第六章 生物的遗传和进化ppt课件

.,第六章生命的遗传和变异,.,第一节生物的遗传,一、遗传的基本规律二、遗传物质三、基因的表达,.,第一部分遗传的基本规律,学习目标1掌握分离定律、自由组合定律和连锁与互换定律的内容及细胞学基础；2理解显性、隐性、测交、等位基因、重组率等概念；3了解遗传分析中的概率。,.,一、分离定律（lawofsegregation）,孟德尔（G.J.Mende1，18221884），奥地利人，现代遗传学的奠基人。从1857年开始，孟德尔以豌豆为实验材料做杂交实验，经过八年的艰苦研究，于1865年发表了著名的植物杂交实验的论文，提出了分离定律和自由组合定律这两个遗传学的基本规律。,.,正确选用实验材料:豌豆,特点：自花授粉，闭花授粉，自然状态下，永远是纯种。具有许多稳定的、易于区分的性状。豆荚成熟后，子粒都留在豆荚中，便于分类记数统计。豌豆花大，易于做人工实验。,.,观察的现象,相对性状,.,运用科学的研究方法,传粉,去雄,子代,豌豆杂交实验（人工异花授粉示意图）,基本步骤：1.去雄（未成熟时,去除两性花的雄蕊）2.套袋3.扫粉4.授粉5.套袋,.,相关概念,基因（gene）:是遗传的物质基础，是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。自交（self-fertility）：雌雄同体生物的自体受精。测交（testcross）：为测定杂合个体的基因型而进行的未知基因型杂合个体与有关隐性纯合个体之间的交配表现型(phenotype)：指生物体所表现出的性状.如:圆滑和皱缩基因型(genotype):生物个体性状的基因组成。如：RR、Rr、rr等位基因(allele):位于一对同源染色体同一座位上,控制相对性状的一对基因，如：R和r杂合体(heterozygote)：一对基因彼此不同的个体称为杂合体。如：Rr。,.,纯合体(homozygote):一对基因彼此相同的个体称为纯合体。显性纯合体,如：RR；隐性纯合体,如：rr。显性性状(dominantcharacter)：把在杂合体中能够表达出来的性状。显性基因(dominantgene)：决定显性性状的基因，用大写英文字母表示。隐性性状(recessivecharacter)：把在杂合体中不能表达出来的性状。隐性基因(recessivegene)：决定隐性性状的基因，用小写英文字母表示。显性纯合子（dominanthomozygote）:同源染色体上同一基因座上的两个等位基因完全相同显性基因的个体.隐形纯合子（recessivehomozygote）:同源染色体上同一基因座上的两个等位基因完全相同隐性基因的个体.,.,分离定律(一)一对相对性状的遗传实验,P圆滑（纯）皱缩（纯）,F1圆滑,F2圆滑皱缩,数量5474粒1850粒,比例3:1,显性性状,隐性性状,性状分离,分离比,.,豌豆七对相对性状杂交实验结果,.,（二）分离现象的解释,1.生物的遗传性状是由细胞中遗传因子（基因）决定的,可在上下代传递。2.基因在生物体细胞中成对存在。形成配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只有成对基因中的一个。3.形成合子时，雌雄配子结合机会均等，合子中基因又恢复成对状态。,.,P,配子,F1,圆滑,豌豆一对相对性状杂交实验分析,rr,R,r,.,圆滑圆滑圆滑皱缩3：1,F1,配子,F2,rr,.,圆滑皱缩1:1,测交,配子,子代,让F1与隐性亲本杂交,来测定F1的基因型。,分离假设的验证-测交实验,rr,rr,.,分离定律内容及其细胞学基础,控制性状的一对基因在杂合体中保持相对的独立性，在形成配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中去，这称为分离定律，也称为孟德尔第一定律。减数分裂时同源染色体的分离是分离定律的细胞学基础。分离定律适用于由一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。,.,练习题,番茄的红果（R）对黄果（r）为显性。分别选用红果番茄和黄果番茄做亲本进行杂交，后代出现了不同比例的表现型。请注明下列杂交组合亲代和子代的基因型。1、红果x红果-3红果1黄果2、红果x黄果-1红果3、红果x黄果-1红果1黄果通常，人的褐眼是由显性基因控制，蓝眼由隐性基因控制。一个蓝眼男子和一个其母为兰眼的褐眼女人结婚。他们的孩子中蓝眼比例为多少？,.,.,P,黄圆(纯),绿皱（纯）,黄圆,黄圆,绿皱,绿圆,黄皱,数量,31510810132,比例9：3：3：1,二、自由组合定律(lawofindependentassortment),两对相对性状的遗传实验,.,自由组合现象的假设,P,YYRR,黄圆,绿皱,配子,YR,Yr,yR,yr,yr,YyRr,黄圆,YR,YYRR,YyRR,YYRr,YyRr,Yr,yR,yr,YR,YyRR,yyRR,YyRr,yyRr,YYRr,YyRr,YyRr,yyRr,yyrr,yyrr,黄圆：绿圆：黄皱：绿皱9:3:3:1,黄:绿=3:1圆:皱=3:1,.,YyRr,YR,Yr,yR,yr,yr,YyRr,yyRr,1：1：1：1,测交,配子,测交后代,自由组合假设的验证：测交,F1黄圆,隐性亲本绿皱,黄圆,黄皱,绿圆,绿皱,yyrr,yyrr,Yyrr,.,自由组合定律内容及其细胞学基础,自由组合定律：生物在减数分裂形成配子的过程中，不同对的基因独立行动，可分可和，以均等的机会组合到一个生殖细胞中去。这也称为孟德尔第二定律。减数分裂时，非同源染色体自由组合进入一个生殖细胞是自由组合定律的细胞学基础。,.,在人类正常性状中，褐色眼受显性基因A控制，蓝色眼受隐性基因a控制；卷发受显性基因B控制，直发受隐性基因b控制；当一个家庭中父亲是褐色眼卷发杂合体，母亲是蓝色眼卷发，他们后代基因型和表现型分析如下：,.,杂交增加对人类有利的变异新类型,.,1.豌豆植株中，高（D）对矮（d）是显性，如果子一代豌豆植株的50%是矮茎的，则它们的亲本基因组成是（）ADd和ddBDd和DdCDD和ddDdd和dd2.人类眼睛颜色是遗传的,即褐色是由显性基因控制,蓝色是由其相对的隐性基因决定的.假定一个蓝色眼睛的男人与一个褐色眼睛的女人婚配,而该女人的母亲是蓝眼.问其孩子眼色的预期比率如何?（）A.1/2褐眼,1/2蓝眼B.3/4褐眼,1/4蓝眼C.1/4褐眼,3/4蓝眼D.全部褐眼,单选题,A,A,.,1.下列各组中,不属于相对性状的是()A.双眼皮和大眼睛B.身高和体重C.狗的短毛和长毛D.羊的卷毛和长毛2.具有下列基因型的生物，属于纯合体的是（）A.AABBB.AAbbC.aaBBD.aaBb3.下面是基因型与表现型关系的叙述,其中错误的是()A.表现型相同,基因型一定相同B.表现型相同，基因型不一定相同C.基因型相同,表现型一般相同D.基因型不同,表现型一定不同,ABD,ABC,AD,多选题,.,练习题,1、花生种皮紫色（R）对红皮（r）为显性，厚壳（T）对簿壳（t）为显性。两对基因独立遗传。指出下列各种杂交组合中亲本表现型、配子种类；F1基因型及比例，表现型及比例。,1、TTrrxttRR2、TTRRXttrr3、TtRrxttRr4、ttRrxTtrr,.,2、人类中有雀斑（T）者对无雀斑者（t）为显性，单眼皮（B）对双眼皮（b）为显性。有一对夫妇，已知丈夫的基因型为TtBb，妻子的表现型为双眼皮无雀斑，写出这对夫妇的基因型和后代的基因型和表现型。3、番茄的红果（R）对黄果（r）为显性，二室（M）对多室（m）为显性。两对基因独立遗传。现将红果二室的番茄品种与红果多室番茄品种杂交，子一代植株中有：3/8为红果二室，3/8为红果多室，1/8为黄果二室，1/8为黄果多室。问两个亲本品种的基因型是什么？并检验之。,.,三、连锁与互换定律,摩尔根(MorganT.H.1866-1945)美国著名的生物学家,被誉为“遗传学之父”。1910年摩尔根和他的学生们用果蝇进行实验研究，提出了遗传学的第三定律基因的连锁与互换定律，并结合当时的细胞学成就，创立了以染色体遗传为核心的细胞遗传学。摩尔根于1933年获得了诺贝尔生理学或医学奖。,.,基因连锁（genelinkage):多个基因位于同一条染色体上的现象。,.,完全连锁遗传(completelinkage),P,灰身长翅,黑身残翅,F1,BBVV,bbvv,灰身长翅,BbVv,BV,bv,生殖细胞,.,F1,灰身长翅,黑身残翅,BbVv,bbvv,BV,bv,BbVv,Bbvv,bbVv,bbvv,按照自由组合律应形成4种精子，预测后代应出现4种果蝇，比例为1:1:1:1。可实验结果出人意料，后代只出现了和亲代相同的2种果蝇，比例为1:1，没有出现新类型。,Bv,bV,bv,.,P,F1,这种现象叫做完全连锁。,生殖细胞,.,完全连锁遗传的分析,灰身长翅果蝇的灰身基因和长翅基因位于同一染色体上，以表示。黑身残翅果蝇的黑身基因和残翅基因位于同一染色体上，以表示。,经过杂交，F1是灰身长翅，其基因型是BbVv()。,F1雄果蝇形成精子时，位于同一染色体上的两个基因（B和V、b和v）不分离，而是连锁在一起随同该染色体一起传递。,.,在生殖细胞形成时，同源染色体的非姐妹单体之间发生交叉，染色体交换片断，基因也发生了交换（连锁的基因发生了部分交换）。,不完全连锁遗传(incompletelinkage),F1,41.5%8.5%8.5%41.5%,因而后代中出现与亲本表型不同的重组合，且重组合占少数，亲组合占多数的现象，叫不完全连锁。,重组合,亲组合,亲组合,.,F1雌果蝇的位于同一个染色体上的两个基因大多是连锁遗传，因此生成的BV和bv两种卵子多；但也有小部分因为交叉互换而产生两种新的基因组合，因此形成Bv和bV两种卵子数量少。,F1测交雌,BV,bv,Bv,bV,bv,bv,雄,bv,BV,bv,Bv,bV,BV,bv,bv,bv,Bv,bv,bV,bv,黑身长翅8.5%,灰身长翅41.5%,黑身残翅41.5%,灰身残翅8.5%,生殖细胞,测交后代,bv,bv,bv,.,基因的连锁与互换定律,在生物体进行减数分裂形成配子时位于同一条染色体上的基因联合在一起随同该染色体一起传递称为基因的连锁定律；同源染色体上的等位基因之间可以发生交换，使原来连锁的基因发生改变，形成新的基因连锁关系,称为基因的互换定律。减数分裂时，同源染色体的联会和交叉是连锁与互换定律的细胞学基础。,.,一对相对性状,两对相对性状,两对相对性状,Rr,Yy,Rr,BbVv,2种：R：r=1：1,4种：YR:yr:Yr:yR=1：1：1：1,2种:BV:bv=1:1,4种：BV:bv:Bv:bV=多：多：少：少,1：1,1：1：1：1,1：1,双显：双隐：显隐：隐显=多：多：少：少,遗传三大定律的区别,.,互换率与基因连锁图,1.互换率（重组率）：是指杂交子代中重组合类型数占全部子代数的百分率。互换率反映了两个基因在同一条染色体上的相对距离。互换率（%）=重组合类型数/（重组合类型数+亲组合类型数）100%基因重组率为1%时，两基因间的距离为1厘摩（centimorgan)，数量越大，两基因间的距离越大。,.,2.连锁群(linkagegroup)：位于同一条染色体上连锁在一起传递的基因构成一个连锁群。对于二倍体生物来说，基因连锁群数一般与其生殖细胞中的染色体数或体细胞中的染色体对数相一致。3.基因连锁图：根据杂交子代的互换率，可以推测出一个连锁群上非等位基因之间的相对距离及排列顺序，进而将每一种生物染色体上连锁基因的相对位置确定下来并绘制成的图。,.,杂合子AaBb与隐形纯合子aabb交配，得到子代及其概率分别是：AaBb（40%），aaBb（10%），aabb（40%），Aabb（10%）。杂合子AaCc与隐形纯合子aacc交配，得到子代及其概率分别是：AaCc（45%），aaCc（5%），aacc（45%），Aacc（5%）。请问b和c那个基因与a较近？它们的位置有几种可能？请用线性图说明。,.,练习题,1、雄果蝇的基因型为BbVv,B和V位于同一条染色体上，b和v位于同一条染色体上，它们之间无交换，请问：（1）它能产生多少种配子？（2）配子类型是什么？（3）符合基因的什么规律？2、雌果蝇的基因型为BbVv,B和v位于同一条染色体上，b和V位于同一条染色体上，它们之间有交换，交换率为18%，请问：（1）它能产生多少种配子？（2）配子类型是什么？比率是多少？（3）符合基因的什么规律？,.,遗传分析中的概率,概率(probability)：某一时间发生的可能性的大小。加法定律：相互排斥事件的总概率是它们各个概率的和。eg.肤色正常A对白化病a是显性，一对夫妇的基因都是Aa,他们的孩子的基因组合就有四种可能：AA,Aa,Aa,aa概率都是1/4，然而，这些基因组合都是互斥事件，如果，一个孩子的基因是AA，就不可能是其它的基因类型。所以，一个孩子表现的正常概率是：1/4（AA)+1/4(Aa)+1/4(Aa)=3/4,.,乘法定律：独立事件同时发生的概率是它们各个概率的乘积。eg.豌豆杂交实验，黄色和圆形是显性，绿色和皱缩是隐性，黄色概率3/4，绿色概率1/4，圆形概率3/4，皱缩概率1/4，黄色和绿色互相排斥，圆形和皱缩排斥，颜色和形状互相独立，因此黄圆豆概率3/4X3/4=9/16,黄皱豆概率3/4X1/4=3/16,绿圆豆概率1/4X3/4=3/16,绿皱豆概率1/4X1/4=1/16.,.,基因a和b是非连锁基因，它们分别决定花色和茎长，显性表型是紫色和长茎，隐形表型分别是白色和短茎，请问杂合体AaBb自交后会有几种表型出现？它们出现的概率是多少？请详细解释概率计算的方法。,习题,.,第二部分遗传物质,.,DNA作为主要遗传物质的证据分子遗传学的大量直接和间接的证据，说明DNA是主要的遗传物质，而在缺乏DNA的某些病毒中，RNA就是遗传物质,.,一、间接证据DNA含量、代谢、结构、染色体共有等二、直接证据1、细菌的转化肺炎双球菌两种类型：光滑型(S型)：IS、IIS、IIIS粗糙型(R型)：IR、IIR、IIIR,.,1928,Griffith：首次将IIRIIIS，实现了细菌遗传性状的定向转化。被加热杀死的IIIS型肺炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质,.,1944，Avery等用生物化学方法证明这种活性物质是DNA该提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影响，而只能为DNA酶所破坏,.,2、噬菌体的侵染与繁殖Hershey等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质,.,3、烟草花叶病毒的感染和繁殖RNA接种到烟叶发病RNARNA酶处理RNA不发病TMV蛋白质：接种后不形成新的TMV不发病说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质,.,为了进一步论证上述的结论，Frankel-Conrat和Singer实验：,.,核酸的化学结构一、两种核酸*核酸的构成单元是核苷酸，是核苷酸的多聚体*每个核苷酸包括三部分：五碳糖、磷酸、碱基*两个核苷酸之间由3和5位的磷酸二脂键相连,.,两种核酸的主要区别：DNA：脱氧核糖，A、C、G、T双链，分子链较长RNA：核糖，A、C、G、U单链，分子链较短,.,图6-4构成核苷酸分子的碱基结构,.,图6-5核酸分子的化学结构,.,DNA的分子结构1953，Watson和Crick根据：碱基互补配对的规律对DNA分子的X射线衍射成果提出了著名的DNA双螺旋结构模型。这个模型已为以后拍摄的电镜直观形象所证实。,.,DNA分子模型最主要特点：(1)两条多核苷酸链以右手螺旋的形式，以一定的空间距离，环绕于同一轴相互盘旋而成(2)反向平行：53，35(3)两条单链间以碱基间氢键配对相连：AT，CG(4)每个螺旋34(3.4nm)，含10bp，直径约为20(5)分子表面大沟和小沟交替出现,.,图6-6DNA分子的双螺旋结构模型,.,图6-7两条多核酸链间氢键相连,.,A-T和C-G两种核苷酸对分子链内排列的位置和方向只有四种形式:A-TC-GA-TG-CC-GA-TG-CA-T假设某一段DNA分子链有1000bp，则该段就可以有41000种不同的排列组合形式，反映出来的就是41000种不同性质的基因.,.,DNA构型之变异：BDNA：瓦特森和克里克提出的双螺旋构型,是DNA在生理状态下的构型ADNA：在高盐下存在形式，右旋，每个螺圈含11bpZDNA:左旋，每个螺圈含12bp其他构型,.,图6-9DNA分子的一种不同构型,.,二、RNA的分子结构绝大部分RNA以单链形式存在，但可折叠起来形成若干双链区域。这些区域内，互补的碱基对间可形成氢键。一些以RNA为遗传物质的动物病毒含有双链RNA。,.,染色体的分子结构一、原核生物染色体与真核生物相比，原核生物的染色体要简单得多，其染色体通常只有一个核酸分子(DNA或RNA)。,.,图611大肠杆菌的染色体DNA分子伸展有1200m长，细菌直径12m,.,图612原核生物的染色体结构模型,.,二、真核生物染色体1、染色质的基本结构DNA:30%(重量)RNA:少量染色质组蛋白：1H1、2H2A、2H2B、2H3和2H4(重量相当于DNA）非组蛋白：少量,.,染色质基本结构单位核小体：2H2A、2H2B、2H3、2H4-八聚体连接丝：串联两个核小体1H1：结合于连接丝与核小体的接合部位,.,图613核小体结构模型一个核小体及其连接丝约含180200bp约146bp盘绕在核小体表面1.75圈，其余bp为连接丝，其长度变化较大，从短的8bp到长的114bp,.,.,异染色质，异染色质区染色很深的区段染色质常染色质，常染色质区染色很浅的区段（核酸的紧缩程度及含量不同，异染色质的复制时间总是迟于常染色质）异固缩现象,.,2、染色体的结构模型染色单体1DNA+pro染色质线是单线染色体染色单体在细胞分裂过程中染色质线到底是怎样卷缩成为一定形态结构的染色体？,.,图614染色体结构模型现在认为至少存在三个层次的卷缩:核小体螺线管染色体卷缩机理不清楚,.,图615非组蛋白组成的染色体骨架,.,.,第四节DNA的复制一、DNA复制的一般特点1、复制方式：半保留复制2、复制起点：大多数细菌及病毒只有一个复制起点，一个复制子；真核生物是多起点的，多个复制子3、复制方向：一般为双向复制,.,图616DNA半保留复制,.,图617真核生物染色体多起点DNA复制电镜照片,.,原核生物DNA合成1、半保留复制，双向复制2、有引物的引导，为RNA3、延伸方向为53。4、一条链一直从5向3方向延伸，称前导链，连续合成；另一条先沿53合成冈崎片段，再由连接酶连起来链，后随链，不连续合成,.,图618DNA解旋,.,图619DNA合成之模型,.,*在前导链上，DNA引物酶只在起始点合成一次引物RNA，DNA聚合酶III开始DNA的合成*在后随链上，每个冈崎片段的合成都需要先合成一段引物RNA，然后DNA聚合酶III才能进行DNA的合成。,.,图6-20后随链DNA的合成,.,RNA病毒中RNA的自我复制先以自己为模板（“”链）合成一条互补的单链（“”链），然后这个“”链从“”链模板释放出来，它也以自己为模板复制出一条与自己互补的“”链，形成了一条新生的病毒RNA。,.,真核生物DNA合成真核生物DNA的复制与原核生物的主要不同点：1、DNA的合成只是在S期进行，原核生物则在整个细胞生长过程中都进行DNA合成2、原核生物DNA的复制是单起点的，真核生物染色体的复制则为多起点的,.,3、所需的RNA引物及后随链上合成的“冈崎片段”的长度比原核生物要短4、有二种不同的DNA聚合酶分别控制前导链（）和后随链（）的合成；在原核生物中由聚合酶III同时控制二条链的合成5、染色体端体的复制：原核生物的染色体大多数为环状,.,图真核生物DNA复制,.,RNA的转录及加工一、三种RNA分子1、mRNA2、tRNA：最小的RNA，由70到90个核苷酸组成，具有稀有碱基的特点,.,图tRNA的三维结构,.,图DNA分子的双螺旋结构模型,.,3、rRNA：核糖体的主要成分。在大肠杆菌中：rRNA量占细胞总RNA量的75-85tRNA占15mRNA占3-5,.,RNA合成的一般特点1、所用原料为核苷三磷酸；在DNA合成时为脱氧核苷三磷酸2、只有一条RNA链被用作模板；DNA合成时，两条链分别用作模板3、RNA链的合成不需要引物；DNA合成一定要引物的引导4、RNA链的合成与DNA链的合成同样，也是从5向3端，由RNA聚合酶催化,.,原核生物RNA的合成*转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列称为一个转录单位*一个转录单位可能刚好是一个基因，也可能含有多个基因*RNA转录分三步：(1)RNA链的起始；(2)RNA链的延长；(3)RNA链的终止及新链的释放,.,图RNA的转录过程,.,图启动子的结构,.,图RNA链的延伸,.,真核生物RNA的转录及加工,.,真核生物与原核生物RNA的转录的不同点1、真核生物RNA的转录是在细胞核内进行，而蛋白质的合成则是在细胞质内2、原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因；而少数较低等真核生物外，真核生物一个mRNA分子一般只编码一个基因3、原核生物只有一种RNA聚合酶催化所有RNA的合成；真核生物中则有RNA聚合酶I、II、III，分别催化不同种类型RNA的合成4、原核生物RNA聚合酶直接起始转录合成RNA；真核生物三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录,.,真核生物mRNA在转录后的加工：1、5端加上帽子(7甲基鸟嘌呤核苷)在蛋白质翻译时识别起始位置及防止被RNA酶降解2、3端加上尾巴(聚腺苷酸,polyA)对增加mRNA的稳定性及从细胞核向细胞质的运输具有重要作用3、切除非编码序列(内含子)，将编码序列(外显子)连接起来，才能进行蛋白质的翻译,.,图真核生物mRNA的加工,.,遗传密码与蛋白质的翻译一、遗传密码（1）三联体密码（2）通用性（3）简并现象（4）遗传密码间不能重复利用：除少数情况外，一个mRNA上每个碱基只属于一个密码子（5）起始密码子：AUGGUG和终止密码子:UAAUAGUGA(6)遗传密码间无逗号,即在翻译过程中，遗传密码的译读是连续的,.,.,图核糖体的结构,原核生物70S核糖体,哺乳动物原核生物80S核糖体,.,图蛋白质合成的起始,.,图蛋白质合成链的延伸,.,图蛋白质合成的终止,.,图多聚核糖体,.,图中心法则及其发展,.,基因表达,.,基因,基因是有遗传效应的DNA片段。,化学成分是DNA,?,能控制性状,基因是决定生物性状的结构和功能的基本单位,基因的碱基对排列顺序代表一定的遗传信息,.,基因1,基因2,基因3,基因4,间隔区段,间隔区段,间隔区段,间隔区段没有遗传效应，不能控制性状,.,基因、DNA、染色体之间的关系：,（1）基因是DNA的有效片段,（2）染色体是DNA的主要载体，也是基因的主要载体,（3）1条染色体有1-2个DNA分子，1个DNA分子上有多个基因,成分关系:,数量关系:,.,（4）基因在染色体上占据一定的位置，呈线性排列,位置关系:,.,基因表达：,基因上所携带的遗传信息以一定的方式反映在蛋白质的分子结构上,从而使后代表现出与亲代相似的性状的过程,通过控制蛋白质的生物合成来实现的,.,基因控制蛋白质生物合成的过程,.,转录：,以DNA的一条链（模板链）为模板，按碱基互补配对原则合成mRNA的过程。,T-AC-GG-CA-U,DNA模板链,mRNA链,保证mRNA上的遗传信息与DNA上的完全相同,.,第一步、DNA解旋：,打开氢键，解开双螺旋,条件：解旋酶,.,第二步：合成mRNA单链：,mRNA,DNA,TCAACCCTATCGCTA,AGTTGGGATAGCGAT,AGUUGGGAUAGCGAU,条件：RNA聚合酶、四种核糖核苷酸、ATP,.,转录的有关问题,转录的场所是。,转录出的mRNA的去向是：。,转录所需的条件：,mRNA出细胞核的方式是：,细胞核内,进入细胞质中与核糖体结合,从核孔出核,A.酶:解旋酶、RNA聚合酶,B.模板:DNA模板链,C.原料:四种核糖核苷酸,D.能量:ATP,.,DNA复制和转录的区别,DNA,mRNA,DNA两条链,DNA其中一条链,DNA聚合酶,RNA聚合酶,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,T-AC-GG-CA-T,T-AC-GG-CA-U,.,通过转录得到的mRNA上的碱基排列顺序与DNA上的相同,mRNA上的碱基排列顺序称为遗传密码，它直接决定肽链的氨基酸排列顺序,.,翻译,以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,mRNA上的碱基排列顺序（遗传密码）决定肽链的氨基酸排列顺序,条件：蛋白质合成酶、氨基酸、ATP、tRNA,场所：核糖体上,.,mRNA上遗传密码对氨基酸的决定,mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸,三联体密码：,（密码子）,mRNA,AGUUGGGAUAGCGAU,（密码子）,（密码子）,（密码子）,（密码子）,（密码子）,生物体内密码子的种类：,43=64种,.,20种氨基酸的密码子,.,终止密码子：,不能决定氨基酸,（UAA、UGA、UAG）,在mRNA中代表终止信号,起始密码子：,在mRNA的开始，代表起始信号,也可以编码氨基酸,（AUG、GUG）,能决定氨基酸的密码子61个,.,一种氨基酸可以有多个密码子决定,一个密码子只能决定一种氨基酸,.,密码子的识别,tRNA(转移RNA),C,A,A,缬氨酸GUU,反密码子,密码子识别工具：,tRNA既是氨基酸的搬运工具，也是密码子识别的工具,.,甘氨酸GGG,丝氨酸AGU,组氨酸CAU,精氨酸CGA,.,缬氨酸GUU,.,mRNA与核糖体结合,tRNA搬运氨基酸进入核糖体,进行密码子识别,脱水缩合,核糖体向前移动一个密码子单位,翻译的过程,.,翻译的有关问题,翻译的场所是。,翻译的产物是：。,翻译所需的条件：,细胞质内的核糖体上,蛋白质,A.酶:蛋白质合成酶,B.模板:mRNA作模板链,C.原料:20种氨基酸,D.能量:ATP,tRNA,.,转录和翻译的区别,蛋白质,mRNA,DNA一条链,mRNA链,RNA聚合酶,蛋白质合成酶,氨基酸,核糖核苷酸,T-AC-GG-CA-U,U-AC-GG-CA-U,.,中心法则,DNA,RNA,蛋白质,转录,翻译,逆转录,中心法则是遗传信息流动的法则,逆转录过程只出现在逆转录病毒中,.,直接控制:,基因直接控制蛋白质的分子结构来直接控制性状,基因对性状的控制,正常人的红细胞,镰刀型细胞贫血症病人的红细胞,.,间接控制:,通过控制与新陈代谢有关的酶或激素来影响代谢过程来控制生物性状.,白化病患者,.,2遗传信息和遗传密码子分别位于ADNA和信使RNABDNA和转运RNAC信使RNA和转运RNAD染色体和基因,1.某DNA分子的片段为.一A一T一A一GC,依此片段转录而成的信使RNA的片段为:A.一T一A一T一C一G一.B.一U一A一U一C一G一.C.一G一C一G一A一T一.D.一U一C一U一A一T一.,练习,B,A,.,D,D,3人的胰岛素是由51个氨基酸组成的蛋白质，则作为胰岛素模板的信使RNA和转录信使RNA的DNA分子至少分别含有碱基()A51个和51个B51个和102个C153个和153个D153个和306个,4下列对转移RNA的描述正确的是A每种转移RNA能识别并转运多种氨基酸B转移RNA的三个碱基是决定氨基酸的一个密码子C转移RNA的合成在细胞质内D转移RNA能识别信使RNA上的密码子,.,密码表：甲硫氨酸AUG脯氨酸CCA、CCC、CCU苏氨酸ACU、ACC、ACA甘氨酸GGU、GGA、GGG缬氨酸GUU、GUC、GUA根据上述材料，下列描述中，错误的是A这段DNA中的链起了转录模板的作用B决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUAC这条多肽链中有4个“一CONH一”的结构D若这段DNA的链右侧第二个碱基T为G替代，这段多肽中将会出现两个脯氨酸,D,5下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。“-甲硫氨酸-脯氨酸-苏氨酸-甘氨酸-缬氨酸-”。,.,第二节生物的变异,.,一.基因突变,1、基因突变的类型,（1）性状突变,.,此病是人类在出生数个月以后，出现以智力障碍、脑电波异常、头发细黄、皮肤色浅，尿有“发霉”臭味等为主要病症的常染色体单基因隐性遗传病。,（2）生化突变,苯丙酮尿症,（3）致死突变,.,这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。,正常绵羊和短腿安康羊（中）,.,2、基因突变的机理,缺失,（正常）,替换,增添,.,人类镰刀型贫血病的形成,镰刀型细胞贫血症的病因分析,病人的血红蛋白的一条多肽链发生了变化.,脯氨酸谷氨酸谷氨酸,脯氨酸缬氨酸谷氨酸,正常,异常,3、基因突变的例子,.,思考与讨论,谷氨酸,缬氨酸,正常,异常,_原因,_原因,镰刀型细胞贫血症是由_引起的一种遗传病，是由于基因的_发生了改变产生的。,病因：,基因突变,分子结构,根本,直接,.,请思考：,由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？,基因突变都会遗传给后代吗？取决于？,不一定。一般情况下，只有发生在生殖细胞的基因突变才能遗传给下一代。,不一定,.,4.基因突变发生的时间？Why？,A.有丝分裂间期,B.减数第一次分裂间期,体细胞,生殖细胞,中可以发生基因突变,（但一般不能传给后代）,中也可以发生基因突变,（可以通过受精作用直接传给后代）,例：人类能遗传的基因突变常发生在A.减数第一次分裂B.四分体时期C.减数第一次分裂的间期D.有丝分裂间期,C,.,5.基因突变的特点,自然界的物种中广泛存在,可发生在任何时期,自然界突变率很低：105-10-8,(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利,普遍性:,随机性:,稀有性:,有害性：,不定向性：,等位基因是如何产生的？,.,6.基因突变的意义,基因突变在生物进化中有重要意义。是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。,原因：基因突变能够产生前所未有的新基因，从而出现前所未有的新性状。,.,7.引起突变的原因,物理因素化学因素生物因素,.,一九四五年八月六日，美国为迫使日本迅速投降，在日本广岛投掷了人类史上第一颗原子弹。当场炸死七万余人，负伤失踪者五万余人。八月九日，美国又在日本长崎投下第二颗原子弹，造成九万五千人伤亡。原子弹迅速结束了第二次世界大战，也拉开了人类核灾难的序幕。当地居民长期受到辐射远期效应的影响，肿瘤、白血病的发病率明显增高，对人们的健康和生存造成很大威胁。,-人类史上的灾难,.,引起突变的原因-人类史上的灾难,一九八六年四月二十六日凌晨，前苏联乌克兰境内切尔诺贝利核电站发生大爆炸。前后已有近万人死于这起事故，数十万人受到辐射伤害。造成直接经济损失数十亿美元，间接经济损失数千亿美元。其后患将会影响人类一百年，是已知的世界最大核事故。这次事故在世界上造成的巨大影响，使各国重新考虑核能的安全性并加强了这方面的国际合作。,.,【新的问题】,母亲是卷发双眼皮，父亲是直发单眼皮，他们的孩子有可能是卷发单眼皮吗？,.,卷发双眼皮,直发单眼皮,aaBb,Aabb,aB,ab,Ab,ab,aabb,显性：直发A，双眼皮B,减数分裂，基因重组,减数分裂，基因重组,减一后期,.,二、基因重组,1、概念:,在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合.,2、类型:,基因的自由组合:,基因的交叉互换:,非同源染色体上的非等位基因的自由组合,同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换.,减一前期,减一后期,3.发生时期：,有性生殖减数分裂过程中,非常丰富。,.,控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型。,4、意义:,通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一.,基因重组能否产生新的基因？,【问题】,.,基因突变和基因重组引起的变异有什么区别?,1基因突变：基因_改变，它_新的基因发生时期：_特点：普遍性、随机性、_、多数有害、不定向性。2基因重组：控制不同性状的_，_新基因，可形成新的_。发生时期：_特点：_,内部结构,能产生,细胞分裂间期（DNA复制时）,稀有性,基因重新组合,不产生,基因型,有性生殖过程中,非常丰富,是生物变异的根本来源,是生物变异的主要来源,.,对比基因突变与基因重组：,基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失）,并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合,细胞分裂间期，DNA复制过程中,减一后期：非同源染色体自由组合减一前期：交叉互换,外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素,有性生殖过程中减数分裂,变异的根本来源,变异的主要来源,突变频率低，但普遍存在，变异不定向,有性生殖中非常普遍,.,1、基因突变的原因是：A.染色体上的DNA变成了蛋白质B.染色体上的DNA变成了RNAC.染色体上的DNA减少了或增多了D.染色体上的DNA结构发生了局部改变2、某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是A基因突变B基因重组C基因分离D环境影响,.,3、上眼睑下垂是一种显性遗传病,某一男性患者,其父母正常，请判断这人性状最可能是A.伴性遗传B.常染色体遗传C.基因突变D.基因重组4、如果基因中的一个脱氧核苷酸发生了改变，那么这种变化最终可能引起A.遗传性状改变B.遗传密码改变C.遗传信息改变D.遗传规律改变,.,5、基因重组发生在A减数分裂形成配子的过程中B受精作用形成受精卵的过程中6、观察肿瘤切片，下列有关其中细胞的叙述中，正确的是A.所有细胞经减数分裂增殖B.所有细胞中都可见到基因突变C.所有细胞都能合成蛋白质D.所有细胞中DNA含量都相同,.,7、若一对夫妇所生育子女中，性状差异甚多，这种变异主要来自A.基因突变B.基因重组C.环境影响D.染色体变异,8、生物变异的根本来源是A基因重组B染色体数目变异C染色体结构变异D基因突变,.,猫叫综合症,症状：两眼距离较远，耳位低下，生长发育缓慢，存在着严重的智力障碍。患儿哭声轻，音调高，很像猫叫。,5号染色体缺失,.,响誉世界的著名“天才”音乐指挥家舟舟,.,智障“天才”舟舟的资料,舟舟是一个先天智力障碍(三体综合症)患者病因：常染色体变异,比正常人多了一条21号染色体,.,先天性愚型（21三体综合症）,性腺发育不良（特纳氏综合症）,.,三.染色体畸变,1、可以用显微镜观察到。2、包括染色体结构改变和染色体数目改变,.,1)缺失,染色体的某一片段消失,消失,1.染色体结构的变异,.,)重复:,染色体增加了某一片段,重复,.,颠倒,断裂,)倒位:,染色体的某一片段颠倒了180o,.,易位:,染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,移接,.,染色体结构变异,染色体上的基因的数目和排列顺序改变,生物性状的变异,多数不利,.,2.染色体数目的变异：指细胞内染色体数目增添或缺失的改变。有非整组变异和整组变异两种情况。,整组变异,.,果蝇染色体显微照片,.,果蝇体细胞染色体图解,X,X,.,雄果蝇染色体组图解,X,Y,染色体组,.,雌果蝇染色体组图解,.,细胞中的一组非同源染色体，形态和功能各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。,3.染色体组,特点：a它们形态大小、功能各不相同b.但是携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息,.,例1、某生物正常体细胞的染色体数目为8条，下图中，表示含有一个染色体组的细胞是,C,例2、某生物的基因型为AAaaBbbbCCCc，那么它有多少个染色体组A、2、B、3C、4D、8,染色体组数的判断办法：1、图形题就看同源染色体的条数2、基因型题就看同种类型字母的个数,.,二倍体：,多倍体：,4、二倍体和多倍体,三倍体、四倍体,例如：人、果蝇、玉米等大多数生物,例如：香蕉、马铃薯,由受精卵发育而成的，体细胞中有两个染色体组的个体。,由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。,.,5、单倍体,（1）概念：,体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体,（2）单倍体植株特点,弱小，且高度不育,（3）单倍体育种：,明显缩短育种年限,.,a、二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组。,请判断：,b、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。,c、单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组,d、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体,.,对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？,发育起点：单倍体（配子），几倍体（受精卵）,Q：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？,一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。,.,变异的类型,遗传的变异：,不遗传的变异：,基因突变,染色体变异,基因重组,由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。,遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变,小结,.,染色体变异,个别增减,染色体组,二倍体,概念,特点,应用,成因,概念,特征,多倍体,单倍体,分类,数目变异,成倍增减,缺失、重复、倒位、易位,结构变异：,结构变异：,.,1、认真分析下图的对照图，从A、B、C、D中确认出表示含一个染色体组的细胞，是图中的,如何从图形、基因型中识别二倍体或多倍体？,2.韭菜体细胞中的32条染色体具有8种各不相同的形态，韭菜是：A单倍体B二倍体C四倍体D八倍体,.,3、下列细胞中含有1个染色体组的细胞是A人的口腔上皮细胞B果蝇的受精卵C小麦的卵细胞D玉米的卵细胞,4、下面有关单倍体的叙述中，不正确的是A由未受精的卵细胞发育而成的个体B花药经过离体培养而形成的个体C凡是体细胞中含有奇数染色体组的个体D普通小麦含6个染色体组，42条染色体，它的单倍体含3个染色体组，21条染色体,.,5、基因突变和染色体变异的一个重要区别是A基因突变在光镜下看不见B染色体变异是定向的，基因突变是不定向的C基因突变是可以遗传的D染色体变异是不能遗传的,6、引起生物可遗传的变异的原因有3种，即基因重组、基因突变和染色体变异。以下几种生物性状的产生，来源于同一种变异类型的是果蝇的白眼豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒八倍体小黑麦的出现人类的色盲玉米的高茎皱形叶人类的镰刀型细胞贫血症ABCD,.,7、下列变异中不属于染色体结构变异的是A.染色体缺失某一片段B.染色体中增加了某一片段C.染色体中DNA的一个碱基对发生了改变D.染色体某一片段的位置颠倒180。,8、就二倍体而言，下列组合中属于配子的是A、MMNNB、MmC、MND、Nn,.,9、二倍体生物中，可能含有一个染色体组的细胞是A.子房壁细胞B.珠被细胞C.花粉细胞D.柱头细胞,10、下列细胞中，属于果蝇配子并能形成受精卵的是A.甲与乙B.乙与丙C.乙与丁D.丙与丁,.,11、大麦的一个染色体组有7条染色体，在四倍体大麦根尖细胞有丝分裂后期能观察到的染色体数是A.7条B.14条C.28条D.56条,12、如图：为一果蝇体细胞的染色体图，请据图回答下列问题：()此果蝇为_性果蝇；()它的体细胞中有染色体_对，属同源染色体的有_对，一个体细胞中共含有_个染色体组。,雌,.,第三节生物的进化,.,大约在40亿年前，地球上出现了原始的生命。经过漫长的生物进化历程，生物由简单、低等逐步向复杂、高等发展。,.,生物为什么会进化呢？,达尔文的自然选择学说作出了解释,.,自然选择学说,主要内容：,1、过度繁殖,2、生存斗争,3、遗传和变异,4、适者生存,.,1、过度繁殖,任何生物都具有很强的繁殖能力，能产生大量的后代。,如一棵一年生的植物，即使每年只产生两粒种子，经过20年，后代的数目就能超过100万棵。,又如，象的寿命可达100岁，如果每对象一年生产6头小象，经过740年750年，一对象的后代就可达1900万头。,.,过度繁殖：各种生物都具有很强的繁殖能力，产生很多的后代。远远超过环境的承受能力。,.,2、生存斗争,（2）类型：,（1）原因：,生物的过度繁殖,生物赖以生存的生活条件（如食物和空间）有一定的限度,(3)结果:,大量生物个体死亡，少量生物个体生存,与无机自然环境的斗争种内斗争种间斗争,.,3、遗传和变异,（1）具有普遍性,（2）变异有的对生物生存有利，有的则不利，变异具有不定向性。但具有有利变异的个体（即其性状适应环境的），易在生存斗争中获胜而生存下去，并留下后代。,（3）有利变异可以传给下一代。,.,4、适者生存,（1）概念：,在生存斗争中生存下来的生物都是对环境能适应的，被淘汰的生物是对环境不适应的。,（2）例：,A、同一环境下的植物，长得快的会比长得慢的占有广大的地盘，因此发育就好、开花结实就多。,B、跑得快的动物比跑得慢的更易得到食物并逃避敌害。,自然选择,适者生存、不适者被淘汰的过程。是通过生存斗争实现的。,自然选择的结果,使生存下来的生物产生适应性。,.,例：