1、第六章 遗传信息的传递和表达,第一节 遗传信息,枣庄第二中学生物组,问题 相关研究 研究成果,遗传物质是DNA还是蛋白质？,1928年 英 格里菲恩 肺炎双球菌转化实验,某种物质可以 促成转化,1944年 美 艾弗里, 完善肺炎双球菌转化实验,引起转化的 物质是DNA,1952年 赫尔希和蔡斯, 噬菌体侵染细菌实验,DNA是遗传物质,噬 菌 体 的 结 构,用放射性同位素35S标记外壳蛋白质,细菌内无放射性,用放射性同位素32P标记内部DNA,细菌内有放射性,DNA是真正的遗传物质,噬菌体侵染细菌的实验,DNA是遗传物质,问题 相关研究 研究成果,DNA是怎样的结构组成？,1953年 美 沃森
2、 和 英 克里克 ， 建立了DNA结构模型,DNA是双螺旋 的空间结构,沃森(左) 克里克(右),DNA的分子结构,双螺旋,计算公式： 条件：双链中 1）A = T，C = G 2）A + T + C + G = 1 3）A + G = C + T = 50%,1、如果一只小鼠的一段双链DNA分子中，鸟 嘌呤(G) 所占比例为20，则胞嘧啶(C)所 占比例是 。,2、在1个DNA分子中，若鸟嘌呤占碱基总数的 30%，则腺嘌呤占碱基总数的 。,问题 相关研究 研究成果, DNA是否就是遗传信息？,基因是有遗传效应的DNA片段,第二节 DNA复制和蛋白质合成,梅赛尔森斯塔尔的实验,思考：DNA复制
3、的特点,新合成的双链DNA分子中有一半是旧链，另一半是新链。,半保留复制,一、DNA复制,每条子链与对应母链相结合，构成1条新的DNA分子。,解旋：,1条双链DNA在酶的作用下相互分离（氢键断裂），形成2条单链，称为母链。,合成：,子链以母链为模板，在酶的作用下，以4种脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对的规律形成子链。,聚合：,1DNA2DNA,通过自我复制并传递给子代，是生物遗传特性能保持相对稳定的基础。,DNA复制的概念：,以DNA分子为模板，合成相同DNA分子的过程。,DNA复制的特点：,第一，边解旋边复制；第二，半保留复制，即每个新的DNA分子都是由亲代分子的一条母链和一条新合成的子链
4、组成。,DNA复制的意义：,二、遗传信息的转录：,以DNA分子中的一条多核苷酸链为模板合成RNA的过程。,结构特点：单链结构,RNA的结构：,基本单位：核糖核苷酸核糖、磷酸、4种碱基（AUCG）,（3）通过转录，DNA携带的遗传信息传递给mRNA，mRNA分子内的碱基排列顺序称为遗传密码，以三联体密码子的形式存在。,转录过程：,（1）DNA是双链，mRNA是单链，所以在转录时，在酶的作用下，DNA片段双链边解旋，边以其中的一条链为模板合成mRNA。,（2）RNA分子中没有碱基T，所以在转录时按照AU、TA、GC、CG的互补配对规律合成具有一定碱基排列顺序的mRNA。,师生互动练习：,已知一条D
5、NA单链：AAA ATC GGC TAT TCG GTC,转录产生mRNA顺序： UUU UAG CCG AUA AGC CAG,那么4种碱基如何决定20种氨基酸呢？,三、遗传信息的翻译：,1、翻译的概念：生物学上把碱基的序列变成氨基酸的序列。,2、遗传密码的概念：mRNA分子内的碱基序列。,碱基与氨基酸两者的序列之间存在着怎样的对应关系呢？,人们根据4种碱基和20种氨基酸的关系，很显然，遗传密码的问题是“4决定20”。分析：一个碱基不能决定一个氨基酸（41），两个碱基也不能决定一个氨基酸（42=16），三个碱基就可以决定一个氨基酸（43=64）,多于20种氨基酸的种类了。,把可决定一个氨基酸
6、的mRNA上的每三个相邻碱基称为“密码子”（codon），1967年，科学家们破译了全部的 64个密码子。,结论：,1. AUG、GUG（起始密码子）,2. UAA,UAG,UGA（终止密码子）,3.一个密码子决定一个氨基酸,4. 一个氨基酸可有多个密码子,（3）按照mRNA上的碱基序列，各个tRNA依次带着特定的氨基酸进入核糖体，根据碱基互补原则，tRNA把运载来的氨基酸安放在相应的位置上，通过脱水缩合，形成一定的氨基酸序列，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。,翻译的过程：,（1）mRNA在细胞核中转录形成密码信息后从核孔进入细胞质，与核糖体结合。,（2）合成所需的氨基酸由细胞质内的tRNA
7、运送进核糖体。合成蛋白质的20种氨基酸分别由不同的tRNA运送，每一种tRNA一端能携带1个特定的氨基酸，另一端有3个碱基可与mRNA上的密码子配对。,中心法则：,DNA,RNA,蛋白质,总结：,1. 场所:2. 模板:3. 原料:4. 条件:5. 原则:6. 过程:7. 结果:8. 意义:,复制,细胞核,转录,翻译,比较：,DNA双链,脱氧核苷酸,酶,A-T，C-G,细胞核,核糖体,边解旋,边复制(半保留式 ),合成DNA,将信息从亲代传递给子代,酶,酶，tRNA,DNA信息链,mRNA,将信息从细胞核传递到细胞质,将遗传信息表达,体现生物性状,A-U，C-G,密码子,边解旋,边转录,核糖体
8、在mRNA上移动,合成蛋白质,合成RNA,核糖核苷酸,氨基酸,2 / 2n,探究活动：遗传信息的错误传递,1、探究DNA改变对蛋白质组成的影响,2、基因突变,DNA：AAA GGT CTC CTC TAA TTG GTC TCC TTA GGT CTC CTT,第一种情况：正常,mRNA1：UUU CCA GAG GAG AUU AAC CAG AGG AAU CCA GAG GAA,多肽链1：苯丙氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸天冬酰氨 谷氨酰氨精氨酸天冬酰氨脯氨酸谷氨酸谷氨酸,第二种情况：改变,DNA：AAA GGT CTC CTC TAA TTG GGC TCC TTA GGT CTC C
9、TT,mRNA2：UUU CCA GAG GAG AUU AAC CCG AGG AAU CCA GAG GAA,多肽链2：苯丙氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸天冬酰氨 脯氨酸精氨酸天冬酰氨脯氨酸谷氨酸谷氨酸,第三种情况：改变,DNA：AAA GGT CTC CTC TAA TTG GTT TCC TTA GGT CTC CTT,mRNA3：UUU CCA GAG GAG AUU AAC CAA AGG AAU CCA GAG GAA,多肽链3：苯丙氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸天冬酰氨 谷氨酰氨精氨酸天冬酰氨脯氨酸谷氨酸谷氨酸,第四种情况：改变,DNA：AAA GGT CTC CTC TAA
10、TTG ATC TCC TTA GGT CTC CTT,mRNA4：UUU CCA GAG GAG AUU AAC UAG AGG AAU CCA GAG GAA,多肽链4：苯丙氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸天冬酰氨终止密码,第五种情况：插入,DNA：AAA GGT CTC CTC TAA TTG GTC CTC CTT AGG TCT CCTT,第六种情况：缺失,mRNA5:UUU CCA GAG GAG AUU AAC CAG GAG GAA UCC AGA GGA A,多肽链5： 苯丙氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸天冬酰氨谷氨酰氨 谷氨酸谷氨酸丝氨酸精氨酸甘氨酸,DNA：AAA GGT
11、CTC CTC TAA TTG GTC T TTA GGT CTC CTT,mRNA6: UUU CCA GAG GAG AUU AAC CAA GGA AUC CAG AGG AA,多肽链6：苯丙氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸天冬酰氨 谷氨酰氨甘氨酸异亮氨酸谷氨酰氨精氨酸 ,DNA,镰刀型贫血症,第三节 基因工程与转基因生物,转基因产品：,从具有抗虫性状的细菌DNA分子中获取抗虫基因将抗虫基因与运载体拼接成为重组DNA将重组DNA导入选育棉花细胞内抗虫基因在该棉花细胞中表达。,转基因抗虫棉,基因的“化学剪刀”,基因的“化学浆糊”,基因的“分子运输车”,基因操作的工具,限制酶,DNA连接酶,运
12、载体（质粒）,限制酶EcoR,限制酶Hind,一、基因工程概念 依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。,二、基因工程的基本过程：,1、演示基因工程的基本过程示意图,2、以基因工程制造人生长激素为例，说明基因工程的基本过程。,目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。,基因操作的基本步骤,、获取目的基因将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。,2、目的基因与运载体重组,用与提取目的基因相
13、同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,3、重组DNA分子导入受 体细胞并使之扩增,要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。,4、筛选含目的基因的受体细胞,为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。,细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表
14、达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。,例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。,三、转基因技术的应用,基因工程在农业上的应用,培育高产、稳产和具有优良品质的农作物1983年世界上第一例转基因作物（烟草和马铃薯）问世；1994年延熟保鲜转基因番茄在美国批准上市；2001年各国已获准上
15、市的转基因作物品种已达100多个，仅美国即达 53个（次），包括番茄、大豆、玉米、棉花、油菜、水稻、马铃薯、西葫芦、番木瓜、甜菜、菊苣、亚麻等12种作物。由转基因作物生产加工的转基因食品和食品成分已达4000余种。其中，以大豆和玉米为原料的占90以上。,基因工程在农业上的应用,培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。,基因工程在畜牧业的应用,繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如
16、奶牛）。 该过程的重要步骤是重组DNA转移到动物受精卵中。,将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。,基因工程在药物研究的应用,用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。 提高生产产量、降低生产成本。,1）用基因工程产物 “超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。 2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。 3) 用于环境检测。,基因工程在净化环境中应用,用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。,四、转基因生物产品的安全性,两种观点不安全：证据 安全：证据,你们的观点？,安全观点：1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；2、减少农药使用、减少环境污染；3、节省生产成本，降低粮食售价；4、增加食品营养、提高食品产量等。不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。,
