1、基因工程的理论基础提要：*DNA双螺旋的确定及遗传分子机理的揭示限制性内切酶等工具酶的发现与应用，质粒的发现及载体的构建是基因工程诞生的三大理论基础。*基因及基因组，后基因组研究的进展是基因工程进步的核心问题。熟记英文名次30个，获诺贝尔奖的研究工作14项。,重点：*DNA双螺旋的确定及遗传分子机理的揭示*序列假设与遗传密码 中心法则及其扩展*基因与常见基因种类*真核与原核基因组比较*限制性内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶在遗传工程中的应用*相关主题：经典遗传学、分子遗传学、DNA双螺旋要点、基因与基因组学。,3.1 遗传及遗传的分子机理3.1.1遗传的概念亲代将遗传性状准确地传给子代，从而
2、保证生命在世代间的连续性称遗传 即种豆得豆，种瓜得瓜，儿子象父母,3.1.2 遗传的机理 3.1.2.1 Gregor.Mendel（孟德尔）的经典遗传学 经7年（1857-1864）的豌豆杂交实验，1865年提出遗传的两条规律： 统一性规律与遗传因子学说 *生物的每一性状均由遗传因子控制 *遗传因子可代代相传 *体细胞中遗传因子是成双成对的，一个来自父亲一个来自母亲。在形成配子时彼此分开，单独存在，有些遗传因子以显性(dominant)形式存在，即能在任何一个杂交后代的以表达；而有些因子呈隐性(recessive)，只有父母同时存在这一因子时才可能表达。 *当两种不同植物杂交时，下一代可能与
3、亲本之一完全相同称统一规律。,分离规律将不同品种杂交的F1再进行杂交或自交时，下一代按比例发生分离：一对形状F2出现两种类型且比例为31两性形状F2出现四种类型比例为9331到1884年Mendle逝世，欧美各国科学家几乎无人理睬他的巨大贡献。直到1900年，这些规律被H.Devries 、C.Correns和Tscherman三人重新发现才确立了蒙德尔经典遗传学奠基人的位置，并得到了普遍应用。,3.1.2.2 Morgan （摩尔根）的基因学说美国遗传学家Morgan 和他的助手自1910年发现第一个白眼突变果蝇后，一直致力于果蝇突变体的寻找和正常果蝇与突变体果蝇杂交实验1926年发表了“基
4、因论”，主要观点：物种必须由某些独立的要素组成，这独立的要素称为“遗传因子”或“基因”（Gene).基因存在于染色体上， Morgan第一次将代表特定性状的基因与染色体联系起来总结了连锁规律1933年，Margan获诺贝尔生理学和医学奖。 1,，,3.1.2.3 DNA是遗传物质（转化、转导实验）Morgan把基因同染色体联系起来，但染 色体上是何物质决定遗传？最初认为是蛋白质，但现在证明是DNA这经历了漫长的科学探索。1868年（同孟得尔杂交实验同期）瑞士生物化学家Johan。Friedrich。Miesher（J.F.米歇尔）在德国提宾根（Tubingen）的Hoppo-Seyler实验室
5、发现了细胞核中存在一种含磷很多的酸性物质，称核素（Nucleic Acid）。但由于提取大分子核酸技术尚未突破，研究进展缓慢。核酸一经发现，不少人提出它与遗传有关系。1923年Feulgen用组织化学法证明DNA 存在于核中，人们推测DNA是遗传物质。,转化实验最直接的证据之一1928年，Griffith (格利菲思)发现肺炎双球菌有两种类型：S型:表面光滑,有荚膜多糖可致病R型;表面粗糙,无假膜多糖非致病死的S型菌体+活的R型菌体 小鼠死亡 （鼠体内发现S菌体）。,1944年，C.M . Avery(诶弗里）的转化实验：图31 转化实验 证明DNA是细胞的转化因子，即决定致病的遗传物质。,转
6、导实验 最直接的证据之二1952年，美国冷泉港实验室的A.D.Hershey (赫什）用同位素标记的噬菌体感染细菌实验如图：,P32,S35,P32,DNA、蛋白合成,组装,裂解和释放,注入,吸附,实验说明只有噬菌体DNA 进入细菌即可合成与原来噬菌体相同的后代证明DNA是遗传物质,3.1.2.4 DNA双螺旋的确立开辟了分子 生物学的新纪元，拉开了分子遗传学的序幕。遗传物质应具有的四个特征能够储存大量的遗传信息。自我复制，将遗传信息传给下一代。表达遗传信息 变成遗传性状。具有变异的结构基础，保证生物的进 化。DNA是遗传物质，如何行使上述功能？为了回答这些问题，必须研究DNA的分子结构。,D
7、NA一级结构的研究核酸组成：德国科学家A.Kossel用核酸水解实验证明了核酸的组成成分是A.G.C.T四种脱氧核苷酸，并研究了硷基、核苷、核苷酸的结构性质。这些发现引发了一系列新的成就，他为此获得了1910年诺贝尔生理及医学奖。 2 核酸一级结构的连接键： 1952-1955年英国科学家A.R.Tood(A.R托德）确定了一级结构的连接键是3，5磷酸二酯键。1957年获诺贝尔化学奖。3 Chargaff定律:他是1950-1953奥地利出生的美国科学家，证明硷基组成的规律是A=T,G=C.,DNA双螺旋的确立1953年美国生物学家沃森和英国化学家克里克合作，确立了DNA的双螺旋结构，是生命科
8、学发展的里程碑，开辟了分子生物学的新纪元，拉开了分子遗传学的序幕。此后提出了序列假说和中心法则及其证据。从分子水平揭示了遗传的分子机理，从而成为基因工程技术诞生的3大基础之一。1962年二人同发明DNA-X射线衍射图的英国科学家M.H.F.Wilkins共获诺贝尔生理学和医学奖。4 请复习并牢固掌握双螺旋结构要点,DNA双螺旋产生的理论基础1、脱氧核糖、碱基、和磷酸的化学结构和分子尺度。2、查加夫定律：A=T,G=C3、用Rosolind.Franklin X-射线衍射图分析， DNA是对称螺旋。见图3-44、螺旋的直径和角度是用Wilkins和他的同事们从其他的X-射线衍射研究得到的。5、用Linnus.Pauling蛋白和其他分子研究证明双螺旋存在一致。,DNA双螺旋结构要点见图3-5、图3-6,DNA双螺旋结构要点（六点牢记）两条螺旋链反向平行；碱基、戊糖环、磷酸基团相对位置，大小沟；螺旋参数； 碱基配对 (A-T G-C ); 两链互补； 双螺旋稳定因素。 DNA双螺旋存在不同类型：A / B/ C / Z DNA的高级结构：原核：超螺旋真核：核小体- -螺线管- - -超螺线管- - -染色体,
