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专题十 遗传的分子基础
拓展一 多种多样的的病毒 早期蛋白 一般称病毒 复制前所表
ａ． ： ＤＮＡ
１ 病毒的分类 达的蛋白质为早期蛋白 主要调节病毒基因的
． ，
按病毒感染的宿主范围 动物病毒 植 表达及病毒 的复制 也在不同程度上影响
（１） ： 、 ＤＮＡ ，
物病毒 细菌病毒 噬菌体 等 宿主细胞的 复制与 转录
、 （ ） 。 ＤＮＡ ＲＮＡ 。
按病毒的核酸类型 晚期蛋白 主要是病毒包装过程中所需要
（２） ｂ． ：
病毒包括双链 病毒和单链 的蛋白 它们是子代病毒的装配物质基础
①ＤＮＡ ＤＮＡ ， 。
病毒 病毒
ＤＮＡ 。 ②ＲＮＡ
ì ï双链 侵染性单链 病毒 也叫 病
ａ． ＲＮＡ ， ＲＮＡ（＋）
ï
ï 病毒 毒 如辛德毕斯病毒 其 可直接作为模板
ＲＮＡ ， ， ＲＮＡ ，
ï
ï ì ï正链 侵染性单 进行复制并指导病毒蛋白质的合成
②ＲＮＡí
ï
（ 。
病毒 ï单链 ï链 病毒 负链 非侵染性单链 病毒 也称
ï í ＲＮＡ ） ＲＮＡ ｂ． ＲＮＡ ， ＲＮＡ（－）
ï 病毒ï病毒 非侵染性 病毒 如流感病毒 侵染细胞后 必须以其
ïＲＮＡ ï （ ， ， ， ＲＮＡ
ï ï
î î单链 病毒 为模板 在自身携带的 聚合酶的作用下合
ＲＮＡ ） ， ＲＮＡ
２ 病毒的基本结构 成 进而指导病毒蛋白质的合成
． ｍＲＮＡ， 。
病毒的基本结构由蛋白质和核酸组成 逆转录病毒
（１） 。 ③
蛋白质构成了包裹病毒核酸的衣壳 衣壳和核 以病毒 为模板 在病毒自身所携带的
。 ＲＮＡ ，
酸构成病毒的核壳体 衣壳有保护核酸的 逆转录酶的作用下 合成病毒 分子 随后病
。 ， ＤＮＡ ，
作用 毒 整合到宿主细胞染色质的 链上 以
。 ＤＮＡ ＤＮＡ ，
有些病毒在核壳体外 还围有脂双层的 整合在细胞 上的病毒 片段为模板 合
（２） ， ＤＮＡ ＤＮＡ ，
囊膜 其主要成分为脂质和蛋白质 成新的病毒基因组 与病毒 后者与
， 。 ＲＮＡ ｍＲＮＡ，
多数病毒还带有病毒特异的酶和数量 核糖体结合 翻译出各种病毒蛋白质 如逆转录
（３） ， （
不等的其他蛋白质 酶 最后装配产生新的子代病毒
。 ）， 。
拓展二 病毒在细胞内的增殖 ２ 病毒的装配、成熟与释放
．
１ 病毒在细胞内增殖 无囊膜病毒 核酸与蛋白质装配成核壳
． （１） ：
病毒识别和侵入细胞 体 就成为具有感染性的完整病毒 细胞崩解
（１） ， → ，
病毒表面的蛋白质与细胞表面特异性受体 病毒释放
。
相互作用 病毒与细胞发生特异性的吸附 病毒 有囊膜病毒 核酸与蛋白质装配成核壳
； ； （２） ：
进入细胞后 在细胞内的蛋白水解酶的作用下 体后 需要以出芽方式包上囊膜而发育成成熟
， ， ，
衣壳裂解 释放核酸 的子代病毒 多以出芽方式释放 一般病毒是
， 。 → ，
病毒核酸的复制 转录与蛋白质的合成 逐步向外释放的
（２） 、 。
病毒 病毒 如疱疹病毒 进入 ３ 以辛德毕斯病毒为例，图解病毒在细胞中
①ＤＮＡ ： ＤＮＡ（ ） ．
细胞核 在病毒 指导下先后转录 翻译病 的增殖过程
→ ＤＮＡ 、
毒的 早期蛋白 和 晚期蛋白 并进行病毒 拓展二 深入浅出话“ 指纹技术”
“ ” “ ” ＤＮＡ
的复制 １ 什么是 指纹？
ＤＮＡ 。 ． ＤＮＡ
１６特定的限制性内切核酸酶能将 分子切 泡 向两侧复制形成两个复制叉 解开的
ＤＮＡ ，ＤＮＡ 。
割成多个长度不同的片段 再利用电泳等技术 两条母链都可以作为模板链
， 。
分离这些片段 即可获得 片段图谱 即 聚合酶只能催化子链沿 方
， ＤＮＡ ， （２）ＤＮＡ ５′→３′
指纹 向延伸 因此以 的链为模板链时
ＤＮＡ 。 。 ３′→５′ ，ＤＮＡ
２ 指纹技术的原理是什么？ 聚合酶可以沿 的方向合成互补的新链 这
．ＤＮＡ ５′→３′ ，
在真核生物基因组 中存在着一些高度 条链称为前导链
ＤＮＡ 。
重复的序列 即由一短序列首尾相连 多次重复 当以 的链为模板时则不能连续
， 、 （３） ５′→３′
串联而成 其具有高度特异性 几乎可以使每个 合成新链 这条链称为滞后链 聚合酶先
， ， ， 。 ＤＮＡ
个体形成唯一的特征性带型 合成冈崎片段 连接酶负责把这些冈崎片
。 。 ＤＮＡ
３ 指纹技术可应用的领域有哪些？ 段的缺口补平 使冈崎片段连成完整的 链
．ＤＮＡ ， ＤＮＡ 。
刑事案件上确认犯罪嫌疑人 这种前导链的连续复制和滞后链的不
（１） （４）
在法医学上 要确认某人是否为嫌疑人 可 连续复制在生物细胞中是普遍存在的 称为
， ， ，
提取其血样或毛发的 做出 指纹图 的半不连续复制 ２ 的复制方向
ＤＮＡ， ＤＮＡ ， ＤＮＡ 。 ．ＤＮＡ
然后与犯罪现场残留的血 精液 唾液 痰液 毛 的双向复制
、 、 、 、 （１）ＤＮＡ
发 骨骼或其他肉体成分提取得到的 指纹 的单向复制
、 ＤＮＡ （２）ＤＮＡ
图相比对 ３ 多起点复制
。 ．
如果条带完全一致 条带的位置和强度 真核生物染色体 的复制方式为多
① （ （１） ＤＮＡ
均相同 则为同一个体 起点复制 如图 细菌 只有一个复制起
）， 。 （ ）， ＤＮＡ
如果检测结果显示的条带与嫌疑人的条 始点
② 。
带相比有部分缺失 则还需要计算两者的相关 多起点复制能加快 复制的速度
， （２） ＤＮＡ ，
性和同一认定的可信程度 满足细胞对 的需要
。 ＤＮＡ 。
亲子鉴定 拓展四 表现遗传的机制
（２）
原理 是人的遗传物质 主要是由父 １ 甲基化
① ：ＤＮＡ ， ．ＤＮＡ
母遗传的 分析发现 指纹图谱中几乎每 在 碱基上增加甲基基团的化学修饰称
。 ，ＤＮＡ ＤＮＡ
一条带纹都能在其双亲之一的图谱中找到 这 为 甲基化 甲基化在除酵母菌外的
， ＤＮＡ 。 ＤＮＡ
种带纹符合经典的孟德尔遗传规律 因此可通 真核生物中普遍存在 多发生于胞嘧啶的第 位
。 ， ５
过 指纹技术确定亲缘关系 碳原子上 形成 甲基胞嘧啶
ｍ
ＤＮＡ 。 ， ５′－ （５ Ｃ）。
依据 在进行亲子鉴定时 如果能从父母 ２ 组蛋白修饰：甲基化和乙酰化
② ： ， ．
的 指纹中找到孩子的几乎所有条带 就可 核小体的装配是染色体包装的第一步 因
ＤＮＡ ， ，
以确定亲子关系 此参与核小体装配的组蛋白是决定染色质包装
。
其他方面应用 比如空难事故受难者残 程度的重要因素之一 组蛋白修饰是发生在组
（３） ： 。
骸鉴定 器官移植的配型实验等 蛋白上的翻译后修饰 主要发生在核心组蛋白
、 。 ，
拓展三 的半不连续复制和多起点复制 的某些氨基酸残基上 包括乙酰化 甲基化 磷
ＤＮＡ ， 、 、
１ 半不连续复制 酸化等
． 。
在复制起点处 两条链解开形成复制 组蛋白甲基化 组蛋白甲基化不仅修饰
（１） ， （１） ：
１７位点不同 而且每个残基的甲基化程度也不同 色的基因是位于 染色体上的一对等位基因
， ， Ｘ ：
这极大地增加了组蛋白甲基化修饰调控的复杂 黄色 和 黑色 雄猫只有一条 染色
Ｏ Ｂ
Ｘ （ ） Ｘ （ ）， Ｘ
性和多样性 组蛋白甲基化修饰既与基因的转 体 因此 毛色不是黄色就是黑色 而雌猫却出
。 ， ， 。
录抑制相关 又与转录激活相关 这取决于被修 现了黑黄相间的类型 这是为什么呢
， ， ， ？
饰的氨基酸残基所处的位置 被修饰的程度 以 哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然 染色
、 ， Ｘ
及甲基转移酶的性质 体数量不同 但 染色体上的基因所表达的蛋
。 ， Ｘ
组蛋白乙酰化 组蛋白乙酰化修饰一般 白质的量是平衡的 这个过程称为剂量补偿
（２） ： ， 。
与基因转录激活有关 在染色质复制时 组蛋 雌猫比雄猫多出 条 染色体 由于剂量补偿
。 ， １ Ｘ ，
白会被短暂地乙酰化 若染色质中组蛋白的乙 效应 在胚胎初期 细胞中的 条 染色体就会
。 ， ， １ Ｘ
酰化发生在细胞周期的其他时期 则可能与基 随机发生固缩失活 形成巴氏小体 而且发生染
， ， ，
因表达的状态有关 色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也
。
３ 的干扰 保留相同的染色体失活状态
．ＲＮＡ 。
干扰是指与靶基因序列同源的双链 对于基因型为 的雌猫 如果体细胞中
Ｂ Ｏ
ＲＮＡ Ｘ Ｘ ，
所诱导的一种序列特异性转录后基因沉默 携带黑毛基因 的 染色体失活 就不能表
Ｂ
ＲＮＡ Ｂ Ｘ ，Ｘ
现象 干扰主要是对 进行干扰 起 达 而另一条 染色体上的 表达 那么由该
Ｏ
。 ＲＮＡ ｍＲＮＡ ， ， Ｘ Ｘ ，
作用的主要是三类小分子 小 细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛 同理
ＲＮＡ：ｍｉＲＮＡ（ ； ，
小分子干扰 和 这 如果体细胞中携带黄毛基因 的 染色体失
ＲＮＡ），ｓｉＲＮＡ（ ＲＮＡ） ｐｉＲＮＡ。 Ｏ Ｘ
三类小分子均能够调控基因的表达 主要靠 活 则 不表达 表达 由该细胞增殖而来的
Ｏ Ｂ
——— ， Ｘ ，Ｘ ，
直接结合特异的靶标 从而阻止依赖该 皮肤上就会长出黑色体毛 因此 基因型为
ｍＲＮＡ， 。 ，
的蛋白质进行翻译或者导致靶标 的雌猫会呈现黑黄相间的毛色
Ｂ Ｏ
ｍＲＮＡ ｍＲＮＡ Ｘ Ｘ 。
的稳定性下降 ２ 为什么会有一条 染色体失去活性？
。 ． Ｘ
由于核小体上的化学修饰 两条 染色体
， Ｘ
中会有一条发生固缩从而失去活性 当这条
。 Ｘ
染色体失活时 细胞就只显示出另一条 染色
， Ｘ
体携带的遗传信息 这是一种典型的表观遗传
。
现象
。
拓展二 一只三色猫引发的思考———表观遗传
１ 雌性猫为什么会有三种体色？
．
某种猫的雄性个体有两种毛色 黄色和黑
：
色 而雌性个体有三种毛色 黄色 黑色 黑黄相
； ： 、 、 玳瑁猫
间 玳瑁猫 分析这种猫的基因 发现控制毛
（ ）。 ，
１８
