第六章 遗传信息的传递和表达

第六章遗传信息的传递和表达（修改）知识结构：遗传物质的研究简史遗传物质的特征DNA是噬菌体的结构遗传物质DNA是同位素标记法遗遗传物质噬菌体侵染细菌的实验DNA是传实验证明遗传物质遗信肺炎双求菌的转化实验传息化学成分信基本组成单位（脱氧核苷酸）息DNA的结构碱基互补原则的平面结构、空间结构传实验：DNA分子模型的搭建递DNA分子的多样性和蕴藏在DNA分子中的遗传信息基因表遗传信息达过程方式DNA的复制模板DNA的复条件原料（游离脱氧核苷酸）制和蛋白酶质的合成能量意义信使RNA遗传信息转录条件过程蛋白质的合成遗传密码（密码子）转运RNA遗传信息翻译部位（核糖体）过程中心法则及其发展基因工程获取目的基因基因工程与基因工程的基本过程目的基因与运载体重组转基因生物重组DNA分子导入受体细胞转基因技术的应用筛选含目的基因的受体细胞转基因生物产品的安全性第一节遗传信息一、DNA是遗传物质1．遗传物质的研究简史：1869年瑞士米歇尔：证实核酸存在于细胞核德国化学家孚尔根：证明DNA在细胞核的染色质里1928年格里菲思肺炎双球菌的转化实验：证明S型细菌中有种物质能使R型细菌转化为S型细菌1944年美国埃弗里的肺炎双球菌的转化实验：证明DNA是遗传物质1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验：进一步证明DNA是遗传物质1953年沃森和克里克：证明DNA的双螺旋结构2．遗传物质的特点：储存数量巨大的遗传信息；能够精确地自我复制且传递给后代；化学性质比较稳定。

3．噬菌体侵染细菌的实验：（1）噬菌体的结构（蛋白质、核酸）（2）同位素跟踪实验：（P.39 图6—3）侵染细菌细胞外有35S35S标记噬噬菌体蛋白质没有进入细菌菌体蛋白质细胞内没有35S侵染细菌细胞外没有32P 结论：DNA是遗传物质32P标记噬噬菌体DNA进入细菌菌体DNA 32P（3）噬菌体侵染细菌的过程：（P.40 图6—4）吸附注入复制、合成组装释放4．肺炎双球菌的转化实验：R型活细菌注射小鼠体内小鼠成活S型活细菌注射小鼠体内小鼠死亡结论：加热杀死S型细菌注射小鼠体内小鼠成活S型细菌体内的某种物质使R型活细菌注射小鼠R型细菌转化为S型细菌+ 小鼠死亡小鼠体内分离加热杀死S型细菌出S型活细菌蛋白质+ S型活细菌杀死的分离DNA + S型活细菌转化S型结论：S型细菌多糖+ S型活细菌活细菌DNA是遗传物质多脂+ S型活细菌5．绝大多数生物的遗传物质是DNA，但由于烟草花叶病毒、流感病毒、脊髓灰质炎病毒等生物没有DNA，只有RNA，所以这些生物的遗传物质是RNA。

二、DNA分子双螺旋结构：磷酸1．DNA分子的基本单位——脱氧核苷酸脱氧核糖含氮碱基（A、T、G、C）2．元素组成：C、H、O、N、P两条脱氧核苷酸链组成（平行排列、方向相反）3．DNA的平面结构外围——主链（磷酸、脱氧核糖间隔排列）分子结构内部——碱基对（碱基互补配对原则：A与T、G与C）空间结构双螺旋结构●DNA结构特性：①多样性、碱基对的排列顺序千变万化②特异性、特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序③稳定性、DNA分子的基本骨架不变，碱基配对不变●注意：DNA分子中（双链）①嘌呤 / 嘧啶 = 1 （如果，嘌呤 / 嘧啶≠ 1，则DNA分子为单链）②A + T + G + C = 1（100%）③碱基与碱基之间是氢键连接，A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键。

三、有关DNA的计算：DNA是双螺旋结构，两条链之间的碱基是按照碱基互补配对原则相互配对的，所以计算双链DNA分子中的碱基比例时，必须严格按照碱基互补配对原则进行计算。

①（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=1②在DNA双链中，一条单链的（A+G）/（T+C）的值与另一条互补链的（A+G）/（T+C）的值互为倒数关系。

③在DNA双链中，一条单链的（A+T）/（G+C）的值与另一条互补链的（A+T）/（G+C）的值相等。

与整个DNA分子的（A+T）/（G+C）的值相等。

④双链DNA分子中的（C + G）[或（A + T）]之和等于这个DNA分子中某一条脱氧核苷酸链上的（C + G）[或（A + T）]之和。

四、蕴藏在DNA分子中的遗传信息1．DNA分子多样性的原因（碱基对的无数排列顺序）2．基因：●概念：是携带遗传信息，并具有遗传效应的DNA片段●基因中碱基对排列顺序——遗传信息●功能：控制蛋白质合成3．染色体、DNA与基因的关系第二节 DNA 复制和蛋白质合成一、DNA 的复制1．概念：DNA 的复制是指以DNA 分子为摸板，合成相同DNA 分子的过程2．时间：有丝分裂和减数分裂第一次分裂的间期3．条件：●模板：两条母链●原料；细胞核中四种游离的脱氧核苷酸●能量：ATP●酶：解旋酶、聚合酶4．过程：边解旋边复制（根据碱基互补配对原则）5．结果：一个DNA 分子形成两个完全相同的DNA 分子6．特点：半保留复制7．意义；使遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性8．关于DNA 复制的计算：●1个DNA 分子复制一次形成2个DNA 分子，1个DNA 分子连续复制n 次，形成2n 个DNA 分子。

●一个DNA 分子连续复制n 次后，第一代DNA 分子的两条链彼此分开后一直保留下去，即在所有的子代DNA 分子中，总有两个DNA 分子中各含一条第一代DNA 分子中的一条链。

如果第一代DNA 分子用15N标记，则复制n 次后，含有15N 标记的DNA 分子占所有子代DNA 分子的比例为121n 。

理解了这个算式后，对解这类题目就不难了。

●在一个DNA 分子中，如果某种碱基（用X 表示）为已知，当这个DNA 分子连续复制n 次后，求需要游离的这种碱基多少个？其计算方法是代入公式：X （2n －1）二、遗传信息的转录生物的性状主要是通过蛋白质来体现的，而性状是由基因决定的，注意：基因在细胞核内，蛋白质的合成是在细胞质的核糖体是进行的。

基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个步骤：1．RNA 分子●由四种核糖核苷酸聚合而成●核糖核苷酸是有一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮碱基组成，●含氮碱基有4种，分别是A 、U （尿嘧啶）、C 、G●RNA 分子为单链（也有少量的RNA 为双链，满足嘌呤/嘧啶=1条件）●RNA 分子主要在细胞质中，有3种：mRNA 、rRNA 、tRNA●核酸的种类、结构、功能比较2．转录（1）概念：以DNA分子中的一条脱氧核苷酸链为模板合成RNA的过程。

（2）RNA合成部位：细胞核（3）条件：●模板：DNA分子中的一条脱氧核苷酸链（有义链）●原料；细胞核中四种游离的核糖核苷酸（A、U、C、G）●能量：A TP●酶：RNA聚合酶（4）转录时按照碱基互补配对原则，A与U配对，C与G配对。

三、遗传信息的翻译1．遗传密码（mRNA分子内的碱基序列），密码子（决定一种氨基酸的每三个相邻碱基）●共有64个密码子，其中61个各自对应于一种氨基酸●有3个密码子（UAA、UAG、UGA）为终止密码，既不代表任何氨基酸●有2个密码子（AUG、GUG）为起始密码子●密码子特点：不重叠、无逗号、兼并性2．tRNA（转运RNA）●结构：三叶草形状●在一个环上有3个碱基（反密码子）与mRNA的密码子配对（符合碱基互补配对原则）●具有特异性3．翻译（1）概念：以mRNA为模板，以tRNA为转运工具，使氨基酸在核糖体内按照一定的顺序排列起来，合成蛋白质的过程（2）部位：核糖体（3）条件：●模板：mRNA●原料；细胞质中游离的20种氨基酸（4）蛋白质合成过程如图所示：4．DNA、RNA、蛋白质的数量关系：四、中心法则及其发展1．概念：遗传信息从DNA传递给RNA，再由RNA决定蛋白质合成，以及遗传信息由DNA复制传递给DNA的规律。

2．中心法则的意义：表明了在细胞生命活动中，核酸和蛋白质的联系和分工3．中心法则及其发展如下图所示：五、DNA复制、转录、翻译比较第三节基因工程与转基因生物一、基因工程1．概念：基因工程是指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，是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。

2．基因工程的必要工具（1）限制性核酸内切酶●限制异原DNA的入侵并使之失去活力，对自身的DNA无损害作用。

●具有很强的专一性，能识别双链DNA的某些特定部位的脱氧核苷酸序列，并切断特定部位的两个脱氧核苷酸之间的氢键（2）质粒（作为运输目的基因的运载体）●是细菌中独立与拟核DNA之外，能自主复制的双链闭环的DNA分子●在宿主细胞内可以独立复制，也可以组合到宿主细胞的DNA分子中●质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因即抗生素抗性基因，利用遗传标记基因进行重组DNA 的鉴定和筛选（3）DNA连接酶二、基因工程的基本过程（1）获取目的基因①目的基因就是人们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●从某生物体细胞中分离（首先需目的基因定位）●通过化学方法人工合成（如逆转录法）（2）目的基因与运载体重组用与切取目的基因相同的限制酶将质粒切开，然后在DNA连接酶的作用下，使目的基因与质粒组合，形成重组质粒。

（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●质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因，所以重组质粒也具有遗传标记基因（如抗生素抗性基因，也可以在质粒上人工重组抗性基因）。

●受体细胞获得重组质粒的同时也获得了抗性基因，所以受体细胞能在含有抗生素的培养基中生长，未成功导入重组质粒的受体细胞无法在含有抗生素的培养基中生长而死亡。

三、基因技术的应用（1）微生物基因工程特点：操作较为容易，研制周期比较短，通过发酵大量生产成果：药用蛋白质的规模化生产（2）植物基因工程成果：培育出抗性植物，如；我国的转基因抗虫棉。

全世界有近200种转基因植物，我国有抗病毒烟草、耐储存转基因番茄正在研究将预防乙型肝炎、龋齿等疾病的疫苗基因转入植物，来培育植物疫苗，以期通过食物获得疫苗接种。

（3）动物基因工程特点：以受精卵作为受体细胞，用显微注射的方法将目的基因导入受精卵，在使受精卵发育成转基因动物。

成果：巨型小鼠（内含外源生长激素基因），可以培育生产人源性蛋白质药物的动物（既动物基因工程培育的乳腺生物反应器）四、转基因生物产品的安全性（略）练习：（一）典例解析例1、(06广东)右图为高等动物的细胞分裂示意图。

图中不可能反映的是---------------------------------（C）A.发生了基因突变B.发生了染色体互换C.该细胞为次级卵母细胞D.该细胞为次级精母细胞解析：既要熟悉减数分裂与有丝分裂图像的判断，同时要与基因在染色体上的分布、基因突变相结合。