人教版 生物必修二 4.2基因对性状的控制
一、教学目标
1．能够解释中心法则
2．知道细胞质的基因
3. 能利用相关资料对中心法则进行科学的补充
4. 理解基因、蛋白质、性状之间的关系
5. 了解细胞质基因能引起的一些疾病
二、教学重点难点
1．教学重点：
（1）中心法则
（2）基因、蛋白质与性状的关系
2．教学难点：基因、蛋白质与性状的关系
三、教学方法
讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳
四、课时安排：1课时
五、教学过程
回忆：
DNA复制、转录、翻译三者之间的关系，它们的概念分别是：
（1）DNA复制：DNA的复制过程，它是以DNA的两条链为模板，形成两个相同的子代
DNA分子的过程。
（2）转录：细胞核中的转录过程，它是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则，合成RNA的过程。21世纪教育网版权所有
（3）翻译：细胞质核糖体的翻译过程，以RNA为模板，利用游离的氨基酸，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。21cnjy.com
请设计一幅概念图，描述DNA、RNA、蛋白质等物质间信息流动的关系。
这就是1957年克里克提出的中心法则。
中心法则的内容是遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译，但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或者DNA。21教育网
此后的时间里，科学家确认了克里克提出的中心法则，中心法则因此获得了大家的认可。但随着科学的进步和实验数据的积累，人们认识到，传统的中心法则还存在着一些不足。
（一）中心法则的提出及其发展
现在让我们来看几个资料，请同学们在此基础上，进行研究讨论，试着对中心法则进行一些必要的补充。
阅读：请同学们阅读课本P69资料分析
思考：通过以上三个资料,你认为中心法则应该如何修改?
1. 1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种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。21·cn·jy·com
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的形成。
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，请根据上述资料，对传统的中心法则进行修改。2·1·c·n·j·y
根据上述图，你能找出遗传信息传递的几条途径？
（1）揭示生物体内遗传信息一般规律的是 C
A. 基因的遗传规律 B. 碱基互补配对原则
C. 中心法则 D. 自然选择学说
（2）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 B
A. ①② B. ③④⑥ C. ⑤⑥ D. ②④
随着数据的积累，科学家对传统的中心法则进行了一系列的补充，增加了遗传信息从RNA流向RNA的途径，即RNA在RNA复制酶的作用下进行自我复制，还增加了遗传信息从RNA流向DNA的途径，即在逆转录酶的作用下进行的逆转录过程，另外还有一条不明确的途径，即蛋白质流向蛋白质的过程。2-1-c-n-j-y
既然基因通过转录和翻译，最终控制了蛋白质的合成，而蛋白质是生物体生命活动的承担者和体现者。那么，基因又是怎样来控制生物体的性状的呢？让我们带着这个问题来研究关于基因、蛋白质和性状的关系。【来源：21·世纪·教育·网】
（二）基因、蛋白质与性状的关系
基因与蛋白质有何关系? 基因指导__蛋白质_的合成。
基因与性状有何关系? 基因控制生物体的 _性状_。
蛋白质与生命性状特征有何关系? 蛋白质是生命活动的_体现_者和_承担_者
例一：豌豆的圆粒与皱粒
如何从基因控制性状的角度解释这一对相对性状的形成？
原来，圆粒豌豆的DNA中有一个控制编码淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶可以控制淀粉的合成，淀粉的吸水性比较强，豌豆会因为淀粉吸水而膨胀，表现出圆粒的特征。而皱粒豌豆的DNA比圆粒豌豆的DNA多了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因。最终淀粉分支酶不能形成，导致细胞内淀粉含量也大大降低，而游离的蔗糖含量上升，但蔗糖不能吸水使豌豆膨胀，所以豌豆就表现出皱缩。 21*cnjy*com
例二：白化病
人的白化病是因为控制酪氨酸酶的基因异常引起的。酪氨酸酶可以将酪氨酸转变成黑色素，一般存在于正常人的皮肤、毛发等处。假如说一个人由于基因不正常，而导致不能正常地合成酪氨酸酶，那么，酪氨酸也不能正常对转变成黑色素，这个人就会表现出白化病的症状。【出处：21教育名师】
白化病患者的症状通常表现为皮肤、毛发均为白色、虹膜及瞳孔呈淡红色，视网膜无色素，怕光。
结论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。
（间接控制）
例三： 囊性纤维病的发病机理
囊性纤维病是北美白种人中比较常见的一种遗传病，患者汗液中的氯离子浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。21·世纪*教育网
大部分患者中，编码一个跨膜蛋白的基因缺失了3个碱基，导致跨膜蛋白的第508位缺少了一个苯丙氨酸，结果影响了跨膜蛋白的结构，使跨膜蛋白转运氯离子的功能异常，导致患者支气管中的黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
虽然这种疾病还没有有效的治疗方法，但是，我们理解它的基因水平的致病机理，对于以后研究，治疗这种疾病，有着非常重要的作用。【来源：21cnj*y.co*m】
例四：镰刀型细胞贫血症
正常的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲的镰刀形状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致人死亡。这种病是因为红细胞中DNA的碱基发生了替换，导致基因发生改变，从而引起死亡。这种病是因为红细胞中DNA的碱基发生替换，导致基因发生替换，导致基因发生改变，从而引起基因所编码的蛋白质发生改变，最终改变了红细胞的形状，发生镰刀型细胞贫血症。
结论2：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）
例五：豌豆的红花基因不只与一个性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点，种皮的褐色或灰色。这种现象叫做基因的多效现象。【版权所有：21教育】
例六：玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因；玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；果蝇眼睛的颜色，至少受到40个不同位置基因的影响。
根据材料5和材料6说明基因和性状是不是一一对应的关系？
不是。例五表明一个基因可能与多个性状有关；例六说明多个基因控制一个性状，因此
基因和性状不一定是一一对应的关系。
例七：雄蛙和雌蛙的性染色体分别是XY和XX。如果让它们的蝌蚪在20℃温度下发育时，雌雄比例大约为1:1。如果让这些蝌蚪在30℃温度下发育时，不管它们的性染色体组成怎样，将全部发育成雄蛙。www-2-1-cnjy-com
材料七说明什么问题？
生物的性状除了受___遗传物质___决定外，___环境条件__也对生物的性状有一定的影响。
多基因控制某性状
人的身高、血压、智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的态度等
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。
（三）细胞质基因
__线粒体__和_叶绿体_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、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语。www.21-cn-jy.com
1. 由细胞质基因控制的遗传病，在遗传上有什么特点？为什么？
这些遗传病只能通过母亲遗传给后代。因为受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞。
2. 相对于细胞核中的基因，细胞质中的基因遵循孟德尔遗传定律吗？
不遵循
课堂小结：
人教版 生物必修二 第四章第二节 基因对性状的控制
课时训练
一、选择题（共15道，每题4分，将答案填写在后面的表格里，共60分）
1．下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有（ ）
①DNA复制 ②RNA复制 ③转录 ④翻译 ⑤逆转录
A. ①②③④⑤ B. ①②③④ C. ①②③⑤ D. ①③④⑤
2．在大豆体细胞内，遗传信息在生物大分子之间转移通常不发生（ ）
A. 从DNA→DNA的复制过程 B. 从DNA→RNA的转录过程
C. 从RNA→蛋白质的翻译过程 D. 从RNA→RNA及RNA→DNA
3．下列关于遗传信息传递的叙述，不正确的是（ ）
A. 遗传信息可以通过细胞分裂向子细胞中传递
B. 遗传信息可通过减数分裂和有性生殖向下代传递
C. 通过有丝分裂和无性生殖，遗传信息也可以向下代传递
D. 在同一个生物个体中，遗传信息不能传递
4．切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其DNA整合后能产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3～4倍。此项研究遵循的原理是（ ）
5．中心法则是指（ ）
A. 遗传信息的转录与翻译过程 B. 遗传信息的转录、翻译及表达过程
C. DNA复制以及转录和逆转录的过程 D. 遗传信息的复制、转录、翻译及传递过程
6．下列关于基因的叙述，不正确的是（ ）
A. 基因是有遗传效应的DNA 片段
B. 基因能控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响
C. 基因中的脱氧核苷酸共有5种
D. 核苷酸的排列顺序代表遗传信息
7．在豌豆淀粉分支酶的合成过程中，对其起决定作用的物质是 （ ）
A. 核苷酸 B. 脱氧核糖核酸 C. 核糖体 D. 高尔基体
8．下列性状可能是由多个基因决定的是（ ）
A. 豌豆的圆粒或皱粒 B. 人的白化病 C.人的身高 D. 北美白种人中的囊性纤维病
9．遗传信息、遗传密码、遗传因子分别是指 （ ）
①脱氧核苷酸的排列顺序 ②核苷酸的排列顺序
③DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ④信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基
⑤转运RNA上一端的3个碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段
A. ①③⑤ B. ②④⑥ C. ①②⑤ D. ③④⑥
10．豌豆、酪氨酸酶基因、RNA肿瘤病毒中参与构成核酸的碱基种类数，依次分别是（ ）
A. 4、4、5 B. 5、4、4 C. 4、5、4 D. 5、4、5
11. 逆转录酶是（ ）[来源:21世纪教育网]
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
12. 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
13. 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( )21世纪教育网版权所有
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[来源:
14. 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[来源:学
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
15. 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（ ）21教育网
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
二、非选择题（每空4分,共40分）
16. 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__________________。[来源:21世纪教育网]
（4）③过程若发生在人体内，则主要发生在________________________________情况下，
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。21cnjy.com
班别： 姓名： __ 座号：__________ 分数：_____________
一、选择题答题卡
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
D
D
A
D
C
B
C
B
B
题号
11
12
13
14
15
答案
B
C
C
D
C
16.（1）有丝分裂 细胞核
（2）通过复制，传递遗传信息 通过控制蛋白质合成，表达遗传信息
（3）翻译 核糖体
（4）某些RNA病毒侵入体细胞中 逆转录
（5）酶 蛋白质分子的结构
课件22张PPT。第2节 基因对性状的控制DNA聚合酶解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶解旋酶DNA复制转录翻译 请设计一幅概念图，描述DNA、RNA、蛋白质等物质间信息流动的关系。1957年，克里克－－中心法则DNARNA蛋白质转录翻译复制DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质一、中心法则的提出及其发展思考阅读 请同学们阅读课本P69资料分析通过以上三个资料,你认为中心法则应该如何修改?1. 1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种
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。资料分析：并写出遗传信息的传递方向RNA RNA RNA复制酶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。RNA DNA 逆转录酶资料分析：并写出遗传信息的传递方向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
质的形成。蛋白质 蛋白质 中心法则及其发展RNADNA 蛋白质转录翻译复制逆转录复制根据上述图，你能找出遗传信息传递的几条途径？（复制）（转录、翻译）（复制）（逆转录）1. 揭示生物体内遗传信息一般规律的是
A. 基因的遗传规律 B. 碱基互补配对原则
C. 中心法则 D. 自然选择学说2. 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. ②④⑥
基因控制生物体的______。基因指导________的合成。蛋白质性状蛋白质是生命活动的______者和______者体现承担二、基因、蛋白质与性状的关系二、基因、蛋白质与性状的关系编码淀粉分支酶
的基因DNA中插入了一段外来DNA序列 基因型酶表现型升淀粉分支 高 基因通过控制____的合成来控制___________，
进而控制生物体的性状。 控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸不能正常转化为______________不能正常合成 缺乏黑色素，表现_______ 结论1：酶代谢过程间接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因型酶表现型CFTR（跨膜）基因缺失了3个碱基CFTR蛋白结构_____，导致功能_____患者支气管内黏液增多黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染基因型表现型异常异常基因还能通过控制蛋白质的______而_____
控制生物体的_______编码血红蛋白的
基因中一个碱基变化血红蛋白的_____发生变化红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血性状结构直接直接控制基因型表现型结论2：结构 豌豆的红花基因不只与一个性状有关，这个基因还控制叶腋
的红色斑点，种皮的褐色或灰色。这种现象叫做基因的多效现象。 玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因；玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；果蝇眼睛的颜色，至少受到40个不同位置基因的影响。 根据材料5和材料6说明基因和性状是不是一一对应的关系？
不是。例五表明一个基因可能与多个性状有关；
例六说明多个基因控制一个性状，
因此基因和性状不一定是一一对应的关系。 材料七说明什么问题？
生物的性状除了受_________决定外，
_________也对生物的性状有一定的影响。 雄蛙和雌蛙的性染色体分别是XY和XX。如果让它们的蝌蚪
在20℃温度下发育时，雌雄比例大约为1:1。如果让这些蝌蚪在
30℃温度下发育时，不管它们的性染色体组成怎样，将全部发
育成雄蛙。遗传物质环境条件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 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
1. 由细胞质基因控制的遗传病，在遗传上有什么特点？为什么？
这些遗传病只能通过母亲遗传给后代。
因为受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞。
2. 相对于细胞核中的基因，
细胞质中的基因遵循孟德尔遗传定律吗？ 三、细胞质基因______和______中的DNA中的基因都称为细胞质基因。线粒体叶绿体 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、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语不遵循长翅果蝇
幼虫长翅果蝇残翅果蝇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。1. 请针对出现残翅果蝇的原因
提出假说，进行解释。（1）翅的发育需要经过
酶催化的反应（2）酶是在基因指导下合成的（3）酶的活性受温度、PH
等条件影响。2. 这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？基
因
对
性
状
的
控
制1.中心法则：2.基因、蛋白质
与性状的关系基因通过控制____的合成来控制生物
代谢过程，进而控制生物性状(2) 基因通过控制_________的结构直接
控制生物性状(3) 某种性状可受多个基因控制 (4) 性状表现也受生存环境的影响3.细胞质遗传：只能通过母亲遗传给后代酶蛋白质1.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．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的
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课堂巩固:D 指出图中数码表示的过程名称：
1.______ 2._____ 3._______ 4._______ 5._______
图中箭头表示_______________________
指出下列过程进行的场所：
1.__________ 2.__________ 5.___________
图示过程中，能体现碱基互补配对原则的数码__________下图示“中心法则”，请根据图回答：复制转录逆转录翻译RNA复制遗传信息的传递方向细胞核细胞核核糖体123451 2 3 4 5
