轉錄、翻譯和進化

遺傳、變異和進化高三復習遺傳的基本規(guī)律孟德爾的豌豆雜交實驗孟德爾選擇了豌豆的7對相對性狀做雜交實驗有關的名詞解釋相對性狀：一種生物的同一種性狀的不同表現(xiàn)類型顯性性狀：在F1中顯現(xiàn)出來的性狀隱性性狀：在F1中未顯現(xiàn)出來的性狀性狀分離：雜種后代中，同時出現(xiàn)顯性形狀和隱性形狀的現(xiàn)象一對相對性狀的雜交實驗現(xiàn)象：問題：為什么F1代只出現(xiàn)顯性性狀？為什么F2代出現(xiàn)性狀分離？為什么分離比總是接近3:1?F1F2高莖高莖（3）矮莖（1）P高莖矮莖Xx假設：1、生物的性狀由遺傳因子決定（例：D、d）2、體細胞中遺傳因子是成對存在（例：DD、dd，遺傳因子組成相同的個體——純合子；Dd，遺傳因子組成不同的個體——雜合子。）3、生物體形成生殖細胞時，成對的遺傳因子彼此分開，配子中只會含有每對遺傳因子中的一個。4、受精時雌雄配子的結合是隨機的。圖解設計：設計實驗驗證假設結果：測交后代兩種性狀的分離比接近1:1結論：圖解測交實驗

在生物體細胞中，控制同一性狀遺傳的因子成對存在，不相融合；在形成配子時，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。分離規(guī)律兩對相對性狀的雜交實驗孟德爾實驗中對每一對相對性狀單獨進行分析，結果發(fā)現(xiàn)每對相對性狀的遺傳都遵循分離規(guī)律。你怎樣解釋這一現(xiàn)象？試利用孟德爾的研究方法加以解釋并驗證結論：控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合互不干擾，在形成配子時，決定同一性狀的成對的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。自由組合規(guī)律孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)1866年，孟德爾發(fā)表了論文，但當時并沒有引起人們的重視。1900年，三位科學家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的工作。1909年，丹麥生物學家約翰遜將“遺傳因子”一詞換為“基因”并提出了表現(xiàn)型基因型等位基因指生物個體表現(xiàn)出來的性狀與表現(xiàn)型有關的基因組成控制相對性狀的基因基因和染色體的關系基因和染色體行為存在明顯的平行關系1、基因在雜交過程中保持完整性和獨立性。染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結構。2、在體細胞中基因成對存在，染色體也是成對的。在配子中，原來成對的基因只有一個，成對的染色體也只有一條。3、體細胞中成對的基因一個來自父方、一個來自母方。同源染色體也是如此。4、非等位基因在形成配子時自由組合，非同源染色體在減數(shù)分裂后期也是自由組合的?；蛭挥谌旧w上的實驗證據(jù)摩爾根關于果蠅眼色的相關實驗

摩爾根他們的實驗將一個特定的基因和一條特定的染色體聯(lián)系起來從而用實驗證明了基因在染色體上。其后，摩爾根和他的學生經(jīng)過十多年的努力，發(fā)明了測定基因位于染色體上相對位置的方法，并繪出第一個果蠅各種基因在染色體上相對位置的圖。說明基因在染色體上呈線性排列。短硬毛白眼黃身紅寶石眼截翅朱紅眼深紅眼棒眼孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因分離規(guī)律的實質：在雜合體的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立的隨配子遺傳給后代。基因自由組合規(guī)律的實質：位于非同源染色體上的非等位基因的分離和組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂的過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合?；?、性狀間的關系基因性狀決定遺傳物質結構和功能的基礎生物體的形態(tài)結構、生理特征等位基因同源染色體相同位置同一性狀不同表現(xiàn)相對性狀顯性基因隱性基因隱性性狀顯性性狀控制組合基因型表現(xiàn)型環(huán)境影響性狀分離后代出現(xiàn)多種類型純合子雜合子成對基因相同含等位基因基因的本質基因是什么？染色體主要是由蛋白質和DNA組成的，這兩種物質中哪一種是遺傳物質呢？肺炎雙球菌的轉化實驗格里菲思實驗：（1928）“轉化因子”將無毒性的R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌。艾弗里實驗：（1944）DNA是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質。噬菌體浸染細菌的實驗赫爾希和蔡斯：（1952）DNA是遺傳物質因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA，所以說DNA是主要遺傳物質。煙草花葉病毒實驗對于RNA病毒來說，RNA是遺傳物質。DNA分子的結構時間線1930’s

對核酸化學組成研究表明脫氧核苷酸由脫氧核糖、磷酸和4種堿基構成。1950初威爾金斯和弗蘭克林對DNA晶體的X射線衍射分析表明DNA分子結構是規(guī)則的，整個DNA是長鏈高分子由許多小單位疊合而成。1951年沃森和克里克建立一個DNA三鏈模型。弗蘭克林提出了糖-磷酸主鏈在外側，堿基在內(nèi)側的重要假設。格里菲斯發(fā)現(xiàn)堿基之間的配對是不同堿基相互吸引。1952年查伽夫DNA的4中堿基數(shù)不相等，其中A總是等于T，C總是等于G。1953年多諾林的啟發(fā)下沃森和克里克最終建立了DNA雙螺旋結構模型，發(fā)表與同年4月25日的《自然》雜志上。標志著分子生物學的誕生DNA分子的復制要區(qū)分DNA復制是半保留還是全保留，就需要區(qū)分親代DNA與子代DNA。實驗證據(jù)：1958年以大腸桿菌為實驗材料，運用放射性同位素示蹤技術進行實驗。DNA分子半保留復制基因與DNA的關系：基因是有遺傳效應的DNA片段基因的表達基因指導蛋白質合成遺傳信息的轉錄遺傳信息的翻譯中心法則DNARNA蛋白質轉錄逆轉錄翻譯復制復制可遺傳的變異：一般由于生殖細胞內(nèi)遺傳物質的改變引起，可以遺傳給后代的變異?；蛲蛔兓蛑亟M染色體變異實際問題人類遺傳病雜交育種誘變育種基因工程細胞工程現(xiàn)代生物進化理論達爾文的自然選擇學說事實1：生物都有過度繁殖的傾向事實2：物種內(nèi)的個體數(shù)能保持相對穩(wěn)定事實3：資源是有限的事實4：個體間普遍存在差異事實5：許多變異是可以遺傳的推論1：個體間存在生存斗爭推論2：具有有利變異的個體生存并留下后代的機會多推論3：有利變異逐代積累，生物不斷進化出新類型現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容種群是生物進化的基本單位幾個相關概念：種群：生活在一定區(qū)域內(nèi)同種生物的全部個體種群的基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因基因頻率：在一個種群基因庫中，某基因占全部等位基因數(shù)的比率進化的原材料：基因突變產(chǎn)生新的等位基因，基因重組使種群出現(xiàn)大量可遺傳的變異自然選擇決定種群生物進化的方向在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化隔離是物種形成的必要條件完成了嗎？圖解1F1F2高莖高莖矮莖P高莖矮莖X高莖高莖配子配子X高莖DdDdDdDdDdDDddDdDdDDdd圖解2測交后代矮莖高莖配子dDd測交F1代高莖隱性純合子XDdddDddd果蠅雜交實驗圖解P紅眼（雌）白眼（雄）XF1紅眼（雌、雄）F2紅眼（雌、雄）白眼（雄）F1雌雄交配3/41/4如何解釋？雌雄果蠅體細胞的染色體圖解XXXYIIIIIIIIIIIVIV如果控制眼色的基因位于X染色體上，而Y染色體不含它的等位基因，則可以解釋上述遺傳現(xiàn)象。WWw圖解3PXWXW紅眼（雌）XwY白眼（雄）X配子XWYXwF1XWXw紅眼（雌）XWY紅眼（雄）F2YXWXWXwXWXW紅眼（雌）XWXw紅眼（雌）XwY白眼（雄）XWY紅眼（雄）轉錄：在細胞核內(nèi)，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則合成RNA的過程。TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA的平面結構圖AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUUDNA游離的核糖核苷酸以DNA的一條鏈為模板合成RNAAG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補配對：A—U；G—C；C—G；T—ARNA聚合酶AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個個連接起來AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAUAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC形成的

mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上。mRNADNA翻譯：在細胞質中,以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細胞質

核孔DNAmRNA在細胞核中合成

細胞核AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細胞質

細胞核mRNA通過核孔進入細胞質UCAUGAUUAmRNA

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子：mRNA上決定氨基酸的三個相鄰的堿基AAU

亮氨酸ACU

天門冬酰胺AUG

異亮氨酸轉運

RNA（tRNA)

氨基酸AAU亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運載著氨基酸

反密碼子UCAUGAUUAmRNA

細胞質細胞質中的mRNAUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨

核糖體mRNA與核糖體結合.UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨

tRNA

上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補配對.UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA

將氨基酸轉運到

mRNA上的相應位置.UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

兩個氨基酸分子縮合縮合UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動.

另一個

tRNA

上的堿基與mRNA