基因表达调控常用分子生物学技术专家讲座.pptx

目目录蛋白质生物合成（翻蛋白质生物合成（翻译）译）第十七章第十七章基因表达调控常用分子生物学技术第1页目目录第一第一节蛋白蛋白质生物合成体系生物合成体系基因表达调控常用分子生物学技术第2页目目录1.基本原料基本原料：20种编码氨基酸种编码氨基酸2.模板模板：mRNA3.适配器适配器：tRNA4.装配机装配机：核蛋白体：核蛋白体5.主要主要酶酶和和蛋白质因子蛋白质因子：氨基酰：氨基酰-tRNA合成酶、合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等6.能源物质能源物质：ATP、GTP7.无机离子：无机离子：Mg2+、K+蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系基因表达调控常用分子生物学技术第3页原核生物多原核生物多顺反子反子真核生物真核生物单顺反子反子非非编码序列序列核蛋白体核蛋白体结合位点合位点起始密起始密码子子终止密止密码子子编码序列序列PPP5 3 蛋白蛋白质PPPmG-5 3 蛋白蛋白质AAA 一、一、mRNA是蛋白质生物合成直接模板是蛋白质生物合成直接模板基因表达调控常用分子生物学技术第4页目目录遗传密码遗传密码在在mRNA开放开放阅读框架区，以每框架区，以每3个相个相邻核苷核苷酸酸为一一组，代表一个氨基酸，代表一个氨基酸(或其它信息或其它信息)，这种三种三联体形式核苷酸序列称体形式核苷酸序列称为密密码子子。起始密起始密码子子：AUG终止密止密码子子：UAA、UAG、UGA密密码子（子（codon）起始密起始密码子和子和终止密止密码子：子：基因表达调控常用分子生物学技术第5页目目录遗传密码特点遗传密码特点1.方向性方向性2.连续性连续性3.简并性简并性4.通用性通用性5.摆动性摆动性基因表达调控常用分子生物学技术第6页目目录二、核糖体是蛋白质生物合成场所二、核糖体是蛋白质生物合成场所基因表达调控常用分子生物学技术第7页目目录三、三、tRNAtRNA是氨基酸运载工具及蛋白质生是氨基酸运载工具及蛋白质生物合成适配器物合成适配器tRNA作用作用运运载氨氨基基酸酸：氨氨基基酸酸各各由由其其特特异异tRNA携携带，一一个个氨氨基基酸酸可可有有几几个个对应tRNA，氨氨基基酸酸结合合在在tRNA 3-CCA位置，位置，结合需要合需要ATP供能；供能；充充当当“适适配配器器”：每每种种tRNA反反密密码子子决决定定了了所所携携带氨基酸能准确地在氨基酸能准确地在mRNA上上对号入座。号入座。基因表达调控常用分子生物学技术第8页目目录四、蛋白质生物合成需要酶类、四、蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等蛋白质因子等（一）主要酶类（一）主要酶类氨基氨基酰-tRNA合成合成酶:催化氨基酸活化；催化氨基酸活化；转肽酶：催催化化核核蛋蛋白白体体P位位上上肽酰基基转移移至至A位位氨氨基基酰-tRNA氨基上，使氨基上，使酰基与氨基基与氨基结合形成合形成肽键;并并受受释放放因因子子作作用用后后发生生变构构，表表现出出酯酶水水解解活活性性，使使P位上位上肽链与与tRNA分离；分离；转位位酶：催催化化核核蛋蛋白白体体向向mRNA3-端端移移动一一个个密密码子子距距离，使下一个密离，使下一个密码子定位于子定位于A位。位。基因表达调控常用分子生物学技术第9页目目录（二）蛋白质因子（二）蛋白质因子起始因子（原核起始因子（原核 IF；真核；真核 eIF）延延长因子（原核因子（原核 EF；真核；真核 eEF）释放因子（原核放因子（原核 RF；真核；真核 eRF）基因表达调控常用分子生物学技术第10页目目录蛋白蛋白质生物合成能源物生物合成能源物质为ATP和和GTP;参参加加蛋蛋白白质生生物物合合成成无无机机离离子子有有Mg2+、K+等。等。（三）能源物质及离子（三）能源物质及离子基因表达调控常用分子生物学技术第11页目目录第二第二节氨基酸活化氨基酸活化基因表达调控常用分子生物学技术第12页目目录氨基酸与特异氨基酸与特异tRNA结合形成氨基酰结合形成氨基酰-tRNA过程过程称为氨基酸活化。称为氨基酸活化。参加氨基酸活化酶：氨基酰参加氨基酸活化酶：氨基酰-tRNA合成酶合成酶,有高有高度特异性度特异性。反应过程反应过程氨基酸氨基酸+tRNA氨基氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基氨基酰-tRNA合成合成酶基因表达调控常用分子生物学技术第13页目目录二、肽链合成起始需要特殊氨二、肽链合成起始需要特殊氨基酰基酰-tRNA当前已知，尽管都携带着当前已知，尽管都携带着Met，但，但结合在起始密码子处结合在起始密码子处Met-tRNA，与，与结合阅读框内部结合阅读框内部Met密码子密码子Met-tRNA在结构上是在结构上是有差异，有差异，是两种不一样是两种不一样tRNA。在原核生物，起始氨基酰在原核生物，起始氨基酰-tRNA是是:fMet-tRNAfMet，其中其中Met被甲酰化，成为被甲酰化，成为N-甲酰甲硫氨酸；而甲酰甲硫氨酸；而参加肽链延长是甲参加肽链延长是甲硫氨酰硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet真核生物中含有起始功效是：起始氨基酰真核生物中含有起始功效是：起始氨基酰-tRNAi:Met-tRNAiMet 基因表达调控常用分子生物学技术第14页目目录第三第三节肽链生物合成生物合成过程程基因表达调控常用分子生物学技术第15页目目录起始起始(initiation)延长延长(elongation)终止终止(termination)整个过程可分为整个过程可分为：一、原核生物肽链合成过程一、原核生物肽链合成过程基因表达调控常用分子生物学技术第16页目目录（一）起始（一）起始 指指mRNA和起始氨基和起始氨基酰-tRNA分分别与核糖与核糖体体结合而形成翻合而形成翻译起始复合物起始复合物过程。程。1.核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；3.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合；结合；4.核蛋白体大亚基结合，形成起始复合物。核蛋白体大亚基结合，形成起始复合物。基因表达调控常用分子生物学技术第17页目录目录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始复合物形成过程起始复合物形成过程基因表达调控常用分子生物学技术第18页目目录n原核原核mRNA在小亚基上准确定位和机制：在小亚基上准确定位和机制：在在各各种种mRNA起起始始AUG上上游游约约813核核苷苷酸酸部部位位，存存在在一一段段由由49个个核核苷苷酸酸组组成成一一致致序序列列，富富含含嘌嘌呤呤碱碱基基，称称为为S-D序列序列，又称，又称核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点(RBS)。一一条条多多顺顺反反子子mRNA序序列列上上每每个个基基因因编编码码序序列列均均拥拥有有各各自自S-D序列和起始序列和起始AUG。基因表达调控常用分子生物学技术第19页目目录指指在在mRNA模模板板指指导导下下，氨氨基基酸酸依依次次进进入入核核蛋蛋白白体体并并聚聚合合成成多多肽肽链链过过程程；肽肽链链延延长长在在核核蛋蛋白白体体上上连连续续循循环环式式进进行行，又又称称为为核核蛋蛋白白体体循环循环，包含以下三步：，包含以下三步：1.进位进位2.成肽成肽3.转位转位（二）延长（二）延长每每轮循循环使多使多肽链增加一个氨基酸残基。增加一个氨基酸残基。基因表达调控常用分子生物学技术第20页目目录1.进位进位 又称注册，是又称注册，是指一个氨指一个氨基基酰-tRNA按照按照mRNA模板模板指令指令进入并入并结合到核蛋白体合到核蛋白体A位位过程。程。基因表达调控常用分子生物学技术第21页目目录2.成肽成肽 成成肽是在是在转肽酶催化下，核蛋白体催化下，核蛋白体P位上起位上起始氨基始氨基酰-tRNA甲甲酰甲硫氨甲硫氨酰基基或或肽酰-tRNA肽酰基基转移到移到A位并与位并与A位上氨基位上氨基酰-tRNA-氨基氨基结合形成合形成肽键过程。程。基因表达调控常用分子生物学技术第22页目目录成肽反应过程成肽反应过程基因表达调控常用分子生物学技术第23页目目录3.转位转位 转位是在位是在转位位酶催化下，核蛋白体向催化下，核蛋白体向mRNA3-端移端移动一个密一个密码子距离，使子距离，使mRNA序列上下一个密序列上下一个密码子子进入核蛋白体入核蛋白体A位、而位、而占据占据A位位肽酰-tRNA移入移入P位位过程。程。转位需要延位需要延长因子因子EF和和GTP参加。参加。基因表达调控常用分子生物学技术第24页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第25页目目录（三）终止（三）终止终止密码子不被任何氨基酰终止密码子不被任何氨基酰-tRNA识别，识别，只有释放因子只有释放因子RF能识别终止密码子而进入能识别终止密码子而进入A位位。RF结合可触发核糖体构象改变，将结合可触发核糖体构象改变，将肽基转移酶活性转变为肽基转移酶活性转变为酯酶活性酯酶活性，水解肽链与结合在，水解肽链与结合在P位位tRNA之间酯键，释出合之间酯键，释出合成肽，促使成肽，促使mRNA、tRNA及及RF从核糖体脱离。从核糖体脱离。指核糖体指核糖体A位出现位出现mRNA终止密码子后，多肽链合成终止密码子后，多肽链合成停顿，肽链从肽酰停顿，肽链从肽酰-tRNA中释放出来，中释放出来，mRNA、核蛋白体、核蛋白体大、小亚基等分离过程。大、小亚基等分离过程。基因表达调控常用分子生物学技术第26页目目录RF-3可可结合核蛋白体其它部位，有合核蛋白体其它部位，有GTP酶活性，活性，能介能介导RF-1、RF-2与核蛋白体相互作用。与核蛋白体相互作用。释放因子功效：释放因子功效：识别终止密止密码子子RF-1特异特异识别UAA、UAG；RF-2特异特异识别UAA、UGA。诱导转肽酶转变为酯酶活性活性催化新生催化新生肽链与与结合在合在P位位tRNA之之间酯键水解，使水解，使肽链从核蛋白体上从核蛋白体上释放。放。基因表达调控常用分子生物学技术第27页原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 基因表达调控常用分子生物学技术第28页目目录 多聚核蛋白体形成能多聚核蛋白体形成能够使蛋白使蛋白质生物合成以高生物合成以高速度、高效率速度、高效率进行。行。（四）多聚核蛋白体（四）多聚核蛋白体 不不论真核真核还是原核一条是原核一条mRNA模板模板链都可附着都可附着10100个核蛋白体，个核蛋白体，这些核蛋白体依次些核蛋白体依次结合起始合起始密密码子并沿子并沿53方向方向读码移移动，同，同时进行行肽链合合成，成，这种种mRNA与多个核蛋白体形成聚合物称与多个核蛋白体形成聚合物称为多聚核蛋白体多聚核蛋白体。基因表达调控常用分子生物学技术第29页目目录多聚核蛋白体多聚核蛋白体基因表达调控常用分子生物学技术第30页目目录第四第四节蛋白蛋白质翻翻译后修后修饰和折叠和折叠基因表达调控常用分子生物学技术第31页目目录1.分子伴侣分子伴侣:分子伴分子伴侣是是细胞内一胞内一类可可识别肽链非天然非天然构象、促构象、促进各功效域和整体蛋白各功效域和整体蛋白质正确折叠保正确折叠保守蛋白守蛋白质。(1)热休克蛋白休克蛋白(HSP)(2)伴伴侣蛋白蛋白分子伴侣主要有：分子伴侣主要有：一、多肽链折叠为天然构象蛋白质一、多肽链折叠为天然构象蛋白质基因表达调控常用分子生物学技术第32页目目录第第13章章基因表示调控基因表示调控Regulation of Gene Expression基因表达调控常用分子生物学技术第33页目目录第一第一节基因表示基因表示调控基本概念控基本概念基因表达调控常用分子生物学技术第34页目目录一、基因表示是指基因一、基因表示是指基因转录及翻及翻译过程程n基因组基因组(genome)来自一个生物体一整套遗传物质。来自一个生物体一整套遗传物质。是基因转录及翻译过程，即：生成含有是基因转录及翻译过程，即：生成含有生物学功效产物过程。生物学功效产物过程。n基因表示基因表示(gene expression)n基因表示是受调控。基因表示是受调控。基因表达调控常用分子生物学技术第35页目目录二、基因表示含有二、基因表示含有时间特异性和空特异性和空间特异性特异性（一）（一）时间特异性特异性n按功效需要，某一特定基因表示严格按特定按功效需要，某一特定基因表示严格按特定时间次序发生，称之为基因表示时间次序发生，称之为基因表示时间特异性时间特异性。n多细胞生物基因表示时间特异性又称多细胞生物基因表示时间特异性又称阶段特阶段特异性异性。基因表达调控常用分子生物学技术第36页目目录（二）空（二）空间特异性特异性n基基因因表表示示伴伴随随时时间间次次序序所所表表现现出出这这种种分分布布差差异异，实实际际上上是是由由细细胞胞在在器器官官分分布布决决定定，所所以以空间特异性又称空间特异性又称细胞或组织特异性细胞或组织特异性。n在在个个体体生生长长全全过过程程，某某种种基基因因产产物物在在个个体体按按不不一一样样组组织织空空间间次次序序出出现现，称称之之为为基基因因表表示示空间特异性空间特异性。基因表达调控常用分子生物学技术第37页目目录三、基因表示方式及三、基因表示方式及调整存在很大差异整存在很大差异按对刺激反应性，基因表示方式分为：按对刺激反应性，基因表示方式分为：n基本（或基本（或组成性）表示成性）表示n诱导或阻遏表示或阻遏表示基因表达调控常用分子生物学技术第38页目目录（一）基本（或（一）基本（或组成性）表示成性）表示n一一些些基基因因在在一一个个个个体体几几乎乎全全部部细细胞胞中中连续表示，通常被称为连续表示，通常被称为管家基因管家基因。n不不论论表表示示水水平平高高低低，管管家家基基因因较较少少受受环环境境原原因因影影响响，而而是是在在个个体体各各个个生生长长阶阶段段大大多多数数或或几几乎乎全全部部组组织织中中连连续续表表示示，或或改改变变很很小小。区区分分于于其其它它基基因因，这这类类基基因因表示被视为表示被视为组成性基因表示组成性基因表示。基因表达调控常用分子生物学技术第39页目目录（二）有些基因表示受到（二）有些基因表示受到环境改境改变诱导和阻和阻遏遏n在在特特定定环环境境信信号号刺刺激激下下，对对应应基基因因被被激激活活，基基因因表表示示产产物物增增加加，这这种种基基因因称称为为可可诱诱导导基基因因。n可可诱诱导导基基因因在在特特定定环环境境中中表表示示增增强强过过程程，称称为为诱导诱导。n假假如如基基因因对对环环境境信信号号应应答答是是被被抑抑制制，这这种种基基因因是是可可阻阻遏遏基基因因。可可阻阻遏遏基基因因表表示示产产物物水水平平降低过程称为降低过程称为阻遏阻遏。基因表达调控常用分子生物学技术第40页目目录四、基因表示四、基因表示调控展控展现多多层次和复次和复杂性性基因表示多基因表示多级调控控基因激活基因激活拷贝数拷贝数重排重排甲基化程度甲基化程度转录起始转录起始 转录后加工转录后加工mRNA降解降解蛋白质翻译蛋白质翻译翻译后加工修饰翻译后加工修饰蛋白质降解等蛋白质降解等基因表达调控常用分子生物学技术第41页目目录第二第二节原核基因表示原核基因表示调控控基因表达调控常用分子生物学技术第42页目目录调整主要步骤在调整主要步骤在转录起始。转录起始。一、原核基因一、原核基因转录调整特点整特点（一）（一）因子决定因子决定RNA聚合聚合酶识别特异性特异性 在在转转录录起起始始阶阶段段，因因子子识识别别特特异异开开启启序序列列；不不一一样样因因子子决决定定特特异异基基因因转转录录激激活活，决决定定mRNA、rRNA和和tRNA基因转录。基因转录。基因表达调控常用分子生物学技术第43页目目录（二）操（二）操纵子模型普遍性子模型普遍性 原原核核生生物物绝绝大大多多数数基基因因按按功功效效相相关关性性成成簇簇地地串串联联、密密集集于于染染色色体体上上，共共同同组组成成一一个个转转录录单单位位操操纵纵子子（operon）。一一个个操操纵纵子子只只含含一一个个开开启启序序列列及及数数个个可可转转录录编编码码基基因因。通通常常，这这些些编编码码基基因因可可转转录录出出多多顺顺反反子子mRNA。原原核核基基因因协协调调表表示示就就是是经经过过调调控控单单个个开开启启基基因因活活性性来来完成。完成。基因表达调控常用分子生物学技术第44页目目录原核生物原核生物 蛋白质因子蛋白质因子 操纵子操纵子(operon)机制机制特异特异DNA序列序列编码序列编码序列 开启序列开启序列 操纵序列操纵序列 其它调整序列其它调整序列(promoter)(operator)基因表达调控常用分子生物学技术第45页目目录是是RNA聚合酶结合并开启转录聚合酶结合并开启转录特异特异DNA序列。序列。1 1、开启序列开启序列RNA转录起始转录起始-35区区-10区区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BAD TTGACA TATAAT共有序列共有序列图图13-1 13-1 五种五种E.coli开启序列共有序列开启序列共有序列基因表达调控常用分子生物学技术第46页目目录（三）原核操（三）原核操纵子受到阻遏蛋白子受到阻遏蛋白负性性调整整n原核基因调控普遍包括特异阻遏蛋白参加开、原核基因调控普遍包括特异阻遏蛋白参加开、关调整机制。关调整机制。n当阻遏蛋白与操纵序列结合或解聚时，就会当阻遏蛋白与操纵序列结合或解聚时，就会发生特异基因阻遏或去阻遏。发生特异基因阻遏或去阻遏。基因表达调控常用分子生物学技术第47页目目录二、操二、操纵子子调控模式在原核基因控模式在原核基因转录起始起始调整中整中含有普遍性含有普遍性（一）（一）乳糖操乳糖操纵子子(lac operon)结构构 结构基因结构基因Z：-半乳糖苷半乳糖苷酶Y：透透酶A：乙：乙酰基基转移移酶 调控区调控区CAP结合位点结合位点开启序列开启序列操纵序列操纵序列调整基因调整基因IZYAOPDNAI基因表达调控常用分子生物学技术第48页目目录mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时（二）（二）乳糖操乳糖操纵子受阻遏蛋白和子受阻遏蛋白和CAP双重双重调整整阻遏基因阻遏基因1 1、阻遏蛋白、阻遏蛋白负性性调整整基因表达调控常用分子生物学技术第49页目目录mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol开启转录开启转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶图图13-4 13-4 laclac 操纵子与阻遏蛋白负性调整操纵子与阻遏蛋白负性调整基因表达调控常用分子生物学技术第50页目目录+转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时2、CAP正性正性调整整ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP基因表达调控常用分子生物学技术第51页目目录n单单纯纯乳乳糖糖存存在在时时，细细菌菌利利用用乳乳糖糖作作碳碳源源；若若有有葡葡萄萄糖糖或或葡葡萄萄糖糖/乳乳糖糖共共同同存存在在时时，细细菌菌首首先先利利用用葡葡萄萄糖糖。葡葡萄萄糖糖对对 lac 操操纵纵子子阻阻遏遏作作用用称称分解代谢阻遏。分解代谢阻遏。基因表达调控常用分子生物学技术第52页目目录惯用分子生物学技术原惯用分子生物学技术原理及应用理及应用第二十章第二十章基因表达调控常用分子生物学技术第53页目目录第一第一节分子分子杂交与印迹技交与印迹技术基因表达调控常用分子生物学技术第54页目目录核酸分子核酸分子杂交交(nucleic acid hybridization)在在DNA复复性性过过程程中中，假假如如把把不不一一样样DNA单单链链分分子子放放在在同同一一溶溶液液中中，或或把把DNA与与RNA放放在在一一起起，只只要要在在DNA或或RNA单单链链分分子子之之间间有有一一定定碱碱基基配配对对关关系系，就就能能够够在在不不一一样样分分子子之之间间形形成成杂化双链杂化双链(heteroduplex)。一、分子一、分子杂交与印迹技交与印迹技术原理原理基因表达调控常用分子生物学技术第55页目目录复性复性RNADNA基因表达调控常用分子生物学技术第56页目目录（一）印迹技（一）印迹技术利用各种物理方法使电泳胶中生物大分子转利用各种物理方法使电泳胶中生物大分子转移到移到NC等各种膜上，使之成为固相化分子。这等各种膜上，使之成为固相化分子。这一技术类似于用吸墨纸吸收纸张上墨迹，所以称一技术类似于用吸墨纸吸收纸张上墨迹，所以称之为之为“blotting”，译为印迹技术。，译为印迹技术。基因表达调控常用分子生物学技术第57页目目录用放射性核素、生物素或荧光染料标识其用放射性核素、生物素或荧光染料标识其末端或全链已知序列多聚核苷酸链被称为末端或全链已知序列多聚核苷酸链被称为“探探针针”，探针能够与固定在，探针能够与固定在NC膜上核苷酸结合，膜上核苷酸结合，判断是否有同源核酸分子存在。判断是否有同源核酸分子存在。（二）探（二）探针技技术基因表达调控常用分子生物学技术第58页目目录二、印迹技二、印迹技术类别及及应用用（一）（一）DNA印迹印迹(Southern Blotting)（二）（二）RNA印迹印迹(Northern Blotting)（三）蛋白（三）蛋白质印迹印迹(Western Blotting)用于基因组用于基因组DNA、重组质粒和噬菌体分析。、重组质粒和噬菌体分析。用于用于RNA定性定量分析。定性定量分析。用于蛋白质定性定量及相互作用研究。用于蛋白质定性定量及相互作用研究。基因表达调控常用分子生物学技术第59页三种印迹技三种印迹技术比比较基因表达调控常用分子生物学技术第60页分子分子杂交交试验基因表达调控常用分子生物学技术第61页目目录放放射射自自显影影照照片片基因表达调控常用分子生物学技术第62页目目录第二第二节聚合聚合酶链反反应Polymerase Chain Reaction(PCR)基因表达调控常用分子生物学技术第63页目目录5 Primer 15 Primer 2Cycle 2Cycle 15 5 5 5 5 5 Template DNA一、一、PCR技技术工作原理工作原理5 5 5 5 5 5 5 5 基因表达调控常用分子生物学技术第64页目目录Cycle 35 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 2530 次循环后，模板次循环后，模板DNA含量能含量能够扩大够扩大100万倍以上。万倍以上。基因表达调控常用分子生物学技术第65页目目录模板模板DNA特异性引物特异性引物耐热耐热DNA聚合酶聚合酶dNTPsMg2+PCR体系基本体系基本组成成份成成份基因表达调控常用分子生物学技术第66页目目录 PCR基本反基本反应步步骤变性变性95C95C延伸延伸72C退火退火Tm-5C基因表达调控常用分子生物学技术第67页目目录二、二、PCR技技术主要用途主要用途（一）目（一）目标基因克隆基因克隆（三）（三）DNA和和RNA微量分析微量分析（二）基因突（二）基因突变基因表达调控常用分子生物学技术第68页目目录第五第五节生物芯片技生物芯片技术Biological Chip Technique基因表达调控常用分子生物学技术第69页目目录是指将许多特定是指将许多特定DNADNA片段有规律地紧密排列片段有规律地紧密排列固定于单位面积支持物上，然后与待测荧光标识固定于单位面积支持物上，然后与待测荧光标识样品进行杂交，杂交后用荧光检测系统等对芯片样品进行杂交，杂交后用荧光检测系统等对芯片进行扫描，经过计算机系统对每一位点荧光信号进行扫描，经过计算机系统对每一位点荧光信号做出检测、比较和分析，从而快速得出定性和定做出检测、比较和分析，从而快速得出定性和定量结果。该技术亦被称作量结果。该技术亦被称作DNA微阵列微阵列(DNA microarray)。一、基因芯片一、基因芯片基因芯片基因芯片(gene chip)基因表达调控常用分子生物学技术第70页目目录基因芯片工作流程示意基因芯片工作流程示意图基因表达调控常用分子生物学技术第71页目目录是是将将高高度度密密集集排排列列蛋蛋白白分分子子作作为为探探针针点点阵阵固固定定在在固固相相支支持持物物上上，当当与与待待测测蛋蛋白白样样品品反反应应时时，可可捕捕捉捉样样品品中中靶靶蛋蛋白白，再再经经检检测测系系统统对对靶靶蛋白进行定性和定量分析一个技术。蛋白进行定性和定量分析一个技术。二、蛋白二、蛋白质芯片芯片蛋白质分子间亲和反应蛋白质分子间亲和反应蛋白蛋白质芯片芯片(protein chip)蛋白蛋白质芯片芯片作用原理作用原理基因表达调控常用分子生物学技术第72页目目录转基因技术转基因技术第七第七节基因表达调控常用分子生物学技术第73页目目录转基因技基因技术采采取取基基因因转转移移技技术术使使目目标标基基因因整整合合入入动动物物或植物细胞中，使之发育成个体。或植物细胞中，使之发育成个体。转基因转基因被导入目标基因被导入目标基因转基因动物转基因动物目标基因受体动物目标基因受体动物转基因植物转基因植物 目标基因受体植物目标基因受体植物一、一、转基因技基因技术基因表达调控常用分子生物学技术第74页基因表达调控常用分子生物学技术第75页目目录崔永元崔永元柯炳生柯炳生基因表达调控常用分子生物学技术第76页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第77页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第78页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第79页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第80页目目录n核转移技术核转移技术 即即动动物物整整体体克克隆隆技技术术，将将动动物物一一个个体体细细胞胞核核全全部部导导入入另另一一个个体体去去胞胞核核激激活活卵卵细细胞胞内内，使使之之发发育育成成个个体体，即即克克隆隆(clone)。二、二、动物克隆技物克隆技术核核转移技移技术基因表达调控常用分子生物学技术第81页目目录多莉羊多莉羊诞生生过程程基因表达调控常用分子生物学技术第82页目目录基因剔除技基因剔除技术(gene knock out)也称也称基因靶向基因靶向(gene targeting)灭活，灭活，有目标去除动物体内某种基因技术。有目标去除动物体内某种基因技术。三、基因剔除技三、基因剔除技术基因表达调控常用分子生物学技术第83页目目录将灭活基因放入胚胎干细胞将灭活基因放入胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES)中，使这一灭活基因经过同源重中，使这一灭活基因经过同源重组取代原有目标基因，筛选到基因已定点灭活组取代原有目标基因，筛选到基因已定点灭活细胞后，经过显微注射将细胞注入小鼠囊胚中。细胞后，经过显微注射将细胞注入小鼠囊胚中。细胞在小鼠囊胚中参加胚胎发育，最终形成嵌细胞在小鼠囊胚中参加胚胎发育，最终形成嵌合体小鼠。合体小鼠。操作方式操作方式基因表达调控常用分子生物学技术第84页目目录n建立动物模型建立动物模型 单基因决定疾病模型单基因决定疾病模型 基因剔除基因剔除取得性突变取得性突变(gain-of-function mutation)多基因决定疾病模型多基因决定疾病模型四、基因四、基因转移和基因剔除在医学移和基因剔除在医学发展中作用展中作用基因表达调控常用分子生物学技术第85页目目录三、三、转基因基因动物物基因表达调控常用分子生物学技术第86页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第87页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第88页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第89页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第90页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第91页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第92页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第93页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第94页目目录1.作作为生物反生物反应器生器生产昂昂贵药品品2.生成免疫学兼容移植器官生成免疫学兼容移植器官3.疾病疾病动物模型，供科学研究物模型，供科学研究转基因动物应用转基因动物应用基因表达调控常用分子生物学技术第95页目目录乳腺生物反应器乳腺生物反应器生生产凝血因子、人乳凝血因子、人乳铁蛋白等蛋白蛋白等蛋白质药品品基因表达调控常用分子生物学技术第96页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第97页目目录基因表达调控常用分子生物学技术第98页