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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,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,分子生物学,第一章 绪论,第一节,分子生物学定义和研究内容,一、定义,分子生物学是从分子水平硕士命现象及其规律一门新兴、前沿学科。,它以核酸和蛋白质等生物大分子结构、功效及其在信号传递中作用为研究对象，其发展非常快速。,分子生物学以其崭新观点和技术向其它学科全方面渗透，推进了许多学科向分子水平发展。,第1页,使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学和生态学由原来经典学科变成了生命科学真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。,分子生物学是生命科学关键前沿。,不一样种属生物表现形式各种多样和千姿百态，不过，生命活动本质却是高度一致。比如绝大多数生物遗传取决于,DNA,；除少数例外，遗传密码在整个生命世界中都是一致。又如核酸一级结构和蛋白质一级结构对应关系以及蛋白质有序合成，也表现出高度一致性。,第2页,所以，分子生物学开辟了研究各种不一样种属生物生命现象最基本、最主要路径。,分子生物学发展为人类认识生命现象带来了前所未有机遇，也为人类利用和改造生物创造了极为辽阔前景。,第3页,因为生物化学、生物物理学、细胞生物学、遗传学、应用微生物学及免疫学以及数学、化学、物理学、计算机科学和信息学等专业技术渗透，分子生物学已创造和创造了一系列新技术。,比如DNA及RNA印迹转移、核酸分子杂交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、二级结构和三维结构与功效分析技术。,第4页,其中,重组,DNA(recombinant DNA),技术是当代分子生物学技术关键。,重组,DNA,技术又称为基因操作,(gene manipulation),、分子克隆,(molecular cloning),、基因克隆,(gene cloning),或基因工程（,gene engineering,）等。,这些名词彼此间存在一些微小差异，在不一样情况和不一样条件下经常交换使用。,“基因操作”定义为：经过任何方法将细胞外构建,DNA,分子,(,或片段,),插入病毒、质粒或其它载体系统，形成遗传物质重新组合，使它们能够进入宿主细胞内，并能在其中继续扩增。,第5页,而“重组DNA 技术”狭义上具“基因操作”相同含义，但它包括范围更广泛，甚至泛指分子生物学中与DNA水平研究相关技术。,所以，分子生物学技术已成为推进生物科学各个领域向分子水平发展主要工具或伎俩，也是服务于人类和社会，推进医药和工、农业发展强大动力。,第6页,二、分子生物学研究内容,分子生物学研究内容主要包含以下三个方面。,1,、核酸分子生物学：,主要研究核酸结构及其功效。,2,、蛋白质分子生物学：,主要研究蛋白质结构与功效。尽管人类对蛋白质研究比对核酸研究历史要长得多，但因为其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展迟缓。,3.,细胞信号转导：细胞信号转导分子生物学主要研究细胞内、细胞间信息传递分子基础。,第7页,第二节,分子生物学发展简史,一、生物遗传物质发觉,早在1868年，Miescher F从脓细胞中分离出细胞核，用稀碱抽提再加入酸，得到了一个含氮和磷尤其丰富物质，当初称其为核素(nuclein)。1872年，他又在鲑鱼精子细胞核中发觉了大量这类物质。因为这类物质都是从细胞核中提取出来，而且又是酸性，故称其为核酸(nucleic acid)。,第8页,二、当代分子生物学建立,1950年Astbury WT在一次题为“Adventures in molecular biology”讲演中首先使用“分子生物学”这一术语,用以说明它是硕士物大分子化学和物理学结构。,1953年Watson JD和Crick FH提出“DNA 双螺旋结构学说”（生理医学奖），是分子生物学创建里程碑。该学说开启了分子生物学及重组DNA技术，开创了分子遗传学基本理论黄金时代。,第9页,其主要进展有：,1953年，Watson和CrickNature杂志上发表一篇震动生物学界论文“脱氧核糖核酸结构”。,Watson和CrickDNA双螺旋结构学说已被普遍地视为分子生物学发展最主要里程碑，也是分子生物学及其技术主要理论基础。,第10页,1956年Kornberg,A.,首先发觉DNA聚合酶（生理医学奖）；,1957年，Hoagland MB等分离出tRNA，并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸功效提出了假设；,1958年，Meselson M及Stahl FW提出了DNA半保留复制模型；,1958年，Weiss SB及Hurwitz J等发觉依赖于DNARNA聚合酶；,1961年Hall BD等用RNA-DNA杂交证实mRNA与DNA序列互补；这些工作使RNA转录合成机制得以逐步说明。,第11页,1963年，Holley RW 从酵母中提取丙氨酰转移核糖核酸（tRNA），,1965年，Holley测定了tRNA核苷酸序列(生理医学奖)。,1968年，Okazaki R（冈崎）等提出了DNA不连续复制模型；,20世纪70年代初取得DNA拓扑异构酶，并对真核DNA聚合酶特征作了分析研究。这些都逐步完善了对DNA复制机制认识。,第12页,三、当代分子生物学深入发展,(,一,),重组,DNA,技术创造,1,基因克隆工具酶发觉：,1970,年，,Smith HO,在微生物中发觉一组当前称之为限制性核酸内切酶酶类，简称限制酶,(restriction enzyme),。（生理医学奖）,Temin,等从肉瘤病毒,(,一个逆转录病毒,),中发觉了一个逆转录酶,(reverse transcriptase),（生理医学奖）,2,DNA,片段体外连接：,1972,年，,Berg P,和,Jackson DA,等首次将两个不一样生物体起源,DNA,片段，在,DNA,连接酶作用下进行连接,(,或重组,),，产生了第一个重组,DNA,分子。,第13页,3,质粒构建：,1973,年，,Cohen S,构建了第一个可用于,DNA,分子克隆载体,质粒（,plasmid,）。,4,核酸杂交技术：,1969,年，,Pardue ML,等首先建立了细胞原位杂交技术。,1975,年，,Southern EM,创造一个印迹杂交技术，被称为,Southern,印迹或,Southern,转移技术。,5,DNA,序列分析技术：,1977,年，剑桥大学,Sanger F,等创建了双脱氧末端终止法测定,DNA,序列，与此同时，美国,Maxam I,和,Gilbert W,创造了化学裂解法或部分降解法测定,DNA,序列（化学奖）。,第14页,6聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)：,1985年，Mullis K首创聚合酶链式反应(PCR)技术（化学奖）。该技术在体外模拟细胞内DNA复制过程，进行体外“基因扩增”。,(二)分子生物学技术应用与发展,因为分子生物学广泛渗透和应用，反过来又推进了重组DNA技术和分子生物学本身发展。相关这方面研究进展事例不胜枚举。现仅就含有重大历史意义、影响广泛深远主要事件简述以下。,第15页,1,癌基因发觉：,1975,年，,Bishop JM,和,Vermus HE,在,Rous,肉瘤病毒,(,一个逆转录病毒,),中首次发觉了第一个癌基因,src,。同时证实,src,基因不是,Rous,肉瘤病毒所固有、而是来自宿主细胞基因组，在全部小鸡细胞中都有其同源副本。,2,基因诊疗：,1976,年，,Kan YW,应用分子杂交技术，用,cDNA,探针进行溶液杂交，检测,-,珠蛋白基因有没有缺失，首次成功地进行了一例,珠蛋白合成障碍性贫血（又称为,-,地贫）纯合子胎儿,(,胎儿水肿,),产前诊疗。这也是首例单基因遗传疾病基因诊疗。,第16页,3基因组文库建立：,1978年，Smithies O等建立了第一个人类基因组文库(genomic library)。,4基因工程生产人胰岛素：,1979年，Goeddel DV及其同事详细报道了他们成功地用化学合成人胰岛素基因在大肠杆菌中进行了表示。随即Eli Lilly企业在1982年获准销售基因工程生产胰岛素。,第17页,5转基因动物：,1981年，Palmiter R和Brinster R利用基因转移技术成功地建立第一个转基因小鼠，转基因动物模型建立，为研究基因功效及遗传病基因治疗提供了活体模型。,6.人类基因治疗研究：,1990年4月，美国NIHBlaese RM和Anderson WF 等首次将腺苷脱氨酶(ADA)基因导入至一位患严重复合免疫缺点症(SCID)4岁小孩体内，并取得一定疗效，开创了人类基因治疗（human gene therapy）先河，并为20世纪90 年代以来基因治疗研究蓬勃开展奠定了基础。,第18页,7基因工程抗体技术建立和发展：,人们利用细胞工程技术研制出各种单克隆抗体，为许多疾病诊疗和治疗提供了有效伎俩。,8DNA芯片（基因芯片、生物芯片）技术：,是指将大量探针分子固定于固体支持物上，与标识样品分子进行杂交，经过检测每个探针分子杂交信号强度而获取样品分子数量和序列信息。,第19页,（三）基因组研究进展,基因组（,genome,）是指一个物种遗传信息总和。,年,2,月,11,日，参加人类基因组计划六国科学家、美国塞莱拉遗传信息企业、美国,科学,杂志和英国,自然,杂志联合宣告，继科学家于,年绘制成功人类基因组工作框架图之后，又绘制出了愈加准确、清楚、完整人类基因组图谱，对人类基因组面貌有了新发觉。,人类基因数量远比预计少，人类基因数量仅有,2.5,3,万个左右，比以前预计,8,万至,10,万个要少得多。,第20页,经过深入研究还发觉，,男女可能存在巨大遗传差异，男性染色体减数分裂突变率是女性两倍。,并找到了很多,与遗传病相关基因，包含乳腺癌、遗传性耳聋、中风、癫痫症、糖尿病和各种骨骼异常基因,。,(,四,),基因表示调控机制研究,1961,年，,Jacob F,和,Monod J,最早提出操纵子学说（生理医学），打开了人类认识基因表示调控窗口。,从,80,年代开始，人们逐步认识到真核基因顺式调控元件与反式作用因子、核酸与蛋白质间分子识别与相互作用是真核基因表示调控根本所在。,第21页,1981,年，,Altman S,和,Cech TR,同时发觉了含有催化自我剪接活性,RNA,，称之为,ribozyme(,核酶,),（化学奖），参加基因表示调整。,（五）小分子,RNA,研究进展,1993,年，,Lee RC,等发觉线虫,(,C.elegans,)lin-4,基因编码小分子,RNA,，其长度为,22,61,个核苷酸,反义,RNA,。,反义,RNA,能与,lin-14 mRNA,3,非翻译区,（,untranslated region,，,UTR,）反义互补结合，阻断,lin-14,翻译，降低线虫早期发育阶段,lin-14,蛋白水平。,第22页,小干扰性,RNA,(,small interfering RNA,，,siRNA,),系,21,25,个碱基正确短双链,RNA,，是长双链,RNA(dsRNA),被细胞内,Dicer,切割而成。,siRNA,能诱发细胞内基因缄默，使那些与双链,RNA,有同源序列,mRNA,被降解，从而抑制了该基因表示，这一现象称为,RNA,干扰（,RNAi,）。,第23页,（六）细胞信号转导机制研究,1957年，Sutherland EW发觉了cAMP，,1965年又提出第二信使学说，这是人们认识受体介导细胞信号转导第一个里程碑。,1977年，Ross EM等用重组试验证实G蛋白存在和功效，G蛋白参加偶联信号转导。,第24页,从,1957,年到,年从事分子生物学研究科学家共取得了,31,项诺贝尔奖。,第25页,第三节 分子生物学与相关学科关系,一、分子生物学与生物化学,生物化学与分子生物学关系最为亲密。二者在我国教育部和科技部颁布二级学科中，称为“生物化学与分子生物学”，二者并重。分子生物学即使主要起源于生物化学，但它又不一样于生物化学。,生物化学主要是从化学角度硕士命现象科学，它着重硕士物体内各种生物分子化学结构、转化和新陈代谢。,分子生物学则着重说明生命物质（核酸与蛋白质）结构与功效关系、细胞内信号转导途经和基因表示调控机制。,第26页,二、细胞生物学与分子生物学,细胞生物学与分子生物学关系十分亲密。,传统上，细胞生物学主要是利用光学显微镜和电子显微镜研究细胞和亚细胞器形态、结构与功效。,细胞是由许多分子组成复杂体系，探讨组成细胞生物大分子结构与功效，比单纯观察细胞形态更能深入了解细胞结构与功效，,所以，当代细胞生物学越来越多地应用分子生物学理论和方法。,第27页,分子生物学则是从生物大分子结构入手，主要研究细胞整体反应分子机制。,这反应了分子生物学和细胞生物学交叉与融合，所以，产生了细胞分子生物学。,三、分子生物学与遗传学,遗传学是硕士物体遗传和变异科学。,因为分子生物学兴起和发展，现在已经确认生物遗传信息携带者,基因就是,DNA,分子中一个片段。,伴随分子生物学向遗传学深入渗透，经典遗传学已进入分子水平，因而诞生了分子遗传学。,第28页,分子遗传学是分子生物学和遗传学相互交叉和渗透结果。,分子遗传学和分子生物学研究界限越来越含糊，但并不能说分子遗传学就等于分子生物学,因为分子生物学研究范围更广泛，几乎包含生命科学各领域分子水平研究。,四、分子生物学与生物技术,依据美国生物技术产业组织定义：,生物技术,(biotechnology),是指“利用细胞和分子过程来处理问题或制造产品技术”。,第29页,当代生物技术主要包含两个方面：基因（核酸）工程和蛋白质（酶）工程。,这两方面生物技术又统称为分子生物学工程。,第30页,练习题（,1,）,一、名词解释,1,、基因表示；,2,、操纵子,3,、反式作用因子；,4,、开启子,5,、,Southern,印迹杂交；,6,、转录图,7,、生物信息学；,8,、转化,9,、,-,互补作用；,10,、锌指结构,第31页,二、选择题,1,、原核生物基因表示特点,A,只有一个,RNA,聚合酶；,B,基因以操纵子为基本单位进行表示；,C,转录和翻译过程是偶联进行；,D,转录产物需要经过加工修饰。,2,、,DNA,序列分析主要应用有,A,分析基因精细结构；,B,用于基因诊疗和变异分析；,C,由基因结构预测蛋白质功效；,D,用于基因工程和蛋白质工程相关分析。,3,、提升表示蛋白稳定性办法有,A,让外源基因和宿主基因一起表示，形成融合蛋白；,B,用酶消化载体；,C,采取蛋白酶缺点突变菌株；,D,表示分泌蛋白,第32页,三、问答题,1、简述PCR定点诱变法原理与步骤,2、简述DNA芯片技术应用,第33页,第二章 基 因 与 基 因 组,第一节 基 因,一、基因概念起源,1865,年，当代遗传学奠基人,Mendel,经过著名豌豆杂交试验提出遗传因子学说。,1909,年,Johannsen,将遗传因子改称为基因，并提出基因型和表型概念。,基因型,(genotype),是逐代传递下去成对因子集合，因子中一个起源于父本，另一个起源于母本。,表型,(phenotype),是指一些轻易区分个体特征集合。,第34页,二、,基因化学本质,1944,年，美国生物化学家,Oswald Avery,利用灭活致病肺炎球菌提取,DNA,，与非致病肺炎球菌混合培养，使后者转化为含有致病性细菌，从而,证实遗传基因本质是,DNA,。,1952,年，,Alfred Hershey,和,Martha Chase,利用病毒证实了,DNA,是遗传物质携带者。,第35页,三、基因概念发展与当代了解,Beadle和Tatum在1946年提出了“一个基因一个酶”理论，并所以取得1958年诺贝尔生理学和医学奖。,不过，对于含有多个亚单位蛋白质来说，“一个基因一个酶”假说不够完善。所以，人们提出了“一个基因，一条多肽链”概念。,然而，在DNA分子中，除了编码蛋白质基因外，还有编码RNA基因，如编码tRNA、rRNA 和snRNA基因。所以，“一个基因，一条多肽链”理论也不够完善。,第36页,当代基因定义为：,基因是核酸中贮存遗传信息遗传单位，是贮存有功效蛋白质多肽链或,RNA,序列信息以及表示这些信息所必需全部核苷酸序列。,简单地说，,基因,指导合成有功效蛋白质多肽链或,RNA,所必需全部,DNA,序列。,第37页,四、基因结构,从分子生物学角度来说，基因是,DNA,双螺旋分子中含有特定遗传信息一段核苷酸序列。,在基因中用于编码,RNA,或蛋白质,DNA,序列称为结构基因（,structure gene,），,结构基因两侧侧翼序列是不编码,RNA,或蛋白质,DNA,片段，但含有基因调控序列（图,2-1,）。,第38页,图2-1 基因结构图,第39页,（一）结构基因,大多数结构基因能经过信使,RNA,（,messenger RNA,，,mRNA,）深入编码某种多肽或蛋白质，但有少数结构基因仅仅编码一些含有特定功效,RNA,，如转运,RNA,（,transfer RNA,，,tRNA,），核糖体,RNA,（,ribosomal RNA,，,rRNA,）和其它小分子,RNA,。,结构基因,DNA,双链都有作为模板链可能。,携带生物信息（,RNA,序列信息）那一条,DNA,链称为信息链或有意义链（,sense strand,）。,由结构基因转录所得,RNA,分子核苷酸序列与其信息链核苷酸序列一致，只是以,U,取代了,T,。,第40页,5-ACGTTCCGA-3,3-TGCAAGGCT-5 DNA,5-ACGUUCCGA-3 RNA,对于编码蛋白质基因来说，信息链又称为编码链。,与信息链互补,DNA,单链即为转录模板链（,templates strand,）也称反意义链（,antisense strand,）。能够用来合成一条与模板,DNA,碱基互补,RNA,链,。,第41页,原核生物结构基因是连续，其,RNA,合成后不需要经过剪接加工。,大多数真核生物基因则在编码区（,coding region,）内含有非编码插入序列，所以被称为断裂基因（,interrupted gene,）,断裂基因,被非编码序列隔断了不连续结构基因。其中编码序列称为外显子（,exon,），非编码序列称为内含子（,intron,），,第42页,内含子和外显子一起转录，形成,mRNA,前体（,precursor,），不过在加工过程中被剪切掉，故内含子不存在于成熟,mRNA,序列中。经过剪接，由全部外显子连接而成,mRNA,参加指导多肽链合成。,在真核生物基因外显子与内含子接头处都有一段高度保守一致序列（,consensus sequence,）。即,内含子,5,端大多数是以,GT,开始，,3,端大多数是以,AG,结束，这称为,GT-AG,法则,。能够用它作为真核基因中,RNA,剪接识别信号。,第43页,(,二,),非结构基因,参加转录调控顺式作用元件,这类,调控元件是与结构基因串联、含有调控转录作用特定,DNA,序列。,因为他们和特定功效基因连锁在一起，所以称为,顺式作用元件,（,cis-acting element),。,包含：,开启子、增强子、缄默子、终止子,等。,1.,开启子和上游开启子元件,（,1,）,开启子,开启子（,promoter,）是指能被,RNA,聚合酶特异性识别和结合，并能开启转录过程,DNA,序列。,第44页,开启子含有,方向性，,位于结构基因转录,起始点上游，,本身,并不被转录,。,原核生物基因开启子序列含有较高同源性。,真核基因开启子差异很大，但，几乎全部已发觉真核生物基因开启子都有,TATA,盒（,TATA box,），其关键序列是,TATA,（,A/T,）,A,（,A/T,），位于转录起始点上游,-25 bp,左右处，,TATA,盒与一个被称为,TATA,因子（转录因子）结合后，成为完整开启子，准确地决定,RNA,合成起始位点。,开启子应用：一个好开启子含有主要应用价值。,第45页,（,2,）上游开启子元件,上游开启子元件,（,upstream promoter elements,）,是,TATA,盒上游一些特定,DNA,序列,。,反式作用因子可与这些元件结合，经过调整,TATA,因子与,TATA,盒结合、,RNA,聚合酶与开启子结合及转录起始复合物形成来调控基因转录效率。,上游开启子元件包含,CAAT,盒、,CACA,盒及,GC,盒等。,CAAT,盒含有,5-GGN,CAAT,CT-3,关键序列。,GC,盒含有,5-C,CGC,C-3,关键序列，二者位于,-70 bp,和,-120 bp,之间，,CACA,盒关键序列为,GC,CACAC,CC,，位于上游,-80 bp,-90 bp,处。,第46页,2,反应元件,一些受体被细胞外信息分子激活后，能与特异,DNA,序列结合。被结合,DNA,序列能调控基因表示。,这种能介导基因对细胞外信号产生反应,DNA,序列称为反应元件（,response elements,）。,能与反应元件结合信息分子受体叫做反式作用因子，如糖皮质激素受体。,糖皮质激素受体（蛋白质）活化特异,DNA,序列（,反应元件,）调控基因表示。,第47页,反应元件都含有较短保守序列。,这些元件通常位于开启子附近和增强子内。,糖皮质激素反应元件在增强子内。,如热休克反应元件普通在开启子附近。,第48页,3,增强子,增强子（,enhancer,）是一段能增强邻近基因转录,DNA,序列,，其中含有多个能被反式作用因子识别与结合顺式作用元件。反式作用因子与这些元件结合后能够增强邻近基因转录。,增强子作用：,主要经过改变,DNA,模板螺旋结构、为,DNA,模板提供特定局部微环境；或为,RNA,聚合酶和反式作用因子提供一个结构，以帮助它们与一些顺式元件相联络等方式而发挥调整作用。,第49页,增强子在不一样基因中，其位置也不一样。,增强子作用无方向性和基因特异性,，也,不受基因之间距离远近影响。,增强子是一个正调控序列。,增强子应用：,4,、衰减子（缄默子）,1986,年,Maniatis,等研究干扰素,-,（,IFN-,）基因转录时发觉了负调控序列。他们把这种,对基因转录起负调控作用,DNA,序列称为衰减子，或缄默子（,silencer,）。,在真核细胞中，缄默子对成簇基因选择性表示起主要作用,。,第50页,4加尾信号,在结构基因最终一个外显子中有一个保守,AATAAA,序列。这个序列对于,mRNA,转录终止和加,poly(A),尾是必不可少。,AATAAA,序列及其下游一段,GT,丰富区或,T,丰富区共同组成,poly(A),加尾信号。,poly(A),加尾信号,由,AATAAA,序列及其下游一段,GT,丰富区或,T,丰富区共同组成、能终止转录和添加多聚,A,尾,DNA,序列。,mRNA,转录到此部位后，会产生,AAUAAA,和,GU,（或,U,）丰富区。,RNA,转录延长因子能够识别这种结构并与之结合，然后在,AAUAAA,下游,1030,个碱基部位切断,RNA,，并加上,poly(A),尾。,第51页,第二节 基因组,一个物种单倍体染色体数目及其所包含全部遗传物质，称为该物种基因组,(genome),。,换句话说，基因组是细胞或生物体中一套完整单倍体所含遗传物质总称。,人类基因组包含核基因组和线粒体基因组。,进化程度越高生物体其基因组越复杂。,一、病毒基因组结构和功效,病毒,(virus),是一个含有比较原始生命形态和生命特征非细胞生物。完整病毒颗粒包含衣壳蛋白和内部基因组,DNA,或,RNA,，,第52页,（一）病毒基因组结构特点,1,不一样病毒基因组大小相差较大,与细菌或真核细胞相比，病毒基因组很小，不过不一样病毒之间其基因组相差甚大。如乙肝病毒（,HBV,）,DNA,只有,3.2 kb,，所含信息量也较小，只能编码,4,种蛋白质，而痘病毒基因组有,300 kb,之大，能够编码几百种蛋白质。,2.,不一样病毒基因组能够是不一样结构核酸,病毒基因组能够由,DNA,组成，也能够由,RNA,组成。每种病毒颗粒中只含有一个核酸，,DNA,或,RNA,，,DNA,或,RNA,能够是单链，也能够是双链，能够是闭环分子，也能够是线性分子。,第53页,3单倍体基因组,全部病毒基因组都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只出现一次。但逆转录病毒基因组例外，它有两个拷贝（其基因组由两个相同线状正链RNA发展组成，称为二倍体RNA基因组）。,4病毒基因组有连续也有不连续。,DNA病毒基因组均由连续DNA分子组成；,多数RNA病毒基因组是由连续核糖核酸链组成，但有些是由不连续核糖核酸链组成，形成所谓分段基因组（segmented genome）。如流感病毒基因组有8个节段。,第54页,5基因有连续和间断：,感染细菌病毒（噬菌体）基因组与细菌基因组结构特征相同，基因是连续；而感染真核细胞病毒基因组与真核生物基因组结构特征相同，有基因含有内含子，基因是间断。,有些真核病毒一部分，对某一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是外显子。如SV40早期基因即大T和小t抗原基因都是从5 146位开始，沿逆时针方向进行，大T抗原基因进行到 2 676位终止，而小t抗原进行到4 624位终止。不过，从4 900到4 555之间有一段346 bp片段是大T抗原基因内含子，而该内含子是小t抗原编码基因（图2-2）。,第55页,第56页,6,病毒基因组大部分是用来编码蛋白质,病毒基因组编码序列大于,90%,，只有很小一部分不编码蛋白质。,7,相关基因丛集,病毒基因组,DNA,序列中功效上相关蛋白质基因或,rRNA,基因往往丛集在基因组一个或几个特定部位,形成一个功效单位或转录单元。,8,基因重合,重合基因（,overlapping gene,）即同一段,DNA,片段能够以两种或两种以上阅读方式进行阅读，因而可编码,2,种或,2,种以上多肽。,第57页,(,二,),特殊病毒基因组介绍,1,乙型肝炎病毒：,HBV,基因组,复制与其它,双链,DNA,病毒不一样，是以基因组,RNA,为模板，在逆转录酶作用下合成,DNA,。,第58页,2,逆转录病毒,逆转录病毒属于RNA病毒。全部逆转录病毒共同特点是能够携带或编码合成逆转录酶（RT）。与其它RNA病毒复制不一样是，当病毒感染细胞后，首先以本身基因组RNA为模板，在RT催化下合成DNA中间体，即前病毒DNA（provirus DNA）。该DNA能够整合到宿主细胞染色体DNA上，而且能够作为细胞基因组一部分，随细胞基因组复制和细胞分裂而传递下去；在宿主RNA聚合酶作用下，原病毒DNA能够重新转录形成子代病毒RNA。,第59页,二、原核生物基因组,（一）原核生物基因组结构与功效特点,1,基因组通常仅由一条环状双链,DNA,分子组成。,2,基因组中只有,1,个复制起点。,3,含有操纵子结构。,操纵子（,operon,）是指数个功效相关结构基因串联在一起，组成信息区（多顺反子），连同其上游调控区（包含开启子和操纵基因）及其下游转录终止信号组成基因表示单位。,由多顺反子及其调控序列组成基因表示单位。,第60页,4结构基因无重合现象。,5基因序列是连续，无内含子结构，转录后不需要剪接。,6编码区和非编码区（主要是调控序列）在基因组中约各占50%。,7基因组多为单拷贝基因，重复基因极少。,8含有编码同功酶基因（isogene）。,9细菌基因组中存在可移动DNA序列，包含插入序列和转座子。,10在DNA分子中含有各种功效识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录开启区和终止区。,第61页,(,二,),染色体外遗传物质,质粒,质粒（plasmid）是独立于许多细菌及一些真核细胞（如：酵母等）染色体外共价闭合环状DNA分子（cccDNA），是能够独立复制最小遗传单位。,尽管质粒不是细菌生长、繁殖所必需物质，但它所携带遗传信息能赋予细菌特定遗传性状，如耐药性质粒（R质粒）带有耐药基因，能够使宿主菌取得耐受对应抗生素能力。,用途：,第62页,（三）转座（位）因子,转座因子（元件）（,transposable element,）,即可移动基因成份，是指能够在一个,DNA,分子内部或两个,DNA,分子之间移动,DNA,片段。,细菌转位因子,（元件）,包含插入序列、转座子及可转座噬菌体。,（,1,）插入序列（,insertion sequence,，,IS,）,IS,是一类较小没有表型效应转位因子，长度约,700,2 000 bp,，由一个转位酶基因及两侧反向重复序列（,inverted repeat sequence,，,IR,）组成。,第63页,（2）转座子（transposon，Tn）,Tn是一类较大可移动成份，除转座基因外，最少含有一个与转座无关并决定宿主菌遗传性状其它基因，如抗药基因。,（3）可转座噬菌体（transposable phage）,是一类具转座功效溶源性噬菌体，包含Mu和D108等。,Mu噬菌体是大肠杆菌一个温和致突变噬菌体，是原核生物中第一个被说明可移动因子。噬菌体感染细菌后，经过整合作用，可插入细菌结构基因内，引发突变。,第64页,2.,转位作用机理,第65页,3.转位遗传效应,（1）转位因子插入到结构基因中可使基因序列发生改变，造成基因插入失活或功效改变；假如插入到非编码区（调控区），可使下游基因不能转录；转位因子插入还可能引发基因突变、缺失和基因重排。,（2）因为转位因子纵向转位插入，可产生新基因，如R质粒转位因子转位到染色体上，在该部位出现抗药性基因，从而使抗药性在菌群中得以传输；,第66页,练习题（,2,）,名词解释,1,、基因表示调控,2,、多顺反子,3,、,DNA,多态性,4,、增强子,5,、,PCR,6,、基因组作图,7,、蛋白质工程,8,、转导,9,、,cDNA,文库,10,、,DNA,指纹图谱,第67页,二、选择题,1,、真核生物基因表示特点有（）,A,基因表示含有时间性和空间性；,B,转录和翻译过程分开进行；,C,初级转录产物要经过加工修饰；,D,也有超基因式操纵子结构。,2,、提升,PCR,扩增特异性路径和方法有（）,A,提升退火温度、缩短退火和延伸时间；,B,增加,dNTP,浓度,C,降低引物和酶浓度；,D,提升引物设计特异性。,3,、引物设计标准有（）,A,特异引物长度控制在,20,30 bp,；,B G+C,含量控制在,40-60%,；,C,引物本身和引物之间没有互补序列；,D,引物,3,不能进行任何修饰。,第68页,三、问答题,简述基因克隆主要步骤,简述蓝-白筛选原理与方法,四、计算题,现有OD260为0.5，碱基数为25干粉DNA引物。请将它配制成浓度为10 pmol/l应用液。假如50 l PCR反应体系需要40 pmol 引物，请问25 l 反应体系需要这种浓度应用液多少微升？,第69页,
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