课题遗传物质与遗传工程.ppt

8 8 课题十 遗传物质的分子基础与遗传工程 jsyczyq@ 2013年2月 核酸的化学结构 染色体 碱基结构 核苷和核苷酸 磷酸二脂键 DNA分子结构和表示方法 DNA双螺旋结构 右手螺旋 反向平行（antiparallel） 内侧是扁平的盘状碱基 两条链的碱基以氢键（hydrogen bond）与互补碱基相连 A＝T；C≡ G 上下碱基对相距0.34nm 每个螺旋长3.4nm，10bp，直径2nm 大沟（major groove）和小沟（minor groove） 氢 键 DNA结构模型 DNA结构示意图 碱基排列顺序的多样性 DNA分子是由A-T和C-G两种bp连接起来的，每个DNA分子一般有成千上万个bp 在每一个位置上只有4种可能： A、 T、C、G 假设DNA分子长1000bp，就可能有41000种不同的排列形式，41000种不同的分子结构 反映出来的就可能是41000种不同性质的基因。 生物体的碱基顺序是稳定的 对特定的生物体来说， DNA分子中的碱基顺序通常是保持不变，这样才能保持该遗传特性的稳定 只有在特殊的条件下，改变其碱基顺序或用碱基类似物代替某一碱基时，才出现可遗传的变异（突变） 核苷酸和脱氧核苷酸 （2）RNA结构：也是长链大分子，由若干个核苷酸组成，其不同之处： 1）糖分子是核糖C5H10O5 2）4种碱基中胸腺嘧啶T被尿嘧啶U代替，A-U 3）RNA主要是单链 RNA结构 tRNA结构 tRNA分子中含有稀有碱基 tRNA的三维结构 DNA复制叉 半不连续复制 先导链 随后链 冈崎片断 引物 primer 原核生物DNA复制 DNA复制所需要的酶 引物酶 primerase DNA聚合酶 DNA polymerase DNA连接酶 DNA ligase 解旋酶 helicase 拓扑异构酶 成熟mRNA与模板DNA的比较 遗传密码字典 遗传密码的主要特征 三联体密码 密码子间无间隔，遗传密码的译读是连续的。 密码子间存在简并现象（degeneracy） 最后一个碱基具有灵活性 包含起始密码子和终止密码子 遗传密码子的通用性：除极少数情况外遗传密码从病毒到人类都是通用的 蛋白质的合成 蛋白质的生物合成称为翻译 translation mRNA携带从DNA上转录的遗传密码附着在核糖体上，由tRNA来运送氨基酸，按照mRNA上的密码顺序，连接成多肽链，并进一步加工成有生物活性的蛋白质分子。 合成蛋白质的原料是20种氨基酸 核糖体是合成蛋白质的场所 氨基酸的顺序由mRNA上的密码子决定 tRNA的二维结构 tRNA的三维结构 多聚核糖体 中心法则蛋白质合成的过程，就是遗传信息从DNA转录给RNA，再从 RNA翻译成蛋白质的过程，这个过程连同DNA 本身的复制过程称为中心法则。 基因的概念和基因的作用 遗传工程简介 遗传工程简介 複製羊流程 複製羊桃莉與其父母 台灣的複製牛 II 2003年-如意家族（牛耳細胞） 二、 基因工程 就是将某生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新的类型，这可称为分子水平杂交。 过程：获得目的基因──→与载体在体外重组──→转移给受体细胞，建立无性系──→从细胞群体中选出需要的无性系。 1、目的基因的获得 2、工具酶和载体 3、转基因技术的应用 基因轉殖植物的應用 主要轉殖於經濟作物：大豆、玉米、棉花、油菜、蕃茄、煙草、馬鈴薯、水稻…… 抗蟲基因-蘇力菌(Bacillus thyringiensis) 殺蟲結晶蛋白質基因(Bt基因) 蘇力菌孢子被昆蟲食用，於腸道中釋放出殺蟲結晶蛋白質，轉化成毒素破壞使腸細胞，蟲子因無法進食而死亡 抗病基因: 抗病毒：弱病毒(外殼蛋白coat protein, CP) 細菌：活化溶菌酶基因 真菌：增加幾丁質和葡聚糖水解酶表現 轉Bt基因作物 轉基因木瓜一 轉基因木瓜二 抗逆境基因 抗旱: 調節滲透壓蛋白質 高鹽: 調節滲透壓蛋白質 溫度: 抗凍基因(降低冰點、減緩冰晶生成速度) 提高農作物產量與質量基因 C4導入C3 提高光合作用效率 質量: 降低膽固醇、防止動脈硬化 不飽合脂肪酸-鏈長度 黃金米 轉殖胡蘿蔔素基因到稻米中 高鐵質米 甜甜米-澱粉與蛋白質含量較高 黃金米 生長更快速的基因 阿拉伯芥 基因體小，模式植物 促進細胞分裂之基因 轉殖於煙草中 抗殺草劑基因 雜草 VS 農作物 抑制植物代謝 轉殖細菌的抗殺草劑基因 基因轉殖植物可能衍生的問題 品種單純化 威脅其他農作物生長 影響遺傳的多樣性 改變植物生態