第四章第二节 基因对性状的控制

(共52张PPT)
一、中心法则的提出及其发展
时间: 1957年
科学家: 克里克
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
复制
图解:
以上三副图的病毒的遗传物质是什么？
对于它们的遗传有什么特别之处吗？是否还满足克里克提出的中心法则呢？
逆转录图解
复制
上述实验证据是否推翻了传统的中心法则
否
如何修改传统的中心法则
逆转录
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
复制
资料分析
1965年科学家发现RNA复制酶
2.1970年科学家发现逆转录酶
小结：
1.中心法则是对遗传信息传递过程的概括
2. DNA决定性状、蛋白质表现性状
(1)DNA DNA (DNA的自我复制)
(2)DNA RNA 蛋白质 (转录和翻译)
(3)RNA RNA (RNA自我复制)
(4)RNA DNA (逆转录)
主体
复制
逆转录
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
复制
蛋白质
DNA
逆转录
RNA
翻译
中心法则的补充
转录
蛋白质
DNA
逆转录
RNA
翻译
转录
中心法则是对遗传信息的传递过程的概括。
根据上述图，你能找出遗传信息传递的几条途径？
1、DNA DNA
2、DNA RNA
（DNA自我复制）
（转录）
3、RNA 蛋白质
（翻译）
4、RNA RNA
（RNA自我复制）
5、RNA DNA
（逆转录）
八、中心法则（一）
内
容
生物体的遗传信息通过复制 由DNA传递给DNA，以及通过转录 和翻译从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的过程，叫做“中心法则”。
图解
DNA（基因）
复 制
RNA
复 制
翻译
蛋白质（性状）
转 录
逆转录
遗传信息的传递和表达过程。
某些RNA肿瘤病毒也可以自我复制；
某些RNA肿瘤病毒可以RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成DNA，即逆转录。
八、中心法则（二）
[例4] 已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方向如下图所示，（注：乙图中单螺旋线均示RNA）根据图回答下列问题：
甲 乙 丙
蛋白质
RNA
7
8
9
10
DNA
蛋白质
RNA
4
5
6
蛋白质
DNA
1
2
3
（二）中心法则的应用：
丙
乙
甲
蛋白质
RNA
7
8
9
10
DNA
蛋白质
RNA
4
5
6
蛋白质
DNA
1
2
3
（1）对三种类型的病毒分别举例：
甲________；乙________；丙________。
DNA
RNA
RNA
（2）图中的3和10表示遗传物质的__________过程，图中2、5、9表示______过程，图中1、8表示______过程。
DNA复制
翻译
转录
丙
乙
甲
蛋白质
RNA
7
8
9
10
DNA
蛋白质
RNA
4
5
6
蛋白质
DNA
1
2
3
（3）图中哪两个标号所示的过程是对中心法则的补充( )
（4）图中甲、乙、丙病毒遗传信息的传递过程图式：
甲_________________________________，
乙______________________，
丙___________________________________________。
6、7
DNA
转录
mRNA
翻译
蛋白质
RNA
翻译
蛋白质
DNA
转录
mRNA
翻译
蛋白质
RNA
逆转录
九、DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系（一）
[例5] 一条多肽链中有1000个氨基酸,那么作为合成该多肽链的信息RNA和用来转录信息RNA的DNA分子分别至少有碱基 ( )
A.1000个和2000个 B.3000个和6000个
C.3003个和6006个 D.2997和5994个
九、DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系（二）
结论:
C
G
T
G
C
A
C
A
T
G
C
A
C
T
G
G
T
A
DNA
谷氨酸
组氨酸
精氨酸
氨基酸
C
G
U
G
G
A
C
A
U
mRNA
G
C
A
C
U
G
G
U
A
tRNA
遗传信息
遗传密码
反密码子
氨基酸序列
基因的碱基
信使RNA的碱基
氨基酸 =
6
3
1
信息链
*
信息传递
DNA上的遗传信息
（脱氧核苷酸的排列顺序）
转录
细胞核
mRNA(核糖核苷
酸的排列顺序)
翻译
细胞质
蛋白质
（特定的氨基
酸顺序）
中心法则
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
以上哪些过程体现碱基互补配对原则？
二、基因、蛋白质与性状的关系
二、基因、蛋白质与性状的关系
基因控制蛋白质的合成到底与基因控制生物的性状有什么关系呢？
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
Q：蛋白质与生命性状特征有何关系
Q：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）
思考一下？
基因对性状的控制有几种不同的途径？
从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆
编码淀粉分支酶
的基因
指导 合成
DNA中插入了一段外来DNA序列
促使
引起
编码淀粉分支酶
的基因异常
淀粉分支酶
淀粉含量升高有效保持水分
蔗糖合成淀粉
蔗糖含量高，豌豆失水而皱缩
蔗糖不能合成淀粉
淀粉分支酶不能正常合成
豌豆的圆粒与皱粒：
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
淀粉含量低，蔗糖含量高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
淀粉含量高，而蔗糖含量低
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
*
人的白化病
控制酶形成的基因异常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能正常转化为黑色素
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
酪氨酸能正常转化为黑色素
表现正常
控制酶的合成来控制代谢过程从而控制性状
结论1：
基因通过控制____的合成来控制_____________，进而控制生物体的_______。
间接控制
酶
性状
代谢过程
镰刀型细胞贫血症
控制血红蛋白形成的基因中一个碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞呈镰刀型，运输氧的能力降低
容易破裂，患溶血性贫血
正常红细胞
镰刀型细胞
CFTR基因缺失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
例二：囊性纤维病
基因通过控制_______的结构，直接控制生物体的_____。
结论2：
蛋白质
性状
直接控制
三.基因对性状控制的方式
1. 通过控制酶的合成来控制代谢过程，
从而间接控制生物性状。
2. 通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
DNA—蛋白质—性状的关系
DNA的多样性
蛋白质的多样性
生物界的多样性
决定
导致
根本原因
直接原因/物质基础
表现形式
知识小结
多基因控制某性状：
人的身高
一个基因决定一个性状：
豌豆的D基因决定了它的高茎，
d基因决定了它的矮茎
基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，有些性状是由多个基因决定的，有的基因可决定或影响多个性状。
基因与基因、基因与环境、基因与基因产物之间存在复杂的相互关系，精细的调控着生物性状。
*
基因、蛋白质与性状的关系
→ 酶或激素 → 细胞代谢 → 生物性状
基因
→ 结构蛋白 → 细胞结构 → 生物性状
控制酶的合成来控制代谢过程从而控制性状
控制蛋白质分子的结构而直接影响性状
基因 →酶 →代谢过程 →性状(间接控制)
基因 →蛋白质分子结构 →性状(直接控制)
控制酶的合成
基因 性状
控制蛋白质的结构
DNA的分布
主要在染色体上
细胞质内
细胞核遗传
细胞质遗传
生物的遗传
（所以说，染色体是DNA的主要载体）
例：紫茉莉叶色的遗传
细胞质基因 ：
细胞质中的叶绿体、线粒体内含有少量的DNA，其上的基因，叫做细胞质基因。
细胞质基因能进行半自主自我复制。
细胞质遗传不符合孟德尔遗传定律，细胞质基因只能通过母亲遗传给后代的。
受精过程中，受精卵的细胞质主要是接受自母亲的卵细胞
______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：母系遗传病。表现为身材矮小、肌无力、并引起偏瘫。
线粒体肌病、肥厚性心肌病：母系遗传，表现为骨骼肌异常及心肌病变。
这些疾病有什么特点？为什么？
线粒体
叶绿体
细胞质遗传________孟德尔的遗传规律，后代只表现出______的性状，也不出现固定的性状分离比。
不符合
母本
*
转录、翻译与DNA复制的比较
亲代DNA
的每一条链
DNA的一条
链（模板
链）
模板 原料 产物 酶 碱基
互补
DNA复制
DNA DNA
转录
DNA RNA
翻译
RNA Pro
mRNA
游离的脱
氧核苷酸
游离的核
糖核苷酸
游离的氨
基酸
DNA
分子
mRNA
蛋白质
DNA聚
合酶等
RNA聚
合酶等
母链与子
链之间
模板DNA
和RNA之间
mRNA和
tRNA之间
复制、转录和翻译的场所分别在哪儿
1、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．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的
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
2、DNA的主要功能是遗传信息的（ ）
A、储存与分配 B、 转录与翻译
C、储存与释放 D、传递与表达
3、基因控制性状表现的主要途径是（ ）
A、RNA →蛋白质 （性状）
B、DNA →蛋白质（性状）
C、RNA →DNA →蛋白质（性状）
D、DNA→ RNA → 蛋白质（性状）
D
D
4、在A、B、C、D四支试管内都加入一定量的水和ATP，都加入若干种酶，另外：
A．加入DNA、脱氧核苷酸
B．加入RNA、脱氧核苷酸
C．加入DNA、核糖核苷酸
D．加入RNA、核糖核苷酸
请根据实验结果回答下列问题：
(1)据分析，A、B管内产物相同，但A管内是_______过程；B管内是 过程。
(2)据分析，C、D管内产物相同，但C管内是_______过程；D管内是 过程。
(3)加入C管内DNA有60对碱基，那么，C管内产物中最多含有 个碱基，有密码子 个。
(4)B与A相比，必须有 酶。
DNA复制
逆转录
转录
RNA复制
60
20
逆转录
5、下图示“中心法则”，请根据图回答：
复制
转录
逆转录
翻译
RNA复制
遗传信息的传递方向
细胞核
细胞核
核糖体
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5
A—T、C—G、A—U
（1）指出图中数码表示的过程名称：
1、_________ 2、__________ 3、__________
4、___________ 5、_______
（2）图中箭头表示_______________________
（3）指出下列过程进行的场所：
1、__________ 2、__________ 5、___________
（4）图示过程中，能体现碱基互补配对原则的数码是__________ ，配对的规律是 ______________________
*
3、下图表示DNA(基因)控制蛋白质合成的过程。
请分析回答：
(1)图中标出的碱基符号，包括了_______种核苷酸。
(2)DNA双链中，_____链为转录链，遗传信息存在
于____链上，密码子存在于_____链上。
(3)如合成一种胰岛素，共含有49个氨基酸，则控制
合成的基因上，至少含有______个脱氧核苷酸。
DNA片段
①。。。--T----A----C----。。。
②。。。--A----T----G----。。。
信使RNA ③
。。。--U----A----C----。。。
。。。--A----U----G----。。。
转运RNA ④
氨基酸 ⑤
。。。-- ---。。。
酪氨酸
8
②
②
③
294
结束！
*
你能设计实验证明由三个碱基确定一个氨基酸吗？
资料扩展
遗传密码的破译
*
Nireberg 和Matthaei于1961年合成多核苷酸：多聚U（--UUUUUUUUU---）为mRNA得到多聚苯丙氨酸
资料扩展
遗传密码的破译
*
遗传密码的破译
Khorana等人合成共聚CUCUCUCUCU核苷酸为mRNA，形成亮氨酸--丝氨酸交替排列的多肽
资料扩展
*
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
脱氧核糖
核糖
磷酸
磷酸
DNA与RNA分子的比较
基因、DNA和染色体之间的关系
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
是主要的遗传物质
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有一个DNA分子
基因是有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子含有许多个基因
是遗传物质的功能结构单位
基因中脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因中含有许多脱氧核苷酸
*
比较 相同点
（发生在ＤＮＡ和ＲＮＡ之间） 不同点
适用范围 本质区别
转录 ＤＮＡ　ｍＲＮＡ 大多数生物遗传信息的表达过程中的一个阶段 ＤＮＡ是遗传物质
逆转录 ＲＮＡ　　ＤＮＡ 少数病毒遗传信息的传递和表达过程中一个阶段 ＲＮＡ是遗传物质
反转录 ｍＲＮＡ　ＤＮＡ　 基因工程中获得真核生物基因的一种常用方法 ＤＮＡ是遗传物质
*
6．与遗传信息流动有关的几个过程比较
模板 原料 碱基互补 产物 实例
DNA复制
(DNA→DNA) DNA
两条链 含A、T、G、C的4种脱氧核苷酸 T—A
C—G DNA 绝大多数生物
DNA转录
(DNA→RNA) DNA
一条链 含A、U、G、C的4种核糖苷酸 A—U
T—A
G—C
C—G RNA 绝大多数生物
RNA复制
(RNA→RNA) RNA 含A、U、G、C的4种核糖苷酸 A—U
U—A
G—C
C—G RNA 以RNA为遗传物质的生物，如烟草花叶病毒
RNA逆转录
(RNA→DNA) RNA 含A、T、G、C的4种脱氧核苷酸 A—T
U—A
G—C
C—G DNA 某些致癌病毒、艾滋病毒、SARS病毒
翻译
(RNA→多肽) 信使
RNA 20种氨基酸 U—A
A—U
G—C
C—G 多肽 所有细胞生物