高中生物 第二冊(cè) 第6章 遺傳住處的傳遞和表達(dá)課件 滬科版.ppt

第六章遺傳信息的傳遞和表達(dá) 第一節(jié)遺傳信息 問題 相關(guān)研究 研究成果 遺傳物質(zhì)是dna還是蛋白質(zhì) 1928年 英 格里菲恩肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 某種物質(zhì)可以促成轉(zhuǎn)化 1944年 美 艾弗里 完善肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是dna 1952年赫爾希和蔡斯 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) dna是遺傳物質(zhì) 噬菌體的結(jié)構(gòu) 噬菌體侵染過程 放射性同位素標(biāo)記法 實(shí)驗(yàn)證明 dna是遺傳物質(zhì)現(xiàn)代科學(xué)充分證明 絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是dna 但是在不含dna的某些病毒中 遺傳物質(zhì)是rna 問題 相關(guān)研究 研究成果 dna是怎樣的結(jié)構(gòu)組成 1953年 美 沃森和 英 克里克 建立了dna結(jié)構(gòu)模型 dna是雙螺旋的空間結(jié)構(gòu) 沃森 左 克里克 右 dna基本單位 脫氧核糖核苷酸 dna的分子結(jié)構(gòu) 雙螺旋 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則條件 雙鏈中a t c ga t c g 1 1 如果一只小鼠的一段雙鏈dna分子中 鳥嘌呤 g 所占比例為20 則胞嘧啶 c 所占比例是 2 在1個(gè)dna分子中 若鳥嘌呤占?jí)A基總數(shù)的30 則腺嘌呤占?jí)A基總數(shù)的 20 20 a g c t 1 g c 第二節(jié)dna復(fù)制和蛋白質(zhì)合成 dna分子多樣性 生物多樣性 基因 dna 染色體 1 dna復(fù)制的概念 以dna分子為模板 合成相同dna分子的過程 2 dna復(fù)制的特點(diǎn) 第一 邊解旋邊復(fù)制第二 半保留復(fù)制 即每個(gè)新的dna分子都是由親代分子的一條母鏈和一條新合成的子鏈組成 一 dna的復(fù)制 邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制 每條子鏈與對(duì)應(yīng)母鏈相結(jié)合 構(gòu)成1條新的dna分子 復(fù)制結(jié)果 1個(gè)dna 2個(gè)dna 解旋 1條雙鏈dna在酶的作用下相互分離 氫鍵斷裂 形成2條單鏈 稱為母鏈 合成 子鏈以母鏈為模板 在酶的作用下 以4種脫氧核苷酸為原料 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的規(guī)律形成子鏈 聚合 3 dna分子復(fù)制的過程 4 dna復(fù)制的意義 通過自我復(fù)制并傳遞給子代 是生物遺傳特性能保持相對(duì)穩(wěn)定的基礎(chǔ) 1 場所 2 模板 3 原料 4 條件 5 原則 6 過程 7 結(jié)果 8 意義 dna復(fù)制知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 細(xì)胞核 親代dna的兩條鏈 4種脫氧核苷酸 能量酶 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制 合成dna 將信息從親代傳遞給子代 基因 蛋白質(zhì)合成 性狀 控制 體現(xiàn) 看不見 是指生物的形態(tài)結(jié)構(gòu) 生理特征 行為習(xí)慣等具有的各種特征 基因決定性狀是通過控制蛋白質(zhì)的合成來實(shí)現(xiàn)的 看得見 基因 蛋白質(zhì) 細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì)的核糖體 使者 rna 轉(zhuǎn)錄 翻譯 u 尿嘧啶 堿基互補(bǔ)配對(duì) a ug t 二 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 以dna分子中的一條多核苷酸鏈為模板合成rna的過程 二 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 以dna分子中的一條多核苷酸鏈為模板合成rna的過程 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單鏈結(jié)構(gòu) rna的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)錄過程 1 dna是雙鏈 mrna是單鏈 所以在轉(zhuǎn)錄時(shí) 在酶的作用下 dna片段雙鏈邊解旋 邊以其中的一條鏈為模板合成mrna 2 rna分子中沒有堿基t 所以在轉(zhuǎn)錄時(shí)按照a u t a g c c g的互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律合成具有一定堿基排列順序的mrna 1 場所 2 模板 3 原料 4 條件 5 原則 6 過程 7 結(jié)果 8 意義 那么4種堿基如何決定20種氨基酸呢 三 遺傳信息的翻譯 1 翻譯的概念 生物學(xué)上把堿基的序列變成氨基酸的序列 一個(gè)堿基不能決定一個(gè)氨基酸 41 兩個(gè)堿基不能決定一個(gè)氨基酸 42 16 三個(gè)堿基可以決定一個(gè)氨基酸 43 64 堿基與氨基酸兩者的序列之間存在著怎樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系呢 把可決定一個(gè)氨基酸的mrna上的每三個(gè)相鄰堿基稱為 密碼子 codon 結(jié)論 4 一個(gè)氨基酸可有多個(gè)密碼子 3 按照mrna上的堿基序列 各個(gè)trna依次帶著特定的氨基酸進(jìn)入核糖體 根據(jù)堿基互補(bǔ)原則 trna把運(yùn)載來的氨基酸安放在相應(yīng)的位置上 通過脫水縮合 形成一定的氨基酸序列 形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子 翻譯的過程 1 mrna在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成密碼信息后從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì) 與核糖體結(jié)合 2 合成所需的氨基酸由細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的trna運(yùn)送進(jìn)核糖體 合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸分別由不同的trna運(yùn)送 每一種trna一端能攜帶1個(gè)特定的氨基酸 另一端有3個(gè)堿基可與mrna上的密碼子配對(duì) 中心法則 dna rna 蛋白質(zhì) 總結(jié) 1 場所 2 模板 3 原料 4 條件 5 原則 6 過程 7 結(jié)果 8 意義 復(fù)制 細(xì)胞核 轉(zhuǎn)錄 翻譯 比較 dna雙鏈 脫氧核苷酸 酶 a t c g 細(xì)胞核 核糖體 邊解旋 邊復(fù)制 半保留式 合成dna 將信息從親代傳遞給子代 酶 酶 trna dna信息鏈 mrna 將信息從細(xì)胞核傳遞到細(xì)胞質(zhì) 將遺傳信息表達(dá) 體現(xiàn)生物性狀 a u c g 密碼子 邊解旋 邊轉(zhuǎn)錄 核糖體在mrna上移動(dòng) 合成蛋白質(zhì) 合成rna 核糖核苷酸 氨基酸 2 2n 探究活動(dòng) 遺傳信息的錯(cuò)誤傳遞 1 探究dna改變對(duì)蛋白質(zhì)組成的影響 2 基因突變 dna aaaggtctcctctaattggtctccttaggtctcctt 第一種情況 正常 mrna1 uuuccagaggagauuaaccagaggaauccagaggaa 多肽鏈1 苯丙氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 異亮氨酸 天冬酰氨 谷氨酰氨 精氨酸 天冬酰氨 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 第二種情況 改變 dna aaaggtctcctctaattgggctccttaggtctcctt mrna2 uuuccagaggagauuaacccgaggaauccagaggaa 多肽鏈2 苯丙氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 異亮氨酸 天冬酰氨 脯氨酸 精氨酸 天冬酰氨 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 第三種情況 改變 dna aaaggtctcctctaattggtttccttaggtctcctt mrna3 uuuccagaggagauuaaccaaaggaauccagaggaa 多肽鏈3 苯丙氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 異亮氨酸 天冬酰氨 谷氨酰氨 精氨酸 天冬酰氨 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 第四種情況 改變 dna aaaggtctcctctaattgatctccttaggtctcctt mrna4 uuuccagaggagauuaacuagaggaauccagaggaa 多肽鏈4 苯丙氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 異亮氨酸 天冬酰氨 終止密碼 第五種情況 插入 dna aaaggtctcctctaattggtcctccttaggtctcctt 第六種情況 缺失 mrna5 uuuccagaggagauuaaccaggaggaauccagaggaa 多肽鏈5 苯丙氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 異亮氨酸 天冬酰氨 谷氨酰氨 谷氨酸 谷氨酸 絲氨酸 精氨酸 甘氨酸 dna aaaggtctcctctaattggtctttaggtctcctt mrna6 uuuccagaggagauuaaccaaggaauccagaggaa 多肽鏈6 苯丙氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 異亮氨酸 天冬酰氨 谷氨酰氨 甘氨酸 異亮氨酸 谷氨酰氨 精氨酸 dna 鐮刀型貧血癥 第三節(jié)基因工程與轉(zhuǎn)基因生物 轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品 從具有抗蟲性狀的細(xì)菌dna分子中獲取抗蟲基因 將抗蟲基因與運(yùn)載體拼接成為重組dna 將重組dna導(dǎo)入選育棉花細(xì)胞內(nèi) 抗蟲基因在該棉花細(xì)胞中表達(dá) 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 基因的 化學(xué)剪刀 基因的 化學(xué)漿糊 基因的 分子運(yùn)輸車 基因操作的工具 限制酶 dna連接酶 運(yùn)載體 質(zhì)粒 限制酶ecor 限制酶hind 一 基因工程概念依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖 用人工方法將某種生物的基因 接合到另一種生物的基因組dna中并使其表達(dá) 使后者獲得新的遺傳性狀 產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)物 或創(chuàng)造出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術(shù) 二 基因工程的基本過程 1 演示基因工程的基本過程示意圖 2 以基因工程制造人生長激素為例 說明基因工程的基本過程 目前被較廣泛提取使用的目的基因有 蘇云金桿菌抗蟲基因 人胰島素基因 人干擾素基因 種子貯藏蛋白基因 植物抗病基因等 基因操作的基本步驟 獲取目的基因 將需要的基因從供體生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來 2 目的基因與運(yùn)載體重組 用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口 將目的基因插入切口處 讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后 在連接酶的作用下連接形成重組dna分子 3 重組dna分子導(dǎo)入受體細(xì)胞并使之?dāng)U增 要讓目的基因表達(dá) 必須將它導(dǎo)入受體細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增 為獲得目的基因的表達(dá)產(chǎn)物時(shí) 通常以大腸桿菌等無害易得的細(xì)菌為受體 為改進(jìn)某種生物時(shí) 將欲改進(jìn)的生物細(xì)胞為受體 4 篩選含目的基因的受體細(xì)胞 為保證目的基因得到有效利用 通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因 這樣 處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少 必須將它從中檢測出來 細(xì)菌的檢測 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落 檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物 淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落 保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng) 研究 多細(xì)胞生物的檢測 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體 檢測這些個(gè)體是否攝入目的基因 攝入的基因是否表達(dá) 是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀 淘汰無變化的個(gè)體 保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng) 研究 例 用棉鈴飼喂棉鈴蟲 如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀 說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá) 如蟲吃后中毒死亡 則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá) 三 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用 基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 培育高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物1983年世界上第一例轉(zhuǎn)基因作物 煙草和馬鈴薯 問世 1994年延熟保鮮轉(zhuǎn)基因番茄在美國批準(zhǔn)上市 2001年各國已獲準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因作物品種已達(dá)100多個(gè) 僅美國即達(dá)53個(gè) 次 包括番茄 大豆 玉米 棉花 油菜 水稻 馬鈴薯 西葫蘆 番木瓜 甜菜 菊苣 亞麻等12種作物 由轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)加工的轉(zhuǎn)基因食品和食品成分已達(dá)4000余種 其中 以大豆和玉米為原料的占90 以上 基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 培育抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲 抗病毒 抗除草劑 抗鹽堿 抗干旱 抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi) 將從根本上改變作物的特性 如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 抗蟲基因作物的意義 減少農(nóng)藥的用量 降低了生產(chǎn)的成本 減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染 基因工程在畜牧業(yè)的應(yīng)用 繁殖具有抗病能力 高產(chǎn)仔率 高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 如奶牛 該過程的重要步驟是重組dna轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中 將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中 得到的 超級(jí)小鼠 基因工程在藥物研究的應(yīng)用 用基因工程的方法生產(chǎn)胰島素 干擾素 白細(xì)胞介素 凝血因子 以及預(yù)防乙肝 霍亂 傷寒 瘧疾等的疫苗 提高生產(chǎn)產(chǎn)量 降低生產(chǎn)成本 1 用基因工程產(chǎn)物 超級(jí)細(xì)菌 分解石油 可以大大提高細(xì)菌分解石油的效率 2 用基因工程培養(yǎng)出 吞噬 汞和降解土壤中ddt的細(xì)菌 以及能夠凈化鎘污染的植物 3 用于環(huán)境檢測 基因工程在凈化環(huán)境中應(yīng)用 用dna探針可以檢測飲用水中病毒的