基因对性状的控制

基因对性状的控制 学案(4.2 基因对性状的控制) 一、学习目标 1(解释中心法则。 2(举例说明基因与性状的关系。 二、重点、难点知识 重点知识:1.中心法则。 2(基因、蛋白质与性状的关系。 难点知识:基因、蛋白质与性状的关系。 三、知识梳理 (一)、中心法则的提出及其发展 1、写出克里克提出的中心法则图解: 2、基因(DNA)碱基 :信使RNA碱基:氨基酸数=__6__:__3__:__1__ (二)、基因、蛋白质与性状的关系 1、基因对性状的控制有两种情况，一是通过控制____酶的合成___来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。例如:__白化病______。二是通过控制__蛋白质的结构_____直接控制生物体的性状。如:____镰刀型细胞贫血病___________________。 2、基因与性状的关系: 两者的关系并不都是简单的线性关系，如人的身高可能是由多个基因决定的，同时，身高也不完全是由基因决定的，后天的营养和体育锻炼等也有重要作用 。 3、性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境因素等)相互作用的结果。 (三)、真核生物的基因分类 细胞核基因 叶绿体基因 细胞质基因 线粒体基因 四、知识点拔 一、中心法则的理解与 1(中心法则图解 图解表示出遗传信息传递的5个途径: (1)a表示DNA?DNA(或基因到基因):主要发生在细胞核中DNA自我复制过程。 (2)b表示DNA?RNA:主要发生在细胞核中的转录过程 (3)c表示RNA?蛋白质:发生在细胞质核糖体上的翻译过程，b、c共同完成遗传信息的表达。 (4)d表示RNA?DNA:少数RNA病毒、SARS病毒、HIV在宿主细胞内的逆转录过程 (5)e表示RNA?RNA:以RNA作为遗传物质的生物(如RNA病毒)的RNA自我复制过程 特别提醒:实线表示的a、b、c途径在自然界普遍存在，发生在绝大多数的生物体中;虚线表示的d、e途径是后来发现的，这两种信息传递途径在少数生物体内存在，是对中心法则的补充。 二、中心法则与基因表达的关系 1 [经典体验]1. 如图所示，在a、b试管内加入的DNA都含有30对碱基。四支试管内都有产物生成，请回答: (1)a、d两试管内的产物是相同的，但a试管内模拟的是________过程，d试管内模拟的是________过程。 (2)b、c两试管内的产物都是__________，但b试管内模拟的是__________过程，c试管内模拟的是__________过程;b试管的产物中最多含有__________个碱基，有__________个密码子。 (3)d试管中加入的酶比a试管中加入的酶多了__________。 (4)若要在b试管中继续获得多肽，则至少还应加入__________。 解析:(1)因为a与d两试管中加入的原料都是脱氧核苷酸，a试管加入的模板是DNA，故模拟的是DNA复制过程;d试管内加入的模板是RNA，故模拟的是逆转录过程。 (2)因为b与c两试管中加入的原料都是核糖核苷酸，所以两试管中的产物都是RNA。而b与c试管中加入的模板分别是DNA与RNA，因此，b试管内模拟的是以DNA为模板合成RNA的转录过程;由于转录是以DNA的一条链为模板进行的，RNA含有的碱基应为DNA的一半，即30个，每3个相邻碱基为一个密码子，所以有10个密码子。c试管表示的是RNA的复制。 (3)逆转录时需要逆转录酶的催化。 (4)若要在b试管内继续得到多肽，则需满足翻译过程所需要的条件，所以至少还应加入各种氨基酸和tRNA及与多肽合成有关的酶。 :(1)DNA复制 逆转录 (2)RNA 转录 RNA复制 30 10 (3)逆转录酶 (4)各种氨基酸、tRNA、有关的酶。 五、自主探究 [例1]某科研小组对禽流感病毒的遗传物质进行了以下实验。 实验目的:探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。 材料用具:显微注射器，禽流感病毒的核酸提取物，活鸡胚，DNA水解酶，RNA水解酶 (1)实验材料选用活鸡胚的理由是: ?_______________________________________________________________________; ?_______________________________________________________________________; ?_______________________________________________________________________。 (2)实验材料选用DNA水解酶的理由是__________________________________________。 (3)实验材料选用RNA水解酶的理由是_____________________________________ 。 实验步骤: 第一步:__________________________________________________________________; 第二步:取等量的活鸡胚分成A、B、C三组，用显微注射技术向A组注射禽流感病毒的核酸提取物，向B组中注射用DNA水解酶处理后的核酸提取物，向C组中注射用RNA水解酶处理后的核酸提取物; 第三步:分别从培养后的活鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。 预测实验结果及分析: A组的样品检测有禽流感病毒。 若B组样品检测有禽流感病毒产生，则________是遗传物质。 若C组样品检测有禽流感病毒产生，则________是遗传物质。 答案 (1)?活鸡胚是培养禽流感病毒的培养基 ?禽流感病毒是一种专门寄生于活鸟类细胞中的病毒 ?用活鸡胚作实验材料比用其他活的鸟类成体或胚胎更方便、更经济 (2)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有DNA，用DNA水解酶处理核酸提取液，会使DNA分解不能再复制，就不会在活鸡胚细胞内产生禽流感 2 病毒 (3)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有RNA，用RNA水解酶处理核酸提取液，会使RNA分解不能再复制，就不会在活鸡胚细胞内产生禽流感病毒 把禽流感病毒核酸提取液分成相同的三组，分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理其中两组核酸提取液 RNA DNA 练案(4.2基因对性状的控制)(课堂反馈，满分100分) A组题 选择题(每小题10分，共10题) 1. 能准确描述生物的性状与基因、环境关系的是 ( ) A.一个基因决定一种性状 B.多个基因决定一种性状 C.环境对性状有影响 D.以上三种都有可能 解析: 性状的形成往往是内因(一个或多个基因)与外因(环境因素等) 相互作用的结果。 答案:D 2. 大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通过合成β,半乳糖苷酶将乳糖 分解为葡萄糖和半乳糖加以利用。将大肠杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培 养基中，测定其细胞总数及细胞内β,半乳糖苷酶的活性变化(如图)。据 图分析，下列叙述合理的是( ) A(0,50min，细胞内无β,半乳糖苷酶基因 B(50,100min，细胞 内无分解葡萄糖的酶 C(培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，β,半乳糖苷酶基因开始表达 D(培养基中葡萄糖缺乏时，β,半乳糖苷酶基因开始表达 解析:大肠杆菌可以通过合成β,半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用，说明其细胞中含有β,半乳糖苷酶基因。在0,50 min，葡萄糖和乳糖同时存在，但β,半乳糖苷酶的活性为零，说明β,半乳糖苷酶基因没有表达。实际上，大肠杆菌细胞中的β,半乳糖苷酶是一种诱导酶，当葡萄糖比较充足时，大肠杆菌直接利用葡萄糖，细胞中的β,半乳糖苷酶基因不表达。 答案:D 3. 下列各项中，属于基因通过控制蛋白质分子结构直接控制生物性状的实例是( ) ?人类的白化病 ?囊性纤维病 ?豌豆的圆粒与皱粒 ?镰刀型细胞贫血症 A.?? B.?? C.?? D.?? 答案:D 4. 下表表示人部分器官中所表达基因的估计数目，下列说法正确的是 ( ) 皮心器官 眼 唾液腺 甲状腺 血细胞 肤 脏 193304940表达基因数 186 2381 23505 2 3 0 A(人体各器官基因表达数有差异，其原因是基因在特定的时空选择表达的结果 B(人体各器官基因表达数有差异，说明各组织细胞中遗传物质有差异 C(人体各器官基因表达数虽然有差异，但各器官细胞中的mRNA数目还是一样 D(人体各器官表达的基因数有差异，说明各组织细胞不是由同一受精卵分裂形成的 解析:各组织细胞都是同一受精卵分裂形成的，具有相同的遗传物质，B、D错;基因在不同细胞中选择表达，转录形成的mRNA种类和数目均不同，C错误。 答案:A 5. 下列四个遗传系谱图能反映右图中遗传物质遗传特点的是( ) 3 解析:右图示叶绿体，其内遗传物质表现母系遗传的特点。 答案:C 6. 用链霉素和新霉素,可使核糖体与单链DNA结合,这一单链DNA就可以代替mRNA翻译成多肽,这说明 ( ) 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流向蛋白质 D(遗传信息可由RNA流向蛋白质 解析:以单链DNA为模板合成出了多肽，说明遗传信息可由DNA流向蛋白质。 由单链DNA合成出了多肽 答案:C 7. 当两对或两对以上非等位基因决定同一性状时，不同对的等位基因的作用可以累加，导致后代某一性状的叠加。假设小麦高产与低产由两对同源染色体上的两对等位基因(A与a，A与a)控制，且含显性基1122因越多产量越高。现有高产与低产两个纯系杂交得F，F 自交得F，F中出现了高产、中高产、中产、中1122 低产、低产五个品系。问F中，中产个体的基因型有 ( ) 2 A(2种 B(3种 C(4种 D(5种 解析:亲本基因型为AAAA×aaaa，这样，F为AaAa，其自交后代F应为:1AAAA、2AaAA、2AAAa、112211221112221122112211224AaAa、1aaAA、2aaAa、1AAaa、2Aaaa、1aaaa。显性基因的数目刚好可分为5种，数目为41122112211 22112211221122 个、3个、2个、1个、0个的个体分别为:1、4、6、4、1。这样，中产的应为显性基因数目为2个的个体，基因型分别为AaAa、AAaa、aaAA。 112211221122 答案:B 8. 棉花某基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变，不会出现的情况是( ) A(该基因转录出的mRNA上的部分密码子发生改变 B(该基因控制合成的蛋白质的结构发生改变 C(该细胞中转运RNA的种类发生了改变 D(该基因控制合成的蛋白质的结构没有发生改变 解析:基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变，转录出的mRNA上的部分密码子会发生改变，由于不同密码子可以决定同一种氨基酸，因此该基因控制合成的蛋白质的结构可能没有发生改变，或发生改变。细胞中氨基酸的转运工具——tRNA的种类不会发生改变。 答案:C 9. 下列代谢过程和现象中，与碱基互补配对原则无关，且没有体现中心法则的是 ( ) A(艾滋病病毒在寄主细胞中进行的繁殖 B(烟草花叶病毒的RNA在宿主细胞中的复制过程 C(真核生物中遗传物质的复制、转录及翻译 D(精原细胞减数分裂中同源染色体的联会 解析:联会是同源染色体配对，不涉及遗传信息传递过程 答案:D 10. 右图是囊性纤维病的病因图解,据图回答: (1)基因是指 。基因中的 代表遗传信息,如图中所示形成的CFTR蛋白质结构异常的原因是 。 (2)此种病例所涉及的是 基因对生物性状的控制,事实上,基因与性状并不是简单的线性关系,基因与 、基因与 、基因与 之间存在着复杂的相互 4 作用。 (3)通过图解可以看出基因能通过 直接控制生物体的性状。 答案:(1)有遗传效应的DNA片段 碱基排列顺序 基因缺失了3个碱基 (2)单个 基因 基因产物 环境(3)控制蛋白质的结构 B组题 1.为了研究基因与性状的关系，科学家做了大量的实验。 ?有研究报道:豌豆的茎高是由基因A通过控制赤霉素合成量来控制的。通过转基因技术可以促进基因A在植物体内过量表达，也可以抑制基因A表达。请用正常的高茎和矮茎豌豆，利用转基因技术，设计实验，完成验证。 实验设计: ?对照组a:测定豌豆正常高茎的赤霉素含量和茎高 对照组b: ?实验组a:通过转基因技术，抑制正常高茎A基因的表达; 实验组b: ; ?测定实验组a、b植株的赤霉素含量和茎高 支持上述报道的预期结果: ; ; 若假设成立，据此说明基因控制性状的方式: 。 ?在大量实验的基础上，科学家终于了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。 ?a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是 、 、 和 。 ?需要tRNA和核糖体同时参与的过程是 (用图中的字母回答)。 ?a过程发生在真核细胞分裂的 期。 ?在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是 。 ?能特异性识别信使RNA上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是 。 ?RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述): ? ;? 。 答案:?测定豌豆正常矮茎的赤霉素含量和茎高 ?通过转基因技术，使A基因在矮茎豌豆中过量表达 实验组a与对照组a比较，赤霉素含量降低，茎高降低 实验组b与对照组b比较，赤霉素含量增加，茎高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢途径，进而控制生物性状。 (1)DNA复制 转录 翻译 逆转录 (2)c (3)间(S) (4)细胞核 (5)tRNA(转运RNA) 氨基酸 (6)如下图: 2(研究发现，当某一性状同时受多对非等位基因控制时，只有当多对非等位基因同时存在时才可表现出某性状，而其中的任何一个基因发生突变，都可导致某一突变性状的发生。牧草中，白花三叶草有两个稳定遗传的品种，叶片内含氰(HCN)和不含氰的。经调查研究发现，该植物叶片内的氰化物是经过下列生化途径产生的，并查明这两个基因D(d)、H(h)位于两对不同的同源染色体上。 5 (1)上述事例表明基因可以通过控制 来控制 ，进而控制生物的性状。 (2)现有不含氰的能稳定遗传的白花三叶草品系杂交，若F全部是含氰(有剧毒)，则F两亲本的基因型11为 ，F自交所得的F的表现型及其比例为 。 12 (3)有人做了如下一个实验，将F中产氰的植物叶片提取液除去氰后分别加入含氰糖苷、氰酸酶，结果都2 能在反应物中提取到氰。如果对F中不含氰的类型也进行上述实验，那么可根据实验现象来推断F的基因22型，其方法如下: ?若 ，则该叶片提取液来自基因型为ddHH或 的F植株。 2 ?若 ，则该叶片提取液来自基因型为Ddhh或 的F植株。 2 ?若 ，则该叶片提取液来自基因型为ddhh的F植株。 2 答案:(1)酶的合成 代谢过程 (2)DDhh和ddHH 叶片内含氰?叶片不含氰,9?7 (3)?向该提取液中加入含氰糖苷，反应物中能提取氰，而只加入氰酸酶，反应物中提取不到氰 ddHh;?向该提取液中加入含氰糖苷，反应物中不能提取氰，而加入氰酸酶后，反应物中能提取到氰 DDhh; ?向该提取液中分别加入含氰糖苷、氰酸酶，反应物中都不能提取到氰。 6