肌病、神經(jīng)性肌肉衰弱、運(yùn)動(dòng)失調(diào)及眼視網(wǎng)膜炎等。 線粒體、葉綠體的DNA控制線粒體和葉綠體內(nèi)部分蛋白質(zhì)的合成，大部分蛋白質(zhì)是由細(xì)胞核DNA控制合成的。,(2015太原調(diào)研)如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，敘述錯(cuò)誤的是( ),典 例 導(dǎo) 析,,A．圖中①②過程的場所分別是細(xì)胞核、核糖體 B．鐮刀型細(xì)胞貧血癥致病的直接原因是血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的改變 C．人體衰老引起白發(fā)的主要原因是圖中的酪氨酸酶活性下降 D．該圖反映了基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀,[解析] 該圖反映了基因控制性狀的方式有兩種，一是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于控制合成血紅蛋白分子的DNA的堿基序列發(fā)生了改變而使構(gòu)成血紅蛋白的谷氨酸改變。二是通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀，如人的白化癥狀是由于控制酪氨酸酶的基因異常而引起的。 [答案] D,(2015泉州檢測)下列屬于基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀的實(shí)例是 ( ) ①人類的白化病 ②囊性纖維病 ③皺粒豌豆 ④鐮刀型細(xì)胞貧血癥 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ [答案] D [解析] ①③是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀的兩個(gè)實(shí)例；②④則符合題干要求的實(shí)例。,中心法則中幾個(gè)過程的比較,探究點(diǎn) 分析類實(shí)驗(yàn)的解題關(guān)鍵 ——基因表達(dá)產(chǎn)物的判斷技巧 [案例] 為研究某病毒的致病過程，在實(shí)驗(yàn)室中做了如圖所示的模擬實(shí)驗(yàn)。,,(1)從病毒中分離得到物質(zhì)A。已知A是單鏈的生物大分子，其部分堿基序列為—GAACAUGUU—。將物質(zhì)A加入試管甲中，反應(yīng)后得到產(chǎn)物X。經(jīng)測定產(chǎn)物X的部分堿基序列是—CTTGTACAA—，則試管甲中模擬的是________過程。 (2)將提純的產(chǎn)物X加入試管乙，反應(yīng)后得到產(chǎn)物Y。產(chǎn)物Y是能與核糖體結(jié)合的單鏈大分子，則產(chǎn)物Y是________，試管乙中模擬的是________過程。 (3)將提純的產(chǎn)物Y加入試管丙中，反應(yīng)后得到產(chǎn)物Z。產(chǎn)物Z是組成該病毒外殼的化合物，則產(chǎn)物Z是_________。,(4)若該病毒感染了小鼠上皮細(xì)胞，則組成子代病毒外殼的化合物的原料來自______________，而決定該化合物合成的遺傳信息來自________。若該病毒除感染小鼠外，還能感染其他哺乳動(dòng)物，則說明所有生物共用一套________。該病毒遺傳信息的傳遞過程為____________。 [標(biāo)準(zhǔn)答案] (1)逆轉(zhuǎn)錄 (2)mRNA 轉(zhuǎn)錄 (3)蛋白質(zhì) (4)小鼠上皮細(xì)胞 病毒RNA 密碼子,,[方法警示] 得分要點(diǎn)： 答案是唯一的，每個(gè)題空的答案只有與標(biāo)準(zhǔn)答案一致才能得分。 [錯(cuò)因案例] (1)錯(cuò)答為“轉(zhuǎn)錄”。 (2)錯(cuò)答為“RNA”，原因是誤將RNA等同于mRNA。 (3)錯(cuò)答為“DNA→mRNA→蛋白質(zhì)”。原因是忘記了該病毒為RNA病毒。,[技法提煉] (1)根據(jù)堿基序列判斷DNA和RNA： RNA一般為單鏈，堿基U是其特有成分：DNA一般為雙鏈，堿基T是其特有成分。根據(jù)題干堿基序列可判斷A為RNA，X為DNA，而以RNA為模板指導(dǎo)形成DNA的過程，我們稱之為逆轉(zhuǎn)錄。,(2)根據(jù)核糖體和病毒的物質(zhì)組成判斷產(chǎn)物名稱： ①根據(jù)題干信息“Y是能與核糖體結(jié)合的單鏈大分子”，推知Y是mRNA，試管乙中模擬的是轉(zhuǎn)錄過程； ②根據(jù)題干信息“Z是組成該病毒外殼的化合物”，推知Z是蛋白質(zhì)，試管丙中模擬的是翻譯過程。 (3)病毒繁殖時(shí)所需物質(zhì)的來源： 病毒營寄生生活，在宿主細(xì)胞內(nèi)以病毒自身的RNA為模板，以宿主細(xì)胞內(nèi)的原料(脫氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸等)經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng)最終合成RNA和蛋白質(zhì)外殼，組裝形成新的病毒。,