苏教版（2019）高中生物必修二 2.3 遗传信息控制生物的性状课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
DNA复制 转录 翻译
遗传信息的传递方向
1957年，克里克－－中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
克里克
你能根据DNA复制、转录和翻译过程，用文字和箭头表示细胞中
遗传信息的传递方向吗？
基于以上事实，完善中心法则:
事实1：1965年，科学家在流感病毒等RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，能对RNA进行复制，并以自身为模板指导蛋白质的合成。
事实2：1970年，科学家在劳斯肉瘤病毒等RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板反向合成DNA，再以这段DNA为模板，互补合成病毒RNA。
转录
翻译
RNA
DNA
蛋白质
复制
逆转录
复制
转录
翻译
RNA
DNA
蛋白质
复制
逆转录
复制
DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
模板
原料
碱基
配对
产物
信息传递
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
RNA
RNA
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
A-T、T-A
C-G、G-C
A-U、T-A
C-G、G-C
A-U、U-A
C-G、G-C
A-T、U-A
C-G、G-C
A-U、U-A
C-G、G-C
2个DNA分子
RNA
蛋白质
DNA
RNA
DNA→RNA
DNA→DNA
RNA→蛋白质
RNA→DNA
RNA→RNA
生物种类 遗传信息的传递过程
以DNA作为遗传物质的生物 原核生物
真核生物
DNA病毒
以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒
逆转录病毒
(HIV)
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
复制
转录
翻译
RNA
DNA
蛋白质
复制
逆转录
复制
复制
RNA
蛋白质
翻译
1. 下列哪一项不是RNA具有的（ ）
A. 复制 B. 转录 C. 逆转录 D. 翻译
2. 对于中心法则，经科学家深入研究后，发现生物中还存
在着逆转录，它是指遗传信息的传递从（ ）
A. 蛋白质→RNA B. RNA→DNA
C. DNA→RNA D. DNA→DNA
3. 图示过程，正常情况下在动植物细胞中不可能发生的是( )
A. ①② B. ③④⑥ C. ⑤⑥ D. ②④
【即学即练】
B
B
B
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
例:镰状细胞贫血
控制血红蛋白形成的相关基因发生改变
血红蛋白的结构发生改变
红细胞呈镰状，容易破裂，造成严重贫血
1.基因通过控制 而 控制生物性状。
蛋白质的结构
直接
控制酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能转化为黑色素
缺乏黑色素表现为白化病
2.基因通过控制 控制代谢过程，进而 控制生物性状。
酶的合成
例:白化病
间接
1.一个基因 一种性状
控制
2.一个基因 多种性状
控制
3.多个基因 一种性状
控制
例：控制豌豆开紫花的基因也控制种皮呈灰色的性状
例：玉米叶绿素的形成至少涉及50多个基因；
人的身高、智力、长相、记忆力、性格等受到多个基
因的综合作用。
基因与性状并不是简单的一一对应的关系
多基因效应
基因多效性
基因特异性
基因与生物性状的关系：
1.下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙述错误的是（ ）
A.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,间接控制生物体的性状
B.基因通过控制蛋白质的结构,从而直接控制生物体的性状
C.皱粒种子中蔗糖含量相对较高,味道更甜美
D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
B
【即学即练】
2．[多选]如图为人体细胞内基因1、基因2与相关性状的关系简图，下列相关叙述错误的是 (　 )
A．同一个体正常体细胞中同时存在基因1与基因2
B．图中遗传信息的传递途径为：DNA→RNA（X1、X2）→蛋白质
C．老人白发增多的直接原因是图中的酪氨酸含量下降
D．基因1与基因2对性状的控制方式相同
CD
我们知道，人是由受精卵发育来的，受精卵经过分裂形成多个细胞，进而发育成不同类型的细胞，如红细胞、神经细胞、肌肉细胞等。
1．这个过程我们称为什么？
2．这些细胞中的基因是否相同？
3．这些不同类型的细胞其结构和功能都不相同，可能的原因是什么？
是基因的表达情况不同使这些细胞的结构和功能发生了差异, 有没有证据证明呢？
想一想
细胞分化
相同
不同类型的细胞中，基因的表达情况不同。
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 ＋＋＋ － － ＋
说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。
思考讨论
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞，这三种细胞中分别含有卵清蛋白、珠蛋白、胰岛素，科学家对这3种细胞中DNA、mRNA进行了检测，结果如下表所示。
3种细胞含有的基因相同，但只检测到其中一种基因的mRNA，说明什么？
细胞不是所有的基因都表达，基因的表达具有选择性， 即基因的选择性表达
是否存在某些基因在不同细胞中都表达的情况？
细胞呼吸酶基因
细胞呼吸
合成ATP
核糖体
细胞呼吸酶
ATP合成酶
核糖体蛋白
ATP合成酶基因
核糖体蛋白基因
基因
呼吸酶基因、
ATP合成酶基因等
血红蛋白基因、胰岛素基因等
指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的。
管家基因
奢侈基因
指导合成的蛋白质赋予细胞特定的生理功能。
遗传物质不改变
本质是基因选择性表达
形态结构和生理功能不同
基因表达机制的复杂性
MicroRNA (miRNA) 是一类长度约为22 个核苷酸的非编码单链RNA分子，它们参与转录后的基因表达调控。到目前为止，在动植物以及病毒中已经发现有28645个miRNA分子。
不参与编码蛋白质的微RNA（miRNA）能在转录后介导对 mRNA 的降解，一些 miRNA具有组织特异性和时序性，即只在特定的组织或某个发育阶段起着调控作用。
1. 如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、
乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过
程。下列叙述正确的是（ ）
①a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化　
②乙和丙的染色体组成不同　
③丁与戊因遗传物质不同而发生分化　
④甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
A．①②　 B．①④ C．③④ D．②③④
B
【即学即练】
2.下表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞（与合成抗体有关）内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因能表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是（ ）
A. ①②③均表示“＋”
B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同
D．三种细胞的形态结构和生理功能不同的根本原因是基因种类不完全相同
细胞 血红蛋白基因 胰岛素基因 抗体基因 有氧呼吸酶基因
红细胞 ＋ － － ＋
胰岛B细胞 － ① － ＋
浆细胞 － － ② ③
A
1．这两种形态的叶，其细胞的基因组成相同吗？
2．引起两种叶形差异的原因是什么？
相同
环境
问题探讨
表型 =
基因型 + 环境
如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
*
概念：生物体基因的碱基序列_________，而______发生
____________的现象；
保持不变
表型
可遗传变化
四、表观遗传
甲基化 水平低
Lcyc基因
对称花型
正常表达
Lcyc基因
高度 甲基化
不对称花型
不表达
×
F1（自交）
F2
04
植株A
植株B
柳穿鱼花型改变的表观遗传
——与Lcyc基因的表达相关
高度甲基化的Lcyc基因
能通过种子遗传给后代
蜂王
工蜂
3天内取食蜂王浆
3天后继续取食蜂王浆
3天后取食花粉和花蜜
基因型相同的雌性幼虫
蜂王与工蜂的异型分化的表观遗传
取食不同为什么会造成生物性状的差异呢？
Dnmt3基因的表达产物DNA甲基转移酶，能在DNA某些区域添加甲基基团，进而影响基因的表达。敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫发育为蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。可见，蜂王浆的作用与降低DNA甲基化程度有关。
研究发现，蜂王基因组甲基化的程度明显低于工蜂。雌性幼虫后期是否取食蜂王浆，可造成重要基因甲基化程度的差异，从而影响蜂王和工蜂体内基因的表达。
拓展
基因的碱基序列不变
柳穿鱼花型改变和蜜蜂的异型分化有什么共同点？
思考讨论
部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达。
引起表型改变
可遗传
1、DNA甲基化
结果：抑制基因的表达，进而对表型产生影响。
2、组蛋白修饰：在核小体的组蛋白不同氨基酸中加上多种化学基团的
现象，这种修饰能改变染色质状态及开放程度，进而
调控基因的表达。
表观遗传的常见作用机制
3、非编码RNA
非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA外)
DNA
DNA
mRNA
非编码RNA
蛋白质
阻止翻译(抑制基因表达)
互补配对
(P66第三段)
1.概念
生物体基因的碱基序列_________，而_____发生____________的现象；
保持不变
表型
可遗传变化
2.特点:
①DNA不变
②可遗传
③可逆性
健康提示：
吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。
但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失；
4.发生时期:
普遍存在于生物体生长、发育和衰老的整个生命过程中；
柳穿鱼花形遗传
同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异
蜂王和工蜂的差异
5.实例:
3.作用机制:
①DNA甲基化；
②组蛋白修饰；
③非编码RNA干扰（例如miRNA）；
6.意义:
可以使生物打破DNA序列变化缓慢的限制，使后代能迅速获得上一代生物对环境因素做出反应而发生的变化。可能有利，也可能有害。
DNA
mRNA
蛋白质
性状
转录
翻译
体现
经典遗传
表观遗传
调控
表观遗传学：碱基序列不变，由环境变化影响基因表达从而引起性
状的改变，可遗传。
经典遗传学：碱基序列改变，引起性状改变，可遗传。
1.DNA甲基化通常发生于DNA的CG序列密集区，DNA甲基化
使DNA链发生高度紧密排列，导致RNA聚合酶无法与其结合，
抑制了基因的表达。下列叙述错误的是(　 )
A．DNA甲基化能够影响基因的转录过程 B．DNA甲基化导致的性状改变不可遗传 C．发生DNA甲基化的基因碱基序列不变 D．吸烟会使人的体细胞内DNA甲基化水平升高
【即学即练】
B
2．[多选]黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体之间出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化(如下图)，已知甲基化不影响DNA复制。下列有关分析错误的是( 　 )
A．F1不同小鼠个体之间体色的差异可能与A基因甲基化程度有关
B．碱基甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C．这种DNA甲基化修饰不可以遗传给后代
D．A基因中的碱基甲基化引起了基因中碱基序列的改变
CD
3.DNA甲基化能影响表型，也能遗传给子代。研究发现，Dnmt3蛋白是
Dnmt3基因表达的一种DNA甲基转移酶，能使DNA某些区域添加甲基
基团，如图所示。回答下列问题：
(1)Dnmt3基因经过程①(虚线框中碱基序列)合成的RNA的碱基序列为CUUGCCAGC，则该过程是以基因的___链为模板，过程②发生的场所是________，相比过程①，过程②特有的碱基配对方式是_________。在细胞内，少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，原因是________________________________________________________________。(2)DNA甲基化若发生在基因转录的启动子序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制基因的表达。据图可知，DNA甲基化______(填“会”或“不会”)改变基因的碱基序列。
U—A　
β
核糖体　
一个mRNA分子可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链　
不会