第2節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂?/span>
●從容說課
本節(jié)內(nèi)容在新課標(biāo)中的描述是“舉例說明基因與性狀的關(guān)系”，屬于理解的層次。教材主要介紹了“中心法則”及其完善發(fā)展的過程，說明了基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系，并通過具體事例來闡明基因是如何通過影響蛋白質(zhì)的合成從而影響生物的性狀的。教材用小字部分簡(jiǎn)要地介紹了細(xì)胞質(zhì)遺傳，指出細(xì)胞質(zhì)中線粒體和葉綠體中也有少量的DNA，其中的遺傳基因只能通過母親傳給下一代。本節(jié)中教材還通過開始的“問題探討”和結(jié)尾的“技能訓(xùn)練”引出基因型與表現(xiàn)型之間的關(guān)系，說明即使基因型完全相同，但其表達(dá)過程可能受到環(huán)境因素的影響而呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)性狀出來。最后指出在生物體中基因與性狀并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素共同精細(xì)地調(diào)控生物的性狀，再一次強(qiáng)調(diào)了生物是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的開放的系統(tǒng)，學(xué)習(xí)生物一定要建立系統(tǒng)觀。
這一節(jié)實(shí)際上是對(duì)“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程”與第一模塊的“蛋白質(zhì)的功能”的綜合，上一節(jié)中剛講完基因是如何控制蛋白質(zhì)的合成的，那么學(xué)生就會(huì)問基因控制蛋白質(zhì)的合成到底與生物的性狀特征有什么關(guān)系呢？與生物的遺傳有什么關(guān)系呢？學(xué)生會(huì)很自然地這樣去思考，提出這些問題，但他們的知識(shí)是能回答的，關(guān)鍵是要老師能點(diǎn)撥學(xué)生從蛋白質(zhì)的功能去想，以前提過蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者和體現(xiàn)者，這樣就把兩節(jié)知識(shí)連接上了。然后再從兩節(jié)的內(nèi)容中概括出規(guī)律性的東西，即“中心法則”，這是生命體系中最核心最簡(jiǎn)約最本質(zhì)的規(guī)律，掌握中心法則對(duì)生命本質(zhì)的把握有著重要的作用。學(xué)習(xí)的升華就是不斷將新舊知識(shí)建立聯(lián)系，從而達(dá)到豁然開朗的境界。老師在這一章的教學(xué)中要注意對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)和點(diǎn)撥。
在列舉具體事例說明基因、蛋白質(zhì)、性狀關(guān)系時(shí)，主要又是用一些表現(xiàn)異常的例子，如白化病、囊性纖維病等，這里為將來學(xué)習(xí)基因突變與遺傳病乃至生物的進(jìn)化打下伏筆。所以本節(jié)在前后知識(shí)關(guān)聯(lián)上具有重要的紐帶作用。
●三維目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
（1）說出中心法則的發(fā)展歷程，明確中心法則中遺傳信息的流向。
（2）舉例說明基因、蛋白質(zhì)與性狀之間的關(guān)系。
（3）舉例說明基因間的相互作用及對(duì)生物的性狀的精細(xì)調(diào)控。
2.過程與方法
（1）從遺傳現(xiàn)象的實(shí)例入手，分析本質(zhì)原因。
（2）點(diǎn)撥思維，建立新舊知識(shí)的聯(lián)系。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀
（1）樹立生命的本質(zhì)觀，“中心法則”是生命體系中最核心、最簡(jiǎn)約、最本質(zhì)的規(guī)律。
（2）樹立辯證唯物主義的系統(tǒng)觀念，生物是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)。
●教學(xué)重點(diǎn)
1.中心法則的建立與發(fā)展。
2.基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。
3.基因型與表現(xiàn)型之間的關(guān)系。
●教學(xué)難點(diǎn)
1.中心法則的建立與發(fā)展。
2.基因、蛋白質(zhì)與性狀之間的關(guān)系。
●教具準(zhǔn)備
多媒體演示課件（中心法則圖解、白化病病因圖解、囊性纖維病的病因圖解、基因型與表現(xiàn)型關(guān)系圖解）
●課時(shí)安排
1課時(shí)
●教學(xué)過程
［課前準(zhǔn)備］
本節(jié)教學(xué)以理論為主，關(guān)鍵是讓學(xué)生建立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，基因、蛋白質(zhì)與性狀之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系通過圖表來呈現(xiàn)會(huì)有更好的條理，所以課前準(zhǔn)備，老師主要制作多媒體課件，給學(xué)生呈現(xiàn)清晰的中心法則圖解、白化病病因圖解、囊性纖維病的病因圖解、基因型與表現(xiàn)型關(guān)系圖解。
［情境創(chuàng)設(shè)］
課件展示“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程”圖，與同學(xué)們一起回顧復(fù)習(xí)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。
圖4－2－1
在上一節(jié)課中我們?cè)敿?xì)地學(xué)習(xí)了基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程，現(xiàn)在請(qǐng)你根據(jù)這幅圖，畫出一張流程圖，簡(jiǎn)要地表示出其中的遺傳信息傳遞方向。下面大家可以以小組的形式討論一下。
（學(xué)生：DNA
［師生互動(dòng)］
1.中心法則的提出與發(fā)展
其實(shí)生命的本質(zhì)就是遺傳信息的流動(dòng)，整個(gè)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(zhǔn)確無誤、順暢及時(shí)地進(jìn)行流動(dòng)。剛才大家概括的也是生命中的一條遺傳信息流動(dòng)方向。下面我們來回顧一下歷史：
1928年，格里菲思（F.Griffith）首次觀察到肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。
1944年，艾弗里（O.Avery）等發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化因子是DNA。
1952年，赫爾希（A.Hershey）和蔡斯（M.Chase）進(jìn)行噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)，證明新的噬菌體顆粒是由DNA復(fù)制的，從而使人們的注意力從蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)向核酸分子上。
一時(shí)間，許多不同專業(yè)的科學(xué)家從不同的角度對(duì)DNA進(jìn)行廣泛深入的研究，并且認(rèn)識(shí)到闡明DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)在了解基因如何復(fù)制上將是主要的一步。
后來1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）綜合各方面的研究，建構(gòu)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)完美地說明了遺傳物質(zhì)的遺傳、結(jié)構(gòu)和生化的主要特征，成為生物科學(xué)史上的里程碑，標(biāo)志著分子生物學(xué)的正式誕生，極大地促進(jìn)了對(duì)生物體內(nèi)遺傳信息貯存、傳遞和轉(zhuǎn)移規(guī)律的研究。
這一模型本身就隱含著一個(gè)明顯的特征，揭示了DNA分子何以復(fù)制其自身。這種半保留復(fù)制機(jī)制得到科恩伯格（A.Kornberg）、梅塞爾森（M.Meselson）和泰勒（J.H.Taylor）等人的證實(shí)。DNA半保留復(fù)制機(jī)制闡明了遺傳信息世代間的傳遞方式。
然而，遺傳信息究竟以什么方式控制遺傳呢？許多學(xué)者都曾指出，基因是以某種方式通過細(xì)胞代謝而起作用的，但缺乏令人信服的證據(jù)。
1902年，加羅德（A.Carrod）關(guān)于先天性代謝缺陷的研究可以看作是這一領(lǐng)域里實(shí)驗(yàn)研究的開端，而之后比德爾（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum）的工作則強(qiáng)有力地證明了基因突變引起了酶的改變，而且每一種基因一定控制著一種特定酶的合成，從而于1941年提出了一個(gè)基因一種酶的假說。一個(gè)基因一種酶假說暗示了基因的作用是指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的最后構(gòu)型，從而決定其特異性。這對(duì)人們認(rèn)識(shí)基因控制蛋白質(zhì)生物合成具有很大的啟發(fā)作用，促進(jìn)了對(duì)基因和蛋白質(zhì)線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，為以后的研究指明了方向。
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和一個(gè)基因一種酶假說分別從結(jié)構(gòu)上和功能上闡述了遺傳物質(zhì)的基本特征，把“基因是什么”和“基因如何起作用”這兩個(gè)重要問題聯(lián)系在一起了。
在蛋白質(zhì)的合成過程還沒有搞清楚之前，克里克就預(yù)見了這個(gè)遺傳信息流動(dòng)的一般規(guī)律，他在1957年提出一個(gè)中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。概括如圖（4－2－2）：
圖4－2－2
中心法則在后來蛋白質(zhì)的合成過程被揭示后獲得公認(rèn)，中心法則實(shí)質(zhì)上蘊(yùn)涵著核酸和蛋白質(zhì)這兩類生物大分子之間的相互聯(lián)系和相互作用，而其產(chǎn)生和發(fā)展則與人類對(duì)核酸結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)密切相關(guān)。但隨著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，人們發(fā)現(xiàn)其中心法則也存在一些不足之處。我們看書本P69的三個(gè)資料。
你如何分析這三個(gè)資料？你認(rèn)為這些資料是否推翻了傳統(tǒng)的中心法則？為什么？
（學(xué)生：沒有推翻傳統(tǒng)的中心法則，因?yàn)閺牡鞍踪|(zhì)的合成過程來看，傳統(tǒng)的中心法則中指出的遺傳信息流動(dòng)是沒有錯(cuò)的，這里的資料只是指出了新的遺傳信息的流動(dòng)方向）
既然是新遺傳信息流動(dòng)方向，中心法則應(yīng)該全面地反映遺傳信息的傳遞規(guī)律，你認(rèn)為對(duì)傳統(tǒng)的中心法則應(yīng)作如何的修改？
（學(xué)生：遺傳信息可以從RNA反過來流向DNA，如致癌RNA病毒）
（學(xué)生：遺傳信息可以從RNA流向RNA，如RNA腫瘤病毒）
（學(xué)生：遺傳信息可以從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)，如瘋牛病病毒）
很好，這三個(gè)補(bǔ)充，哪個(gè)是確信無疑的了呢？哪個(gè)還只是可能正確的？
（學(xué)生：遺傳信息可以從RNA反過來流向DNA，如致癌RNA病毒；遺傳信息可以從RNA流向RNA，如RNA腫瘤病毒，這兩個(gè)是已經(jīng)被科學(xué)家確認(rèn)了的。遺傳信息可以從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)，如瘋牛病病毒，這個(gè)還沒有被完全確認(rèn)）
根據(jù)這個(gè)討論結(jié)果，請(qǐng)修改課本P68圖4－7的中心法則，結(jié)果如圖4－2－3所示。
圖4－2－3
中心法則是生命體系中最核心、最簡(jiǎn)約、最本質(zhì)的規(guī)律，掌握中心法則對(duì)生命本質(zhì)的把握有著重要的作用。
（1）中心法則是現(xiàn)代生物學(xué)的理論基石，中心法則第一次闡明了生物體內(nèi)信息傳遞的規(guī)律，對(duì)以后大量關(guān)于基因性質(zhì)的研究起到了指導(dǎo)作用，導(dǎo)致了現(xiàn)代生物學(xué)研究戰(zhàn)略的根本轉(zhuǎn)變。中心法則從一個(gè)全新的角度——信息角度論證了生物界的統(tǒng)一性，不僅揭示了蛋白質(zhì)合成中遺傳信息在不同物種間的統(tǒng)一性，而且也證明了同一物種不同世代間信息轉(zhuǎn)移的統(tǒng)一性。中心法則對(duì)生命物質(zhì)基礎(chǔ)和生命主宰物質(zhì)這兩個(gè)不同的概念給予了實(shí)質(zhì)性的回答。
（2）中心法則為現(xiàn)代生物學(xué)理論的大統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)，遺傳、發(fā)育和進(jìn)化是最基本的三大生命現(xiàn)象。對(duì)這三者的研究分別形成了遺傳學(xué)、胚胎學(xué)和進(jìn)化論。長(zhǎng)期以來，這三門學(xué)科各自在自己的領(lǐng)域內(nèi)都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但在遺傳與發(fā)育、發(fā)育與進(jìn)化的相互關(guān)系方面卻留下了大片空白，始終都沒有形成統(tǒng)一的解釋理論，追求統(tǒng)一性是科學(xué)和哲學(xué)的崇高使命。對(duì)生物界統(tǒng)一性的探討貫穿于生命科學(xué)發(fā)展的始終。生命科學(xué)中的每一次重大的理論突破，都從不同方面論證了生物界的統(tǒng)一性，而這種論證既標(biāo)志著生命科學(xué)的綜合和發(fā)展，又為進(jìn)一步的研究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)還會(huì)對(duì)哲學(xué)思想產(chǎn)生影響。如果說，遺傳學(xué)是生物學(xué)的核心，它提供了一個(gè)框架，生命的多樣性及其過程可在其中被理解為一個(gè)理性的統(tǒng)一體，那么，就可以說，中心法則是遺傳學(xué)的核心，它提供了一個(gè)統(tǒng)一解釋的規(guī)律，使我們能夠更深刻地理解這個(gè)統(tǒng)一體。
2.基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
上節(jié)課我們只講到在基因的指導(dǎo)下合成了蛋白質(zhì)，那基因控制蛋白質(zhì)的合成到底與基因控制生物的性狀特征有什么關(guān)系呢？與生物的遺傳有什么關(guān)系呢？其實(shí)我們是能回答出剛才提出的問題的，我們?cè)诒匦?/font>1中已學(xué)過相關(guān)知識(shí)了，大家好好想想，蛋白質(zhì)與生物性狀特征有什么關(guān)系？
（學(xué)生：蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者和體現(xiàn)者）
很好，蛋白質(zhì)是如何承擔(dān)生命活動(dòng)的呢？
（學(xué)生：有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)動(dòng)的功能。例如，肌纖維中的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白，是肌肉收縮系統(tǒng)的必要成分，它們伴隨著肌原纖維的收縮而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)）
（學(xué)生：有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸?shù)墓δ?。例如，脊椎?dòng)物紅細(xì)胞里的血紅蛋白，在呼吸過程中都起著輸送氧的作用。血液中的脂蛋白有運(yùn)輸脂質(zhì)的作用）
（學(xué)生：有些蛋白質(zhì)對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用。例如，胰島細(xì)胞分泌的胰島素能參與血糖的代謝調(diào)節(jié)，降低血液中葡萄糖的含量）
（學(xué)生：有些蛋白質(zhì)參與機(jī)體防御機(jī)能，如抗體）
（學(xué)生：在物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜時(shí)，主動(dòng)運(yùn)輸和協(xié)助擴(kuò)散都需要蛋白質(zhì)作為載體）
（學(xué)生：作為新陳代謝的催化劑——酶絕大多數(shù)都是蛋白質(zhì)。生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)幾乎都是在相應(yīng)的酶參與下進(jìn)行的）
很好，大家思路一打開，可以回想到我們以前所學(xué)過的很多生理活動(dòng)幾乎都離不開蛋白質(zhì)，一方面蛋白質(zhì)是構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)，在生物體的基本構(gòu)造中蛋白質(zhì)起著非常重要的作用，另一方面蛋白質(zhì)又作為酶或激素對(duì)生命的新陳代謝起重要的調(diào)控作用。蛋白質(zhì)也是細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與環(huán)境之間進(jìn)行信號(hào)交換的關(guān)鍵分子。所以說蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，有不同的蛋白質(zhì)就會(huì)使生物體呈現(xiàn)出不同的生理特征，而基因也正是通過控制合成不同的蛋白質(zhì)，從而來調(diào)控生物的性狀特征的。
下面我們?cè)偻ㄟ^幾個(gè)具體的例子來看看基因、蛋白質(zhì)與生物性狀特征之間的關(guān)系：
例如我們前面剛學(xué)的豌豆有圓粒與皺粒這一對(duì)相對(duì)性狀，100多年前，孟德爾用遺傳因子的假設(shè)作出精彩的解釋，如何從基因的角度來解釋這一對(duì)相對(duì)性狀呢？大家閱讀一下課本P69，看這兩種豌豆在基因有什么不同？
（學(xué)生：皺粒豌豆中的DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因）
導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成上有什么不同？
（學(xué)生：皺粒豌豆中淀粉分支酶不能正常合成）
酶的生理活性如何變化？
（學(xué)生：因?yàn)闆]有了淀粉分支酶，導(dǎo)致豌豆中游離的蔗糖不能合成為淀粉，蔗糖含量升高）
這與豌豆的圓粒與皺粒又有什么關(guān)系呢？
（學(xué)生：淀粉具有親水性，能吸水膨脹，而蔗糖卻不能，當(dāng)豌豆成熟時(shí)，淀粉含量高的豌豆因能有效地保留水分，顯得圓鼓鼓的。而淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮）
很好，我們可以簡(jiǎn)要地用圖4－2－4來表述：
圖4－2－4
下面我們?cè)倏匆粋€(gè)發(fā)生在我們?nèi)松砩系睦樱?/span>
顯示白化病患者的圖片，白化病是一種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(fā)、眼睛缺乏黑色素，因此表現(xiàn)為眼睛視網(wǎng)膜無色素，虹膜和瞳孔呈現(xiàn)淡粉色，怕光，看東西時(shí)總是瞇著眼睛。皮膚、眉毛、頭發(fā)及其他體毛都呈白色或白里帶黃。人體表現(xiàn)出不同的膚色是由于人體皮膚中含有的黑色素多少不一的緣故。黑種人皮膚的黑色素最多，而黃種人皮膚中的黑色素較少，而白種人皮膚中的黑色素最少，因此皮膚的顏色表現(xiàn)出很大的差異。而患白化病的患者則是由于機(jī)體中缺少一種酶——酪氨酸酶，患者體內(nèi)的黑色素細(xì)胞不能將酪氨酸最終變成黑色素。那為什么會(huì)缺少酪氨酸酶呢？原來是白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因異常導(dǎo)致的。我們簡(jiǎn)要表達(dá)如下：
圖4－2－5
從這兩個(gè)例子來看，大家可以總結(jié)出什么共同點(diǎn)？
（學(xué)生：兩個(gè)例子都是因基因通過控制酶的合成來控制代謝過程來控制生物體的性狀的）
很好，下面我們?cè)賮砜戳硗鈨蓚€(gè)例子：
囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，主要表現(xiàn)為患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。研究表明，其病因是一個(gè)跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個(gè)堿基引起的：
圖4－2－6
鐮刀型細(xì)胞貧血癥也是一種遺傳病。正常人的紅細(xì)胞成中央微凹的圓餅狀，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞是彎曲的鐮刀狀（呈現(xiàn)圖片）。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。原來發(fā)現(xiàn)患者血紅蛋白分子的多肽鏈上與正常的血紅蛋白分子只有一個(gè)氨基酸不同。這是由于編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基發(fā)生變化而引起的。
圖4－2－7
大家總結(jié)一下，這兩個(gè)病例有什么共同點(diǎn)？
（學(xué)生：這兩個(gè)例子中說明基因是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀的）
綜上所述，我們可以看出基因是通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀的。不同的蛋白質(zhì)使生物表現(xiàn)出不同的性狀，而如果蛋白質(zhì)不能正常合成則可能使生物出現(xiàn)異常的性狀。
3.基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系
剛才講到，由什么樣的基因決定合成什么樣的蛋白質(zhì)，從而使生物表現(xiàn)出一定的性狀。我們來看下面一下例子：（呈現(xiàn)水毛茛圖）同一株的水毛茛，為什么祼露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不同的形態(tài)呢？先請(qǐng)問，兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？也就是說其基因型一樣嗎？
（學(xué)生：一樣）
那為什么基因一樣，卻呈現(xiàn)出不同的性狀呢？
（學(xué)生：環(huán)境不同）
我們?cè)倏吹?/font>P71的技能訓(xùn)練，長(zhǎng)翅果蠅的幼蟲在不同的溫度下孵化，為什么會(huì)出現(xiàn)不同表現(xiàn)型的果蠅出來呢？
（學(xué)生：環(huán)境也影響生物性狀）
很好，那你能不能結(jié)合果蠅的這個(gè)例子，具體地解釋環(huán)境是如何影響生物的性狀的呢？（提示：從酶的角度來想）
（學(xué)生：果蠅的翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因指導(dǎo)下合成后，酶活性的發(fā)揮會(huì)受到環(huán)境中諸如溫度和pH的影響，在不同的溫度下酶活性不同，就導(dǎo)致果蠅的翅的發(fā)育狀態(tài)不同，出現(xiàn)兩種性狀）
很好，從這里我們可以看出，基因雖然控制生物體的性狀，一般來說，有什么樣的基因就會(huì)出現(xiàn)什么性狀，即基因型決定表現(xiàn)型。但在基因的表達(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響，即并不是有什么基因型一定會(huì)出現(xiàn)這種表現(xiàn)型，還與環(huán)境因素有關(guān)。
4.生物體性狀的多基因因素
前面所講的都是單個(gè)基因?qū)ι矬w性狀的控制，但事實(shí)上，基因與性狀的關(guān)系并不都是這種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。例如，人的身高、胖瘦就可能是由多個(gè)基因決定的，其中每一個(gè)基因?qū)ι砀?、胖瘦都有一定作用。同時(shí)，身高、胖瘦也不完全是由基因決定的，后天的營養(yǎng)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(xié)同決定，而非單一基因的作用。多基因遺傳時(shí)，每對(duì)基因的性狀效應(yīng)是微小的，但不同基因可以通過累加作用而形成一個(gè)明顯的表型性狀。此外，多基因遺傳性狀還受環(huán)境因素的影響。如人的身高、血壓、智力、長(zhǎng)相都是多基因遺傳控制和環(huán)境共同作用的結(jié)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(duì)社會(huì)的態(tài)度等都受多基因遺傳控制和后天環(huán)境的影響。
所以，我們對(duì)生物體應(yīng)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看待。生物是一個(gè)系統(tǒng)的相互關(guān)聯(lián)的整體，基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用，共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀。
5.細(xì)胞質(zhì)基因
存在于細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)中的遺傳物質(zhì)，叫做細(xì)胞質(zhì)基因，與核基因一樣具有穩(wěn)定性、連續(xù)性和變異性。
1962年，科學(xué)家用電子顯微鏡觀察衣藻、玉米，在電子密度較低的部分有20.5 nm左右的細(xì)纖維存在，用DNA酶處理，這種纖維就消失。說明了葉綠體中存在DNA。
Ris（9162）、Nass（1963）用電子顯微鏡觀察雞胚線粒體，小細(xì)絲能被DNA專一性的染料染色，被專一的DNA酶消化，不能被蛋白質(zhì)酶或RNA酶消化。后來科學(xué)家也用電子顯微鏡照出游離的mtDNA鏈照片。說明線粒體中也有DNA。
線粒體和葉綠體中的DNA中的基因都稱為細(xì)胞質(zhì)基因。
對(duì)人的線粒體DNA的研究表明，線粒體DNA的缺陷與數(shù)十種人類的遺傳病有關(guān)，這些疾病多與腦部和肌肉有關(guān)，例如：
LHOH?。耗赶颠z傳或非遺傳性，表現(xiàn)為視神經(jīng)壞死引起的雙側(cè)中央視力喪失，伴有心臟節(jié)律失常、神經(jīng)、血管、骨骼肌系統(tǒng)異常，往往成年發(fā)病，但無骨骼病或嚴(yán)重的線粒體結(jié)構(gòu)異常。
NAPP?。耗赶颠z傳，表現(xiàn)為色素視網(wǎng)膜炎、共濟(jì)失調(diào)、癲癇、癡呆、近端神經(jīng)肌肉衰弱、感覺神經(jīng)疾病及發(fā)育遲緩。一般會(huì)致死。
Leigh綜合癥：母系遺傳或非遺傳性，幼年發(fā)病。
線粒體腦肌?。喝樗嶂卸?，中風(fēng)樣發(fā)作綜合癥（MELAS），母系遺傳病。表現(xiàn)為身材矮小、多毛、頭痛、肌無力、運(yùn)動(dòng)誘發(fā)嘔吐、癲癇發(fā)作、再發(fā)性腦損傷，并引起偏癱、偏語。
肌陣攣性癲癇和破損性紅肌纖維病：母系遺傳，臨床表現(xiàn)為肌陣攣性癲癇、全身性抽搐、小腦共濟(jì)失調(diào)和破損性紅肌纖維病等。
線粒體肌病、肥厚性心肌病（MMC）：母系遺傳或非遺傳性，表現(xiàn)為骨骼肌異常及心肌病變。
從這些疾病可以看出，這些遺傳病有什么特點(diǎn)？
（學(xué)生：這些遺傳病都是通過母系遺傳給后代的）
那為什么細(xì)胞質(zhì)遺傳主要通過母系遺傳呢？
（學(xué)生：受精過程中，受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要是接受來自母親的卵細(xì)胞）
［教師精講］
“中心法則”及其完善發(fā)展的過程是本節(jié)的重要內(nèi)容之一，中心法則是生命體系中最核心、最簡(jiǎn)約、最本質(zhì)的規(guī)律，掌握中心法則對(duì)生命本質(zhì)的把握有著重要的作用。中心法則蘊(yùn)涵著核酸和蛋白質(zhì)這兩類生物大分子之間的相互聯(lián)系和相互作用，從一個(gè)全新的角度——信息角度論證了生物界的統(tǒng)一性，不僅揭示了蛋白質(zhì)合成中遺傳信息在不同物種間的統(tǒng)一性，而且也證明了同一物種不同世代間信息傳遞的統(tǒng)一性。中心法則對(duì)生命物質(zhì)基礎(chǔ)（蛋白質(zhì)）和生命主宰物質(zhì)（核酸）這兩個(gè)不同的概念給予了實(shí)質(zhì)性的回答。中心法則也為現(xiàn)代生物學(xué)“遺傳”“發(fā)育”和“進(jìn)化”的理論找到統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)，它提供了一個(gè)統(tǒng)一解釋的規(guī)律，使我們能夠更深刻地理解這個(gè)統(tǒng)一體。
基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系是本節(jié)的第二個(gè)重要內(nèi)容。生物的性狀主要是由蛋白質(zhì)的功能決定的，一種蛋白質(zhì)執(zhí)行什么樣的功能是由它的空間結(jié)構(gòu)決定的，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)則取決于組成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目和種類，以及氨基酸的排列順序。而蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)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(zhì)在什么時(shí)間合成，合成的數(shù)量，合成后在什么部位發(fā)揮作用等等相關(guān)的調(diào)控信息也是由基因編碼的。
基因型與表現(xiàn)型之間的關(guān)系，說明即使基因型完全相同，但其表達(dá)過程可能受到環(huán)境因素的影響而呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)性狀出來。本節(jié)還指出在生物體中基因與性狀并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀的，再一次強(qiáng)調(diào)了生物是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)習(xí)生物一定要建立系統(tǒng)觀。
［評(píng)價(jià)反饋］
1.揭示生物體內(nèi)遺傳信息傳遞一般規(guī)律的是
A.基因的遺傳規(guī)律 B.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
C.中心法則 D.自然選擇學(xué)說
解析：此題考查中心法則的含義，中心法則反映的是遺傳信息的一般規(guī)律。
答案：C
2.甜豌豆的紫花對(duì)白花是一對(duì)相對(duì)性狀，由非同源染色體上的兩個(gè)相對(duì)基因共同控制，只有當(dāng)同時(shí)存在兩個(gè)顯性基因（A和B）時(shí)，花中的紫色素才能合成，下列說法正確的是
A.一種性狀只能由一種基因控制
B.基因在控制生物體的性狀上是互不干擾的
C.每種性狀都是由兩個(gè)基因控制的
D.基因之間存在著相互作用
解析：同時(shí)存在兩個(gè)顯性基因（A和B）時(shí)花中的紫色素才能合成，說明這兩個(gè)基因共同控制花色這個(gè)性狀。
答案：D
3.觀賞植物藏報(bào)春，在20～25 ℃的條件下，紅色（A）對(duì)白色（a）為顯性，基因型為AA或Aa的藏報(bào)春開紅花，基因型為aa的藏報(bào)春開白花。但是，如果把開紅花的藏報(bào)春移到30 ℃條件下，雖然基因型仍為AA或Aa，但新開的花全是白花，這說明了什么？
解析：此題考查了基因型與表現(xiàn)型之間的關(guān)系。
答案：基因的表達(dá)過程以有表達(dá)產(chǎn)生的酶的活性都可能受到環(huán)境的影響，說明基因?qū)π誀畹目刂剖艿江h(huán)境因素的影響。
4.引發(fā)非典型性肺炎的SARS病毒為單鏈RNA病毒，復(fù)制不經(jīng)過DNA中間體，使用標(biāo)準(zhǔn)密碼子。圖4－2－8為SARS病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖示意圖：
圖4－2－8
請(qǐng)概括出SARS病毒遺傳信息傳遞和表達(dá)的主要途徑：_________________________。
提示：要注意圖中的箭頭依次寫出：（病毒）RNA→（互補(bǔ)）RNA→（病毒）RNA→蛋白質(zhì)或RNA（自我復(fù)制）→蛋白質(zhì)。
［課堂小結(jié)］
本節(jié)我們主要學(xué)習(xí)了中心法則的提出及發(fā)展補(bǔ)充，清楚了生物體中幾種遺傳信息的傳遞方向。遺傳信息可以從DNA流向DNA；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)；也可以從RNA反過來流向DNA；也可以從RNA流向RNA，也可能從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)。同時(shí)我們也理清了基因、蛋白質(zhì)和性狀之間的關(guān)系。基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的不同性狀。
另外我們還介紹了基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系，一般來說，基因型決定表現(xiàn)型，但在基因的表達(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響。還強(qiáng)調(diào)了生物是一個(gè)系統(tǒng)的相互關(guān)聯(lián)的整體，基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用，共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀。最后簡(jiǎn)單介紹了胞質(zhì)基因與細(xì)胞質(zhì)遺傳，線粒體和葉綠體中的DNA中的基因都稱為細(xì)胞質(zhì)基因。細(xì)胞質(zhì)遺傳為母系遺傳。
［作業(yè)布置］
完成課本P71練習(xí)。
［課后拓展］
PCT（苯硫脲）味盲和基因的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)：
1.提前2天配制PTC溶液：稱取PTC結(jié)晶1.3 g加入蒸餾水1 000 mL，多次攪拌到完全溶解（PTC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1/750）。
2.
3.
4.統(tǒng)計(jì)全班同學(xué)的味覺數(shù)據(jù)，用坐標(biāo)圖表示
5.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)分哪些同學(xué)的基因型是TT，哪些同學(xué)的基因型是Tt?
已知：
基因型為TT的人，可以嘗出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1/60 000 00～1/750 000的PCT溶液的苦味?；蛐蜑?/font>Tt的人，可以嘗出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1/380 000～1/48 000的PCT溶液的苦味；基因型為tt的人只能嘗出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1/24 000以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高的PCT溶液的苦味。
●板書設(shè)計(jì)
第2節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂?/span>
1.中心法則的提出與發(fā)展
2.基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
3.基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系：基因的表達(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響。
4.生物體性狀的多基因因素：基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用，共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀。
5.細(xì)胞質(zhì)基因：線粒體和葉綠體中的DNA中的基因都稱為細(xì)胞質(zhì)基因。母系遺傳。
●習(xí)題詳解
一、練習(xí)（課本P71）
（一）基礎(chǔ)題
1.解析：此題主要考查基因、蛋白質(zhì)與性狀三者之間的關(guān)系。生物體的性狀完全由基因控制是不正確的，性狀還可能受到環(huán)境因素的影響。因?yàn)榄h(huán)境因素可能引起酶的活性發(fā)生改變，另外環(huán)境因素還包括營養(yǎng)的供應(yīng)是否充足等。
答案：A
2.（1）解析：此題考查基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系。課本明確說了基因與性狀的關(guān)系不都是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。一些性狀可能由兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因共同決定的。
答案：×
（2）解析：此題考查基因控制性狀的方式，基因控制生物的性狀除了通過控制酶的合成外還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來調(diào)控生物的性狀。
答案：×
（3）解析：此題考查了中心法則的基本規(guī)律。
答案：√
（二）拓展題
1.這里涉及邏輯學(xué)中的“必要而非充分條件”概念，紅眼基因正常是形成紅眼的必要而非充分條件。紅眼基因正常，并且其他涉及紅眼形成的基因也正常時(shí)，果蠅的紅眼才能形成；如果紅眼基因不正常，即使所有其他涉及紅眼形成的基因都正常，果蠅的紅眼也不能形成。
2.生物體內(nèi)的基因的數(shù)目多、作用方式復(fù)雜，難以單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行研究，生物體的異常性狀為科學(xué)家研究相關(guān)基因的作用提供了一個(gè)突破口，使科學(xué)家能夠從異常性狀入手，分析性狀異常的個(gè)體的基因是否存在區(qū)別，存在哪些區(qū)別，從而建立起性狀與基因的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因?yàn)樾誀钍怯苫蚩刂频?，如果某一性狀的基因發(fā)生了異常，并且能穩(wěn)定遺傳，說明控制該性狀的基因發(fā)生了突變。根據(jù)異常性狀的遺傳方式，還可以分析出控制該性狀的基因是位于性染色體上還是常染色體上，是顯性還是隱性，并且可以預(yù)測(cè)這一性狀將來的遺傳規(guī)律。這類似于數(shù)學(xué)中的反證法。
二、問題探討（課本P68）
1.水中的葉比空氣中的葉要狹小細(xì)長(zhǎng)一些。
2.其基因組成是一樣的，因?yàn)橥恢仓甑乃畜w細(xì)胞中的染色體是一樣的。
3.為什么基因組成相同，表現(xiàn)出來的葉的性狀卻不同？
三、本節(jié)聚焦（課本P68）
1.中心法則反映的是生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞方向。遺傳信息可以從DNA流向DNA（DNA的復(fù)制過程）；可以從DNA流向RNA（轉(zhuǎn)錄）；可以從RNA流向蛋白質(zhì)（翻譯）；可以從RNA反過來流向DNA（致癌RNA病毒的逆轉(zhuǎn)錄）；可以從RNA流向RNA（RNA腫瘤病毒中遺傳物質(zhì)的復(fù)制）；遺傳信息也可能從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)（如瘋牛病病毒）。
2.基因中堿基序列決定了蛋白質(zhì)合成過程中氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序。
3.基因可以通過控制酶的合成來控制代謝活動(dòng)，從而控制生物體的性狀；基因也可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。
四、資料分析（課本P69）
1.沒有推翻傳統(tǒng)的中心法則，因?yàn)閺牡鞍踪|(zhì)的合成過程來看，傳統(tǒng)的中心法則中指出的遺傳信息流動(dòng)是沒有錯(cuò)的，這里的資料只是指出了新的遺傳信息的流動(dòng)方向。
2.補(bǔ)充：遺傳信息可以從RNA反過來流向DNA，如致癌RNA病毒；遺傳信息可以從RNA流向RNA，如RNA腫瘤病毒；遺傳信息可以從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)，如瘋牛病病毒。
3.參見教學(xué)過程。
五、旁欄思考題（課本P69）
基因與性狀的關(guān)系并不都是這種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。很多性狀可能是由多個(gè)基因決定的，每對(duì)基因的性狀效應(yīng)是微小的，但不同基因可以通過累加作用而形成一個(gè)明顯的表型性狀。生物是一個(gè)系統(tǒng)的相互關(guān)聯(lián)的整體，基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用，共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀。
六、批判性思維（課本P70）
一般來說，有什么樣的基因就會(huì)出現(xiàn)什么性狀，即基因型決定表現(xiàn)型。基因是性狀形成的內(nèi)因，但性狀的形成往往是內(nèi)因與外因（環(huán)境因素）相互作用的結(jié)果，因?yàn)榛虻谋磉_(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響，即并不是有什么基因型就一定會(huì)出現(xiàn)這種表現(xiàn)型，還與環(huán)境因素有關(guān)。
七、技能訓(xùn)練（課本P71）
1.假說：翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因指導(dǎo)下合成后，酶活性的發(fā)揮會(huì)受到環(huán)境中諸如溫度和pH的影響，在不同的溫度下酶活性不同，就導(dǎo)致果蠅的翅的發(fā)育狀態(tài)不同，出現(xiàn)兩種性狀。
2.一般來說，有什么樣的基因就會(huì)出現(xiàn)什么性狀，即基因型決定表現(xiàn)型。但在基因的表達(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響，即并不是有什么基因型一定會(huì)出現(xiàn)這種表現(xiàn)型，還與環(huán)境因素有關(guān)。
