2.4.2基因?qū)π誀畹目刂?ppt

1、1.水中的葉比空氣中的葉要狹小細(xì)長一些。,第 2 節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂?2.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成應(yīng)是一樣的。,3.提示：為什么葉片細(xì)胞的基因組成相同，而葉片卻表現(xiàn)出明顯不同的形態(tài)？,問：你能根據(jù)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，畫出一張流程圖，表示遺傳信息的傳遞方向嗎？,2.1中心法則的提出及其發(fā)展,1957 年，克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA 流向DNA ，即DNA的自我復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。但是，遺傳信息不能從蛋白質(zhì)傳遞到蛋白質(zhì)，也不能從蛋白質(zhì)流向RNA 或DNA 。,在蛋白質(zhì)的合成過程完全弄清楚之前，科學(xué)家克里克首先預(yù)見了遺

2、傳信息傳遞的一般規(guī)律，并將這一規(guī)律命名為中心法則?！爸行摹倍诛@示了這一法則在生物學(xué)中的重要地位。,此后五六年，科學(xué)家揭示了蛋白質(zhì)的合成過程，中心法則由此獲得公認(rèn)。但是，隨著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，人們開始注意到傳統(tǒng)的中心法則存在的不足之處。,2.1中心法則的提出及其發(fā)展,資料分析 中心法則的發(fā)展 1、1965年，科學(xué)家在RNA 腫瘤病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA 復(fù)制酶，像DNA 復(fù)制酶能對(duì)DNA 進(jìn)行復(fù)制一樣，RNA 復(fù)制酶能對(duì)RNA 進(jìn)行復(fù)制。2、 1970年，科學(xué)家在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA 為模板合成DNA。 3、 1982 年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)瘋牛病是由一種結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)在腦細(xì)胞內(nèi)

3、人量增殖引起的。這種因錯(cuò)誤折疊而形成的結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)，可能促使與具有相同氨基酸序列的蛋白質(zhì)發(fā)生同樣的折疊錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致大量結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)的形成。,討論：1、你認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)證據(jù)是否推翻了傳統(tǒng)的中心法則，為什么？2、作為生物學(xué)的核心規(guī)律之一，中心法則應(yīng)該全面地反映遺傳信 息的傳遞規(guī)律。根據(jù)上述資抖，你認(rèn)為傳統(tǒng)的中心法則是否需要修改？如果需要，應(yīng)該如何修改？ 3、請(qǐng)根據(jù)討論結(jié)果，修改圖4 一7 的中心法則圖解，建議用實(shí)線表示確信無疑的結(jié)淪，用虛線表示可能正確的結(jié)論。,1.沒有。實(shí)驗(yàn)證據(jù)指出了原有的中心法則所沒有包含的遺傳信息的可能傳遞途徑，是對(duì)原有中心法則的補(bǔ)充而非否定。,2.1中心法則的提出及

4、其發(fā)展,2.遺傳信息從RNA流向DNA、從RNA流向RNA的結(jié)論是確信無疑的，而從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)的途徑是有可能存在的。,5,4,3.,歷經(jīng)考驗(yàn)后的中心法則，補(bǔ)充了遺傳信息從RNA 流向RNA 以及從RNA 流向DNA這兩條途徑，比以往更加完善。這又一次向我們提示，科學(xué)的發(fā)展是無止境的。,2.2基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,一百多年前，孟德爾曾經(jīng)研究過豌豆的圓粒與皺粒這一相對(duì)性狀，并用遺傳因子的假設(shè)作出精彩的解釋。如今， 問1：如何從基因控制蛋白質(zhì)合成的角度來解釋這一相對(duì)性狀的形成呢？,原來，與圓粒豌豆的DNA不同的是，皺粒豌豆的DNA 中插人了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致

5、淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低，游離蔗糖的含量升高。淀粉能吸水膨脹，蔗糖卻不能。當(dāng)豌豆成熟時(shí)，淀粉含量高的碗豆能有效地保留水分，顯得圓圓胖胖，而淀粉含呈低的豌豆由于失水而顯得皺縮。但是皺豌豆的蔗糖含量高，味道更甜美。,從上述兩個(gè)實(shí)例可以看出: 基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。,2.2基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,問2：人的白化癥狀的解釋？,人的白化癥狀是由于控制酪氨酸酶的基因異常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮膚、毛發(fā)等處，它能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?；如果一個(gè)人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶，那么這個(gè)人就不能合成黑色素，而表現(xiàn)出自化癥狀。,2

6、.2基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。,問：囊性纖維病的癥狀？和病因？,研究表明，在大約70 的患者中，編碼一個(gè)跨膜蛋白（CFTR蛋白）基因缺失了3個(gè)堿基，導(dǎo)致CFTR 蛋白在第508 位缺少笨丙氨酸，進(jìn)而形響了CFTR蛋白的結(jié)構(gòu)，使CFTR 轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能異常，導(dǎo)致患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量生長繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損。,又如，由正常基因編碼的血紅蛋白組成的紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常，呈圓餅狀；而異?；蚓幋a的血紅蛋白組成的紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常，其正常功能受到形響。 P80,從

7、上述兩個(gè)實(shí)例可以看出: 基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。,2.2基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,問1：基因的改變僅僅引起生物體單一性狀的改變嗎？ 問2： 你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？,2.2基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,上述實(shí)例涉及的都是單個(gè)基因?qū)ι矬w性狀的控制。事實(shí)上，基因與性狀的關(guān)系并不都是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。例如，人的身高可能是由多個(gè)基因決定的，其中每一個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩Ｍ瑫r(shí)身高也不完全是由基因決定的，后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等也有重要作用。 基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的

8、性狀。,客觀全面地評(píng)價(jià)基因決定論的觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到性狀的形成往往是內(nèi)因（基因）與外因（環(huán)境因素等）相互作用的結(jié)果。,基因與生物的性狀并非都是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,1962 年，科學(xué)家用電子顯微鏡觀察衣藻、玉米等植物葉綠體的超薄切片，發(fā)現(xiàn)在葉綠體的基質(zhì)中有長度為20.5 nm 左右的細(xì)纖維存在。用DNA 酶處理，這種細(xì)纖維就消失。由此證明，這種細(xì)纖維就是葉綠體DNA。后來，科學(xué)家用生物化學(xué)的方法，證明了細(xì)胞的線粒體中也含有DNA 。線粒體和葉綠體中的DNA ，都能夠進(jìn)行半自主自我復(fù)制，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成。為了與細(xì)胞核的基因相區(qū)別，將線粒體和葉綠體中的基因稱做細(xì)胞質(zhì)基因。,2.2基因、

9、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,葉綠體DNA發(fā)現(xiàn)?細(xì)胞質(zhì)基因?,線粒體DNA 的缺陷與遺傳病，及遺傳特點(diǎn)?,對(duì)人的線粒體DNA 的研完表明，線粒體DNA 的缺陷與數(shù)十種人類遺傳病有關(guān)。這些疾病很多是與腦部和肌肉有關(guān)的。例如，線粒體肌病和神經(jīng)性肌肉衰弱、運(yùn)功失調(diào)及眼視網(wǎng)膜炎等。這些遺傳病都只能通過母親遺傳給后代。,1.提示：翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因指導(dǎo)下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響。,2.基因控制生物體的性狀，而性狀的形成同時(shí)還受到環(huán)境的影響。,基礎(chǔ)題 1.A。 2.（1）；（2）；（3）。,拓展題 1.紅眼基因正常是形成紅眼的必要而非充分條件。紅眼基因正常，并且其他涉及紅眼形

10、成的基因也正常時(shí)，果蠅的紅眼才能形成；如果紅眼基因不正常，即使所有其他涉及紅眼形成的基因都正常，果蠅的紅眼也不能形成。,2.提示：生物體內(nèi)基因的數(shù)目多、作用方式復(fù)雜，難以單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行研究，生物體的異常性狀為科學(xué)家研究相關(guān)基因的作用提供了一個(gè)突破口，使科學(xué)家能夠從異常性狀入手，分析性狀異常的個(gè)體的基因與正常個(gè)體的基因是否存在區(qū)別，存在哪些區(qū)別等問題，從而建立起性狀與基因的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因?yàn)樾誀钍怯苫蚩刂频?，如果某一性狀發(fā)生異常，并且能夠穩(wěn)定遺傳，說明控制該性狀的基因發(fā)生了突變。根據(jù)異常性狀的遺傳方式，還可以分析出控制該性狀的基因是位于性染色體上還是常染色體上，是顯性還是隱性，并且可以預(yù)測(cè)這一性狀將

11、來的遺傳規(guī)律。,一、概念檢測(cè),填表題,選擇題 1.D。 2.D。 3.A。 4.C,識(shí)圖作答題 （1）氫鍵斷裂；解旋酶；能量。（2）ACUGAA；轉(zhuǎn)錄。 （3）2。 （4）堿基互補(bǔ)配對(duì)。,自我檢測(cè) P77-P78,畫概念圖,自我檢測(cè) P77-P78,二、知識(shí)遷移 核糖體、tRNA和mRNA的結(jié)合都是蛋白質(zhì)的合成所不可缺少的?？股赝ㄟ^干擾細(xì)菌核糖體的形成，或阻止tRNA與mRNA的結(jié)合，來干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，抑制細(xì)菌的生長。因此，抗生素可用于治療因細(xì)菌感染而引起的疾病。,三、技能應(yīng)用 1.提示：可以通過查閱密碼子表，寫出每個(gè)氨基酸可能對(duì)應(yīng)的堿基編碼。 2.這種方法只能推測(cè)出可能的堿基序列，而不能寫出確定的堿基序列。這種方法簡(jiǎn)便、快捷，不需要實(shí)驗(yàn)。 3.推測(cè)不能代替用測(cè)序儀進(jìn)行的基因測(cè)序。因?yàn)橥茰y(cè)只能得出幾種可能的堿基序列，而不能得到確定的堿基序列。,四、思維拓展 1. C。 2.提示：此題旨在引導(dǎo)學(xué)生搜集生物科學(xué)史的資料，通過科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程認(rèn)識(shí)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)論證在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用。,1、下圖示“中心法則”，請(qǐng)根據(jù)圖回答：,（1）指出圖中數(shù)碼表示的過程名稱： 1、_2、_ 3、_ 4、_ 5、_ （2）圖中箭頭表示_