【正文】 用上面的方法 “ 釣 ” 出的目的基因，數(shù)量極少，所以，接下來必須經(jīng)過擴增，亦稱為基因克隆。 印跡法的關鍵是 “ 分子雜交 ” ：利用堿基配對的原則，用一段小的已知的 DNA 片斷去尋找（ “ 釣 ” ）大的未知的基因 片斷。 （ 4）用已知小片斷 DNA 作為探針，互補結合需要找的基因片斷。 （ 2） DNA 片斷混合物通過電泳分離。這個辦法通常稱為印跡法。文 庫中基因總數(shù)就人來說約有 3 萬個基因。 （ 1）獲得目的基因 到哪里去找目的基因？一般來說，人的基因，要從人體的組織細胞中去找；小鼠的基因要從小鼠的組織細胞中去找。 三、基因工程技術和應用 基因工程技術 基因工程是生物技術的核心部分。 遺傳和變異是遺傳學的重要內容。例如膚色的控制至少有三個基因參與。 應該看到，實際上生命世界的遺傳現(xiàn)象遠比上面談到的要復雜得多。 DNA DNA RNA 蛋白質 中心法則 中心法則：遺傳信息儲存在 DNA 中， DNA 通過轉錄生成 mRNA， mRNA 再通過翻譯生成蛋白質，從而完成遺傳信息的表達過程。新形成的兩條 雙鏈 DNA 中各含有一條舊鏈和一條新鏈，所以稱為半保留復制。 按照雙螺旋模型，在細胞分裂時， DNA 的合成應是 ―半保留復制 ‖的模式。 華生和克里克提出 DNA 雙螺旋模型。格里菲斯的實驗（ 1928）證明遺傳物質可以轉化進入細菌，改變細菌特性。 基因重組服從這樣的規(guī)則： 兩個基因在染色體上離得越遠，重組頻率越高； 兩個基因在染色體上離得越近，重組頻率越低。 二、基因是一段 DNA 序列 ―遺傳因子 /基因 ‖的設想一經(jīng)提出，便推動人們去尋找，去探索 基因在哪里？ 基因是什么？ 基因在染色體上 顯微鏡技術與染色技術的發(fā)展，使人們注意到，細胞分裂時，尤其是減數(shù)分裂中，染色體的行為和孟德爾提出的等位基因的分離規(guī)律相當一致，所以，確定基因在細胞核中，在染色體上。 （ 2）孟德爾提出了雜交、自交、回交等一套科學有效的遺傳研究方法，來研究遺傳因子的規(guī)律。 遺傳因子可以區(qū)分為顯性和隱性。 孟德爾思想之精髓：性能由一對因子控制（如硬幣的兩面），一對性能（如兩個硬幣）是隨機組合的 孟德爾學說的重要意義 （ 1）孟德爾第一次明確提出遺傳 因子的概念 , 并且提出了遺傳因子控制遺傳性狀的若干規(guī)律： 大多數(shù)生物體通常由 一對遺傳因子（后來稱為兩個等位基因）控制同一性狀。這一點在分離律實驗中看的很清楚。 當一株植株中控制某一對性狀的一對遺傳因子均為隱性因子時，該植株才表現(xiàn)出隱性性狀（如白花或綠色豆粒）。其內容可概括兩個定律。 孟德爾的基本方法是雜交。 一、 孟德爾學說奠定了遺傳學基礎 在孟德爾以前，人們看到遺傳現(xiàn)象，猜想遺傳是有規(guī)律的，甚至在農牧業(yè)育種中實際運用了遺傳規(guī)律，但是，一直找不到研究遺傳規(guī)律的恰當方法。 第五講 從基因到基因工程 生命最重要的本質之一是性狀特征自上代傳至下代 ——遺傳。 每條線蟲具有 1090 個細胞，其中 131 個細胞在發(fā)育過程中凋亡。 細胞凋亡是普遍存在的 細胞凋亡和細胞壞死有明顯區(qū)別 ： 細胞變圓 ,與周圍細胞脫開 細胞外形不規(guī)則變化 核染色質凝聚 溶酶體破壞 細胞膜內陷 細胞膜破裂 細胞分為一個個小體 胞漿外溢 被周圍細胞吞噬 引起周圍炎癥反應 細胞凋亡受基因控制。 有兩種細胞死亡： ? 因環(huán)境因素突變或病原物入侵而死亡，稱為病理死亡，或細胞壞死。自由基假說是其中廣為人們接受的一種假說。激素系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的衰老對全身的影響最大。實驗證明，細胞有著明顯的衰老過程。 人體衰老時，身體各部分功能都發(fā)生衰老。 分化以后不同種類的細胞， 形態(tài)不同， 功能不同， 基因表達不同， 代謝活動也不同。 細胞分化不但發(fā)生在胚胎階段和發(fā)育過程中，亦發(fā)生在成人階段。 這么多種類細胞均來自一個受精卵細胞。 四、細胞的分化、衰老與死亡 細胞的分化 成年人全身細胞總數(shù)約 1012 個。 所以，經(jīng)由減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細胞，其基因組合表現(xiàn)極大的豐富和多樣化。 其次，在第一次減數(shù)分裂中，還發(fā)生同源染色體配對，配對后還發(fā)生同源染色體之間的染色體交叉和基因重組。于是父源的同源染色體和母源的同源染色體以不同組合，分配到兩個子細胞中去。人的細胞有 46 條染色體，實際上可以看作 22 對同源染色體加上兩條性染色體。 基因組合的豐富由兩個原因造成。 總之，減數(shù)分 裂就是 DNA 復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，結果由一個 2n 細胞分出 4 個 n細胞。 減數(shù)分裂可以分為兩個階段： 第一次減數(shù)分裂： DNA 復制一次，細胞分裂一次。 由 2n 的體細胞產(chǎn)生 n 的生殖細胞，需要經(jīng)過減數(shù)分裂。生殖細胞包括卵細胞和精子細胞。因為，對大多數(shù)物種來說，體細胞是 2n 的，所以染色體數(shù)目通常為偶數(shù)。 不同物種的細胞，染色體數(shù)目不同。在細胞分裂中，在光鏡下可以看到染色體時，已經(jīng)過 DNA 復制，這時遺傳物質的 總量已經(jīng)是 4n 了。所以，每條染色體由兩條姐妹染色單體組成。當細胞進入 M 期時，染色質折疊包裝，大約壓縮 8400倍，形成光鏡下可以看到的染色體。所以，染色質是在細胞分裂間期遺傳物質存在的形式。 （ 3）染色質和染色體 處于分裂間期的細胞，細胞核內的 DNA 分子，在一些蛋白質的幫助下，有一定程度的盤繞，形 成核小體。 后期 ： 姐妹染色單體分開，被分別拉向細胞兩側。 （ 2）有絲分裂過程 前期 ： 染色質濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見的染色體，每條染色體含兩條染色單體。 通常 ， 細胞周期可以區(qū)分為四個階段： M 期 ——分裂期，在這個階段可以在顯微鏡下看到細胞分裂過程。體細胞的分裂稱為有絲分裂；生殖細胞形成過程中，則有與之不同的減數(shù)分裂。這個過程稱為 二分分裂 。 原核生物的細胞分裂 原核生物以細菌為例，細 胞分裂比較簡單。 表面積 /體積 比值的下降，意味著代謝速率的受限和下降。 依據(jù)有無細胞核，整個生命世界可以區(qū)分為兩大類： 原核生物 真核生物 細 菌 植 物 古生菌 動 物 等 等 真菌（霉菌、酵母 ) 原生動物 藻 類 三、細胞分裂和細胞周期 為什么會有細胞分裂？ 隨著細胞生長，細胞體積增大，而細胞表面積和體積之比 (表面積 /體積 )卻在變小。最主要的差別是細菌沒有細胞核結構，核物質－ DNA 還是有的，形成核區(qū) (又稱擬核 )。 核糖體 由 RNA 和蛋白質形成的大顆粒，是蛋白質合成的場所。 細胞質 有多種蛋白質和酶，是糖酶解和糖元合成等反應的場所。 溶酶體 由單層生物膜圍成，是生物大分子分解的場所。是蛋白質合成、修飾和分泌；脂類合成的場所。 ?古生菌除脂雙層結構外，也有脂單層結構，脂單層結構難被剝離，所以廣泛存在于嗜熱古生菌中 細胞核由兩層生物膜圍成，遺傳信息貯藏在核內，是 DNA 復制和 RNA 合成場所。 1970s 提出的流動鑲嵌學說 ,強調了生物膜中脂分子和蛋白質分子的運動。在水環(huán)境中，這類分子會自發(fā)形成脂雙層微囊。但是，病毒顆粒必需進入寄主活細胞才能表現(xiàn)出生命的各方面特性。 1930s－ 1940s 期間弄清病毒的化學本質和電鏡結構： 病毒是一類不具細胞結構的生命形態(tài)。 德國動物學家施旺 1839 年發(fā)表的論文 ： 『動植物結構與生長相似性的顯微研究』。 值得注意的是，從兩篇經(jīng)典的論文看來，細胞學說不但關系到生物體的構造，也關系到生物體的生長與發(fā)育。細胞學說使生命世界有機結構多樣性的統(tǒng)一，從哲學推斷走向自然科學論證。 （ 3）新細胞由老細胞繁殖產(chǎn)生。 這個觀點，經(jīng)過后來的豐富和發(fā)展，形成公認的細胞學說： （ 1）細胞是所有動、植物的基本結構單位。逐漸形成一個觀念：各種生物都是由細胞組成的。 第四講 細胞 —生物體的基本結構單位 一、細胞學說的建立 細胞學說的主要的內容 17 世紀中葉，顯微鏡被用于生物學研究，用顯微鏡觀察來自樹皮的木栓，看到一個個 ―小室 ‖結構，稱之謂 ―Cell‖（細胞）。核糖體與 mRNA 脫開。 直到在 mRNA 上出現(xiàn)休止符號的密碼子。 第一個氨基酸以羧基聯(lián)到第二個氨基酸上，形成肽鍵。 蛋白質合成的第二步由 mRNA 指 導蛋白質合成 ,需依托核糖體 核糖體由蛋白質和 RNA 組成，后者稱為核糖體 RNA（ rRNA）。 tRNA 的二級結構呈三葉草形，它的任務是搬運氨基酸。 遺傳密碼和轉運 RNA mRNA 分子中每三個相鄰核苷酸序列決定一個氨基酸，這就是通常所說的三聯(lián)密碼子。 蛋白質合成的第一步是 mRNA 的合成 mRNA 合成需要： ? 以四種三磷酸核苷為原料 ATP、 GTP、 UTP、 CTP； ? 以 DNA（大分子中的一段）為模板 ； ? 由 RNA 聚合酶催化。 蛋白質合成的第二步，由 mRNA 指導蛋白質合成。 蛋白質合成的第一步，由 DNA 指導 mRNA（信使 RNA）的合成。這些代謝途徑分布于生活細胞的不同部位。 四、生物體內存在著復雜的代謝網(wǎng)絡 已介紹三條代謝途徑 ： 糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)和呼吸鏈， 都與分解代謝，產(chǎn)生能量有關。 總之，一個葡萄糖分子經(jīng)過： 無氧 糖酵解途徑 丙酮酸 2 個 ATP 有氧 糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)途徑、 呼吸鏈 完全氧化 38 個 ATP CO2和 H2O 生物體可利用各種有機分子作燃料 除了葡萄糖，其他生物分子，包括脂類、 氨基酸、核苷酸等，都可以通過三羧酸循環(huán)途徑，徹底氧化為 CO2 和 H2O ，同時產(chǎn)生能量。 C、 呼吸鏈 脫下的氫可以看作是電子加上質子 2H＝ 2e＋ 2H＋ 在呼吸鏈起端，電子處在高能水平，傳遞到 O2 時，處于低能水平。 B、 三羧酸循環(huán) 三羧酸循環(huán)一定需要氧才能進行。 生物體內氧化分步驟進行 與葡萄糖氧化分解產(chǎn)生能量有關的三條代謝途徑 A、 糖酵解途徑 六個碳的葡萄糖分解為兩個三碳的丙酮酸，凈得兩個 ATP，同時還產(chǎn)生 NADH。 C、生物體內的氧化由酶催化。 有哪些不 同？ A、生物體內氧化比燃燒過程緩慢的多，不是猛然地發(fā)出光和熱。 三、生物體主要靠有機分子的氧化取得能量 有機物氧化釋放能量 一支火柴的燃燒是纖維素氧化 （ C6H12O6） n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 纖維素 氧 溫度、光和熱 （可燃物） 生物體也進行類似的反應 （ C6H12O6） n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 淀粉 氧 酶 ATP （氧化底物） 把火柴燃燒和生物體內氧化相比，基本原則是相似的――有機物氧化釋放出能量。 暗反應：把 ATP 和 NADPH 中的能量，用于固定 CO2，生成糖類化合物。 光合作用是如何進行的？ 葉綠體中的葉綠素是進行光合作用必不可少的成份。 生物體把能量用在生命活動的各個方面 太陽能是整個生命世界的能量源泉 綠色植物和光合細菌把太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，利用太陽能合成有機物；除了維持自身的生存還為其他生物提供食物。 ATP 是生物體能量流通的貨幣 ATP：三磷酸腺苷