基因对性状的控制

第2节 《基因对性状的控制》学案
【学习目标】
1、解释中心法则
2、举例说明基因与性状的关系
【学习重点】
1.中心法则
2．基因、蛋白质与性状的关系
【学习难点】
基因、蛋白质与性状的关系
【学习过程】
一、中心法则的提出及其发展
1、中心法则的提出
1957年，克里克的一个猜想：中心法则
遗传信息可以从 流向 ，也可以从 流向 ，进而流向蛋白质。
请据图画出一张流程图，简要的表示出其中遗传信息的流动方向。
2、中心法则的发展
[资料分析]大家认为克里克的中心法则应该做什么修改？
1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现 ，能对RNA进行复制。
1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现 ，它能以 为模板合成DNA。
1982年，科学家发现疯牛病是由 引起的。
[讨论]你认为这些资料是否推翻了传统的中心法则？你能不能试着画修改后的中心法则。
3、中心法则的地位
中心法则是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律，掌握这个规律对生命本质的把握有着重要的作用。
（1）中心法则在信息角度论证了生物界的统一性。
（2）中心法则为现代生物学理论的大统一奠定了基础，遗传、发育和进化是最基本的三大生命现象。
二、基因、蛋白质与性状的关系
[实例分析]
a.、豌豆的圆粒和皱粒：
DNA中插入了一段外来的DNA序列 编码淀粉分支酶的 正常
打乱了编码淀粉分支酶的
不能正常合成 正常合成
蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高 蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩 淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得
（性状：皱缩） 圆鼓鼓（性状： ）
b、白化病：白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病。这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，表现出怕光等行为。人类的肤色就是由黑色素的含量多少决定的。
酪氨酸酶基因
酪氨酸酶
酪氨酸 黑色素
由这两个实例大家可以总结出什么共同点？
结论： 。
c、囊性纤维病：该病是北美白种人中常见的一种遗传病，主要表现为汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年死于肺部感染。研究表明：其病因是一个跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3个碱基。
d、镰刀型细胞贫血症：正常人的红细胞呈中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症的患者的红细胞是弯曲的镰刀状。（P80）这样红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。
控制血红蛋白形成的基因中有一个碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞呈镰刀状
容易破裂， 患溶血性贫血
大家再总结一下，这两个病例有什么共同点？
结论： 。
三、小结
1、基因对性状的控制
（1）间接作用：
（2）直接作用：
总之，生物的形态、结构和生理等方面的性状主要是由蛋白质体现的，蛋白质的合成又受基因的控制。所以生物的性状是由基因控制的。
2、控制生物性状的因素
生物体的有些性状是受到单基因控制的，而有些性状不仅由一个基因控制，可能由多个基因来决定（如人的身高、血压、智力、长相等）；基因对性状的控制是通过控制酶的合成、控制蛋白质的结构来实现的；同一生物在不同环境中有不同的表现型，基因型是生物发育的内因；而环境条件是外因，表现型是生物发育的结果，是基因型和环境条件共同作用的结果。
3、画出图基因型、表现型、环境三者关系。
四、细胞质基因
1概念：___ ___和___ ___中的DNA中的基因都称为细胞质基因。
2特点：细胞质遗传___ _____孟德尔的遗传规律，后代只表现出___ ___的性状。
3画概念图：
4细胞质基因和细胞核基因的区别
细胞质基因 细胞核基因
存在部位
是否与蛋白质结合
基因数量
遗传方式
功能
【学习检测】
1.用链霉素或新霉素,可使核糖体与单链的DNA结合,这一单链DNA就可代替mRNA转录成多肽,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流向蛋白质 D.遗传信息可由RNA流向蛋白质
2. 逆转录酶是（ ）
A．以DNA为模板的RNA聚合酶 B．以RNA为模板的DNA聚合酶
C. 以RNA为模板的RNA聚合酶 D．以DNA为模板的DNA聚合酶
3.皱粒豌豆比圆粒豌豆更甜美的直接原因是( )
A、淀粉含量高 B、 淀粉含量低
C、外来基因插入影响淀粉分支酶的合成 D、蔗糖不能吸水
4. 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原则
D、遗传信息通过DNA或RNA复制、转录及翻译的传递过程
5. 下列除了哪一项之外，其余的都是细胞核基因与细胞质基因的共同特点？（ ）
A、都是DNA上有遗传效应的片段 B、都有可能发生突变
C、基因通常是成对存在的 D、基因的表达会受到环境因素的影响
6. Leber遗传性视神经病是一种遗传病，此病是由线粒体DNA基因突变所致。某女士的母亲患有此病，如果该女士结婚生育，下列预测正确的是( )
A.如果生男孩，孩子不会携带致病基因 B.如果生女孩，孩子不会携带致病基因
C.不管生男或生女，孩子都会携带致病基因 D.必须经过基因检测，才能确定
7. 下列有关遗传信息的叙述，错误的是 （ ）
A、遗传信息可以通过DNA复制传递给后代 B、遗传信息控制蛋白质的分子结构
C、遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序
D、遗传信息全部以密码子的方式体现出来
8. SARS病原体是一种冠状病毒，其遗传物质是一条单链RNA，下列关于SARS病毒的叙述中，正确的是（ ）
A、可独立生活和复制 B、DNA和RNA同时存在
C、能在寄主细胞内合成多种蛋白质 D、含有简单的细胞器
9. 科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及 （ ）
A、DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B、DNA以其一条链为模板合成RNA
C、RNA以自身为模板自我复制 D、按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
10.下图是某种遗传病的系谱图，分析回答：
此遗传病的致病基因最可能存在于人体细胞的___ ___中，它的遗传属于____ _遗传。
11．白化病和黑尿症都是酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。下图表示人体内与之相关的系列生化过程。
请根据以上材料回答：
（1）上图中的酶A能催化苯丙氨酸转变成酪氨酸，而不能催化β－羟苯丙氨酸转变成尿黑酸，这是由于______ ____。
（2）酶B是在皮肤细胞内合成的，与它的合成、运输及加工关系最密切的细胞器有_______ ____ _。
（3）引起白化病产生的根本原因是_____ ____，由此例可知，基因是如何控制生物性状的____ _______。
（4）由上图可见：若控制酶A合成的基因发生了变异，会引起多个性状改变；黑尿症与图中几个基因都有代谢联系。这说明____ __________。
12.下图表示的是遗传信息在生物体内各种物质之间的传递过程。分析并回答有关问题：
（1）在人体活细胞中都能进行的过程是____________。在人体肝脏中，有些细胞正进行②过程，说明该细胞正在进___ _____，进行②过程的主要场所是___________。
（2）从图中可见，DNA作为遗传物质，其两大基本功能是_ 、 _ __。
（3）⑤过程表示____ ，进行的主要场所是_____ 。
（4）③过程若发生在人体内，则主要发生在_____ ____情况，需要________酶的参与。
（5）基因对性状的控制，可以通过控制__ ____的合成来控制代谢过程，也可以通过控制_________ ______来直接影响性状。湖北大学附中新课标教学设计案（试用）
年级： 高二 学科： 生物 主备人： 钱生慧 审核人：高玉华
通用教案 个性设计
课题 第四章第2节 基因对性状的控制 备课人：
使用班级及授课日期：
课标解析 《基因对性状的控制》包括“中心法则的提出及其发展”和“基因、蛋白质与性状的关系”两部分内容。虽然课程标准没有对中心法则提出具体的学习要求，但考虑到中心法则是生物学的核心规律，教材仍然选择了这部分内容。“基因、蛋白质与性状的关系”对应于课程标准的要求“举例说明基因与性状的关系”。
教学目标 知识方面举例说明基因与性状的关系。情感态度与价值观方面认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。能力方面1.运用已有的知识和经验提出假说。2. 运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论。
学情分析 “中心法则的提出及其发展”首先介绍了1957年，克里克提出的中心法则的内容，然后安排了一则“资料分析”，意图是让学生根据提供的实验证据，分析最初的中心法则的不足，并做出适当的修改。这样的组织方式不仅能锻炼学生根据实验证据得出结论的能力，而且能使学生认识到科学是一个逐步完善的过程，科学发展是永无止境的。“基因、蛋白质与性状的关系”是对三者关系的总结。在初中生物课以及本册书前三章的学习中，阐述的都是基因控制性状；在《分子与细胞》模块中也阐述了蛋白质与性状的关系；但是，教材中还没有将基因、蛋白质与性状这三者的关系综合起来整体考虑。因此，教材在此处着重用实例说明三者的关系。第一个实例是关于豌豆一对相对性状形成原因的分析，将它放在第一位，是因为它与第1章遥相呼应。在经典遗传学中，孟德尔预言了遗传因子控制性状，当认识深入到分子水平时，孟德尔当年观察到的现象又该作何解释呢？通过在不同时期，对同一个问题不同水平上的解释，学生可以切实感受到科学前进的步伐。
评价方式 1．课堂提问2．学案反馈 3．课后作业
教材的使用 使用人教版必修二，按照教材顺序安排进行教学，归纳细胞核与细胞质遗传的区别。
教学方法与辅助 1．学案导学2．直观教学法、讲述法等。3.相关多媒体课件。
教学过程设 计 教学内容教师组织和引导学生活动教学意图问题探讨〖提示〗1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。3.为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？阅读思考回答引入新课一、中心法则的提出及其发展引导学生阅读资料分析〖提示〗1.没有。实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。2.遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。 3． DNA RNA 蛋白质（性状）脱氧核苷酸序列 核糖核苷酸序列 氨基酸序列 遗传信息 遗传密码阅读思考回答学懂中心法则二．基因、蛋白质和性状的关系旁栏思考题批判性思维技能训练 引导学生阅读，得出结论。（基因控制性状是通过控制蛋白质合成来实现的，这里要注意充分运用两类遗传现象的实例来说明。一类是类似豌豆的圆粒与皱粒、白化病和侏儒症等实例，说明基因通过控制酶或激素的合成来控制细胞代谢过程，从而控制生物性状；另一类是类似囊性纤维病、镰刀型贫血症等实例，说明基因通过控制结构蛋白的合成，从而直接控制性状。以上分析综合如下图。由此可见，基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。）（1）基因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，如白化病等。（2）基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血等。提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。（最后，教师再通过“人的身高”这一事例，说明在自然界中，不仅存在单基因对性状的控制，而且存在多基因对性状的控制，以及环境对性状的影响等。）提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到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。1.提示：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。2.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。阅读思考总结学三者关系
课后作业布置 见学案
教学反思(共31张PPT)
1.这两种叶形有什么区别？
　 水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些
2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
　 一样
3.你能提出什么问题吗？
为什么细胞的基因组成相同，而性状却表现出明显不同？
请据图画出一张流程图，简要的表示出其中遗传信息的流动方向。
DNA
转录
mRNA
蛋白质
翻译
中心法则内容
遗传信息的传递规律（流动方向）
表示
克里克的预见
一、中心法则的提出及其发展
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
n个基因
（脱氧核苷酸序列）
核糖核苷酸排列序列
遗传信息
遗传密码
氨基酸序列
中心法则图解
1、1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
2、1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
3、1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质形成。
1、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，为什么？
2、作为生物学的核心规律之一，中心法则应该全面地反映遗传信息的传递规律。根据上述资料，你认为传统的中心法则是否需要修改？如果需要，应该怎样修改？
3、请根据讨论结果，修改原中心法则图解，建议用实线表示确信无疑的结论，用虚线表示可能正确的结论。
没有，实验证据指出了原有的中心法则没包含的遗传信息的可能传递途径，是对中心法则的补充而非否定
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
逆转录
n个基因
（脱氧核苷酸序列）
核苷酸排列序列
遗传信息
遗传密码
氨基酸序列
基因、蛋白质与性状有何关系？
中心法则的地位：是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律
二、基因、蛋白质与性状的关系
基因指导________的合成
基因控制生物体的_____
蛋白质
性状
蛋白质是生命活动的______者和______者
体现
承担
Q：蛋白质与生命性状特征有何关系
Q：蛋白质如何承担生命活动？
运动(如肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，助肌肉收缩)
运输(如血红蛋白、协助扩散和主动运输时的载体蛋白)
调节(如生长激素、胰岛素)
防御(如抗体)
催化(各种酶)
从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能________
蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩
编码淀粉分支酶的
基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉 淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆显得圆鼓鼓
正常合成
白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病。
这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，表现出怕光等行为
人的白化病
控制酶形成的基因异常
控制酶形成的基因正常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸酶正常合成
酪氨酸不能正常转化为黑色素
酪氨酸能正常转化为黑色素
缺乏黑色素而表现为白化病
表现正常
由这二个实例大家可以总结出什么共同点？
结论：基因通过控制酶或激素的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状
间接控制
mＲＮＡ
氨基酸
结构蛋白质
正常
异常
缬氨酸
谷氨酸
ＤＮＡ
ＧＡＡ
ＣＴＴ
ＧＴＡ
ＣＡＴ
ＧＡＡ
突变
ＧＵＡ
编码血红蛋白的基因中一个碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞成镰刀型
容易破裂，患溶血性贫血
CFTR基因缺失3个碱基
CFTR蛋白结构异常，导致功能异常
患者支气管内黏液增多
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
囊性纤维病的病因图解
由这二个实例大家又可以总结出什么共同点？
结论：基因还能通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体的性状
直接控制
基因、蛋白质与性状的关系是
基因
结构蛋白
细胞结构
生物性状
酶或激素
细胞代谢
生物性状
蛋白质
直接作用
间接作用
总之：a.生物性状主要是由蛋白质体现
b.蛋白质的合成又受基因的控制
所以：生物的性状是由基因控制的
单基因控制某性状
多
人的身高、血压、智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的态度等
遗传控制 + 后天环境的影响
表现型 =
基因型 + 外界环境
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状
生物体性状的多基因因素
DNA的分布
主要在染色体上
细胞质内
细胞核遗传
细胞质遗传
生物的遗传
（所以说，染色体是DNA的主要载体）
例：紫茉莉叶色的遗传
细胞质遗传________孟德尔的遗传规律， 后代只表现出______的性状
______和______中的DNA中的基因都称为细胞质基因
线粒体DNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些疾病多与脑部和肌肉有关，如：
线粒体脑肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现
为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发
作、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语
这些疾病有什么特点？为什么？
受精过程中，受精卵的细胞质几乎全部来自母亲的卵细胞
线粒体
叶绿体
不符合
母本
细胞质基因 细胞核基因
存在部位
是否与蛋白质结合
基因数量
遗传方式
功能
细胞质基因与细胞核基因的区别
叶绿体、线粒体
细胞核
否，DNA分子裸露
与蛋白质合成为染色体
少
多
母系遗传
遵循孟德尔遗传规律
半自主复制
转录、翻译
复制 转录、翻译
第二节 基因对性状的控制
一、中心法则的提出及其发展
二、基因、蛋白质和性状的关系
三、基因型和表现型的关系
四、生物性状是由多个基因控制的
五、细胞质基因
DNA
转录
复制
逆转录
RNA
蛋白质
翻译
RNA复制
基因
酶或激素
结构蛋白
细胞代谢
细胞结构
生物性状
生物性状
遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4~7d的长翅果蝇幼虫在35~37℃处理6~24h后，得到了某些残翅果蝇。
1、请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。
提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？
2、这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？
假设：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响。
结论：基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
性状＝
基因
＋
外界环境
▲ 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
3·请您设计实验探究果蝇的这种性状变化是遗传物质变化引起？还是由环境因素作用引起？并说明机理！
将在35~37℃处理6~24h后，得到了某些残翅果蝇进行雌雄交配，观察其后代的性状：
A如果后代都是长翅果蝇，则这种变化是由环境引起的——温度影响了酶的活性，造成不能正常合成正常翅形。
B如果后代都是残翅果蝇，则这种变化时由于遗传物质改变引起的。
1、揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（ ）
A．基因的遗传定律
B．碱基互补配对原则
C．中心法则
D．自然选择学说
C
2、如下图是设想的一条生物合成途径的示意图。若将缺乏此途径中必需的某种酶的微生物置于含X的培养基中生长，发现微生物内有大量的M和L，但没有Z，试问基因突变影响到哪种酶（ ）
M
Y
L
X
Z
B 酶
C 酶
E 酶
D 酶
A 酶
A、 E酶 B、 B酶
C、 C酶 D、A酶和D酶
C
3、下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是（ ）
A、①② B、③④⑥
C、⑤⑥ D、②④
B
4、甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（ ）
A．一种性状只能由一种基因控制
B．生物体的性状完全由基因控制
C．每种性状都是由两个基因控制的
D．基因之间存在着相互作用
D