资源简介

(共33张PPT)
4.2 基因对性状的控制
根据DNA复制、基因指导蛋白质合成过程，画一张遗传信息的传递方向图
动动手
中心法则内容
中心法则图解
遗传信息的传递规律（途径/方向）
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
克里克的提出: P68
一、中心法则的提出及其发展
适用：DNA生物（原核生物、真核生物、DNA病毒）
资料分析
1、1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
2、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。
3、1982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。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使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。
P69 历史的步伐
中心法则的发展
RNA复制
20世纪70年代，科学家发现烟草花叶病病毒在环境条件适宜的夏季没有DNA而只有RNA！显然，此时的烟草花叶病病毒是以RNA为遗传物质的！
烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明RNA也是可以进行复制的。当然，RNA的复制也遵循碱基互补配对原则。
┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯
ＡＵＧＧＵＵＵＧＣＣＧＧＡＡＡＡＵＧ
ＵＡＣＣＡＡＡＣＧＧＣＣＵＵＵＵＡＣ
┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷
逆转录
科学家们同时还发现，在有些RNA的致癌病毒（如在有些艾滋病患者）中发现含有cDNA。显然，这些cDNA是以RNA为模板合成的。
┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯
ＡＵＧＧＵＵＵＧＣＣＧＧＡＡＡＡＵＧ
ＴＡＣＣＡＡＡＣＧＧＣＣＴＴＴＴＡＣ
┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷
以RNA为模板合成的DNA单链
以RNA为模板合成DNA的过程叫“逆转录”，这需要逆转录酶来催化它。
逆转录
ＴＡＣＣＡＡＡＣＧＧＣＣＴＴＴＴＡＣ
┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷
┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯
ＡＴＧＧＴＴＴＧＣＣＧＧＡＡＡＡＴＧ
cDNA单链复制成双链
然后，双链DNA整合到宿主DNA中
ＴＡＣＣＡＡＡＣＧＧＣＣＴＴＴＴＡＣ
┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷
┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯
ＡＴＧＧＴＴＴＧＣＣＧＧＡＡＡＡＴＧ
DNA双螺旋
随宿主DNA复制、转录、翻译，繁殖出大量病毒。
讨论 P69
1、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，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，应该怎样修改？
3、请根据讨论结果，修改原中心法则图解，建议用实线表示确信无疑的结论，用虚线表示可能正确的结论。
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
2、补充：
①遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如致癌RNA病毒；
②遗传信息可以从RNA流向RNA，如RNA肿瘤病毒；
③遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，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。
注意：1.RNA复制和逆转录只有部分病毒体内才存在，如SARS、HIV、烟草花叶病毒等RNA病毒。而细胞生物体内没有。
2.中心法则体现了基因对遗传信息的传递功能和表达功能
P69资料分析 中心法则的发展
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
遗传物质(DNA或RNA)都能通过复制将遗传信息遗传给后代，并通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状表现。
复制
复制
RNA复制和逆转录发现的意义：对“中心法则”的补充
练一练：根据“原料”与“模板”确认遗传信息传递过程：
（1）据“原料”
核糖核苷酸：
脱氧核苷酸：
氨基酸：
DNA复制、逆转录
转录、RNA复制
翻译
（2）据“模板”
DNA：
RNA：
DNA复制、转录
RNA复制、逆转录、翻译
二、基因、蛋白质与性状的关系
基因指导________的合成；
基因控制生物体的_______
蛋白质
性状
蛋白质是生命活动的______者和______者
体现
承担
1：蛋白质与生命性状特征有何关系
2：蛋白质如何承担生命活动？
结构(如肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，助肌肉收缩)
运输(如血红蛋白、协助扩散和主动运输时的载体蛋白)
调节(如生长激素、胰岛素)
免疫(如抗体)
催化(各种酶)
请阅读P69 － P70的内容:
1、 豌豆的圆粒与皱粒
2、 人的白化病
3、 囊性纤维病
4、 镰刀型贫血症
下面我们再通过具体的实例来看基因、蛋白质与生物性状之间的关系。
1、从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成
蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩
编码淀粉分支酶的
基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉， 淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆显得圆鼓鼓
控制酶形成的基因异常。
酪氨酸酶不能正常合成。
酪氨酸不能转化成黑色素。
缺乏黑色素而表现为白化病。
控制酶形成的基因正常。
酪氨酸酶正常合成。
酪氨酸正常转化成黑色素。
表现正常。
由这二个实例大家可以总结出什么共同点？
① 基因通过控制______合成来控制代谢过程，进而______控制生物体的_____
酶的
性状
间接
2、白化病
练一练：人体内苯丙氨酸的代谢途径如图所示.人群中,有若干种遗传病是由于苯丙氨酸的代谢缺陷所导致.例如,苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育,造成智力低下.请分析:
1.缺乏哪一种酶可导致病人又“白”(白化病)又“痴”
2.缺乏哪一种酶可导致病人只“白”不“痴”
3.缺乏哪一种酶时,婴儿使用过的尿布留有黑色污迹(尿黑酸)
4.出现上述各种代谢缺陷的根本原因是什么
5.从上述实例中可以说明基因是如何控制性状的
酶①
酶⑤
酶③
基因突变
基因通过控制酶的合成,控制代谢进而控制性状
3、囊性纤维病
CFTR基因缺失了3个碱基
结构蛋白(CFTR蛋白)异常，导致功能异常
患者支气管内黏液增多
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
mＲＮＡ
氨基酸
结构蛋白质
正常
异常
缬氨酸
谷氨酸
ＤＮＡ
ＧＡＡ
ＣＴＴ
ＧＴＡ
ＣＡＴ
ＧＡＡ
突变
ＧＵＡ
4、镰刀型贫血症
编码血红蛋白的
基因中一个碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞成镰刀型
容易破裂，患溶血性贫血
4、镰刀形细胞贫血症
基因还能通过控制蛋白质的______而_____
控制生物体的_______
性状
结构
直接
1. 通过控制酶或激素的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物性状。
2. 通过控制蛋白质的结构来直接影响性状。
小结
基因、蛋白质与性状的关系
直接作用
间接作用
总之：a.生物性状主要是由蛋白质体现
b.蛋白质的合成又受基因的控制.
所以：生物的性状是由基因控制的
蛋白质
同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。
2、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
3、你还能提出什么问题？
水中的叶比空气中的叶要细长一些。
基因组成应该一样，由一个受精卵发育而来。
为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显的不同？
1、这两种叶形有什么不同？
问题探讨
三、基因型和表现型的关系
1、请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。
提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？
2、这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？
表现型=基因型（内因）
+环境条件（外因）
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25℃，将孵化后4～7d的长翅果蝇幼虫放在35～37℃的环境中处理6～24h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 。
环境(如温度和pH值)通过影响酶的活性，来影响基因对性状的控制。
仍然是长翅果蝇
技能训练 P71
想一想：解释玉米白化苗形成的原因？
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系（一一对应）
一个基因可以控制一种或多种性状
一种性状也可由一个或多个基因控制
（生物的性状还受到环境因素的影响）
多基因控制某性状：如人的身高、血压、智力、长相等
总的来说，基因与基因、基因与基因产物，基因和环境之间存在这复杂的相互作用，共同精细地调控生物的性状。
所以要用系统的观点来看待生物体。
如：人的身高可能是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
人的身高可能是由多个基因决定的。后天营养和锻炼也很重要。
四、生物体性状的多基因因素
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。 P70
和 中的DNA中的基因都称为细胞质基因
线粒体DNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些疾病多与脑部和肌肉有关，如：
线粒体脑肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发作、再发性脑损伤，并引起偏瘫等。
这些疾病有什么特点？为什么？
原因：受精过程中，受精卵的细胞质几乎全部来自母亲的卵细胞
线粒体
叶绿体
特点：只通过母亲遗传给后代。
五、细胞质基因（细胞质遗传）
１
２
３
４
５
６
７
８
９
10
11
细胞质基因 细胞核基因
存在部位
是否与蛋 白质结合
基因数量
是否遵循孟德尔遗传规律
功能
联系
细胞质基因与细胞核基因的比较
叶绿体、线粒体
细胞核中
否，DNA分子裸露
与蛋白质合成为染色体
少
多
不遵循，母系遗传
遵循
半自主复制、
转录、翻译
质基因的活动还要受到核基因的控制
复制、转录、翻译
核基因复制转录在细胞核，翻译在细胞质的核糖体。质基因复制转录翻译均在细胞质的线粒体叶绿体内完成，（这两类细胞中有核糖体）
第二节 基因对性状的控制
小结：
一、中心法则的提出及其发展
二、基因、蛋白质和性状的关系
三、基因型和表现型的关系
四、生物性状是由多个基因控制的
五、细胞质基因
DNA
转录
复制
逆转录
RNA
蛋白质
翻译
RNA复制
基因
酶或激素
结构蛋白
细胞代谢
细胞结构
生物性状
生物性状
1、揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（ ）
A．基因的遗传定律
B．碱基互补配对原则
C．中心法则
D．自然选择学说
基础训练
C
2、如下图是设想的一条生物合成途径的示意图。若将缺乏此途径中必需的某种酶的微生物置于含X的培养基中生长，发现微生物内有大量的M和L，但没有Z，试问基因突变影响到哪种酶（ ）
M
Y
L
X
Z
B 酶
C 酶
E 酶
D 酶
A 酶
A、 E酶 B、 B酶
C、 C酶 D、A酶和D酶
C
3、下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是（ ）
A、①② B、③④⑥
C、⑤⑥ D、②④
B
4、甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（ ）
A．一种性状只能由一种基因控制
B．生物体的性状完全由基因控制
C．每种性状都是由两个基因控制的
D．基因之间存在着相互作用
D
5．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
为残翅。下列解释错误的是：（ ）。
A．翅膀基因在幼虫阶段就已经开始表达
B．高温下相关蛋白质活性下降
C．这种长翅个体的基因型已经变为杂合子
D．表现型是基因与环境因素共同作用的结果
6．美国德克萨斯州科学家在2002年2月14日宣布，
他们已经培育出世界上第一只克隆猫。这只名为
CC的小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花
斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因妈
妈。对该克隆猫毛色的解释合理的是：（ ）
（1）发生了基因重组所造成的结果
（2）提供卵细胞的雌猫细胞质基因表达的结果
（3）表现型是基因型与环境共同作用的结果
（4）生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果
A．（1） B．（2）（3）
C．（2）（3）（4） D．（1）（2）（3）（4）
6、绝大多数生物的遗传物质是————，某些病毒的遗传物质是————。
7、以RNA为模板合成DNA的过程叫—————，该过程除需要游离的脱氧核苷酸、合成模板、能量————及与DNA的合成有关的酶外，还必须有—————————参与催化。
DNA
RNA
逆转录
ATP
逆转录酶

展开更多......

收起↑