高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因表达与性状的关系教案设计

第四章 基因的表达 4.2 基因对性状的控制B

教学重点

1．中心法则。

2．基因、蛋白质与性状的关系。

教学难点

基因、蛋白质与性状的关系。

教学方法

讨论法、演示法、阅读指导法。

教学课时

1课时。

教学过程

一、导入新课

教师引导学生阅读“问题探讨”，然后回答问题。

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？

二、新课教学

（一）中心法则的提出及其发展

1．中心法则的提出

1957年，克里克提出中心法则：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。见下图。

2．中心法则的发展

（1）RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向RNA。

（2）致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向DNA。

3．完善后的中心法则内容

4．图解表示出遗传信息的传递有5个过程

（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递（见下图）

（2）以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递（见下面二图）

DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体的发育过程中。

6．资料分析

引导学生阅读P69“资料分析”回答问题。

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）（略）

（二）基因、蛋白质与性状的关系

1．基因对性状的间接控制

（1）机理：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状。

（2）实例：白化病是由于控制酪氨酸酶的基因异常引起的。

2．基因对性状的直接控制

（1）机理：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

（2）实例：囊性纤维病是由于编码一个跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失3个碱基引起的。

3．基因与性状的关系

（1）基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。如人的身高可能是由多个基因决定的，后天的营养和体育锻炼也有重要作用。

（2）生物体性状的调控网络：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，精细地调控着生物体的性状，即表现型（性状）＝基因型＋环境因素。

4．细胞质基因与细胞核基因的比较（见下表）

5．旁栏思考题

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。

6．批判性思维

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。

7．技能训练

提示：1．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。

三、例题操练

例1．列关于中心法则的叙述中，不正确的是（　　）

A．它是指遗传信息在生物大分子间的传递过程

B．它首先由英国科学家克里克提出

C．遗传信息的传递方向不可能从RNA传向DNA

D．遗传信息最终要传向蛋白质，使其表达

解析：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。

答案：C

例2．马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是（　　）

A．生活环境不同

B．DNA分子中碱基对排列顺序不同

C．DNA分子中碱基配对的方式不同

D．着丝点数目不同

解析：不同生物的性状不同的根本原因是生物体内的遗传物质不一样。而遗传物质不同表现在DNA分子数目不同、DNA分子中脱氧核苷酸排列顺序不同等方面，所以马和豚鼠的体细胞中染色体数目相同，但由于组成它们的DNA上的脱氧核苷酸的排列顺

例4．白化病患者的毛发呈白色，皮肤呈淡红色。下列不属于其患病原因的一项是（　　）

A．皮肤和毛发等处细胞中缺少黑色素

B．皮肤和毛发等处细胞中缺少酪氨酸

C．皮肤和毛发等处细胞中缺少酪氨酸酶

D．皮肤和毛发等全身细胞中的基因不正常

解析：人的白化症状是控制酪氨酸酶的基因出现异常而引起的，酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变成黑色素，所以缺少酪氨酸酶会因为皮肤、毛发等处的酪氨酸不能转变为黑色素而表现出白化症状。

答案：B

例5．逆转录过程的发现对克里克提出的中心法则来说是（　　）

A．完全否定

B．毫无意义

C．补充和更加完善

D．彻底完善

解析：逆转录过程的发现是对中心法则的补充和完善，但是人们对遗传信息的传递过程的研究还在进行，还可能有其他的过程，所以不能说是彻底完善。

答案：C

例6．我国著名遗传学家童第周等人从蝾螈内脏中提取DNA注入小金鱼的受精卵中，结果约有1%的小金鱼在最后长出有一根蝾螈所具有的棒状平衡器。通过此试验不可以直接证明遗传物质（　　）

A．具有稳定性

B．具有改变性

C．能自我复制

D．能控制生物性状

解析：这个题考查的是对中心法则的理解，在小金鱼的受精卵中注入蝾螈的DNA，在小金鱼长大后表现出蝾螈的某些性状，说明蝾螈的DNA可以在小金鱼的细胞中进行自我复制，具有一定的稳定性，并且可以进行基因表达。

答案：B

例7．红绿色盲是一种遗传病，控制这种遗传病的遗传信息存在于（　　）

A．受精卵中

B．体内的皮肤细胞中

C．亲本配子中

D．体内的每个细胞中

解析：所有的遗传病的致病基因都存在于人的每一个细胞中，但是由于基因在不同的时间和不同的组织中选择性表达，导致在人的不同部位出现病症。

答案：D

例8．下列疾病不是由细胞质基因控制的是（　　）

A．镰刀型细胞贫血症

B．线粒体肌病

C．神经性肌肉衰弱

D．眼视网膜炎

解析：在线粒体和叶绿体中含有少量的DNA，能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质合成，把线粒体和叶绿体中的基因称作细胞质基因。人体线粒体DNA的缺陷与某些人类遗传病有关，如线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、眼视网膜炎及运动失调等。这些遗传病只能通过母亲遗传给后代。而镰刀型细胞贫血症是单基因隐性遗传病，致病基因位于染色体上，是受细胞核基因控制的。

答案：A

例9．同一人体不同细胞的细胞核中所含有的DNA和所转录成的RNA（　 　）

A．DNA相同，RNA也相同

B．DNA相同，RNA不同

C．DNA不同，RNA也不同

D．DNA不同，RNA相同

解析：因为所有体细胞都来自受精卵的有丝分裂，所以它们细胞核中的DNA都是相同的，但由于基因的选择性表达，所以不同的细胞中进行转录的基因不同，当然形成的RNA也就不同。

答案：B

例10．2001年9月日本政府正式宣布发现了亚洲首例“疯牛病”，世界上首例疯牛病是1996年在英国发现的并由此蔓延，研究表明人类的克罗伊茨费尔特——雅各布病（VCJD）与疯牛病一样，病原体（朊病毒）是一种能致病的蛋白质，而不含核酸，美国生物学家普鲁辛纳就是由于研究朊病毒作出的卓越贡献，而获得1997年诺贝尔医学或生理奖。朊病毒有两种构象：正常型（PrPC）和致病型（PrPSC），PrPSC可胁迫PrPC转化为PrPSC实现自我复制，并产生病理效应。下列有关疯牛病及朊病毒的叙述中错误的是（　　）

A．禁止将哺乳动物的蛋白质（如骨粉等）用作动物饲料，可有效预防“疯牛病”的传播

B．朊病毒的发现从理论上讲是对中心法则的补充和完善

C．朊病毒是通过细胞分裂的方式来繁殖的

D．要杀灭医疗器械上的朊病毒，可用NaOH溶液浸泡

解析：朊病毒不具核酸、不具细胞结构，其遗传信息的传递与一般生物差别很大，其发现是对中心法则的完善和补充。

答案：C