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高中生物 基因对性状的控制


一、中心法则的提出及其发展
1、中心法则的提出
(1)、提出者: 克里克 (2)、中心法则图解
复 制 转录 翻译

DNA

RNA

蛋白质

注意:不要写成mRNA

2、中心法则的发展
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。

资料体现了:
①流向:遗传信息可以从RNA流向RNA,

实例:RNA肿瘤病毒;
②流向:遗传信息可以从RNA反过来流向DNA,

实例:致癌RNA病毒;
③流向:遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质, 实例: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。

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? 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、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? 需要;遗传信息可以从RNA流向RNA,还可以 从RNA反过来流向DNA; 3、请根据讨论结果,修改原中心法则图解,用虚 线表示补充。

修改后的中心法则:
中心法则的实质:遗传信息的传递方向
虚线的含义: RNA生物遗传信息的传递方向

复 a 制

DNA

b 转录

d 复 制

RNA

c 翻译

蛋白质

思考:其中哪些过程遵循碱基互补配对原则? a、b、c、d、e

逆转录 e

DNA的复制 a_____________________________________ 转录,以DNA为模板转录为RNA b_____________________________________
c _____________________________________ 翻译,以mRNA为模板翻译为蛋白质

RNA的复制 d _____________________________________ 逆转录,以RNA为模板逆转录为DNA e _____________________________________

3、各过程适用范围
细胞生物 DNA生物 DNA病毒 真核生物 原核生物

复 制
生 物
RNA生物: RNA病毒

DNA
复 制


转录

RNA
翻译

翻译

蛋白质

RNA

蛋白质

RNA

逆转录

DNA

转录

RNA

翻译

蛋白质

? 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 DNA复制 DNA→DNA DNA转录 DNA→RNA

模板 DNA的两 条链 DNA的一 条链

原料 A 、T 、C 、G 四 种脱氧核苷酸 A 、U 、C 、G 四 种核糖核苷酸

碱基互补 A —T T —A C —G G —C A —U T —A C —G G —C

产物

实例

DNA

绝大多数生物

RNA

绝大多数生物

翻译RNA→多 肽

mRNA

20余种氨基酸

A —U U —A C —G G —C

多肽

所有生物(病 毒依赖宿主 细胞)

RNA复制 RNA→RNA RNA逆转录 RNA→DNA

RNA

A 、U 、C 、G 四种核糖核苷 酸 A 、T 、C 、G 四种脱氧核苷 酸

A —U U —A C —G G —C A —T U —A C —G G —C

RNA

以RNA为遗传 物质的生物 某些致癌病毒、 HIV等

RNA

DNA

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。

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
实例1:豌豆粒型
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 编码淀粉分支酶的基因正常

淀粉分支酶不能正常合成

淀粉分支酶正常合成

蔗糖不合成为淀粉,蔗糖含量升高

蔗糖合成为淀粉,淀粉含量升高

淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱 缩(性状:皱粒)

淀粉含量高,有效保留水分,豌豆 显得圆鼓鼓(性状:圆粒)

实例2:人的白化病 及苯丙酮尿症
控制酶形成的基因异常 控制酶形成的基因正常

酪氨酸酶不能正常合成

酪氨酸酶正常合成

酪氨酸不能正常转化为黑色素

酪氨酸能正常转化为黑色素

缺乏黑色素而表现为白化病

表现正常

以上两个实例,说明基因是如何控制生 物性状的?这是一个 (直接 / 间接)过程;

代谢 酶 基因通过控制______ 的合成来控制_____ 性状 过程,进而控制生物体的_____

实例3:囊性纤维病
CFTR基因缺失了3个碱基
CFTR蛋白结构异常,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

实例4:镰刀型细胞贫血症
控制血红蛋白形成的基因正常 血红蛋白形成的基因中碱基对变化
血红蛋白的结构正常 血红蛋白的结构发生变化

红细胞呈圆饼状
不容易破裂

红细胞呈镰刀状
容易破裂,患溶血性贫血

以上两个实例,说明基因是如何控制生物性 状的?这是一个 (直接 / 间接)过 程;

蛋白质的结构 __ 直接 控制生 基因通过控制____ 性状 物体的_______

总结:基因控制性状的两条途径 注意表述
基因

酶或激素 细胞代谢 生物性状 (如:豌豆皱粒、苯丙酮尿症及白化病) 蛋白质 结构
(结构蛋白) (如:囊性纤维病、镰刀型贫血症)

细胞结构

生物性状

(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、一般而言,一个基因对应一种性状 2、生物体的一个性状有时受多个基因 的影响,如:①玉米叶绿素的形成 至少与50多个不同基因有关。②身高 3、有的基因能控制多个性状 4、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 也有重要作用。

苯丙氨酸 缺少苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸羟化酶 酪氨酸 缺少酪氨酸酶 酪氨酸酶 黑色素 苯丙酮尿症 苯丙酮酸

白化病

思考:由上图能 得出什么结论?

要点分析
1、DNA—蛋白质—性状的关系

2、基因表达的特点 ① 选择性表达; ② 顺序性表达;(有关秃顶基因40岁以后 表达) ③ 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) ④ 环境因素可影响基因表达;(表现型 = 基因型 + 环境)

表现型=基因型+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 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仍然是长翅果蝇。 问:请针对出现残翅果蝇的 原因提出假说,进行解释。 (环境如何影响基因的对性 状的控制的) 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。

表现型= 基因型 + 环境

性状的表现还受环 境因素的影响。
水毛茛

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 相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有 序的网络,精细地调控着生物体的性状

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 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DNA缺陷会引起遗 传病。 特点: 1、DNA分子半自主性复制;

2、母系遗传:只能通过母亲遗传给后代。



4 7 10 11 5 8


6 9

DNA的分布
主要在染色体上
(所以说,染 色体是DNA的主 要载体)

细胞质内
例:线粒体 肌病

细胞核遗传

细胞质遗传

生物的遗传

细胞质基因与细胞核基因的比较
细胞质基因 存在部位 是否与蛋 白质结合 基因数量 叶绿体、线粒体 否,DNA分子裸露 少 母系遗传 半自主复制 转录、翻译 细胞核基因 细胞核中 与蛋白质合成 为染色体 多 遵循孟德尔遗传规律 复制 转录、翻译

遗传方式
功能

课堂巩固

1、揭示生物体内遗传信息传 递一般规律的是( C )
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

2.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


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