第二节-基因对性状的控制

同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。讨论：1、这两种叶形有什么区别？2、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些2.一样思考：为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态呢？学习目标：1.解释中心法则；2.举例说明基因、蛋白质与性状的关系3.自主学习，合作探究，学会运用流程图分析问题、解决问题第二节基因对性状的控制(一）、中心法则的提出1.提出者：克里克2.内容：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。3.意义：揭示了遗传信息的流动方向一、中心法则的提出及其发展DNARNA蛋白质转录翻译复制克里克提出的中心法则适用于所有的生物吗？1、1965年，科学家在RNA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。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。尝试对中心法则补充完善（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ｍRNA1、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，体现生物性状中心法则几个过程的比较过程模板原料碱基互补配对产物实例①DNA的复制DNA→DNADNA的条链含A、T、C、G的四种脱氧核糖核苷酸A—T,T—A,DNA以DNA作为遗传物质的生物②DNA的转录DNA→RNADNA的一条链含A、U、G、C的四种A—U,T—A,C—G,G—CRNA几乎所有的生物两C—G,G—C核糖核苷酸过程模板原料碱基互补配对产物实例③翻译RNA→多肽20种氨基酸A—U,U—A,C—G,G—C多肽除病毒外的细胞生物④RNA的复制RNA→RNA含……的四种核糖核苷酸A—U,U—A,C—G,G—CRNA某些以RNA作为遗传物质的生物mRNARNAA、U、G、C⑤RNA的逆转录RNA→DNARNA含A、T、C、G的四种脱氧核糖核苷酸,C—G,G—CDNA某些致癌病毒、艾滋病病毒等A—T,U—A(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递注意：RNA的复制(①)和逆转录(②)不共存(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递例：烟草花叶病毒（大多数RNA病毒）例：HIV病毒、（某些致癌病毒）3.适用范围例1中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程,下列说法不正确的是()图4-2-1A.a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录B.需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c,需要逆转录酶参与的过程是dC.a、b、c过程只发生在真核细胞中,d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中D.在真核细胞中,a和b两个过程发生的主要场所相同,但需要的关键酶种类不同[答案]C例2寨卡病毒为单股正链RNA病毒,用(+)RNA表示,如图表示寨卡病毒的增殖和表达过程。下列相关说法错误的是()A.寨卡病毒属于RNA病毒,其内含有逆转录酶B.寨卡病毒RNA复制时需要的酶在宿主细胞内合成C.寨卡病毒RNA可直接作为翻译的模板D.寨卡病毒RNA复制时遵循碱基互补配对原则[答案]ADNA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蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升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蔗糖合成为淀粉，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）例1、豌豆的圆粒和皱粒二、基因、蛋白质与性状的关系白化病：白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病。这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，表现出怕光等行为。人类的肤色就是由黑色素的含量多少决定的控制酪氨酸酶的基因____酪氨酸酶______合成酪氨酸________转化为黑色素缺乏黑色素表现为_______异常不能正常不能正常白化病实例2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CFTR基因缺失了3个碱基结构蛋白(CFTR蛋白)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3：囊性纤维病编码血红蛋白的基因中一个碱基变化血红蛋白的结构发生变化红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血实例4正常基因编码合成的红细胞结构正常呈圆饼状异常基因编码合成的红细胞结构异常呈镰刀型从这两个例子来看，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、蛋白质与性状的关系:小结:生物的形态、结构和生理等方面的性状主要是由______体现的，蛋白质的合成又受___的控制。所以生物的性状是由____控制的。细胞代谢细胞代谢控制控制控制请画出三者的概念图基因二、基因、蛋白质与性状的关系酶的合成蛋白质结构生物性状基因间接控制直接控制蛋白质基因例3图示为细胞膜上神经递质受体基因的复制与表达等过程。下列相关分析不正确的是()A.①过程需要模板、原料、酶和能量四个条件B.为方便起见,获得该基因mRNA的最佳材料是口腔上皮细胞C.图中①②③过程一定发生碱基互补配对D.人的囊性纤维病体现了基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状[答案]B例4下列关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中,错误的是()A.生物体的一切性状完全由基因控制,与环境因素无关B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C.基因可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[答案]A[解析]表现型=基因型+环境条件,基因可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;也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。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）性状还受环境因素的影响。三、多基因控制某些性状基因与基因、基因与基因产物，基因和环境之间存在这复杂的相互作用，共同精细地调控生物的性状。细胞质遗传_____孟德尔的遗传规律，后代只表现出____的性状，称母系遗传______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，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。线粒体肌病、肥厚性心肌病：母系遗传或非遗传性，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？受精过程中，受精卵的细胞质主要是来自母本的卵细胞线粒体叶绿体不符合母本四、细胞质基因细胞质遗传的特点：1、DNA分子半自主性复制；2、母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。１２３４５６７８９1011细胞质遗传系谱实例例5下列有关细胞质基因的说法中,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下一代[答案]A[解析]考查细胞质基因的分布及遗传特点。真核生物的细胞质基因只存在于线粒体和叶绿体中,可进行半自主自我复制,遗传方式为细胞质遗传。技能训练遗传学家曾经做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养环境温度为25℃，将孵化后4～7d的长翅果蝇幼虫放在35～37℃的环境中处理6～24h后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常温度下繁殖的后代仍然是长翅果蝇。问：请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。（环境是如何影响基因的对性状的控制的）环境(如温度和pH)通过影响酶的活性，来影响基因对性状的控制。性状=基因+外界环境15.已知果蝇的长翅与残翅是一对相对性状,且长翅(V)对残翅(v)为显性,但遗传学家在不同温度下培养长翅果蝇幼虫,得到不同的结果,如下表。请结合所学知识回答问题:实验材料实验处理结果长翅果蝇幼虫A在25℃条件下培养长翅果蝇长翅果蝇幼虫B25~37℃处理6~24h后,在25℃条件下培养残翅果蝇(1)请针对出现残翅果蝇的原因提出假说,并进行解释。。(2)这个实验说明基因与性状是怎样的关系?。(3)果蝇B的残翅性状能否遗传?。原因是。(4)人们将果蝇B的残翅性状称为表型模拟,若现有一只残翅果蝇,如何判断它是否为表型模拟?请设计鉴定方案。①方法步骤:。②结果分析:(1)翅型的表现受环境因素的影响。翅的发育需要酶的参与,而酶是在基因指导下合成的,酶的活性受温度、pH等条件的影响(2)基因控制生物体的性状,而性状的表现同时还受环境的影响(3)不能遗传这种残翅性状是由环境条件改变而引起的,其遗传物质(或基因型)并没有发生改变(4)①a.让这只残翅果蝇与在25℃条件下发育成的异性残翅果蝇(基因型为vv)交配;b.使其后代在25℃条件下发育②a.若后代均为残翅果蝇,则该果蝇为残翅纯合子(基因型为vv);b.若后代有长翅果蝇出现,则说明该果蝇为表型模拟外界环境第二节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、基因的分布生物性状是由一个或多个基因控制的细胞核和细胞质基因DNA转录复制逆转录RNA蛋白质翻译RNA复制基因酶的合成蛋白质结构细胞代谢生物性状生物性状性状＝基因＋1.图示是四种遗传信息的流动过程,对应的叙述不正确的是()A.甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B.乙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C.丙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D.丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向当堂自测[答案]A2.HIV的RNA在逆转录酶的作用下,能在宿主细胞内逆转录合成DNA,下列叙述正确的是()①感染了HIV的细胞中,有逆转录合成的DNA②感染了HIV的细胞中,有病毒的RNA合成③逆转录形成的DNA被转录,翻译为病毒的蛋白质A.①②B.②③C.①③D.①②③[答案]D[解析]HIV是一种逆转录病毒,因此感染了HIV的细胞中,有逆转录合成的DNA;HIV在寄主细胞中,先通过逆转录合成病毒DNA,然后以DNA为模板合成病毒的RNA;逆转录形成的DNA被转录成RNA,再以RNA为模板翻译为病毒的蛋白质。当堂自测8.果蝇的长翅和残翅是一对相对性状,且长翅对残翅为显性。用一定高温处理残翅的幼虫,其发育为成虫后,翅膀表现为长翅。下列解释错误的是(A)A.控制翅膀的基因在幼虫阶段就已经开始表达B.高温下相关蛋白质失去活性C.这种长翅个体的基因型可能已经变为杂合子D.表现型是基因与环境条件共同作用的结果3.下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是()A.“牝鸡司晨”现象表明性别受遗传物质和环境因素的共同影响B.患红绿色盲夫妇生的孩子均为色盲,说明该性状是由遗传因素决定的C.长翅果蝇的幼虫在35℃下培养,长大后都表现为残翅,可能与温度影响酶活性有关D.基因型相同的个体表现型都相同,表现型相同的个体基因型可能不同[答案]D当堂自测12.Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA,当噬菌体侵染大肠杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图L4-2-5所示),然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是(B)A.QβRNA的复制需经历一个逆转录的过程B.Qβ