DNA是主要的遗传物质一轮复习课件
一、引言
DNA，即脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid），是生物体遗传信息的主要载体。DNA决定了生物体的遗传特征，从外貌到行为，从生理功能到行为习惯，无一不受DNA的影响。本轮复习将重点探讨DNA的结构、复制、基因表达以及基因工程等内容。
二、DNA的结构与特性
1、DNA的化学组成
1、DNA由四种脱氧核苷酸组成：腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（dGMP）、胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTMP）和胞嘧啶脱氧核苷酸（dCMP）
2、每一种脱氧核苷酸都由一个磷酸基团、一个脱氧核糖和一个含氮碱基组成。
2、DNA的双螺旋结构
1、DNA双螺旋结构由两条反向平行的多核苷酸链组成。 2、碱基在双螺旋内部以特定的配对方式排列：A-T和C-G。
3、这种配对方式保证了DNA的遗传信息可以准确地进行复制和转录。
三、DNA的复制
1、DNA复制的时间和地点
1、DNA复制主要发生在细胞分裂前的间期，即S期。
2、复制发生在细胞核内。
2、DNA复制的过程
1、解旋酶解开DNA双链，暴露出单链作为模板。
2、引物酶合成RNA引物，用于启动子DNA的合成。
3、DNA聚合酶催化DNA的合成，将单个的脱氧核苷酸加到RNA引物上。
4、连接酶将DNA片段连接起来，形成完整的DNA子链。
3、DNA复制的特点
1、半保留复制：新合成的DNA分子中，一条链来自母链，一条链是新合成的。
2、双向复制：DNA在复制时，从两个方向同时进行，合成两条新的子链。
3、高保真性：DNA聚合酶具有纠错功能，可以检查并排除错配的碱基，保证复制的准确性。
四、基因表达与调控
1、基因表达的基本概念
1、基因表达是指DNA中的遗传信息被转录和翻译成蛋白质的过程。
2、转录是指DNA序列被读取并合成RNA的过程；翻译是指RNA序列被翻译成蛋白质的过程。
2、基因表达的调控
1、转录水平的调控：通过调节转录因子的结合和释放，控制特定基因的表达水平。
1. 基因的结构与功能
基因是一段DNA片段，它包含了编码蛋白质所需的信息。基因由启动子、编码区、终止子和调控元件组成。启动子区域决定了基因的转录起始点，编码区域包含了蛋白质的编码序列，终止子序列标志着转录终止的位置。调控元件则决定了基因在不同细胞类型和环境条件下的表达水平。基因具有遗传信息传递和调控生物体生理功能的重要作用。
2. 基因表达与调控
基因的表达是指通过转录和翻译过程将基因信息转化为蛋白质的过程。转录是将DNA模板上的信息转录成RNA分子的过程，翻译是将RNA分子翻译成氨基酸序列，从而合成蛋白质。调控元件通过与转录因子结合，影响基因的转录水平。在细胞内，还存在一系列调控因子和信号通路，参与基因表达的调控，从而使细胞在合适的时机表达所需的基因。
3. 基因工程技术
基因工程是指通过人工方式对基因进行操作和改造的技术。常见的基因工程技术包括基因克隆、基因转染和基因编辑等。基因克隆是通过将目标基因插入到载体（如质粒）中，再转入宿主细胞进行繁殖和表达。基因转染是将外源基因导入目标细胞，使其表达特定的蛋白质。基因编辑则是通过CRISPR-Cas9等技术直接对基因进行精准编辑，实现基因序列的改变。
4. 基因工程应用
基因工程技术在生物学研究、医学治疗和农业生产等领域得到广泛应用。在生物学研究中，基因工程技术可以揭示基因的结构、功能和调控机制。在医学治疗中，基因工程技术可以用于基因治疗、生物药物生产和疫苗研发等。在农业生产中，基因工程技术可以改良作物，提高产量和抗病虫害能力。
5. 基因工程的伦理与安全问题
基因工程技术的应用也带来了一系列伦理与安全问题。包括基因编辑的道德和法律问题、基因改良产物的风险评估以及基因工程作物的环境影响等。在基因工程研究和应用中，需要遵守伦理和法律的相关规定，确保安全性和可持续发展。
6. 总结 基因工程袁婺洲第二版教学课件第三章介绍了基因的结构与功能、基因表达与调控、基因工程技术、基因工程应用和基因工程的伦理与安全问题等内容。通过学习这一章的内容，我们可以更全面地了解基因工程的背景、原理和应用，为今后的学习和研究奠定基础。同时，我们也应该关注基因工程技术的伦理和安全问题，确保其合理、安全、可持续发展。
中心法则：
RNA的自我修复和逆转录
RNA的自我复制和逆转录过程，在病毒单独存在时是不能进行的，只有寄生到寄主细胞中后才发生。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。在基因工程中是获得目的基因的重要手段。
生物遗传中心法则最早是由Crick于1958年提出的，用以表示生命遗传信息的流动方向或传递规律。由于当时对转录、翻译、遗传密码、肽链折叠等都还了解不多，在那个时候中心法则带有一定的假设性质。随着生物遗传规律的进一步探索，中心法则也逐步得到完善和证实，其法则见图1。
作用
中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一， 其在探索生命现象的本质及普遍规律方面起了巨大的作用，极大地推动了现代生物学的发展，是现代生物学的理论基石，并为生物学基础理论的统一指明了方向，在生物科学发展过程中占有重要地位。遗传物质可以是DNA，也可以是RNA。细胞的遗传物质都是DNA，只有一些病毒的遗传物质是RNA。这种以RNA为遗传物质的病毒称为反转录病毒(retrovirus)，在这种病毒的感染周期中，单链的RNA分子在反转录酶(reverse transcriptase)的作用下，可以反转录成单链的DNA，然后再以单链的DNA为模板生成双链DNA。双链DNA可以成为宿主细胞基因组的一部分，并同宿主细胞的基因组一起传递给子细胞。在反转录酶催化下，RNA分子产生与其序列互补的DNA分子，这种DNA分子称为互补DNA(complementary DNA)，简写为cDNA，这个过程即为反转录(reverse transcription)。
意义
由此可见，遗传信息并不一定是从DNA单向地流向RNA，RNA携带的遗传信息同样也可以流向DNA。但是DNA和RNA中包含的遗传信息只是单向地流向蛋白质，迄今为止还没有发现蛋白质的信息逆向地流向核酸。这种遗传信息的流向，就是克里克概括的中心法则(central dogma)的遗传学意义。
高中生物必修二
生物必修 1 第二节 基因工程及其应用
莲花中学 刘冬兰
本节聚焦：
（一）基因工程的原理
1、基因工程的概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2、基因工程的工具
①基因的“剪刀”：限制性内切酶（具有特异性），一种限制酶只能列识别特定的核苷酸序列。
②基因的“针线”：DNA连接酶（连接不同DNA分子的“接口”）
③基因运输工具：运载体
作为运载体必须具备以下条件：其一：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；其二：具有多个限制酶切点，便于与外源基因连接；其三，具有某些标记基因，便于筛选。常用的运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒。
3、基因工程的操作过程
方法： 提取目的的基因
目的基因与运载体结合 形成重组DNA分子
目的基因导入受体细胞 常用的受体细胞：大肠杆菌、土脓杆菌、动植物细胞
目的基因的检测与表达 检测：根据标记基因是否导入
表达：通过特定导入性状的产生是否确定目的基因是否表达 直接分离法（鸟枪法）
人工合成法 高中生物必修二
生物必修 2
（三）转基因生物与转基因食品的安全性
有关转基因造成的危害可能有以下几方面：
①可能破坏生物多样性
②可能干扰生态系统的稳定性
③可能干扰产生抗除草剂的杂草
④可能产生新毒素或者新过敏原
例题选讲：
[例1]（07高考·全国理综Ⅱ）下列有关基因工程中限制性内切酶的叙述，错误的是（ ）
A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B.限制性内切酶的活性受温度的影响
C.限制性内切酶能切割RNA
D.限制性内切酶可以从原核生物中提取
[解析]:考查限制性内切酶的相关知识,此类酶主要存在于微生物中，可以从细菌等核生物中提取；每种限制酶只能识别一种特定的脱氧核昔酸序列并从特定切点切割DNA分子，它不能对RNA分子发挥作用。选C 转基因植物：抗虫棉、耐储存的番茄等
