第2節基因對性狀的控制
一、教學目標：
1.解釋中心法則。
2.舉例說明基因與性狀的關系
二、教學重難點：
1.教學重點
（1）中心法則
（2）基因、蛋白質與性狀的關系
2.教學難點
基因、蛋白質與性狀的關系
三、專家建議：
“基因對性狀的控制”一節是人教版《必修2?遺傳與進化》第四章第二節，之前教材已在第二章和第三章就“基因在哪里”和“基因是什么”的問題上作了詳細闡述和分析，接下來研究“基因是如何起作用的”，即第四章對基因的表達問題進行研究。本章第一節著重探討了“基因指導蛋白質的合成”問題，緊接著第二節就基因如何控制生物體性狀展開分析，與教材之前知識內容層層推進，從微觀到宏觀，解釋了生物體多樣性的內在原因，而教材第一、二兩章又恰恰是從宏觀現象到微觀分析了遺傳現象到控制因素的過程，本節與之相呼應；并為解釋第五章“基因突變及其他變異”奠定了理論基礎，故可見本節內容不僅在教材體系上起到了“結構橋梁”的作用，并體現了人類認知事物的一般規律和研究方法。
四、教學方法
舉例、講解法。
五、課時安排：
1課時
六、教學用具
教學課件
七、教學過程
【新課導入】
[課程導入]在上一節課中我們詳細學習了基因指導蛋白質的合成過程，你能否根據基因指導蛋白質合成的全過程，試畫一個流程圖，簡要地表示出其中遺傳信息的傳遞方向？
一、中心法則的提出及其發展
1、中心法則的提出
1957年，克里克的一個猜想：中心法則
遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質。
中心法則在后來的蛋白質的合成過程被揭示后獲得公認，中心法則實質上蘊涵著核酸和蛋白質這兩類生物大分子之間的相互聯系和相互作用，而其產生和發展則與人類對核酸結構和功能的認識密切相關。
其實生命的本質就是遺傳信息的流動，整個生命的核心問題就是如何保證遺傳信息能夠沿著正確的方向準確無誤、順暢及時地進行流動。隨著大量實驗數據的積累，人們發現中心法則也存在一些不足。
2、中心法則的發展
[資料分析]大家認為克里克的中心法則應該做什么修改？
資料1：1965年，科學家在RNA病毒里發現了一種RNA復制酶，像DNA復制酶能對DNA進行復制一樣，RNA復制酶能對RNA進行復制。
資料2：1970年，科學家在致癌的RNA病毒中發現逆轉錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。
資料3：1982年，科學家發現瘋牛病（朊病毒）是由一種結構異常的蛋白質在腦細胞內大量增殖引起的。這種因錯誤折疊而形成的結構異常的蛋白質，可能促使與其具有相同氨基酸序列的蛋白質發生同樣的折疊錯誤，從而導致大量結構異常的蛋白質形成。
這些修改都被證實了嗎？
[討論]你認為這些資料是否推翻了傳統的中心法則？你能不能試著畫修改后的中心法則
3、中心法則的地位
中心法則是生命體系中最核心、最簡約、最本質的規律，掌握這個規律對生命本質的把握有著重要的作用。
（1）中心法則在信息角度論證了生物界的統一性。
（2）中心法則為現代生物學理論的大統一奠定了基礎，遺傳、發育和進化是最基本的三大生命現象。
二、基因、蛋白質與性狀的關系
基因控制蛋白質的合成與基因控制生物的性狀有何關系？與生物遺傳又有什么關系？實際上我們早已能夠回答，請大家回憶必修一的相關知識，蛋白質與生物性狀有什么關系？蛋白質如何承擔生命活動？有不同的蛋白質就會使生物體呈現出不同的生理特性，而基因也是通過控制合成不同的蛋白質，從而來調控生物的性狀。
[實例分析]
a.、豌豆的圓粒和皺粒：
DNA中插入了一段外來的DNA序列編碼淀粉分支酶的DNA序列正常
打亂了編碼淀粉分支酶的DNA序列
淀粉分支酶不能正常合成淀粉分支酶正常合成
蔗糖不能合成為淀粉，蔗糖含量升高蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓
（性狀：皺縮）（性狀：圓滑）
b、白化�。喊谆∈且环N較常見的皮膚及其附屬器官黑色素缺乏所引起的疾病。這類病人通常是全身皮膚、毛發、眼睛缺乏黑色素，表現出怕光等行為。人類的膚色就是由黑色素的含量多少決定的。
酪氨酸酶基因
酪氨酸酶
酪氨酸黑色素
由這兩個實例大家可以總結出什么共同點？
結論：基因通過控制酶的合成來控制代謝，進而控制生物的性狀。
c、囊性纖維�。涸摬∈潜泵腊追N人中常見的一種遺傳病，主要表現為汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年死于肺部感染。研究表明：其病因是一個跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個堿基。
d、鐮刀型細胞貧血癥：正常人的紅細胞呈中央微凹的圓餅狀，而鐮刀型細胞貧血癥的患者的紅細胞是彎曲的鐮刀狀。（P80）這樣紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死亡。
控制血紅蛋白形成的基因中有一個堿基變化
血紅蛋白的結構發生變化
紅細胞呈鐮刀狀
容易破裂，患溶血性貧血
大家再總結一下，這兩個病例有什么共同點？
結論：基因通過控制蛋白質的結構來控制生物的性狀。
1、基因對性狀的控制
（1）間接作用：基因酶或激素細胞代謝性狀
（2）直接作用：基因結構蛋白細胞結構性狀
總之，生物的形態、結構和生理等方面的性狀主要是由蛋白質體現的，蛋白質的合成又受基因的控制。所以生物的性狀是由基因控制的。
2、控制生物性狀的因素
生物體的有些性狀是受到單基因控制的，而有些性狀不僅由一個基因控制，可能由多個基因來決定（如人的身高、血壓、智力、長相等）；基因對性狀的控制是通過控制酶的合成、控制蛋白質的結構來實現的；同一生物在不同環境中有不同的表現型，基因型是生物發育的內因；而環境條件是外因，表現型是生物發育的結果，是基因型和環境條件共同作用的結果。
三、細胞質基因
1、葉綠體、線粒體中的DNA也能進行半自主性自我復制，并通過轉錄和翻譯控制著某些蛋白質的合成。我們習慣上把存在于細胞質中的遺傳物質，叫做細胞質基因。
2、由于人和高等動物的受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞，受細胞質內遺傳物質（線粒體DNA）控制的性狀由母親傳給后代，這一特點稱為母系遺傳。母系遺傳不是指性狀由母親傳給女兒，而是傳給所有子女。
四、生物體性狀的多基因因素
前面所講的都是單個基因對生物體性狀的控制，但事實上，基因與性狀的關系并不都是這種簡單的線性關系。例如，人的身高、胖瘦就可能是由多個基因決定的，其中每一個基因對身高、胖瘦都有一定作用。同時，身高、胖瘦也不完全是由基因決定的，后天的營養和體育鍛煉等也有著重要的作用。
多基因遺傳是指生物和人類的許多表型性狀由不同座位的較多基因協同決定，而非單一基因的作用。多基因遺傳時，每對基因的性狀效應是微小的，但不同基因可以通過累加作用而形成一個明顯的表型性狀。此外，多基因遺傳性狀還受環境因素的影響。如人的身高、血壓、智力、長相都是多基因遺傳控制和環境共同作用的結果，甚至還有語言障礙、驚恐癥、閱讀不能癥、記憶力等，還有人類一些非先天性的正常行為，如性格、自尊、對社會的態度等都受多基因遺傳控制和后天環境的影響。
所以，我們對生物體應用系統的觀點來看待。生物是一個系統的相互關聯的整體，基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間多種因素存在復雜的相互作用，共同地精細地調控生物的性狀。
八、課堂總結
基因、蛋白質與性狀的關系是本節的第二個重要內容。生物的性狀主要是由蛋白質的功能決定的，一種蛋白質執行什么樣的功能是由它的空間結構決定的，蛋白質的空間結構則取決于組成蛋白質的氨基酸的數目和種類，以及氨基酸的排列順序。而蛋白質的氨基酸的數目、種類及排列順序則由基因中的堿基的排列順序來編碼的。蛋白質在什么時間合成，合成的數量，合成后在什么部位發揮作用等等相關的調控信息也是由基因編碼的。
基因型與表現型之間的關系，說明即使基因型完全相同，但其表達過程可能受到環境因素的影響而呈現出不同的表現性狀出來。本節還指出在生物體中基因與性狀并不是簡單的線性關系，而是基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間多種因素共同地精細地調控生物的性狀的，再一次強調了生物是一個錯綜復雜的系統，學習生物一定要建立系統觀。
九、板書設計
第2節基因對性狀的控制
一、中心法則
1．討論并分別寫出細胞生物、DNA病毒、RNA復制病毒、逆轉錄病毒遺傳信息的傳遞方向。
①細胞生物、DNA病毒：
②RNA復制病毒：
③逆轉錄病毒；
（1）DNA→DNA：DNA的自我復制（產物、原料、酶）；
（2）DNA→RNA：轉錄（產物、原料、酶）；
（3）RNA→蛋白質：翻譯（產物、原料、酶）；
（4）RNA→RNA：RNA的自我復制（產物、原料、酶）；
（5）RNA→DNA：逆轉錄。
2．嘗試總結適合自然界中所有生物的中心法則。板書，演示圖
二、基因、蛋白質與性狀的關系
1、間接作用：基因酶或激素細胞代謝性狀
2、直接作用：基因結構蛋白細胞結構性狀
三、細胞質基因
四、生物體性狀的多基因因素
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