3.4 基因控制蛋白質(zhì)的合成（第三課時(shí)）課件-【知識精研】高一下學(xué)期生物學(xué)浙科版（2019）必修2

第四節(jié)

基因控制蛋白質(zhì)的合成（第三課時(shí)）第三章

遺傳的分子基礎(chǔ)素養(yǎng)目標(biāo)通過對中心法則的理解記憶，認(rèn)同遺傳信息流動(dòng)的觀念。01生命觀念通過對資料進(jìn)行分析歸納，概括中心法則的提出及發(fā)展過程。02科學(xué)思維教學(xué)重難點(diǎn)0102基因控制生物性狀中心法則課程導(dǎo)入葉呈扁平狀葉呈絲狀用概念圖表示基因與性狀之間可能的關(guān)系。性狀基因表達(dá)受精卵有絲分裂葉呈扁平狀與絲狀（基因組成相同）環(huán)境可能影響不同蛋白質(zhì)（不同）直接決定作出假設(shè)：基因通過蛋白質(zhì)控制生物性狀基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）基因控制生物性狀的情況是復(fù)雜的，一方面，多對基因共同控制生物的某個(gè)性狀，基因之間存在復(fù)雜的相互作用；另一方面，基因的表達(dá)受到環(huán)境的影響，所以生物的性狀

（或表型）

是基因（或基因型）

與環(huán)境共同作用的結(jié)果。生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。基因酶細(xì)胞代謝生物性狀結(jié)構(gòu)蛋白生物性狀蛋白質(zhì)間接控制直接控制從基因角度解釋囊性纖維化遺傳病基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）囊性纖維化（CF）是一種遺傳病，該病的病因是位于7號染色體上基因的堿基序列缺失了3個(gè)堿基，使得所編碼的氯離子載體蛋白（CTFR）中少了一個(gè)氨基酸，導(dǎo)致細(xì)胞對氯離子的轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生異常，造成黏液分泌過多，堵塞呼吸道，誘發(fā)感染。紅色面包霉基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）美國遺傳學(xué)家比德爾和塔特姆以紅色面包霉為材料，進(jìn)行一系列的生化遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在紅色面包霉的生物合成中，每一階段都有相應(yīng)的基因控制，當(dāng)某個(gè)基因發(fā)生突變而不顯示活性時(shí)，相應(yīng)的生物合成即中斷。紅色面包霉尿黑癥基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）尿黑癥患者的基因型為雙隱性aa，這是由相對應(yīng)的顯性基因A結(jié)構(gòu)發(fā)生變化所致。患者的肝細(xì)胞里不能合成有活性的尿黑酸氧化酶，酪氨酸分解代謝產(chǎn)生的尿黑酸不能被分解，便從血液里運(yùn)送到排泄器官隨尿液排出，含有尿黑酸的尿液在空氣中放置一段時(shí)間就會(huì)變黑。尿黑酸在體內(nèi)積累會(huì)引起色素沉著，并引發(fā)多關(guān)節(jié)炎，引起劇痛?；蚩刂粕镄誀睿ɑ颉鞍踪|(zhì)—性狀）尿黑癥控制酶形成的基因正?？刂泼感纬傻幕虍惓Ｄ蚝谒嵫趸刚：铣赡蚝谒岜环纸獗憩F(xiàn)正常尿黑酸氧化酶不能合成尿黑酸不能被分解隨尿液排出，尿液呈黑色基因性狀酶代謝過程鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）人的正常紅細(xì)胞呈圓餅狀，當(dāng)血紅蛋白基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，紅細(xì)胞變?yōu)殓牭缎?，影響運(yùn)輸氧的功能，出現(xiàn)貧血癥狀。正常紅細(xì)胞鐮刀形紅細(xì)胞基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）鐮刀型細(xì)胞貧血癥編碼血紅蛋白的基因正常編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基對變化紅細(xì)胞呈鐮刀狀血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變性狀正常血紅蛋白結(jié)構(gòu)正常紅細(xì)胞呈圓餅狀出現(xiàn)貧血癥狀基因性狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)果蠅無眼在果蠅的眼睛發(fā)育中有一個(gè)無眼基因，這個(gè)基因一旦變化，就會(huì)使幼蟲的有關(guān)眼細(xì)胞不能發(fā)育成眼球組織，造成果蠅成蟲沒有眼睛。基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）有眼果蠅基因控制生物性狀（基因—蛋白質(zhì)—性狀）基因控制生物性狀的復(fù)雜性多對基因共同控制生物的某個(gè)性狀,基因之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系?；虻谋磉_(dá)受到環(huán)境的影響。生物的性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果?；蚩刂粕镄誀睿ɑ颉鞍踪|(zhì)—性狀）多種功能性RNA分子參與性狀的表現(xiàn)tRNA、rRNA直接參與蛋白質(zhì)的合成。一些RNA具有調(diào)控基因表達(dá)的功能。一些RNA具有催化功能,即核酶。中心法則遺傳信息流從DNA—RNA—蛋白質(zhì)1957年，克里克首先預(yù)見了遺傳信息的傳遞規(guī)律，并將這一規(guī)律命名為中心法則。轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制中心法則及其發(fā)展遺傳信息流從DNA—RNA—蛋白質(zhì)1965年，科學(xué)家在某種RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，像DNA復(fù)制酶能對DNA進(jìn)行復(fù)制一樣，RNA復(fù)制酶能對RNA進(jìn)行復(fù)制。RNARNARNA復(fù)制酶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。RNADNA逆轉(zhuǎn)錄酶目前完整的中心法則遺傳信息流從DNA—RNA—蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。各種生物的遺傳信息傳遞過程遺傳信息流從DNA—RNA—蛋白質(zhì)生物種類遺傳信息的傳遞過程以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物某些RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒（如勞氏肉瘤病毒）翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制DNA轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄DNARNA逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制課外讀·特定的雙鏈RNA可以抑制基因的表達(dá)遺傳信息流從DNA—RNA—蛋白質(zhì)RNA干擾現(xiàn)象最早是在1990年由美國科學(xué)家喬根森研究組意外發(fā)現(xiàn)的。矮牽?；ɑò甑纳钭仙怯苫ㄇ嗨貨Q定的。為了研究植物類黃酮合成的關(guān)鍵酶——查爾酮合成酶，是否決定花青素的合成速度，喬根森和其研究組的成員在矮牽牛花中過量表達(dá)查爾酮合成酶，以期得到顏色更深的矮牽?；?。但是，他們卻意外地得到了具有白色和白紫雜色的矮牽?；?，并且在過量表達(dá)查爾酮合成酶的矮牽?；ㄖ?，查爾酮合成酶的濃度遠(yuǎn)低于正常矮牽牛花中的濃度。這種現(xiàn)象讓喬根森等人推測，外源轉(zhuǎn)入的編碼查爾酮合成酶的基因同時(shí)也抑制了矮牽?；ㄖ袃?nèi)源查爾酮合成酶基因的表達(dá)。課外讀·特定的雙鏈RNA可以抑制基因的表達(dá)遺傳信息流從DNA—RNA—蛋白質(zhì)1998年，美國生物學(xué)家安德魯·菲爾和美國醫(yī)學(xué)家克雷格·梅洛通過一系列設(shè)計(jì)精巧的實(shí)驗(yàn),證明雙鏈RNA是引起上述基因表達(dá)抑制現(xiàn)象的根源。他們認(rèn)為，以往觀察到的外源導(dǎo)入的與mRNA序列相同的RNA引起內(nèi)源RNA降解的現(xiàn)象是因?yàn)樵谥苽鋯捂淩NA的過程中混入了雙鏈RNA，并且證明外源導(dǎo)入的單鏈RNA只有在與mRNA序列互補(bǔ)的RNA存在的條件下才能引起RNA降解。安德魯·菲爾和克雷格·梅洛將這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在1998年2月19日的Nature雜志上。在這篇文章中,他們首次將這種雙鏈RNA引起的基因表達(dá)抑制現(xiàn)象稱為RNA干擾現(xiàn)象。RNA干擾現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅解釋了許多在轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)中出乎意料甚至自相矛盾的結(jié)果，而且首次揭示了一種由RNA介導(dǎo)的全新的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制。更為重要的是，RNA干擾技術(shù)的發(fā)現(xiàn)及其普遍應(yīng)用引起了生命科學(xué)研究和基因治療等領(lǐng)域的一系列變革，極大地推動(dòng)了上述兩個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。這也是兩位科學(xué)家獲得2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的主要原因之一。課堂練習(xí)解析：中心法則適用于真核生物和原核生物，A錯(cuò)誤；乳酸菌體內(nèi)的遺傳信息的傳遞發(fā)生在DNA、RNA和蛋白質(zhì)之間，即發(fā)生在生物大分子之間，B正確；DNA在復(fù)制過程中可能會(huì)發(fā)生差錯(cuò)，但是由于密碼子的簡并性，這種差錯(cuò)不一定改變生物的性狀，C錯(cuò)誤；致癌的RNA病毒在遺傳信息的傳遞中，可發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄，可存在A—T的配對，D錯(cuò)誤。1.下列有關(guān)遺傳信息傳遞的敘述，正確的是（

）A.中心法則適用于真核生物而不適用于原核生物B.乳酸菌體內(nèi)的遺傳信息傳遞發(fā)生在生物大分子之間C.DNA在復(fù)制過程中若發(fā)生差錯(cuò)，一定會(huì)使生物的性狀發(fā)生改變D.致癌的RNA病毒在遺傳信息的傳遞中，只有A—U的配對，不存在A—T的配對B課堂練習(xí)2.下列關(guān)于中心法則相關(guān)概念的理解，正確的是（

）A.轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中的堿基互補(bǔ)配對方式不完全相同B.噬菌體殼體蛋白的合成原料來自細(xì)菌，由細(xì)菌基因編碼C.ATP的水解產(chǎn)物可作為轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄過程所需的原料之一D.中心法則揭示了生物界共用同一套遺傳密碼解析：本題考查中心法則的相關(guān)知識。轉(zhuǎn)錄過程中，堿基互補(bǔ)配對方式有A—U、C—G、T—A、G—C，翻譯過程中，堿基互補(bǔ)配對方式有A—U、U—A、C—G、G—C，A正確；合成噬菌體的蛋白質(zhì)外殼需要以細(xì)菌中的氨基酸為原料，由噬菌體自身遺傳物質(zhì)指導(dǎo)，B錯(cuò)誤；ATP水解掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的產(chǎn)物是腺嘌呤核糖核苷酸，是轉(zhuǎn)錄所需要的原料之一，但不是逆轉(zhuǎn)錄過程所需的原料，逆轉(zhuǎn)錄是由RNA指導(dǎo)合成DNA的過程，需要脫氧核糖核苷酸作為原料，C錯(cuò)誤；中心法側(cè)揭示了遺傳信息的流動(dòng)方向或傳遞規(guī)律，并沒有揭示生物界共用同一套遺傳密碼，D錯(cuò)誤。A課堂練習(xí)3.某種RNA病毒在增殖過程中，其遺傳物質(zhì)需要經(jīng)過某種轉(zhuǎn)變后整合到真核宿主的基因組中。物質(zhì)Y與脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)相似，可抑制該病毒的增殖，但不抑制宿主細(xì)胞的增殖，那么Y抑制該病毒增殖的機(jī)制是（

）A.抑制該病毒RNA的轉(zhuǎn)錄過程

B.抑制該病毒蛋白質(zhì)的翻譯過程C.抑制該RNA病毒的逆轉(zhuǎn)錄過程

D.抑制該病毒RNA的自我復(fù)制過程解析：RNA病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，真核宿主的遺傳物質(zhì)為DNA，病毒的遺傳物質(zhì)需要經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程才能整合到真核宿主的基因組中，又知Y物質(zhì)結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，可抑制病毒的增殖，不抑制宿主細(xì)胞的增殖，所以Y物質(zhì)不抑制DNA的復(fù)制，抑制的是逆轉(zhuǎn)錄過程。C課堂練習(xí)4.下面關(guān)于基因、蛋白質(zhì)和性狀三者之間關(guān)系的敘述不正確的是（

）A.生物體的表現(xiàn)型是由基因型和環(huán)境共同控制B.基因與性狀之間都是一一對應(yīng)的關(guān)系C.基因通過控制結(jié)構(gòu)蛋白的合成，進(jìn)而直接控制生物體的性狀D.基因可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解析：A、生物體的性狀是基因與環(huán)境共同作