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學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精庖丁巧解牛知識·巧學(xué)一、中心法則的提出及其發(fā)展中心法則是由科學(xué)家克里克在1957年首先提出的,這一法則提出了生物遺傳信息的主要流動方向。其主要內(nèi)容是:遺傳信息可以由DNA流向DNA,即DNA的自我復(fù)制;也可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì),即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯.但是,遺傳信息不能從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì),或由蛋白質(zhì)傳向DNA、RNA。由于研究工作的不斷深入,中心法則有了新的發(fā)展,很多RNA病毒,如小兒麻痹癥病毒、流感病毒、艾滋病病毒等,在感染宿主細(xì)胞后,它們的RNA在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制,這種復(fù)制是以導(dǎo)入的RNA為模板而不是通過DNA。如用放線菌素D處理宿主細(xì)胞,抑制其DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,但不影響RNA病毒的產(chǎn)生,這表明病毒RNA的復(fù)制并不通過DNA?,F(xiàn)在知道,以RNA為模板的RNA合成,即RNA復(fù)制,是由RNA依賴的RNA聚合酶來催化的。后來的科學(xué)研究又發(fā)現(xiàn),在某些致癌病毒蛋白質(zhì)的合成過程中,RNA可以在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA,這是對中心法則的重要補充.另外逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn),為基因工程及分子生物學(xué)研究開辟了一條新途徑,使很多體內(nèi)反應(yīng)過程可以在體外完成。1982年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的瘋牛病病原體是一種結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì),它可以在腦細(xì)胞內(nèi)大量增殖。這是對中心法則的挑戰(zhàn)。說明了遺傳信息可以從蛋白質(zhì)傳到蛋白質(zhì)。難點剖析遺傳信息的主要流動方向可以用下圖表示:圖解表示遺傳信息傳遞的5條途徑:①DNA→DNA(DNA復(fù)制)②DNA→RNA→蛋白質(zhì) (遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯)③RNA→RNA (RNA的復(fù)制,某些RNA病毒)④RNA→DNA (RNA的逆轉(zhuǎn)錄,某些致癌病毒)⑤蛋白質(zhì)→蛋白質(zhì) (朊病毒)二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。一方面,基因通過控制酶的合成來控制代謝的過程,進(jìn)而控制生物體的性狀.例如:人的白化病就是由于控制人的酪氨酸酶的基因異常引起的.基因異常,酪氨酸酶不能合成,酪氨酸不能轉(zhuǎn)變成黑色素,人由于缺乏黑色素而表現(xiàn)出白化癥狀。另一方面,基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物的性狀。如,鐮刀型細(xì)胞貧血病是由于控制血紅蛋白結(jié)構(gòu)的基因異常,而使紅細(xì)胞由圓餅狀變成了鐮刀型.基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系.基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在復(fù)雜的關(guān)系。細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA,其上也有基因,這些基因稱為細(xì)胞質(zhì)基因,控制細(xì)胞質(zhì)遺傳.細(xì)胞質(zhì)遺傳不符合孟德爾遺傳規(guī)律,后代不出現(xiàn)一定的分離比,而是只表現(xiàn)母本的性狀。由細(xì)胞質(zhì)基因控制的性狀只能通過母親遺傳給后代,稱為母系遺傳。辨析比較中心法則中幾個過程的比較比較項目過程模板原料原則產(chǎn)物實例DNA復(fù)制DNA→DNADNA兩條鏈含A、T、G、C的四種脫氧核苷酸A-TG—CDNA絕大多數(shù)生物DNA轉(zhuǎn)錄DNA→RNADNA一條鏈含A、U、G、C的四種核糖核苷酸A—UT—AG—CRNA絕大多數(shù)生物RNA復(fù)制RNA→RNARNA含A、U、G、C的四種核糖核苷酸A—UG—CRNA以RNA為遺傳物質(zhì)的生物,如煙草花葉病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄RNA→DNARNA含A、T、G、C的四種脫氧核苷酸A—TU-AG—CDNA某些致癌病毒、艾滋病病毒、SARS病毒翻譯RNA→多肽信使RNA20種氨基酸A—UG—C多肽所有生物蛋白質(zhì)增殖蛋白質(zhì)→蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)20種氨基酸—蛋白質(zhì)朊病毒疑點突破染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系問題·探究問題1孔雀開屏是其生命篇章中重要的一頁,雄孔雀美麗的尾屏讓雌孔雀逐美而來,而雌孔雀卻沒有如此美麗的尾屏。決定雌雄孔雀是否有美麗尾屏的因素是什么?為什么它能決定生物的性狀?探究:雌雄孔雀尾屏的性狀,與其體內(nèi)雌、雄性激素水平有直接關(guān)系,但根本因素是基因。因為基因中的脫氧核苷酸的排列順序包含著遺傳信息,基因通過一定的方式和途徑,把遺傳信息反映到蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上來,從而決定生物的性狀。問題2“蘭葉春葳蕤,桂花秋皎潔”,這句詩的大意是春天的蘭葉茂盛,而秋天的桂花芬芳。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的根本原因是什么?這些生物為什么會有如此表現(xiàn)?探究:產(chǎn)生這些現(xiàn)象的根本原因,是遺傳物質(zhì)DNA在起作用。通過DNA上的基因控制蛋白質(zhì)的合成,從而體現(xiàn)生物的性狀??稍O(shè)計實驗探究春天的蘭葉茂盛,而秋天的桂花芬芳的外部因素。典題·熱題例1如下圖表示甲、乙、丙三種病毒的遺傳信息傳遞過程,請根據(jù)所提供的圖示完成下列問題:(1)三種病毒的遺傳物質(zhì)分別是:甲。_________;乙。_________;丙。_________.(2)用圖式表示它們的遺傳信息傳遞過程:甲._____________________________________________;乙._____________________________________________;丙。_____________________________________________。(3)舉例說明三種不同的病毒:甲。_____________________________________________;乙._____________________________________________;丙。_____________________________________________。解析:絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。生物的遺傳物質(zhì)不同,其遺傳信息的傳遞過程就不同。某些致癌病毒可以進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。病毒屬于寄生生物,它的轉(zhuǎn)錄、翻譯和復(fù)制都必須依賴宿主細(xì)胞才能進(jìn)行。從圖中可知病毒甲的核酸為DNA,乙的為RNA,丙的為RNA,此即三種病毒的遺傳物質(zhì)。在遺傳信息傳遞過程中,甲中的DNA能自我復(fù)制并能將遺傳信息從DNA傳遞到RNA,再傳遞到蛋白質(zhì)。乙的RNA能自我復(fù)制,并把遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì),丙的RNA能通過逆轉(zhuǎn)錄合成DNA,又通過轉(zhuǎn)錄、翻譯控制蛋白質(zhì)的合成。答案:(1)DNARNARNA(2)(3)噬菌體煙草花葉病毒某些致癌病毒例2如下圖所示,在a、b試管內(nèi)加入的DNA都含有30對堿基。前4支試管內(nèi)都有產(chǎn)物生成。請完成下列問題:(1)a、b、c、d試管內(nèi)分別模擬的是什么過程?a.__________,b.__________,c.__________,d.__________。(2)能形成RNA的試管是__________;若c、d、e試管中加入的信使RNA都是由此產(chǎn)生的,則這些RNA分子中均含__________個堿基,有__________個密碼子。(3)寫出試管中的產(chǎn)物名稱:a。__________;b.__________;c.__________;d.__________。(4)a、b兩試管內(nèi)的DNA在作模板時的區(qū)別是____________________________________________________________。(5)若想在e試管內(nèi)獲取多肽,還應(yīng)加入的物質(zhì)是__________。(6)d試管中加入的酶比a試管加入的酶多了______________酶。解析:(1)在生物的生殖和發(fā)育過程中,遺傳信息的流動過程可概括表示如下:信息流動的每個過程中的模板、原料、堿基配對方式、產(chǎn)物各有所不同。在每一個過程中,前者決定后者主要是通過如下兩個方面:前者為后者的形成提供一個模板;嚴(yán)格的堿基互補配對原則決定了后者的性質(zhì),能準(zhǔn)確反映前者。(2)分析某一過程的性質(zhì)及產(chǎn)物可從如下幾個方面著手:①從模板分析:如果模板是DNA,生理過程可能是DNA復(fù)制或DNA轉(zhuǎn)錄;如果模板是RNA,生理過程可能是RNA復(fù)制或RNA逆轉(zhuǎn)錄。②從原料分析:如果原料為脫氧核苷酸,產(chǎn)物一定是DNA;如果原料為核糖核苷酸,產(chǎn)物一定是RNA。本題考查遺傳信息傳遞的有關(guān)知識,是體外模擬中心法則的內(nèi)容。a與d兩試管中加入的原料都是脫氧核苷酸,其產(chǎn)物相同,都是DNA,但a加入的模板是DNA,故模擬的是DNA的復(fù)制過程,d加入的模板是RNA,故模擬的是逆轉(zhuǎn)錄過程.b與c兩試管中加入的原料
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