『壹』 基因通過控制什麼來控制生物性狀
基因對性狀的控制可以分為直接控制和間接控制兩種:
1.直接控制結構蛋白:如鐮刀形細胞貧血症就是因為血紅紅蛋白結構異常引起;
2.通過控制酶的合成來影響代謝,從而間接控制性狀:如白化病(酪氨酸酶不能合成從而影響黑色素的形成)。
『貳』 為什麼基因控制生物的性狀
基因控制蛋白質的合成,蛋白質包括酶類和非酶蛋白,非酶蛋白直接參與細胞的構成,比如說,組蛋白參與染色體的構成,沒有組蛋白的基因,DNA就無法形成光鏡下可見的染色體。生物體的非蛋白物質的合成和代謝則由一系列的酶促反應完成。比如構成細胞膜的磷脂,則是由甘油,脂肪酸和磷酸在酶作用下合成的。這些酶由基因編碼,一個基因決定一種酶,缺少這些基因,相應的物質就不能合成,生物體就會出現各種特徵。另外,物質的代謝也由酶催化,比如大多數生物有合成糖酵解途徑的酶的基因,因此能利用葡萄糖酵解獲得能量,而立克次氏體則無這些基因,因此它不能利用糖類獲得能量。最後舉個例子,人類的貓叫綜合症是由於人類23號染色體的一段缺失造成的,缺失的染色體上有很多基因,沒有了這些基因,人就表現出病症。
『叄』 基因是怎樣控制性狀的呢
這是科學家始終關注的關鍵問題,這個問題非常復雜,表現形式也不一樣。
從1940年開始,遺傳學家比德爾和美國的生物學家塔特姆合作,用紅色麵包霉做材料進行研究。他們發現它有很多優點,如繁殖快,培養方法簡單和有顯著的生化效應等,因此研究工作進展順利,並且得到了巨大的成果。他們用X射線照射紅色麵包霉的分生孢子,使它發生突變。然後把這些孢子放到基本培養基(含有一些無機鹽、糖和維生素等)上培養,發現其中有些孢子不能生長。這可能是由於基因的突變,喪失了合成果種生活物質的能力,而這種生活物質又是紅色麵包霉在正常生長中不可缺少的,所以它就無法生長。如果在基本培養基中補足了這些物質,那麼孢子就能繼續生長。應用這種辦法,比德爾和塔特姆查明了各個基因和各類生活物質合成能力的關系,發現有些基因和氨基酸的合成有關、有些基因和維生素的合成有關,等等。
經過進一步研究,比德爾和塔特姆發現,在紅色麵包霉的生物合成中,每一階段都受到一個基因的支配,當這個基因因為突變而停止活動的時候,就會中斷這種酶的反應。這說明在生物合成過程中酶的活動是受基因支配的,也就是說,基因和酶的特性是同一序列的。於是他們在1946年提出了「一個基因一個酶」的理論,用來說明基因通過酶控制性狀發育的觀點,就是一個基因控制一個酶的合成。具體地說,每一個基因都是操縱一個並且只有一個酶的合成,因此控制那個酶所催化的單個化學反應。我們知道酶具有催化和控制生物體內化學瓜的特殊才能,這樣,基因就通過控制酶的合成而控制生物體內的化學反應,並最終控制生物的性狀表達。雖然「一個基因一個酶」的理論,既沒有探究基因的物理、化學本性,也沒有研究基因究竟怎樣導向酶的形成,但是它一次從生化學的角度來研究遺傳問題,注意到基因的生化效應,在探索基因作用機理方面是有很大貢獻的。
但生物學家到後來發現問題不是那麼簡單,基因有時並不控制酶的合成,而是蛋白質的空間結構,從而達到控制性狀的目的,於是在此基礎上,遺傳學家和生物化學家又提出了「一個基因一條多肽鏈」的假說,一個酶是由許多多肽鏈構成的。這樣若干個基因控制若干個多肽鏈,這些多肽鏈又構成一個酶,並最終控制生物性狀表達。
近年來,許多實驗室對真核細胞基因的分析研究表明:DNA上的密碼順序一般並不是連續的,而是間斷的;中間插入了不表達的,甚至產物不是蛋白質的DNA,相繼發現「不連續的結構基因」、「路躍基因」、「重疊基因」等。這些研究成果說明,功能上相關的各個基因,不一定緊密連鎖成操縱子的形式,它們不但可以分散在不同染色體或者同一染色體的不同部門上,而且同一個基因還可以分成幾個部分。因此,過去的「一個基因一個酶」或者「一個基因一條多肽鏈」的說法就不夠確切和全面了。實際上,基因控制生物性狀的遺傳是非常復雜的,有直接作用,有間接作用,還有依靠一種叫做操縱子的東西來控制生物的遺傳,甚至還受到環境的影響等等。
如果基因的最後產物是結構蛋白,基因的變異可以直接影響到蛋白質的特性,從而表現出不同的遺傳性狀,從這個意義上說,可以看做是基因對性狀表現的直接作用。
基因通過控制酶的合成,間接地作用於性狀表現,這種情況比上述的第一種情況更為普遍。例如,高莖豌豆和矮莖豌豆,高莖(T)對矮莖(t)是顯性。據研究,高莖豌豆含有一種能促進節間細胞伸長的物質——赤黴素,它是一類植物激素。赤黴素的產生需要酶的催化,而高莖豌豆的T基因的特定鹼基序列,能夠通過轉錄、翻譯產生出促使赤黴素形成的酶,這種酶催化赤黴素的形成,赤黴素促進節間細胞生長,於是表現為高莖。而矮莖基因t,則不能產生這種酶,因而也不能產生赤黴素,節間細胞生長受到限制,表現為矮莖豌豆。