肺 炎 链 球 菌 转 化 实 验
三、DNA的组成、结构和功能
DNA的组成
脱氧核糖核酸 生物的遗传物质是DNA。DNA是由大量的脱氧核 糖核苷酸组成的线状或环状生物大分子。由脱氧 核糖、碱基和磷酸基团组成。 组成DNA的碱基有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧 啶(C)和胸腺嘧啶(T) DNA链的一端为游离的是5‘磷酸基团，称为5’端， 而另一端为游离的是3‘羟基基团，称为3’端。 DNA链中的脱氧核苷酸可以用碱基来表示。
图描绘成功。为后基因组时代的诞生拉开了序幕 。
基因学说的创立
•
孟德尔
‚融合遗传‛学说： 双亲的遗传物质类似于一种液生物性状的遗传因子彼此互不沾染， 也不混合，而是呈颗粒状地独立存在的 实体，可以各自分离，也可自由组合。
• 孟德尔最早提出遗传因子的概念。他推 想生物的每一种性状都是遗传因子控制 的，这些因子从亲代到子代，代代相传。 • 丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊文 “给予生命”之义，创造了基因一词。
基因工程操作分为四个步骤：
（1）在供体细胞中用限制性内切酶切割基 因，以分离出含有特定的基因片段或人工 合成目的基因并制备运载体； （2）把获得的目的基因与制备好的运载体 用DNA连接酶连接组成重组体； （3）把重组体引入宿主细胞； （4）筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌 体或个体。
二、基因研究的发展过程
第二章 基因工程与食品产业
• • • • • • • 一、基因工程概述 二、基因工程的发展过程 三、DNA的组成、结构和功能 四、DNA分子的提取与检测技术 五、工具酶和基因载体 六、基因工程的基本技术 七、基因工程在食品产业中的应用
一、基因工程概述
基因工程也就是DNA重组技术，是用人 工的方法把不同生物的遗传物质（基因） 分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组， 形成重组体，然后再把重组体引入受体细 胞中得以高效表达，最终获得人们所需要 的基因产物。 基因工程的实施包括四个必要的条件： 工具酶、基因、载体和受体
DNA变性、复性与杂交
DNA变性：在高温及强碱长期保持下，双链 DNA分子氢键断裂，两条链完全分离，形成 单DNA分子。 复性或退火：变性DNA分子经处理又可重新 形成天然DNA分子，这个过程称～。降低温 度、pH及增加盐浓度均可促进DNA的复性。 此性质在基因工程的很多操作中常被利用。 如PCR扩增技术。 杂交:当复性DNA分子由不同的两条链分子形 成时，这种复性称为杂交。
•基因工程研究的理论依据
•(1)不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功能
的特定核苷酸序列的DNA片段；
(2)基因是可切割的：大多数基因彼此之间存在
着间隔序列；
(3)基因是可以转移的：基因可在不同生物之间
转移，或在染色体DNA上移动；
(4)多肽与基因之间存在对应关系：普遍认
为，一种多肽就有一种相应的基因；
DNA的功能
DNA分子能在细胞内复制 半保留复制：DNA在复制过程中，双 链解开形成单链，然后以每条单链为 模板，在DNA聚合酶和游离核苷酸的 参与下，按照碱基配对原理，吸引带 有互补碱基的核苷酸，由此产生的两 个子代DNA分子与亲代分子的碱基顺 序完全一样，并且在每个子代分子的 双链中都保留有一条亲代的DNA链。
(5)遗传密码是通用的：一系列三联密码子
同氨基酸之间的对应关系，在所有生物中
都是相同的； (6)基因可通过复制把遗传信息传递给下一 代：经重组的基因一般来说是能传代的。
基因工程的主要内容
与宏观的工程一样，基因
工程的操作也需要经过
“切”、“接”、“检查” 等过程，只是各种操作的 工具不同，被操作的对象 是肉眼难以直接观察的核 酸分子。
DNA的复制总是始于复制起始位点。 从复制起始位点开始复制出一个DNA 分子或一个DNA片段的核苷酸序列称 为一个复制单位或一个复制子。
半保留复制
DNA的修复
• DNA的修复 – DNA复制时可能由于DNA聚合酶引发的偶然 的错误，或者由于环境因素致使DNA产生序 列上的错误，此时生物体内存在着的修复 系统就会对DNA的变异起保护修复的作用。
DNA的结构
DNA通常以双链形式存在。按照碱基A-T互补配 对、G-C互补配对的原则，通过碱基对之间的氢键 形成稳定的双螺旋结构。为便于书写，双链DNA的 核苷酸序列往往以5‘￫3’走向的单链DNA的核苷酸序 列来表示。如，DNA片段3’-CTAGTACGGTAG-5’ 可写成5‘-GATCATGCCATC-3’ DNA分子有的以线形存在，有的以环状存在。
摩尔根实验室用果蝇为材料的工作，确定 了基因在染色体上的分布规律，创立了遗传 的染色体理论。他指出“种质必须由某种独 立的要素组成，正是这些要素我们叫做遗传 因子，或者更简单地叫做基因” 。
基因与DNA分子
首先用实验证明基因的化学本质是DNA的是 美国著名的微生物学家O.T. Avery。他所进行 的细菌转化研究证实，进入细菌改变特性的遗 传物质是 DNA，而不是蛋白质。 后继的一些研究者也用实验肯定了Avery的 结论。 遗传学家和分子生物学家进而着手研究维系 生命现象的基础-DNA分子的自我复制的过程。
• 1977年英国分子生物学家F.Sanger发明了快速DNA测序
技术并首先完成的噬菌体基因组全序列的测定 。
• 1982年第一个由基因工程菌生产的药物胰岛素已在美 国和英国获准使用。 • 1983年第一个转基因植物培育成功。 • 1992年第一个转基因玉米及转基因小麦植株诞生。 • 1994年转基因番茄上市。 • 1996年完成了酵母基因组DNA的全序列测定。 • 2003年《人类基因组计划》经过20多年努力已宣布草
• DNA修复主要包括三个步骤： – DNA修复核酸酶对DNA双链上不正常的碱基 的识别与切割； – DNA聚合酶对已切割区域的重新合成； – DNA连接酶对剩下切口的修补。
四、DNA分子的提取与检测技术
•1、天然DNA的分类与存在形式 （1）染色体DNA （2）质粒DNA （3）病毒和噬菌体DNA （4）线粒体和叶绿体DNA