基因對性狀控制 一中

1、基因控制蛋白質的合成全過程基因控制蛋白質的合成全過程RNARNADNA DNA 蛋白質蛋白質轉錄轉錄翻譯翻譯以以DNADNA自身為自身為模板模板合成子代合成子代DNADNA，以，以DNADNA的一條鏈的一條鏈為為模板模板合成信使合成信使RNARNA，以信使，以信使RNARNA為為模板模板合成蛋白質合成蛋白質從而從而決定決定生物的性狀表現(xiàn)，叫做中心法則。生物的性狀表現(xiàn)，叫做中心法則。 人和動植物及絕大多數(shù)微生物的遺傳信息傳遞人和動植物及絕大多數(shù)微生物的遺傳信息傳遞都遵循這一法則。都遵循這一法則。一、中心法則的提出及其發(fā)展一、中心法則的提出及其發(fā)展DNADNARNARNA蛋白質蛋白質轉錄轉錄翻譯翻

2、譯復復制制中心法則的發(fā)展中心法則的發(fā)展先閱讀教材先閱讀教材P P6969頁的三個資料并回答后面的問題頁的三個資料并回答后面的問題1 1、沒有推翻中心法則，實驗證據(jù)指出了原有中、沒有推翻中心法則，實驗證據(jù)指出了原有中心法則所沒有包含的遺傳信息的可能傳遞途徑，是對心法則所沒有包含的遺傳信息的可能傳遞途徑，是對原有中心法則的補充而非否定。原有中心法則的補充而非否定。2 2、補充：、補充：遺傳信息可以從遺傳信息可以從RNARNA反過來流向反過來流向DNADNA，如致癌，如致癌RNARNA病毒；病毒；遺傳信息可以從遺傳信息可以從RNARNA流向流向RNARNA，如，如RNARNA腫瘤病毒；腫瘤病毒；遺傳

3、信息可以從蛋白質流向蛋白質，如瘋牛病病毒。遺傳信息可以從蛋白質流向蛋白質，如瘋牛病病毒。說明：前面兩個已經(jīng)完全確認，后面一個沒有完全確認。說明：前面兩個已經(jīng)完全確認，后面一個沒有完全確認。3 3、補充修正的中心法則、補充修正的中心法則DNADNA轉錄轉錄復復制制逆轉錄逆轉錄蛋白質蛋白質翻譯翻譯RNARNA復制復制RNARNA 中心法則實質蘊涵著中心法則實質蘊涵著_和和_這兩類這兩類生物大分子之間的相互生物大分子之間的相互_和相互作用。和相互作用。核酸核酸蛋白質蛋白質聯(lián)系聯(lián)系 基因控制性狀是通過控制蛋白質的基因控制性狀是通過控制蛋白質的合成來實現(xiàn)的合成來實現(xiàn)的，我們能否從基因的角度，我們能否從基

4、因的角度來解釋有關的遺傳現(xiàn)象呢來解釋有關的遺傳現(xiàn)象呢? ? 下面我們通過幾個具體的實下面我們通過幾個具體的實例來看基因、蛋白質與生物體性例來看基因、蛋白質與生物體性狀之間的關系。狀之間的關系。1 1、豌豆的圓粒和皺粒這一對相對性狀。、豌豆的圓粒和皺粒這一對相對性狀。皺皺粒粒園園粒粒編碼淀粉分支編碼淀粉分支酶的基因正常酶的基因正常淀粉分支酶淀粉分支酶正常合成正常合成蔗糖合成淀粉，蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高。淀粉含量升高。淀粉含量高，有效保淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓留水分，豌豆顯得圓鼓鼓（性狀：圓粒）鼓鼓（性狀：圓粒） DNADNA中插入了一段外來的中插入了一段外來的DNADNA序列，打

5、亂了編碼淀粉分序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因支酶的基因( (基因增添基因增添) )淀粉分支酶淀粉分支酶不能正常合成不能正常合成蔗糖不能合成淀粉，蔗糖不能合成淀粉，蔗糖含量顯著升高。蔗糖含量顯著升高。淀粉含量低的豌豆淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺由于失水而顯得皺縮（性狀：皺粒）縮（性狀：皺粒）2 2、人與動物的白化病、人與動物的白化病人或動物體內控制酪氨酸酶合成的基因異常人或動物體內控制酪氨酸酶合成的基因異常體內的酪氨酸酶不能正常合成體內的酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸不能正常轉化為皮膚所需的黑色素酪氨酸不能正常轉化為皮膚所需的黑色素皮膚內缺乏黑色素表現(xiàn)為白化病皮膚內缺乏黑色素表現(xiàn)為白化病從前面

6、兩個例子來看，同學們認從前面兩個例子來看，同學們認為基因是如何控制生物體的性狀的？為基因是如何控制生物體的性狀的？間接控制間接控制3 3、囊性纖維病、囊性纖維病CFTRCFTR（囊性纖維）基因缺失了三個堿基（囊性纖維）基因缺失了三個堿基( (堿基缺失堿基缺失) )CFTRCFTR蛋白缺少一個蛋白缺少一個丙苯氨酸丙苯氨酸，導致，導致結構結構異常，從而使其功能異常。異常，從而使其功能異常。導致患者支氣管內黏液增多導致患者支氣管內黏液增多黏液清除困難，細菌繁殖，肺部感染。黏液清除困難，細菌繁殖，肺部感染。4 4、鐮刀型貧血癥、鐮刀型貧血癥控制血紅蛋白形成基因的控制血紅蛋白形成基因的一一個堿基個堿基發(fā)

7、生變化（堿基替換）發(fā)生變化（堿基替換）血紅蛋白的血紅蛋白的結構結構發(fā)生變化發(fā)生變化紅細胞呈鐮刀狀紅細胞呈鐮刀狀紅細胞容易破裂，患紅細胞容易破裂，患溶血性貧血。溶血性貧血。正常紅細胞正常紅細胞鐮刀型紅細胞鐮刀型紅細胞從這兩個例子來看，同學們認為從這兩個例子來看，同學們認為基因是如何控制生物體的性狀的？基因是如何控制生物體的性狀的？控制控制蛋白質分子的蛋白質分子的結構結構來直接控制生物體的性狀的。來直接控制生物體的性狀的。直接控制直接控制基因、蛋白質與性狀的關系總結基因、蛋白質與性狀的關系總結基基因因酶或酶或激素激素結構結構蛋白蛋白細胞細胞代謝代謝生物生物性狀性狀生物生物性狀性狀基因和性狀的關系都

8、是簡單的一一對應的線性基因和性狀的關系都是簡單的一一對應的線性關系嗎？關系嗎？基因與性狀并不是都是一一對應的簡單的線性關基因與性狀并不是都是一一對應的簡單的線性關系：系：1.1.一種性狀可由多個基因控制（一種性狀可由多個基因控制（多因一效），多因一效），如：如：人的人的身高、血壓、智力、長相、記憶力身高、血壓、智力、長相、記憶力2.2.一種基因也可能影響多個性狀（一種基因也可能影響多個性狀（一因多效一因多效）3.3.性狀還受環(huán)境因素的影響。性狀還受環(huán)境因素的影響?；蛐秃捅憩F(xiàn)型的關系基因型和表現(xiàn)型的關系表現(xiàn)型表現(xiàn)型= =基因型基因型+ +環(huán)境條件環(huán)境條件遺傳學家曾經(jīng)做過這樣的實驗：長翅果蠅幼蟲

9、正遺傳學家曾經(jīng)做過這樣的實驗：長翅果蠅幼蟲正常的培養(yǎng)環(huán)境溫度為常的培養(yǎng)環(huán)境溫度為2525，將孵化后，將孵化后4 47d7d的長翅果蠅的長翅果蠅幼蟲放在幼蟲放在35353737的環(huán)境中處理的環(huán)境中處理6 624h24h后，得到了一后，得到了一些殘翅果蠅，這些殘翅果蠅在正常溫度下繁殖的后代些殘翅果蠅，這些殘翅果蠅在正常溫度下繁殖的后代仍然是長翅果蠅。仍然是長翅果蠅。問：請針對出現(xiàn)殘翅果蠅問：請針對出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說，進行解的原因提出假說，進行解釋。（環(huán)境是如何影響基釋。（環(huán)境是如何影響基因的對性狀的控制的）因的對性狀的控制的）環(huán)境環(huán)境( (如溫度和如溫度和pHpH值值) )通過通過影響酶的

10、活性影響酶的活性，來，來影響基因對性狀的控制。影響基因對性狀的控制。基因與性狀并不是都是一一對應的簡單的線性關基因與性狀并不是都是一一對應的簡單的線性關系：系：1.1.一種性狀可由多個基因控制（一種性狀可由多個基因控制（多因一效），多因一效），如：如：人的人的身高、血壓、智力、長相、記憶力身高、血壓、智力、長相、記憶力2.2.一種基因也可能影響多個性狀（一種基因也可能影響多個性狀（一因多效一因多效）3.3.性狀還受環(huán)境因素的影響。性狀還受環(huán)境因素的影響?；蚺c基因、基因與基因產(chǎn)物，基因和環(huán)境之基因與基因、基因與基因產(chǎn)物，基因和環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，共同精細地調控生間存在著復雜的相互作用

11、，共同精細地調控生物的性狀。物的性狀。五、細胞質基因（細胞質遺傳）五、細胞質基因（細胞質遺傳）DNADNA的分布的分布主要在染色體上主要在染色體上細胞質內細胞質內細胞核遺傳細胞核遺傳細胞質遺傳細胞質遺傳生物體的遺傳方式生物體的遺傳方式（所以說，（所以說，染色體是染色體是DNADNA的主要載體）的主要載體）例：紫茉莉例：紫茉莉葉色的遺傳葉色的遺傳細胞質中的細胞質中的DNADNA。（葉綠體、線粒體）。（葉綠體、線粒體）4.4.傳遞特點：傳遞特點：線粒體線粒體DNADNA缺陷會引起遺傳病。缺陷會引起遺傳病。三、細胞質基因三、細胞質基因能進行能進行半自主半自主自我自我復制復制， 通過通過轉錄轉錄和和翻

12、譯翻譯控制某些蛋白質的合成。控制某些蛋白質的合成。是否是否符合符合孟德爾遺傳定律孟德爾遺傳定律? ?不符合不符合孟德爾遺傳定律。孟德爾遺傳定律。只能通過只能通過母親母親遺傳給遺傳給后代。后代。（男性患者不遺傳。）（男性患者不遺傳。）受細胞核控制受細胞核控制1.1.概念：概念：2.2.功能：功能：3.3.實例：實例： 很多學者把線粒體和葉綠體的遺傳信息系統(tǒng)稱為真很多學者把線粒體和葉綠體的遺傳信息系統(tǒng)稱為真核細胞的核細胞的第二遺傳信息系統(tǒng)第二遺傳信息系統(tǒng)，或，或核外基因及其表達體系核外基因及其表達體系。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體和葉綠體都具有自身轉錄研究發(fā)現(xiàn)，線粒體和葉綠體都具有自身轉錄DNADNA和翻譯和

13、翻譯蛋白質的體系，但它們中的絕大多數(shù)蛋白質是由核基因蛋白質的體系，但它們中的絕大多數(shù)蛋白質是由核基因編碼，在細胞質中的核糖體上合成的，也就是說，線粒編碼，在細胞質中的核糖體上合成的，也就是說，線粒體和葉綠體的自主程度是有限的，對細胞核遺傳有很大體和葉綠體的自主程度是有限的，對細胞核遺傳有很大的依賴性，所以稱其為的依賴性，所以稱其為半自主性細胞器半自主性細胞器。線粒體和葉綠。線粒體和葉綠體體DNADNA都可以自我復制，也是以半保留復制方式進行復都可以自我復制，也是以半保留復制方式進行復制，都受核的控制。制，都受核的控制。 讀一讀讀一讀基因對性狀的控制基因對性狀的控制1. 1. 基因通過控制酶的合

14、成來控制代謝過程，從而基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而間接控制生物性狀。間接控制生物性狀。2. 2. 基因通過控制蛋白質分子的結構來直接控制性狀?；蛲ㄟ^控制蛋白質分子的結構來直接控制性狀。DNADNA蛋白質蛋白質性狀的關系性狀的關系DNADNA的多樣性的多樣性蛋白質的多樣性蛋白質的多樣性生物界的多樣性生物界的多樣性決定決定導致導致根本原因根本原因直接原因直接原因/ /物質基礎物質基礎表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式知識小結知識小結課堂鞏固課堂鞏固1 1果蠅長翅對殘翅顯性。用一定高溫處理殘果蠅長翅對殘翅顯性。用一定高溫處理殘翅基因純合子的幼蟲，其發(fā)育為成蟲后，翅膀表現(xiàn)翅基因純合子的幼蟲，其發(fā)育為成蟲后

15、，翅膀表現(xiàn)為長翅。下列解釋錯誤的是（為長翅。下列解釋錯誤的是（ ）。）。A A翅膀基因在幼蟲階段就已經(jīng)開始表達翅膀基因在幼蟲階段就已經(jīng)開始表達 B B高溫下相關蛋白質回復正常高溫下相關蛋白質回復正常 C C這種長翅個體的基因型已經(jīng)變?yōu)殡s合子這種長翅個體的基因型已經(jīng)變?yōu)殡s合子D D表現(xiàn)型是基因與環(huán)境因素共同作用的結果表現(xiàn)型是基因與環(huán)境因素共同作用的結果2 2美國德克薩斯州科學家在美國德克薩斯州科學家在20022002年年2 2月月1414日宣布，日宣布，他們已經(jīng)培育出世界上第一只克隆貓。這只名為他們已經(jīng)培育出世界上第一只克隆貓。這只名為CCCC的小的小貓毛色花白，看上去完全不像生養(yǎng)它的花斑貓媽媽

16、，也貓毛色花白，看上去完全不像生養(yǎng)它的花斑貓媽媽，也不完全像為它提供細胞核的基因媽媽。對該克隆貓毛色不完全像為它提供細胞核的基因媽媽。對該克隆貓毛色的解釋合理的是（的解釋合理的是（ ）。）。（1 1）發(fā)生了基因重組所造成的結果）發(fā)生了基因重組所造成的結果（2 2）提供卵細胞的雌貓細胞質基因表達的結果）提供卵細胞的雌貓細胞質基因表達的結果（3 3）表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結果）表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結果（4 4）生養(yǎng)它的花斑貓媽媽的基因表達的結果）生養(yǎng)它的花斑貓媽媽的基因表達的結果A A、（、（1 1） B B、（、（2 2）（）（3 3） C C、（、（2 2）（）（3 3）（）

17、（4 4） D D、（、（1 1）（）（2 2）（）（3 3）（）（4 4）逆轉錄逆轉錄科學家們同時還發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境適宜的夏季只有科學家們同時還發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境適宜的夏季只有RNARNA的煙的煙草花葉病病毒到了環(huán)境嚴酷的冬季，它們體內又具有草花葉病病毒到了環(huán)境嚴酷的冬季，它們體內又具有DNADNA了。了。顯然，這些顯然，這些DNADNA是以是以RNARNA為模板合成的。為模板合成的。以以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA的過程叫做的過程叫做“逆轉錄逆轉錄”，這需要逆，這需要逆轉錄酶來催化它。轉錄酶來催化它。以以RNARNA為模板合成的為模板合成的DNADNA單鏈單鏈逆轉錄逆轉錄科學家們同時

18、還發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境適宜的夏季只有科學家們同時還發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境適宜的夏季只有RNARNA的煙的煙草花葉病病毒到了環(huán)境嚴酷的冬季，它們體內又具有草花葉病病毒到了環(huán)境嚴酷的冬季，它們體內又具有DNADNA了。了。顯然，這些顯然，這些DNADNA是以是以RNARNA為模板合成的。為模板合成的。以以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA的過程叫做的過程叫做“逆轉錄逆轉錄”，這需要逆，這需要逆轉錄酶來催化它。轉錄酶來催化它。DNADNA雙螺旋結構雙螺旋結構逆轉錄逆轉錄科學家們同時還發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境適宜的夏季只有科學家們同時還發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境適宜的夏季只有RNARNA的煙的煙草花葉病病毒到了環(huán)境嚴酷的冬季，它們體內

19、又具有草花葉病病毒到了環(huán)境嚴酷的冬季，它們體內又具有DNADNA了。了。顯然，這些顯然，這些DNADNA是以是以RNARNA為模板合成的。為模板合成的。以以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA的過程叫做的過程叫做“逆轉錄逆轉錄”，這需要逆，這需要逆轉錄酶來催化它。轉錄酶來催化它。通過通過DNADNA復制，繁殖出大量復制，繁殖出大量DNADNA型病毒。型病毒。逆轉錄逆轉錄RNARNA復制復制RNA通過通過RNARNA復制，繁殖出大量的復制，繁殖出大量的RNARNA型病毒！型病毒！RNA復制復制RNARNA復制復制 單個基因單個基因對性狀的控制：對性狀的控制： 1. 1.豌豆的圓粒和皺粒豌豆的圓粒和皺粒 2.2.人的白化癥人的白化癥 3.3.囊性纖維病囊性纖維病 4.4.鐮刀型貧血癥鐮刀型貧血癥5.人的身高人的身高（多個基因控制）（多個基因控制）基因與性狀的關系基因與性狀的關系不不 都是都是簡單的簡單的線性線性關系。關系。一一對應一一對應同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不同的形態(tài)。同的形態(tài)。討