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《归园田居》:“采菊东篱下,悠然见南山。”
导入：
《归园田居》:“采菊东篱下,悠然见南山。”——陶渊明
北仑梅山：不同颜色的金鸡菊
菊花花色性状是由什么控制的？
资料1:花青素苷是一类水溶性的类黄酮类天然色素（非蛋白），能使观赏植物的花色呈现出各种颜色。花青素苷由一系列花青素苷结构基因编码的关键酶催化合成，编码这些酶的细胞核基因，在菊花的花瓣表皮细胞中表达。
思考：
基因控制性状
基因的表达一轮复习
资料1:花青素苷是一类水溶性的类黄酮类天然色素（非蛋白质），能使观赏植物的花色呈现出各种颜色。花青素苷由一系列花青素苷结构基因编码的关键酶催化合成，编码这些酶的细胞核基因，在菊花的花瓣表皮细胞中表达。
任务一：基因控制性状的途径
阅读资料1，结合学习过的知识并思考讨论下面问题：
1.基因控制性状有哪些途径？并用文字和箭头表示基因控制性状途径。
2.菊花花色的形成属于基因控制性状的哪个途径？请简述该过程。
1.基因控制性状的2种途径
蛋白质的结构
基因
生物体的性状
控制
直接控制
(2)间接控制的途径
代谢过程
酶的合成
基因
生物体的性状
控制
间接控制
控制
(1)直接控制的途径
2.基因控制性状的实例
血红蛋白基因中的1个碱基对发生替换
编码CFTR蛋白的基因中缺失了3个碱基对
皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
编码酪氨酸酶的基因异常
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达
基因控制菊花花色
体现
蛋白质
主要在细胞核
在细胞质进行
DNA
核糖体
DNA能否直接从细胞核进入细胞质中指导蛋白质合成？
任务二：花青素苷结构基因如何控制关键酶的合成？
1.转录
2.翻译
合成关键酶的mRNA
花青素苷结构基因
加工后形成关键酶
3'
3'
3'
5'
5'
5'
RNA聚合酶
转录的方向
任务二：花青素苷结构基因如何控制关键酶的合成？
1.转录
2.翻译
3'
3'
3'
5'
5'
5'
RNA聚合酶
转录的方向
任务二：花青素苷结构基因如何控制关键酶的合成？
1.转录
思考讨论：
1）一次转录通常是以整条 DNA 为单位还是以某个片段为单位？
2）转录的模板是什么，两条链中作为模板的链是随机的吗？
3）花青素苷结构基因转录出来的mRNA是否直接作为翻译的模板？
1.转录
1）一次转录通常是以整条 DNA 为单位还是以某个片段为单位？
2）转录的模板是什么，两条链中作为模板的链是随机的吗？
资料2:同一条DNA有多个基因，不同基因能转录出相应的RNA，转录过程可模拟如图：
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
U
C
G
C
U
A
G
C
RNA1
RNA2
基因1
基因2
a
b
▲ 基因的两条链中只有一条链是模板链，同一DNA分子中的不同基因，到底哪条链是模板链因基因不同而不同。
只有一条链有转录功能
科学家将真核细胞细胞质中的mRNA提取出来与原来相应的DNA片段的模板链进行碱基互补配对，结果如下，这说明了什么？
转录后的RNA需要经过剪接和加工才能成为成熟的信使RNA。
加工场所：
细胞核
1.转录
3）花青素苷结构基因转录出来的mRNA是否直接作为翻译的模板？
资料3:基因的结构
2.翻译
思考讨论：
1）核糖体沿着mRNA移动的方向如何判断？
2）碱基序列如何转化为氨基酸序列？
3）氨基酸之间通过什么方式连接？
4）如何提高翻译的效率？
2.翻译
如何判断翻译方向？
一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
多聚核糖体
任务三：菊花花朵颜色差异的原因
资料4:野生型菊花A在不同花期的颜色差异及野生型花青素苷含量
资料5:菊花的花青素苷合成过程中受关键基因的控制，主要由F3'H、DFR、ANS等结构基因和MYB、bHLH、WD40等调节基因共同控制。在菊花花朵发育的不同时期过程中，各种基因的表达量不同。
野生型A
野生型不同发育时期
不同结构基因
图1:关键结构基因在野生型舌状花中的表达模式
不同调节基因
图2:关键调节基因在野生型舌状花中的表达模式
思考：
1）导致同株菊花不同花期颜色差异的直接原因是什么？根本原因呢？
2）如何检测花青素苷相关基因的表达量？
3）为什么同一菊花在不同发育时期颜色不同？
任务三：菊花花朵颜色差异的原因
结合实验结果分析讨论：
4.为什么突变体B各发育时期均呈现白色？
B
B
不同结构基因
不同调节基因
突变型B不同发育时期
图3:关键结构基因在白色突变体B舌状花中的表达模式
图4:关键调节基因在白色突变体B舌状花中的表达模式
白色突变体B
任务三：菊花花朵颜色差异的原因
资料6:不同花蕾期遮光处理至不同级别后进行强光处理对菊花花色的影响结果如下图。除此之外，科学家还发现菊花花瓣的酸碱性也能影响花青素的颜色，液泡为酸性时呈红色,碱性时呈蓝色，进而使花朵呈现不同的色彩。
结合材料思考：
基因表达与性状的关系是不是简单的线性关系？
图6：经不同光照处理后F3'H、DFR、ANS等结构基因在菊花花瓣中的表达情况
图5：经过不同光照处理后花序中花青素苷的相对含量
将与植物花青素代谢相关的基因导入植物中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高观赏价值。
转基因蓝色菊花
多色菊花
蓝藻的基因与菊花花青素苷结构基因的转录与翻译的过程有什么不同？
菊花花青素苷结构基因的表达
蓝藻的基因表达
细胞核：先转录
细胞质：后翻译
边转录边翻译
1
课堂小结
基因的表达
基因指导蛋白质的合成
翻译
转录
主要表现为
基因
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
复制
中心法则
控制酶的合成
控制蛋白质的结构
表观遗传
控制性状
环境
影响
项目 复制 转录 翻译
场所
条件 模板
原料
能量
酶
产物
原则
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
与蛋白质合成有关的酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A－T T－A G－C C－G
碱基互补配对
A－U T－A G－C C－G
碱基互补配对
A－U U－A G－C C－G
课后任务四：1.DNA的复制、转录和翻译的比较
例1．下图为某基因的表达过程，①~⑦代表不同的结构或物质，Ⅰ和Ⅱ代表过程。下列叙述正确的是（ ）
A．过程Ⅰ中物质③为RNA聚合酶，可将游离的脱氧核苷酸连接形成④链
B．过程Ⅱ中多个结构⑤沿着④链移动，可迅速合成大量不同的蛋白质
C．除碱基T和U不同外，②链和④链上全部碱基的排列顺序也存在不同
D．该图示可以表示人体胰腺细胞中胰蛋白酶基因的表达过程
C
课后任务四：2.例题巩固
例2．如图为人某种遗传病的致病机理示意图。据图分析，下列叙述正确的是（　　）
A．图中a和b链的右侧端分别为3′-端和5′-端
B．过程①无需引物但需RNA聚合酶和解旋酶
C．过程①和过程②的碱基互补配对方式相同
D．此图可表示镰状细胞贫血症的致病机理
A
3．我国科学家应用“基因密码子拓展技术”，在病毒基因中改变了三个碱基，使其RNA中出现一个终止密码子UAG，该密码子在特定条件下可以编码非天然氨基酸（NAEK），病毒可以在含有NAEK的人造细胞系中大量增殖，用以生产疫苗。正常人体细胞中缺少NAEK，病毒具有感染活性但并不增殖，从而只充当疫苗的作用。
(1)根据以上信息，人造细胞系中还应具有与该非天然氨基酸匹配的___________，使其能进入核糖体中，但病毒在正常人体细胞中由于_________过程异常并不增殖。
(2)密码子扩展技术使非天然氨基酸引入活细胞的蛋白质中，经修饰后可以具有不同于天然蛋白质的___________________，从而制造出满足人类生产和生活需求的新蛋白质，为开发现代药物提供了无限潜力，这属于_________工程的应用。
(3)已知丝氨酸、亮氨酸都有六个密码子，这种密码子的简并对生物体的生存发展的意义是：
①___________________________；
②___________________________。
(4)克里克发现在mRNA上增删1或2个碱基时，其无法产生正常的蛋白质，而增删3个碱基则所受影响不大，说明密码子的阅读具有__________________性。
tRNA
翻译
结构和功能
蛋白质
增加了对基因突变的容错率，某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度
提高了某些氨基酸的使用频率
连续/非重叠

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