【正文】 制的假說 三 遺傳信息的傳遞和表達(dá) 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 （一） DNA與遺傳密碼 生物的大部分遺傳性狀都是直接或間接地通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來的。 自然界中蛋白質(zhì)種類繁多，單細(xì)胞大腸桿菌的蛋白質(zhì)就有 2 000多種，人的蛋白質(zhì)有 10萬多種。 生物體中常見的氨基酸有 20種，不同的氨基酸有不同的側(cè)鏈，是各種氨基酸相異的部分。由多個(gè)氨基酸連結(jié)而成的肽鏈稱為多肽鏈。除了一些抗菌素和簡(jiǎn)單的激素是長(zhǎng)短不同任意伸展的肽鏈外，較復(fù)雜的蛋白質(zhì)是多肽鏈反復(fù)折疊形成的立體結(jié)構(gòu)。特定的立體結(jié)構(gòu)決定于多肽鏈上氨基酸成分及其排列順序。已知 DNA的四種脫氧核苷酸的差別在于四種堿基的不同，因而實(shí)質(zhì)上是堿基的序列決定氨基酸的序列。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 但由于 DNA不能直接作為合成蛋白質(zhì)的模板，必須以 DNA雙鏈中的一條鏈為模板，通過互補(bǔ)的方式將遺傳信息轉(zhuǎn)錄到信使 RNA(mRNA)上，然后在核糖體的作用下，按 mRNA上的密碼順序合成相應(yīng)的多肽鏈。 從表 92中可以看出，三聯(lián)體密碼子共 64個(gè)，而氨基酸只有 20種，這就存在簡(jiǎn)并現(xiàn)象，即一個(gè)特定的氨基酸由一個(gè)以上三聯(lián)體密碼所決定。例如，脯氨酸 (pro)為 CCU， CCC， CCA， CCG四個(gè)三聯(lián)體密碼。簡(jiǎn)并現(xiàn)象對(duì)生物遺傳的穩(wěn)定性具有重要意義，同義的密碼子越多，生物遺傳的穩(wěn)定性愈大。 遺傳密碼表中， UAA、 UAG、 UGA為蛋白質(zhì)合成的終止信號(hào)。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 （二） DNA與蛋白質(zhì)的合成 DNA的堿基序列決定氨基酸序列的過程即是蛋白質(zhì)的合成過程，實(shí)際上包括遺傳密碼的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)步驟。轉(zhuǎn)錄后形成的 RNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，控制蛋白質(zhì)的合成，因?yàn)檫@種 RNA傳達(dá) DNA上的遺傳信息，所以稱為信息 RNA或 mRNA。所以蛋白質(zhì)的翻譯合成是 mRNA、 tRNA、 rRNA和核糖體協(xié)同作用的結(jié)果。但是，合成蛋白質(zhì)的原材料 —— 20種氨基酸與 mRNA的堿基之間缺乏特殊的親和力，因此，必須用一種特殊的 RNA—— 轉(zhuǎn)運(yùn) RNA把氨基酸搬運(yùn)到核糖體上。這樣 tRNA就能按照 mRNA上的密碼子，把各種氨基酸排列起來。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 （ 2） rRNA（核糖體 RNA） 它是核糖體的主要組成成分，一般與核糖體蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成核糖體。 rRNA是單鏈結(jié)構(gòu)，它含有不等量的 A與 u，以及 G與 c，但有廣泛的雙鏈區(qū)域，成為發(fā)夾式螺旋。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 （ 3） 核糖體 核糖體是合成蛋白質(zhì)的中心，是 rRNA與核糖體蛋白結(jié)合起來的小顆粒，直徑為 14～ 30nm。每個(gè)核糖體包含 2個(gè)不同的亞基，由 Mg++結(jié)合起來，呈不倒翁形。作為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元的氨基酸，必須先經(jīng)過活化，即先在氨基酰 tRNA合成酶作用下，與相應(yīng)的 tRNA結(jié)合形成氨基酰 tRNA，才能縮合成肽鏈。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 可見，核糖體在這里既起裝配員的作用，將氨基酸裝配成多肽，又起了翻譯協(xié)助員的作用，因?yàn)?mRNA如果不附著于核糖體上，就不能執(zhí)行翻譯的使命。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 （三）中心法則及其發(fā)展 前面敘述遺傳信息從 DNA到 DNA的復(fù)制過程，以及蛋白質(zhì)合成過程 (遺傳信息從 DNA— mRNA一蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程 )，就是分子生物學(xué)的中心法則 (central dogma)(圖 9— 7a)， a)。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 圖 97 中心法則 9（ a）及其發(fā)展（ b） 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 第二節(jié) 基因概念的發(fā)展 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 基因是遺傳變異的基本單位，基因的結(jié)構(gòu)和功能則是貫穿在整個(gè)遺傳學(xué)研究中的主線，遺傳學(xué)發(fā)展史本身就清楚地說明了一點(diǎn)。 1909年，丹麥遺傳學(xué)家約翰遜提出了基因（ gene）這個(gè)名詞，取代了孟德爾的遺傳因子，一直沿用至今。 經(jīng)典遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念有如下幾個(gè)要點(diǎn)： ：自我復(fù)制與相對(duì)穩(wěn)定性，在有絲分裂和減數(shù)分裂中有規(guī)律地進(jìn)行分配。 ，是突變的最小單位。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 由于基因的交換、突變都涉及基因的結(jié)構(gòu)，因此突變單位和重組單位也統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)單位，所以，經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為基因既是一個(gè)結(jié)構(gòu)單位又是一個(gè)功能單位。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 另一方面，在精密的微生物遺傳分析中發(fā)現(xiàn)，基因并不是不可分割的最小遺傳單位，而是遠(yuǎn)為復(fù)雜得多的遺傳和變異的單位。按照分子遺傳學(xué)的觀點(diǎn)，突變，重組和功能這三個(gè)單位分別是： ①突變子（ muton）：是指性狀發(fā)生突變時(shí)，產(chǎn)生突變的最小單位，即改變后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 ② 重組子（ recon）：是指發(fā)生性狀重組時(shí)，產(chǎn)生重組的最小單位，或者說不能由重組分開的基本單位。 ③順反子（ cistron）：是與經(jīng)典基因概念的功能單位相當(dāng)?shù)母拍?，或者說就是一個(gè)基因。 概言之，基因是一段有功能的 DNA序列，是一個(gè)遺傳功能單位，其內(nèi)部存在有許多的重組子和突變子。 （ overlapping gene） 是指不同基因共用相同的堿基密碼，即同一段 DNA編碼順序，由于閱讀的框架不同或終止的早晚不同，同時(shí)編碼兩個(gè)以上的基因。所謂重復(fù)基因是指基因組內(nèi)有多份相同編碼的核苷酸序列。 （ jumping gene） 是指在染色體上可以轉(zhuǎn)移位置的基因，也稱為轉(zhuǎn)座因子（transposable element）。假基因是指沒有啟動(dòng)子、內(nèi)含子、外顯子的 CDNA，是在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下以 mRNA為模板形成的 DNA。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 第三節(jié) 基因的作用與性狀的表達(dá) 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 在生物的個(gè)體發(fā)育過程中，基因一旦處于活化狀態(tài)，就將它攜帶的遺傳密碼通過 mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯，形成特異的蛋白質(zhì)?；?qū)τ谶z傳性狀表達(dá)的作用可以分為直接作用和間接作用兩種。人類鐮刀紅細(xì)胞貧血癥的出現(xiàn)就是典型的例證。例如在孟德爾的豌豆雜交試驗(yàn)中，高莖豌豆（ TT） 矮莖豌豆（ tt），其 F1表現(xiàn)為高莖豌豆（ Tt）， 這是因?yàn)楦咔o基因 T對(duì)矮莖基因 t是顯性。赤霉素的產(chǎn)生需要酶的催化。 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 第四節(jié) 遺傳工程簡(jiǎn)介 四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目精品課程課件 一、遺傳工程的概念 遺傳工程是 20世紀(jì) 70年代才開始發(fā)展起來的一門新技術(shù)，它是在分子遺傳學(xué)理論基礎(chǔ)上，綜合采用了分子生物學(xué)與微生物學(xué)的現(xiàn)代方法和手段建立起來的。本節(jié)將就狹義的遺傳工程 —— 基因工程作簡(jiǎn)要介紹。它可以將某種生物的基因或基因組轉(zhuǎn)移到另產(chǎn)種生物中去，使后者定向地獲得新的遺傳性狀成為新的類型。 從理論上看，基因工程是研究分子遺傳學(xué)基本