2021——2022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42张PPT)

(共42张PPT)
第二节
基因对性状的控制
问题探讨
在上一节课中我们详细地学习了基因指导蛋白质合成过程，现在请你根据这幅图，画出一张流程图，简要地表示出其中的遗传信息传递方向。
DNA
转录
mRNA
蛋白质
翻译
(一）、中心法则的提出（1957年克里克）：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；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。
人和动植物及绝大多数微生物的遗传信息传递都遵循这一法则。
一、中心法则的提出及其发展
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
遗传信息能不能从蛋白质传递到蛋白质呢，能不能从蛋白质流向RNA或DNA呢？
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，应如何修改？
（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）
资料分析：
1、1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种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。
一、中心法则的提出及其发展
没有推翻中心法则，实验证据指出了原有中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
复制
又应如何修改？
（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）
资料分析：
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。
一、中心法则的提出及其发展
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
复制
逆转录
资料分析：
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。
一、中心法则的提出及其发展
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
复制
尚未明确
逆转录
（二）、补充修正的中心法则
DNA
转录
复制
逆转录
蛋白质
翻译
RNA复制
RNA
1、表达式
2．含义：包括五个方面，而且都表现出碱基互补配对原则。
⑴DNA的复制；
⑵遗传信息从 DNA传递给信使 RNA的转录；
⑶在逆转录酶的作用下，以 RNA为模板合成DNA；
⑷以 RNA为模板复制 RNA(如某些只有 RNA的病毒)；
⑸以 RNA为模板翻译成蛋白质，表达生物性状
补充修正的中心法则包括几方面的内容？
中心法则及中心法则的补充
DNA复制　
细胞核
转录
细胞核
逆转录
RNA复制
翻译
核糖体
阅读教材P68～69，探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的。(用中心法则表示)
(1)以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请书写传递过程图解。
提示：
(2)在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？
请书写传递过程图解。
①含有RNA复制酶的生物：
提示：
②含有逆转录酶的生物：
提示：
RNA的复制和逆转录不共存
例：RNA病毒（烟草花叶病毒）
例：逆转录病毒（HIV病毒）
例：细胞生物和
DNA病毒（噬菌体）
利用图示分类剖析中心法则
分析：图示中1、8为_______过程；2、5、9为_______过程；
3、10为__________过程；4、6为___________过程；
7为______________过程。
(1)对三种类型的病毒分别举例：
甲____________；乙____________；丙____________。
噬菌体　　
HIV
烟草花叶病毒
转录
翻译
DNA复制
RNA复制
逆转录
思考：
(1)是不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程？
(2)DNA复制、转录、翻译是哪一类生物所遵循的法则？
(3)在病毒体内会不会发生RNA的复制和逆转录过程？
具有细胞结构的生物和DNA病毒。
该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。
不是。
例：烟草花叶病毒
（2016海南卷.13）某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是（ ）
A.抑制该病毒RNA的转录过程
B.抑制该病毒蛋白质的翻译过程
C.抑制该RNA病毒的反转录过程
D.抑制该病毒RNA的自我复制过程
C
分析：可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖
此病毒增殖过程遵循的中心法则是：
HIV病毒
可通过抑制HIV病毒的逆转录过程来达到治疗目的。
D
课堂练习
2.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
A. ①②③过程主要发生细胞核中
B. ①④的碱基配对方式不完全相同
C. ④⑤过程可在被某些病毒侵染的细胞中发生
D. ②③过程所需的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸
3.下图为中心法则示意图，相关叙述错误的是（ ）
A
4、胰岛素的合成中，决定其性质的是：
A、酶 B、密码子
C、脱氧核苷酸 D、脱氧核糖核酸
D
5、在下列细胞结构中可以发生碱基配对行为的是：
A、细胞核、线粒体、叶绿体、中心体
B、线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
C、细胞核、核糖体、中心体、高尔基体
D、线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
D
遗传信息的传递方向和产物分析
(1)从模板分析
①如果模板是 ，生理过程可能是DNA复制或DNA转录。
②如果模板是 ，生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。
(2)从原料分析
①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是 ，生理过程可能是DNA复制或逆转录。
②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是 ，生理过程可能是DNA转录或RNA复制。
③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是 。
(3)从产物分析
①如果产物为DNA，生理过程可能是 。
②如果产物为RNA，生理过程可能是 。
③如果产物是 ，生理过程是翻译。
DNA
RNA
DNA
RNA
翻译
DNA复制或逆转录
RNA复制或DNA转录
蛋白质(多肽)
[对点演练]
C
A.甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶
B.甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶
C.甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D.甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸
中心法则有关的模拟实验
2、如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)
3、下图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验，下列相关叙述合理的是(　　)
A.若X是mRNA，Y是多肽，则试管内必须加入氨基酸
B.若X是DNA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C.若X是tRNA，Y是多肽，则试管内必须加入脱氧核苷酸
D.若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA酶
A
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
问：蛋白质与生命性状特征有何关系
问：蛋白质如何承担生命活动？
运动(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)
防御(如抗体)
催化(各种酶)
豌豆的圆粒与皱粒
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高。
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
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(基因增添)
淀粉分支酶不能正常合成
蔗糖不能合成淀粉，蔗糖含量显著升高。
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
例1、豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状。
二、基因、蛋白质与性状的关系
例2、人与动物的白化病
全身皮肤呈白色或粉红色，毛发为白色或淡黄色，虹膜透明，脉络膜也失去色素，瞳孔发红，畏光，皮肤对光高度敏感，晒后易发生皮炎，本病常属染色体隐性遗传。
人或动物体内控制酪氨酸酶合成的基因异常
体内的酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能正常转化为皮肤所需的黑色素
皮肤内缺乏黑色素表现为白化病
从前面两个例子来看，同学们认为基因是如何控制生物体的性状的？
结论１：
　　基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物体的性状。
间接控制
例3、囊性纤维病
CFTR（囊性纤维）基因缺失了三个碱基(碱基缺失)
CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，导致结构异常，从而使其功能异常。
导致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4、镰刀型贫血症
控制血红蛋白形成基因的一个碱基发生变化（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。
仍可以合成血红蛋白
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
　　从例3、例4来看，同学们认为基因是如何控制生物体的性状的？
结论２：
　　基因是通过控制蛋白质分子的结构来直接控制生物体的性状的。
直接控制
基因控制生物的性状主要有以下两个途径：
基因
蛋白结构
细胞结构
生物性状
酶或激素
细胞代谢
生物性状
蛋白质
直接控制
间接控制
生物的性状只受基因控制吗？且只受单一基因控制吗？
　　基因与性状并不是都是一一对应的简单的线性关系，一种性状可由多个基因控制（多因一效）：一种基因也可能影响多个性状（一因多效）。而且还受环境因素的影响。
三、多基因控制某些性状
上述（白化病等）涉及的性状都是由单个基因控制的，生物体的很多性状也可以由多个基因共同决定的，如身高、血压、治智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的态度等，可能是由多个基因来决定的。
如图同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的
叶片，而浸在水中的叶片深裂成丝状。请思考：
(1)这两种形态的叶，其细胞的基因组成有何关系？
相同。它们都是由同一个受精卵分裂分化来的，所以 基因组成相同。
(2)这两种叶片的不同形态是什么因素造成的？
是由环境造成的。
三、多基因控制某些性状
基因与性状间的对应关系：
（1）.生物的绝大多数性状受单个基因控制
（2）.生物有些性状是由多个基因控制的
（基因之间存在着相互作用）
（3）.生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条
件共同作用的结果
根据(1)(2)你能得出什么结论？
如图同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的
叶片，而浸在水中的叶片深裂成丝状。请思考：
提示：表现型＝基因型＋环境。
技能训练
长翅果蝇幼虫在35~37℃处理6~24h后，得到了某些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。
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？
遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4~7d的
假设：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响。
结论：基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
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、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
4、白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，如图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是(　　)
A．基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状
B．基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状
C．一个基因可以控制多种性状
D．一个性状可以由多个基因控制
A
5、下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图：
从图中可得出(　　)
A．一种物质的合成只受一个基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．若基因③不存在，但瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸
B
6．果蝇长翅对残翅显性。用一定高温处理残翅基因纯合子的幼虫，其发育为成虫后，翅膀表现为长翅。下列解释错误的是（ ）
A.翅的发育需要经过酶催化的反应,而酶是在基因指导下合成的
B.酶的活性受温度、pH等条件的影响
C.这种长翅个体的基因型已经变为杂合体
D.表现型是基因与环境因素共同作用的结果
7、下列对基因型与表现型关系的叙述，错误的是( )
Ａ．表现型相同，基因型不一定相同
Ｂ．基因型相同，表现型一定相同
Ｃ．在相同的生活环境中，基因型相同，表现型一定相同
Ｄ．在相同的生活环境中，表现型相同，基因型不一定相同
C
B
————————[课堂归纳]————————
[网络构建]
填充：①转录　②翻译　③逆转录　④细胞代谢　
⑤结构蛋白
１
２
３
４
５
６
７
８
９
10
11
细胞质遗传
正反交结果不同
特点：母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。
不符合孟德尔的遗传规律，后代只表现出母本的性状
理由是：受精过程中，受精卵的细胞质主要是来自母本的卵细胞。
该遗传系谱图具有怎样的遗传特点？
细胞质遗传________孟德尔的遗传规律，
后代只表现出______的性状
______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、中风样发作综合症等母系遗传病。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、偏语
这些疾病有什么特点？为什么？
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
不符合
母本
细胞质基因（细胞质遗传）
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
生物体的遗传方式
（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 细胞核基因
存在部位
是否与蛋白质结合
基因数量
遗传方式
功能
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
母系遗传,不遵循孟德尔遗传规律
遵循孟德尔遗传规律
半自主复制
转录、翻译
复制、转录、翻译
细胞质基因与细胞核基因的区别
1、下列关于细胞质基因的说法，不正确的是（ ）
A.细胞质基因存在于所有的细胞器中
B．细胞质基因存在于线粒体和叶绿体中
C．细胞质基因能进行半自主自我复制
D.细胞质基因控制的遗传病只能通过母亲传递给子代
A
2．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）
B