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(共26张PPT)素能目标★考向导航第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状（白化病：控制合成酪氨酸酶的基因异常引起）（皱粒豌豆：控制合成淀粉分支酶的基因异常引起）一、基因表达产物与性状的关系(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状(2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状镰刀型细胞贫血症(血红蛋白异常)、囊性纤维病(跨膜蛋白异常)基因控制生物体的性状通过指导蛋白质的合成实现的。一般来说，性状(表现型)是基因与环境共同作用的结果。一、基因表达产物与性状的关系【例10】下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述，不正确的是(　　)A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体B．镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是基因突变C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来进行的D★3、基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的本质：基因的选择性表达（基因的选择性表达与基因表达的调控有关）科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这三种细胞中的DNA和mRNA进行检测的结果如表所示：★3、基因的选择性表达与细胞分化3种细胞中合成的蛋白质种类有差别吗？它们都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但各只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？在特定细胞中，基因表达具有选择性，产生特异性的表达产物。会有某些基因在这3种细胞中都表达的情况吗？管家基因在所有细胞中都表达的基因只在某类细胞中特异性表达的基因奢侈基因ATP合成酶基因等4、表观遗传很多人认为，这一辈子不管如何“胡过”（不健康的生活习惯，包括抽烟、喝酒、暴食、熬夜等），基因的碱基序列一般不会改变，最多是自己的身体受到影响，而不容易影响孩子。然而，真的是这样吗？生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。关于“吸烟”的危害：吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。男性吸烟者精子中DNA的甲基化水平升高，精子活力下降。请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。Lcyc基因正常植株A开花时表达Lcyc基因高度甲基化植株B开花时不表达×（杂交）F1（自交）P73柳穿鱼花形态结构的遗传绝大部分植株的花与植株A相似少部分植株的花与植株B相似DNA甲基化为什么会抑制基因表达？基因高度甲基化使RNA聚合酶不能与启动子结合，无法合成mRNA.F1的花为什么与植株A的相似？在F2中为什么有些植株的花与植株B的相似？F1同时含有植株A和植株B的基因，Lcyc基因表达，花与植株A相似。F2中有少部分植株含有两个来自植株B的基因，由于该基因部分碱基被甲基化，基因表达受抑制，所以与B相似。P73小鼠毛色的遗传小鼠的毛色受一对等位基因控制：Avy是显性基因，表现为黄色体毛；a为隐性基因，表现为黑色体毛。纯种黄色×纯种黑色→F1：Avya，却表现出不同的毛色；介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。因为AVY基因的前端有一段影响AVY基因表达的特殊的碱基序列被___________，AVY基因表达受到抑制。甲基化修饰柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。如同卵双胞胎的微小差异、蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面的不同。综上所述，基因通过其表达产物----蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。UCAUGAUUA基因(DNA)mRNA遗传信息转录蛋白质遗传信息翻译TCATGATTAAGTACTAAT★5、基因、RNA与蛋白质的关系③蛋白质的平均相对分子质量＝①三者数目关系为：DNA的碱基数∶mRNA的碱基数∶氨基酸数=②参加转运的tRNA数:参加转运的tRNA中反密码子的碱基数:mRNA的碱基数＝1:3:36∶3∶1（不考虑DNA中的启动子、终止子、内含子，不考虑mRNA上的终止密码子等）氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数目－［失水数×水的相对分子质量］蛋白质合成中的“最多”和“最少”因为DNA(基因)、mRNA上有一些碱基不编码氨基酸(如mRNA上的终止密码子等)，所以实际上编码n个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于3n，基因上碱基数目大于6n，故一般题干中求氨基酸数有“最多”、求碱基数有“至少”等字样。在回答有关问题时，也应加上“最多”或“至少”等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。【例11】已知一个蛋白质分子由2条多肽链组成，共含有198个肽键，翻译形成该蛋白质分子的mRNA中有A和G共200个，则转录形成该mRNA的基因中，最少应含有C和T的个数是(　　)A．200　B．400C．600　D．800C【例12】一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(　　)A．m、m/3－1 B．m、m/3－2C．2(m－n)、m/3－1 D．2(m—n)、m/3－2D【例13】人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，如图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是(　　)A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状C.一个基因可以控制多种性状D.一个性状可以由多个基因控制A识图分析基因与性状的对应关系(1)由⑥、⑦、⑧号基因分别控制性状F、G、H可判定，大多数情况下一个基因只决定一种性状(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50个不同基因有关，上图基因③、④、⑤控制和表达同一性状。(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子；上图基因①影响性状ABCD。在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。性状受基因和环境共同影响翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度的影响。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。25℃下培养它们产生的后代如刚孵化的残翅果蝇幼虫31℃下培养得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫残翅果蝇可能机理：基因的表达五、基因指导蛋白质的合成1、DNA与RNA分子的比较2、遗传信息的转录3、遗传信息的翻译4、DNA复制、转录、翻译过程的比较5、遗传信息、密码子、反密码子六、基因对性状的控制1、中心法则的提出及其发展2、基因对性状的控制3、基因的选择性表达与细胞分化4、表观遗传5、基因、RNA与蛋白质的关系本章小结[网络建构提升]DNAmRNA密码子多肽(或蛋白质)tRNA细胞代谢过程[长句应答必备]1．RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2．转录是以DNA的一条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料，主要发生在细胞核中。3．一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。4．密码子共64种，决定氨基酸的密码子有62种，反密码子位于tRNA上，也有62种。5．基因对性状的控制有两条途径，一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状。核心概念(1)(必修2 P65)转录：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。(2)(必修2 P66)翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。(3)(必修2 P66)密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。(4)(必修2 P67)反密码子：tRNA的一端可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。(5)(必修2 P74)表观遗传：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。结论语句(1)(必修2 P69)遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。(2)(必修2 P69)生命是物质、能量和信息的统一体。(3)(必修2 P71)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(4)(必修2 P72)细胞分化的本质就是基因的选择性表达。(5)(必修2 P74)在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。(6)(必修2 P77)一般来说，性状是基因和环境共同作用的结果。2、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数依次为A.33 11 B.36 12 C.12 36 D.11 36B1、tRNA与mRNA碱基互补配对现象可出现在真核细胞的A.细胞核中B.核糖体上C.中心体上D.核孔处B3、在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的A．24%　B．22%　C．26%　D．23%AA+T=54%G+C=46%22%28%26%24%T1A1C1G14、如下图所示，给以适宜的条件各试管均有产物生成，则能生成DNA的试管是( )A.a和d B.b和e C.只有b D.只有cADNA复制转录RNA复制逆转录翻译5、（2021·浙江高考真题）下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子（5'→3'）是：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是（　　）A．图中①为亮氨酸B．图中结构②从右向左移动C．该过程中没有氢键的形成和断裂D．该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中BA、已知密码子的方向为5'→3'，由图示可知，携带①的tRNA上的反密码子为UAA，与其互补配对的mRNA上的密码子为AUU，因此氨基酸①为异亮氨酸；C、互补配对的碱基之间通过氢键连接，图示过程中，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对时有氢键的形成，tRNA离开核糖体时有氢键的断裂；D、细胞核内不存在核糖体，细胞核基质中不会发生图示的翻译过程。6、（2020·全国高考真题）大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽（短的肽链）。回答下列问题：（1）在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是______、_________。（2）大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是_______，作为mRNA执行功能部位的是_______；作为RNA聚合酶合成部位的是______，作为RNA聚合酶执行功能部位的是______。（3）部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为______________。氨基酸密码子色氨酸UGG谷氨酸GAA、GAG酪氨酸UAC、UAU组氨酸CAU、CACUAUGAGCACUGGrRNAtRNA细胞核细胞质细胞质细胞核酪氨酸-谷氨酸-组氨酸-色氨酸

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