俗说豌豆圆粒和皱粒的形成
2011-11-21 20:17阅读：
学习基因对性状的控制时，自己解释之，觉得挺好玩的，孩子们也觉得挺有简单的。写出来分享之，不周密之处还多请指正。
俗说豌豆圆粒和皱粒的形成
话说100多年前，孟德尔他老人家发现了豌豆的一对相对性状：圆粒和皱粒，并用遗传因子，即今天的基因R和r做了精彩的解释。并和另一对相对性状一起提出了一个伟大遗传学定律——基因的自由组合定律。
你想知道圆粒豌豆和皱粒豌豆的形成是怎么一回事吗？
首先我们需要知道豌豆中的主要成分是什么？淀粉
豌豆果实中的淀粉是怎么形成的呢？
原来是光合作用产生一些单糖合成了蔗糖，一些蔗糖被运输到种子里再合成淀粉储存起来。在蔗糖合成淀粉的过程中，有一种酶——淀粉分支酶，起了非常重要的催化功能。
在圆粒（R）豌豆中，这种酶正常存在，所以合成的淀粉多。而皱粒豌豆中，这种酶没有，从而导致蔗糖不能正常合成淀粉，即淀粉少蔗糖多。这是怎么回事呢？原来是控制中淀粉分支酶的基因发生变异：R→
r；也是我们下一章节要学的基因突变。
即皱粒豌豆中由于控制淀粉分支酶的基因R变异成了基因r，从而导致淀粉分支酶无法合成，从而影响了蔗糖合成淀粉的过程。
豌豆种子中淀粉含量的多少与圆粒和皱粒这些性状有什么直接的关系呢？
我们首先做两个简单的实验：（若课堂上直接做演示实验，那效果自然棒极了！）
实验一：我们平时在家和面包水饺时，半盆子的面粉中倒入一杯清水后，有没有渗出来？（没有）两杯呢？（还没有）……
这是因为淀粉具有很强的亲水特性，即淀粉是亲水性物质，可以吸收大量的水分。其实，淀粉的亲水性并不是最强的，最强的应该是蛋白质！有人做过实验，1公斤的干黄豆能吸3~4公斤的水！！
这样，圆粒豌豆种子吸收的水分比皱粒豌豆种子要多许多！呵呵，你现在知道了圆粒豌豆的“胖”其实是因为吸收了更多的水而已！
(孩子们笑声……)
可补充:植物细胞若依靠这种方式来吸水，那就称为吸胀吸水。和一般细胞的渗透吸水原理是不同的，前者主要发生在干种子或根的分生区细胞。
实验二：取两个相同大小的玻璃杯子，第一杯装满面粉，第二杯装满白糖，并且都是平地。呵呵，白糖的成分很简单-----蔗糖嘛。
然后依次分别加入少量的等量的清水（如5毫升），观察看看哪一杯的先渗出水来？继续倒入等量的清水，……
最后的结果大家应该知道吧，是哪杯中的水分先渗出来？第二杯，并且反差比较大。这说明蔗糖的亲水性远小于淀粉。
现在你明白皱粒豌豆为什么和圆粒豌豆不一样的性状了吧？！但是皱粒豌豆中因为蔗糖多，自然就比圆粒豌豆甜！
上述实例，说明了基因通过控制控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
现在你能用上述的原理简单解释白化病是怎么回事吗？
附来自百度的一些资料：
一、蔗糖合成酶、淀粉去支酶和淀粉分支酶
（1）蔗糖合成酶主要负责降解卸载到籽粒中的蔗糖，从而为淀粉合成提供原料。相关研究表明蔗糖合成酶既可催化蔗糖分解又可催化蔗糖合成，是一种可逆酶，一般认为其主要起分解蔗糖的作用。
（2）淀粉去支酶能特异性地水解淀粉中的α(1，6)-糖苷键，属于淀粉水解酶家族。
（3）淀粉分支酶酶是淀粉体内合成支链淀粉的关键酶，它能切开α-1,4-葡聚糖直链供体(直链淀粉或支链淀粉的直链区)的α-1,4-糖苷键并同时催化所切下的短链与受体链(原链或其他链)间α-1,6-糖苷键的形成，从而产生分支。
可见，蔗糖合成酶是蔗糖进入各种代谢途径所必需的关键酶之一，淀粉去支酶和淀粉分支酶是决定淀粉链长的分布的两种酶类。
二、基因视角下的圆粒豌豆和皱粒豌豆
皱粒豌豆DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶不能合成，蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高，淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩。而圆粒豌豆编码淀粉分支酶的基因正常，淀粉分支酶正常合成，蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高，淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓。
三、豌豆中的直链淀粉的形成
首先焦磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖和ATP反应生成ADP-葡萄糖，焦磷酸化酶表达受抑制或过量表达会引起淀粉含量的下降或增加。然后淀粉粒结合型淀粉合成酶催化从ADP-葡萄糖合成直链淀粉的反应，它利用支链淀粉的外部长支链作为合成直链淀粉的引物，当链延伸到足够长时从支链淀粉上断开，形成直链淀粉分子。淀粉粒结合型淀粉合成酶是决定籽粒中直链淀粉含量的关键酶。
结论：支链淀粉是豌豆淀粉的主要成分，而淀粉分支酶是其合成的关键酶。淀粉需通过焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶催化的连续反应生成，也就是说淀粉的合成过程是在多种酶的协调作用下进行的。故淀粉分酶支酶合成异常，会导致淀粉的合成受阻，而作为原料的蔗糖的含量则升高。
