基因对性状的控制

基因对性状的控制

[目标导读] 1.结合P68“中心法则的提出及其发展”，结合图4－7，分析归纳理解中心法则。2.阅读教材P69“基因、蛋白质与性状的关系”，概述基因控制生物体性状的两种方式，进一步理解基因、蛋白质与性状的关系。

[重难点击] 1.中心法则的内容。2.基因控制生物体性状的两种方式。

1．细胞中遗传信息的携带者是DNA，生命活动的主要承担者是蛋白质。蛋白质包括结构蛋白(如肌球蛋白)和功能蛋白(如抗体、酶、激素等)。

2．由DNA到蛋白质需要经过转录和翻译两个过程。真核细胞中，这两个过程的主要场所分别是细胞核和细胞质中的核糖体。

3．病毒含有的核酸是DNA或RNA。

4．相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型，包括显性性状和隐性性状。

5．遗传信息的转录

(1)在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。

(2)RNA(单链)

①信使RNA(mRNA)：使基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的。

②转运RNA(tRNA)：三叶草形结构，识别遗传密码和运载特定的氨基酸。

③核糖体RNA(rRNA)：是核糖体中的RNA。

6．遗传信息的翻译

(1)在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

(2)实质：将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。

(3)密码子(64个)：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。其中，AUG、GUG是起始密码，UAG、UAA、UGA为终止密码(无义密码子)。

课堂导入

生物体的这些性状都是由蛋白质体现的，前面我们已经学习了基因指导蛋白质的合成，那么基因和性状之间又存在怎样的关系呢？这一节我们一起来学习基因对性状的控制，首先我们看一下克里克提出的中心法则。

探究点一中心法则的提出和发展

通过前面的学习，我们知道：遗传信息由DNA传向DNA，或由DNA传向RNA，然后决定蛋白质的特异性。克里克由此首先预见遗传信息传递的一般规律，并将这一规律命名为中心法则。1．克里克的中心法则

1957年，克里克提出中心法则，其遗传信息传递途径为：从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；还可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。如图：

2．中心法则的发展

随着科学的进步，科学家发现了遗传信息传递的其他途径。

材料1 1965年，科学家发现，很多RNA病毒，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。

材料2 1970年，巴尔的摩(D·Baltimore)和梯明(H·M·Temin)在致癌的RNA病毒中，发现一种酶，能以RNA为模板合成DNA。他们称这种酶为依赖RNA的DNA多聚酶，现在一般称为逆转录酶。也就是说，遗传信息流也可以反过来，即从RNA→DNA。这是一项重要的发现，巴尔的摩和梯明于1975年荣获诺贝尔奖。

(1)材料1说明遗传信息还可以从RNA流向RNA。

(2)材料2说明遗传信息还可以从RNA流向DNA。

(3)结合以上内容试着完善下面的中心法则，并思考遗传信息传递的5个途径：

①DNA→DNA(或基因到基因)：是DNA的复制过程，表示遗传信息的传递。

②DNA→RNA：遗传信息的转录过程。

③RNA→蛋白质：发生在细胞质核糖体上的翻译过程，②、③共同完成遗传信息的表达。

④RNA→DNA：少数RNA肿瘤病毒、HIV等在宿主细胞内的逆转录过程。

⑤RNA→RNA：大多数以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制过程。

归纳提炼

1．实线表示的①、②、③途径在自然界中普遍存在，发生在以DNA为遗传物质的生物体内；虚线表示的④、⑤途径是后来发现的，是对中心法则的补充，发生在以RNA为遗传物质的生物体内。

2．逆转录需要逆转录酶催化。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA 为模板合成目的基因。这是获得目的基因的重要手段。

3．中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则。

活学活用

1．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。观察下图分析：

(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是__________、________、________、________。

(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是________，需要逆转录酶参与的过程是________。

(3)细胞中能发生________过程。

(4)真核生物中，过程a发生的场所有________________________________，过程b的原料是________。

问题导析 (1)中心法则中涉及到的生理过程有DNA 的复制、转录、翻译、RNA 的逆转录、RNA 的复制。

(2)翻译过程中三种RNA 都用到，逆转录过程会用到逆转录酶。

(3)细胞生物的遗传物质为DNA ，这样的生物能够发生DNA 复制、转录和翻译。

(4)真核生物中能够进行DNA 复制的场所为细胞核、线粒体、叶绿体。

答案 (1)DNA 复制 转录 翻译 逆转录 (2) c d

(3)a 、b 、c (4)细胞核、线粒体、叶绿体 4种核糖核苷酸

解析 图解中a 、b 、c 、d 、e 分别表示DNA 的复制、转录、翻译、逆转录、RNA 的复制，其中c 过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要tRNA 运载氨基酸，a 、b 、c 在细胞生物中均能发生，d 、e 只发生在RNA 病毒中。在真核细胞中，a 过程发生的主要场所都是细胞核，线粒体和叶绿体也能发生。

探究点二 基因、蛋白质与性状的关系

基因可通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，结合下列材料归纳三者的关系。

1．基因控制生物体性状的途径

(1)材料1 豌豆的圆粒和皱粒产生的机理

材料2 人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理

这两个材料说明：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。

(2)材料3 囊性纤维病的病因图解

材料4 人类镰刀型细胞贫血症的发病机理

基因 正常基因――→突变异常基因

↓ ↓

血红蛋白结构 正常(谷氨酸) 异常(缬氨酸)