2020——2021学年高一下学期生物人教版必修2 4.2 基因对性状的控制 课件(共34张PPT)

(共34张PPT)
第四章 基因的表达
基因对性状的控制
第2节
早在19世纪，孟德尔提出豌豆所表现出来的性状是由遗传因子（基因）控制的。
基因
蛋白质
体现
性状
如何控制？
指导合成
1957年，克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA；也可以从DNA流向RNA ，进而流向蛋白质。
蛋白质是生命活动的主要承担者
中心法则
中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
中心法则的完善
逆转录
复制
中心法则
生物种类 遗传信息的传递过程
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA病毒复制
RNA逆转录病毒
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
RNA
中心法则
中心法则适用条件：
①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。
②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
中心法则的意义：
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
生命是物质、能量和信息的统一体。
“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”
像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子非常普遍。
南橘（上）北枳（下）
问题探讨
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.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
讨论
浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或者手掌形，而沉在水中的叶子则变成了细细的丝状叶。
这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。
这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。
一、基因表达产物与性状的关系
①性状对比
豌豆的圆粒与皱粒
②基因对比：
（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）
圆粒：饱满，能有效保留水分
皱粒：皱缩，失水
圆粒：含有编码淀粉分支酶的基因
皱粒：插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
例一：豌豆的圆粒和皱粒
圆粒豌豆的形成机制
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶活性正常
淀粉合成正常，含量增加
淀粉含量高，有效保留水分
皱粒豌豆的形成机制
编码淀粉分支酶的基因被打乱
淀粉分支酶异常，活性降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的由于失水而皱缩
基因
酶
细胞代谢
性状
例一：豌豆的圆粒和皱粒
白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。
例二：白化病
图1 白化病患者
例二：白化病的形成机制
编码酪氨酸酶的基因异常
缺少酶，酪氨酸不能转化为黑色素
基因
酶
细胞代谢
性状
酪氨酸酶无法正常合成
缺乏黑色素表现白化症状
结论1：
基因通过控制___________来控制___________进而控制生物体的性状
酶的合成
代谢过程
这是一种间接控制途径
例三：囊性纤维病形成机制
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基
CFTR转运氯离子的功能异常
基因
蛋白质结构
功能
性状
CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，
蛋白结构异常
支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁殖，肺功能严重受损
囊性纤维化气管
正常气管
囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。
正常气管
囊性纤维化气管
囊性纤维病患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染
囊性纤维病患者CFTR蛋白（一种转运蛋白）异常
例三：囊性纤维病形成机制
控制血红蛋白形成基因的一对碱基发生变化（碱基替换）
血红蛋白的结构发生变化
红细胞呈镰刀状
红细胞容易破裂，患溶血性贫血。
例四、镰刀型细胞贫血症
结论2：
基因还能通过控制______________来_____控制生物体的性状
蛋白质的结构
直接
这是一种直接控制途径
一、基因表达产物与性状的关系
例1、豌豆的圆粒和皱粒； 例2、白化病的形成机制
例3、囊性纤维病的形成机制；例4、镰刀型细胞贫血症
直接控制
间接控制
基因
蛋白质结构
酶的合成
细胞代谢
生物
性状
1、基因通过控制__________来控制__________，进而控制生物体的性状
酶的合成
代谢过程
2、基因还能通过控制_______________来_______控制生物体的性状
蛋白质的结构
直接
二、基因的选择性表达与细胞分化
同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢
检测的3种细胞 卵清蛋白基因珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + － －
红细胞 + + + － + －
胰岛细胞 + + + － － +
1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
二、基因的选择性表达与细胞分化
检测的3种细胞 卵清蛋白基因珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + － －
红细胞 + + + － + －
胰岛细胞 + + + － － +
2.3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因， 但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？
细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。
1.细胞分化的“不变”与“变”
DNA、tRNA、rRNA
①不变
细胞的数目
②变
mRNA、蛋白质的种类
细胞的形态、结构和功能
二、基因的选择性表达与细胞分化
2、表达的基因分类
①管家基因
在所有细胞中都表达的基因。
②奢侈基因
只在某类细胞中特异性表达的基因。
（如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。）
（如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。）
二、基因的选择性表达与细胞分化
3、细胞分化的本质
　基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
——基因的选择性表达。
基因什么时候表达
基因在哪种细胞中表达
基因表达水平的高低
调控基因是否表达
调控基因表达多少
二、基因的选择性表达与细胞分化
①一个性状可以受到多个基因的影响，例如，人的身高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。
②一个基因也可以影响多个性状，例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，
而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
(1)基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系
水稻Ghd7基因
开花调控
控制
生长发育
产 量
三、基因与性状的关系
①生物体的性状不完全由基因决定，环境对性状也有着重要影响。如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
四、基因与性状间的对应关系
(2)性状是基因和环境共同作用的结果
总结：表型=基因+环境
基因与_____，基因与_____________，基因与______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的网络，精确地调控着生物体的性状
基因
基因表达产物
环境
思维训练 提出假说
遗传学家曾做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。
请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。
①果蝇翅的发育是经过酶催化的反应
②酶是在基因控制下合成的
③酶的活性受温度、pH等条件的影响
性状是基因和环境共同作用的结果。
1.细胞质基因：细胞质中的DNA。（叶绿体、线粒体）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。
四、细胞质基因（细胞质遗传）
2.功能：能进行半自主自我复制，
通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
4.特点：
① 母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。
１
２
３
４
５
６
７
８
９
10
11
受细胞核控制
线粒体DNA缺陷会引起遗传病，如：线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。
3.实例：
②不符合孟德尔遗传定律。
真核生物细胞质基因与核基因的比较
项目 细胞质基因 细胞核基因
存在部位
是否与蛋白质结合
结构
功能
基因数量
遗传方式
联系 线粒体、叶绿体
细胞核
否，DNA分子裸露
与蛋白质结合
双链DNA
双链DNA
复制、转录和翻译
复制、转录和翻译
少
多
母系遗传
遵循孟德尔遗传定律
线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，这些部位的基因活动还要受核基因的控制
4.2 基因对性状的控制
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、细胞质基因
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
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
复制
复制
控制
控制
控制
基因
酶的合成
细胞代谢
蛋白质结构
性状
基因对性状的控制
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
感谢观看