基因对性状控制讲课版课件.ppt

1、Email：基因控制蛋白质的合成全过程基因控制蛋白质的合成全过程ddddddddddddddddddddddddddddEmail：RNARNADNA DNA 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译ddddddddddddddddddddddddddddEmail： 回顾一下历史回顾一下历史:1928年，格里菲斯首次观察到肺炎双球菌的转化现象。年，格里菲斯首次观察到肺炎双球菌的转化现象。1944年，艾弗里等发现转化因子是年，艾弗里等发现转化因子是DNA。1952年，赫尔希和蔡斯进行噬菌体的侵染实验，证明新的噬年，赫尔希和蔡斯进行噬菌体的侵染实验，证明新的噬菌体颗粒是由菌体颗粒是由DNA复制的，从而使人们

2、的注意力从蛋白质转复制的，从而使人们的注意力从蛋白质转向核酸分子上。向核酸分子上。1953年，沃森和克里克建构了年，沃森和克里克建构了DNA的双螺旋结构模型。的双螺旋结构模型。DNA半保留复制机制阐明了遗传信息世代间的传递方式。半保留复制机制阐明了遗传信息世代间的传递方式。科学家提出一个基因一种酶的假说科学家提出一个基因一种酶的假说在对蛋白质合成过程完全研究清楚之前，克在对蛋白质合成过程完全研究清楚之前，克里克就认为这是遗传信息的传递规律（或流里克就认为这是遗传信息的传递规律（或流动方向），并将这一规律命名为中心法则。动方向），并将这一规律命名为中心法则。Email：以以DNADNA自身为自身

3、为模板模板合成子代合成子代DNADNA，以，以DNADNA的一条链的一条链为为模板模板合成信使合成信使RNARNA，以信使，以信使RNARNA为为模板模板合成蛋白质合成蛋白质从而从而决定决定生物的性状表现，叫做中心法则。生物的性状表现，叫做中心法则。人和动植物及绝大多数微生物的遗传信息传递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。都遵循这一法则。一、中心法则的提出及其发展一、中心法则的提出及其发展DNADNARNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复复制制Email：中心法则的发展中心法则的发展先阅读教材先阅读教材P P6969页的三个资料并回答后面的问题页的三个资料并回答后面的

4、问题1 1、没有推翻没有推翻中心法则，实验证据指出了原有中中心法则，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，心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对是对原有中心法则的补充而非否定。原有中心法则的补充而非否定。2 2、补充：、补充：遗传信息可以从遗传信息可以从RNARNA反过来流向反过来流向DNADNA，如致癌，如致癌RNARNA病毒；病毒；遗传信息可以从遗传信息可以从RNARNA流向流向RNARNA，如，如RNARNA肿瘤病毒；肿瘤病毒；遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，如疯牛病病毒。遗传信息可以从蛋白质流向蛋白质，如疯牛病病毒。说明：前面两个已经完全确认，后面一个没

5、有完全确认。说明：前面两个已经完全确认，后面一个没有完全确认。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：中心法则是生命体系中中心法则是生命体系中最核心、最简约、最核心、最简约、最本质最本质的规律，掌握中心法则对生命本质的的规律，掌握中心法则对生命本质的把握有着重要作用。把握有着重要作用。3 3、补充修正的中心法则、补充修正的中心法则DNADNA转录转录复复制制逆转录逆转录蛋白质蛋白质翻译翻译RNARNA复制复制RNARNA 中心法则实质蕴涵着中心法则实质蕴涵着_和和_这两类这两类生物大分子之间的相互生物大分子之间的相互_和相互作用。和相互作用。核酸核酸蛋白质蛋白质联系

6、联系ddddddddddddddddddddddddddddEmail：基因指导基因指导_的合成的合成，蛋白质蛋白质性状性状蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的_者和者和_者者体现体现承担承担：蛋白质与生命性状特征有何关系：蛋白质与生命性状特征有何关系?：蛋白质如何承担生命活动？（蛋白质的功能）蛋白质如何承担生命活动？（蛋白质的功能）、催化功、催化功能（各种酶）能（各种酶）基因控制生物体的基因控制生物体的_。Email：、运输功能、运输功能(如血红蛋白、协助如血红蛋白、协助扩散和主动运输时的载体蛋白扩散和主动运输时的载体蛋白)血红蛋白（）血红蛋白（）dddddddddddddddddddddd

7、ddddddEmail：、运动功能、运动功能(如肌纤维中的肌球蛋白和肌如肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，助肌肉收缩动蛋白，助肌肉收缩)，结构功能（丝蛋白）。，结构功能（丝蛋白）。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：、调节功能、调节功能(如生长激素、胰岛素如生长激素、胰岛素)某种胰岛素空间结构示意图某种胰岛素空间结构示意图ddddddddddddddddddddddddddddEmail：、免疫防御功能、免疫防御功能(如抗体如抗体)Email： 基因控制性状是通过控制蛋白质的基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的合成来实现的，我们能否从基因的角度，我们能否从基因

8、的角度来解释有关的遗传现象呢来解释有关的遗传现象呢?下面我们通过几个具体的实下面我们通过几个具体的实例来看基因、蛋白质与生物体性例来看基因、蛋白质与生物体性状之间的关系。状之间的关系。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：1 1、豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状。、豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状。皱皱粒粒圆圆粒粒ddddddddddddddddddddddddddddEmail：编码淀粉分支编码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，豌豆显

9、得圆留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）鼓鼓（性状：圆粒）DNA DNA中插入了一段外来的中插入了一段外来的DNADNA序列，打乱了编码淀粉分序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因支酶的基因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，蔗糖含量显著升高。蔗糖含量显著升高。淀粉含量低的豌豆淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）缩（性状：皱粒）ddddddddddddddddddddddddddddEmail：2 2、人与动物的白化病、人与动物的白化病ddddddddddddddddddddddddddddEmail：人或动物体内控制酪氨酸酶合

10、成的基因异常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皮肤内缺乏黑色素表现为白化病ddddddddddddddddddddddddddddEmail：从前面两个例子来看，同学们认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？为基因是如何控制生物体的性状的？间接控制间接控制ddddddddddddddddddddddddddddEmail：3 3、囊性纤维病、囊性纤维病CFTRCFTR（囊性纤维）基因缺失了三个碱基（囊性纤维）基因缺失了

11、三个碱基(碱基缺失碱基缺失)CFTRCFTR蛋白缺少一个蛋白缺少一个丙苯氨酸丙苯氨酸，导致，导致结构结构异常，从而使其功能异常。异常，从而使其功能异常。导致患者支气管内黏液增多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。黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：4 4、镰刀型贫血症、镰刀型贫血症控制血红蛋白形成基因的控制血红蛋白形成基因的一一个碱基个碱基发生变化（碱基替换）发生变化（碱基替换）血红蛋白的血红蛋白的结构结构发生变化发生变化红细胞呈镰刀状红细胞呈镰刀状红细胞容易破裂，患红细胞容易破裂，患溶血性贫血。溶血性贫血

12、。正常红细胞正常红细胞镰刀型红细胞镰刀型红细胞ddddddddddddddddddddddddddddEmail：从这两个例子来看，同学们认为从这两个例子来看，同学们认为基因是如何控制生物体的性状的？基因是如何控制生物体的性状的？控制控制蛋白质分子的蛋白质分子的结构结构来直接控制生物体的性状的。来直接控制生物体的性状的。直接控制直接控制ddddddddddddddddddddddddddddEmail：基因、蛋白质与性状的关系总结基因、蛋白质与性状的关系总结基基因因酶或酶或激素激素结构结构蛋白蛋白细胞细胞代谢代谢细胞细胞结构结构生物生物性状性状生物生物性状性状ddddddddddddddddd

13、dddddddddddEmail：同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。形态。讨论：讨论：3 3、那为什么基因一样，却呈现出不同的性状呢？、那为什么基因一样，却呈现出不同的性状呢？环境不同环境不同2 2、两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？、两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？1 1、这两种叶形有什么区别？、这两种叶形有什么区别？水中的叶要狭小细长些水中的叶要狭小细长些一样一样Email： 遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养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温度

14、为2525，将孵化后，将孵化后47d47d的长翅果蝇幼虫在的长翅果蝇幼虫在35373537处理处理624h624h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。的后代仍然是长翅果蝇。1 1、请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。、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？系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？2 2、这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？、这个实验说明基因

15、与性状的关系是怎样的？Email：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。在不同的温度下酶活性不同，导致果蝇翅的发育状态不同，出现两种性状。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。（环境（环境(如温度和如温度和pHpH值值)通过通过影响酶的活性影响酶的活性，来影，来影响基因对性状的控制。）响基因对性状的控制。）（表现型（表现型=基因型基因型+环境条件）环境条件）Email：四、生物体性状的多基因因素四、生物体性状的多基因因素基因与性状并不是都是一一对应的简单基因与性状并不是都是一一对应的简单的线性关系，一种性状由多个基

16、因控制。而的线性关系，一种性状由多个基因控制。而还受到环境因素的影响。还受到环境因素的影响。dddddddddddddddddddddddddddd如人的身高、血压、智力、长相、记忆力、如人的身高、血压、智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的态度等性格、自尊、对社会的态度等多基因遗传控制多基因遗传控制+后天环境的影响后天环境的影响表现型表现型 =基因型基因型 +外界环境外界环境Email：基因与基因基因与基因、基因与基因产物基因与基因产物，基因和环基因和环境境之间存在这复杂的相互作用，共同精细之间存在这复杂的相互作用，共同精细地调控生物的性状。地调控生物的性状。所以要用所以要用系统的观点系统

17、的观点来看待生物体。来看待生物体。Email：五、细胞质基因（细胞质遗传）五、细胞质基因（细胞质遗传）DNADNA的分布的分布主要在染色体上主要在染色体上细胞质内细胞质内细胞核遗传细胞核遗传细胞质遗传细胞质遗传生物体的遗传方式生物体的遗传方式（所以说，（所以说，染色体是染色体是DNADNA的主要载体）的主要载体）例：紫茉莉例：紫茉莉叶色的遗传叶色的遗传ddddddddddddddddddddddddddddEmail：细胞质基因：指存在于细胞质结构中的细胞质基因：指存在于细胞质结构中的遗传物质。与核基因一样具有稳定性、连续遗传物质。与核基因一样具有稳定性、连续性、多样性和变异性。性、多样性和变

18、异性。细胞质基因的功能：控制一些蛋白质的合细胞质基因的功能：控制一些蛋白质的合成，线粒体、叶绿体的成，线粒体、叶绿体的DNADNA缺陷会引起遗传病。缺陷会引起遗传病。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：细胞质遗传细胞质遗传_孟德尔的遗传规律，后代只表现出孟德尔的遗传规律，后代只表现出_的性状的性状_和和_中的中的DNADNA中的基因都称为细胞质基因中的基因都称为细胞质基因 线粒体线粒体DNADNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些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：疾病多与脑部和肌肉有关，如：线粒体脑肌病：线粒体脑肌病：乳酸中毒，中

19、风样发作综合症，母系遗传乳酸中毒，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、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。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：线粒体肌病、肥厚性心肌病：母系遗传，表现为骨骼肌异母系遗传，表现为骨骼肌异常及心肌病变。常及心肌病变。这些疾病有什么特点？为什么？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线粒体叶绿体叶绿体不符合不符合母本母本dddddddddddd

20、ddddddddddddddddEmail：细胞质基因细胞质基因细胞核基因细胞核基因存在部位存在部位是否与蛋是否与蛋白质结合白质结合基因数量基因数量遗传方式遗传方式功能功能细胞质基因与细胞核基因的区别细胞质基因与细胞核基因的区别叶绿体、线粒体、叶绿体、线粒体、细菌质粒细菌质粒细胞核中细胞核中否，否，DNA分子裸露分子裸露与蛋白质合成与蛋白质合成为染色体为染色体少少多多母系遗传母系遗传遵循孟德尔遗传规律遵循孟德尔遗传规律复制、转录、翻译复制、转录、翻译复制、转录、翻译复制、转录、翻译Email： 很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真核细胞的核细

21、胞的第二遗传信息系统第二遗传信息系统，或，或核外基因及其表达体系核外基因及其表达体系。研究发现，线粒体和叶绿体都具有自身转录研究发现，线粒体和叶绿体都具有自身转录DNADNA和翻译和翻译蛋白质的体系，但它们中的绝大多数蛋白质是由核基因蛋白质的体系，但它们中的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质中的核糖体上合成的，也就是说，线粒编码，在细胞质中的核糖体上合成的，也就是说，线粒体和叶绿体的自主程度是有限的，对细胞核遗传有很大体和叶绿体的自主程度是有限的，对细胞核遗传有很大的依赖性，所以称其为的依赖性，所以称其为半自主性细胞器半自主性细胞器。线粒体和叶绿。线粒体和叶绿体体DNADNA都可以自我复制

22、，也是以半保留复制方式进行复都可以自我复制，也是以半保留复制方式进行复制，都受核的控制。制，都受核的控制。读一读读一读ddddddddddddddddddddddddddddEmail：基因对性状的控制基因对性状的控制1.1.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而基因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。间接控制生物性状。2.2.基因通过控制蛋白质分子的结构来直接控制性状。基因通过控制蛋白质分子的结构来直接控制性状。DNADNA蛋白质蛋白质性状的关系性状的关系DNADNA的多样性的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性生物界的多样性生物界的多样性决定决定导致导致根本原因根本原因直

23、接原因直接原因/物质基础物质基础表现形式表现形式知识小结知识小结ddddddddddddddddddddddddddddEmail：课堂巩固课堂巩固1 1果蝇长翅对残翅显性。用一定高温处理残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（为长翅。下列解释错误的是（）。）。A A翅膀基因在幼虫阶段就已经开始表达翅膀基因在幼虫阶段就已经开始表达 B B高温下相关蛋白质回复正常高温下相关蛋白质回复正常 C C这种长翅个体的基因型已经变为杂合子这种长翅个体的基因型已经变为杂合子D D表现型是基因与环境

24、因素共同作用的结果表现型是基因与环境因素共同作用的结果ddddddddddddddddddddddddddddEmail：2 2美国德克萨斯州科学家在美国德克萨斯州科学家在20022002年年2 2月月1414日宣布，日宣布，他们已经培育出世界上第一只克隆猫。这只名为他们已经培育出世界上第一只克隆猫。这只名为CCCC的小的小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花斑猫妈妈，也猫毛色花白，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（的解释合理的是（）。）。（1 1）发生了基因重组所造成的结果）发生

25、了基因重组所造成的结果（2 2）提供卵细胞的雌猫细胞质基因表达的结果）提供卵细胞的雌猫细胞质基因表达的结果（3 3）表现型是基因型与环境共同作用的结果）表现型是基因型与环境共同作用的结果（4 4）生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果）生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果A A、（、（1 1）B B、（、（2 2）（）（3 3）C C、（、（2 2）（）（3 3）（）（4 4）D D、（、（1 1）（）（2 2）（）（3 3）（）（4 4）ddddddddddddddddddddddddddddEmail：逆转录逆转录科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有R

26、NARNA的烟的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有DNADNA了。了。显然，这些显然，这些DNADNA是以是以RNARNA为模板合成的。为模板合成的。以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA的过程叫做的过程叫做“逆转录逆转录”，这需要，这需要逆逆转录酶转录酶来催化它。来催化它。以以RNARNA为模板合成的为模板合成的DNADNA单链单链ddddddddddddddddddddddddddddEmail：逆转录逆转录科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有RNARNA的烟的烟草花叶病病毒到

27、了环境严酷的冬季，它们体内又具有草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有DNADNA了。了。显然，这些显然，这些DNADNA是以是以RNARNA为模板合成的。为模板合成的。以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA的过程叫做的过程叫做“逆转录逆转录”，这需要逆，这需要逆转录酶来催化它。转录酶来催化它。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：DNADNA双螺旋结构双螺旋结构逆转录逆转录科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有RNARNA的烟的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有草花叶病病毒到了环境严酷的冬

28、季，它们体内又具有DNADNA了。了。显然，这些显然，这些DNADNA是以是以RNARNA为模板合成的。为模板合成的。以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA的过程叫做的过程叫做“逆转录逆转录”，这需要逆，这需要逆转录酶来催化它。转录酶来催化它。ddddddddddddddddddddddddddddEmail：通过通过DNADNA复制，繁殖出大量复制，繁殖出大量DNADNA型病毒。型病毒。逆转录逆转录ddddddddddddddddddddddddddddEmail：RNARNA复制复制RNAddddddddddddddddddddddddddddEmail：通过通过RNARNA复制，繁殖出大量的复制，繁殖出大量的RNARNA型病毒！型病毒！RNA复制复制RNARNA复制复制dddddddddddddddddddddddddddd