第2节 基因对性状的控制
第四章 基因的表达
中心法则图解
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
1951年克里克提出中心法则：
一、中心法则的提出
(基因）
（表现相应的性状）
遗传信息的传递方向是怎样的呢？
就在Watson和Crick建立DNA双螺旋模型后的第三年，1957年Crick提出了中心法测（central dogma），指出了遗传信息的传递方向：
1、1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
RNA
RNA复制酶
RNA
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
二、中心法则的发展
2、1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
RNA
逆转录酶
DNA
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
中心法则的发展
3、1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增值引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质的形成。
蛋白质
还不确定
蛋白质
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
还不确定
中心法则的发展
根据上述图，你能找出遗传信息传递的几条途径？
1、DNA DNA
2、DNA RNA
（DNA自我复制）
（转录）
3、RNA 蛋白质
（翻译）
4、RNA RNA
（RNA自我复制）
5、RNA DNA
（逆转录）
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
绝大多数生物
绝大多数生物
以RNA为遗传物质的生物，如：烟草花叶病毒
所有生物
某些致癌病毒、艾滋病毒
中心法则是对遗传信息传递过程的概括,其实质蕴涵着______和________这两类生物大分子之间的相互______和相互作用。
核酸
蛋白质
联系
三、基因、蛋白质与性状的关系
那么基因与性状又有什么关系呢？
基因(gene ):是具有遗传效应的DNA片段，是控制生物
性状的基本遗传单位。
蛋白质(protein )：是以氨基酸为基本单位构成的广泛存
在于生物体的一类生物大分子，是生命的结构和物质基础。
性状（character）：遗传学中把生物体所表现的形态
结构、生理特征和行为方式等统称为性状。
我们已经知道蛋白质与基因的关系是：基因指导蛋白质的合成。
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成

蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量高淀粉含量低
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆
实例1：
结论①： 基因通过控制______的合成来控制代谢过程，从而控制生物体的_____
酶
性状
控制酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能正常转化为黑色素
缺乏黑色素表现为白化病
结论①： 基因通过控制______的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的_____
酶
性状
间接控制
白化病小孩
正常小孩
白化病：是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，这个人就不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。
实例2：
结论②： 基因还能通过控制蛋白质的______而_____控制生物体的_______
编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞成镰刀型
容易破裂，患溶血性贫血
性状
结构
直接
直接控制
正常红细胞
异常红细胞
镰刀型细胞贫血症：
实例3：
由此看来，蛋白质的合成受基因的控制，
生物性状主要由蛋白质体现。
上述涉及的性状都是由单个基因控制的，生物体的很多性状都是由多个基因共同决定的，如人的身高等。
基因、蛋白质与性状的关系总结：
结论①： 基因通过控制___ ___ 的合成间接控制代谢过程，从而控制生物体的_____
酶（或激素）
性状
结论②： 基因还能通过控制蛋白质的______而_____控制生物体的_______
性状
结构
直接
表现型=
基因型 + 外界环境
即表现型是基因型与环境相互作用的结果
迎客松
性状只是由基因决定的吗？还与其他因素有关系吗？
细胞质基因 ：
细胞质中的叶绿体、线粒体内含有少量的DNA，其上的基因，叫做细胞质基因。
细胞质基因能进行半自主自我复制。

细胞质遗传不符合孟德尔遗传定律，细胞质基因只能通过母亲遗传给后代，后代只表现出______的性状
母本
线粒体DNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些疾病多与脑部和肌肉有关，如：
线粒体肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发作、再发性脑损伤，并引起偏瘫。
这些疾病有什么特点？为什么？
受精过程中，受精卵的细胞质几乎全部来自母亲的卵细胞
相关疾病举例：
五、细胞质基因与细胞核基因的区别
叶绿体、线粒体
细胞核中
否，DNA分子裸露
与蛋白质合成为染色体
少
多
母系遗传
遵循孟德尔遗传规律
半自主复制
转录、翻译
复制
转录、翻译
基因对性状的控制
1. 通过控制酶的合成来控制代谢过程，
从而间接控制生物性状。
2. 通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
DNA、蛋白质、性状的关系：
DNA的多样性
蛋白质的多样性
生物界的多样性
决定
导致
根本原因
直接原因/物质基础
表现形式
1、下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是（ ）
A、①② B、③④⑥
C、⑤⑥ D、②④
B
课堂训练：
2.切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其DNA整合后能产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3－4倍，此项研究遵循的原则是（ ）

A． DNA RNA 蛋白质
B． DNA RNA 蛋白质
C． DNA RNA 蛋白质
D． RNA RNA 蛋白质
A
蛋白质的功能
运输功能
免疫功能
信息传递(调节)
催化功能
结构蛋白
蛋白质是生命活动的______者和______者
体现
承担
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镰刀型细胞贫血症
是一种常染色体隐性遗传病
患者出生半年后，症状和体征逐渐出现。由于早年发病患者多有生长和发育不良，一般状况较差，易发生感染尤其是肺炎球菌性感染，此与劳累、脾功能受损有关有贫血、黄疸和肝、脾大，心、肺功能常受损，可发生充血性心力衰竭。肾脏受累可表现为等渗尿血尿、多尿，部分患者发展为肾病综合征.
主要发生在黑色人种中，在非洲黑人中的发病率最高，在意大利、希腊等地中海沿岸国家和印度等地，发病人数也不少，在我国的南方地区也发现有这类病例。
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mＲＮＡ
氨基酸
结构蛋白质
正常
异常
缬氨酸
谷氨酸
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线粒体和叶绿体中有DNA和RNA、核糖体、氨基酸活化酶等。这两种细胞器均能合成自身所必需的DNA（复制受核的控制，复制所需的DNA聚合酶都是由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成的）,并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。
迄今为止，已知线粒体基因组仅能编码约20种线粒体膜和基质蛋白并在线粒体核糖体上合成；线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体上合成，然后转移至线粒体或叶绿体内。
也就是说，线粒体和叶绿体的自主程度是有限的，它们对核遗传系统有很大的依赖性。因此，线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因及自身的基因两套遗传信息系统控制的，所以它们都被称为半自主性细胞器。
半自主细胞器-----线粒体和叶绿体
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