2018版高中生物第四章遗传的分子基础第三节基因对性状的控制和人类基因组计划教学案苏教版必修 本文关键词：性状，第四章，第三节，必修，遗传
2018版高中生物第四章遗传的分子基础第三节基因对性状的控制和人类基因组计划教学案苏教版必修 本文简介：第2课时基因对性状的控制和人类基因组计划1.生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。2．基因的主要功能是通过转录和翻译过程，把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。3．中心法则是指遗传信息从DNA流向DNA，及遗传信息从DNA流向RNA，
2018版高中生物第四章遗传的分子基础第三节基因对性状的控制和人类基因组计划教学案苏教版必修 本文内容：
第2课时
基因对性状的控制和人类基因组计划
1.生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理
生化特性。
2．基因的主要功能是通过转录和翻译过程，把遗传信息
转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋
白质，从而决定生物体的性状。
3．中心法则是指遗传信息从DNA流向DNA，及遗传信
息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。
4．基因控制性状有两种途径：一是基因通过控制蛋白质
的结构直接控制生物体的性状；二是基因通过控制酶的
合成来控制细胞的代谢过程，进而控制生物体的性状。
5．人类基因组的DNA序列主要分布在细胞核中22条常
染色体和X、Y两条性染色体上。
一、基因对性状的控制
1．生物体的性状
包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。例如，豌豆种子形状的圆形和皱形，人的白化症状等，都是基因控制下的性状表现。
2．基因的主要功能
通过转录和翻译过程，把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。
3．中心法则的内容(信息流的方向和实质)
项目
形式
实质
方向一
DNA→DNA
遗传信息传递，即DNA的自我复制
方向二
DNA→mRNA→蛋白质
遗传信息表达，即转录和翻译
图示
4．中心法则的发展
内容
信息流
举例
RNA自我复制
RNA→RNA
烟草花叶病毒
RNA逆转录合成DNA
RNA→DNA
艾滋病病毒
5．基因对性状的控制
(1)直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)间接途径：基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。
二、人类基因组计划
1．主要内容：完成对人体24条染色体上的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制，其中的主要任务是DNA测序。
2．意义：是人类认识自身遗传组成的重大事件。
1．判断下列说法的正误
(1)生物性状由基因体现(×)
(2)生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性(√)
(3)遗传信息的传递包括了转录和翻译两个过程(×)
(4)生物体的一个性状有时可受多个基因的影响，但一个基因只能影响一个性状(×)
(5)人类的基因组指一个染色体组上的全部基因(×)
(6)HGP是人类认识自身遗传组成的重大事件(√)
2．下列过程中由逆转录酶催化的是(
)
A．DNA→RNA
B．RNA→DNA
C．RNA→蛋白质
解析：选B
DNA→RNA表示转录过程，该过程需要RNA聚合酶，不需要逆转录酶；RNA→DNA表示逆转录过程，该过程需要逆转录酶；RNA→蛋白质表示翻译过程，该过程不需要逆转录酶。
3．在人体正常细胞中，遗传信息的流动过程不包括(
)
①DNA的复制
②RNA的复制
③转录
④逆转录
⑤翻译
A．①②
B．②④
C．③⑤
解析：选B
在人体细胞中，能正常进行的是DNA分子复制、转录和翻译过程，RNA分子的复制和逆转录过程只发生RNA病毒侵染的细胞中，所以在人体正常细胞中，遗传信息的流动过程不包括RNA分子的复制和逆转录过程。
4．中心法则是指(
)
A．遗传信息的传递和表达的过程
B．遗传信息的转录和翻译的过程
C．碱基互补配对的过程
解析：选A
中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的表达过程；也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。
5．DNA的基本功能是(
)
A．传递遗传信息
B．控制蛋白质合成
C．传递和表达遗传信息
解析：选C
DNA的两大基本功能：①遗传信息的传递主要是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。②遗传信息的表达是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。
6．在同一草场上，牛和羊吃相同的草料，但它们合成的自身物质却不同，其根本原因是(
)
A．组成蛋白质的氨基酸种类不同
B．遗传物质携带的信息不同
C．个体大小不同，消化能力不同
解析：选B
牛和羊吃相同的草料，但合成的自身物质不同，其根本原因是遗传物质携带的信息不同。
7．控制生物性状的遗传物质单位是(
)
A．染色体
B．DNA
C．基因
解析：选C
染色体是基因的主要载体；DNA是绝大多数生物的遗传物质；基因是有遗传效应的DNA
片段，是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。
8．“人类基因组计划”需要测定人类的24条染色体的基因及其序列，这24条染色体是(
)
A．22条常染色体，再加上X
和Y
两条染色体
B．46条染色体的任意24条染色体
C．23条常染色体，再加上Y染色体
解析：选A
“人类基因组计划”需要测定人类的22条常染色体，再加上X
和Y
两条染色体。
1．所有生物的中心法则
(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递，如全部的细胞生物和T2噬菌体等DNA病毒。
(2)具有RNA复制功能的RNA病毒的信息传递，如烟草花叶病毒。
(3)具有逆转录功能的RNA病毒的信息传递，如HIV病毒。
2．基因的两个基本功能
(1)遗传信息的传递功能：通过DNA的复制完成，发生在亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
(2)对遗传信息的表达功能：通过转录和翻译完成，发生在个体发育过程中。
3．各个生理过程准确进行的原因
(1)前者为后者的产生提供了一个标准化的模板。
(2)各生理过程都严格遵循碱基互补配对原则。
[题组冲关]
1．下列对中心法则所包含的各个过程的理解，不正确的是(
)
A．都在细胞核中进行
B．都需要细胞提供能量
C．都需要模板、酶和原料
D．都遵循碱基互补配对原则
解析：选A
翻译过程在核糖体上进行。
2．下面是中心法则示意图，各个字母代表不同的过程，相关叙述正确的是(
)
A．正常情况下大肠杆菌能发生d过程
B．c过程需要tRNA与核糖体共同参与
C．植物细胞中，可经b、c过程合成纤维素
D．过程a、b、d、e都会发生碱基的互补配对，而过程c没有碱基的互补配对
解析：选B
大肠杆菌是原核生物，细胞中有遗传物质DNA，没有逆转录过程；c过程为翻译，需要tRNA与核糖体共同参与；纤维素的化学成分是多糖，不是蛋白质；过程a、b、c、d、e都会发生碱基的互补配对。
1．直接途径
以镰刀型细胞贫血症的发生为例：
从图中可以看出，基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状的。
2．间接途径
以豌豆的圆粒和皱粒原因分析为例：
从图中可以看出，基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物性状的。
3．两种途径归纳
由于生物的性状主要是由蛋白质体现的，而蛋白质的合成又是受基因控制的，所以生物的性状是由基因控制的。
[名师点拨]
基因与性状的关系
(1)生物的大多数性状是受单基因控制的，如豌豆的高茎与矮茎，由一对等位基因控制。
(2)生物有些性状是受多个基因决定的，如人的身高。
(3)生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因型和环境条件共同作用的结果，即表现型＝基因型＋环境条件。
(4)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。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关系，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络。
[题组冲关]
3．下列有关基因与性状关系的叙述，错误的是(
)
A．一对相对性状可由多对基因控制
B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物的性状
C．隐性基因控制的性状不一定得到表现
D．基因型相同时，表现型就相同
解析：选D
基因型决定表现型，但性状表现还受环境的影响，所以基因型相同，表现型不一定相同。
4．下列关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述，不正确的是(
)
A．每一个性状都只受一个基因控制
B．蛋白质的结构改变能导致生物体的性状改变
C．蛋白质的合成是受基因控制的
D．基因可通过控制酶的合成控制生物体的性状
解析：选A
生物的每一个性状可能受一对或多对基因控制；蛋白质是生物性状的主要体现者，所以蛋白质的结构改变能导致生物体的性状改变；基因控制蛋白质的合成；基因可通过控制酶的合成来控制代谢，从而控制生物体的性状。
5．(江苏高考)下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是(
)
A．该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防
B．该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程
C．该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA序列
D．该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响
解析：选A
A项是人类基因组计划的正面意义；人类基因组计划是从DNA分子水平上研究自身遗传物质；该计划的目的是测定人类基因组(22条常染色体和X、Y染色体)的全部DNA序列，而人类一个染色体组只含23条染色体；该计划的实施也可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响。
[方法规律]
界定基因组和染色体组
由上图可以看出，对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2＋性染色体；但对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。
一、选择题
1．下列关于真核细胞中基因和DNA的叙述，正确的是(
)
A．一个DNA分子中只有一个基因
B．基因是具有遗传效应的DNA片段
C．DNA
中任一片段都是基因
D．基因只存在于DNA分子的一条链上
解析：选B
一个DNA分子中有许多个基因；基因是有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。
2．图甲所示为基因表达过程，图乙为中心法则。①～⑤表示不同生理过程。下列叙述正确的是(
)
A．图甲所示的过程对应图乙中的②和③
B．红霉素影响核糖体在mRNA上的移动，故影响转录过程
C．侵染了T2噬菌体的大肠杆菌中会发生图乙中的④⑤过程
D．图乙中涉及碱基A与U配对的过程为①③④⑤
解析：选A
图甲所示为基因表达过程，包括转录和翻译，对应图乙中②和③。在翻译过程中，核糖体要沿着mRNA移动，所以影响核糖体在mRNA上移动即影响了翻译过程。图乙中的过程④为RNA复制过程，过程⑤为逆转录过程，T2噬菌体的遗传物质是DNA，不可能发生④⑤过程。DNA复制过程中无A与U之间的配对。
3．在下列生物体内或细胞内遗传信息能正常表达的是(
)
A．HIV病毒
B．人成熟的红细胞
C．大肠杆菌
D．噬菌体
解析：选C
HIV病毒和噬菌体都没有细胞结构，不能独立进行遗传信息的表达；人成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，不能进行遗传信息的表达。
4．遗传信息从RNA到DNA的途径是对中心法则的补充，下列能够进行该传递过程的生物是(
)
A．噬菌体
B．艾滋病病毒
C．烟草
D．蓝藻
解析：选B
艾滋病病毒是逆转录病毒，其侵染T细胞后首先发生逆转录过程；噬菌体、烟草和蓝藻在正常情况下不会发生逆转录过程。
5．科学家通过对前列腺癌细胞系的研究发现，绿茶中的多酚可减少BCL－XL蛋白，而这种蛋白有抑制癌细胞凋亡的作用。这表明绿茶具有抗癌作用，根本原因是由于绿茶细胞中具有(
)
A．多酚
B．多酚酶基因
C．BCL－XL蛋白
D．BCL－XL蛋白酶
解析：选B
绿茶具有抗癌作用得根本原因是绿茶细胞中具有多酚酶基因。
6．专家最初预测人的基因组大约有8万至10万个基因，“人类基因组计划”课题组近来研究估计，可能只有3～5万个基因。对于人类基因的“大缩水”，如果从基因控制蛋白质的角度看，人类在使用基因上很“节约”，与其他物种相比要高效，很可能是(
)
A．一个基因含有多个遗传密码
B．一个基因控制合成多种蛋白质
C．合成一个蛋白质时共用多个基因
D．基因的分子结构不稳定，易变动
解析：选B
基因是有遗传效应DNA片段，而密码子位于信使RNA上；据题意，基因数量少而控制的蛋白质种类多，则可能是一个基因控制合成多种蛋白质；从题干给出的信息，无法得出合成一个蛋白质时共用多个基因；DNA分子的结构具有稳定性。
7．如图为人体内基因对性状的控制过程示意图，下列叙述不正确的是(
)
A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体
B．镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是基因异常
C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降
D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来进行的
解析：选D
镰刀型红细胞形成过程体现了基因通过控制蛋白质结构来控制性状，而黑色素的形成过程体现了基因通过控制酶的合成影响代谢活动，从而控制性状。
8．一种生物的全部不同基因所组成的一套基因，就是这种生物的(
)
A．染色体
B．遗传物质
C．基因组
D．细胞核
解析：选C
一种生物的全部不同基因所组成的一套基因，就是这种生物的基因组。
二、非选择题
9．据图回答问题。
(1)此图表示遗传信息的传递规律，在遗传学上称为________法则。
(2)图中①表示____________过程，③表示________过程。
(3)如果DNA分子一条链(a链)的碱基顺序是……ACGGAT……，
那么，在②过程中，以a链为模板形成的mRNA碱基顺序是________________，在这段mRNA中包含了______个密码子，需要______个tRNA才能把所需要的氨基酸转运到核糖体上。
(4)基因对性状的控制有两条途径：一条是基因通过控制______的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；另一条是基因通过控制__________的结构，直接控制生物体的性状。
解析：(1)图中表示的遗传信息的传递规律称中心法则。(2)在中心法则中，图中①②③分别表示DNA复制、转录和翻译，前两个过程发生在细胞核中，翻译发生在核糖体上；④⑤分别表示逆转录和RNA复制，这些过程只发生在RNA病毒的增殖过程。(3)根据碱基互补配对原则可知，以a链为模板转录形成的mRNA是“…UGCCUA…”，其中mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子，因此该mRNA含2个密码子，因这两个密码子对应2个氨基酸，故需2个tRNA转运所需要的氨基酸。(4)基因控制生物的性状有两个途径：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；基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。
答案：(1)中心
(2)DNA复制
翻译
(3)UGCCUA
2
2
(4)酶
蛋白质
一、选择题
1．研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(如图)判断，下列相关叙述错误的是(
)
A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节
B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞
C．通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上
D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
解析：选B
合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经逆转录、转录和翻译；人类免疫缺陷病毒(HIV)属于逆转录病毒的一种，主要攻击人体的淋巴细胞，在侵染过程中HIV的蛋白质能进入T淋巴细胞内；HIV的遗传物质RNA，经逆转录形成的DNA可整合到患者细胞的基因组中；根据题图中的中心法则可知病毒DNA是通过逆转录过程合成，可见科研中可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。
2．在绝大多数生物的细胞中，遗传信息传递的顺序是(
)
①蛋白质
②DNA
③mRNA
④tRNA
A．①—②—③
B．①—④—②
C．②—③—①
D．②—④—①
解析：选C
在绝大多数生物的细胞中都可以发生转录和翻译过程，即遗传信息能从DNA传递到mRNA，再从mRNA到蛋白质。
3．乙肝病毒是一种由约3
200个脱氧核苷酸组成的双链DNA病毒，这种病毒的复制方式比较特殊，简要过程如下图所示。相关分析合理的是(
)
A．①表示复制过程，与DNA解旋酶、DNA聚合酶有关
B．②表示表达过程，与RNA聚合酶有关
C．③表示转录过程，与逆转录酶有关
D．①过程需要的原料为核糖核苷酸，③过程需要的原料为脱氧核糖核苷酸
解析：选D
据图可知，①是转录、②是翻译、③是逆转录，④是噬菌体的蛋白质外壳和DNA装配成子代乙肝病毒。①过程需要RNA聚合酶；②过程需要蛋白质合成酶；③过程需要逆转录酶；①过程需要的原料是核糖核苷酸，③过程需要的原料是脱氧核糖核苷酸。
4.如图表示生物界完整的中心法则，有关叙述不正确的是(
)
A．上述过程都需要模板、原料、酶和能量
B．上述过程均遵循碱基互补配对原则，其中②不同于③的碱基配对方式为T－A
C．在原核细胞中，②③过程可在细胞同一区域同时发生
D．①②③过程均可在线粒体、叶绿体中进行；④⑤过程发生在某些病毒内
解析：选D
图中①是DNA的复制、②是转录、③是翻译、④是逆转录、⑤是RNA的复制、⑥是翻译，每个过程都需要模板、原料、酶和能量；②是转录，DNA模板链中的T与mRNA中的A配对，③是翻译，密码子和反密码子中都没有碱基T，而有碱基U与A配对，两者的碱基配对不同；在原核细胞中没有核膜，可以边转录边翻译；①②③过程均可在线粒体、叶绿体中进行，但病毒自身不能进行新陈代谢，因此不能进行④⑤过程，病毒的④⑤过程发生在宿主细胞内。
5．下列关于真核细胞内DNA复制、转录和翻译的相关叙述，正确的是(
)
A．DNA复制和转录的模板相同
B．mRNA与tRNA的碱基种类不同
C．核糖体上存在mRNA的结合部位
D．DNA复制时不发生翻译过程
解析：选C
DNA复制时2条链都分别作为模板，转录时以1条链即模板链作为模板。RNA的碱基都是AGCU4种。mRNA与核糖体结合，进行翻译。DNA复制时，细胞中翻译过程也会存在。
6．如图表示遗传信息流的中心法则图解，有关叙述正确的是(
)
A．原核细胞中RNA的合成以e过程方式进行
B．c过程需要RNA聚合酶，d过程需要逆转录酶
C．真核细胞的细胞核内能够进行的过程有a、b
D．参与c过程的tRNA最多有64种
解析：选C
原核细胞内的遗传物质是DNA，合成RNA应是b过程，e过程为RNA的复制。c过程是翻译，不需要RNA聚合酶，d过程是逆转录需要逆转录酶。真核细胞细胞核内能够进行的过程有DNA的复制和转录过程。参与翻译过程的tRNA有61种。
7．治疗艾滋病(其遗传物质为RNA)的药物AZT的分子结构与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。试问AZT抑制病毒繁殖的机制是(
)
A．抑制艾滋病病毒RNA基因的转录
B．抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录合成DNA
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
解析：选B
AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似，也可以代替胸腺嘧啶脱氧核苷酸参与DNA合成的过程，形成无效的DNA，因此能抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录合成DNA。
8．下面是关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述，其中不正确的是(
)
A．蛋白质的功能可以影响性状
B．蛋白质的结构可以直接影响性状
C．基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
D．生物体的性状完全由基因控制不受环境影响
解析：选D
蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者，故其功能可以影响生物性状。基因可以通过直接控制蛋白质的结构来控制性状，也可以通过控制酶(蛋白质)的合成来间接控制生物性状，可以说基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。生物的性状是基因型和环境共同作用的结果。
9．人类每条染色体上都有很多基因。下图表示1号染色体上的几种基因对性状的控制及基因在染色体上的位置，若不考虑染色体交叉互换，据此不能得出的结论是(
)
A．他们的儿子出现椭圆形红细胞概率为1/2
B．他们的孩子不可能是Rh阴性
C．母亲正常减数分裂第一极体中的基因组成是aDe
D．他们的孩子有的可能不产生淀粉酶
解析：选C
母亲的基因型为AaDDEe，父亲基因型为Aaddee，由于ADE基因在同一条染色体上，则母亲所能形成的卵细胞的基因组成为ADE、aDe，父亲所产生精子的基因组成为Ade、ade。其儿子出现椭圆形红细胞(Ee)的概率为1/2；其母亲的卵细胞中一定携带有D基因，因此二者的后代不会出现Rh阴性；第一极体中每条染色体上具有两条姐妹染色单体，因此母亲正常减数分裂第一极体的基因组成为aaDDee或AADDEE；不能产生淀粉酶的个体其基因组成为aa，这对夫妻都携带控制淀粉酶合成基因的隐性基因，因此其可能生出隐性纯合子后代。
二、非选择题
10．人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。人群中，有若干种遗传病是由于苯丙氨酸的代谢缺陷所导致。例如，苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育，造成智力低下。请分析：
(1)缺乏哪一种酶可导致病人又“白”(白化病)又“痴”？________。
(2)缺乏哪些酶可导致病人只“白”不“痴”？____________________。
(3)缺乏哪一种酶时，婴儿使用过的尿布留有黑色污迹(尿黑酸)？________。
(4)上述实例可以说明基因是如何控制性状的？_______________________________。
解析：(1)据图可知缺乏酶①不能形成黑色素会患白化病，苯丙氨酸只有形成苯丙酮酸，造成其积累导致脑痴。(2)由图可知黑色素的形成需要酶①和酶⑤，此人不痴，说明酶①不缺乏，应是缺乏酶⑤和酶⑥。(3)由图可知缺乏酶③时尿黑酸不能分解，故会形成尿黑酸积累。(4)由图可知基因是通过控制酶的合成，控制代谢过程进而控制生物体的性状。
答案：(1)酶①
(2)酶⑤和酶⑥
(3)酶③
(4)基因通过控制酶的合成，控制代谢过程进而控制生物体的性状