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這是一個關于生物的遺傳與變異學習課件PPT模板,這節(jié)課主要是了解一、孟德爾遺傳的基本規(guī)律二、基因的分子生物學基礎—DNA 三、基因工程的操作和應用等介紹。 一株植株中,只有當控制某一對性狀的一對遺傳因子均為隱性因子時,該植株才表現出隱性性狀(如白花或綠色豆粒)。其他情況下,包括一對遺傳因子均為顯性,或一個顯性一個隱性,均表現出顯性性狀(如紫花或黃色豆粒)。這一點在分離律實驗中看的很清楚。當兩對性狀一起加以研究時,顯性和隱性的基本規(guī)律仍與上面相同,但要加上一條:控制不同性狀的遺傳因子,在傳代中各自獨立,互不干擾,出現自由組合現象。更多內容,歡迎點擊下載生物的遺傳與變異學習課件PPT模板哦。
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第五章:生物的遺傳與變異(上)
生命最重要的本質之一是性狀特征自上代傳至下代——遺傳。 今天,從遺傳學研究衍生出來的基因工程技術,已構成生物技術的核心,在實際應用中顯示出極大的潛力。
孟德爾學說奠定了遺傳學基礎
孟德爾(1822-1884)從 1856 年起開始豌豆試驗。 孟德爾的基本方法是雜交。他挑選了七對性狀。 經過近 10 年的潛心研究,孟德爾發(fā)表了他的研究報告。其內容可概括兩個定律。
1、孟德爾第一定律--分離律
2、孟德爾第二定律--自由組合律
3、孟德爾學說的要點
一株植株中,只有當控制某一對性狀的一對遺傳因子均為隱性因子時,該植株才表現出隱性性狀(如白花或綠色豆粒)。 其他情況下,包括一對遺傳因子均為顯性,或一個顯性一個隱性,均表現出顯性性狀(如紫花或黃色豆粒)。這一點在分離律實驗中看的很清楚。
當兩對性狀一起加以研究時,顯性和隱性的基本規(guī)律仍與上面相同,但要加上一條: 控制不同性狀的遺傳因子,在傳代中各自獨立,互不干擾,出現自由組合現象。
5、孟德爾學說的重要意義
大多數生物體通常由 一對遺傳因子(后來稱為兩個等位基因)控制同一性狀。這樣的生物體稱為2n 個體。到形成生殖細胞時,這對遺傳因子分離到兩個配子中去。 遺傳因子可以區(qū)分為顯性和隱性。 控制不同性狀的遺傳因子是各自獨立的。
(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。孟德爾創(chuàng)立的這套方法一直沿用到 1950s,才被分子遺傳學方法取代。思考題
1、基因在染色體上
摩根實驗室用果蠅為材料的工作,確定了基因在染色體上的分布規(guī)律。
隨著生物化學的發(fā)展,蛋白質、核酸等生物大分子逐漸分離、純化出來。各方面的實驗證據表明,基因的化學本質不是蛋白質,而是 DNA。
赫歇(Hershey)和切斯(Chase)(1952) 用同位素技術證明,DNA 是遺傳分子
幾個月后,DNA 雙螺旋模型發(fā)表,
更說明 DNA 具有遺傳分子的特性。
( Hershey 因在病毒遺傳學的貢獻獲 1969 年諾貝爾獎)
DNA的結構單位是核苷酸,每一個核苷酸均由一個磷酸分子,一個糖分子和一個堿基分子組成。 DNA 雙螺旋模型說明 DNA 分子能夠充當遺傳的物質基礎。 (獲1962年諾貝爾獎)
2.4 DNA作為遺傳物質的功能:
5、基因理論中的許多復雜情況 以孟德爾學說為開端的遺傳理論,發(fā)展到以 DNA 分子結構為基礎的分子遺傳學,使我們對遺傳規(guī)律有了確切的理解。 應該看到,實際上生命世界的遺傳現象遠比上面談到的要復雜得多。
一個基因一個性狀?不一定。例如膚色的控制至少有三個基因參與。 基因決定性狀,環(huán)境還起不起作用?在基因型確定的基礎上, 環(huán)境常常會影響表型。
三、基因工程技術和應用
將外源基因(又稱目的基因,是一段 DNA 片斷)組合到載體 DNA 分子中去,再把它轉到受體細胞(亦稱寄主細胞)中去,使外源基因在寄主細胞中增值和表達,從而得到期望的由這個外源基因所編碼的蛋白質。
所以,基因工程的操作包含以下步驟: 獲得目的基因 構造重組 DNA 分子 轉化或轉染 表達 蛋白質產物的分離純化
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。 從組織細胞中可以分離得到人/小鼠的全套基因,稱為基因文庫。文庫中基因總數 就人來說約有 3 萬個基因。如何從中把需要的基因找出來?采取“釣”的辦法。這個辦法通常稱為印跡法。
印跡法的主要步驟:(1)基因文庫- DNA 用限制性內切 酶處理。(2)DNA 片斷混合物通過電泳分離。(3)電泳后,通過印跡技術轉到酯酰 纖維薄膜上,以便操作。(4)用已知小片斷DNA 作為探針, 互補結合需要找的基因片斷。(5)探針DNA 片斷已用放射性元素 標記,使膠片感光后可看出。
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。
探針 DNA 片斷從何而來? 根據目的蛋白的氨基酸序列,只要其中 N-端 15-20 個氨基酸序列,按三聯密碼轉為 40-60 核苷酸序列,人工合成,即為探針 DNA 片斷。
(2)目的基因的擴增
(3)PCR —— 把尋找目的基因和擴增目的基因兩步操作并成一步。
PCR 反應分三步完成:第一步 —— 90 0 C 高溫下,使混合物的DNA 片斷因變性而成單鏈。第二步 —— 50 0 C 溫度下,引物 DNA結合在適于配對的DNA片斷上。第三步 —— 70 0 C 溫度下,由合成酶( DNA 高溫聚合酶)催化,從引物開始合成目的基因 DNA。
PCR 的三個步驟為一次循環(huán),約需5-10 分鐘。每經一次循環(huán),所找到的目的基因擴充一倍。經過 30 次循環(huán),即可擴增 109 倍,總共只需幾個小時。
(4)構造重組 DNA 分子
其次要把目的基因“裝”到載體中去。“安裝”的過程,需要好幾種工具酶,其中關鍵的酶叫限制性內切酶。 此酶識別一定堿基序列,有的還可切出“粘性”末端,使得目的基因和載體的連接非常容易。
(5)轉化/轉染—表達—蛋白質分離
表達重組 DNA 分子進入寄主細胞后,其中的目的基因能否表達,表達效率高低,還有很大差別。表達通常是指目的基因編碼的蛋白質合成。蛋白質分離純化基因工程的最后一步,是把所獲得的蛋白質分離純化,得到蛋白質產品。
2、基因工程的應用
(2)用于提高奶酪產量 生產奶酪的凝乳酶傳統(tǒng)上來自哺乳小牛的胃。現在可以通過基因工程辦法,用酵母生產凝乳酶,大量用于奶酪制造。
(3)轉基因動物和植物 轉基因動物首先在小鼠獲得成功,F在轉基因動物技術已用于牛、羊,使得從 牛/羊 奶中可以生產蛋白質藥物。稱為“乳腺反應器”工程。
印跡技術的發(fā)展
探針 檢測
Southern 法 DNA DNA
Northern 法 DNA RNA
Western 法 蛋白質 蛋白質
(4)工程菌在環(huán)境工程中應用 美國 GE 公司構造成功具有巨大烴類分解能力的工程菌,并獲專利,用于清除石油污染。
脈孢霉誘變和單孢子分離營養(yǎng)缺陷型
Mullis 從高速路汽車交通得到靈感發(fā) PCR
McClintock 從研究 玉米種皮顏色 發(fā)現 轉座子
轉座元件可使基因 在染色體內和染色體間移動
孟德爾的成就并非偶然
1、植物育種的實踐為他提供各種豌豆
孟德爾的成就也有偶然
1、顯性/隱性差別對觀察分離律很重要。
摩根能取得成就是因為 他在孟德爾的基礎上有突破
1、不用豌豆用果蠅。
1910年找到果蠅突變體(白眼)
2、發(fā)現連鎖不放棄。
通過連鎖分析,想出基因在染
色體上定位的辦法。發(fā)展了細
胞遺傳學。獲1933年諾貝爾獎。
認真學習前人,又不受前人束縛
G. W. Beadle 在 Morgen 實驗室( CIT )學習,先做果蠅,后研究脈孢霉。
后來轉到 E. Tanum 實驗室( Stanford ),通過脈孢霉營養(yǎng)缺陷型研究,得出“一個基因一個酶”結論,開創(chuàng)了生化遺傳學( 1940s )。獲諾貝爾獎( 1958 )。
專心致志,不趕潮流
Barbara McClintock 從 1940s 中開始研究玉米葉子條紋和種皮顏色等特征的遺傳規(guī)律,1951 年發(fā)現基因轉位(Transposition)現象。
1970s 初,(20 多年后)才在細菌中發(fā)現第二例轉座現象。1983 年獲諾貝爾獎(81歲)。
脈孢霉誘變和單孢子分離營養(yǎng)缺陷型
凝膠電泳
質粒是基因工程中常用的載體
營養(yǎng)缺陷型
野生型--能在基本培養(yǎng)基上生長,菌體自身能合成各種有機營養(yǎng)要素。
營養(yǎng)缺陷型--不能在基本培養(yǎng)基上生長,菌體自身不能合成某種營養(yǎng)要素?稍
基本培養(yǎng)基+(例如)精氨酸
條件下生長
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