2025届高三生物一轮复习 - 基因的本质知识清单

第3章 基因的本质 第一节 DNA是主要的遗传物质 1、DNA是主要的遗传物质的含义： 绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有部分病毒的遗传物质是RNA 2、证明DNA是遗传物质的经典实验： 肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验 1、 肺炎链球菌的转化实验： 1、材料：肺炎链球菌： 2、体内转化实验科学家：格里菲思 实验：加热杀死的S型菌+活R型菌→小鼠，小鼠体内有R型菌、S型菌（少部分） 结论：加热杀死的S型菌内有转化因子，可将活R型菌转化为活S型菌， 此外还能证明：肺炎链球菌能产生可遗传的变异。 【仅证明有转化因子，但转化因子的本质不清楚】 3、体外转化实验：艾弗里 实验目的：探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖。【探究化学本质】 方法：酶解法（减法原理） S型菌+DNA酶+R型菌---R型菌 结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，即：DNA是遗传物质（转化因子），蛋白质不是。 转化的实质：基因重组，S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，但S型菌与原S型菌的遗传信息不完全相同。 S- DNA+R——R、S（少部分）； 发生转化的只是少部分R型菌 思路：把DNA和蛋白质分开，单独的、直接的观察各自的作用 4、体内和体外转化实验的联系： ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌； ②体内转化实验是基础，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA； ③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 二、噬菌体侵染细菌的实验： 1、实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 （1）T2噬菌体的结构 （2）T2噬菌体的复制式增殖 噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内， 噬菌体除提供DNA做模板， 原料——大肠杆菌的脱氧核苷酸和氨基酸， 合成蛋白质的场所：大肠杆菌的核糖体、 ATP和相关酶：均由大肠杆菌提供。 2、方法：同位素标记法； 3、实验思路：设法将DNA和蛋白质分开，单独地、直接地研究它们各自的功能。 4、实验过程：两组实验相互对照——对比实验 过程：①标记噬菌体、②侵染大肠杆菌（培养）、③搅拌离心、④放射性检测 (1)标记噬菌体 标记噬菌体：首先在分别含有放射性同位素32P和35S标记的培养基上培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养噬菌体 标记：DNA：32P；蛋白质：35S 35S：标记噬菌体的蛋白质（氨基酸的R基） 32P：标记DNA（磷酸基团）。 不用CHON标记，原因：CHON是DNA和蛋白质的共有元素，若选择共性元素做标记，则无法将DNA和蛋白质区分开 (2)噬菌体侵染细菌（用普通的大肠杆菌） 短时间保温的目的：使全部的噬菌体侵染大肠杆菌，且不释放 （3）搅拌、离心： 搅拌目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体，而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌 结果：DNA进入细菌的细胞中，蛋白质外壳留在外面。 （4）结论：DNA是遗传物质。 此外，还可以得出：DNA能进行自我复制，实现亲、子代的连续性； DNA能指导蛋白质的合成，控制生物体的新陈代谢和性状。 教材边角知识拾遗 1.噬菌体侵染细菌实验中实验误差分析： (1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液含有少量放射性的原因： ①保温时间过短，部分噬菌体未侵染大肠杆菌； ②保温时间过长，部分噬菌体增值后释放出来。 (2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因： 搅拌不充分，少量35S噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面 噬菌体侵染细菌实验操作的两个关键环节：保温时间要合适、搅拌要充分 2.比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 项目 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自的作用 处理方法 酶解法 同位素标记法 检测方式 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置 结论 证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质 三、证明RNA是遗传物质的实验 1、烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 (1)实验过程及现象 (2)设计思路： (3)实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 2．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染 方法：重组病毒法 结论：RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 3、 【对生物界而言】DNA是主要的遗传物质 因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。 细胞生物的遗传物质一定是DNA。 【就个体而言，遗传物质是唯一的】 1．归纳总结生物的遗传物质 遗传物质 生物类别 实例 DNA 细胞生物(真核、原核) 植物、细菌 DNA病毒 T2噬菌体 RNA RNA病毒 HIV病毒 2．“遗传物质”探索的4种方法 (1)探究思路 ①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。 ②若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性。 (2)探究方法 3、艾弗里与赫尔希等人以细菌或病毒做为实验材料的优点？ ①个体小，结构简单，易观察遗传物质改变导致的结构和功能的变化；②繁殖快 4、遗传物质具备的特点： ①能精确地自我复制； ②能指导蛋白质合成，从而控制生物体的性状和代谢过程； ③具有储存遗传信息的能力； ④结构教稳定 第二节 DNA分子的结构 一、化学组成： 元素组成：CHONP 基本单位：脱氧核苷酸 1.威尔金斯和富兰克林提供了：DNA衍射图谱的有关数据，沃森和克里克据此推算出：DNA分子呈螺旋结构； 根据查哥夫提出：A=T,C=G，沃森和克里克据此推算出：DNA分子呈双螺旋结构。 2.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近。 二、DNA分子的结构及特点 1．DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。 2．双螺旋结构： （1）两条脱氧核苷酸长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 （2）脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 （3）两条链上的碱基通过氢键连接，形成碱基对，遵循碱基互补配对原则。 3、（1）相邻碱基的连接：在一条链上通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连，两条链之间通过氢键相连。 （2） 数量关系： ①碱基数=脱氧核糖数=磷酸数=核苷酸数 ②氢键数： A—T碱基对间有2个氢键，C—G碱基对间有,3个氢键. C-G越多，结构越稳定 ③磷酸基团：1个双链DNA分子有2个游离的磷酸基团，环状DNA不存在游离的磷酸基团； 形成DNA时脱水聚合失水数=核苷酸数-2 ④1个脱氧核糖与1或2个磷酸相连； 1个磷酸与1或2个脱氧核糖相连。 （3）DNA初步水解产物：脱氧核苷酸，彻底水解产物：磷酸、脱氧核糖、碱基； （4）如何区分核酸是DNA还是RNA：一看五碳糖；二看特有碱基；三看单双链； 如何区分DNA是单链还是双链结构：嘌呤与嘧啶的数量关系； （5）磷酸端是5’端，OH端是3’端 5、DNA分子的结构特点： （1）稳定性：磷酸与脱氧核糖交替连接形成的基本骨架不变，碱基之间互补配对形成氢键方式不变等 （2）多样性：不同的DNA分子中碱基对的数目和排列顺序多种多样。4n （3）特异性：每种DNA分子有特定的碱基数目和排列顺序。 DNA、mRNA和蛋白质具有物种特异性，可以鉴定物种间亲缘关系的远近。核苷酸、氨基酸不具有物种特异性。 三、计算公式： 1、A=T；C=G 2、A=（A1+A2）/2 3、A+G=C+T=50%（不互补碱基之和占DNA的50%） 嘌呤数=嘧啶数 4、不互补类型：（A1+G1）/（C1+T1）=m；（A2+G2）/（C2+T2）=1/m；（A+G）/（C+T）=1； 互补类型： (A1+T1）/（C1+G1)＝n；　(A2+T2）/（C2+G2)=n；　　(A+T）/（C+G)=n； A1+T1＝ｎ％；　　　　　　A２+T２＝ｎ％；　　　　 A+T＝ｎ％ 可简记为“补则等，不补则倒” 第三节 DNA的复制 一、DNA分子的复制 验证DNA的复制方式的实验研究方法：假说演绎法 1、假说：半保留复制——提出者：沃森和克里克 2、实验证据 (1)实验者：梅塞尔森、斯塔尔 (2)方法：同位素标记技术和密度梯度离心技术。 (3)材料：大肠杆菌 (4)原理：15N和14N是两种稳定同位素，相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，利用离心技术可在试管中区分含有不同N元素的DNA。 (5)过程：先用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌若干代，目的：使DNA双链充分被15N标记。 (6)鉴定DNA复制方式时，如何区分亲子代DNA？ 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行离心，根据试管中DNA所在的位置区分亲子代DNA。 解旋成DNA单链不能判断DNA的复制方式。 教材拾遗　 例：现将含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。请预测并绘出若DNA的复制方式为下图所示的全保留方式或分散方式复制时，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)的实验结果中各带的分布图像(重带、中带和轻带)。 提示　 二、DNA复制过程： 1、时间：细胞分裂前的间期 （有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期） 2、场所：细胞核（主要）线粒体、叶绿体 3、过程： 4.特点：边解旋边复制、半保留复制； ( 提高复制效率 )双向复制 多起点复制 半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。 5.条件： 模板：解开的每一段母链（2条链均可） 原料：游离的脱氧核苷酸 能量：ATP（ATP的水解） 酶： 解旋酶：使氢键打开，DNA双链解旋； DNA聚合酶：连接单个脱氧核苷酸，催化形成磷酸二酯键 DNA连接酶：连接冈崎片段 子链的延伸方向：5，→3， 模板链读取的方向：3，→5， 6.DNA准确复制的原因：独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； 碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。 7.结果：形成2个完全相同的DNA分子，位于姐妹染色单体上。 分开：有丝分裂后期、减数第二次分裂后期 8.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 9.意义 遗传：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性 变异：复制出错（基因突变） 易错警示　有关DNA复制的2点“注意” (1)在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制； 在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。 无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。 (2)DNA分子的多起点、双向复制 一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。下图中， 从3个复制起点进行双向复制，明显提高了DNA分子复制的速率； 图中的复制环大小不一，因此它们的复制时间有先后，右侧最早， 左侧最晚。 10.“图解法”分析DNA复制相关计算 (1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则： ①子代DNA共2n个 ②脱氧核苷酸链共2n＋1条 (2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。 三、标记问题： 1.含2N条染色体的细胞中DNA全被15N标记，放在含14N的培养基中连续2次有丝分裂。 产生4个子细胞中： 含标记的细胞数：2-4个 每个细胞中含标记的染色体：0-2N条 2.含2N条染色体的细胞中DNA全被15N标记，放在含14N的培养基中进行一次减数分裂。 产生4个子细胞中： 含标记的细胞数：4个 每个细胞中含标记的染色体：N条 3.含2N条染色体的细胞中DNA全被15N标记，放在含14N的培养基中进行一次有丝分裂，再进行一次减数分裂。 产生8个子细胞中： 含标记的细胞数：4-8个 每个细胞中含标记的染色体：0-n条 第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系： 注：基因通常是有遗传效应的DNA片段（一个DNA分子上有许多基因，基因是特定的DNA片段） 基因总和≠DNA 对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段 遗传信息：DNA中碱基的排列顺序。 DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 1．原核细胞基因结构示意图 非编码区：不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。 编码区：原核生物基因的编码区连续，可全部转录为成熟mRNA，进而指导蛋白质的合成，即能够编码蛋白质。 2．真核细胞基因结构示意图 真核基因的编码区不连续，分为外显子和内含子，能够编码蛋白质的序列叫做外显子；不能够编码蛋白质的序列叫做内含子，能转录为RNA 3. 1.真核基因转录出mRNA需经剪切、拼接才能成为成熟mRNA，成熟mRNA对应外显子部分。 mRNA逆转录得到的基因没有内含子部分 2.基因的启动子和终止子，不能转录出 mRNA，但对基因的转录有调控作用。 第四章 基因的表达 第一节，基因控制蛋白质的合成 基因控制蛋白质合成的过程包括转录和翻译两个阶段。(翻译过程中翻译者是：tRNA) 一、RNA： 1.RNA适合做信使的原因：RNA的分子组成与DNA的很相似，且合成过程遵循碱基互补配对原则，使得RNA具备准确传递遗传信息的可能；RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 2.DNA 和RNA 的比较 核酸 项目 DNA RNA 结构 通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构 通常是单链结构 基本单位 脱氧核苷酸（4种） 核糖核苷酸（4种） 五碳糖 脱氧核糖 核糖 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 存在部位 主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上 主要位于细胞质中 功能 储存遗传信息； 传递遗传信息（通过DNA复制） 表达遗传信息（通过转录、翻译） ①mRNA：转录遗传信息，翻译的模板 ②tRNA：运输特定氨基酸 ③rRNA：核糖体的组成成分 ④某些病毒的遗传物质； ⑤催化作用（酶） 二、遗传信息的转录 (1)概念：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)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。 (3)过程 (4)条件： 模板：DNA的一条链 原料：核糖核苷酸 能量： 酶：RNA聚合酶 (5)产物：mRNA、rRNA、tRNA。 (6)配对原则：A-U T-A C-G G-C (7)遗传信息的传递方向：DNA→mRNA (8)mRNA的延伸方向：5，→3， 读取的模板链方向：3，→5， ※易错警示　有关转录的提醒 （1） 遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程不需要解旋酶。 （2） RNA聚合酶的结合部位：DNA模板链上启动子 （3） 分裂细胞中发生DNA的复制，而一般的活细胞都可以转录 （4）转录的单位：基因 1个DNA分子可转录得到多个多种mRNA （5）一个细胞周期中转录和复制的发生次数？1次复制，多次转录 （6）mRNA与模板链之间碱基序列？与非模板链之间呢？ mRNA与模板链碱基序列互补,与非模板链除了用U换了T，其它序列相同 （7）怎么理解基因的选择性表达？ 一个个体的不同体细胞中，核基因相同，RNA不完全相同，蛋白质不完全相同. 一个细胞的不同时期，RNA和蛋白质不完全相同。 （8）一个基因的两条链都可以作为转录的模板吗？一个DNA分子上的所有基因的模板链都相同吗？ 转录时只能以基因的一条链为模板；不同的基因模板链不一定相同。 （9）转录的产物：mRNA、tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息。 三、遗传信息的翻译 1.概念：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的过程。 2.密码子 （1）概念：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。 （2）种类：64种 （3）特点：简并性：一种氨基酸对应一种或几种密码子 一种密码子只能决定一种氨基酸， 通用性：地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码 （4）“思考”：密码子的简并性有怎样的生物学意义？ ①从增强密码子容错性的角度，当基因突变，密码子改变时，由于密码子的简并性，可能氨基酸不变； ②从密码子使用频率来考虑，使用频率高氨基酸，几种不同的密码子都编码此种氨基酸可以保证翻译的速度。 3.反密码子： （1）位置：tRNA （2）特点：特异性：一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。 ①tRNA并非仅由 3个核糖核苷酸(碱基)构成，而是含有多个核糖核苷酸(碱基)。 ②tRNA3，端为OH端，连接氨基酸。5，端为P端 反密码子的读取方向：由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。 ③tRNA中含有碱基对，所以有氢键 （4）密码子与反密码子的比较 项目 密码子 反密码子 位置 mRNA tRNA 作用 直接决定蛋白质中氨基酸的序列 识别密码子，转运氨基酸 特点 与DNA模板链上的碱基互补 与mRNA中密码子的碱基互补 4.过程 （1）时间：个体发育过程中 （2）条件：模板、原料、能量、酶、tRNA、核糖体（体外合成条件） 模板：mRNA 原料：21种氨基酸 能量：ATP tRNA：运输氨基酸（运输氨基酸的物质：不一定是蛋白质）——翻译者 场所：核糖体 （3）翻译过程：需3种RNA：mRNA，tRNA，rRNA （4）产物：多肽蛋白质。 （5）配对原则：A-U U-A C-G G-C （6）遗传信息的传递方向：mRNA→蛋白质 读取的mRNA方向：5，→3，； ※ 易错警示有关转录和翻译的易错点 (1)翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。1个核糖体上有2个tRNA的结合位点。 (2)真核细胞的基因：先转录后翻译，转录的主要场所是细胞核； 原核细胞的基因：边转录边翻译。 真核生物mRNA合成后不能直接做翻译的模板，必须经过剪切去内含子转录部分才可以。原核生物mRNA合成后直接做翻译的模板，原核生物基因没有内含子不必经过剪切加工。 5.多聚核糖体： (1)提高蛋白质合成效率的措施：一个mRNA可相继结合多个核糖体。 (2)意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 (3)方向：从左向右(见右图)，判断依据：多肽链的长短，方向：短→长。 (4)结果：合成多条相同的肽链，每条肽链的合成速率不变。 6.复制、转录、翻译的比较 阶段 项目 复制 转录 翻译 时间 细胞细胞分裂前的间期 （分裂的细胞） 生长发育的连续过程（一般的活细胞） 进行场所 主要在细胞核、 还有叶绿体、线粒体 主要在细胞核、 还有叶绿体、线粒体 细胞质的核糖体中 模板 以DNA的两条链为模板 以DNA的一条链为模板 信使RNA（mRNA） 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 合成蛋白质的21种氨基酸 酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶等 （DNA连接酶） RNA聚合酶等 多种酶 产物 2个双链DNA （3种）RNA 多肽链 特点 边解旋边复制； 半保留式复制 边解旋边转录 从起始密码开始，到终止密码结束；一个 mRNA上相继结合多个核糖体，顺次合成多条肽连 遗传信息的传递方向 亲代DNA→子代DNA 读取模板链方向：3，→5， 子链方向5，→3， DNA→mRNA 读取模板链方向3，→5， RNA延伸方向5，→3， mRNA→蛋白质 沿mRNA移动5，→3， 模板链的去向 与子链螺旋形成新的DNA分子 与非模板链恢复双螺旋结构 mRNA被降解 配对原则 A-T,T-A,C-G,G-C A-U,T-A,C-G,G-C A-U,U-A,C-G,G-C 意义 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传递到子代 表达遗传信息，使生物体表达出各种遗传性状 7.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 (1)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系 直接决定氨基酸位置的：mRNA； 根本决定氨基酸位置的：DNA （2）基因表达中相关计算 ①DNA模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA中A＋U(或C＋G)相等，则(A＋T)总%＝(A＋U)%。 计算题分析好计算互补还是不互补类型的碱基和，再根据公式计算。 ②DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示： 不考虑内含子和终止密码的情况下DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。 ③DNA中碱基数：氨基酸数>6:1,原因： 1基因不连续，基因间区非编码区不编码 2在编码区中又分内含子和外显子，外显子才翻译表达蛋白质 3终止密码不编码氨基酸 8.中心法则中心法则 (1)提出者：克里克：假说演绎法 (2)补充后的内容图解 (3)不同类型生物遗传信息的传递 ①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递 a高度分化的细胞遗传信息的传递 b请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式 c请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式 ②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递 ③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递 ※生命是物质、能量和信息的统一体。 易错警示　有关中心法则的提醒 (1)RNA复制和逆转录：只发生在被病毒寄生的细胞中，而在其他生物体内不能发生。 (2)RNA复制酶、逆转录酶均来自病毒自身，但是该酶起初应在寄主细胞核糖体上，由寄主细胞提供原料合成。 9.DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 场所 主要细胞核 主要细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 能量 ATP 碱基互补配对原则 G→C，C→G A→T，T→A A→U，T→A A→U，U→A A→T，U→A A→U，U→A 产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA 意义 前后代之间传递遗传信息 表达遗传信息 表达遗传信息 通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质 前后代之间传递遗传信息 10. 尼伦伯格和马太采用了蛋白质体外合成技术： 试管中加入一种氨基酸、人工合成的RNA多聚核苷酸、除去了DNA和mRNA的细胞提取液。 DNA和mRNA的细胞提取液提供：酶、核糖体、ATP、tRNA； 去除DNA和mRNA的目的：排除细胞内DNA和mRNA的干扰 第2节 基因表达与性状的关系 一．基因对性状的控制 直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 如囊性纤维病（CFTR蛋白结构异常）、镰状细胞贫血病（血红蛋白结构异常）等。 间接途径：基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状。 如白化病（无法合成酪氨酸酶）、豌豆粒形（淀粉酶异常）。 2． 基因的选择性表达与细胞分化 1. 基因种类： 管家基因：所有细胞中都表达，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因； 奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。 不是所有的基因都进行选择性表达，只有奢侈基因进行选择性表达。 2. 细胞分化的本质：基因的选择性表达 3. 基因的选择性表达与基因表达的调控有关【调控基因表达的时间、场所、表达水平】 3． 表观遗传 1. 例子： （1）柳穿鱼植株Lcyc基因不表达的原因是，它被高度甲基化（Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团。） （2）某种小鼠，自已带小鼠的基因型都是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。原因：Avy基因的前端甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体色的颜色越深。 2. 概念：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。【两变一不变一遗传】 3. 特点：不发生DNA序列的变化。如同卵双胞胎具有完全相同的基因，但性状不完全相同。 可遗传：DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代表现同样的表型。 受环境影响 表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。 4. 类型：DNA甲基化；组蛋白甲基化、乙酰化 如部分碱基发生甲基化修饰，抑制基因的表达，进而影响表型。环境可以影响DNA的甲基化水平 例：基因组成相同的同卵双胞胎的微小差异；蜂群中蜂王和工蜂形态、结构、生理和行为的不同与表观遗传有关。 5. 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。 四．基因与性状的数量关系 数量关系：基因与性状并不都是简单的一一对应的关系。 生物的性状是基因与环境共同作用的结果。（基因型相同，环境不同，表现型不同） 学科网（北京）股份有限公司 $$