专题6 遗传的分子基础(含基因诊断、基因治疗等).ppt

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1、 复习要点复习要点 肺炎双球菌转化实验的原理和过程肺炎双球菌转化实验的原理和过程肺炎双球菌转化实验的原理和过程肺炎双球菌转化实验的原理和过程 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程噬菌体侵染细菌实验的原理和过程噬菌体侵染细菌实验的原理和过程噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 生物的遗传物质生物的遗传物质生物的遗传物质生物的遗传物质证明证明DNA是遗传物是遗传物 质的两个质的两个经典实验经典实验 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌一、肺炎双球菌的转化实验一、肺炎双球菌的转化实验 1.1.1.1.实验材料：实验材料：实验材料：实验材料：S S型肺炎双球菌型肺炎双球菌型肺炎双

2、球菌型肺炎双球菌 R R型肺炎双球菌型肺炎双球菌型肺炎双球菌型肺炎双球菌 小鼠小鼠小鼠小鼠 有多糖类荚膜有多糖类荚膜有多糖类荚膜有多糖类荚膜无多糖类荚膜无多糖类荚膜无多糖类荚膜无多糖类荚膜菌落光滑菌落光滑菌落光滑菌落光滑菌落粗糙菌落粗糙菌落粗糙菌落粗糙使人患肺炎或使小使人患肺炎或使小使人患肺炎或使小使人患肺炎或使小鼠患败血症死亡鼠患败血症死亡鼠患败血症死亡鼠患败血症死亡无毒性无毒性无毒性无毒性 （一）（一）（一）（一）格里弗斯转化实验格里弗斯转化实验格里弗斯转化实验格里弗斯转化实验 2.2.2.2.实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：结论：结论：已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌

3、型细菌中，必然含有某种促成这一转化中，必然含有某种促成这一转化的活性物质的活性物质转化因子转化因子 3.3.3.3.实验结论：实验结论：实验结论：实验结论：R型菌型菌 S型菌型菌 转化转化转化转化 S型菌型菌 后代后代后代后代 作出假设：作出假设：这种转化因子就是遗传物质这种转化因子就是遗传物质？（二）（二）（二）（二）艾弗里转化实验艾弗里转化实验艾弗里转化实验艾弗里转化实验 1.1.1.1.实验材料：实验材料：实验材料：实验材料：S S型菌、型菌、型菌、型菌、R R型菌型菌型菌型菌 2.2.2.2.设计思路：设计思路：设计思路：设计思路：设法把设法把设法把设法把DNADNA与蛋白质、多糖等与

4、蛋白质、多糖等与蛋白质、多糖等与蛋白质、多糖等物质分开，单独地直接去观察物质分开，单独地直接去观察物质分开，单独地直接去观察物质分开，单独地直接去观察它们的作用它们的作用它们的作用它们的作用 3.3.3.3.实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：多糖多糖多糖多糖 脂类脂类脂类脂类 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 RNA DNA DNARNA DNA DNA水解物水解物水解物水解物S S型活细菌型活细菌 分别与分别与R R型活细菌混合培养型活细菌混合培养 R R型型型型 R R型型型型 R R型型型型 R R型型型型 R R型型型型 S S型型型型 R R型型型型 R R型型型型 S S型型型型 3

5、.3.3.3.实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：（二）（二）（二）（二）艾弗里转化实验艾弗里转化实验艾弗里转化实验艾弗里转化实验 1.1.1.1.实验材料：实验材料：实验材料：实验材料：S S型菌、型菌、型菌、型菌、R R型菌型菌型菌型菌 2.2.2.2.设计思路：设计思路：设计思路：设计思路：设法把设法把设法把设法把DNADNA与蛋白质、多糖等与蛋白质、多糖等与蛋白质、多糖等与蛋白质、多糖等物质分开，单独地直接去观察物质分开，单独地直接去观察物质分开，单独地直接去观察物质分开，单独地直接去观察它们的作用它们的作用它们的作用它们的作用 3.3.3.3.实验过程：实验过程：实验过程：实验过

6、程：4.4.4.4.实验结论：实验结论：实验结论：实验结论：DNADNA是遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质 二、噬菌体侵染细菌的转化实验二、噬菌体侵染细菌的转化实验 T2T2T2T2噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体 1.1.1.1.实验材料：实验材料：实验材料：实验材料：大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌 2.2.2.2.设计思路：设计思路：设计思路：设计思路：设法把设法把设法把设法把DNADNA与蛋白质分开，单独地直接去与蛋白质分开，单独地直接去与蛋白质分开，单独地直接去与蛋白质分开，单独地直接去观察它们的作用。观察它们的作

7、用。观察它们的作用。观察它们的作用。3232P P3535S S 方法：方法：方法：方法：同位素标记法同位素标记法同位素标记法同位素标记法 标记标记标记标记 DNA DNA 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 标记标记标记标记 3.3.3.3.实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：用放射性同位素用放射性同位素用放射性同位素用放射性同位素3535S S标记噬菌体外壳蛋白质标记噬菌体外壳蛋白质标记噬菌体外壳蛋白质标记噬菌体外壳蛋白质细菌内无放射性细菌内无放射性子代噬菌体子代噬菌体子代噬菌体子代噬菌体用放射性同位素用放射性同位素用放射性同位素用放射性同位素3232P P标记内部标记内部标记内部标记内部DNA

8、DNA细菌内有放射性细菌内有放射性子代噬菌体子代噬菌体子代噬菌体子代噬菌体第第第第一一一一组组组组第第第第二二二二组组组组亲代亲代亲代亲代噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体35 35 35 35 S S S S标记标记标记标记蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质32 32 32 32 P P P P标记标记标记标记DNADNADNADNA 寄主寄主寄主寄主细胞内细胞内细胞内细胞内无无3535S S标记标记蛋白质蛋白质有有3232P P标记标记DNADNA子代子代子代子代噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体外壳蛋白外壳蛋白质无质无3535S SDNADNA有有3232P P标记标记实验实验实验实验结论结论结论结论DNADNA分分

9、子具有子具有连续性，连续性，是遗传是遗传物质物质 4.4.4.4.实验结论：实验结论：实验结论：实验结论：三、生物的遗传物质三、生物的遗传物质 核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNADNADNA）和核糖核酸（和核糖核酸（和核糖核酸（和核糖核酸（RNARNARNARNA），），），），绝绝绝绝大多数生物都是以大多数生物都是以大多数生物都是以大多数生物都是以DNADNADNADNA作为遗传物质的，因此作为遗传物质的，因此作为遗传物质的

10、，因此作为遗传物质的，因此DNADNADNADNA是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。复习要点复习要点 DNADNADNADNA分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构 DNADNADNADNA分子的复制分子的复制分子的复制分子的复制一、一、DNA分子的结构分子的结构AAAAT TT TGGGGGGCCCCAAT TCC（1 1）DNADNA分子是由两条平行分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。的。（2 2）DNADNA分子中的脱氧核糖分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在侧，构

11、成基本骨架；碱基在内侧。内侧。（3 3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。且遵循碱基互补配对原则。DNADNADNADNA分子结构特点：分子结构特点：分子结构特点：分子结构特点：注意：注意：DNA分子与分子与RNA分子的比较分子的比较 核酸种类核酸种类项项 目目 DNA RNA结结 构构组成的基本单位组成的基本单位碱碱基基 嘌嘌 呤呤 嘧嘧 啶啶 五五 碳碳 糖糖 无无 机机 酸酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸A、GA、GC、TC、U脱氧

12、核糖脱氧核糖核糖核糖磷磷 酸酸磷磷 酸酸因此，构成核酸的碱基共因此，构成核酸的碱基共5种，核苷酸共种，核苷酸共8种。种。（种类）（种类）RNA的种类的种类：1）信使信使RNA（mRNA）DNA转录产物，密码子位于mRNA上。2）转运转运RNA（tRNA），三叶草结构，其头端特定的三个碱基叫反密码子，尾端连接特定的氨基酸，蛋白质合成中，运输氨基酸。3）核糖体核糖体RNA（rRNA），与核糖体结合，是合在蛋白质的场所。注意注意：脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸、基因、DNADNA、染色体的关系染色体的关系。脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因DNA染色体染色体基因中脱氧核苷酸排列顺基因中脱氧核苷酸排列顺序代表

13、着遗传信息。序代表着遗传信息。每个基因中含有许每个基因中含有许多脱氧核苷酸多脱氧核苷酸每个每个DNA分子含有分子含有许许多多个基因个基因基因是有基因是有遗传效遗传效应应的的DNA片段片段每个染色体（不含染色每个染色体（不含染色单体）有单体）有一个一个DNA分子分子染色体是染色体是DNA的的主要主要载体载体二、二、DNA分子的复制分子的复制实验研究实验研究实验研究实验研究 结论：结论：结论：结论：半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制 DNADNADNADNA复制过程复制过程复制过程复制过程 DNADNADNADNA复制过程总结复制过程总结复制过程总结复制过程总结 概念：概念：概念：概念：方式

14、：方式：方式：方式：特点：特点：特点：特点：模板：模板：模板：模板：原料：原料：原料：原料：条件：条件：条件：条件：结果：结果：结果：结果：准确复制原因：准确复制原因：准确复制原因：准确复制原因：以亲代以亲代以亲代以亲代DNADNADNADNA为模板，按碱基互补配对原则，为模板，按碱基互补配对原则，为模板，按碱基互补配对原则，为模板，按碱基互补配对原则，合成子代合成子代合成子代合成子代DNADNADNADNA分子的过程分子的过程分子的过程分子的过程 半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制边解旋边复制边解旋边复制亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA的每一条母链的每一

15、条母链的每一条母链的每一条母链四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸ATPATPATPATP、解旋酶、解旋酶、解旋酶、解旋酶、DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶两个完全相同的子代两个完全相同的子代两个完全相同的子代两个完全相同的子代DNADNADNADNA分子分子分子分子 精确的模板；碱基互补配对原则精确的模板；碱基互补配对原则精确的模板；碱基互补配对原则精确的模板；碱基互补配对原则时间时间场所场所模板模板模板去向模板去向原料原料能量能量酶酶产物产物特点特点有丝分裂间期或减数每一次分裂前的间期有丝分裂间期或减数每一次分裂前的间期主要在细胞

16、核，少数在线粒体、叶绿体中主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中DNA分子两条链分子两条链分别进入两个分别进入两个DNA分子中分子中游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸ATPDNA解旋酶、聚合酶解旋酶、聚合酶子代子代DNA边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制目前临床疾病的诊断方法 临床诊断临床诊断血清免疫学诊断血清免疫学诊断生化学诊断生化学诊断基因诊断基因诊断 从基因水平提供更早期、更加准确的诊断依据从基因水平提供更早期、更加准确的诊断依据 基因诊断的应用感染性疾病的病原诊断感染性疾病的病原诊断 结核病、柯萨奇结核病、柯萨奇B3病毒感染的心肌炎、乙病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（型肝炎病

17、毒（HBV）、丙型肝炎病毒）、丙型肝炎病毒（HCV），爱滋病等），爱滋病等 各种肿瘤的生物学特性的判断各种肿瘤的生物学特性的判断遗传病的基因异常分析遗传病的基因异常分析（包括产前诊断）（包括产前诊断）器官移植组织配型器官移植组织配型 法医学中个体识别、亲子鉴定法医学中个体识别、亲子鉴定基因诊断的原理核酸分子杂交是基因诊断的最基本的方法之一。核酸分子杂交是基因诊断的最基本的方法之一。它的基本原理是：互补的它的基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补的原则进这种结合是特异的，即严格按

18、照碱基互补的原则进行，它不仅能在行，它不仅能在DNA和和DNA之间进行，也能在之间进行，也能在DNA和和RNA之间进行。之间进行。当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与变性后的单链基因组变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者接触时，如果两者的碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，的碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，从而表明被测基因组从而表明被测基因组DNA中含有已知的基因中含有已知的基因序列。序列。进行基因检测有进行基因检测有2个必要条件：个必要条件：一是必需的特异的一是必需的特异的DNA探针探针 二是必需的基因组二是必需的基因组DNA 当两者都变性

19、呈单链状态时，就能进行分子杂当两者都变性呈单链状态时，就能进行分子杂交。交。一是必需的特异的一是必需的特异的一是必需的特异的一是必需的特异的DNADNA探针探针探针探针探针的来源有探针的来源有3种：种：（1）来自基因组中有关的基因本身，称为基因组探针）来自基因组中有关的基因本身，称为基因组探针（genomic probe）；）；（2）从相应的基因转录获得了）从相应的基因转录获得了mRNA，再通过逆转录，再通过逆转录得到的探针，称为得到的探针，称为cDNa 探针（探针（cDNa probe）。）。（3）还可在体外人工合成碱基数不多的与基因序列互）还可在体外人工合成碱基数不多的与基因序列互补的补的

20、DNA片段，称为寡核苷酸探针。片段，称为寡核苷酸探针。探针的标记：探针的标记：为了确定探针是否与相应的基因组为了确定探针是否与相应的基因组DNA杂交，有杂交，有必要对探针加以标记，以便在结合部位获得可识别必要对探针加以标记，以便在结合部位获得可识别的信号的信号,通常采用通常采用放射性同位素放射性同位素32P标记探针的某种标记探针的某种核苷酸核苷酸磷酸基。磷酸基。二是必需的基因组二是必需的基因组DNAPCR技术（技术（1988）DNA聚合酶链式反应聚合酶链式反应基因芯片 通过微技术手段将大量特定序列的通过微技术手段将大量特定序列的DNA片段（探针）有序地固定在尼片段（探针）有序地固定在尼龙膜、玻

21、片或硅片上，从而能大量，龙膜、玻片或硅片上，从而能大量，快速、平行地对快速、平行地对DNA分子的碱基序分子的碱基序列进行测定和定量分析。列进行测定和定量分析。基因芯片 基因芯片基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等疾病的临床诊断方面具有独特的优势。疾病的临床诊断方面具有独特的优势。与传统检测方法相比，与传统检测方法相比，它可以在一张芯片同时它可以在一张芯片同时对多个病人进行多种疾病的检测对多个病人进行多种疾病的检测；无需机体免疫应无需机体免疫应答反应，能及早诊断，待测样品用量小答反应，能及早诊断，待测样品用量小；能检测病能检测病原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极高的灵原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极高的灵敏度和可靠性敏度和可靠性；检测成本低，自动化程度高，利于检测成本低，自动化程度高，利于大规模推广应用大规模推广应用。这些特点使得医务人员在短时间内，可以掌握这些特点使得医务人员在短时间内，可以掌握大量的疾病诊断信息，这些信息有助于医生在短时大量的疾病诊断信息，这些信息有助于医生在短时间内找到正确的治疗措施。同时为不久的将来实现间内找到正确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意义上的网络诊断提供了有效手段。真正意义上的网络诊断提供了有效手段。