第1章 基因1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,绪 论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,绪 论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,目录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,目录,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,目录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,绪 论,药学分子生物学,Pharmaceutical,Molecular Biology,吕昌莲 教授,生物制药教研室,（R428）,分子生物学发展回顾,1868,年,Fridrich Miescher,从脓细胞中,提取,“,核酸,”,1903,年 染色体是,遗传单位,1910,年 基因位于染色体上,1913,年 染色体包含线性排列的基因,1927,年 突变是基因内的物理变化,1931,年 交换引起基因重组,1944,年,Avery,等人证实,DNA是遗传物质,1945,年 基因编码蛋白质,1951,年 首次,蛋白质测序,1953年,Watson,和,Crick,发现,DNA,的双螺旋结构,1954,年,Crick,提出,分子生物学的中心法则,1958,年,DNA,半保留复制,1961,年,Nirenberg,发现,遗传密码,1967,年,发现,DNA,连接酶,1973,年,建立了,DNA,重组技术,1975,年,Temin,和,Baltimore,发现,逆转录酶,1981,年,Gilbert,和,Sanger,建立,DNA,测序方法,1985,年,Mullis,发明,PCR,技术,1990,年 美国启动,人类基因组计划,(HGP),1994,年 中国人类基因组计划启动,1997,年 第一只克隆羊,多莉诞生,2001,年 美、英等国完成,人类基因组计划基本 框架,2003,年人类基因组序列图绘制成功,分子生物学的学科地位：,是当前生命科学中发展最快的前沿领 域，即生命科学的领先学科。,是与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域,现代生命科学的内涵和外延在不断扩大。,分子生物学大大促进了医药学的发展 ！,分子生物学与其他学科的结合,生理学,微生物学,药理学,分子,生物学,临床医学,免疫学,病理学,分子生物学,分子细胞学 分子药理学,分子免疫学 分子病理学,分子病毒学 分子神经学,分子细菌学 分子遗传学,分子诊断学（基因诊断学）,分子治疗学（基因治疗学）,诞生了许多分支学科,第一篇,药学分子生物学基础,第一章 基因与基因组,基因是细胞和生物体遗传的基本单位。,所有的生命体都依靠基因储存遗传信息。,第一节 基 因,一、基因的概念及分类,（一）基因的概念,（二）基因的分类,基因,(gene),1.是核酸分子中储存遗传信息的基本单位。（定义）,2.是核酸分子中由特定的核苷酸按一定的碱基顺序排列而成的具有一定功能的片段。,3.基因是RNA序列和蛋白质多肽链顺序相关遗传信息的基本存在形式，以及表达这些信息所需要的全部核苷酸序列。,遗传密码表,4.基因是基因组序列上的遗传单位，有调节区、转录区和（或）其他功能序列区。,转录起始点,TATA,盒,CAAT,盒,GC,盒,增强子,AATAAA,转录终止点,终止子,外显子,翻译起始点,内含子,（二）基因的分类,按照细胞内分布部位分类:,1.核基因,2.核外基因,根据基因的功能和性质分类：,1编码蛋白质的基因,结构基因和调节基因,2.编码RNA的基因,rRNA基因、tRNA基因、核酶基因及各种小分子RNA基因,二、基因的结构与功能,（一）基因的结构,（二）基因功能概述,（三）基因突变与疾病,（一）基因的结构,原核生物基因结构特点：,操纵子在原核生物中，编码功能相关的结构基因常成簇排列，几个结构基因共用一个启动子，转录成为一个mRNA分子，然后翻译成几种蛋白质,。,乳糖操纵子的结构,调控区,调节序列,启动序列,操纵序列,结构基因,Z,：,-,半乳糖苷酶,Y,：透酶,A,：乙酰基转移酶,Z,Y,A,O,P,DNA,色氨酸操纵子,结构基因：,真核生物基因结构特点：,割（断）裂基因(split gene),外显子+内含子,外显子+内含子,转录起始点,AATAAA,转录终止点,外显子,内含子,割（断）裂基因(split gene),外显子,(exon),真核生物的结构基因序列中含有编码序列，它们在转录后被保留下来作为蛋白质分子的合成信息，参与蛋白质的合成，这些参与编码的序列为外显子。,内含子(intron)：,非编码序列也能够转录成,RNA,，但在,mRNA,成熟过程中被剪切掉，这些非编码序列为内含子。,外显子-内含子接头,存在高度保守的特异性碱基序列,是RNA剪接的信号序列,调控序列,结构基因的两侧有一段不被转录的序列称为侧翼序列,它们对基因的表达调控起重要作用,主要有启动子、增强子和终止子等,顺式作用元件,(cis-,acting,element),一个基因的调控区和其结构基因位于同一个DNA分子中的相邻部位，这种调节方式称为顺式调节，相应的DNA序列称为顺式作用元件。定义,反式作用因子,(trans-acting factor),顺式作用元件需要直接或间接结合相应的酶或蛋白因子才能发挥对基因表达的调节作用，这些酶或蛋白因子称为反式作用因子。定义,重要顺式,作用,元件,(1),启动子,(promoter)：,是一段特定的直接与RNA聚合酶及其转录因子（或其他蛋白质）相结合、决定基因转录起始与否的DNA序列。定义,启动子具有方向性,一般位于基因转录起始位点上游,100-200bp,处,启动子本身通常不被转录。,真核生物主要有,3,类启动子,I类启动子富含GC碱基对，主要启动rRNA基因的转录；,类启动子主要启动蛋白质基因和一些小RNA基因的转录，通常是由TATA盒(TATA box)、几个上游启动子元件和转录起始位点组成;,类启动子启动tRNA基因、5S RNA基因和U6,snRNA基因等RNA基因的转录。,(2),增强子,(enhancer),：,增强子是一段与转录有关的短,DNA,序列，它可以特异性地与转录因子结合，增加转录结构基因的,RNA,聚合酶分子的数量，使启动子发动转录的能力大大增强。,(3),沉默子：,(silencer),沉默子是具有抑制基因转录功能的特定,DNA,序列，为一种负性调节元件，当其结合一些特异反式作用因子时，对基因的转录起阻遏作用，使基因沉默。,(4),终止子,(terminater):,终止子是结构基因下游近3端的一段DNA序列，由AATAAA和一段回文序列组成，在转录中提供终止信号，使转录作用终止。,（二）基因功能概述,储存生物性状的遗传信息：氨基酸密码,遗传信息传递：复制,作为基因表达的模板：转录、翻译,复制,(replication),DNA分子通过自我复制将遗传信息从亲代DNA分子传递给子代DNA分子。,特点：半保留复制,双向复制,半不连续复制,A,G,G,T,A,C,T,G,C,C,A,C,T,G,G,T,C,C,A,T,G,A,C,G,G,T,G,A,C,C,A,G,G,T,A,C,T,G,C,C,A,C,T,G,G,T,C,C,A,T,G,A,C,G,G,T,G,A,C,C,A,G,G,T,A,C,T,G,C,C,A,C,T,G,G,T,C,C,A,T,G,A,C,G,G,T,G,A,C,C,+,子代,DNA,母链,DNA,复制,：,转录,：,转录是以DNA的反编码链为模板，在启动子的控制下，从转录起始点开始，以碱基互补的方式，合成RNA的过程。,转录,RNA,DNA,翻译,：,翻译是指遗传信息由,mRNA,的碱基序列转变成多肽链氨基酸顺序的过程,肽链延伸方向,读码方向,(3),基因表达的调控：,DNA,水平的调控,转录水平的调控,转录后水平调控,翻译水平的调控,翻译后水平的调控,（三）基因突变与疾病,基因突变引起的疾病主要有以下几类：,1、单基因病,1）常染色体显性遗传,2)常染色体隐性遗传,3)x连锁显性遗传,4)x连锁隐性遗传,5)Y连锁遗传,2、线粒体遗传病,母系遗传：,异质性：,3、多基因病：是指生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，每对基因的表型效应是微小的，但各对基因的作用累加起来就会产生一个明显的表型效应。,4.,基因诊断与基因治疗,(1)基因诊断：基因诊断是在DNA水平或RNA水平对某一基因进行分析，从而对特定的疾病进行诊断。,基因诊断,基因诊断,(2),基因治疗：基因治疗是指运用重组,DNA,技术，将正常基因导入有缺陷基因患者的细胞中去，以替代或补偿缺陷基因，或抑制基因的过度表达，使细胞恢复正常功能，达到根治遗传病的目的。,复习思考题,基因的分类,原核生物基因结构特点,操纵子,真核生物基因结构特点,外显子,(exon),内含子(intron),顺式作用元件,(cis-acting element),反式作用因子,(trans-acting factor),启动子(promoter),增强子,(enhancer),真核重要的顺式作用元件 有哪些？,