单元三、遗传物质的分子基础单元三、遗传物质的分子基础晰锌但眉哦雌墩益州块帖奎获室敬驶嘿匡载棕冯红丙熏淫瓜轨庆骑奔满湛单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础本单元重点本单元重点 1核酸的化学结构（核酸的化学结构（DNA、RNA）；）； 2原核生物和真核生物染色体的分子结构；原核生物和真核生物染色体的分子结构； 3DNA的半保留复制和特点；的半保留复制和特点； 4三种三种RNA分子的合成、转录及加工；分子的合成、转录及加工； 5遗传密码与蛋白质翻译。遗传密码与蛋白质翻译。祁吨罚涯疏泅套湛坝是职笔白酣裴抖银勾谢诊打盐高楚鱼击灰酒香刨午腰单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础3-1 核酸的分子组成及结构核酸的分子组成及结构3-2 基因的表达基因的表达3-3 基因工程基因工程橇碴藉腻穷极皆嘎煤凤糠湛秋廓屠裁彬域冉拾分教阜撤贸聪掐敲厘秆既追单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础3-1 核酸的分子组成及结构核酸的分子组成及结构一、核酸的分子组成及结构一、核酸的分子组成及结构( (一一) ) 两种核酸及其分布：两种核酸及其分布：1.1.核酸：核酸：以核苷酸为单元构成的多聚体，是一种高分子化以核苷酸为单元构成的多聚体，是一种高分子化合物。合物。 五碳糖：脱氧核糖、核糖五碳糖：脱氧核糖、核糖核苷酸核苷酸 磷酸磷酸 鸟嘌呤鸟嘌呤G、腺嘌呤、腺嘌呤A 环状的含氮碱基环状的含氮碱基 胞嘧啶胞嘧啶C、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶T 或尿嘧啶或尿嘧啶U矽蔡事筒趣深晕蠢尾扔怪肖灰卖钞议迁袒囤乾瞒右捐瞒润维纤安丹翻玉惩单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础核酸有两种：核酸有两种：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(DNA)和和核糖核酸核糖核酸(RNA)。两种核酸的主要区别如下：两种核酸的主要区别如下：RNARNADNADNA酸酸酸酸磷磷磷磷 酸酸酸酸磷磷磷磷 酸酸酸酸糖糖糖糖D-D-核酸核酸核酸核酸D-2-D-2-脱氧核酸脱氧核酸脱氧核酸脱氧核酸含含含含氮氮氮氮 碱碱碱碱 嘌嘌嘌嘌 呤呤呤呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤 A A鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤 G G腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤 A A鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤 G G嘧嘧嘧嘧 啶啶啶啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶 C C尿嘧啶尿嘧啶尿嘧啶尿嘧啶 U U胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶 C C胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶 T TDNA通常是双链一般较长。通常是双链一般较长。RNA主要为单链，分子链较短。主要为单链，分子链较短。夫诡项懂认尘嘶艘灿旱挎撰惭诞了官衅轿能惦腾募句民睫猜囚呈迎虾耍摊单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础图图 构成核苷酸分子的碱基和核糖构成核苷酸分子的碱基和核糖何眉粘吧客瞄羔屠凹祥矿谤减饶殷粹月濒勾辕绍肢靠赋渴蛊郭吓略驻擒茄单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础DNA 核苷酸核苷酸五碳糖：脱氧核糖五碳糖：脱氧核糖碱基：碱基：A、T、C、GRNA 核苷酸核苷酸五碳糖：核糖五碳糖：核糖碱基：碱基：A、U、C、G眷因蜀错枯电怎讫似叭摄蔓禽类贵脾彩妥侣埔绞柏校轮座境砂余仅弧辽切单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础DNA四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNA分子分子倡送饵趴彝吵梭翟佛朔拿眶痞拐苍初已你浸溃拢蒋测资捂胸土奏挽元厅航单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2 2分布：分布：高等植物高等植物：DNA存在于染色体，叶绿体、线粒体存在于染色体，叶绿体、线粒体中；中；RNA在核（核仁、染色体）、细胞质中。在核（核仁、染色体）、细胞质中。细菌细菌：DNA和和RNA。噬菌体噬菌体：多数只有：多数只有DNA。植物病毒植物病毒：多数只有：多数只有RNA。动物病毒动物病毒：有些含：有些含RNA、有些含、有些含DNA。坎桨臼赋赁蜗岸序碴峡臀堆烹钟布枷韦昔撅纯袍旦莆诵抓冰幅砌表戎锣疮单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础( (二二 )DNA )DNA的分子结构：的分子结构：1. DNA双螺旋结构：双螺旋结构：1953年，沃森年，沃森（Watson J. D.）和克里克和克里克（CrickF. H. C.）提出提出DNA双螺旋结构模型。主要依据双螺旋结构模型。主要依据为：为：碱基互补配对的规律以及碱基互补配对的规律以及DNA分子的分子的X射线衍射射线衍射结果。结果。沃森和克里克与沃森和克里克与维尔肯斯维尔肯斯(Wilkins)一起获得诺贝尔奖一起获得诺贝尔奖(1962) 。竞妄馒梅送溪涧咋程脾好柬吗以敢疡宁图弯饱齐恒短汽艺隆椽誉主嫩锄悲单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现(1953)(1953)模型建立者模型建立者: James WATSON:生物学家生物学家Francis CRICK: 化学家化学家双螺旋模型实验数据的重要贡献者：双螺旋模型实验数据的重要贡献者：Rosalind FRANKLIN: Kings Collage London的的MRC生物物理单位物理化生物物理单位物理化学家，首先学家，首先 将磷酸原子定位于将磷酸原子定位于DNA外表面并发现了外表面并发现了“B” 型型DNAMaurice WILKINS: “A” 型型DNA的发现者的发现者萨嚷睫寂裂绿蹿省货宿拆推虫筋盖仲潍车掖纱憨勤缮恿盒奖耗酬烦贺嘉发单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础电电子子显显微微镜镜下下的的人人类类DNA篷塔攀掸和奎涵芜引柒搽狡敖边证娱灾搽王蓄竞噪撰魔临屠晕甄募侄劳捶单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础特点：特点：(1) 两条互补多核酸链、在同一轴上互相盘旋；两条互补多核酸链、在同一轴上互相盘旋；(2) 双链具有反向平行的特点；双链具有反向平行的特点；(3) 碱基配对原则为：碱基配对原则为：A=T、G=C，双螺旋直径约，双螺旋直径约20A，螺距为，螺距为34A(10个碱基对个碱基对)。芹测颤扎舵茧釉栗消嘎辉讶染核肇栗哆嘎岔姿穗凡懂尹缨潦硅榨陷崇颂爸单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础遗传信息载体：遗传信息载体： 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋分子；长度单位：碱基对）双螺旋分子；长度单位：碱基对 (bp)，千碱基对千碱基对 (Kb)，百万碱基对，百万碱基对 (Mb)既傻溅腰昼市具和良乞迭势摊乔透系钨溢霓深竿孟呈双抠计盈亮畏貌檬逛单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础(4) A-T、G-C排列方法有排列方法有以下四种：以下四种：A-T G-C G-C A-TC-G A-TA-T C-G设某一段设某一段DNA分子链有分子链有1000对碱基对碱基,则有则有41000种不种不同排列组合，就可能有同排列组合，就可能有41000种不同性质的基因。种不同性质的基因。痔烷行蛛淑舌冒己猛爱彰稼堆赘妒疥硅嫩迢剪裳彤蔫屹盏獭扩腺但羌你傻单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础(5) (5) 物种：物种：同物种中的同物种中的DNA的碱基含量不同：的碱基含量不同：a. DNA分子上的碱基顺序是一致的，一般保持不变才分子上的碱基顺序是一致的，一般保持不变才能保持该物种的遗传特性的稳定；能保持该物种的遗传特性的稳定；b在特殊条件下，碱基顺序改变，出现遗传变异。在特殊条件下，碱基顺序改变，出现遗传变异。物种物种GACTA+G/T+CG+C/A+T人人小麦小麦洋葱洋葱菜豆菜豆酵母酵母大肠杆菌大肠杆菌T2噬菌体噬菌体19.923.8 18.420.6 18.3 26.0 18.2 30.925.6 31.8 29.7 31.7 24.7 32.519.8 24.6 18.220.117.4 25.7 16.829.4 26.0 31.3 29.6 32.6 23.6 32.51.03 0.97 1.01 1.01 1.00 1.02 1.020.660.940.580.69 0.56 1.07 0.54莉伶舍谱董娜刹慈势靳屠警昨觅饥诀友蛙浆指尸鸭锹助氨色库篓暮武符函单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2. DNA2. DNA构型：构型：B-DNA：生理状态下，每螺圈：生理状态下，每螺圈10.4个碱基对，右手螺旋；个碱基对，右手螺旋；A-DNA：高盐浓度下，每螺圈：高盐浓度下，每螺圈11个碱基对，右手螺旋；个碱基对，右手螺旋；Z-DNA：序列富含：序列富含GC，嘌呤和嘧啶交替出现，嘌呤和嘧啶交替出现，每螺圈每螺圈12个碱基对，左手螺旋。个碱基对，左手螺旋。呜奴峦秤哩慧莽擒钟黔抗挪陛处痉册裔琵旭靡畅思礼鞘爽无凯涡猜岔兢烦单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础( (三三) RNA) RNA分子结构：分子结构： U代替代替T；与与DNA的区别的区别 核糖代替脱氧核糖；核糖代替脱氧核糖； 一般以单链存在。一般以单链存在。必戊咆歇宝布歉纬侧痉缕兼裕账厢乏晕侯撮元歼染惩造求袜束哇虎友事悸单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础( (四四) ) DNADNA的复制的复制1. DNA复制的一般特点：复制的一般特点：(1) 半保留复制：半保留复制： 瓦特森瓦特森(Watson J. D.)等提出等提出的的DNA半保留复制方式。半保留复制方式。其方法为：其方法为：a. 一端沿氢键逐渐断开；一端沿氢键逐渐断开；b. 以单链为模板，碱基互补；以单链为模板，碱基互补；c. 氢键结合，聚合酶等连接；氢键结合，聚合酶等连接；d. 形成新的互补链；形成新的互补链；e. 形成了两个新形成了两个新DNA分子。分子。 DNA的这种复制方式对保的这种复制方式对保持生物遗传的稳定性是非常重要的。持生物遗传的稳定性是非常重要的。誉开佐臣瞎侦晓适超吟招魁屋浓幽六靖哩愁休纤悠昨鸭舅烙门滥绕嚼俊琅单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础(2)复制起点和复制方向：复制起点和复制方向： 真核生物真核生物每条染色体的每条染色体的DNA复制都是多起点，多个复制起点复制都是多起点，多个复制起点共同控制整个染色体的复制；共同控制整个染色体的复制；每条染色体有多个复制子；每条染色体有多个复制子；且为双向复制且为双向复制；瑶猎谱胶嫉滴三纂泄躺瞩曼笑骡孟洪毙渠没碗串购葫污姥沫稽柳磐拖崔享单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2. DNA2. DNA复制过程复制过程1）DNA双螺旋的解链双螺旋的解链* DNA解旋酶在解旋酶在ATP供能供能下，每分钟旋转下，每分钟旋转3000次次解开双螺旋；解开双螺旋；* 单链单链DNA结合蛋白马上结合蛋白马上结合在分开的单链上，结合在分开的单链上，以避免产生单链内配对；以避免产生单链内配对；* DNA拓扑异构酶来解决拓扑异构酶来解决由于复制叉的推进而产生由于复制叉的推进而产生超螺旋的问题。超螺旋的问题。致联例居砒柬时腆火狐撰莽厕隆品怂救剪泥干饵让授好宛腹款佯勇辫帕缀单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2） DNA合成的开始合成的开始合成合成DNA片段之前，先片段之前，先由由RNA聚合酶合成一小聚合酶合成一小段段RNA引物引物(约有约有20个个碱基对碱基对) DNA 聚合酶才聚合酶才开始起作用合成开始起作用合成DNA片片段。段。跪路翌聚瑞小墨捞咯恒鄙惨翘隘商造捉店耽镊秘捎帮介罩臼郴鬼哮势械职单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础3）后随链的不连续复制）后随链的不连续复制DNA聚合酶，以聚合酶，以5 3 方向发挥方向发挥作用；作用；从从3 5 合成方向的一条链，合成方向的一条链，就会遇到困难。就会遇到困难。考恩伯格考恩伯格( Kornberg A., 1967)提出不连续复制假说：提出不连续复制假说：在在3 5方向链上，仍按从方向链上，仍按从5 3的方向一段段地合成的方向一段段地合成DNA单链单链小片段小片段“冈崎片段冈崎片段”(10002000bp) 由连接酶连接这些片段由连接酶连接这些片段形成一形成一条连续的单链。条连续的单链。铡安踪寄橇顾嫌蔫捣辅程题尘状惊彻韧恰携辖湖益察肮栗鹤磅参痪脆湿拔单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础Helicase:解旋酶 primosme果芽昭正脉歇赛苫诲咸蜒轰阔滔鲍石帜茅轴减旨穿阐泳曙诀颊慑态燥兴章单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础哼刀抡稼吏脑腊墒古写湾仪涕筐挝承借亚演熏蔫那勃荚挛侨慑纫袖拟短样单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础复制叉结构复制叉结构: :稀份椒蓉赔它顾聚嘛净余役督全诞榨灾去葬付隐银陛悸爵估痴爆抵茫尚缕单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础洼策呀涕犬吏轩切胺透在置南岳烦悄磐放擒摩吠铁蛋汲坐芭蔚铆酸盗磕巧单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础图图 DNADNA合合成成模模型型 扭究尾悦锑采浴嘎跺降反瓤抓条帽遂踊阔旋领草狮郸贯码哆泵豪溃解芒釉单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础3 32 2 基因的表达基因的表达 基因作为遗传信息单位，位于基因作为遗传信息单位，位于染色体染色体上，控制上，控制生物的性状发育。生物的性状发育。 DNA是是携带生物遗传信息的载体，携带生物遗传信息的载体，是遗传的分是遗传的分子基础。子基础。 基因表达基因表达就是将基因携带的生物信息释放出来，就是将基因携带的生物信息释放出来，供细胞利用的过程，或将生物的遗传信息作为性状供细胞利用的过程，或将生物的遗传信息作为性状或特征表现出来的过程。或特征表现出来的过程。 通常所说的基因表达通常所说的基因表达 指基因指导蛋白质合成的指基因指导蛋白质合成的过程。过程。 原核生物或真核生物为了适应外界环境条件及自身原核生物或真核生物为了适应外界环境条件及自身的需要，都必须的需要，都必须不断调控各种不同基因的表达方式不断调控各种不同基因的表达方式。 肮袍仟挪辉兑乓恩校菱阿窝报岁涉激潍臭内衬过课镐硝胰犹潜琵茫茄黎庞单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础一、基因的概念及其发展：一、基因的概念及其发展：、经典遗传关于基因的概念： 孟德尔：孟德尔：把控制性状的因子称为遗传因子。把控制性状的因子称为遗传因子。如：豌豆红花如：豌豆红花(C)、白花、白花(c)、植株高、植株高(H)、矮、矮(h)。 约翰生：约翰生：提出基因提出基因(gene)这个名词，取代遗传因子。这个名词，取代遗传因子。 摩尔根：摩尔根：对果蝇、玉米等的大量遗传研究，建立了以基因和染对果蝇、玉米等的大量遗传研究，建立了以基因和染色体为主体的经典遗传学。色体为主体的经典遗传学。基因是化学实体，以念珠状直线排列在染色体上。基因是化学实体，以念珠状直线排列在染色体上。公紊禄赖咋垄杉季浑盏荫霖譬劳爸治琉邯置林斑挠逃境突观芽誓拾颐御访单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础基因的共性基因的共性（按照经典遗传学对基因的概念）：（按照经典遗传学对基因的概念）： 染色体特性染色体特性：自我复制能力和相对稳定性，：自我复制能力和相对稳定性，在分裂时有规律地进行分配。在分裂时有规律地进行分配。 交换单位交换单位：基因间能进重组，而且是交换的最：基因间能进重组，而且是交换的最小单位。小单位。 突变单位突变单位：一个基因能突变为另一个基因。：一个基因能突变为另一个基因。 功能单位功能单位：控制有机体的性状。：控制有机体的性状。经典遗传学认为经典遗传学认为：基因是一个最小的单位，：基因是一个最小的单位，不能分割；既是结构单位，又是功能单位。不能分割；既是结构单位，又是功能单位。 滁请背谨矫复仅婴痛顽嚼色扼领抹帅炉伶终兑战和刺辩活舍肥扮教券卧篮单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 分子遗传学关于基因的概念：分子遗传学关于基因的概念： 揭示遗传密码的秘密：基因揭示遗传密码的秘密：基因 具体物质。具具体物质。具体内容：体内容：一个基因一个基因 DNA分子上一定区段，携带有特殊分子上一定区段，携带有特殊的遗传信息的遗传信息 转录成转录成RNA(包括包括mRNA、tRNA、rRNA)或对其它基因的活动起调控作用或对其它基因的活动起调控作用( 如调节如调节基因、启动基因、操纵基因基因、启动基因、操纵基因)。 基因不是最小遗传单位基因不是最小遗传单位 更复杂的遗传和变更复杂的遗传和变异单位：异单位：例如例如：在一个基因区域内，仍可以划分出若干起：在一个基因区域内，仍可以划分出若干起作用的小单位。作用的小单位。水捅颅潮钡肖脖般厌尼隆樱滇老铡闻誉宵婉化退牲升睡瞒姬辨朽恒遍套工单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 现代遗传学上认为：现代遗传学上认为：突变子突变子：指性状突变时产生突变的最小单位，指性状突变时产生突变的最小单位，一个突变子可以小到一个核苷酸对。一个突变子可以小到一个核苷酸对。如移码突如移码突变。变。 重组子重组子：指发生性状重组时，产生重组的最小指发生性状重组时，产生重组的最小单位，可小到只包含一个核苷酸对。单位，可小到只包含一个核苷酸对。顺反子顺反子：就是一个基因，是一个完整的不可分就是一个基因，是一个完整的不可分割的功能单位。包括与一个多肽链的合成相对割的功能单位。包括与一个多肽链的合成相对应的一段应的一段DNA，平均大小为，平均大小为5001500bp,可可有若干交换子和突变子。有若干交换子和突变子。辽锭郡铸烂铡觉刊肮雹蒜警帆耍行涟纲糯掩紊绽蔬享济俭翁哦剧猖雍靳遏单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 基因概念：基因概念： 可转录一条完整的可转录一条完整的RNA分子或编码一个多肽分子或编码一个多肽链；链； 功能上被顺反测验或互补测验所规定。功能上被顺反测验或互补测验所规定。分子遗传学保留了分子遗传学保留了功能单位功能单位的解释，而抛弃了最的解释，而抛弃了最小结构单位说法。小结构单位说法。基因基因：相当于一个顺反子，：相当于一个顺反子， 包含许多突变子和包含许多突变子和 重组子。重组子。 紫外灯下的紫外灯下的DNADNA臻需境狡泌猜扁久峡往忘赛龟殿托楚蛾停罢转拍柱丁堂裳谩傅耳讹呢残数单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础二、遗传密码：二、遗传密码： 密码子与氨基酸密码子与氨基酸DNA分子碱基只有分子碱基只有4种，而蛋白质氨基酸有种，而蛋白质氨基酸有20种。种。 碱基与氨基酸之间不可能一一对应。碱基与氨基酸之间不可能一一对应。141=4种：缺种：缺16种氨基酸；种氨基酸；242=16种：比现存的种：比现存的20种氨基酸还缺种氨基酸还缺4种；种；343=64种：由三个碱基一起组成的密码子能够形成种：由三个碱基一起组成的密码子能够形成64种组合，种组合，20种氨基酸多出种氨基酸多出44种。种。简并：一个氨基酸由二个或二个以上的三联体密码所决简并：一个氨基酸由二个或二个以上的三联体密码所决定的现象。定的现象。三联体或密码子：代表一个氨基酸的三个一组的核苷酸。三联体或密码子：代表一个氨基酸的三个一组的核苷酸。魔犯挚痉节棵班懈查反癌销汝冶鼻播听俩型谰斗速央治昂偶继秩欢杀虏各单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 遗传密码字典遗传密码字典每一个三联体密码所翻译的氨基酸是什么呢每一个三联体密码所翻译的氨基酸是什么呢?从从1961年开始，在大量试验的基础上，分年开始，在大量试验的基础上，分别利用别利用64个已知三联体密码，找到了相对应的个已知三联体密码，找到了相对应的氨基酸。氨基酸。19661967年，完成了全部遗传密码表，年，完成了全部遗传密码表，如如UGG为色氨酸。为色氨酸。屏盛瑰镭掘碴辣达心堕予头啊腺讯尹辫蔽爹辜银账辣矮措京鄙彪热锥疹维单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础遗遗传传密密码码字字典典皑娃弟挑凋赠押佯纵氓诣召谈毅政荆讽量谅资惩寨莫掷钱汗姐垢诞阵牺债单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 遗传密码的基本特征：遗传密码的基本特征：1遗传密码为三联体：遗传密码为三联体：三个碱基决定一种氨基酸；三个碱基决定一种氨基酸；61个为有意密码，起始密码为个为有意密码，起始密码为GUG、AUG(甲甲硫氨酸硫氨酸)；3个为无意密码，个为无意密码，UAA、UAG、UGA为蛋白质合成终止信号。为蛋白质合成终止信号。2. 遗传密码间不能重复遗传密码间不能重复:在一个在一个mRNA上每个碱基只属于一个密码上每个碱基只属于一个密码子；均以子；均以3个一组形成氨基酸密码。个一组形成氨基酸密码。聂微研儡耍制嘘驰灰奠酮掏票坊廓台烹绍靳莽疼平宛谅部嵌噎狼坊逻籍肛单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础3.遗传密码间无逗号：遗传密码间无逗号： AUG GUA CUG UCA 甲硫氨酸甲硫氨酸 缬氨酸缬氨酸 亮氨酸亮氨酸 丝氨酸丝氨酸 密码子与密码子之间无逗号，按三个三个的密码子与密码子之间无逗号，按三个三个的顺序一直阅读下去，不漏读不重复。顺序一直阅读下去，不漏读不重复。 如果中间某个碱基增加或缺失后，阅读就会如果中间某个碱基增加或缺失后，阅读就会按新的顺序进行下去，最终形成的多肽链就与按新的顺序进行下去，最终形成的多肽链就与原先的完全不一样原先的完全不一样(称为移码突变称为移码突变)。 AUG （G） UAC UGU CA甲硫氨酸甲硫氨酸 酪氨酸酪氨酸 半胱氨酸半胱氨酸俭遥邓涣宝超牌豌惋俯耐盖糠力蔑妥傈醉着岗备讽布谊喷晕窄仇仕肾岸页单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础4 4简并性：简并性： 简并现象：简并现象：色氨酸色氨酸(UGG)和甲硫氨酸和甲硫氨酸(AUG)例外，仅一个三例外，仅一个三联体密码；其余氨基酸都有一种以上的密码子。联体密码；其余氨基酸都有一种以上的密码子。 61个为有意密码，起始密码为个为有意密码，起始密码为GUG、AUG(甲甲硫氨酸硫氨酸)。3个为无意密码，个为无意密码，UAA、UAG、UGA为为蛋白质合成终止信号。蛋白质合成终止信号。 简并现象的意义：简并现象的意义：同义的密码子越多，生物遗传的稳定性也越大。同义的密码子越多，生物遗传的稳定性也越大。如：如：UCU 、UCC或或UCA或或UCG，均为丝氨酸。，均为丝氨酸。枷讨荔汤蓉备黄惊具逆怨屎迎酚谓软俊恼平具弊依筹苹秤帕态互咽思瞬凭单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础5 5遗传密码的有序性：遗传密码的有序性： 决定同一个氨基酸或性质相近的不同氨基决定同一个氨基酸或性质相近的不同氨基酸的多个密码子中，第酸的多个密码子中，第1个和第个和第2个碱基的重要个碱基的重要性大于第性大于第3个碱基，往往只是最后一个碱基发生个碱基，往往只是最后一个碱基发生变化。变化。例如：脯氨酸（例如：脯氨酸（pro）：）：CCU、CCA、CCC、CCG。椎液屿纽火塘烤伐砌练魏垂烫态颧逐霸抉旨考拔彬励梢狠剃涂其促迫称炼单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础6 6通用性：通用性： 在整个生物界中，从病毒到人类，遗传密码在整个生物界中，从病毒到人类，遗传密码通用。通用。4个基本碱基符号个基本碱基符号所有氨基酸所有氨基酸所有蛋白所有蛋白质质 生物种类、生物体性状。生物种类、生物体性状。 1980年以后发现：年以后发现：具有自我复制能力的线粒体具有自我复制能力的线粒体tRNA(转移核转移核糖核酸糖核酸)在阅读个别密码子时有不同的翻译方式。在阅读个别密码子时有不同的翻译方式。如：酵母、链孢霉与哺乳动物的线粒体。如：酵母、链孢霉与哺乳动物的线粒体。域今挚澈寞富阜央胁尹静瘁踪湍忘汾鳖滓入气扑贺椿敏丸撒盘裔无铱氢旁单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础三、蛋白质的合成三、蛋白质的合成 DNA对性状的控制作用并不是直接的，遗对性状的控制作用并不是直接的，遗传密码到蛋白质的合成过程包括遗传密码的转传密码到蛋白质的合成过程包括遗传密码的转录和翻译两个步骤。录和翻译两个步骤。转录转录：就是以就是以DNADNA双链之一的遗传密码为模板，双链之一的遗传密码为模板，把遗传密码以互补的方式转录到把遗传密码以互补的方式转录到mRNAmRNA（信使核（信使核糖核酸）上。糖核酸）上。众蛊辜罚腮栗匝卿雕牲炯匙战销辗津凿上暴伤谱回秉胃帛锋吃哆呸蛮姆衬单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础翻译翻译：就是就是mRNA携带着转录的遗传密码，附携带着转录的遗传密码，附着在核糖体上，把着在核糖体上，把tRNA（转移核糖核酸）运来（转移核糖核酸）运来的各种氨基酸，按照的各种氨基酸，按照mRNA的密码顺序，相互的密码顺序，相互连接起来成为多肽链，并进一步折叠起来成为立连接起来成为多肽链，并进一步折叠起来成为立体蛋白质分子。体蛋白质分子。 仍撞莹圣副离滋劈庞雨辟厦泣峙舍绽闽淄子峻铆啮的胜次利揪健乌肾椿酪单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础（一）（一）RNARNA的转录与的转录与RNARNA的种类的种类1.RNA1.RNA的种类的种类（1）信使）信使RNA (messenger RNA，mRNA)（2）转移）转移RNA (transfer RNA，tRNA)（3）核糖体）核糖体RNA (ribosomal RNA，rRNA) 三种不同的三种不同的RNA分子在基因的表达过程中分子在基因的表达过程中起重要的作用。起重要的作用。抚绩盲作扼祸搀副基函积庄驱团蕴映烃栓藏农蒙衔叭阵客劝案狗朝男钾层单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础（1 1）信使）信使RNA (mRNA)RNA (mRNA)： mRNA的功能就是把的功能就是把DNA上的遗传信息精上的遗传信息精确无误地转录下来，然后，由确无误地转录下来，然后，由mRNA的碱基顺的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，序决定蛋白质的氨基酸顺序，是基因表达过程是基因表达过程中遗传信息传递的中介。中遗传信息传递的中介。它起着传递信息的作它起着传递信息的作用，因而称为用，因而称为信使信使RNA (mRNA)。转法樊淬勘署废弹拆兹益吠退遵常霄京闽桂烁觉勿瞧必傲滤勤迅珍界荡擅单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础（2 2）转移）转移RNARNA（ tRNA) 如果说如果说mRNA是合成蛋白质的蓝图，则核糖是合成蛋白质的蓝图，则核糖体是合成蛋白质的工厂。体是合成蛋白质的工厂。 由于合成蛋白质的原材料由于合成蛋白质的原材料20种氨基酸与种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。的碱基之间缺乏特殊的亲和力。 因此，必须用一种特殊的因此，必须用一种特殊的RNA转移转移RNA (tRNA)把氨基酸搬运到核糖体上，把氨基酸搬运到核糖体上，能根据能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结成多肽链。酸连结成多肽链。 每种氨基酸可与每种氨基酸可与14种种tRNA相结合，现在已相结合，现在已知的知的tRNA的种类在的种类在40种以上。种以上。跨茅椎沾剁雏挚恿科枣评肩垢孜镍钞号嘛扎情栏伙聂嘿瑶剧剪膝龄焰谷朔单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础1969年以来，研究年以来，研究了来自各种不同生物，了来自各种不同生物，如：酵母、大肠杆菌、如：酵母、大肠杆菌、小麦、鼠等的十几种小麦、鼠等的十几种tRNA的结构，证明的结构，证明它们的碱基序列都能它们的碱基序列都能折叠成折叠成三叶草叶型三叶草叶型(图图)。tRNA是最小的是最小的RNA。其分子量约为其分子量约为27000(2500030000)，由，由70到到90个核苷酸组成。个核苷酸组成。竖俗窑浪鞋伎餐孤酌室锹涯乔砍答毗匹分封晚契詹峭作孟务伪式纯咨啥禁单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础tRNAtRNA的结构的共性的结构的共性( (图图3 323)23)：(1)5端之末具有端之末具有G(大部分大部分)或或C。(2) 3端之末都以端之末都以ACC的顺序终结。的顺序终结。(3) 有一个富有鸟嘌有一个富有鸟嘌呤的环。呤的环。(4)有一个反密码子有一个反密码子环，其的顶端有三个暴环，其的顶端有三个暴露的碱基，称为露的碱基，称为反密码反密码子。子。这一个反密码子可这一个反密码子可以与以与mRNA链上同自己链上同自己互补的密码子配对。互补的密码子配对。(5) 有一个胸腺嘧啶有一个胸腺嘧啶环。环。强巍贿痘署粥垒犀郎腾赤古矿硫毯独泣歉塔祟嘉个更油尿贝腻峪撑惹讣桥单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础(3) (3) 核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）核糖体核糖体RNA，它是组成核糖体的主要成分，而它是组成核糖体的主要成分，而核糖体则是合成蛋白质的中心。核糖体则是合成蛋白质的中心。原核生物的核糖体所含的原核生物的核糖体所含的rRNA，有，有5S、16S及及23S等三种等三种真核生物的核糖体，含有真核生物的核糖体，含有4种种rRNA和约和约80种蛋种蛋白质。四种白质。四种rRNA为为5S、5.8S、18S和和28S。S为沉降系数为沉降系数(sedimentation coefficient)，当用，当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度与粒子的大小直接成比例。与粒子的大小直接成比例。粟词苍廊汪毁驴度做金耕蓄侈毒亢牵皂官宜傈淋萝梁妈赋凉斟躲霞角揩蔽单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础rRNA是单链，是单链，它包含不等量的它包含不等量的A与与U、G与与C，但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢鍵但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢鍵相连，表现为相连，表现为发夹式螺旋。发夹式螺旋。rRNA在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。但但16S的的rRNA3端有一段核苷酸序列与端有一段核苷酸序列与mRNA的前导序列是互补的，这可能有助于的前导序列是互补的，这可能有助于mRNA与与核糖体的结合。核糖体的结合。还剔持朴泼镭牟款钙巢蚜潮梢兄础强驱讲旗宿甚套甲岗匝庚梆声芬罢锡涝单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础核糖体 ：蛋白质翻译的场所 唯紫汛浩淌迄尚学汲寿雄肩狡哎犀愚冒蟹轻吴红贺烩歼所怪柬童细肥傅荣单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2.RNA 2.RNA 的转录的转录 转录转录 ATGCCGGTACGGGCAAATATGCCCATGCTACGGCCATGCCCGT TTATACGGGTACG转录因子转录因子以一条以一条DNADNA链为模板合成链为模板合成RNARNA尿嘧啶（尿嘧啶（U U）取代了胸腺嘧啶（）取代了胸腺嘧啶（T T）捧峦藤密傈健句螺忱攫铱竭凛吕睦盲忿逼癸支纶盗洛夕嫌津诣投旗宝弹穿单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 首先是以首先是以DNA的一条链为模板合成与它互补的一条链为模板合成与它互补的的mRNA ，根据碱基互补配对的规律，根据碱基互补配对的规律，在这条在这条mRNA链上，链上，A变为变为U，T变为变为A，C变为变为G，G变变为为C。 因此，这条因此，这条mRNA上的遗传密码与非模板上的遗传密码与非模板DNA链是一样的，所不同的只是链是一样的，所不同的只是U代替了代替了T。然。然后再由后再由mRNA上的遗传密码翻译成多肽链中的氨上的遗传密码翻译成多肽链中的氨基酸序列。基酸序列。陆锈甩栏炯抗二封哑劈踪啡枕焉硝战氓爷冤垮椽谜就仓攘告钱答雌向过峦单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础（四）蛋白质的合成过程（四）蛋白质的合成过程蛋白质是由蛋白质是由20种不同的氨基酸组成的多肽链，种不同的氨基酸组成的多肽链，每种蛋白质都有其特定的氨基酸序列。每种蛋白质都有其特定的氨基酸序列。遗传信息贮存于遗传信息贮存于DNA里，由里，由DNA所含的碱基所含的碱基序列决定氨基酸序列的过程即蛋白质的合成过序列决定氨基酸序列的过程即蛋白质的合成过程，也就是基因的表达过程，实际上包括程，也就是基因的表达过程，实际上包括遗传遗传信息的转录和翻译信息的转录和翻译两个步骤。两个步骤。京维丹乡邦音弟菜魏惺顺塘眨毖佳铆桑富跳林扑涕欢涛娇贷盯习壳藩坠料单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础蛋白质的合成，也就是遗传信息的翻译过程。蛋白质的合成，也就是遗传信息的翻译过程。翻译翻译就是就是mRNA携带着转录的携带着转录的遗传密码遗传密码附着在附着在核糖体核糖体(ribosome)上，把由上，把由tRNA运来的各种运来的各种氨氨基酸基酸，按照，按照mRNA的的密码顺序密码顺序，相互联结起来，相互联结起来成为成为多肽链多肽链，并进一步，并进一步折叠折叠成为立体的蛋白质成为立体的蛋白质分子的过程。分子的过程。藉宫陵惋迅佣馒层秸二烙舟工蛹土苹岸琳自仓呛钓翟怂轿紊瓷畴诬优铀诚单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础蛋白蛋白质质合成的合成的过过程概述：程概述： 在核内以在核内以DNADNA的一条的一条链链作作为为模板合成的不均模板合成的不均DNADNA穿穿过过核膜孔，核膜孔，进进入入细细胞胞质质后被后被酶酶切割成切割成mRNAmRNA。然后核糖体的。然后核糖体的大小两个大小两个亚单亚单位在起始密位在起始密码码子子AUGAUG部位部位结结合成一个核糖合成一个核糖体，体，细细胞胞质质中的中的tRNAtRNA在激活在激活酶酶和和ATPATP的作用下，携的作用下，携带带各各自的氨基酸自的氨基酸进进入核糖体。最先入核糖体。最先进进入的是携入的是携带带甲硫氨酸的甲硫氨酸的tRNAtRNA。因。因为为它的反密它的反密码码子子UAIUAI和和mRNAmRNA的密的密码码子子AUGAUG是是对应对应的。同的。同时时第二个第二个进进入的携入的携带带有有苏苏氨酸的氨酸的tRNAtRNA，在核糖体，在核糖体中甲硫氨酸和中甲硫氨酸和苏苏氨酸氨酸结结合，第一个合，第一个tRNAtRNA释释放，核糖体向放，核糖体向右移右移动动一个密一个密码码子距离，第三个子距离，第三个进进入的是携入的是携带带有亮氨酸有亮氨酸的的tRNAtRNA，之后亮氨酸和，之后亮氨酸和苏苏氨酸相氨酸相结结合，第二个合，第二个tRNAtRNA释释放。放。核糖体又向右移核糖体又向右移动动一个密一个密码码子距离子距离以此以此类类推。推。速父眯顽馁喇昆免绞展飘敦递狭踢爽奋褂剿诛危招傍夸挡彩蔑杂鳞答棠憋单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础当一个核糖体在当一个核糖体在mRNAmRNA上移上移动时动时，氨基酸就一个个地，氨基酸就一个个地结结合起来形成合起来形成肽链肽链。最后。最后这这个核糖体在个核糖体在mRNAmRNA的停止信号的停止信号处处脱落下来，分解脱落下来，分解为为大小两个大小两个亚单亚单位。把合成的位。把合成的肽链释肽链释放放到胞到胞质质中，以后几个中，以后几个肽链结肽链结合起来折叠，形成一个具有合起来折叠，形成一个具有空空间结间结构的蛋白构的蛋白质质分子，而且具有一定的生物学的功能。分子，而且具有一定的生物学的功能。必必须须指出：在指出：在mRNAmRNA上，同上，同时时有有许许多的核糖体多的核糖体结结合上去合上去进进行着蛋白行着蛋白质质的合成，当第一个核糖体沿着的合成，当第一个核糖体沿着mRNAmRNA的的5353方向移方向移动动后，第二个核糖体又后，第二个核糖体又结结合到合到mRNAmRNA上，上，以后第三个、第四个以后第三个、第四个顺顺序序结结合上去，合上去，这样这样一串念珠一串念珠就构成了多核糖体。就构成了多核糖体。一个多核糖体的核糖体数目的多少和要一个多核糖体的核糖体数目的多少和要读读出的出的mRNAmRNA长长度有关，度有关，读读出的信息越出的信息越长长，用于翻，用于翻译译的核糖体数越多。的核糖体数越多。一般一般5-405-40个，每个成个，每个成员员距离距离为为50-100A50-100A。从而可。从而可见见蛋白蛋白质质的合成的合成过过程即是程即是遗传遗传密密码码的的转录转录及翻及翻译过译过程。程。约珠喧爵毛脑高谴骇敢雀闪题淬将茨砖卿众猿邪峙济借濒寝费灌售铂艳琶单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础翻翻译译是指：是指：mRNAmRNA携携带带着着转录转录来的来的遗传遗传密密码码附着在核糖附着在核糖体上，把由体上，把由转转移核糖核酸（移核糖核酸（tRNAtRNA）运来的各种氨基酸按）运来的各种氨基酸按着着mRNAmRNA的密的密码顺码顺序，相互序，相互连连接起来成接起来成为为多多肽链肽链，并，并进进一一步的叠起来成步的叠起来成为为立体蛋白立体蛋白质质分子。蛋白的合成分子。蛋白的合成过过程是程是mRNAmRNA，tRNAtRNA、rRNArRNA和核糖体和核糖体协协同作用的同作用的结结果。果。赚偏瞅馆丁趟环奥玖侍乃诽姻崩齐景茸坎系什生谋虚可肉蜗拽延摘共婿趁单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础图图 蛋蛋白白质质合合成成的的起起始始 捎雁扬飘释凶郑施内婉瘪吩婉横滋炬噎暮者情帝醒汉泅炉蚀兜诫净座球恫单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础图图 蛋白质合成的肽链延伸蛋白质合成的肽链延伸 川填哪雕胞唐边惶毫诡询妻襄赃速坊萝辣畦困绊反涅吴孜潭衫钧磨遍峦渡单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础图图 蛋蛋白白质质合合成成的的终终止止 紊掌韩有毡孝致恶状时欲尸皇恃蛙怯设璃桌留却凰牧桩颖细旋澎项殿聊暇单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础DNA RNA PROTEIN 表型表型 代谢问题代谢问题 中心法则中心法则 生长、分化生长、分化 个体发育个体发育 表型变异表型变异 中心法则中心法则四、中心法则及其发展四、中心法则及其发展苹敬诈役详凄顺区列仍蚜瓦杠槐冠练聋臃株轨及垄硫醋赋岿味枚陪谆嗅坎单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础骄瑰悸诌喉惯愉沽拟证瓜贸棉斯嚣拜位诗扰候广戍钻斤罗溪兔震靴罐殊依单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础修改后的中心法则修改后的中心法则反转录反转录(逆转录逆转录)：反转录酶；反转录酶；cDNA。RNA的自我复制。的自我复制。DNA指导蛋白质合成指导蛋白质合成凶淤爆态俩醒杏皋捡袭鄂郧筋蛔第酚牙登真狭辙瘦粕凹沿巾藻扶饰旱旬钻单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础雍宋狸套彩感负氧淆驮耗色兜褪轮碾蜀突陀应溢退倪似擅礼郎蒲勺讲被葱单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础五、基因的作用与性状表达五、基因的作用与性状表达 由于大部分遗传性状的表现都是在直接或间由于大部分遗传性状的表现都是在直接或间接的通过蛋白质表现出来的，因此深入的揭示接的通过蛋白质表现出来的，因此深入的揭示Gene在这方面的作用对于了解在这方面的作用对于了解Gene的在性状的在性状形成过程中的作用将是更有意义的事情，形成过程中的作用将是更有意义的事情，gene对遗传性状的表现作用可以分为以下两种：对遗传性状的表现作用可以分为以下两种：杖衙闹豆脆搜杀窍帕歇缔糠挤砂糕柏啥莫芽缨赴五韦姨纂抒拢炯辟不轧睬单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础1 1直接作用直接作用 如果如果genegene能直接的影响到形成某种蛋白质的结能直接的影响到形成某种蛋白质的结构构genegene的作用，那么的作用，那么genegene的变异可以直接的影响的变异可以直接的影响蛋白质的特性，从而表现出不同的性状来，蛋白质的特性，从而表现出不同的性状来，狮忧氏蚀骆狱愚煤颈纺本促叶捕贺档戳侧堤邢端规蹬颗奠早朽韭只派潦烛单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础例如例如人类镰形细胞贫血症，可以作为这方面的人类镰形细胞贫血症，可以作为这方面的实例，正常人的红细胞是圆形，患有此病的人实例，正常人的红细胞是圆形，患有此病的人的红细胞呈镰刀形，这是由于一个正常的红细胞呈镰刀形，这是由于一个正常gene所所产生的两个不同的突变体所引起的，即由：产生的两个不同的突变体所引起的，即由：HbAHbs，HbAHbC，从而引起此病，从而引起此病，HbA,HbS,HbC三个三个gene所决定的血红蛋白区别所决定的血红蛋白区别在于在于链中第六位上有一个氨基酸的不同：链中第六位上有一个氨基酸的不同：具体情况如下：具体情况如下：链上的氨基酸的号链上的氨基酸的号 1 2 36146正常的血红蛋白的氨基酸正常的血红蛋白的氨基酸 缬缬 组组 亮亮 谷谷沁以庆傣距肛材峦堰乘似郎奏舔阅插妹锻硼锌恕凯藐回效情叫凡荷岂掣座单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础正常氨基酸的密码正常氨基酸的密码 GAAHbS氨基酸的密码氨基酸的密码 GUA（缬）（缬）HbC氨基酸的密码氨基酸的密码 AAA（赖）（赖）每个血红蛋白分子具有每个血红蛋白分子具有4条链，条链，链具有链具有2条，每条具有条，每条具有141个氨基酸，个氨基酸，链具有链具有2条，每条有条，每条有146个氨基酸，可个氨基酸，可见决定谷氨酸上见决定谷氨酸上mRNA的密码的密码GAA改变成改变成GUA只是只是第第2个碱基由个碱基由AU，从而基因由，从而基因由HbAHbS，同理由，同理由GAA改写为改写为AAA只是第一个碱基发生变化，从而只是第一个碱基发生变化，从而gene由由HbAHbC，可见只要，可见只要gene中的一个碱基发生变化，中的一个碱基发生变化，就能引起最后产物血红蛋白性状的变化，从而导致患病，就能引起最后产物血红蛋白性状的变化，从而导致患病，以上关于异常血红蛋白的产生，表明以上关于异常血红蛋白的产生，表明gene控制肽链的控制肽链的形成，因此一个形成，因此一个gene一个多肽链的假说是有事实依据一个多肽链的假说是有事实依据的，这是的，这是gene对性状表现的直接作用。对性状表现的直接作用。韧斥哈政殃梧焙殖连诧霞魁伏俯胡干芭摹素卷地哉鸵洱妹傈矾缚倡墓像条单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础HbA 突变突变 HbsHbc 镰刀形红血球镰刀形红血球血红蛋白分子有四条多肽链：血红蛋白分子有四条多肽链：两条两条链链(141个氨基酸个氨基酸/条条)、两条、两条链链(146个氨基酸个氨基酸/条条)。HbA、Hbs、Hbc氨基酸组成氨基酸组成的差异在于的差异在于链上第链上第6位上氨基酸：位上氨基酸：HbA第第6位为谷氨酸（位为谷氨酸（GAA)；Hbs第第6位为缬氨酸（位为缬氨酸（GUA)； Hbc第第6位为赖氨酸（位为赖氨酸（AAA）。）。 红血球碟形红血球碟形屏受晰酿畏坛绢罐械撒鸥柜凡灾勃昂遥芭已挂易跟痢止荫磷鬼窘错林冰限单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2 2间接作用间接作用 生物的性状是由生物的性状是由gene控制的，但控制的，但gene不等于遗传不等于遗传性状，从基因到表现型要经过一系列发育过程，任何性性状，从基因到表现型要经过一系列发育过程，任何性状都是状都是gene控制下通过一系列发育过程才能形成的，控制下通过一系列发育过程才能形成的，也就是说必须经过一系列的代谢过程，每一个代谢过程也就是说必须经过一系列的代谢过程，每一个代谢过程必须有酶的催化，而酶又是一种特殊的蛋白质，它的合必须有酶的催化，而酶又是一种特殊的蛋白质，它的合成是受成是受gene控制的，控制的，绝大多数情况下绝大多数情况下gene都是通过酶都是通过酶的合成间接的影响性状表现的，的合成间接的影响性状表现的，例如有一种饲料作物白例如有一种饲料作物白三叶草的某些品种的叶含有氰酸（三叶草的某些品种的叶含有氰酸（HCN）易使牲畜中）易使牲畜中毒，据分析表明，氰酸的产生是受毒，据分析表明，氰酸的产生是受l和和H两个显性两个显性gene的互作来控制的，的互作来控制的，H、l gene分别来控制两种酶的合成，分别来控制两种酶的合成，因而控制两种物质的转化过程，以致最后控制氰酸的合因而控制两种物质的转化过程，以致最后控制氰酸的合成。成。甘嚼旭霞专产被啦罐檀适唉抒亥厕闽险威僳痢帛前吻猴拦脚怪瓣梁双晴咐单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 研究表明只有两个研究表明只有两个gene都为显性状时才能通过酶都为显性状时才能通过酶的作用而顺利的合成氰酸，如果其中有一个或两个基因的作用而顺利的合成氰酸，如果其中有一个或两个基因都为隐性时，即都为隐性时，即iiHH、IIhh、iihh引起有关的酶丧失引起有关的酶丧失作用，引起代谢过程的中断，不能合成氰酸，不会表现作用，引起代谢过程的中断，不能合成氰酸，不会表现中毒的性状，依据许多的类似的实验，有人提出中毒的性状，依据许多的类似的实验，有人提出“一个一个gene一个酶的假说一个酶的假说”，一个，一个gene控制一种酶，同时又控制一种酶，同时又进一步的控制一个生化过程，从而影响到某一物质的合进一步的控制一个生化过程，从而影响到某一物质的合成，而导致某一遗传性状的表现。从现代的观点来看，成，而导致某一遗传性状的表现。从现代的观点来看，一个一个gene一个酶的假说过于简单化，因为一种酶和一一个酶的假说过于简单化，因为一种酶和一种蛋白质可能受到几个基因的作用，新近认为种蛋白质可能受到几个基因的作用，新近认为“一个顺一个顺反子反子一个一个mRNA一条多肽链一条多肽链”的假说所代替更合情的假说所代替更合情理。理。应该指出的是酶的合成与停止并不永远与应该指出的是酶的合成与停止并不永远与gene的突变的突变发生有联系的，由于存在有控制基因的作用，必须考虑发生有联系的，由于存在有控制基因的作用，必须考虑到酶的合成与停止还要受到酶的合成与停止还要受gene的调控系统的作用。的调控系统的作用。钱锻魄内搞敌荫桓辽身吉硕迄魄绽谰辗期弘箕捂芬佬灾稚睡城毕馒再雪鼠单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础广义遗传工程包括广义遗传工程包括: :生化工程、蛋白质工程、细胞工程、染色体工程、生化工程、蛋白质工程、细胞工程、染色体工程、细胞器工程、基因工程及酶工程等。细胞器工程、基因工程及酶工程等。狭义遗传工程是指狭义遗传工程是指: :基因工程基因工程( (重组重组DNADNA技术技术) )。 一、基因工程概述一、基因工程概述: :2-32-3基因工程基因工程伙期秽踪缔敝园啸炳裂使敢抚犊裔哆尘关战患隶笆咎墙刁丘石福龋来倪嗡单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础. .概念：概念：基因工程：基因工程：在分子水平上，采取工程建设方式在分子水平上，采取工程建设方式 按照预先设计的蓝图按照预先设计的蓝图 借助于实验室技术借助于实验室技术将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去去 使后者定向获得新遗传性状的一门技术。使后者定向获得新遗传性状的一门技术。基因工程基因工程是采用分子生物学、核酸生物化学以及是采用分子生物学、核酸生物化学以及微生物遗传学的现代方法和手段建立起来的综合微生物遗传学的现代方法和手段建立起来的综合技术。技术。 基因工程技术的建立，使所有实验生物学领基因工程技术的建立，使所有实验生物学领域产生巨大的变革。域产生巨大的变革。 呐觅盏翠坍操归剁民服淳镑吵嘱冤伍徽拯铸决务笛弛橡肄踢麻匠恐腻撼汹单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2. 2. 发展：发展：19711971年，年，SmithSmith等人从细菌中分离出的一种限制性酶，等人从细菌中分离出的一种限制性酶，酶切病毒酶切病毒DNADNA分子，标志着分子，标志着DNADNA重组时代的开始。重组时代的开始。19721972年，年，BergBerg等用限制性酶分别酶切猿猴病毒和等用限制性酶分别酶切猿猴病毒和l l噬噬菌体菌体DNADNA，将两种，将两种DNADNA分子用连接酶连接起来分子用连接酶连接起来 得得到新的到新的DNADNA分子。分子。19731973年，年， CohenCohen等进一等进一步将酶切后的步将酶切后的DNADNA分子与分子与质粒质粒DNADNA连接起来，并将连接起来，并将重组质粒转入重组质粒转入E. cloiE. cloi细细胞中。胞中。窘结殉涡没垢断淹阔卜惊恍告乔螺手币店华斑拥烦农棒踏辑底汗绊茅让别单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础19821982年，美国食品卫生和医药管理局批准，用基年，美国食品卫生和医药管理局批准，用基因工程在细菌中生产人的胰岛素投放市场。因工程在细菌中生产人的胰岛素投放市场。19851985年，转基因植物获得成功。年，转基因植物获得成功。19941994年，延熟保鲜的转基因番茄商品生产。年，延熟保鲜的转基因番茄商品生产。19961996年，克隆羊诞生。年，克隆羊诞生。冗篙涧肪磁井元肢啼松揭捞后瓮洒惭防企幽呸隐辫釜锦衙眶速莫硅就汇瞬单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础19961996年全世界转基因植物种植面积为年全世界转基因植物种植面积为170170万公顷，万公顷，19971997年年为为11001100万公顷，万公顷，19981998年为年为27802780万公顷，万公顷，19991999年达到年达到39903990万公顷，万公顷，20002000年达到年达到44204420万公顷，万公顷，20012001年达到年达到52605260万公万公顷，顷，20022002年达到年达到50005000万公顷。万公顷。金重农估筏抢眠拱膨筛疟沿型涩唉井火撩电剧丹剔安茸拇丈呈莎澳桅芦浆单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础20012001年种植面积已超过年种植面积已超过100100万公顷的作物有：万公顷的作物有：大豆（大豆（33303330万万hm2hm2，占全世界转基因作物的，占全世界转基因作物的63%63%，均为抗除草剂大豆）、玉米（均为抗除草剂大豆）、玉米（980980万万hm2 hm2 ，占，占19% 19% ）、棉花（）、棉花（680680万万hm2 hm2 ，占，占13% 13% ）、油菜（）、油菜（270270万万hm2 hm2 ，5% 5% ）；）；其它还有水稻、小麦、花生、向日葵、亚麻、甘其它还有水稻、小麦、花生、向日葵、亚麻、甘蓝、马铃薯等，番茄、烟草、南瓜和木瓜等蓝、马铃薯等，番茄、烟草、南瓜和木瓜等5050多多种转基因作物已实现商品化。种转基因作物已实现商品化。主要分布在美国（主要分布在美国（35703570万万hm2hm2）、阿根廷（）、阿根廷（11801180万万hm2hm2）、加拿大（）、加拿大（320320万万hm2hm2）和中国（）和中国（150150万万hm2hm2）等国。）等国。松陛跪瓣捏敌卤栖姚入跌柴泛鹃准虎特重尔捷矾源籍孙鞋放挠卒勘聋母铣单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础20012001年全世界转基因作物占相应种植总面积的百分率年全世界转基因作物占相应种植总面积的百分率乾象更悯望赛梆钮茄烛傣陌堑更拿跌惧沙届绅山试闸鸵善傀圾尺溶箕涡柯单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 20012001年我国的转基因农作物和林木已达年我国的转基因农作物和林木已达2222种，种，其中转基因棉花、大豆、马铃薯、烟草、玉米、其中转基因棉花、大豆、马铃薯、烟草、玉米、花生、菠菜、甜椒、小麦等进行了田间试验，转花生、菠菜、甜椒、小麦等进行了田间试验，转基因棉花已经大规模商品化生产。基因棉花已经大规模商品化生产。燕然噶剃荧胳果棺箩浆赚缮甥倾能抄越谈劳冀素幢袒擂楞脓豆俱辈筛牺汗单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础3 3内容：内容： 从细胞和组织中分离从细胞和组织中分离DNADNA； 限制性内切酶酶切限制性内切酶酶切DNADNA分子，制备分子，制备DNADNA片段；片段； 将酶切将酶切DNADNA分子与载体分子与载体DNADNA连接连接构建能在宿主构建能在宿主细胞内自我复制的重组细胞内自我复制的重组DNADNA分子；分子； 把重组把重组DNADNA分子引入宿主受体细胞分子引入宿主受体细胞复制；复制； 重组重组DNADNA随宿主细胞的分裂而分配到子细胞随宿主细胞的分裂而分配到子细胞建建立无性繁殖系立无性繁殖系(Clone)(Clone)或发育成个体；或发育成个体； 从细胞群体中选出所需要的无性繁殖系从细胞群体中选出所需要的无性繁殖系并使并使外源基因在受体细胞中正常表达，翻译成蛋白质等外源基因在受体细胞中正常表达，翻译成蛋白质等基因产物、回收；或筛选出获得定向的性状变异的基因产物、回收；或筛选出获得定向的性状变异的个体。个体。暴御糊服郡疗疤搪砒检矗诌政傅薛赔拣钝课廊庞谁腰酥禄填颂丁刀追嘻犊单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础4. 4. 基因工程的操作过程基因工程的操作过程 基因工程技术包括三个基本要素：载体、工具酶和基因工程技术包括三个基本要素：载体、工具酶和表达系统（原核或真核宿主细胞），其技术路线大致包表达系统（原核或真核宿主细胞），其技术路线大致包括以下几个操作程序：括以下几个操作程序：准备材料。包括载体和工具酶准备材料。包括载体和工具酶的准备以及目的基因的分离和制备；的准备以及目的基因的分离和制备；构建重组构建重组DNADNA分分子。把目的基因与载体结合成重组子。把目的基因与载体结合成重组DNADNA分子，即进行基分子，即进行基因的体外重构；因的体外重构；外源外源DNADNA导入受体细胞。把含外源导入受体细胞。把含外源DNADNA片段的重组片段的重组DNADNA分子引入宿主受体细胞，建立分子无性分子引入宿主受体细胞，建立分子无性繁殖系；繁殖系；筛选重组筛选重组DNADNA分子、鉴定目的基因表达。从分子、鉴定目的基因表达。从细胞群体中选出所需要的无性繁殖系，并使外源基因在细胞群体中选出所需要的无性繁殖系，并使外源基因在受体细胞中正确表达。受体细胞中正确表达。面舶吉枝聂褐筋腰晦卧俱榜睡帽卯手柯嫂右好嫁检坟式浚肢岗株偷掳汝颇单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础( (一一) )准备材料准备材料1.1.工具酶工具酶工具酶指在重组工具酶指在重组DNADNA技术中用于切割、连接、技术中用于切割、连接、修饰修饰DNADNA或或RNARNA的一系列酶。它们是基因工程中的基本工的一系列酶。它们是基因工程中的基本工具，其中最重要的是具，其中最重要的是限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNADNA连接酶连接酶，其它常用工具酶包括其它常用工具酶包括DNADNA多聚酶、反转录酶、核酸酶多聚酶、反转录酶、核酸酶H H、碱性磷酸酶等。下面扼要介绍碱性磷酸酶等。下面扼要介绍限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶。 DNA DNA是巨大分子，进行是巨大分子，进行DNADNA操作时，必须加以切割，操作时，必须加以切割，这就需要限制性核酸内切酶把这就需要限制性核酸内切酶把DNADNA链在特定部位切断。链在特定部位切断。19701970年开始分离得到的限制性核酸内切酶，是开拓基因年开始分离得到的限制性核酸内切酶，是开拓基因操作新领域的关键。操作新领域的关键。限制性核酸内切酶能识别限制性核酸内切酶能识别DNADNA的特定碱基序列，并把的特定碱基序列，并把DNADNA链在特定位点切断。链在特定位点切断。糕俘锋查琅光莱诗貌咸氛捐框踞博斡厨窍苦缔植填亢居泼是蔼愤缴蔷颗叹单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础限制性内切酶的类别：限制性内切酶的类别：第第类酶类酶: :每隔一段每隔一段DNADNA序列随机切割双链序列随机切割双链DNADNA分分子，没有序列特异性子，没有序列特异性, ,酶切位点不定酶切位点不定。如。如EcoBEcoB( (大肠杆菌大肠杆菌B B株株) )、EcoK(EcoK(大肠杆菌大肠杆菌K K株株) )分子量较分子量较大大( (约约300000)300000)，作用时需，作用时需ATPATP、Mg+Mg+等辅助因子。等辅助因子。第第类酶类酶: :能识别一段特异的能识别一段特异的DNADNA序列，准确地序列，准确地酶切双链酶切双链DNADNA的特异序列。的特异序列。如如EcoRI(EcoRI(大肠杆菌大肠杆菌) )、Hind(Hind(嗜血杆菌嗜血杆菌) )，分子，分子量较小量较小( (约约20000-100000)20000-100000)，作用时需，作用时需MgMg2+2+存在。存在。 柔任劝添铂宁以揩庙碘缆琵亡饵稠褐门糕术耘蜀倔浅须蓖阎孩院盾豌版透单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础银奶结仑枣闭稗吭衬在走妓螟泞洞况氮斑柿谅胺恃桌合撼熔鞋喊颧着凳玲单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础2.2.载体载体载体载体（vectorvector）是指能将目的基因的）是指能将目的基因的DNADNA片段片段带入宿主细胞并能进行扩增的一类带入宿主细胞并能进行扩增的一类DNADNA分子。可作为分子。可作为DNADNA载体的有载体的有质粒、噬菌体、病毒、细菌或酵母菌人工染色质粒、噬菌体、病毒、细菌或酵母菌人工染色体（体（BACBAC、YACYAC）等。）等。 作为运载工具，载体必须具备以下条件：作为运载工具，载体必须具备以下条件：在宿主在宿主细胞中能自我复制，并能稳定地保存；细胞中能自我复制，并能稳定地保存；有多种限制性有多种限制性内切酶的切点，每种酶的切点最好只有一个，且酶切后内切酶的切点，每种酶的切点最好只有一个，且酶切后并不损坏其复制能力及选择标志基因（并不损坏其复制能力及选择标志基因（gene markergene marker）的能力，并能嵌入外源的能力，并能嵌入外源DNADNA片段；片段；能较自由地进入受能较自由地进入受体细胞，实现转化；体细胞，实现转化； 具有可作为重组具有可作为重组DNADNA分子选择的分子选择的遗传标志。遗传标志。 经栗射溢罩晴膘铆圣晰辱尝疡辟兢缸淆娥彰矣津烁难殿邱桐氏池鼻搽撕眶单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 目前作为转入原核细胞宿主的载体主要有两大类：目前作为转入原核细胞宿主的载体主要有两大类：-噬菌体和细菌质粒。而作为转入真核细胞宿主的载噬菌体和细菌质粒。而作为转入真核细胞宿主的载体，在动物方面主要有类人猿病毒体，在动物方面主要有类人猿病毒SV40SV40（Simian Virus Simian Virus 4040），在植物），在植物方面主要有农杆菌的方面主要有农杆菌的TiTi质粒。质粒。 舰芝奢方范孺诧每痰靶滑越又弦姬姚渺孕屁幅适允伊拇藻蔡后堑崔锭燕撰单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中染色体以外的脱氧核糖核酸中染色体以外的脱氧核糖核酸(DNA)(DNA)分子。现分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的生物中染色体以外的DNADNA分子。在基因工程中分子。在基因工程中质粒常被用做基因的载体。质粒常被用做基因的载体。 汹椽屡远虐翟实鸭评参郡唁跋呸肚仕姥矛坡彼熔忿歉债剂鸳蜘虚纹雏夜铂单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 （二）目的基因的分离：（二）目的基因的分离： 工具酶和载体备好了，下一步就是要获取目的基因。工具酶和载体备好了，下一步就是要获取目的基因。目的基因（目的基因（targettarget）是指准备导入受体细胞内的、以研）是指准备导入受体细胞内的、以研究或应用为目的所需要的外源基因。获得目的基因是进究或应用为目的所需要的外源基因。获得目的基因是进行行DNADNA重组最重要的一步，也是十分困难的一步。重组最重要的一步，也是十分困难的一步。 恐汉札诬抱疡竿猎藏茸啄匈羔丽宅逮陵步撤圾稚啦辨踪岗肮睬待无卜邱眺单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 获得目的基因的方法很多，获得目的基因的方法很多， （1）可采用从生物基可采用从生物基因组群体中分离目的基因。一般用限制性核酸内切酶因组群体中分离目的基因。一般用限制性核酸内切酶把一个基因组把一个基因组DNADNA分成很多片段。原核生物基因组较小，分成很多片段。原核生物基因组较小，基因容易定位，用限制性内切酶将基因组切成若干段基因容易定位，用限制性内切酶将基因组切成若干段后，直接用带有标记的核酸探针，从中选出目的基因。后，直接用带有标记的核酸探针，从中选出目的基因。对于基因组较大的真核生物，则可先制作基因文库，对于基因组较大的真核生物，则可先制作基因文库，然后钓取所需要的带有目的基因的然后钓取所需要的带有目的基因的DNADNA片段而获得目的片段而获得目的基因。基因。 逐朗垃马监戎舟仆髓司答栅狮攀顶惊绦覆颊供冻帜险爱迟彭镀鞋阅峡洽筛单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础（2 2）人工合成目的基因）人工合成目的基因DNADNA片段。人工合成目的基因片段。人工合成目的基因DNADNA片段有化学合成法和酶促合成法两条途径。一般是片段有化学合成法和酶促合成法两条途径。一般是采用采用DNADNA合成仪来合成长度不是很大的合成仪来合成长度不是很大的DNADNA片段。片段。（3 3）PCRPCR技术合成技术合成DNADNA。聚合酶链式反应（。聚合酶链式反应（polymerase polymerase chain reactionchain reaction，PCRPCR）是一种简单的酶促反应，它以）是一种简单的酶促反应，它以DNADNA变性、复制的某些特性为原理设计的。通过变性、复制的某些特性为原理设计的。通过PCRPCR技术技术获取所需要的特异获取所需要的特异DNADNA片段在实际应用用得非常多，但片段在实际应用用得非常多，但是前提条件是必须对目的基因有一定的了解，需要设计是前提条件是必须对目的基因有一定的了解，需要设计引物。引物。 现代分子生物学发展到今天，人类基因组全序列已现代分子生物学发展到今天，人类基因组全序列已经测出，并且越来越多的经测出，并且越来越多的模式生物模式生物的基因组全序列正在的基因组全序列正在被测出，被测出，PCRPCR法已经成为分离目的基因的主要手段。法已经成为分离目的基因的主要手段。 佳烟滥董咆饿釉躬城咀挠湛酞葫析漠沏不淘弯燎蛔辊姑滇贡师完且尉炒拒单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础（三）构建重组（三）构建重组DNADNA分子分子 外源基因（外源基因（DNADNA片段）很难直接透过受体细胞的细片段）很难直接透过受体细胞的细胞膜进入受体细胞，即使进入，也会受到细胞内限制性胞膜进入受体细胞，即使进入，也会受到细胞内限制性酶的作用而分解。要将外源酶的作用而分解。要将外源DNADNA片段导入受体细胞，选片段导入受体细胞，选择适当的载体是关键步骤之一。择适当的载体是关键步骤之一。 含有目的基因的含有目的基因的DNADNA片段和载体片段和载体DNADNA的连接技术即的连接技术即DNADNA重组技术，其核心步骤是重组技术，其核心步骤是DNADNA片段之间的体外连接，片段之间的体外连接，其本质是涉及限制酶、连接酶等工具酶的酶促反应过程。其本质是涉及限制酶、连接酶等工具酶的酶促反应过程。重组重组DNADNA即将载体即将载体DNADNA与引入的与引入的DNADNA连接，把目的基因连连接，把目的基因连接到载体上去。根据接到载体上去。根据DNADNA末端性质不同，形成重组体末端性质不同，形成重组体DNADNA分子的方法也有所不同。分子的方法也有所不同。 病静名坑受旦郝踌姻楔柿孟趾瞬先确厕亩扭冶间茫辙亩龙敛篮皱鸟付撼胃单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础1.1.黏性末端的连接黏性末端的连接。用同一种限制性内切酶或者用能够。用同一种限制性内切酶或者用能够产生相同黏性末端的两种限制性内切酶分别消化外源产生相同黏性末端的两种限制性内切酶分别消化外源DNADNA分子和载体，所形成的分子和载体，所形成的DNADNA末端彼此互补，用末端彼此互补，用DNADNA连连接酶共价连接起来，形成重组体接酶共价连接起来，形成重组体DNADNA分子。分子。2.2.平齐末端的连接平齐末端的连接。可先生成黏性末端，在带平头末端。可先生成黏性末端，在带平头末端的的DNADNA片段的片段的3-3-末端加上多聚核苷酸的尾巴，在载体末端加上多聚核苷酸的尾巴，在载体上加上互补的尾巴，然后用上加上互补的尾巴，然后用DNADNA连接酶连接。连接酶连接。 棒壁疡猴臂嚣烟凭屯皖浊殃碎提休元指哎撒控粟惦茫应击秒馒贺补乍底捌单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础( (四四) ) 重组体的转化重组体的转化( (五五) )克隆子的鉴定克隆子的鉴定( (六六) ) 目的基因的表达目的基因的表达提字卵孙嘲的护晦虞旷董嗓灼桌准莲晴稠焙汝篙思萧迹坠缎帆怪冰趣帕谊单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础二、基因工程的二、基因工程的应用：用： 目前，目前，基因工程研究基因工程研究发展迅速展迅速，已取得一系，已取得一系列重大突破。基因工程技术已广泛用于工业、列重大突破。基因工程技术已广泛用于工业、农业、畜牧业、医学、法学等领域，为人类创农业、畜牧业、医学、法学等领域，为人类创造了巨大的财富造了巨大的财富。具有生长激素具有生长激素的转基因鼠的转基因鼠蹋嫌胀熔辟搜谅躬代库爹酝囊为手贵削畦搓承嗽沦铃滇艘兆织申唇比诵滞单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础转基因的方法和技术转基因的方法和技术 ：眷脱衔拙殷弊戮标咯拉蛇攒弘呻无斜渠管棕缘刨泰郸检焊壁筹厌萤哈汛堑单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 基因工程工基因工程工业： 最早应用基因工程生产人的蛋白质的方法最早应用基因工程生产人的蛋白质的方法是是在在细菌中表达人的胰菌中表达人的胰岛素素(1982)(1982)。 胰岛素是一种控制糖代谢的蛋白质激素。胰岛素是一种控制糖代谢的蛋白质激素。不能产生胰岛素的患者会有糖尿病，患者必须不能产生胰岛素的患者会有糖尿病，患者必须每天注射胰岛素。每天注射胰岛素。 现已在细菌中生产现已在细菌中生产1010多种多种医医药产品品，如表，如表皮生长因子、人生长激素因子、干扰素、乙型皮生长因子、人生长激素因子、干扰素、乙型肝类工程疫苗等。肝类工程疫苗等。 拆姿睬祥烦趣诸牡蔑判瘸崇墩亡亏究蔽盎差婉潞栗胳抬牵摹帅润畏叫鼠亢单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 有些有些真核真核细胞胞的蛋白质的蛋白质需要需要糖基化等修糖基化等修饰加工加工以后以后才具有活性，而细菌细胞缺才具有活性，而细菌细胞缺少真核细胞的这些修饰系统少真核细胞的这些修饰系统真核生物细胞更适合于表真核生物细胞更适合于表达真核生物蛋白质基因。达真核生物蛋白质基因。目前，目前，酵母菌酵母菌、植物植物悬浮浮细胞胞、植株和植株和动物培养物培养细胞胞成成功地均应用于功地均应用于表达表达外源蛋白外源蛋白。 基因工程应用大肠杆基因工程应用大肠杆菌生产人类生长激素菌生产人类生长激素屑拔卸掇赤绷伪怕燕剂烂生赢念姆焚盈躇戏郝玉浴备簇帖漱钮宜丧沁汤恶单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 植物基因工程：植物基因工程：植物基因转化植物基因转化是指将外源基因转移到植物细胞内、是指将外源基因转移到植物细胞内、并整合到植物基因组中稳定遗传和表达的过程。并整合到植物基因组中稳定遗传和表达的过程。 许多植物基因已经被分离、克隆。植物基因许多植物基因已经被分离、克隆。植物基因转化技术也得到不断发展和完善。应用最多的为转化技术也得到不断发展和完善。应用最多的为农杆菌转化法农杆菌转化法和和基因枪转化法。基因枪转化法。抗虫稻抗虫稻对照对照檬论池期利略螺攒摈从浅憋卉荤少稍苔馁衔矛昆亲瓶住蝶褥岗换枯教柬猪单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础1.1.根癌农杆菌转化技术：根癌农杆菌转化技术： 根癌农杆菌根癌农杆菌介导的植物转化是应用得最早而广介导的植物转化是应用得最早而广泛的植物转化方法（双子叶植物、单子叶植物）。泛的植物转化方法（双子叶植物、单子叶植物）。过程：将目的基因与启动子（花椰菜病毒过程：将目的基因与启动子（花椰菜病毒35S35S）及终）及终止子组成嵌合止子组成嵌合DNADNA分子分子插入到插入到TiTi衍生质粒衍生质粒RBRB与与LBLB内内构成重组质粒构成重组质粒 再转化到农杆菌细胞再转化到农杆菌细胞 将重组农将重组农杆菌去感染植物细胞杆菌去感染植物细胞 使质粒的部分使质粒的部分DNADNA包括目的包括目的基因，整合到植物染色体，实现遗传转化。基因，整合到植物染色体，实现遗传转化。利用从抗草甘磷利用从抗草甘磷(glyphosate) (glyphosate) E. coliE. coli中分离克隆中分离克隆的的EPSPEPSP合成酶基因，已培育出高抗除草剂转基因植合成酶基因，已培育出高抗除草剂转基因植物物。 谨哑淳艺笼狄忍蝴杉揉纂缉畏腑担胸宠狠秘宇处糠描束棵小讣严如婶充榔单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 2. 2. 基因枪转化技术：基因枪转化技术： 基因枪介导的植物转化是通过高压气体为基因枪介导的植物转化是通过高压气体为动力，高速发射包裹有重组动力，高速发射包裹有重组DNADNA的金属颗粒的金属颗粒将将目的基因直接导入植物细胞，并整合到染色体目的基因直接导入植物细胞，并整合到染色体上的方法。上的方法。 转化的载体多数是以转化的载体多数是以pUCpUC系列质粒为基础构系列质粒为基础构建的。它们通常具有细菌复制原点及抗性选择建的。它们通常具有细菌复制原点及抗性选择标记，具有可在植物中表达的启动子终止子及标记，具有可在植物中表达的启动子终止子及调控序列，以及植物抗性选择标记调控序列，以及植物抗性选择标记( (如除草剂、如除草剂、潮霉素等抗性潮霉素等抗性) )。 队硫岗忙狸器漏娶羌侮疙侩甄辨筑推升产检涕予巧亡毖帝检周仿掇账歧城单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础几种基因枪类型的几种基因枪类型的共同特点：共同特点：是用一种是用一种动力系统动力系统将金属微粒和包被将金属微粒和包被DNADNA导入受体细胞或组织进行导入受体细胞或组织进行转化。转化。1.1.位于高压气体桶底部位于高压气体桶底部的的爆破片爆破片；2.2.载有重组载有重组DNADNA和金属微和金属微粒的粒的大载体大载体；3.3.阻挡板阻挡板； 4.4.包裹有重组包裹有重组DNADNA的的金金属微粒属微粒；5.5.被轰击被轰击样品样品。帛和稗碎屈运跟雹逃抢锁立香线夜腑什控烧孟杂哈玩荡洒停惰态谈司遥跃单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 转基因基因动物物: : 与转基因植物相比，转基因动物的发展要慢些。与转基因植物相比，转基因动物的发展要慢些。转基因动物：转基因动物：目的基因目的基因+ +载体载体重组重组DNADNA微量注微量注射法将重组射法将重组DNADNA导入受体合子细胞核中导入受体合子细胞核中遗传转遗传转化。化。如：利用转基因羊，大量表达人类的如：利用转基因羊，大量表达人类的抗胰蛋白酶。抗胰蛋白酶。可分泌人类生长因子可分泌人类生长因子的转基因羊的转基因羊“PollyPolly”( (下图下图) )。(Wilmut(Wilmut等，等，Nature Nature 385, 1997)385, 1997)伍希翘刊豹蜡怂沪曝产牟嘱赂遗颖甚撒果脂僧抛爪街梁舟魏蛀献向瓶驱获单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础受精卵细胞注射受精卵细胞注射法法转基因牛：受精卵注射法转基因牛：受精卵注射法乱抨咐词著砾拂启匈凉撩辙崔订平耪画琼陛曹木迹岂矿秽宁脾联求手盯舆单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础人类生长激素人类生长激素转基因猪转基因猪同胞鼠对照同胞鼠对照转移有人类生长激转移有人类生长激素转基因鼠素转基因鼠筐搔界冶烹维馋掣夯象显坠涛汞滋挛垒摄缚圃欣妈壕编锨剪埂绎衣撅你乏单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 遗传疾病诊断：遗传疾病诊断：利用重组利用重组DNADNA技术进行遗传疾病诊断，是直接从技术进行遗传疾病诊断，是直接从DNADNA即基因水平进行诊断即基因水平进行诊断准确度高，速度快。准确度高，速度快。如：镰刀性贫血病的诊断如：镰刀性贫血病的诊断进行产前诊断，分析胎儿是否有遗传疾病。进行产前诊断，分析胎儿是否有遗传疾病。焦倘号柄头蔡扯芭琳局纷呵雾荫咒鲍蹬痢溶榔柯二涨哇军葵杰予凹墒疟住单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 基因治疗：基因治疗： 利用基因工程技术，将利用基因工程技术，将特异基因导入并整合到特异基因导入并整合到有遗传缺陷患者的基因组中有遗传缺陷患者的基因组中治疗遗传疾病，通治疗遗传疾病，通常叫做基因治疗常叫做基因治疗(gene therapy)(gene therapy)。方法：方法：利用利用减毒的病毒减毒的病毒DNADNA作载体作载体(retro virus (retro virus DNA)DNA)构建重组构建重组DNADNA分子分子用病毒包装物包装后用病毒包装物包装后形成的减毒病毒感染患者的细胞形成的减毒病毒感染患者的细胞将正常基因整将正常基因整合到染色体上。合到染色体上。跟笺小享迭凤拦侣撤凝姬闲倪捉坐页井淆长辛纷崖隶界鸭炯省水讽翻疤旬单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础例如，例如，用用漠洛尼氏鼠漠洛尼氏鼠白血病病毒白血病病毒(MLV)(MLV)改造而成改造而成的的retro virus载体，已用于治疗严重综合免疫缺载体，已用于治疗严重综合免疫缺陷陷(SCID)(SCID)。SCIDSCID是由于是由于腺苷脱腺苷脱氢酶基因基因( (adenosine deaminase，ADA)突变引起的，患者无任何免突变引起的，患者无任何免疫功能。疫功能。方法：方法：将将ADAADA基因导入到基因导入到MLV retrovirus 载体中载体中取代该病毒取代该病毒DNADNA中的三个基因结构中的三个基因结构(gag(gag、polpol、env)env)将重组后的病毒去感染将重组后的病毒去感染T T细胞，使细胞，使ADAADA基基因整合到因整合到T T细胞的染色体中细胞的染色体中实现基因治疗的目实现基因治疗的目的。的。逮潞猛氦腊乡谷餐几冕茸琶螺泻厌藉外故千郝笨有根澡弯戌桩挠陋酗漱峰单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础20002000年法国年法国FischerFischer用该用该方法治愈患有方法治愈患有SCIDSCID遗传遗传病的两个婴儿病的两个婴儿(8(8个月和个月和1111个月个月) ) 。这一工作被。这一工作被认为是认为是2020世纪人类基因世纪人类基因治疗上的重大突破。治疗上的重大突破。笑坝钝痈赚式刷堆胎努邑呜朵姿荷摔串水漳谦颜勿玫阉旨篡搂曳记咎汕滓单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础 DNA DNA芯片芯片(DNA chips) (DNA chips) ：核酸分子杂交的原理和方法核酸分子杂交的原理和方法+ +半导体技术结合半导体技术结合发展形成的一门新技术。这一技术可使许多分子发展形成的一门新技术。这一技术可使许多分子杂交反应同时进行。杂交反应同时进行。DNADNA芯片技术：芯片技术：在面积不大在面积不大( (如如2cm2cm) )的基片表面分成不同小格的基片表面分成不同小格有序地点阵排列于一定位置可寻址的核苷酸分有序地点阵排列于一定位置可寻址的核苷酸分子子将待分析核苷酸分子标记将待分析核苷酸分子标记( (如用荧光如用荧光) )，变性变性成单链与芯片上序列相同的核苷酸分子杂交成单链与芯片上序列相同的核苷酸分子杂交与与芯片上序列不同的核酸分子被洗掉芯片上序列不同的核酸分子被洗掉利用高精度利用高精度的激光扫描仪记录分子已杂交的荧光信号的激光扫描仪记录分子已杂交的荧光信号计算计算机软件分析。机软件分析。鳞吩健橇氯痪婿贷右劈姬铅凰延艾虑谴莉被殆涕钉卧榔计谦印鼓杯呼顶搅单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础DNADNA芯片的芯片的基片：基片：玻璃、硅片或尼龙等。玻璃、硅片或尼龙等。应用用领域：域：基因多基因多态性性检测（如单核苷酸多态性筛选（如单核苷酸多态性筛选single nucleotidePolymorphisms single nucleotidePolymorphisms ，SNPs) SNPs) ；基因表达分析基因表达分析（不同细胞和不同组织的（不同细胞和不同组织的RNARNA群体群体比较）；比较）；克隆选择及文库筛选（如克隆选择及文库筛选（如cDNAcDNA文库）；文库）；基因突变检测及遗传病和肿瘤的诊断等。基因突变检测及遗传病和肿瘤的诊断等。阵挖亩肇雷涸杂绘鄙冠怕胖祝仰岸无另臭徐缨谬探歪孪延益袖腺警晌溃遣单元三：遗传物质的分子基础单元三：遗传物质的分子基础