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简介
这是一个关于生物的遗传与变异学习课件PPT模板，这节课主要是了解一、孟德尔遗传的基本规律二、基因的分子生物学基础—DNA 三、基因工程的操作和应用等介绍。 一株植株中,只有当控制某一对性状的一对遗传因子均为隐性因子时，该植株才表现出隐性性状（如白花或绿色豆粒）。其他情况下，包括一对遗传因子均为显性，或一个显性一个隐性，均表现出显性性状（如紫花或黄色豆粒）。这一点在分离律实验中看的很清楚。当两对性状一起加以研究时,显性和隐性的基本规律仍与上面相同,但要加上一条：控制不同性状的遗传因子,在传代中各自独立,互不干扰,出现自由组合现象。更多内容，欢迎点击下载生物的遗传与变异学习课件PPT模板哦。
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第五章：生物的遗传与变异（上）
生命最重要的本质之一是性状特征自上代传至下代——遗传。 今天，从遗传学研究衍生出来的基因工程技术，已构成生物技术的核心，在实际应用中显示出极大的潜力。
孟德尔学说奠定了遗传学基础
孟德尔（1822－1884）从 1856 年起开始豌豆试验。 孟德尔的基本方法是杂交。他挑选了七对性状。 经过近 10 年的潜心研究，孟德尔发表了他的研究报告。其内容可概括两个定律。
1、孟德尔第一定律－－分离律
2、孟德尔第二定律－－自由组合律
3、孟德尔学说的要点
一株植株中，只有当控制某一对性状的一对遗传因子均为隐性因子时，该植株才表现出隐性性状（如白花或绿色豆粒）。 其他情况下，包括一对遗传因子均为显性，或一个显性一个隐性，均表现出显性性状（如紫花或黄色豆粒）。这一点在分离律实验中看的很清楚。
当两对性状一起加以研究时，显性和隐性的基本规律仍与上面相同，但要加上一条： 控制不同性状的遗传因子，在传代中各自独立，互不干扰，出现自由组合现象。
5、孟德尔学说的重要意义
大多数生物体通常由 一对遗传因子（后来称为两个等位基因）控制同一性状。这样的生物体称为2n 个体。到形成生殖细胞时，这对遗传因子分离到两个配子中去。 遗传因子可以区分为显性和隐性。 控制不同性状的遗传因子是各自独立的。
（2）孟德尔提出了杂交、自交、回交等一套科学有效的遗传研究方法，来研究遗传因子的规律。孟德尔创立的这套方法一直沿用到 1950s，才被分子遗传学方法取代。 思考题
1、基因在染色体上
摩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。
随着生物化学的发展，蛋白质、核酸等生物大分子逐渐分离、纯化出来。各方面的实验证据表明，基因的化学本质不是蛋白质，而是 DNA。
赫歇（Hershey）和切斯（Chase）（1952） 用同位素技术证明，DNA 是遗传分子
几个月后，DNA 双螺旋模型发表，
更说明 DNA 具有遗传分子的特性。
( Hershey 因在病毒遗传学的贡献获 1969 年诺贝尔奖）
DNA的结构单位是核苷酸，每一个核苷酸均由一个磷酸分子，一个糖分子和一个碱基分子组成。 DNA 双螺旋模型说明 DNA 分子能够充当遗传的物质基础。 （获1962年诺贝尔奖）
2.4 DNA作为遗传物质的功能：
5、基因理论中的许多复杂情况 以孟德尔学说为开端的遗传理论，发展到以 DNA 分子结构为基础的分子遗传学，使我们对遗传规律有了确切的理解。 应该看到，实际上生命世界的遗传现象远比上面谈到的要复杂得多。
一个基因一个性状？不一定。例如肤色的控制至少有三个基因参与。 基因决定性状，环境还起不起作用？在基因型确定的基础上， 环境常常会影响表型。
三、基因工程技术和应用
将外源基因（又称目的基因，是一段 DNA 片断）组合到载体 DNA 分子中去，再把它转到受体细胞（亦称寄主细胞）中去，使外源基因在寄主细胞中增值和表达，从而得到期望的由这个外源基因所编码的蛋白质。
所以，基因工程的操作包含以下步骤： 获得目的基因 构造重组 DNA 分子 转化或转染 表达 蛋白质产物的分离纯化
到哪里去找目的基因？一般来说，人的基因，要从人体的组织细胞中去找；小鼠的基因要从小鼠的组织细胞中去找。 从组织细胞中可以分离得到人/小鼠的全套基因，称为基因文库。文库中基因总数 就人来说约有 3 万个基因。如何从中把需要的基因找出来？ 采取“钓”的办法。这个办法通常称为印迹法。
印迹法的主要步骤： （1）基因文库－ DNA 用限制性内切 酶处理。 （2）DNA 片断混合物通过电泳分离。 （3）电泳后，通过印迹技术转到酯酰 纤维薄膜上，以便操作。 （4）用已知小片断DNA 作为探针， 互补结合需要找的基因片断。 （5）探针DNA 片断已用放射性元素 标记，使胶片感光后可看出。
印迹法的关键是“分子杂交”，利 用碱基配对的原则，用一段小的已知 的 DNA 片断去寻找（“钓”）大的未知 的基因片断。
探针 DNA 片断从何而来？ 根据目的蛋白的氨基酸序列，只要 其中 N－端 15－20 个氨基酸序列， 按三联密码转为 40-60 核苷酸序列， 人工合成，即为探针 DNA 片断。
（2）目的基因的扩增
（3）PCR —— 把寻找目的基因和扩增目的基因两步操作并成一步。
PCR 反应分三步完成： 第一步 —— 90 0 C 高温下，使混合物的DNA 片断因变性而成单链。 第二步 —— 50 0 C 温度下，引物 DNA结合在适于配对的DNA片断上。 第三步 —— 70 0 C 温度下，由合成酶（ DNA 高温聚合酶）催化，从引物开始合成目的基因 DNA。
PCR 的三个步骤为一次循环，约需5－10 分钟。每经一次循环，所找到的目的基因扩充一倍。经过 30 次循环，即可扩增 109 倍，总共只需几个小时。
（4）构造重组 DNA 分子
其次要把目的基因“装”到载体中去。“安装”的过程，需要好几种工具酶，其中关键的酶叫限制性内切酶。 此酶识别一定碱基序列，有的还可切出“粘性”末端，使得目的基因和载体的连接非常容易。
（5）转化/转染—表达—蛋白质分离
表达 重组 DNA 分子进入寄主细胞后，其中的目的基因能否表达，表达效率高低，还有很大差别。表达通常是指目的基因编码的蛋白质合成。 蛋白质分离纯化 基因工程的最后一步，是把所获得的蛋白质分离纯化，得到蛋白质产品。
2、基因工程的应用
（2）用于提高奶酪产量 生产奶酪的凝乳酶传统上来自哺乳小牛的胃。现在可以通过基因工程办法，用酵母生产凝乳酶，大量用于奶酪制造。
（3）转基因动物和植物 转基因动物首先在小鼠获得成功。现在转基因动物技术已用于牛、羊，使得从 牛/羊 奶中可以生产蛋白质药物。称为“乳腺反应器”工程。
印迹技术的发展
探针 检测
Southern 法 DNA DNA
Northern 法 DNA RNA
Western 法 蛋白质 蛋白质
（4）工程菌在环境工程中应用 美国 GE 公司构造成功具有巨大烃类分解能力的工程菌，并获专利，用于清除石油污染。
脉孢霉诱变和单孢子分离营养缺陷型
Mullis 从高速路汽车交通得到灵感发 PCR
McClintock 从研究 玉米种皮颜色 发现 转座子
转座元件可使基因 在染色体内和染色体间移动
孟德尔的成就并非偶然
1、植物育种的实践为他提供各种豌豆
孟德尔的成就也有偶然
1、显性/隐性差别对观察分离律很重要。
摩根能取得成就是因为 他在孟德尔的基础上有突破
1、不用豌豆用果蝇。
1910年找到果蝇突变体（白眼）
2、发现连锁不放弃。
通过连锁分析，想出基因在染
色体上定位的办法。发展了细
胞遗传学。获1933年诺贝尔奖。
认真学习前人，又不受前人束缚
G. W. Beadle 在 Morgen 实验室（ CIT ）学习，先做果蝇，后研究脉孢霉。
后来转到 E. Tanum 实验室（ Stanford ），通过脉孢霉营养缺陷型研究，得出“一个基因一个酶”结论，开创了生化遗传学（ 1940s ）。获诺贝尔奖（ 1958 ）。
专心致志，不赶潮流
Barbara McClintock 从 1940s 中开始研究玉米叶子条纹和种皮颜色等特征的遗传规律，1951 年发现基因转位（Transposition）现象。
1970s 初，（20 多年后）才在细菌中发现第二例转座现象。1983 年获诺贝尔奖（81岁）。
脉孢霉诱变和单孢子分离营养缺陷型
凝胶电泳
质粒是基因工程中常用的载体
营养缺陷型
野生型－－能在基本培养基上生长，菌体自身能合成各种有机营养要素。
营养缺陷型－－不能在基本培养基上生长，菌体自身不能合成某种营养要素。可在
基本培养基＋（例如）精氨酸
条件下生长
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