生物教材梳理第四章第节基因对性状的控制

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精庖丁巧解牛知识·巧学一、中心法则的提出及其发展中心法则是由科学家克里克在1957年首先提出的，这一法则提出了生物遗传信息的主要流动方向。其主要内容是:遗传信息可以由DNA流向DNA，即DNA的自我复制；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.但是，遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质，或由蛋白质传向DNA、RNA。由于研究工作的不断深入，中心法则有了新的发展,很多RNA病毒,如小儿麻痹症病毒、流感病毒、艾滋病病毒等，在感染宿主细胞后，它们的RNA在宿主细胞内进行复制，这种复制是以导入的RNA为模板而不是通过DNA。如用放线菌素D处理宿主细胞，抑制其DNA的复制和转录,但不影响RNA病毒的产生,这表明病毒RNA的复制并不通过DNA。现在知道,以RNA为模板的RNA合成，即RNA复制，是由RNA依赖的RNA聚合酶来催化的。后来的科学研究又发现，在某些致癌病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA，这是对中心法则的重要补充.另外逆转录酶的发现，为基因工程及分子生物学研究开辟了一条新途径，使很多体内反应过程可以在体外完成。1982年科学家发现的疯牛病病原体是一种结构异常的蛋白质,它可以在脑细胞内大量增殖。这是对中心法则的挑战。说明了遗传信息可以从蛋白质传到蛋白质。难点剖析遗传信息的主要流动方向可以用下图表示：图解表示遗传信息传递的5条途径:①DNA→DNA(DNA复制）②DNA→RNA→蛋白质 （遗传信息的转录和翻译)③RNA→RNA (RNA的复制，某些RNA病毒）④RNA→DNA （RNA的逆转录，某些致癌病毒)⑤蛋白质→蛋白质 （朊病毒）二、基因、蛋白质与性状的关系蛋白质是生命活动的主要承担者。一方面，基因通过控制酶的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状.例如：人的白化病就是由于控制人的酪氨酸酶的基因异常引起的.基因异常，酪氨酸酶不能合成，酪氨酸不能转变成黑色素，人由于缺乏黑色素而表现出白化症状。另一方面，基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。如，镰刀型细胞贫血病是由于控制血红蛋白结构的基因异常，而使红细胞由圆饼状变成了镰刀型.基因与性状的关系并不都是简单的线性关系.基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在复杂的关系。细胞质中的线粒体和叶绿体内也含有少量的DNA，其上也有基因，这些基因称为细胞质基因，控制细胞质遗传.细胞质遗传不符合孟德尔遗传规律,后代不出现一定的分离比，而是只表现母本的性状。由细胞质基因控制的性状只能通过母亲遗传给后代，称为母系遗传。辨析比较中心法则中几个过程的比较比较项目过程模板原料原则产物实例DNA复制DNA→DNADNA两条链含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸A-TG—CDNA绝大多数生物DNA转录DNA→RNADNA一条链含A、U、G、C的四种核糖核苷酸A—UT—AG—CRNA绝大多数生物RNA复制RNA→RNARNA含A、U、G、C的四种核糖核苷酸A—UG—CRNA以RNA为遗传物质的生物,如烟草花叶病毒RNA逆转录RNA→DNARNA含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸A—TU-AG—CDNA某些致癌病毒、艾滋病病毒、SARS病毒翻译RNA→多肽信使RNA20种氨基酸A—UG—C多肽所有生物蛋白质增殖蛋白质→蛋白质蛋白质20种氨基酸—蛋白质朊病毒疑点突破染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系问题·探究问题1孔雀开屏是其生命篇章中重要的一页,雄孔雀美丽的尾屏让雌孔雀逐美而来，而雌孔雀却没有如此美丽的尾屏。决定雌雄孔雀是否有美丽尾屏的因素是什么?为什么它能决定生物的性状？探究：雌雄孔雀尾屏的性状，与其体内雌、雄性激素水平有直接关系，但根本因素是基因。因为基因中的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息，基因通过一定的方式和途径，把遗传信息反映到蛋白质分子结构上来,从而决定生物的性状。问题2“兰叶春葳蕤，桂花秋皎洁”,这句诗的大意是春天的兰叶茂盛，而秋天的桂花芬芳。产生这些现象的根本原因是什么？这些生物为什么会有如此表现?探究:产生这些现象的根本原因，是遗传物质DNA在起作用。通过DNA上的基因控制蛋白质的合成,从而体现生物的性状。可设计实验探究春天的兰叶茂盛，而秋天的桂花芬芳的外部因素。典题·热题例1如下图表示甲、乙、丙三种病毒的遗传信息传递过程，请根据所提供的图示完成下列问题:(1）三种病毒的遗传物质分别是：甲。_________；乙。_________；丙。_________.（2)用图式表示它们的遗传信息传递过程：甲._____________________________________________；乙._____________________________________________;丙。_____________________________________________。（3)举例说明三种不同的病毒：甲。_____________________________________________;乙._____________________________________________；丙。_____________________________________________。解析：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA,所以DNA是主要的遗传物质。生物的遗传物质不同，其遗传信息的传递过程就不同。某些致癌病毒可以进行逆转录合成DNA。病毒属于寄生生物，它的转录、翻译和复制都必须依赖宿主细胞才能进行。从图中可知病毒甲的核酸为DNA,乙的为RNA,丙的为RNA,此即三种病毒的遗传物质。在遗传信息传递过程中，甲中的DNA能自我复制并能将遗传信息从DNA传递到RNA,再传递到蛋白质。乙的RNA能自我复制,并把遗传信息传递到蛋白质,丙的RNA能通过逆转录合成DNA,又通过转录、翻译控制蛋白质的合成。答案：(1）DNARNARNA（2）（3）噬菌体烟草花叶病毒某些致癌病毒例2如下图所示，在a、b试管内加入的DNA都含有30对碱基。前4支试管内都有产物生成。请完成下列问题：（1)a、b、c、d试管内分别模拟的是什么过程？a.__________，b.__________,c.__________，d.__________。(2)能形成RNA的试管是__________；若c、d、e试管中加入的信使RNA都是由此产生的,则这些RNA分子中均含__________个碱基，有__________个密码子。（3）写出试管中的产物名称：a。__________;b.__________;c.__________；d.__________。（4)a、b两试管内的DNA在作模板时的区别是____________________________________________________________。(5）若想在e试管内获取多肽，还应加入的物质是__________。（6)d试管中加入的酶比a试管加入的酶多了______________酶。解析：（1)在生物的生殖和发育过程中，遗传信息的流动过程可概括表示如下：信息流动的每个过程中的模板、原料、碱基配对方式、产物各有所不同。在每一个过程中，前者决定后者主要是通过如下两个方面：前者为后者的形成提供一个模板;严格的碱基互补配对原则决定了后者的性质，能准确反映前者。(2）分析某一过程的性质及产物可从如下几个方面着手:①从模板分析：如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录;如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或RNA逆转录。②从原料分析：如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA；如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA。本题考查遗传信息传递的有关知识，是体外模拟中心法则的内容。a与d两试管中加入的原料都是脱氧核苷酸，其产物相同，都是DNA，但a加入的模板是DNA，故模拟的是DNA的复制过程，d加入的模板是RNA,故模拟的是逆转录过程.b与c两试管中加入的原料