PAGE8-第2節基因對性狀的限制[學習目標]1.結合“中心法則的提出及其發展”，歸納并理解中心法則。2.概述基因限制生物體性狀的兩種方式，進一步理解基因、蛋白質與性狀的關系。學問點一中心法則的提出和發展學問梳理1.克里克提出的中心法則過程名稱遺傳信息流向①eq\o(□,\s\up3(01))復制DNA→DNA②轉錄eq\o(□,\s\up3(02))DNA→RNA③eq\o(□,\s\up3(03))翻譯eq\o(□,\s\up3(04))RNA→蛋白質2．中心法則的發展(1)閱讀教材P69“資料分析”①材料1說明遺傳信息還可以從eq\o(□,\s\up3(05))RNA流向eq\o(□,\s\up3(06))RNA。②材料2說明遺傳信息還可以從eq\o(□,\s\up3(07))RNA流向eq\o(□,\s\up3(08))DNA。③材料3說明遺傳信息還可能從eq\o(□,\s\up3(09))蛋白質流向eq\o(□,\s\up3(10))蛋白質。(該過程只是可能存在)④發展：歷經考驗后的中心法則，補充了遺傳信息從RNA流向eq\o(□,\s\up3(11))RNA以及從RNA流向eq\o(□,\s\up3(12))DNA這兩條途徑，比以往更加完善。(2)圖解(3)適用范圍①以eq\o(□,\s\up3(13))DNA作為遺傳物質的生物(包括原核生物、真核生物和DNA病毒)②以eq\o(□,\s\up3(16))RNA作為遺傳物質的生物RNA病毒(煙草花葉病毒、SARS病毒)逆轉錄病毒(HIV)3.總結：中心法則幾個過程分析1.DNA病毒內不含RNA，其遺傳信息的傳遞是否遵循中心法則的內容？為什么？提示：遵循，因為DNA病毒是把自身的遺傳物質注入宿主細胞中，然后利用宿主細胞供應原料進行DNA的復制和基因的表達。2．神經細胞中能發生哪些遺傳信息的傳遞？提示：轉錄、翻譯。典題精析[例1]遺傳信息的流淌方向可用下圖表示，圖中序號表示復制等過程。下列敘述中錯誤的是()A．過程①②③④⑤均存在堿基互補配對B．原核細胞中過程②⑤可以同時進行C．⑤過程涉及的RNA只有mRNA和tRNAD．過程②④的堿基配對方式有所不同解題分析圖中①是DNA的復制、②是轉錄、③是逆轉錄、④是RNA的復制、⑤是翻譯過程，這些過程均存在堿基互補配對，A正確；真核細胞中轉錄主要在細胞核中進行，翻譯在細胞質中進行，mRNA要出細胞核后才能進行翻譯，而原核細胞不存在核膜，轉錄和翻譯可以同時進行，B正確；翻譯過程模板為mRNA，須要轉運工具tRNA，還要有核糖體，故還要涉及rRNA，C錯誤；過程②的堿基配對方式為A—U、T—A、C—G、G—C，過程④的堿基配對方式為A—U、U—A、C—G、G—C，D正確。答案C[例2]如圖所示，能在造血干細胞和唾液腺細胞內發生的過程分別是()A．前者有①②③，后者有②③B．兩者都有①C．兩者都有①②③D．兩者都有①②解題分析造血干細胞可分裂，其內可發生DNA復制和基因的表達；而唾液腺細胞不能分裂，只能進行基因表達。答案A[例3]在其他條件具備的狀況下，在試管中加入物質X和物質Z，可得到相應產物Y。下列敘述正確的是()A．若X是DNA，Y是RNA，則Z是逆轉錄酶B．若X是DNA，Y是mRNA，則Z是脫氧核苷酸C．若X是RNA，Y是DNA，則Z是限制酶D．若X是mRNA，Y是在核糖體上合成的大分子，則Z是氨基酸解題分析若X是DNA，Y是RNA，則Z是RNA聚合酶，A錯誤；若X是DNA，Y是mRNA，則Z是核糖核苷酸，B錯誤；若X是RNA，Y是DNA，則Z是逆轉錄酶，C錯誤；若X是mRNA，Y是在核糖體上合成的大分子，即蛋白質，則Z是氨基酸，D正確。答案D學問點二基因、蛋白質與性狀的關系學問梳理1.基因限制生物性狀的兩條途徑(1)基因對生物性狀的間接限制①實質：基因通過限制eq\o(□,\s\up3(01))酶的合成來限制eq\o(□,\s\up3(02))代謝過程，進而限制eq\o(□,\s\up3(03))生物體的性狀。②舉例(2)基因對生物性狀的干脆限制①實質：基因通過限制eq\o(□,\s\up3(10))蛋白質的結構干脆限制生物體的性狀。②舉例：eq\o(□,\s\up3(11))囊性纖維病。編碼CFTR蛋白(跨膜蛋白)的基因缺失了eq\o(□,\s\up3(12))3個堿基→CFTR蛋白在第508位缺少eq\o(□,\s\up3(13))苯丙氨酸→CFTR蛋白eq\o(□,\s\up3(14))結構異樣→使CFTR轉運氯離子的功能異樣，支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖，使人患囊性纖維病。2．基因與性狀的關系eq\a\vs4\al(1基因與性狀,的數量關系)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一個基因確定一種性狀,\o(□,\s\up3(15))多個基因確定一種性狀,一個基因會影響到多種性狀))(2)基因與性狀的對應關系(3)影響基因限制性狀的因素生物性狀是由eq\o(□,\s\up3(19))基因和eq\o(□,\s\up3(20))環境條件共同作用的結果，其關系如圖所示：3．細胞質基因細胞質基因指的是細胞核以外的eq\o(□,\s\up3(22))細胞質中的基因。eq\o(□,\s\up3(23))葉綠體和eq\o(□,\s\up3(24))線粒體中的DNA都能夠進行半自主自我復制，并通過eq\o(□,\s\up3(25))轉錄和eq\o(□,\s\up3(26))翻譯限制某些蛋白質的合成。如線粒體疾病是由線粒體eq\o(□,\s\up3(27))DNA缺陷引起的，這些遺傳病都只能通過eq\o(□,\s\up3(28))母親遺傳給后代。1.一個基因的變更僅僅引起生物體單一性狀的變更嗎？并說明緣由？提示：不是，基因與生物的性狀之間并非簡潔的一一對應關系，因此一個基因變更可能會影響多種性狀。2．白化病與老人頭發變白的緣由相同嗎？提示：不相同。白化病是由于限制酪氨酸酶的基因異樣導致細胞不能合成酪氨酸酶而缺乏黑色素，而老年人頭發變白是由于細胞蒼老時酪氨酸酶活性下降而缺乏黑色素。典題精析[例1]下面關于基因、蛋白質、性狀之間關系的敘述中，錯誤的是()A．生物體的一切性狀完全由基因限制，與環境因素無關B．基因可通過限制蛋白質的結構干脆限制生物體的性狀C．基因可通過限制酶的合成來限制代謝過程，進而限制生物體的性狀D．基因的遺傳信息可通過轉錄和翻譯傳遞到蛋白質得以表達解題分析生物體的性狀由基因限制，同時受環境因素的影響，A錯誤。答案A[例2]Leber遺傳性視神經病是一種遺傳病，此病由線粒體DNA上的基因限制。某女士的母親患有此病，假如該女士結婚生育，下列預料正確的是()A．假如生男孩，孩子不會攜帶致病基因B．假如生女孩，孩子不會攜帶致病基因C．不管生男或生女，孩子都會攜帶致病基因D．必需經過基因檢測，才能確定解題分析Leber遺傳性視神經病是由線粒體DNA基因突變所致，屬于細胞質遺傳。已知女士的母親患有Leber，則該女士確定患有該病，所以當該女士結婚生育時，其子女也必定患病。答案C學問拓展1生物體的性狀受細胞核基因和細胞質基因的共同限制。2細胞質基因的復制、轉錄和翻譯均在線粒體或葉綠體內完成，這兩類細胞器是半自主性細胞器；細胞核基因的復制、轉錄在細胞核內進行，翻譯在細胞質的核糖體上進行。3細胞質遺傳遵循中心法則，但不遵循孟德爾遺傳定律。母系遺傳子女的性狀與母本保持一樣的機理是卵細胞內含有大量的細胞質，精子內只含有極少量的細胞質。受精卵中的細胞質基因幾乎全部來自卵細胞。當堂檢測——查漏補缺鞏固提升1．尿嘧啶核糖核苷(簡稱尿苷)在細胞內可以轉化為尿嘧啶核糖核苷酸。假如選用含有3H－尿嘧啶核糖核苷的養分液，處理活的小腸黏膜層，幾小時后檢測小腸絨毛，發覺整個小腸黏膜層上均有放射性出現。推想與之親密相關的過程是圖中的()A．①B．②C．③D．①和②答案B解析小腸黏膜層上均有放射性出現是因為3H－尿嘧啶核糖核苷被利用，說明合成了RNA，發生了轉錄過程。2．下列過程中，由逆轉錄酶催化的是()A．DNA→RNA B．RNA→DNAC．蛋白質→蛋白質 D．RNA→蛋白質答案B解析RNA→DNA屬于逆轉錄過程，須要逆轉錄酶催化，B正確。3．同一株水毛茛，浸在水中的葉與袒露在空氣中的葉形態不同，緣由是()A．基因發生了變更B．環境確定生物的性狀C．基因未發生變更，性狀還受環境的影響D．水中葉片脫落了答案C解析同一株水毛茛，浸在水中的葉與袒露在空氣中的葉形態不同，該株水毛茛的基因型沒有發生變更，是環境影響了性狀表現，說明生物性狀是由遺傳物質確定的同時，還受環境影響。4．如圖為人體內基因對性狀的限制過程，分析可知()A．基因1和基因2一般不會出現在人體內的同一個細胞中B．圖中①過程需RNA聚合酶的催化，②過程不需tRNA的幫助C．④⑤過程的結果存在差異的根本緣由是血紅蛋白結構的不同D．過程①②③表明基因通過限制酶的合成來限制代謝過程，進而限制生物體的性狀答案D解析人體的體細胞均由同一個受精卵分裂、分化而形成的，因此基因1和基因2在人體的幾乎全部細胞中都同時存在，A錯誤；①是轉錄過程，須要RNA聚合酶的催化，②是翻譯過程，須要tRNA攜帶氨基酸，B錯誤；④⑤過程的結果存在差異的干脆緣由是血紅蛋白結構不同，C錯誤；過程①②③表明基因通過限制酶的合成來限制代謝過程，進而限制生物體的性狀，D正確。5．中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質傳遞與表達的過程。請回答下列問題。(1)圖中a、b、c、d所表示的四個過程分別是________、________、________和________。(2)須要tRNA和核糖體同時參加的過程是________(用圖中的字母回答)。(3)a過程發生在真核細胞分裂的________期。(4)在真核細胞中，a和b兩個過程發生的主要場所是______________。(5)能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是________，后者所攜帶的分子是________。(6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達的途徑有(用類似本題圖中的形式表述)：①____________________________________________________________；②____________________________________________________________。答案(1)DNA復制轉錄翻譯逆轉錄(2)c(3)間(4)細胞核(5)tR