基因與性狀的關系

1、在美國電影在美國電影侏羅紀公園侏羅紀公園說，復活的恐龍說，復活的恐龍是科學家利用提取出的恐龍的是科學家利用提取出的恐龍的DNADNA分子培育分子培育繁殖而來的。繁殖而來的。討論：討論：利用已滅絕的生物的利用已滅絕的生物的DNADNA分子分子, ,真的真的能夠使滅絕的生物復活嗎？能夠使滅絕的生物復活嗎？現(xiàn)代遺傳學認為：現(xiàn)代遺傳學認為：生物的性狀是由生物的性狀是由 控制的?？刂频?。 DNA DNA分子是怎樣控制遺傳性狀的？分子是怎樣控制遺傳性狀的？性狀是由性狀是由 體現(xiàn)的。體現(xiàn)的?；蚧虻鞍踪|蛋白質DNA（基因）（基因）蛋白質（性狀）蛋白質（性狀）？第一節(jié)第一節(jié) 基因指導蛋白質的合成基因指導蛋白

2、質的合成細胞核細胞核細胞質核糖體上細胞質核糖體上DNA(DNA(基因基因) )蛋白質蛋白質RNARNA轉錄轉錄翻譯翻譯基基因因指指導導蛋蛋白白質質合合成成的的過過程程遺傳信息的轉錄 RNA是DNA指導蛋白質合成的信使。為什么RNA適于作DNA的信使呢？RNA和和DNA的區(qū)別的區(qū)別項目項目 RNA DNA名稱名稱組成組成基本單位基本單位結構結構存在部位存在部位功能功能核糖核酸核糖核酸脫氧脫氧核糖核酸核糖核酸核糖核糖核苷酸核苷酸脫氧脫氧（核糖）（核糖）核苷酸核苷酸一般為單鏈一般為單鏈一般為雙鏈一般為雙鏈主要存在于細胞質中主要存在于細胞質中主要存在于細胞核中主要存在于細胞核中 C、H、O、N、P 核

3、糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮堿基：含氮堿基：A、G、C、U C、H、O、N、P 脫氧脫氧核糖、磷酸、核糖、磷酸、 含氮堿基：含氮堿基：A、G、C、T傳遞傳遞遺傳信息遺傳信息攜帶攜帶遺傳信息遺傳信息為什么RNA適于作DNA的信使呢？RNARNA也是由基本單位核苷酸組成，也是由基本單位核苷酸組成，由由核糖、磷酸、含氮堿基：核糖、磷酸、含氮堿基：A、G、C、U共同組成，也能共同組成，也能儲存遺傳信息。儲存遺傳信息。在在RNARNA和和DNADNA的關系中，也遵循的關系中，也遵循“堿基堿基互補配對原則互補配對原則”A=UA=U，G=CG=C。RNARNA一般是一般是單鏈單鏈，而且比，而且比DNADNA短

4、，因此短，因此能夠通過核孔，從細胞核能夠通過核孔，從細胞核轉移轉移到細胞質中到細胞質中。 信使信使RNARNA（mRNA)mRNA) 功能：將功能：將DNADNA的遺傳信息轉錄下來，傳遞至細的遺傳信息轉錄下來，傳遞至細 胞質中的核糖體上，控制蛋白質的合成胞質中的核糖體上，控制蛋白質的合成 轉運轉運RNARNA（tRNA)tRNA) 種類：多種種類：多種 功能：專一性（專一識別一種氨基酸的密碼功能：專一性（專一識別一種氨基酸的密碼 子、轉運一種氨基酸）子、轉運一種氨基酸） 核糖體核糖體RNARNA（rRNArRNA） 功能：與核糖體的合成有關。功能：與核糖體的合成有關。RNA的種類的種類 mRN

5、AtRNArRNA分布 部位常與核糖體結合 細胞質中與蛋白質結合形成核糖體 特點 帶有從 DNA轉錄下來的遺傳信息一端能與氨基酸結合,tRNA的反密碼子與mRNA上的遺傳密碼子互補配對由核仁組織區(qū)的DNA轉錄而來,是核糖體的組成物質功能翻譯時作模板翻譯時作搬運氨基酸的工具它與多種蛋白質結合成核糖體,作為蛋白質生物合成的“裝配機”結構單鏈單鏈,常有部分堿基對形成三葉草結構單鏈共同點都是轉錄產生;基本單位相同;都與翻譯過程有關mRNA（信使信使RNARNA） tRNA（轉運轉運RNA）rRNA（核糖體）核糖體） DNA與RNA分子的判斷(1)若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖,則其必為DNA。(

6、2)若AT、CG,則為單鏈DNA;若A=T、C=G,則一般認為是雙鏈DNA。(3)若出現(xiàn)堿基U或五碳糖為核糖,則必為RNA。(4)要確定是DNA還是RNA,必須知道堿基的種類或五碳糖的種類,是單鏈還是雙鏈,還必須知道堿基比率。（2 2）場所：場所：（1 1）概念：概念：一、遺傳信息的轉錄一、遺傳信息的轉錄以以DNADNA的的一條鏈為模板一條鏈為模板，按照，按照堿基互補配對原則，合成堿基互補配對原則，合成mRNAmRNA的過程。的過程。細胞核細胞核（3 3）條件：條件：模板模板:原料原料:能量能量: 酶酶:DNADNA的一條鏈為模板的一條鏈為模板4 4種核糖核苷酸種核糖核苷酸ATPDNADNA解

7、旋酶解旋酶,RNA,RNA聚合酶聚合酶（4 4）過程：過程：DNADNA解開螺旋解開螺旋, ,以一條鏈為模板以一條鏈為模板, ,按照按照 A-UA-U、T-AT-A、C-GC-G、G-CG-C配對，配對， RNARNA聚合聚合 酶合成酶合成mRNAmRNA，酶和，酶和mRNAmRNA脫落下來，脫落下來， DNADNA兩條鏈重新螺旋。兩條鏈重新螺旋。（5 5）模板鏈模板鏈: :轉錄時基因中作模板的那條鏈轉錄時基因中作模板的那條鏈 編碼鏈編碼鏈: :轉錄時轉錄時基因中不作模板的那條鏈基因中不作模板的那條鏈AG T AC T A A T DNADNA的的一條鏈一條鏈U U AGAUAU CmRNAT

8、CATG A TT AAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 細胞質細胞質 細胞核細胞核mRNAmRNA通過核孔進入細胞質通過核孔進入細胞質轉錄小結轉錄小結場所場所:模板模板:原料原料:條件條件:產物產物:特點特點:原則原則:細胞核細胞核DNA上基因的上基因的一條一條鏈鏈四種核糖核苷酸四種核糖核苷酸(A、G、C、U）需要模板、原料、酶和需要模板、原料、酶和ATP單鏈的單鏈的mRNA邊解旋邊轉錄邊解旋邊轉錄堿基互補配對原則堿基互補配對原則（A=U,T=A; G=C,C=G）2 2、遺傳信息的、遺傳信息的翻譯翻譯（1 1）概念：）概念：（2 2）地點：）地點：指以指以 為模

9、板，合成具有一為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程定氨基酸順序的蛋白質的過程在細胞質中在細胞質中信使信使RNARNA（3 3）3 3個相臨的堿基個相臨的堿基（4）條件：）條件：模板模板：mRNA原料原料：20種氨基酸種氨基酸能量能量： ATP(5)結果：形成多肽結果：形成多肽mRNAmRNA上上 對應一個氨基酸對應一個氨基酸翻翻 譯譯UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸 核糖體核糖體細胞質中的細胞質中的mRNAmRNA與核糖體結合與核糖體結合. .細胞質中細胞質中（5）過程：）過程：UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨

10、酸酸 tRNA tRNA 上的反密碼子與上的反密碼子與 mRNAmRNA上的密碼子互補配對上的密碼子互補配對 .細胞質中細胞質中UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 異亮氨酸異亮氨酸細胞質中細胞質中 tRNA tRNA 將氨基酸轉運到將氨基酸轉運到 mRNAmRNA上的相應位置上的相應位置 . .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 異亮氨酸異亮氨酸縮合縮合細胞質中細胞質中 兩個氨基酸分子縮合兩個氨基酸分子縮合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 異亮氨酸異亮氨酸 核糖

11、體隨著核糖體隨著 mRNAmRNA滑動滑動. . 另一個另一個tRNA tRNA 上的堿基與上的堿基與mRNAmRNA上的密碼子配對上的密碼子配對. . 細胞質中細胞質中UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 異亮氨酸異亮氨酸 一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結構一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結構細胞質中細胞質中UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 異亮氨酸異亮氨酸 t tRNARNA離開，再去轉運新的氨基酸離開，再去轉運新的氨基酸細胞質中細胞質中UCAUG A UUAAUG 亮氨酸亮氨酸 天冬氨天冬氨酸酸 異亮氨酸異亮氨

12、酸以以mRNAmRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質 . . 細胞質中細胞質中mRNA：蛋白質：蛋白質：決定決定決定?種?種4種20種討論：U U A G AUA U C密碼子密碼子密碼子三個堿基決定一個氨基酸，三個堿基決定一個氨基酸，4 43 3=64=64 密碼子密碼子UCAUG A UUAmRNA 密碼子密碼子 密碼子密碼子 遺傳密碼：遺傳密碼： 遺傳學上把遺傳學上把mRNA中決定氨基酸的不同堿中決定氨基酸的不同堿基排列順序，叫做基排列順序，叫做“遺傳密碼遺傳密碼”。把其中決定。把其中決定一個氨基酸的一個氨基酸的相鄰的三個堿基相鄰的三個堿基成為密

13、碼子。成為密碼子。密碼子表1、一個密碼子決定一個特定的氨基酸。、一個密碼子決定一個特定的氨基酸。2、有的氨基酸可能有一個以上的密碼子、有的氨基酸可能有一個以上的密碼子 。3、起始密碼子：、起始密碼子：GUG、AUG 終止密碼子終止密碼子 ：UAA、UAG、UGA4、氨基酸的種類：、氨基酸的種類：20種；種； 密碼子的種類：密碼子的種類：64種種AC U 天冬天冬氨酸氨酸反密碼子反密碼子AUG異亮異亮氨酸氨酸反密碼子反密碼子轉運轉運RNA(tRNA)RNA(tRNA)：分子結構呈三葉草形，其分子結構呈三葉草形，其“葉葉柄柄”端能與一個特定的氨基酸結合，端能與一個特定的氨基酸結合，“葉片葉片”端有

14、三端有三個特殊的堿基稱為個特殊的堿基稱為“反密碼子反密碼子”，能與，能與mRNAmRNA上的上的“密碼子密碼子”相識別。反密碼子的種類：相識別。反密碼子的種類：6161種。種。運載工具：運載工具：轉運轉運 RNARNA（tRNA)tRNA)ACU天冬氨天冬氨酸酸AUG 異亮異亮氨酸氨酸 反密碼子反密碼子 一種一種tRNA只能攜帶一種氨基酸只能攜帶一種氨基酸 一種氨基酸可由一種或幾種一種氨基酸可由一種或幾種tRNA攜帶攜帶一個一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈分子上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈翻譯小結翻譯小結場所場所:模板模板:原料原料:條件條件:產物產物:原則原則:細胞質的

15、核糖體上細胞質的核糖體上以信使以信使RNA為模板為模板二十種氨基酸二十種氨基酸需要酶和需要酶和ATP多個多肽或蛋白質多個多肽或蛋白質密碼子與反密碼子配對密碼子與反密碼子配對,堿基互補配對原則（堿基互補配對原則（A=U，G=C）DNA的轉錄和翻譯的轉錄和翻譯思考：思考： DNA的堿基數(shù)、的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋的堿基數(shù)、蛋白質中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關系？白質中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關系？與蛋白質合成有關的計算與蛋白質合成有關的計算DNARNA蛋白質蛋白質1366n3nn遺傳信息遺傳信息遺傳密碼遺傳密碼堿基數(shù)堿基數(shù)堿基數(shù)堿基數(shù)氨基酸數(shù)氨基酸數(shù)DNA的堿基數(shù)：的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：

16、蛋白質中氨基酸數(shù)的堿基數(shù)：蛋白質中氨基酸數(shù)6n:3n:n 說明：因為基因中存在又終止密碼子等片段，實際上說明：因為基因中存在又終止密碼子等片段，實際上基因（基因（DNA）上所含有的堿基數(shù)要大于）上所含有的堿基數(shù)要大于6n,或氨基酸數(shù)或氨基酸數(shù)目小于目小于n。因此一般題目中帶有。因此一般題目中帶有“至少至少”或或“最多最多”字字樣。樣。RNARNA基因基因蛋白質蛋白質轉錄轉錄翻譯翻譯細胞核細胞核細胞質細胞質轉錄、翻譯和轉錄、翻譯和DNA復制的區(qū)別復制的區(qū)別轉錄轉錄翻譯翻譯DNA復制復制場所場所模板模板原料原料信息傳遞信息傳遞時間時間產物產物細胞核細胞核細胞質的核糖體細胞質的核糖體細胞核細胞核DN

17、A的一條鏈的一條鏈mRNADNA的兩條鏈的兩條鏈核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA mRNA RNA 蛋白質蛋白質DNA DNA生長發(fā)育過程中生長發(fā)育過程中細胞分裂間期細胞分裂間期mRNA有一定氨基酸有一定氨基酸順序的蛋白質順序的蛋白質2個相同個相同DNA密碼子與反密碼子：密碼子與反密碼子：1、密碼子位于密碼子位于 上，密碼子中上，密碼子中沒有堿基沒有堿基 。2、密碼子共有密碼子共有 種，決定氨基酸的種，決定氨基酸的 密碼子有密碼子有 種。種。3、一種密碼子決定、一種密碼子決定 種氨基酸，種氨基酸， 一種氨基酸由一種氨基酸由 種密碼子決定。種密碼子決定。4、反密碼子位于

18、、反密碼子位于 上，上， 一種一種tRNA轉運轉運 種氨基酸。種氨基酸。 mRNAT646111或多或多1tRNA 典例1 (2011年江蘇高考)關于轉錄和翻譯的敘述,錯誤的是( )A.轉錄時以核糖核苷酸為原料B.轉錄時RNA聚合酶能識別DNA中特定堿基序列C.mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質D.不同密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼的容錯性【答案】C 典例2 (2011年海南高考)關于RNA的敘述,錯誤的是( )A.少數(shù)RNA具有生物催化作用B.真核細胞內mRNA和tRNA都是在細胞質中合成的C.mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基稱為密碼子D.細胞中有多種tRNA,一種tRNA只能轉運一種

19、氨基酸【答案】B1.中心法則適用的情況從中心法則圖解看出,遺傳信息的轉移分為兩類:(1)以DNA為遺傳物質的生物(包括真核生物和原核生物以及DNA病毒)遺傳信息傳遞。用實線箭頭表示,包括DNA復制、RNA轉錄和蛋白質的翻譯。二、基因對性狀的控制(2)以RNA為遺傳物質的生物遺傳信息傳遞。包括虛線箭頭表示過程,即RNA復制、RNA逆轉錄。RNA的自我復制和逆轉錄過程,在病毒單獨存在時是不能進行的,只有寄生到寄主細胞中后才發(fā)生。a.不具逆轉錄能力的RNA病毒(如流感病毒、煙草花葉病毒、車前草病毒) 遺傳信息傳遞過程:2.中心法則五個過程的比較過程模板 原料堿基互補產物實例DNA 復制DNADNAD

20、NA的兩條鏈A、T、C、G四種脫氧核苷酸ATTACGGCDNA絕大多數(shù)生物DNA轉錄DNARNADNA的一條鏈A、U、C、G四種核糖核苷酸AUTACGGCRNA 絕大多數(shù)生物翻譯RNA多肽mRNA約20種氨基酸AUUACGGC多肽 所有生物(病毒依賴宿主細胞)RNA復制RNARNARNAA、U、C、G四種核糖核苷酸AUUACGGCRNA以RNA為遺傳物質的生物RNA逆轉錄RNADNARNAA、T、C、G四種脫氧核苷酸ATUACGGCDNA某些致癌病毒、HIV等 規(guī)律精講精析1.逆轉錄一定要在逆轉錄酶的作用下完成。2.根據(jù)模板和原料即可確定是中心法則的哪一過程,如由模板DNA,原料脫氧核糖核苷酸

21、(核糖核苷酸)即可確定為DNA復制(轉錄)。3.需要解旋酶的過程:DNA復制(兩條鏈都作模板)和轉錄(DNA一條鏈作模板)。3.基因、蛋白質、性狀的關系(1)基因是有遺傳效應的DNA片段。(2)基因通過控制蛋白質的合成來控制性狀。(3)基因控制性狀的兩種方式:直接途徑:基因 結構蛋白質 細胞結構 生物性狀,如鐮刀型細胞貧血癥。間接途徑:基因 酶或激素 細胞代謝 生物性狀,如白化病。生物個體發(fā)育 (5)生物的性狀與基因不是一一對應關系,有些性狀是受單基因控制的,有些性狀是由多對基因來決定的,有的基因可能影響多種性狀。內因基因型外因環(huán)境結果表現(xiàn)型(4)生物的性狀還受環(huán)境條件的影響,是生物的基因型和

22、環(huán)境條件共同作用的結果,即細胞質基因(1)分布: 線粒體、葉綠體等細胞器中。(2)功能:能進行 半自主自我復制,并通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成。(3)線粒體DNA缺陷引起的疾病特點: 母系遺傳(都只能通過母親傳給后代)。 典例典例3 3 在牧草中在牧草中, ,白花三葉草有兩個穩(wěn)定遺傳的品種白花三葉草有兩個穩(wěn)定遺傳的品種, ,葉片內含氰葉片內含氰(HCN)(HCN)和不和不含氰的?，F(xiàn)已研究查明含氰的?，F(xiàn)已研究查明, ,白花三葉草的葉片內的氰化物是經下列生化途徑產生的白花三葉草的葉片內的氰化物是經下列生化途徑產生的基因基因D D、H H分別決定產氰糖苷酶和氰酸酶的合成分別決定產氰糖苷酶和氰酸

23、酶的合成,d,d、h h無此功能?，F(xiàn)有無此功能。現(xiàn)有兩個不產氰的品種雜交兩個不產氰的品種雜交,F,F1 1全部產氰全部產氰, F, F1 1自交得自交得F F2 2,F,F2 2中有產氰的中有產氰的, ,也有也有不產氰的。用不產氰的。用F F2 2各表現(xiàn)型的葉片的提取液做實驗各表現(xiàn)型的葉片的提取液做實驗, ,實驗時在提取液中分實驗時在提取液中分別加入產氰糖苷酶和氰酸酶別加入產氰糖苷酶和氰酸酶, ,然后觀察產氰的情況然后觀察產氰的情況, ,結果記錄于下表結果記錄于下表: :葉片葉片 表現(xiàn)型表現(xiàn)型提取液中提取液中加入產氰加入產氰糖苷酶糖苷酶提取液提取液中加入中加入氰酸酶氰酸酶產氰產氰 產氰產氰產氰

24、產氰不產氰不產氰 不產氰不產氰產氰產氰不產氰不產氰 產氰產氰不產氰不產氰不產氰不產氰 不產氰不產氰不產氰不產氰(1)(1)由生化途徑可以看出由生化途徑可以看出, ,基因與生物性狀的關系是基因與生物性狀的關系是: :(2)(2)兩個不產氰品種的基因型是兩個不產氰品種的基因型是 在在F F2 2中產氰和不產氰的中產氰和不產氰的理論比為理論比為 。(3)(3)葉片葉片葉肉細胞中缺乏葉肉細胞中缺乏 酶酶, ,葉片葉片可能的基因型是可能的基因型是 。 (4)(4)從代謝的角度考慮從代謝的角度考慮, ,怎樣使葉片怎樣使葉片的提取液產氰的提取液產氰? ? 說明理由說明理由多個基因決定一個性狀多個基因決定一個性狀,基因通過控制酶基因通過控制酶的合成控制生物的代謝進而控制生物的性狀的合成控制生物的代謝進而控制生物的性狀 DDhh和和ddHH9 7 氰酸氰酸ddHH或或ddHh 同時加入產氰糖苷酶和氰酸酶同時加入產氰糖苷酶和氰酸酶含氰糖苷在氰酸酶的作含氰糖苷在氰酸酶的作用下能產氰用下能產氰1.有關蛋白