第4章第2节 基因对性状的控制
一、教学目标的确定
知识目标
解释中心法则
举例说明基因与性状的关系
能力目标
通过对中心法则发展史的探究培养学生获取信息的能力
通过实例培养学生分析解决问题的能力
情感态度和价值观目标
通过中心法则的修改，基因、蛋白质与性状三者关系的确立，让学生认识到科学是一个逐步完善的过程，是永无止境的
二、教学设计思路
导入：复习基因指导蛋白质的合成包括哪些过程？引导学生根据这个过程和DNA的复制画一张流程图，表示遗传信息的传递方向。
在中心法则的教学中，充分运用资料分析，不仅让学生了解中心法则本身，而且让学生亲身感受到科学发展的过程，并让学生补充完善中心法则。
关于基因、蛋白质和性状的关系内容，通过遗传现象的实例入手，分析本质原因，让学生自己总结三者之间的关系。通过实例让学生理解基因如何控制蛋白质的合成，直接控制和间接控制生物体的性状。最后通过人的身高这一实例，说明单基因、多基因、环境对生物体的性状都会产生影响。
三、教学实施的程序
教学流程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
目标展示
阅读导学案，展示本节课的知识目标、能力目标和情感态度和价值观目标。
阅读教学目标，了解本节课学习内容
展示教学目标，让学生了解本节课教学内容。
复习导入
1.基因指导蛋白质的合成包括哪些过程？
2.你能根据这个过程画一张流程图，表示遗传信息的传递方向吗？ 在黑板上板书DNA RNA 蛋白质，让学生用箭头和文字表示它们三者的关系
转录和翻译
学生用箭头和文字表示它们三者的关系
利用学生已有的生物学知识，导入
学导结合
一、中心法则的提出及其发展
上面的流程图再加上DNA的自我复制就是克里克提出的中心法则。提出本节课的第一个要解决的问题。它指出遗传信息有哪些传递方向呢？
教师总结：
教师强调：但是遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或DNA。这个法则之所以叫“中心法则”，是因为它在生物学中非常重要。科学无止境，这个法则是否就完美无缺了？教材69页给我们提供了一组资料，让我们沿着科学的足迹来探讨这个法则，它是否需要修改？该如何修改？提示学生：可能的路线用虚线表示。
教师总结：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。
完善后的中心法则，遗传信息有了5条传递方向，除了刚刚讨论的3条，新增了两条，分别是：
RNA流向RNA，RNA在RNA复制酶的作用下进行自我复制；RNA流向DNA，RNA在逆转录酶的作用下逆转录成DNA。而蛋白质的自我复制尚未确定，用虚线表示。
思考回答：
DNA流向DNA，即DNA的自我复制；
DNA流向RNA，即转录；
RNA流向蛋白质，即翻译
聆听
第一组的同学总结资料一，第二组的同学分析资料二，第三组的同学分析资料三。各组各派代表完善黑板上中心法则的板书
聆听
培养学生以流程图
的方式展现遗传信息的流
动。
自主分析，敢于大
胆提出质疑，完善
已有知识。
深化拓展
一、中心法则各过程的适用范围
根据中心法则思考 ：
1.人的遗传信息传递表达的过程
2.艾滋病病毒遗传信息表达的过程
教师作简要评价，强调指出DNA生物遗传信息的传
递表达过程和人的相同
RNA生物艾滋病病毒遗传信息的传递表达过程
烟草花叶病毒遗传信息的传递表达过程
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。
分析讨论小组代表画过程图
聆听
进一步把握中心法则及其发展
学导结合
二、基因、蛋白质与性状的关系
过渡：
请同学们联系中心法则思考：为什么基因能够控制
蛋白质的合成？
那蛋白质与性状又有什么关系呢？（继续提问）
生物的性状是受什么控制的？
把基因考虑进去，它们三者有什么关系呢？
基因对控制性状可以通过什么来实现的？那具体是怎样控制的呢？
[实例分析]1、豌豆的圆粒和皱粒
分析完豌豆的遗传现象后，让学生总结基因控制性状的机制
2、白化病的病因
控制酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能正常转化为黑色素
表现为白化症状
让学生自主分析：根据资料分析白化病的成因。
强调原因：控制酶合成的基因异常导致无法合成相关酶类，
从而影响了相应的物质（黑色素）的合成。
简单介绍侏儒症。（生长激素）
结论：基因通过控制酶或激素的合成来控制代谢过
程，进而控制生物体的性状。（间接控制）
过渡：上面的方式我们称作间接控制，那还有没有其它控制方式呢？下面就请同学们根据70页教材提供的材料，从基因水平分析一下囊性纤维病的病因。注意左侧的流程图。
3、囊性纤维病
教师设计四个探究问题：进行个别提问：
（1）囊性纤维病的根本原因是什么？
（2）3个碱基缺失的直接后果是什么？
（3）CFTR蛋白转运氯离子的功能异常导致了什么结果？
（4）这种病体现了基因与性状的什么关系？
4、镰刀型细胞贫血
介绍相关资料并提问：
（1）致病的直接原因是什么？根本原因是什么？
（2）该资料说明基因如何控制性状？
基因控制蛋白质的结构控制生物体的性状。
关于基因与性状的关系和上面的例子有和不同？
从中我们又能得到什么结论？
上述两例表明结论2：基因控制蛋白质的结构直接
控制生物体的性状。
通过以上几种病例或现象的分析，你能否构
建基因、蛋白质、性状三者关系的概念图？
学生之一的概念图
学生思考回答
因为遗传信息能够沿着中心法则从DNA流向蛋白质。
因为蛋白质是生命活动的主要承担者，所以生物体的性状通过蛋白质来体现。
基因
生完成《学案》中皱粒豌豆的分析图，并抽代表用投影展示
学生阅读课文并
分析
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。
讨论
思考并回答
分析回答
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
思考回答
血红蛋白结构异常基因异常
学生分析，讨
论，绘图
回答
引入基因、蛋白质与性状的关系
创设问题情境，引
导学生分析总结基
因、蛋白质与性状
的关系
实例分析
总结基因控制蛋白质合成途径1
通过类比，得出
两者差别，并总结基因控制蛋白质合成途径2
训练学生横向比较
的思维方法
直观展现三者关系
深化拓展二、基因控制生物性状的因素
1.上述四个实例涉及的都是单个基因对性状的控制。事实上，基因与性状的关系并不是简单的线性关系。例如人的身高可能是由多个基因决定的，其中每一个基因对身高都有一定的作用。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。
2.基因型和表现型的关系
68页的“问题探讨”。水毛茛（gèn）空气中的叶与水中的叶形状一样吗？其细胞所含的基因一样吗？
蜜蜂的发育
这两个实例说明基因与性状的关系是怎样的？
基因控制生物的性状，而性状的形成同时还受环境的影响。即性状=基因+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的网络，精细地调控着生物体的性状。
请对残翅果蝇的出现提出假说,并进行解释.
（给予适当提示。）
聆听，思考
学生分析思考，
回答
课下研究性小
组讨论分析
并整合、提交
总结、过渡
层层补充深入，使
问题分析更加严谨、科学、完善
培养学生提出假说、 到得出结论的科研方法，调动
学生主观能动性、加深对新
课内容的理解和所
学方法的运用。
深化拓展三、细胞质基因
学生阅读教材70页细胞质基因内容
强调1、叶绿体、线粒体中的DNA也能进行半自主性自我复制，并通过转录和翻译控制着某些蛋白质的合成。我们习惯上把存在于细胞质中的遗传物质，叫做细胞质基因。
2、由于人和高等动物的受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，受细胞质内遗传物质（线粒体DNA）控制的性状由母亲传给后代，这一特点称为母系遗传。母系遗传不是指性状由母亲传给女儿，而是传给所有子女。
阅读
聆听
了解细胞质基因与
核基因遗传的区别
梯度训练
留学生6分钟，做导学案习题。其中1~6为必做题，7为选做题。
做导学案习题
习题巩固所学
跟进反思
学生归纳总结本课内容
1、中心法则及发展
2、基因、蛋白质与性状的关系
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。
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
学生总结
明确本节课的内容，强调重点
板书设计：第4章第2节基因对性状的控制
一、中心法则及其发展
1．提出者：克里克
2.图解
3.发展
二、基因、蛋白质和性状的关系
三、基因控制生物性状的因素
1．基因与性状的关系：不是简单的线性关系
2. 性状=基因+环境
四、细胞质基因
课件25张PPT。第二节 基因对性状的控制学习目标：
1．解释中心法则。
2．举例说明基因与性状的关系。
【重点】 中心法则的内容；基因、蛋白质与性状的关系。
【难点】 基因、蛋白质与性状的关系。探究一、生物体内遗传信息的流动 请你根据DNA复制、基因指导蛋白质合成过程，完成导学案知识回顾第2题。动动手遗传信息：指核酸中碱基的排列顺序
一、中心法则的提出及发展 中心法则的发展阅读P69资料分析：大胆猜想生物界是否还有其它的遗传信息传递途径呢？1957年克里克的预测：讨论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DNARNA翻译蛋白质逆转录实线表示确信无疑的结论，虚线表示可能正确的结论。复制中心法则：是生命体系中最核心、最简约、最本质的遗传信息传递的规律。不同生物遗传信息的传递过程归纳 复制 RNA 蛋白质遗传物质都是DNA DNA RNA
蛋白质复制转录翻译翻译遗传物质都是RNA蛋白质RNADNARNA转录逆转录翻译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:
（1）正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是__
（2）具有碱基互补配对的过程有哪些？______
A、①②③④⑤ B、③④ C、④⑤ D、②④强调：逆转录和RNA复制过程只会发生在RNA病毒的遗传信息流动过程中！！！CBA随堂演练二、基因、蛋白质与性状的关系 基因控制蛋白质的合成到底与生物的性状有什么关系呢？
请阅读P69 － P70的内容，结合导学案讨论以下实例产生的原因:
1. 豌豆的圆粒与皱粒
2. 人的白化病
3. 囊性纤维病
4. 镰刀型贫血症探究二、基因、蛋白质与性状的关系：实例1：豌豆的圆粒和皱粒 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正常合成蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
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，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）基因酶表现型
（性状）实例二：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。这种病是由于控制酪氨酸酶的基因异常而引起的。学以致用控制酪氨酸酶的 异常控制酪氨酸酶的 正常 不能正常合成 正常合成表现为白化病表现正常基因酶表现型
（性状）基因酪氨酸酶酪氨酸能转化为黑色素基因酪氨酸酶酪氨酸不能转化为黑色素拓展思考：白化病和老年人白发原因相同吗？为什么？由这二个实例大家可以总结出什么共同点？结论：基因通过控制酶的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状。CFTR基因缺失了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，肺部感染基因表现型
（性状）实例三：囊性纤维病 囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。实例四： 镰刀型细胞贫血症镰刀型红细胞 正常红细胞 镰刀型细胞贫血症患者的红细胞不是正常的圆饼状,而是弯曲的镰刀状。控制血红蛋白
的基因正常血红蛋白结构正常正常红细胞控制血红蛋白的基因
中一个碱基对变化血红蛋白结构发生变化红细胞呈镰刀状基因表现型
（性状）结论：基因通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体控制生物体的性状。由这二个实例大家可以总结出什么共同点？ 基因、蛋白质与性状的关系: 基因结构蛋白细胞结构生物性状酶 细胞代谢生物性状蛋白质直接作用间接作用因为：生物性状主要是由蛋白质体现
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 基因与性状的对应关系一对基因控制一对性状（一因一效）
一对基因影响多对性状（一因多效）
多对基因共同控制一种性状（多因一效）
基因+环境共同决定性状（表现型是基因型与环境共同作用的结果）
阅读课本P70第2、3两段三、细胞质基因（细胞质遗传） 细胞质基因：指存在于细胞质中DNA分子的基因。 阅读课本P70最后两段内容，结合导学案深化拓展，讨论细胞质基因的遗传特点。特点： 1、母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。
2、不遵循孟德尔遗传定律一、中心法则的提出及其发展二、基因、蛋白质和性状的关系DNA转录逆转录RNA翻译蛋白质基因环境影响性
状控制控制酶的合成细胞代谢蛋白结构1．正常情况下，下图所示的过程在动植物细胞中都不可能发生的是( )A．①② B．③④⑥
C．⑤⑥ D．②④
答案：B2、黑种人与白种人肤色不同的根本原因是 ( )
Ａ．他们所生活的环境不同
Ｂ．他们的与肤色有关的基因不同
Ｃ．他们的与肤色有关的蛋白质不同
Ｄ．他们的与肤色有关的ＲＮＡ不同B3．下列生物或细胞及其内的遗传信息传递情况正确的是( )答案：D 第4章 第2节 基因对性状的控制
一、选择题
1．在绝大多数生物中，遗传信息的传递顺序是( )
A．蛋白质→DNA→RNA
B．蛋白质→tRNA→蛋白质
C．DNA→mRNA→蛋白质
D．DNA→tRNA→蛋白质
2．如图所示喜马拉雅兔在受低温作用后毛色的变化，这种变化可能是( )
A．遗传对基因表达的作用
B．环境对基因表达的作用
C．同源染色体上基因的重排
D．环境引起基因突变
3．(2017·广西钦州市普通高中毕业班检测)下列有关叙述错误的是( )
A．DNA复制是所有生物遗传信息流动的起点
B．原核生物和真核生物体内遗传信息的流向相同
C．转录和逆转录可发生在同一生物体内
D．在中心法则的任何阶段都有碱基互补配对
4．着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNA损伤。深入研究发现患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补从而引起突变。这说明一些基因可以( )
A．控制蛋白质的合成，从而直接控制生物性状
B．控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状
C．控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状
D．直接控制生物性状，发生突变后生物的性状随之改变
5．高等植物遗传信息的流动方向包括下图哪几个过程( )
A．①②④ B．②④
C．④⑤③ D．①②③④
6．果蝇长翅对残翅为显性，用一定高温处理残翅基因纯合子的幼虫，其发育为成虫后，翅膀表现为长翅。下列解释错误的是( )
A．翅膀基因在幼虫阶段就已经开始表达
B．高温下相关蛋白质恢复正常
C．这种长翅个体的基因型可能已经变为杂合
D．表现型是基因与环境因素共同作用的结果
7．如果来自同一个生物的细胞甲比细胞乙RNA的含量多，可能的原因是( )
A．甲合成的蛋白质比乙多
B．乙合成的蛋白质比甲多
C．甲含的染色体比乙多
D．甲含的DNA比乙多
8．(2017·江西高三调研)RNA聚合酶能以一条DNA链或RNA为模板催化RNA的合成，因为在细胞内遗传信息转录与RNA有关，所以也称转录酶。下列有关叙述中错误的是( )
A．RNA聚合酶催化RNA合成期间，一定有腺嘌呤与胸腺嘧啶的配对现象
B．DNA的复制和基因的转录时，DNA双链都要先解旋，前者需要解旋酶
C．转录过程消耗的原料是核糖核苷酸，而逆转录消耗脱氧核苷酸
D．肌细胞内有蛋白质的更新，其细胞核内应存在有活性的RNA聚合酶
9．1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明( )
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码
③烟草植物体内合成了荧光素
④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同
A．①和③ B．②和③
C．①和④ D．①②③④
10．(2017·宁夏银川九中高三一模)下图是孟德尔杂交试验中豌豆的圆粒和皱粒产生的机理，下列说法正确的是( )
A．淀粉分支酶基因只需经过翻译过程即可形成酶
B．插入了外来DNA序列后的基因必然不能表达
C．外来DNA序列的插入改变了细胞中基因的数目
D．淀粉分支酶基因控制圆粒的过程受环境条件的影响
11.(2017·陕西师大附中高三模考)如图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向，有关说法正确的是( )
A．③是翻译过程，方向是从b到a
B．每种氨基酸均可由不止一种tRNA来转运
C．①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行
D．一条mRNA可与多个核糖体结合，多个核糖体共同合成一条多肽链，加快了翻译的速率
12．(2017·江苏江浦中学高三模拟)埃博拉出血热(EBHF)是由EBV(一种丝状单链RNA病毒)引起的，EBV与宿主细胞结合后，将其核酸－蛋白复合体释放至细胞质，通过下图途径进行增殖。如直接将EBV的RNA注入人体细胞，则不会引起EBHF。下列推断正确的是( )
A．过程②的场所是宿主细胞的核糖体，过程①所需的酶可来自宿主细胞
B．过程②合成两种物质时所需的氨基酸和tRNA的种类、数量一定相同
C．过程①所需嘌呤比例与过程③所需嘧啶比例相同
D．EBV侵染细胞过程与噬菌体侵染细菌过程相同
二、非选择题
13．(16分)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。分析并完成有关问题。
(1)在人体活细胞中都能进行的过程是________。在人体肝脏中，有些细胞正在进行②过程，说明细胞正在进行________。
(2)⑤过程表示______，进行的场所是________。
(3)③过程主要发生在______________的情况下，需要________酶的参与。
(4)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________来直接影响生物的性状。
14．(10分)(2017·安徽安庆高二期末)下图示中心法则的信息流，据图回答下列问题：
(1)图B、C、D生理过程与图A中相对应序号分别是________。
(2)图B、C、D中，________链表示核糖核苷酸长链。
(3)能完成图A中③、④的生物是________。用箭头的形式表示出HIV病毒的信息流________。
(4)图D过程不可能发生在________中。
A．神经元 B．肝细胞
C．心肌细胞 D．人成熟的红细胞
15．(14分)已知放线菌素D是RNA合成抑制剂。如下图是根据海胆受精卵在有放线菌素D和无放线菌素D存在情况下培养时，根据“14C标记”的缬氨酸参与蛋白质合成的实验结果绘制的曲线图。请据图回答有关问题：
(1)直接参与将14C-缬氨酸掺入新合成的蛋白质的细胞器是________，该过程在生物学上称为________，所依赖的模板是________分子，合成该分子所需要的原料是________。
(2)从受精开始到10 h之内，蛋白质合成所依赖的模板分子的来源是( )
A．未受精的卵细胞原有的
B．受精卵新合成的
C．精子提供的
D．无法确定
(3)受精10 h以后，海胆细胞内新合成蛋白质所依赖的模板分子来源主要是________(答案从(2)小题四个选项中选择，用字母代表)，作出此判断的依据是________________。
答案与解析
1．C 2．B 3．A 4．C 5．A 6．B 7．A 8．A 9．D 10．D 11.C
12．C 13．(1)④⑤ 有丝分裂 (2)翻译 核糖体 (3)某些RNA病毒侵入活细胞中 逆转录 (4)酶 蛋白质分子的结构
14．(1)①②⑤ (2)C、D (3)RNA病毒 RNA→DNA→RNA→蛋白质 (4)D
15．(1)核糖体 翻译 mRNA 核糖核苷酸 (2)A (3)B 加入放线菌素D的处理组，受精10 h后蛋白质合成明显减少，而对照组蛋白质合成显著增加
