生物主题四遗传信息的传递和表达.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,考 点,1,、,DNA,是遗传物质的实验证据,2,、染色体、,DNA,与基因的关系,3,、,DNA,分子的化学组成和碱基配对原则,4,、,DNA,分子的双螺旋结构,5,、,DNA,分子的稳定性和多样性在结构上的体现,6,、遗传物质的自我复制特点,DNA,是遗传物质的证据,噬菌体,侵染细菌的实验,噬菌体是一种专门寄生在细菌,体内的病毒，它的头、尾的外,部都有由蛋白质组成的外壳,（头膜和尾鞘），头的内部含,有,DNA,。,（含,S,）,（含,P,）,蛋白质,的组成元素：,DNA,的组成元素：,C,、,H,、,O,、,N,、,（,S,）,C,、,H,、,O,、,N,、,P,(99%),用,32,p,标记,用,35,S,标记,噬菌体,噬菌体侵染细菌的动态过程：,侵入别的细菌,侵入,合成,吸附,组装,释放,吸附,侵入,合成,组装,释放,噬菌体的,DNA 在细菌体内，使细胞本身的 DNA 解体，同时利用细菌的化学成分合成噬菌体自身的,DNA和蛋白质,用放射性同位素,35,S,标记外壳,蛋白质,细菌的细胞内没有放射性,没有放射性,用放射性同位素,32,P,标记内部,DNA,细菌内的,DNA,核苷酸,有放射性,有放射性,亲代噬菌体,同位素的去向,子代噬菌体,实验结论,32,P,标记,DNA,35,S,标记,蛋白质,实验现象与结论,32,P,标记,DNA,进入细菌体内,DNA,有,32,P,标记,35,S,标记,蛋白质在上清液中（留在细菌外部）,外壳蛋白质无,35,S,标记,DNA,分子在亲代和子代之间具有连续性，是遗传物质,分析,“,烟草花叶病毒重建实验,”,实验证明：,烟草花叶病毒（,TMV,）的遗传物质是,RNA,(TMV,）,蛋白质,RNA,烟草花叶病毒,RNA,蛋白质,侵染烟草,侵染烟草,得花叶病,不得花叶病,结论：,RNA,是,烟草花叶病毒的,遗传物质,思考,:,DNA,或,RNA,DNA,DNA,2,、烟草的遗传物质是什么？,DNA,1,、动物和人体的遗传物质是什么？,3,、细菌的遗传物质是什么？,4,、一切生物的遗传物质是什么？,5,、病毒的遗传物质是什么？,核 酸,DNA,是主要的遗传物质,DNA的分布,主要在染色体上,细胞质内,细胞核遗传,细胞质遗传,生物的遗传,（所以说，染色体是,DNA的主要载体）,例：线粒体肌病,某科学家做,“,噬菌体侵染细菌实验,”,时，分别用同位素,32,P,和,35,S,做了标记,(,见下表,),：,此实验所得结果是子噬菌体和母噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同。请分析：,(1),子噬菌体的,DNA,分子中含有的上述元素是,；,(2),子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是,；,(3),此实验说明了,。,【,答案,】(1),32,P,、,31,P,(2),35,S,(3),DNA,是遗传物质,噬菌体成分,细菌成分,核苷酸标记,32,P,31,P,氨基酸,32,S,标记,35,S,返回,1953,年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克研究发现,DNA,分子呈双螺旋结构。,二、,DNA,的结构和复制,DNA,化学组成,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,一个脱氧核苷酸,鸟嘌呤（,G,）,腺嘌呤（,A,）,胞嘧啶（,C,）,胸腺嘧啶（,T,）,含氮碱基,含氮碱基的种类,DNA,化学组成,脱氧,核糖,碱基,磷酸,基本单位脱氧核苷酸,思考：脱氧核苷酸应该有几种？,A,G,T,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核苷酸的种类,C,A,与,T,间以,2,个氢键相连，,C,与,G,间以,3,个氢键相连。,连 接,A,T,G,C,A,G,T,A,C,思考,1,：,DNA,分子具有哪些特点,?,1）,外侧，磷酸和脱氧核糖交替连接，构,成主链。,2,）,内侧，碱基互补配对，并以氢键相连。,3,）,双螺旋结构。,稳定性,思考,2,：,在一个,DNA,分子中，若含有,1,个碱基对，请问会有几种不同的排列,方式？,4,1,=4,思考,3,：,一个,DNA,分子中含有,200,个碱,基，那么会有几种不同的排列方式？,4,100,思考,5,：,脱氧核苷酸,(,碱基对,),序列不同，意味着什么？,DNA,分子携带的遗传信息不同,思考,4,：,DNA,是遗传物质，携带遗传信息，遗传信息储存在哪里？,脱氧核苷酸,(,碱,基对,),序列中,DNA,分子的结构特点,2,）多样性,脱氧核苷酸,(,碱基对,),的排列顺序的千变万化，构成了,DNA,分子的多样性。,3,）特异性,每一个,DNA,分子 中的脱氧核苷酸的排列顺序,都是特定的。,1,）稳定性,染色体、,DNA,、基因之间存在怎样的关系？,染色体,DNA,基因,脱氧核苷酸,染色体是,DNA,的主要载体,一般每个染色体上有一个,DNA,分子,基因是有遗传效应的,DNA,片断,每个,DNA,分子,上有许多基因,基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息,每个基因由许多脱氧核苷酸组成,DNA,是基因的,载体,DNA,复制,时间,主要场所,过程,条件,原料,模板,酶,能量,遵循规律,产物,特点,意义,解旋酶和聚合酶,边解旋边复制,一个,DNA,分子复制,n,代后,A,、,DNA,分子总数,?,C,、,含母链,DNA,分子数占,全部,DNA,分子数的比例,B,、,含母链的,DNA,分子数？,2,n,2,基因的位置：,DNA,上,染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个,DNA,分子，每个,DNA,分子含有多个基因，,基因在染色体上呈线性排列。,在生物体细胞中，基因成对存在，,成对基因位于成对染色体的相对位置。,基因是有遗传效应的,DNA,片段,化学组成,：,每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。,基因的,脱氧核苷酸排列顺序,代表遗传信息。,A,T,G,C,四、基因指导蛋白质的合成,基因,控制生物,性状,指导,合成,蛋白质,体现者,基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。,1.DNA,主要存在哪里？,2.,蛋白质在哪里合成？,DNA,主要在细胞核,蛋白质的合成,在细胞质进行,指导,通过,RNA,2.DNA,与,RNA,的比较,:,种类,DNA,RNA,主要存在场所,空间结构,基本单位,碱基,五碳糖,无机酸,细胞核,细胞质,规则的双螺旋结构,通常呈单链,脱氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,脱氧核糖,核糖,磷酸,磷酸,A,、,G,、,C,、,T,A,、,G,、,C,、,U,基因与性状的关系,RNA,的种类,信使,RNA(mRNA),核糖体,RNA(rRNA),转运,RNA(tRNA),1.RNA,按功能分：,(,一,),遗传信息的转录,运载氨基酸,参与核糖体构成,指导蛋白质合成,（）转录的定义：,（）转录的场所：,（）转录的模板：,（）转录的原料：,（）转录的条件：,（）转录时的碱基配对,:,（,7,）转录的结果：,在细胞核中以,DNA,的一条链为模板,按碱基互补配对原则原则，合成,mRNA,的过程,细胞核,DNA,的一条链,四种核糖核苷酸,(A,、,G,、,C,、,U,）,需要酶和,ATP,碱基互补配对原则,（,A=U,，,G=C,）,mRNA,转录得到的,RNA,仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，,RNA,上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？,mRNA,如何将信息翻译成蛋白质？,mRNA,通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程,翻译。,(,二,),遗传信息的翻译,遗传学上把以,信使,RNA,为模板，合成具有,一定氨基酸顺序,的蛋白质的过程叫做,翻译,。,碱基与氨基酸之间的对应关系,翻译,:,密码子,密码子,密码子,U,C,A,U,G,A,U,U,A,mRNA,密码子：,mRNA,上决定氨基酸的三个相邻,的碱基。,密码子,:,翻译的具体过程：,1.,翻译的场所：,2.,翻译时的模板：,3.,翻译的原料：,4.,翻译的条件,:,5.,翻译的工具,:,6.,翻译的产物,:,细胞质中（核糖体）,mRNA,游离的氨基酸,tRNA,蛋白质,酶,，,ATP,第,1,步：,mRNA,进入细胞质，与,核糖体,结合。携带甲硫氨酸的,tRNA,，通过与碱基,AUG,互补配对，进入位点,1,。,起始码,(,甲硫氨酸,),第,2,步：携带组氨酸的,tRNA,以同样的方式进入位点,2,。,第,3,步：甲硫氨酸通过与组氨酸,形成,肽键,而转移到占据位点,2,的,tRNA,上。,形成肽键,第,4,步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点,1,的,tRNA,离开核糖体，占据位点,2,的,tRNA,进入位点,1,，一个新的携带氨基酸的,tRNA,进入位点,2,，继续肽链的合成。重复步骤,2,、,3,、,4,，直至核糖体读取到,mRNA,的,终止密码,。,终止密码,图示,一个,mRNA,分子可以相继结合,多个核糖体,，同时进行多条肽链的合成，因此少量的,mRNA,分子就可迅速合成大量的蛋白质。,细胞质中的,翻译,是个,快速,的过程。,1.,从基因的表达过程可以看出：,DNA,（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使,RNA,中,的排列顺序，进而决定,的排列顺序，最终决定了,的结构和功能。,核糖核苷酸（遗传密码,),氨基酸,蛋白质,小结,:,2.,翻译的起始码有,:,个，,终止码有,:,个,决定氨基酸的密码子 种。,翻译时的碱基配对：,肽链由各相邻的氨基酸通过,连接形成。,翻译的条件：,3,61,肽键,2,A U C G,mRNA ,t RNA ,酶,，,ATP,、模板、原料,U A G C,基因与性状的关系,5.DNA,的复制、转录、翻译比较,DNA,复制,转录,翻译,场所,模板,原料,其他条件,产物,碱基互补配对,细胞核,细胞核,核糖体,DNA,两,条链,DNA,一,条链,mRNA,四种,脱氧核苷酸,四种,核糖核苷酸,20,种氨基酸,ATP,解旋酶,DNA,聚合酶,ATP,解旋酶,RNA,聚合酶,ATP,tRNA,酶,两个,DNA,分子,RNA,多肽链,AT,G,C,T,A,C,G,AU,G,C,T,A,C,G,AU,G,C,U,A,C,G,6.,遗传信息、遗传密码与蛋白质合成的关系,DNA,RNA,蛋白质,/,多肽,1,3,6,6n,3n,n,遗传信息：,基因,中脱氧核苷酸的排列顺序,遗传密码：,r,RNA,中核糖核苷酸的排列顺序,碱基数,/,核糖,核苷酸数,碱基数,/,脱氧,核苷酸数,氨基酸数,中心法则内容,中心法则图解,遗传信息的传递规律（流动方向）,转录,DNA,RNA,翻译,蛋白质,表示,（一）中心法则的提出及其发展,中心法则的发展,转录,DNA,RNA,翻译,蛋白质,逆转录,中心法则实质蕴涵着,_,和,_,这两类生物大分子之间的相互,_,和相互作用。,核酸,蛋白质,联系,什么叫基因工程？,基因工程又叫,基因拼接技术,或,DNA,重组技术,。指依据预先设计的蓝图，用人工方法将,某种生物的基因,，,拼接,到另一种生物的,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的,现代生物技术,。,基因工程,关键步骤一的工具：,关键步骤二的工具：,关键步骤三的工具：,基因剪刀,限制性核酸内切酶,基因浆糊,DNA,连接酶,基因运载体,质粒,（二）基因操作的工具,基因的剪刀,限制性内切酶（简称限制酶）,（二）基因操作的工具,能,识别,双链,DNA,分子的某种特定脱氧核苷酸序列，并能在,特定,的切点切割,DNA,分子。,特点：,具有很强的,专一性,。,大肠杆菌,(E.coli),的一种限制酶,能识别,GAATTC,序列,，并在,G,和,A,之间切开。,限制酶,基因的剪刀,限制性内切酶（简称限制酶）,（二）基因操作的工具,限制酶,什么叫黏性末端？,（二）基因操作的工具,被限制酶切开的,DNA,两条,单链的切口,，带有几个,伸出的核苷酸,，他们之间正好,互补配对,，这样的切口叫,黏性末端,。,基因的针线,DNA,连接酶,（二）基因操作的工具,DNA,连接酶可把黏性末端之间的,缝隙“缝合”,起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的,DNA,分子才能形成。,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,磷酸二酯键,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,),？,（二）基因操作的工具,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是,运载体,。,大肠杆菌的质粒：,（二）基因操作的工具,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，它是能自主复制的,双链闭环,DNA,分子,（三）,基因工程的基本过程,：,四个步骤：,1,、,获取,目的基因,2,、,目的基因与运载体,重组,3,、,重组,DNA,分子,导入,受体细胞,4,、,筛选含目的基因的受体细胞,1,、概念：,为了得到其表达产物而把它转入到,新的生物体中去的基因。,2,、获得目的基因的方法：,（,2,）、通过化学方法人工合成,（,1,）、从生物体细胞中获得,步骤：,第一步：基因定位,第二步：切取,方法：,用与切取目的基因,相同的限制酶,将质粒切开，在,DNA,连接酶,的作用下，使目的基因和质粒结合成环状,重组,DNA,分子,。,目的：,重组质粒导入,受体活细胞,，借助受体细胞的代谢功能，,使目的基因所蕴藏的遗传信息得到表达,。,（四）转基因技术的应用,:,微生物基因工程：微生物繁殖迅速、结构简单、遗传操作较为容易,植物基因工程,动物基因工程：以受精卵作为受体细胞,转基因生物产品的安全性：,关键问题一：转基因生物本身是否会对生态环境造成不良的影响如：大量的转基因植物进入自然界后，会使现有生态系统结构发生改变，影响生物的多样性，最终影响人类的生存环境和生产活动。,关键问题二：转基因生物产品是否会对人类的健康造成损害如：担心转基因食品中可能含致敏物质，会影响人类的健康。,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,（一）基因工程的概念,苏云金杆菌,获取,抗虫基因,棉花细胞,(,含抗虫基因,),棉花植株,(,有抗虫特性,),重组,DNA,导入,运载体,表达,