2.3.2 中心法则、细胞分化和表观遗传 ppt课件-2023新苏教版(2019)《高中生物》必修第二册.ppt
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1、第二课时中心法则、细胞分化和表观遗传 一、中心法则诠释了基因与生物性状的关系一、中心法则诠释了基因与生物性状的关系1.1.中心法则的提出及发展中心法则的提出及发展(1)(1)提出者提出者:_:_。(2)(2)中心法则内容中心法则内容:克里克克里克根据图示根据图示,完成下表完成下表:项目项目序号序号生理过程生理过程遗传信息传递过程遗传信息传递过程最初最初提出提出_流向流向_流向流向_流向流向_发展发展补充补充_流向流向_流向流向_DNADNA复制复制DNADNADNADNA转录转录DNADNARNARNA翻译翻译RNARNA蛋白质蛋白质RNARNA复制复制RNARNARNARNA逆转录逆转录RN
2、ARNADNADNA2.2.基因表达产物与性状的关系基因表达产物与性状的关系(1)(1)基因控制性状的两种途径基因控制性状的两种途径:(2)(2)基因与性状的关系基因与性状的关系:判一判判一判:结合基因与性状的对应关系结合基因与性状的对应关系,判断下列说法的正误判断下列说法的正误:生物的大多数性状受核基因控制。生物的大多数性状受核基因控制。()()一个基因只能控制一种性状。一个基因只能控制一种性状。()()提示提示:一个基因可以影响多个性状。一个基因可以影响多个性状。有些性状是由多个基因决定的。有些性状是由多个基因决定的。()()基因型相同的个体表型一定相同。基因型相同的个体表型一定相同。()
3、()提示提示:基因型相同的个体表型不一定相同基因型相同的个体表型不一定相同,生物性状也受环境影响。生物性状也受环境影响。表型相同的个体基因型不一定相同。表型相同的个体基因型不一定相同。()()【问【问答答】在人体细胞中在人体细胞中,是否能发生上述中心法则的是否能发生上述中心法则的5 5个过程个过程?举例说明。举例说明。提示提示:不能。人体中的不能。人体中的RNA RNA 不能进行复制。不能进行复制。二、细胞分化的本质是基因的选择性表达二、细胞分化的本质是基因的选择性表达1.1.生物体多种性状的形成生物体多种性状的形成,都是以都是以_为基础的。为基础的。2.2.基因选择性表达的实例基因选择性表达
4、的实例:选一选选一选:下列基因中能在所有细胞中都表达的基因有下列基因中能在所有细胞中都表达的基因有:_,:_,只在某类细胞只在某类细胞中特异性表达的基因有中特异性表达的基因有:_:_。核糖体蛋白基因核糖体蛋白基因ATPATP合成酶基因合成酶基因卵清蛋白基因卵清蛋白基因胰岛素基因胰岛素基因呼吸酶基因呼吸酶基因3.3.细胞分化的实质细胞分化的实质:_:_。细胞分化细胞分化基因的选择性表达基因的选择性表达三、表观遗传三、表观遗传1.1.表观遗传的概念表观遗传的概念:生物体基因的生物体基因的_保持不变保持不变,而而_发生可遗传变发生可遗传变化的现象。化的现象。2.2.基因组表观遗传修饰的两种形式基因组
5、表观遗传修饰的两种形式:_:_和和_。碱基序列碱基序列表型表型DNADNA甲基化甲基化组蛋白修饰组蛋白修饰【问【问答答】柳穿鱼的花器官由对称变成了不对称的原因是什么柳穿鱼的花器官由对称变成了不对称的原因是什么?提示提示:由于基因由于基因LcycLcyc发生了高度甲基化发生了高度甲基化,引起基因表达水平下降所致。引起基因表达水平下降所致。知识点一知识点一 中心法则中心法则1.1.不同生物中心法则的体现不同生物中心法则的体现:生物种类生物种类举例举例遗传信息的传递过程遗传信息的传递过程DNADNA病毒病毒T2T2噬菌体噬菌体RNARNA病毒病毒不含逆不含逆转录酶转录酶烟草花烟草花叶病毒叶病毒含逆转
6、含逆转录酶录酶艾滋病艾滋病病毒病毒细胞生物细胞生物具有分裂能力的细胞具有分裂能力的细胞高度分化的细胞高度分化的细胞DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质2.2.中心法则与基因表达的关系中心法则与基因表达的关系:3.3.中心法则五个过程的比较中心法则五个过程的比较:过程过程模板模板原料原料酶酶碱基配对方式碱基配对方式产物产物实例实例DNADNA的的复制复制DNADNA的的每一条每一条母链母链脱氧核脱氧核苷酸苷酸解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶A-TA-T、T-AT-A、G-CG-C、C-GC-GDNADNA以以DNADNA作遗传物质的作遗传物质的生物生物转录转录DNADNA的的一条
7、链一条链核糖核核糖核苷酸苷酸RNARNA聚合酶聚合酶A-UA-U、T-AT-A、G-CG-C、C-GC-GRNARNA除病毒外几乎所有除病毒外几乎所有生物生物翻译翻译信使信使RNARNA2121种氨种氨基酸基酸A-UA-U、U-AU-A、G-CG-C、C-GC-G多肽多肽除病毒外的细胞生除病毒外的细胞生物物过程过程模板模板原料原料酶酶碱基配对方式碱基配对方式产物产物实例实例RNARNA的的复制复制RNARNA核糖核核糖核苷酸苷酸RNARNA复制酶复制酶A-UA-U、U-AU-A、G-CG-C、C-GC-GRNARNA以以RNARNA作遗传物质的作遗传物质的生物生物RNARNA的的逆转录逆转录R
8、NARNA脱氧核脱氧核苷酸苷酸逆转逆转录酶录酶A-TA-T、U-AU-A、G-CG-C、C-GC-GDNADNA某些某些RNARNA病毒等病毒等特别提醒特别提醒:在一种生物或细胞内不能发生中心法则的所有过程。在一种生物或细胞内不能发生中心法则的所有过程。DNADNA复制只发生在细胞分裂前的间期复制只发生在细胞分裂前的间期,而转录和翻译则可以发生在任何时期。而转录和翻译则可以发生在任何时期。在病毒体内不会发生在病毒体内不会发生RNARNA复制和逆转录过程复制和逆转录过程,该过程是在被病毒寄生的宿主细该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。胞内进行的。【典例示范【典例示范】如图是如图是4 4种遗传
9、信息的流动过程种遗传信息的流动过程,对应的叙述不正确的是对应的叙述不正确的是()A.A.甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B.B.乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C.C.丙可表示丙可表示DNADNA病毒病毒(如噬菌体如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D.D.丁可表示丁可表示RNARNA病毒病毒(如烟草花叶病毒如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向递
10、方向【解题思维【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点解答本题需突破以下两个关键点:【解析【解析】选选A A。甲表示胰岛。甲表示胰岛B B细胞合成胰岛素细胞合成胰岛素,但胰岛但胰岛B B细胞高度分化细胞高度分化,不能进行不能进行DNADNA自我复制自我复制,A,A错误错误;乙能进行逆转录过程乙能进行逆转录过程,可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向殖时的遗传信息传递方向,B,B正确正确;丙包括丙包括DNADNA的复制、转录和翻译的复制、转录和翻译,可表示可表示DNADNA病毒病毒(如噬菌体如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向在宿主细胞内繁殖
11、时的遗传信息传递方向,C,C正确正确;丁包括丁包括RNARNA的自我复制和翻译的自我复制和翻译,可表示可表示RNARNA病毒病毒,如烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖过程中如烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向的遗传信息传递方向,D,D正确。正确。【审答误区【审答误区】常见以下两种错误常见以下两种错误:(1)DNA(1)DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则,但不一定但不一定是某一种细胞中都具有这三个途径。是某一种细胞中都具有这三个途径。(2)(2)不能判断什么样的细胞可以发生不能判断什么样的细胞可以发生DNAD
12、NA复制。只有进行分裂的细胞才发生复制。只有进行分裂的细胞才发生DNADNA复制。复制。【方法规律【方法规律】中心法则各生理过程快速确定的三大依据中心法则各生理过程快速确定的三大依据【类题精练【类题精练】1.1.图甲所示为基因表达过程图甲所示为基因表达过程,图乙为中心法则图乙为中心法则,表示生理过程。下列叙述表示生理过程。下列叙述正确的是正确的是()A.A.图甲所示为染色体图甲所示为染色体DNADNA上的基因表达过程上的基因表达过程,需要多种酶参与需要多种酶参与B.B.红霉素影响核糖体在红霉素影响核糖体在mRNAmRNA上的移动上的移动,故影响基因的转录过程故影响基因的转录过程C.C.图甲所示
13、过程为图乙中的图甲所示过程为图乙中的过程过程D.D.过程只发生在真核细胞中过程只发生在真核细胞中,过程只发生在原核细胞和一些病毒中过程只发生在原核细胞和一些病毒中【解析【解析】选选C C。图甲中。图甲中,转录和翻译同时进行转录和翻译同时进行,属于原核生物的基因表达过程属于原核生物的基因表达过程,而而原核生物没有染色体原核生物没有染色体,A,A错误错误;红霉素影响核糖体在红霉素影响核糖体在mRNAmRNA上的移动上的移动,所以影响基因所以影响基因的翻译过程的翻译过程,B,B错误错误;图乙中图乙中是是DNADNA复制、复制、是转录过程、是转录过程、是翻译过程、是翻译过程、是是RNARNA的复制的复
14、制,是逆转录过程是逆转录过程,图甲是基因控制蛋白质的合成过程图甲是基因控制蛋白质的合成过程,即转录和翻译即转录和翻译,为图乙中的为图乙中的过程过程,C,C正确正确;过程发生在真核细胞、原核细胞和过程发生在真核细胞、原核细胞和DNADNA病毒病毒中中,过程一般发生在一些过程一般发生在一些RNARNA病毒中病毒中,D,D错误。错误。2.2.人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病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中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是()A.A.基因可以通过控制蛋白质的结构
15、来控制生物的性状基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状B.B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状C.C.一个基因可以控制多种性状一个基因可以控制多种性状D.D.一个性状可以由多个基因控制一个性状可以由多个基因控制【解析【解析】选选A A。分析题图可知。分析题图可知,本图显示的是基因通过控制酶的合成控制代谢进本图显示的是基因通过控制酶的合成控制代谢进而控制生物的性状而控制生物的性状,A,A符合题意符合题意;由由A A项分析可知项分析可知,B,B不符合题意不符合题意;分析题图可知分析题图可知,基基因因1 1发生突变发生突变,会影响黑色素和多巴胺的
16、合成会影响黑色素和多巴胺的合成,同时苯丙酮酸的含量增加同时苯丙酮酸的含量增加,由此可由此可以推出以推出,一个基因可以控制多种性状一个基因可以控制多种性状,C,C不符合题意不符合题意;分析题图可知分析题图可知,黑色素的形黑色素的形成是由基因成是由基因1 1和基因和基因2 2共同控制的共同控制的,多巴胺是由基因多巴胺是由基因1 1和基因和基因4 4共同控制的共同控制的,由此可由此可以推出一个性状可由多个基因控制以推出一个性状可由多个基因控制,D,D不符合题意。不符合题意。【补偿训练【补偿训练】如图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验。下列相关叙述合理的是如图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验。下列相
17、关叙述合理的是()A.A.若若X X是是mRNA,YmRNA,Y是多肽是多肽,则管内必须加入氨基酸则管内必须加入氨基酸B.B.若若X X是是DNA,YDNA,Y含有含有U,U,则管内必须加入逆转录酶则管内必须加入逆转录酶C.C.若若X X是是tRNA,YtRNA,Y是多肽是多肽,则管内必须加入脱氧核苷酸则管内必须加入脱氧核苷酸D.D.若若X X是是HIVHIV的的RNA,YRNA,Y是是DNA,DNA,则管内必须加入则管内必须加入DNADNA酶酶【解析【解析】选选A A。X X是是mRNA,YmRNA,Y是多肽是多肽,则管内发生的是翻译过程则管内发生的是翻译过程,因此管内必须加入因此管内必须加
18、入氨基酸氨基酸;若若X X是是DNA,YDNA,Y含有含有U,U,则则Y Y为为RNA,RNA,管内发生的是转录过程管内发生的是转录过程,因此不需要加入因此不需要加入逆转录酶逆转录酶,而需要加入而需要加入RNARNA聚合酶等聚合酶等;若若X X是是tRNA,YtRNA,Y是多肽是多肽,则管内发生的是翻译则管内发生的是翻译过程过程,因此不需要加入脱氧核苷酸因此不需要加入脱氧核苷酸;若若X X是是HIVHIV的的RNA,YRNA,Y是是DNA,DNA,则管内发生的是逆则管内发生的是逆转录过程转录过程,因此需要加入逆转录酶。因此需要加入逆转录酶。知识点二知识点二 基因的选择性表达与表观遗传基因的选择
19、性表达与表观遗传1.1.基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果(1)(1)细胞形态的改变细胞形态的改变:如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。胞的突起状等。(2)(2)细胞结构的变化细胞结构的变化:细胞器的种类和数量发生变化。细胞器的种类和数量发生变化。(3)(3)细胞功能的特化细胞功能的特化:执行特定的功能执行特定的功能,如运动功能、反射功能、免疫功能等。如运动功能、反射功能、免疫功能等。(4)(4)特殊分子的合成特殊分子的合成:如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红
20、蛋白和肌动蛋白等。等。2.2.表观遗传机制表观遗传机制:(1)(1)细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致DNADNA甲基化、构成染色体的甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。(2)(2)甲基化等修饰抑制了基因的表达。甲基化等修饰抑制了基因的表达。3.3.基因与性状的关系基因与性状的关系:(1)(1)一个基因决定一种性状一个基因决定一种性状(多数性状受单基因控制多数性状受单基因控制)。(2)(2)一个基因影响多种性状一个基因影响多种性状(如基因间相互作用如基因间相互作用)。(3)(3)多个基因控制一种性状多
21、个基因控制一种性状(如身高、体重等如身高、体重等)。图解如下图解如下:特别提醒特别提醒:生物的性状不只受基因控制生物的性状不只受基因控制,环境对性状也有影响环境对性状也有影响,如后天营养和体育锻炼会如后天营养和体育锻炼会影响人的身高。影响人的身高。基因的表达产物可发生表观遗传的差异基因的表达产物可发生表观遗传的差异,引起生物的性状不同。引起生物的性状不同。【知识拓展】【知识拓展】基因的种类基因的种类(1)(1)管家基因管家基因:是指在所有细胞中均要表达的一类基因是指在所有细胞中均要表达的一类基因,其产物是维持细胞基本其产物是维持细胞基本生命活动所必需的。如生命活动所必需的。如RNARNA聚合酶
22、基因、呼吸酶基因与核糖体蛋白基因等。聚合酶基因、呼吸酶基因与核糖体蛋白基因等。(2)(2)奢侈基因奢侈基因:是指在不同类型细胞中特异性表达的基因是指在不同类型细胞中特异性表达的基因,其产物赋予各种类型其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构与功能。如血红蛋白基因、胰岛素基因等。细胞特异的形态结构与功能。如血红蛋白基因、胰岛素基因等。【典例示范【典例示范】如图表示人体内干细胞的增殖分化过程如图表示人体内干细胞的增殖分化过程,下列有关叙述正确的是下列有关叙述正确的是()A.A.干细胞与白细胞的基因型不同干细胞与白细胞的基因型不同,但合成的但合成的mRNAmRNA和蛋白质的种类相同和蛋白质的种类相同B.
23、B.血小板和成熟的红细胞内遗传信息的流动方向是血小板和成熟的红细胞内遗传信息的流动方向是DNADNARNADNADNARNA蛋白质蛋白质C.C.图中所示的细胞中图中所示的细胞中,干细胞具有细胞周期干细胞具有细胞周期,而且其分裂能力较强而且其分裂能力较强D.D.白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌,这是因为细胞膜具有选择透过性这是因为细胞膜具有选择透过性【解题思维【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点解答本题需突破以下两个关键点:【解析【解析】选选C C。白细胞由造血干细胞增殖分化形成。白细胞由造血干细胞增殖分化形成,故干细胞与白细胞的基因型故干细胞与白细胞的基因型相同
24、相同,但合成的但合成的mRNAmRNA和蛋白质的种类不同和蛋白质的种类不同,A,A错误错误;血小板和成熟的红细胞内无细血小板和成熟的红细胞内无细胞核及细胞器胞核及细胞器,不能进行不能进行DNADNA的复制和蛋白质的合成的复制和蛋白质的合成,B,B错误错误;图中所示的细胞中图中所示的细胞中,干细胞具有细胞周期干细胞具有细胞周期,而且其分裂能力较强而且其分裂能力较强,C,C正确正确;白细胞能够穿过血管壁去吞白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌噬病菌,这是因为细胞膜具有流动性这是因为细胞膜具有流动性,D,D错误。错误。【审答误区【审答误区】常见以下两种错误常见以下两种错误:(1)(1)不能理解细胞分化的实
25、质不能理解细胞分化的实质:同一个体不同的细胞基因型相同同一个体不同的细胞基因型相同(除生殖细胞除生殖细胞),),只是表达的基因不完全相同。只是表达的基因不完全相同。(2)(2)不能理解遗传信息传递发生的时期及条件不能理解遗传信息传递发生的时期及条件:例如例如DNADNA复制只能发生在分裂的复制只能发生在分裂的细胞中细胞中,而高度分化的细胞不能进行而高度分化的细胞不能进行DNADNA复制。复制。【母题追问【母题追问】(1)(1)图中各种细胞结构和功能不同的根本原因是什么图中各种细胞结构和功能不同的根本原因是什么?提示提示:基因的选择性表达。基因的选择性表达。(2)(2)白细胞吞噬病菌时是否有蛋白
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