第4章第2节基因对性状的控制1.ppt

同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。出两种不同的形态。2、这两种形态的叶，其细胞的基因、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？组成一样吗？3、你还能提出什么问题？、你还能提出什么问题？水中的叶比空气中的叶要狭小一些。水中的叶比空气中的叶要狭小一些。基因组成应该一样，由一个受精基因组成应该一样，由一个受精卵发育而来。卵发育而来。为什么叶片细胞的基因组成相同，为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显的不同？而叶片却表现出明显的不同？1、这两种叶形有什么不同？、这两种叶形有什么不同？问题探讨问题探讨以DNA自身为模板合成子代DNA，以DNA的一条链为模板合成RNA，以信使RNA为模板合成蛋白质从而决定生物的性状表现，叫中心法则。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。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中心法则的发展中心法则的发展 先阅读书本先阅读书本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问题。1 1、没有推翻中心法则，实验证据指出了原有中心法则所、没有推翻中心法则，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，是对原有中心法则的没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。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。中心法则是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律，掌握中心法则对生命本质的把握有着重要作用。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二、基因、蛋白质与性状的关系二、基因、蛋白质与性状的关系蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。蛋白质是如何承担生命活动的呢？蛋白质是如何承担生命活动的呢？蛋白质与生物性状特征有什么关系？蛋白质与生物性状特征有什么关系？结构功能，催化功能；运输载体功能；调节功能；免疫结构功能，催化功能；运输载体功能；调节功能；免疫功能。功能。下面我们再通过及格具体的实例来看基因、蛋白质与下面我们再通过及格具体的实例来看基因、蛋白质与生物性状之间的关系。生物性状之间的关系。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。编码淀粉分支酶的基因正常。编码淀粉分支酶的基因正常。淀粉分支酶淀粉分支酶正常合成。正常合成。蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高。蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高。淀粉含量高，有效保留水分，豌淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）。豆显得圆鼓鼓（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，打序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因乱了编码淀粉分支酶的基因(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，蔗糖含量升高。蔗糖不能合成淀粉，蔗糖含量升高。淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）。缩（性状：皱粒）。控制酶形成的基因异常。控制酶形成的基因异常。酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能正常合成。正常合成。酪氨酸不能转化成黑色素。酪氨酸不能转化成黑色素。缺乏黑色素而表现为白化病。缺乏黑色素而表现为白化病。2 2、白化病。、白化病。控制酶形成的基因正常。控制酶形成的基因正常。酪氨酸酶酪氨酸酶正常合成。正常合成。酪氨酸正常转化成黑色素。酪氨酸正常转化成黑色素。表现正常。表现正常。这两个例子来看，大家可以总结出基因是如何控制生物的这两个例子来看，大家可以总结出基因是如何控制生物的性状的？性状的？CFTRCFTR基因缺失了三个碱基基因缺失了三个碱基(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，结构结构异异常，导致功能异常。常，导致功能异常。患者支气管内黏液增多。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。3 3、囊性纤维病。、囊性纤维病。控制血红蛋白形成基因的控制血红蛋白形成基因的一个碱基一个碱基发生变化。（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，患溶血性贫血红细胞容易破裂，患溶血性贫血 这两个例子来看，大家可以总结出基因是如何控制生物的这两个例子来看，大家可以总结出基因是如何控制生物的性状的？性状的？4 4、镰刀型贫血症。、镰刀型贫血症。控制控制蛋白质分子的结构蛋白质分子的结构来直接控来直接控制生物的性状。制生物的性状。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：基因基因酶或激素酶或激素结构蛋白结构蛋白细胞代谢细胞代谢细胞结构细胞结构生物性状生物性状生物性状生物性状三、基因型和表现型的关系三、基因型和表现型的关系表现型表现型=基因型基因型+环境条件环境条件 遗传学家曾经做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养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环境温度为2525，将孵化后，将孵化后4 47d7d的长翅果蝇幼虫放在的长翅果蝇幼虫放在35353737的环境中处理的环境中处理6 624h后，得到了一些残翅果蝇，这些残后，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。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问：请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。原因提出假说，进行解释。（环境如何影响基因的对性（环境如何影响基因的对性状的控制的）状的控制的）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，来影响基，来影响基因对性状的控制。因对性状的控制。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的线性关系，基因与性状并不是都是一一对应的简单的线性关系，一种性状由多个基因控制。而还受到环境因素的影响。一种性状由多个基因控制。而还受到环境因素的影响。基因与基因、基因与基因产物，基因和环境之间存基因与基因、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。在这复杂的相互作用，共同精细地调控生物的性状。所以要用所以要用系统的观点系统的观点来看待生物体。来看待生物体。五、细胞质基因（细胞质遗传）五、细胞质基因（细胞质遗传）细胞质基因：指存在于细胞质结构中的遗传物质。与细胞质基因：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、连续性和变异性。核基因一样具有稳定性、连续性和变异性。功能：控制一些蛋白质的合成，线粒体功能：控制一些蛋白质的合成，线粒体DNA缺陷会引起遗缺陷会引起遗传病。传病。特点：特点：1、DNA分子半自主性复制；分子半自主性复制；2、母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。、母系遗传：只能通过母亲遗传给后代。1011第二节第二节 基因对性状的控制基因对性状的控制一、中心法则的提出及其发展一、中心法则的提出及其发展二、基因、蛋白质和性状的关系二、基因、蛋白质和性状的关系三、基因型和表现型的关系三、基因型和表现型的关系四、生物性状是由多个基因控制的四、生物性状是由多个基因控制的五、细胞质基因五、细胞质基因DNADNA转录转录复复制制逆转录逆转录RNARNA蛋白质蛋白质翻译翻译RNARNA复制复制基因基因酶或激素酶或激素结构蛋白结构蛋白细胞代谢细胞代谢细胞结构细胞结构生物性状生物性状生物性状生物性状基因基因酶或激素酶或激素结构蛋白结构蛋白细胞代谢细胞代谢细胞结构细胞结构生物性状生物性状生物性状生物性状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RNA的的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有具有DNA了。显然，这些了。显然，这些DNA是以是以RNA为模板合为模板合成的。成的。以以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程叫的过程叫“逆转录逆转录”，这，这，需要逆转录酶来催化它。需要逆转录酶来催化它。以以RNARNA为模板合成的为模板合成的DNADNA单链单链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RNA的的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又有有DNA了。显然，这些了。显然，这些DNA是以是以RNA为模板合成的为模板合成的以以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程叫的过程叫“逆转录逆转录”，这，需，这，需要逆转录酶来催化它。要逆转录酶来催化它。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RNA的的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又有有DNA了。显然，这些了。显然，这些DNA是以是以RNA为模板合成的为模板合成的以以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程叫的过程叫“逆转录逆转录”，这，需，这，需要逆转录酶来催化它。要逆转录酶来催化它。DNADNA双螺旋双螺旋逆转录逆转录通过通过DNADNA复制，繁殖出大量复制，繁殖出大量DNADNA型病毒。型病毒。RNA复制复制RNA复制复制通过通过RNARNA复制，繁殖出大量的复制，繁殖出大量的RNARNA型病毒！型病毒！中心法则中心法则 表示遗传信息的流动方向（信息流）表示遗传信息的流动方向（信息流）以以DNA自身为模板合成子代自身为模板合成子代DNA，以，以DNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNA，以，以mRNA为模板合成蛋白质从而决定生物为模板合成蛋白质从而决定生物性状。人和动植物及绝大多数微生物的性状。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。遗传信息传递都遵循这一法则。DNADNARNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复复制制四、中心法则中心法则中心法则 DNA RNA 蛋蛋 白白 质质 （性状）（性状）转录逆转录翻译复制基因对性状的控制基因对性状的控制 性状：生物形态结构和生理特征，由蛋白 质体现。酶的合成：白化病酶的合成：白化病 根本原因：基因异常导致酪氨酸酶不 能合成 直接原因：体内缺少酪氨酸酶蛋白质分子的结构：蛋白质分子的结构：镰刀型贫血症镰刀型贫血症绝大多数生物的遗传物质是DNA，极少数生物的遗传物质是RNA或RNA和DNA。遗传物质都能通过复制将遗传信息遗传给后代，并通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状表现。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RNARNA蛋白质蛋白质翻译翻译RNARNA复制复制