高中生物基因对性状的控制

转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质克里克克里克一、中心法则的提出及其发展一、中心法则的提出及其发展（2 2）、中心法则图解）、中心法则图解（1 1）、提出者）、提出者：1、中心法则的提出、中心法则的提出复复制制注意：不要写成注意：不要写成mRNA1、1965年，科学家在年，科学家在RNA病毒里发现了一种病毒里发现了一种RNA复制酶，像复制酶，像DNA复制酶能对复制酶能对DNA进行复制进行复制一样，一样，RNA复制酶能对复制酶能对RNA进行复制。进行复制。2、1970年，科学家在致癌的年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆病毒中发现逆转录酶，它能以转录酶，它能以RNA为模板合成为模板合成DNA。3、1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种因常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能可能促使促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质形成。叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质形成。2、中心法则的发展、中心法则的发展 资料体现了：资料体现了：流向：流向：遗传信息可以从遗传信息可以从RNARNA流向流向RNARNA， 实例：实例：RNARNA肿瘤病毒；肿瘤病毒；流向：流向：遗传信息可以从遗传信息可以从RNARNA反过来流向反过来流向DNADNA， 实例：实例：致癌致癌RNARNA病毒；病毒； 流向：流向：遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质， 实例：实例：如疯牛病病毒如疯牛病病毒说明：前面两个已经完全确认，后面一个没有完全确认。说明：前面两个已经完全确认，后面一个没有完全确认。1、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，为什么？法则，为什么？2、作为生物学的核心规律之一，中心法则应该全面、作为生物学的核心规律之一，中心法则应该全面地反映遗传信息的传递规律。根据上述资料，你认为地反映遗传信息的传递规律。根据上述资料，你认为传统的中心法则是否需要修改？如果需要，应该怎样传统的中心法则是否需要修改？如果需要，应该怎样修改？修改？3、请根据讨论结果，修改原中心法则图解，用虚、请根据讨论结果，修改原中心法则图解，用虚线表示补充。线表示补充。没有，实验证据指出了原有的中心法则没包含的遗传没有，实验证据指出了原有的中心法则没包含的遗传信息的可能传递途径，是对中心法则的补充而非否定信息的可能传递途径，是对中心法则的补充而非否定需要；遗传信息可以从需要；遗传信息可以从RNARNA流向流向RNARNA，还可以，还可以从从RNARNA反过来流向反过来流向DNADNA； 修改后的中心法则：修改后的中心法则：转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录aedcbDNA的复制的复制转录，以转录，以DNA为模板转录为为模板转录为RNA翻译，以翻译，以mRNA为模板翻译为蛋白质为模板翻译为蛋白质RNA的复制的复制逆转录，以逆转录，以RNA为模板逆转录为为模板逆转录为DNAa_b_c _d _e _思考：其中哪些过程遵循碱基互补配对原则？思考：其中哪些过程遵循碱基互补配对原则？a、b、c、d、e复复制制复复制制中心法则的实质：中心法则的实质：遗传信息的传递方向遗传信息的传递方向虚线的含义：虚线的含义： RNA生物遗传信息的传递方向生物遗传信息的传递方向3、各过程适用范围、各过程适用范围转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质生生物物 DNADNA生物生物细胞生物细胞生物DNADNA病毒病毒真核生物真核生物原核生物原核生物RNARNA生物生物: : RNA病毒病毒 或或 RNARNARNARNA蛋白质蛋白质翻译翻译转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录复复制制复复制制 要点分析：要点分析： a、RNA病毒中，能进行RNA复制的不能进行逆转录，能进行逆转录的不能进行RNA复制 b、逆转录病毒在寄主细胞逆转录为双链DNA后，可以整合到寄主细胞基因组中，整合状态长期持续并传给子代细胞，也可以转录RNA，产生子代病毒。c 、RNA病毒的表达过程： RNA 蛋白质 RNA DNA RNA 蛋白质过程过程模板模板原料原料碱基互补碱基互补产物产物实例实例DNADNA复制复制DNADNADNADNADNADNA的两的两条链条链A A、T T、C C、G G四四种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸AT TA AT TA CG GCCG GCDNADNA绝大多数生物绝大多数生物DNADNA转录转录DNARNADNARNADNADNA的一的一条链条链A A、U U、C C、G G四四种核糖核苷酸种核糖核苷酸AU TA AU TA CG GCCG GCRNARNA绝大多数生物绝大多数生物翻译翻译RNARNA多多肽肽mRNAmRNA2020余种氨基酸余种氨基酸AU UA AU UA CG GCCG GC多肽多肽所有生物所有生物( (病病毒依赖宿主毒依赖宿主细胞细胞) )RNARNA复制复制RNARNARNARNARNARNAA A、U U、C C、G G四种核糖核苷四种核糖核苷酸酸AU UA AU UA CG GCCG GCRNARNA以以RNARNA为遗传为遗传物质的生物物质的生物RNARNA逆转录逆转录RNADNARNADNARNARNAA A、T T、C C、G G四种脱氧核苷四种脱氧核苷酸酸AT UA AT UA CG GCCG GCDNADNA某些致癌病毒、某些致癌病毒、HIVHIV等等解读：(1)图示中1、8为转录过程；2、5、9 为翻译 过程；3、10为DNA复制过程；4、6为 RNA复制过程；7为逆转录过程。 (2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒， 如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病 毒；丙为逆转录病毒，如HIV。淀粉含量高，有效保留水分，豌豆淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓显得圆鼓鼓（性状：圆粒）（性状：圆粒）蔗糖合成为淀粉蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高，淀粉含量升高淀粉分支酶淀粉分支酶正常合成正常合成编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的基因基因正常正常 DNA DNA中插入了一段外来的中插入了一段外来的DNADNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因基因淀粉分支酶淀粉分支酶不能正常合成不能正常合成蔗糖不合成为淀粉蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高，蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（缩（性状：皱粒性状：皱粒）二、基因、蛋白质与性状的关系二、基因、蛋白质与性状的关系（一）、基因控制生物性状的两种途径（一）、基因控制生物性状的两种途径控制酶形成的基因正常控制酶形成的基因正常酪氨酸酶酪氨酸酶正常合成正常合成酪氨酸能正常转化为酪氨酸能正常转化为黑色素黑色素表现正常表现正常控制酶形成的控制酶形成的基因基因异常异常酪氨酸酶酪氨酸酶不能正常合成不能正常合成酪氨酸不能正常转化为酪氨酸不能正常转化为黑色素黑色素缺乏黑色素而表现为缺乏黑色素而表现为白化病白化病 以上两个实例，说明基因是如何控制生以上两个实例，说明基因是如何控制生物性状的？这是一个物性状的？这是一个 （直接（直接 / / 间接）过程；间接）过程； 基因通过控制基因通过控制_的合成来控制的合成来控制_过程，进而控制生物体的过程，进而控制生物体的_酶酶性状性状代谢代谢CFTRCFTR基因缺失了基因缺失了3 3个碱基个碱基CFTRCFTR蛋白结构蛋白结构异常，导致功能异常异常，导致功能异常患者支气管内黏液增多患者支气管内黏液增多黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 血红蛋白形成的血红蛋白形成的基因中碱基对变化基因中碱基对变化血红蛋白的结构血红蛋白的结构发生变化发生变化红细胞呈红细胞呈镰刀状镰刀状容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血控制血红蛋白形成的控制血红蛋白形成的基因正常基因正常血红蛋白的结构正常血红蛋白的结构正常红细胞呈红细胞呈圆饼状圆饼状不容易破裂不容易破裂 以上两个实例，说明基因是如何控制生物性以上两个实例，说明基因是如何控制生物性状的？这是一个状的？这是一个 （直接（直接 / / 间接）过间接）过程；程； 基因通过控制基因通过控制_ _ _ _ 控制生控制生物体的物体的_蛋白质的结构蛋白质的结构 直接直接性状性状酶或激素酶或激素细胞代谢细胞代谢生物性状生物性状蛋白质蛋白质结构结构细胞结构细胞结构生物性状生物性状基因基因总结：基因控制性状的两条途径总结：基因控制性状的两条途径 注意表述注意表述（如：如：豌豆皱粒、苯丙酮尿症及白化病）豌豆皱粒、苯丙酮尿症及白化病）（如：如：囊性纤维病、镰刀型贫血症）囊性纤维病、镰刀型贫血症）（结构蛋白）（结构蛋白）（二）、基因与性状的对应关系（二）、基因与性状的对应关系 基因的改变仅仅引起生物体单一性状的改变吗？所有性状都是由单个基因控制的吗？1 1、一般而言，一个基因对应一种性状、一般而言，一个基因对应一种性状2 2、生物体的一个性状有时受多个基因、生物体的一个性状有时受多个基因 的影响，如：的影响，如：玉米叶绿素的形成玉米叶绿素的形成 至少与至少与5050多个不同基因有关。多个不同基因有关。身身高高3 3、有的基因能控制多个性状、有的基因能控制多个性状4 4、性状的表现还受环境的影响。如、性状的表现还受环境的影响。如 后天的营养和体育锻炼等对身高后天的营养和体育锻炼等对身高 也有重要作用。也有重要作用。 苯丙氨酸苯丙氨酸缺少酪氨酸酶缺少酪氨酸酶黑色素黑色素白化病白化病缺少苯丙氨酸羟化酶缺少苯丙氨酸羟化酶酪氨酸酪氨酸苯丙酮酸苯丙酮酸苯丙酮尿症苯丙酮尿症苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶酪氨酸酶酪氨酸酶思考：由上图能思考：由上图能得出什么结论？得出什么结论？ 要点分析要点分析1、DNA蛋白质蛋白质性状的关系性状的关系2、基因表达的特点、基因表达的特点 选择性表达； 顺序性表达；（有关秃顶基因40岁以后 表达） 有些基因表达与性别相关；（如：有关 秃顶基因只在男性中表达） 环境因素可影响基因表达；（表现型 = 基因型 + 环境） 表现型表现型=基因型基因型+环境环境 遗传学家曾经做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养遗传学家曾经做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养环境温度为环境温度为2525，将孵化后，将孵化后4 47d7d的长翅果蝇幼虫放在的长翅果蝇幼虫放在35353737的环境中处理的环境中处理6 624h后，得到了一些残翅果蝇，这些残后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常温度下繁殖的后代仍然是长翅果蝇。翅果蝇在正常温度下繁殖的后代仍然是长翅果蝇。问：请针对出现残翅果蝇的问：请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。原因提出假说，进行解释。（环境如何影响基因的对性（环境如何影响基因的对性状的控制的）状的控制的） 环境环境( (如温度和如温度和pHpH值值) )通过通过影响酶的活性影响酶的活性，来影响基，来影响基因对性状的控制。因对性状的控制。表现型表现型= =基因型基因型 + + 环境环境水毛茛水毛茛性状的表现还受性状的表现还受环环境因素境因素的影响的影响。 基因与基因、基因与基因产物、基因基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的序的网络网络，精细地调控着生物体的性状，精细地调控着生物体的性状三、细胞质基因（细胞质遗传）三、细胞质基因（细胞质遗传） 细胞质基因：指存在于细胞质结构中的遗传物质。与细胞质基因：指存在于细胞质结构中的遗传物质。与 核基因一样具有稳定性、连续性和变异性。核基因一样具有稳定性、连续性和变异性。功能：控制一些蛋白质的合成，线粒体功能：控制一些蛋白质的合成，线粒体DNA缺陷会引起遗缺陷会引起遗 传病。传病。特点：特点： 1、DNA分子半自主性复制；分子半自主性复制； 2、母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。、母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。1011DNADNA的分布的分布主要在染色体上主要在染色体上细胞质内细胞质内细胞核遗传细胞核遗传细胞质遗传细胞质遗传生物的遗传生物的遗传（所以说，染（所以说，染色体是色体是DNADNA的主的主要载体）要载体）例：线粒体例：线粒体肌病肌病细胞质基因细胞质基因细胞核基因细胞核基因存在部位存在部位是否与蛋是否与蛋白质结合白质结合基因数量基因数量遗传方式遗传方式功能功能细胞质基因与细胞核基因的比较细胞质基因与细胞核基因的比较叶绿体、线粒体叶绿体、线粒体细胞核中细胞核中否，否，DNA分子裸露分子裸露与蛋白质合成与蛋白质合成为染色体为染色体少少多多母系遗传母系遗传遵循孟德尔遗传规律遵循孟德尔遗传规律半自主复制半自主复制转录、翻译转录、翻译复制复制转录、翻译转录、翻译1 1、揭示生物体内遗传信息传、揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（递一般规律的是（ ） A A基因的遗传定律基因的遗传定律 B B碱基互补配对原则碱基互补配对原则 C C中心法则中心法则 D D自然选择学说自然选择学说课堂巩固课堂巩固C C2 2果蝇长翅对残翅显性。用一定高温处理长翅果蝇长翅对残翅显性。用一定高温处理长翅基因纯合子的幼虫，其发育为成虫后，翅膀表现基因纯合子的幼虫，其发育为成虫后，翅膀表现为残翅。下列解释错误的是：（为残翅。下列解释错误的是：（ ）。）。A A翅膀基因在幼虫阶段就已经开始表达翅膀基因在幼虫阶段就已经开始表达 B B高温下相关蛋白质活性下降高温下相关蛋白质活性下降 C C这种长翅个体的基因型已经变为杂合子这种长翅个体的基因型已经变为杂合子D D表现型是基因与环境因素共同作用的结果表现型是基因与环境因素共同作用的结果