第六章-遺傳信息的傳遞和表達(dá)

第六章--遺傳信息的傳遞和表達(dá)第一頁(yè)，共54頁(yè)。[問(wèn)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DNA1952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)第二頁(yè)，共54頁(yè)。噬菌體的結(jié)構(gòu)第三頁(yè)，共54頁(yè)。用放射性同位素35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)細(xì)菌內(nèi)無(wú)放射性第四頁(yè)，共54頁(yè)。用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA細(xì)菌內(nèi)有放射性DNA是真正的遺傳物質(zhì)第五頁(yè)，共54頁(yè)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)DNA是遺傳物質(zhì)第六頁(yè)，共54頁(yè)。[問(wèn)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)第七頁(yè)，共54頁(yè)。DNA的分子結(jié)構(gòu)——雙螺旋TGACACTG脫氧核苷酸氫鍵堿基對(duì)計(jì)算公式：條件：雙鏈中1）A=T，C=G2）A+T+C+G=13）A+G=C+T=50%TGA脫氧核苷酸堿基對(duì)多核苷酸鏈第八頁(yè)，共54頁(yè)。1、如果一只小鼠的一段雙鏈DNA分子中，鳥(niǎo)嘌呤(G)所占比例為20％，則胞嘧啶(C)所占比例是

。<例題分析>2、在1個(gè)DNA分子中，若鳥(niǎo)嘌呤占?jí)A基總數(shù)的30%，則腺嘌呤占?jí)A基總數(shù)的

。第九頁(yè)，共54頁(yè)。[問(wèn)題][相關(guān)研究][研究成果]§DNA是否就是遺傳信息？基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

基因的功能

攜帶遺傳信息

控制蛋白質(zhì)合成

決定生物性狀

體現(xiàn)生物性狀第十頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié)DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成第十一頁(yè)，共54頁(yè)。梅賽爾森—斯塔爾的實(shí)驗(yàn)第十二頁(yè)，共54頁(yè)。思考：DNA復(fù)制的特點(diǎn)新合成的雙鏈DNA分子中有一半是舊鏈，另一半是新鏈。

半保留復(fù)制第十三頁(yè)，共54頁(yè)。一、DNA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。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：1DNA→2DNA

第十四頁(yè)，共54頁(yè)。通過(guò)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)。

DNA復(fù)制的概念：以DNA分子為模板，合成相同DNA分子的過(guò)程。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。DNA復(fù)制的意義：第十五頁(yè)，共54頁(yè)。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(guò)程。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)：基本單位：核糖核苷酸——核糖、磷酸、4種堿基（AUCG）第十六頁(yè)，共54頁(yè)。（3）通過(guò)轉(zhuǎn)錄，DNA攜帶的遺傳信息傳遞給mRNA，mRNA分子內(nèi)的堿基排列順序稱為遺傳密碼，以三聯(lián)體密碼子的形式存在。轉(zhuǎn)錄過(guò)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(méi)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。第十七頁(yè)，共54頁(yè)。師生互動(dòng)練習(xí)：已知一條DNA單鏈：AAAATCGGCTATTCGGTC轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA順序：UUUUAGCCGAUAAGCCAG第十八頁(yè)，共54頁(yè)。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。2、遺傳密碼的概念：mRNA分子內(nèi)的堿基序列。第十九頁(yè)，共54頁(yè)。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？人們根據(jù)4種堿基和20種氨基酸的關(guān)系，很顯然，遺傳密碼的問(wèn)題是“4決定20”。分析：一個(gè)堿基不能決定一個(gè)氨基酸（41），兩個(gè)堿基也不能決定一個(gè)氨基酸（42=16），三個(gè)堿基就可以決定一個(gè)氨基酸（43=64）,多于20種氨基酸的種類了。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），1967年，科學(xué)家們破譯了全部的64個(gè)密碼子。結(jié)論：第二十頁(yè)，共54頁(yè)。1.AUG、GUG（起始密碼子）2.UAA,UAG,UGA（終止密碼子）4.一個(gè)氨基酸可有多個(gè)密碼子第二十一頁(yè)，共54頁(yè)。（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(lái)的氨基酸安放在相應(yīng)的位置上，通過(guò)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(guò)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)。第二十二頁(yè)，共54頁(yè)。中心法則：DNA逆轉(zhuǎn)錄RNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯復(fù)制復(fù)制總結(jié)：第二十三頁(yè)，共54頁(yè)。1.場(chǎng)所:2.模板:3.原料:4.條件:5.原則:6.過(guò)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，tRNADNA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(yù)-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第二十四頁(yè)，共54頁(yè)。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、基因突變第二十五頁(yè)，共54頁(yè)。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：AAAGGTCTCCTCTAATTGGGCTCCTTAGGTCTCCTTmRNA2：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：AAAGGTCTCCTCTAATTGGTTTCCTTAGGTCTCCTTmRNA3：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－谷氨酸第二十六頁(yè)，共54頁(yè)。第四種情況：改變DNA：AAAGGTCTCCTCTAATTGATCTCCTTAGGTCTCCTTmRNA4：UUUCCAGAGGAGAUUAAC

UAGAGGAAUCCAGAGGAA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：AAAGGTCTCCTCTAATTGGTCCTC

CTT

AGG

TCT

CCTT第六種情況：缺失mRNA5:UUUCCAGAGGAGAUUAACCAGGAG

GAAUCCAGAGGAA

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：AAAGGTCTCCTCTAATTGGTC

T

TTAGGTCTCCTTmRNA6:UUUCCAGAGGAGAUUAAC

CAA

GGAAUCCAGAGGAA

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

－第二十七頁(yè)，共54頁(yè)。DNA復(fù)制異?；蛲蛔冪牭缎拓氀Y第二十八頁(yè)，共54頁(yè)。第二十九頁(yè)，共54頁(yè)。第三節(jié)基因工程與轉(zhuǎn)基因生物第三十頁(yè)，共54頁(yè)。轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品：第三十一頁(yè)，共54頁(yè)。從具有抗蟲(chóng)性狀的細(xì)菌DNA分子中獲取抗蟲(chóng)基因→將抗蟲(chóng)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(chóng)基因在該棉花細(xì)胞中表達(dá)。

轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉

第三十二頁(yè)，共54頁(yè)?；虻摹盎瘜W(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）第三十三頁(yè)，共54頁(yè)。限制酶EcoRⅠ限制酶HindⅢAAGCTTTTCGAA第三十四頁(yè)，共54頁(yè)。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)。第三十五頁(yè)，共54頁(yè)。第三十六頁(yè)，共54頁(yè)。二、基因工程的基本過(guò)程：1、演示基因工程的基本過(guò)程示意圖

2、以基因工程制造人生長(zhǎng)激素為例，說(shuō)明基因工程的基本過(guò)程。

第三十七頁(yè)，共54頁(yè)。

目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲(chóng)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。㈡基因操作的基本步驟１、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(lái)。供體生物細(xì)胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶第三十八頁(yè)，共54頁(yè)。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。第三十九頁(yè)，共54頁(yè)。3、重組DNA分子導(dǎo)入受

體細(xì)胞并使之?dāng)U增導(dǎo)入擴(kuò)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(wú)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。

第四十頁(yè)，共54頁(yè)。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(lái)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(cè)出來(lái)。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物

細(xì)菌的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)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。第四十一頁(yè)，共54頁(yè)。

多細(xì)胞生物的檢測(cè)，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(cè)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(wú)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(chóng)，如蟲(chóng)吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說(shuō)明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲(chóng)吃后中毒死亡，則說(shuō)明攝入了抗蟲(chóng)基因并得到表達(dá)。第四十二頁(yè)，共54頁(yè)。第四十三頁(yè)，共54頁(yè)。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(wèn)世；1994年延熟保鮮轉(zhuǎn)基因番茄在美國(guó)批準(zhǔn)上市；2001年各國(guó)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(guó)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。第四十四頁(yè)，共54頁(yè)?；蚬こ淘谵r(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

培育抗逆性品種

將細(xì)菌的抗蟲(chóng)、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(chóng)棉。

抗蟲(chóng)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。第四十五頁(yè)，共54頁(yè)?；蚬こ淘谛竽翗I(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(guò)程的重要步驟是重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵