第十一节 基因对性状的控制

基因对性状的控制主讲：黄冈中学生物高级教师童金元问题探讨表现型＝基因型＋环境。即表现型是基因型与环境相互作用的结果。一、中心法则的提出及其发展1、中心法则内容中心法则图解：2、中心法则的发展中心法则实质蕴涵着核酸和蛋白质这两类生物大分子之间的相互联系和相互作用。二、基因、蛋白质与性状的关系基因指导蛋白质的合成，基因控制生物体的性状。1、蛋白质与生命性状特征有何关系?蛋白质是生命活动的体现者和承担者。2、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）。资料分析1：从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆资料分析2：白化病结论1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状（间接控制）。资料分析3：镰刀型贫血病结论2、基因还能通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体的性状。（直接控制）多基因控制某性状（如人的身高）。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、细胞质遗传线粒体和叶绿体中的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：线粒体疾病。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。细胞质遗传不符合孟德尔的遗传规律，后代只表现出母本的性状。知识小结：基因对性状的控制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。课堂训练例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．自然选择学说答案：C例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答案：C-返回-基因对性状的控制主讲：黄冈中学生物高级教师童金元问题探讨表现型＝基因型＋环境。即表现型是基因型与环境相互作用的结果。一、中心法则的提出及其发展1、中心法则内容中心法则图解：2、中心法则的发展中心法则实质蕴涵着核酸和蛋白质这两类生物大分子之间的相互联系和相互作用。二、基因、蛋白质与性状的关系基因指导蛋白质的合成，基因控制生物体的性状。1、蛋白质与生命性状特征有何关系?蛋白质是生命活动的体现者和承担者。2、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）。资料分析1：从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆资料分析2：白化病结论1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状（间接控制）。资料分析3：镰刀型贫血病结论2、基因还能通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体的性状。（直接控制）多基因控制某性状（如人的身高）。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、细胞质遗传线粒体和叶绿体中的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：线粒体疾病。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。细胞质遗传不符合孟德尔的遗传规律，后代只表现出母本的性状。知识小结：基因对性状的控制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。课堂训练例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．自然选择学说答案：C例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答案：C-返回-同步测试一、单项选择题1、在豌豆粒中，由于控制合成淀粉分支酶的基因中插入外来DNA片段而不能合成淀粉分支酶，使得豌豆粒不能合成淀粉而变得皱缩。此事实说明（D）A．基因是生物体性状的载体B．基因能直接控制生物体的性状C．基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物性状D．基因可以通过控制酶的合成控制生物性状2、下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是（C）A．一对相对性状可由一对基因控制也可由多对基因控制B．基因可通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状C．隐性基因控制的性状在后代中不能得到表现D．在相同条件下，基因型相同，表现型就相同3、提出中心法则的科学家是（C）A．沃森B．威尔金斯C．克里克D．富兰克林4、白化病病人出现白化症状的根本原因（C）A．病人细胞内缺乏黑色素B．病人体内无酪氨酸C．控制合成酪氨酸的基因不正常D．长期见不到阳光5、基因控制性状的主要途径是（C）A．DNA（基因）→蛋白质（性状）B．DNA（基因）→蛋白质（性状）C．DNA→RNA→蛋白质（性状）D．RNA→DNA→蛋白质（性状）6、当克里克提出遗传信息传递的中心法则后，人们又通过科学研究对中心法则进行的补充包括（C）①DNA复制②RNA复制③蛋白质的复制④转录⑤逆转录⑥翻译A．①②③B．④⑤⑥C．②③⑤D．①④⑤7、下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是（C）A．基因可通过控制酶的合成控制生物性状B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状C．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达8、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。下列说法中，正确的是（D）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9、切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其DNA整合后能产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3～4倍。此项研究遵循的原理是（A）A．→RNA→蛋白质B．RNA→蛋白质C．→RNA蛋白质D．→DNA→蛋白质10、中心法则包括下列遗传信息的转变过程，其中揭示生物遗传实质的是（A）A．从DNA→DNA的复制过程B．从DNA→RNA的转录过程C．从RNA→蛋白质的翻译过程D．从RNA→DNA的逆转录过程显示提示提示：1、生物体的形态特征或生理特性叫做性状；基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物性状或通过控制酶的合成控制生物性状。该事例说明基因可以通过控制酶的合成控制生物性状。2、基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物性状或通过控制酶的合成控制生物性状。基因与性状的关系并不是简单的线性关系。例如人的身高可能是由多个基因决定的，其中每一个基因对身高都有一定的作用。同时，身高也不是完全是由基因决定的，后天的营养和体育锻炼也有重要作用。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的网络，精细地调控着物体的性状。3、1957年，克里克提出中心法则，遗传信息可以从DNA流向DNA，即自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传物质的转录和翻译。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或DNA。4、白化病病人出现白化症状是因为缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸转化成黑色素，而缺乏这种酶的根本原因是控制此酶合成的基因不正常造成的，即生物的一切性状都是受基因控制的。5、基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物性状或通过控制酶的合成控制生物性状。不能由基因直接形成蛋白质，而是需经过转录和翻译进而形成表现生物性状的蛋白质。6、人们对中心法则的补充是：RNA进行复制，将遗传信息由RNA传给RNA，并翻译出相应的蛋白质表达生物的性状；RNA经逆转录形成DNA，然后转录出RNA，在翻译成蛋白质表现生物性状以及蛋白质的复制。7、基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物性状或通过控制酶的合成控制生物性状。基因与性状的关系并不是简单的线性关系。一个性状可能由多个基因决定，同时表现型是基因型与环境共同作用的结果。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的网络，精细地调控着物体的性状。8、一个性状可能由多个基因决定，同时表现型是基因型与环境共同作用的结果。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。9、生长激素的化学本质是蛋白质；基因转录出信使RNA，再经过酿译，进而合成生长激素这种蛋白质。10、生物的遗传即将自身的遗传物质复制一份传给子代的过程，也就是遗传信息从DNA→DNA的过程。二、简答题11、香豌豆的紫花对白花是一对相对性状。有两对等位基因（A和a、B和b）共同控制，其显性基因决定花色的过程如下图所示。前体物质（白色）——→中间物质（白色）——→紫色物质（紫色）（1）从图可见，紫花植株必须同时具有______和_______基因，方可产生紫色物质。（2）基因型为AaBb和aaBb的个体，其表现型分别是__________和__________。（3）AaBb×AaBb的子代中；紫花植株与白花植株的比例分别为_____和________。（4）本图解说明，基因与其控制的性状之问的数量对应关系是__________。显示答案11、（1）AB（2）紫色白色（3）9/167/16（4）一个性状由多种基因控制解析：基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物性状或通过控制酶的合成控制生物性状。基因与性状的关系并不是简单的线性关系；由题图可以看出，豌豆体内紫色物质的合成需同时具有A、B两个基因时，才能合成酶A、酶B；基因型为AaBb的个体，由于同时含有A、B两个基因，进而表现紫色。基因型为aaBb的个体，由于不含A基因，不能合成中间物质，因而其表现型为白色；本图解说明，基因与其控制的性状之间的数量对应关系是一个性状由多种基因控制。12、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图所示。根据图回答下列问题：（1）对三种类型的病毒分别举例：甲__________；乙__________；丙__________。（2）图中的3和10表示遗传信息的__________过程，图中2、5、9表示__________过程。图中1、8表示__________过程。（3）图中7表示遗传信息的__________过程，此过程的发生需要有__________的催化作用，这一现象被发现的意义是__________。（4）这三种病毒的遗传信息传递过程都必须在__________内进行。显示答案12、（1）噬菌体烟草花叶病毒艾滋病病毒（2）复制翻译转录（3）逆转录逆转录酶中心法则的补充（4）宿主细胞解析：由图示可以看出，甲图中DNA既可以复制，也可以转录、翻译出蛋白质；乙图为RNA的复制，直接翻译出蛋白质；丙图为RNA在逆转录酶的作用下进行的逆转录现象，并经转录、翻译形成蛋白质；由于病毒强寄生生物，这三种病毒的遗传信息传递过程都必须在宿主细胞内进行。-END-课外拓展逆转录病毒1970年，科学家在致癌RNA病毒中发现了一种特殊的DNA聚合酶，该酶能以RNA为模板，根据碱基互补配对原则，按照RNA的核苷酸顺序合成DNA。这一过程与一般遗传信息流转录的方向相反，故称为逆转录，催化此过程的DNA聚合酶叫做逆转录酶（reversetranscriptase）。后来发现逆转录酶不仅普遍存在于RNA病毒中，哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞中也