简要叙述遗传信息是如何控制生物性状的

‘壹’ 基因是怎样控制性状的呢

这是科学家始终关注的关键问题，这个问题非常复杂，表现形式也不一样。

从1940年开始，遗传学家比德尔和美国的生物学家塔特姆合作，用红色面包霉做材料进行研究。他们发现它有很多优点，如繁殖快，培养方法简单和有显着的生化效应等，因此研究工作进展顺利，并且得到了巨大的成果。他们用X射线照射红色面包霉的分生孢子，使它发生突变。然后把这些孢子放到基本培养基(含有一些无机盐、糖和维生素等）上培养，发现其中有些孢子不能生长。这可能是由于基因的突变，丧失了合成果种生活物质的能力，而这种生活物质又是红色面包霉在正常生长中不可缺少的，所以它就无法生长。如果在基本培养基中补足了这些物质，那么孢子就能继续生长。应用这种办法，比德尔和塔特姆查明了各个基因和各类生活物质合成能力的关系，发现有些基因和氨基酸的合成有关、有些基因和维生素的合成有关，等等。

经过进一步研究，比德尔和塔特姆发现，在红色面包霉的生物合成中，每一阶段都受到一个基因的支配，当这个基因因为突变而停止活动的时候，就会中断这种酶的反应。这说明在生物合成过程中酶的活动是受基因支配的，也就是说，基因和酶的特性是同一序列的。于是他们在1946年提出了“一个基因一个酶”的理论，用来说明基因通过酶控制性状发育的观点，就是一个基因控制一个酶的合成。具体地说，每一个基因都是操纵一个并且只有一个酶的合成，因此控制那个酶所催化的单个化学反应。我们知道酶具有催化和控制生物体内化学瓜的特殊才能，这样，基因就通过控制酶的合成而控制生物体内的化学反应，并最终控制生物的性状表达。虽然“一个基因一个酶”的理论，既没有探究基因的物理、化学本性，也没有研究基因究竟怎样导向酶的形成，但是它一次从生化学的角度来研究遗传问题，注意到基因的生化效应，在探索基因作用机理方面是有很大贡献的。

但生物学家到后来发现问题不是那么简单，基因有时并不控制酶的合成，而是蛋白质的空间结构，从而达到控制性状的目的，于是在此基础上，遗传学家和生物化学家又提出了“一个基因一条多肽链”的假说，一个酶是由许多多肽链构成的。这样若干个基因控制若干个多肽链，这些多肽链又构成一个酶，并最终控制生物性状表达。

近年来，许多实验室对真核细胞基因的分析研究表明：DNA上的密码顺序一般并不是连续的，而是间断的；中间插入了不表达的，甚至产物不是蛋白质的DNA，相继发现“不连续的结构基因”、“路跃基因”、“重叠基因”等。这些研究成果说明，功能上相关的各个基因，不一定紧密连锁成操纵子的形式，它们不但可以分散在不同染色体或者同一染色体的不同部门上，而且同一个基因还可以分成几个部分。因此，过去的“一个基因一个酶”或者“一个基因一条多肽链”的说法就不够确切和全面了。实际上，基因控制生物性状的遗传是非常复杂的，有直接作用，有间接作用，还有依靠一种叫做操纵子的东西来控制生物的遗传，甚至还受到环境的影响等等。

如果基因的最后产物是结构蛋白，基因的变异可以直接影响到蛋白质的特性，从而表现出不同的遗传性状，从这个意义上说，可以看做是基因对性状表现的直接作用。

基因通过控制酶的合成，间接地作用于性状表现，这种情况比上述的第一种情况更为普遍。例如，高茎豌豆和矮茎豌豆，高茎(T）对矮茎(t）是显性。据研究，高茎豌豆含有一种能促进节间细胞伸长的物质——赤霉素，它是一类植物激素。赤霉素的产生需要酶的催化，而高茎豌豆的T基因的特定碱基序列，能够通过转录、翻译产生出促使赤霉素形成的酶，这种酶催化赤霉素的形成，赤霉素促进节间细胞生长，于是表现为高茎。而矮茎基因t，则不能产生这种酶，因而也不能产生赤霉素，节间细胞生长受到限制，表现为矮茎豌豆。

‘贰’ 基因控制生物性状的两种方式

基因控制生物性状的两种方式：
基因通过控制蛋白质的合成来直接控制性状。
基因通过控制酶的合成近而控制代谢过程,以此来控制性状。
基因是控制生物性状的基本单位：
染色体是指细胞核容易被碱性染料染成深色的物质，结构由DNA和蛋白质两种物质组成，遗传信息在DNA上，DNA是主要的遗传物质．一条染色体上包含一个DNA分子．一个DNA分子上包含有多个基因，基因是染色体上具有控制生物性状的DNA片段．生物的某个具体性状是由基因控制的，基因是决定生物性状的基本单位．

‘叁’ 基因通过控制什么来控制生物性状

1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状；

2、基因通过指导蛋白质的合成，控制蛋白质结构进而直接控制生物体的性状。

基因表达的主要过程是基因的转录和信使核糖核酸（mRNA）的翻译。基因调控主要发生在3个水平上，即：

DNA修饰水平、RNA转录的调控、和mRNA翻译过程的控制；

微生物通过基因调控可以改变代谢方式以适应环境的变化，这类基因调控一般是短暂的和可逆的；

多细胞生物的基因调控是细胞分化、形态发生和个体发育的基础，这类调控一般是长期的，而且往往是不可逆的。基因调控的研究有广泛的生物学意义，是发生遗传学和分子遗传学的重要研究领域。

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基因分类

1、结构基因

基因中编码RNA或蛋白质的碱基序列。

（1）原核生物结构基因：连续的，RNA合成不需要剪接加工；

（2）真核生物结构基因：由外显子（编码序列)和内含子（非编码序列)两部分组成。

2、非结构基因

结构基因两侧的一段不编码的DNA片段(即侧翼序列)，参与基因表达调控。

（1）顺式作用元件：能影响基因表达，但不编码RNA和蛋白质的DNA序列；

其中包括：

启动子：RNA聚合酶特异性识别结合和启动转录的DNA序列。有方向性，位于转录起始位点上游。

上游启动子元件：TATA盒上游的一些特定DNA序列，反式作用因子可与这些元件结合，调控基因的转录效率。

反应元件：与被激活的信息分子受体结合，并能调控基因表达的特异DNA序列。

增强子：与反式作用因子结合，增强转录活性，在基因任意位置都有效，无方向性。

沉默子：基因表达负调控元件，与反式作用因子结合，抑制转录活性。

Poly(A)加尾信号：结构基因末端保守的AAUAAA顺序及下游GT或T富含区，被多聚腺苷酸化特异因子识别，在mRNA 3′端加约200个A。

（2）反式作用因子：能识别和结合特定的顺式作用元件,并影响基因转录的一类蛋白质或RNA。

‘肆’ 基因如何控制性状

1、基因直接控制生物性状是通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。如人类的血红蛋白分子是由几百个分子结构氨基酸构成的。
2、基因间接控制性状是一些基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。如正常人的皮肤、毛发等处的细胞中有一种酶，叫做酪氨酸酶，它能够将酪氨酸转变为黑色素。

‘伍’ 遗传信息是如何控制生物体性状

中心法则
DNA通过转录形成mRNA，mRNA在经过翻译形成蛋白质，由蛋白质控制生物性状，或者由酶的合成控制性状

‘陆’ 10、举例说明基因如何控制生物的性状

基因控制生物性状过程：1.基因是有遗传效应的DNA片段（例如人眼皮的性状单眼皮或双眼皮）；2.转录。含有单眼皮的基因在细胞核通过转录形成信使RNA；3.翻译。带有遗传信息的RNA从细胞核出来进入细胞质，与核糖体结合，根据遗传信息，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质（单眼皮性状）。无论转录还是翻译，都是按碱基配对原则进行的。

‘柒’ 遗传物质是怎样决定性状的

性状是由环境和基因共同决定的，那么基因也就是所谓的遗传物质。基因主要是通过影响蛋白质的结构和相关酶的合成来控制性状的。必修二后半部分有专门的论述，同学要多看教材呢

‘捌’ 基因控制性状的机制是什么

因内含有的控制生物性状的遗传信息，存在于染色体的DNA分子上。基因控制生物性状的过程称为基因表达。在基因表达中，生物遗传信息的传递途径是：DNA→RNA→蛋白质（表现性状）
1．转录：从DNA→RNA
遗传信息从DNA传递给RNA的过程称为转录（transcription）。转录时，在RNA聚合酶作用下，以DNA为模板，按碱基配对原则，合成RNA分子。转录形成的RNA，其类型有：tRNA、rRNA、mRNA，tRNA即转运RNA，作用是在蛋白质合成中运送氨基酸；rRNA即核糖体RNA，参与组装核糖体；而mRNA即信使RNA，它携带有编码蛋白质氨基酸序列的遗传信息。
2．翻译：从RNA→蛋白质
将mRNA分子上的遗传信息翻译成由特定氨基酸排列顺序的多肽链，这一过程称为翻译（translation）。将mRNA上的碱基排列顺序（其中每三个碱基为一个遗传密码，决定一种氨基酸）依次转换为氨基酸的排列顺序。已知所有生物都使用相同的遗传密码，这也表明了生物界的统一性。
肽链的氨基酸序列，由mRNA链上的U、C、A、G四种碱基顺序，按三联体密码确定。
如：AUG
UUC
AGC
CCU
UGC
AAA
UGU
GCA……UGA
mRNA
起始Met—phe—Ser—pro—Cys—Lys—Cys—Ala……终止
多肽链
翻译过程在细胞质内进行。合成的多肽链形成蛋白质亚基，最后形成蛋白质。
3．遗传的中心法则
1958年克里克提出了中心法则，他认为遗传信息的自我复制是从DNA到DNA；遗传信息的传递是DNA到RNA，最终决定蛋白质的分子结构和功能。后来人们发现，有些病毒的RNA能自我复制。另外还发现，有些RNA病毒侵染细胞后能产生逆转录酶，逆转录酶以RNA为模板合成双链DNA分子。这个双链DNA分子能整合到寄主细胞的DNA中，可随寄主细胞的DNA复制而复制，同时也可以转录出更多的病毒RNA。考虑以上因素以及某些蛋白质能够调节DNA的复制、转录和翻译，中心法则可以完善为如下图所示。