2.3遺傳信息控制生物的性狀課件-高一下學期生物必修2

1、人類基因組計劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y)上DNA的堿基序列；每條染色體上有一個DNA分子，這24個DNA分子大約含有31.6億個堿基對，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%；2、右圖是果蠅某條染色體DNA上的基因；結(jié)論：一個DNA分子上有多個基因，每一個基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應；基因通常是有遺傳效應的DNA片段。積極思維：DNA和基因的關(guān)系？DNA中儲存著的遺傳信息，而生物體的生命活動主要是通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)的；DNA主要存在于細胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細胞質(zhì)的核糖體中合成的，那么DNA所攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質(zhì)中的呢？判斷：基因都存在于DNA上（

）×提醒：RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA；第三節(jié)遺傳信息控制生物的性狀一、DNA分子通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成（一）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄以DNA分子的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成RNA的過程；1、轉(zhuǎn)錄：2、場所：細胞核（主要）、線粒體、葉綠體RNA元素組成：C、H、O、N、PRNA名稱：核糖核酸基本單位：核糖核苷酸空間結(jié)構(gòu)：一般是單鏈AGCU3、過程轉(zhuǎn)錄模板鏈非模板鏈①DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露；②游離的核糖核苷酸與DNA的堿基配對，兩者以氫鍵結(jié)合；3、過程轉(zhuǎn)錄模板鏈非模板鏈③在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上；④合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復；ATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTUGGGGAAACUAGCGA轉(zhuǎn)錄過程：ATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTAAUGGGGAAACUAGCGAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTAUGGGGAACUAGCGAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTAUGGGGGAACUAGCAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGAUGGGGAACUAGCAGAUGATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTCGGGAACUAGAGAUGCATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTCGGGACUAGAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGAUGCCAGGGCUAGAGAUGCCAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGGGCUGAGAUGCCAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTAGGCUGAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGAUGCCAAGGCUGAGAUGCCAAGATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGGCUAGAUGCCAAGGATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGAUAGAUGCCAAGGGATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTGAUAGAUGCCAAGGGGATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTUAAGAUGCCAAGGGGUATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTAAGAUGCCAAGGGGUAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATTDNATACCGGTTCCCCATTAATGGCCAAGGGGTAATACCGGTTCCCCATT細胞核TACCGGTTCCCCATTGAUGCCAAGGGGUAA核孔DNA4、轉(zhuǎn)錄條件①模板：②原料：③能量：④酶：RNA聚合酶DNA分子的一條鏈4種游離的核糖核苷酸ATP判斷：因為轉(zhuǎn)錄時以DNA分子一條鏈為模板，所以需要用解旋酶解開DNA分子兩條鏈間的氫鍵（

）×5、轉(zhuǎn)錄結(jié)果合成RNA信使RNA（mRNA）：核糖體RNA（rRNA）：轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）：遺傳信息傳遞的媒介；轉(zhuǎn)運氨基酸的工具；與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體；5、轉(zhuǎn)錄原則：堿基互補配對原則；填空：與DNA復制相比，轉(zhuǎn)錄特有的堿基配對方式是

；6、遺傳信息傳遞方向：DNA→mRNA思考：傳遞到mRNA上的遺傳信息又是怎么傳遞到蛋白質(zhì)上的呢？判斷：轉(zhuǎn)錄是以DNA分子完整的一條鏈為模板合成RNA的過程（）A-U×UCAUGAUUAmRNA如1個堿基決定1個氨基酸決定4種氨基酸；如2個堿基決定1個氨基酸16種氨基酸；如3個堿基決定1個氨基酸堿基組合有64種；

44464組成蛋白質(zhì)的氨基酸約21種：誰引領(lǐng)了遺傳密碼的破譯？積極思維：克里克遺傳密碼是由3個堿基組成的嗎?它們中間是否有間隔？

用化學試劑去掉噬菌體DNA分子中的一個、兩個或三個核苷酸后，觀察刪除位點之后的基因能否被正確地“讀取”。實驗結(jié)果表明，只有刪除3個相鄰的核苷酸時，刪除位點之后的基因才能被正確地“讀取”。

反過來，往DNA分子上添一個、兩個或三個核苷酸。實驗結(jié)果表明，只有添加3個核苷酸時，才不會妨礙添加位點后基因的“讀取”。遺傳密碼的破譯過程：【資料2】他們在每支試管中預先加入ATP、游離的氨基酸、酶和核糖體等，再加入多聚U(如-UUUUUUUU-),結(jié)果其中的一支試管里產(chǎn)生了一些多肽。這讓他們非常興奮，因為他們并不確定多聚U是否帶有遺傳信息。在此基礎上，他們精巧地設計實驗，最終確認是在加入苯丙氨酸的試管中產(chǎn)生了多肽(如圖)。此后，科學家又不斷地改進實驗，終于破譯出全部遺傳密碼?！举Y料1】1960年，正在從事體外蛋白質(zhì)人工合成研究的尼倫伯格（M.W.Nirenberg,1927-2010)和一些青年科學家一起，開始了破譯遺傳密碼的研究。遺傳密碼的破譯過程：（二）遺傳信息的翻譯mRNAUAGGUGACCACC①概念：1、密碼子mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的核苷酸稱為一個密碼子，通常以密碼子中的堿基表示遺傳密碼；②密碼子共有64種，編碼氨基酸的密碼子有61種，終止密碼子有3種，不編碼氨基酸（UAA、UAG、UGA）③起始密碼子：真核生物：AUG編碼甲硫氨酸；細菌：AUG、GUG均編碼甲硫氨酸；④密碼子特點：b、簡并性：一種氨基酸可以由多種密碼子編碼；a、專一性：一種密碼子只決定一種氨基酸；c、通用性：生物界共用一套遺傳密碼；每種tRNA分子只能攜帶一種氨基酸，但一種氨基酸可能有多種tRNA運輸，在合成多肽鏈時，tRNA負責將游離在細胞質(zhì)基質(zhì)中的20種不同的氨基酸運向核糖體；2、tRNA：呈三葉草形思考：為什么mRNA攜帶的信息能夠正確指導多肽鏈的合成？要依賴mRNA上每個密碼子與相應tRNA分子上反密碼子的結(jié)合，而這種結(jié)合要遵循堿基互補配對原則。判斷：RNA分子中不可能存在氫鍵（

）×tRNA只由三個堿基構(gòu)成（）×3、翻譯：

①定義：在細胞中，以mRNA為模板，從一個特定的起始位點開始，按照每三個相鄰的核糖核苷酸代表一個氨基酸的原則，依次合成具有一定氨基酸順序的多肽鏈的過程；②過程：第1步：mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合，攜帶甲硫氨酸（Met）的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入第一位置；第2步：攜帶異亮氨酸（Ile）的tRNA以同樣的方式進入第二位置。第3步：甲硫氨酸通過與異亮氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)第二位置的tRNA上。第4步：核糖體讀取下一個密碼子，原來占據(jù)第一位置的tRNA離開核糖體，占據(jù)第二位置的tRNA進入第一位置，一個新的攜帶甘氨酸（Gly）的tRNA進入第二位置，繼續(xù)肽鏈的合成。重復步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子時，釋放因子進入該位置，多肽鏈合成停止并被釋放。注：②翻譯時會出現(xiàn)一條mRNA上同時結(jié)合多個核糖體的現(xiàn)象（也稱多聚核糖體），見右圖，右圖中合成的幾條肽鏈是否相同？

；核糖體的移動方向是

；多聚核糖體的意義是：少量mRNA可迅速合成大量蛋白質(zhì)；①翻譯時，是核糖體沿著mRNA移動；相同從左向右③真核生物是先轉(zhuǎn)錄后翻譯；原核生物是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯；右圖所示生物是：

生物；原核5、翻譯條件：①模板：②原料：③能量：④酶：⑤運輸工具：mRNA；21種游離的氨基酸；ATP；蛋白質(zhì)合成酶等；4、翻譯場所：核糖體；tRNA；蛋白質(zhì)（多肽鏈）6、翻譯產(chǎn)物：判斷：轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中均設計氫鍵的形成與斷裂（）√填空：①與DNA復制相比，翻譯特有的堿基配對方式是

；②與轉(zhuǎn)錄相比，翻譯特有的堿基配對方式是

；③與翻譯相比，轉(zhuǎn)錄特有的堿基配對方式是

；④基因上的堿基數(shù):mRNA上的堿基數(shù)：氨基酸數(shù)，至少是

；⑤翻譯時需要

種RNA參與，其中種類最多的是

；A-U、U-AU-AT-A6:3:13tRNA項目DNA復制轉(zhuǎn)錄翻譯時間場所模板原則原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸21種氨基酸酶產(chǎn)物DNA特點邊解旋邊復制、半保留復制生物體的整個生命進程中細胞核（主）、線粒體、葉綠體核糖體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA解旋酶和DNA聚合酶RNA聚合酶RNA蛋白質(zhì)（多肽）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)合成酶附：DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較多聚核糖體有絲分裂與減數(shù)分裂前的間期堿基互補配對原則“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何？水土異也?！毕襁@種隨環(huán)境不同，生物性狀發(fā)生改變的例子非常普遍。北極附近生活著一種雷鳥，它們四季換羽，羽色多變，春夏季為灰褐色，秋季為黃栗色，冬季則為雪白色，在不同季節(jié)始終與環(huán)境保持一致?？梢娺z傳信息對生物性狀的控制，存在著復雜的調(diào)控機制。為什么相同的生物在不同的環(huán)境中會出現(xiàn)性狀差異？基因、蛋白質(zhì)、性狀三者間究竟有怎樣的關(guān)系？為什么生物在不同的發(fā)育階段會先后出現(xiàn)不同的性狀？南橘（上）北枳（下）二、中心法則詮釋了基因與生物性狀的關(guān)系1、中心法則：1957年，克里克提出；轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復制當時，克里克認為，遺傳信息流從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)是單向的。1.流行性感冒病毒等RNA病毒，在感染人體后，它們的RNA能夠自我復制并以自身為模板指導蛋白質(zhì)的合成。2.勞斯肉瘤病毒等RNA病毒，能以自身RNA為模板反向合成一段DNA，再以這段DNA為模板，互補合成病毒RNA。3.朊病毒是一類不含核酸而僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成的具有感染性的因子。朊病毒與正常蛋白質(zhì)接觸后能改變其折疊狀態(tài)，將其變?yōu)殡貌《尽ｋ貌《灸芤鹧蝠W癥、瘋牛病。積極思維：遺傳信息流是單向的嗎?RNA→RNARNA→DNA轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復制逆轉(zhuǎn)錄復制2、補充后的中心法則注：①逆轉(zhuǎn)錄過程需要

酶；②以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物遵循的中心法則是：③以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物遵循的中心法則是：A、一般的RNA病毒：B、逆轉(zhuǎn)錄病毒，如HIV：逆轉(zhuǎn)錄3、基因控制性狀的途徑例如，敲除斑馬魚的一種tbx4基因，相關(guān)蛋白質(zhì)的缺失會導致斑馬魚沒有腹鰭。鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白異常，紅細胞呈鐮刀狀，紅細胞容易破裂，患溶血性貧血。直接控制：

基因能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀；例如，一個人由于控制合成酪氨酸酶的基因異常不能合成酪氨酸酶，進而不能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏兀Y(jié)果表型為白化病。3、基因控制性狀的途徑間接控制：基因通過控制酶的合成控制代謝過程，進而間接控制生物性狀。例如：①多個基因控制一個性狀，如人的身高就受到多個基因的綜合作用；②一個基因影響多種性狀，如控制豌豆開紫色花的基因也其種皮呈現(xiàn)灰色的性狀。注：一個基因一般控制一個性狀，但是基因和性狀之間的關(guān)系也不總是線性的；總結(jié)：①基因與性狀的關(guān)系并不是簡單一一對應的關(guān)系；②生物性狀還會受到環(huán)境等條件的影響：表型＝基因型（主）＋環(huán)境三、細胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達1、多莉羊的成功克隆說明乳腺細胞含有全套基因組序列，而不是只保留與乳腺細胞特征相關(guān)的基因；2、每個人都來自一個受精卵，但受精卵通過分裂和分化形成了約200種不同類型的細胞，如血細胞、肌細胞、神經(jīng)細胞，每種類型細胞中的DNA序列都是相同的。為什么基因組內(nèi)的遺傳信息會在特定發(fā)育階段、特定組織部位、特定細胞類型上有不同的表達呢?基因的選擇性表達注：基因選擇性表達的機制非常復雜，涉及多種調(diào)控方式。例如，不參與編碼蛋白質(zhì)的微RNA(miRNA)也能在轉(zhuǎn)錄后介導對mRNA的降解，一些miRNA具有組織特異性和時序性，即只在特定的組織或某個發(fā)育階段起著調(diào)控作用。檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞紅細胞胰島細胞說明：“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應的分子，“-”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應的分子。注：同一個體的不同部位的細胞，核DNA

；由于基因的選擇性表達，導致來自同一個體的不同組織器官細胞中mRNA和蛋白質(zhì)

，從而導致細胞具有不同的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。檢測雞的基因表達的結(jié)果不完全相同相同++++++++++--++----3、細胞中的基因分類管家基因：奢侈基因：所有細胞中都表達的基因，指導合成的蛋白質(zhì)是維持細胞基本生命活動所必須的。比如：核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因等。只在某些細胞中特異性表達的基因；比如：卵清蛋白基因、胰島素基因、生長激素基因等。4、細胞分化是多細胞生物個體發(fā)育的基礎：基因選擇性表達造成了細胞分化，形成了在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上不同的細胞類型。不同類型的細胞形成了組織、器官(系統(tǒng))和個體。干細胞造血干細胞脂肪細胞肝臟骨骼心臟免疫系統(tǒng)肌肉細胞神經(jīng)細胞血細胞積極思維：同一棵樹的基因都是相同的，但是為什么一棵樹上沒有兩片相同的樹葉?為什么同卵雙生子總會存在這樣那樣的差異？同卵雙胞胎指生物體基因的堿基序列保持不變，而表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。表觀遺傳學主要研究非基因改變所致基因表達水平的變化。1、表觀遺傳的概念四、表觀遺傳及其作用機制2、基因組表觀遺傳的修飾形式①DNA甲基化：主要是發(fā)生在基因組DNA上某些區(qū)域的胞嘧啶上，它的第5位碳原子和甲基之間通過共價鍵結(jié)合，被修飾為5-甲基胞嘧啶。判斷：表觀遺傳改變了DNA上的遺傳信息（）×①DNA甲基化②組蛋白修飾：指在生物體內(nèi)不同酶的作用下，在核小體的組蛋白不同氨基酸中加上多種化學基團的現(xiàn)象。這種修飾能改變?nèi)旧|(zhì)狀態(tài)及其開放程度，進而調(diào)控基因的表達。3、表觀遺傳實例：對稱花型不對稱花型對稱花型的柳穿魚，基因Lcyc甲基化水平低，基因正常表達；不對稱花型的柳穿魚，基因Lcyc發(fā)生了高度甲基化，引起基因表達水平下降；還證明了這種高度甲基化能通過種子遺傳給后代。在蜂王和工蜂的腦中具有不同的DNA甲基化特征，而被敲除Dnmt3基因的蜜蜂的腦中，其DNA甲基化特征與那些由蜂王漿誘導的正常蜂王相似。可見，持續(xù)取食蜂王漿的營養(yǎng)效應之與DNA甲基化有關(guān)。蜂王工蜂吸煙會使人的體細胞內(nèi)的DNA的甲基化水平升高，而戒煙多年后，DNA的甲基化水平會降低。表觀遺傳具有可逆性；4、表觀遺傳的特點：③DNA的堿基序列不變；①可遺傳性；②不改變DNA的堿基配對特性；④可逆性；1.mRNA上決定氨基酸的某個密碼子的一個堿基發(fā)生替換,則識別該密碼子的tRNA及轉(zhuǎn)運的氨基酸發(fā)生的變化是A.tRNA一定改變,氨基酸一定改變B.tRNA不一定改變,氨基酸不一定改變C.tRNA一定改變,氨基酸不一定改變D.tRNA不一定改變,氨基酸一定改變習題鞏固：C2.如圖為tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖。相關(guān)敘述正確的是A.堿基T合成R