医学]第一章 核酸与分子标志物.ppt

第 一 章 核酸与分子标标志物 专业专业 培养目标标 培养学生具有扎实实的 分子生物学理论论基础础 （2）了解本学科的前沿领领域和发发展趋趋 势势 （1）掌握本学科的基础础理论论和基本技能 临床分子生物学检验 考 试试 考试多途径考核 实 验 成 绩 40% 考 试 成 绩 60% 第一节节 临临床分子生物学检验检验 的定 义义及其发发展 研究对对象：生物大分子(核酸、蛋白质质)的 结结构、功能和生物合成等 研究目的：阐阐明各种生命现现象的本质质 研究技术术：克隆、扩扩增、测测序、 杂杂交、电电泳等 分子生物学的诞诞生与发发展 是整个自然科学的大事 分子生物学理论论与技术术的结结合，使人们对们对 疾病从现现象的描述深入到了从分子水平的认认 识识。 临临床分子生物学：是利用分子生物学理论论与技术术从基因组组 、转录组转录组 、蛋白质组质组 、代谢组谢组 等水平研究疾病的发发生发发展机制 、疾病的预测预测 与风险评风险评 价、疾病的临临床诊诊断与治疗疗，以及疾病 的预预防与控制。 临临床分子生物学检验检验 ：是分子生物学技术术在临临床检验诊检验诊 断应应用 中发发展起来的，以疾病为为中心，以生物分子标标志物为为靶标标的新一 代临临床检验诊检验诊 断技术术，是临临床分子生物学的重要组组成部分。 四个阶阶段： 一、以导导致遗传遗传 病的基因突变变位点为为靶标标， 以DNA分子杂杂交为为核心 二、以PCR技术为术为 核心 三、以生物芯片为为核心 四、以DNA测测序技术为术为 核心 第二节节 临临床分子生物学检验检验 靶标标及 其应应用 广义义：分子标标志物包括:基因组组DNA、各种 RNA、蛋白质质和各种代谢谢物 临临床分子生物学检验检验 靶标标主要以核酸（ DNA和RNA）为为主 基因组组DNA是临临床分子生物学检验检验 中最常 用的分子靶标标 一、病原生物基因 1.菌种鉴鉴定：PCR测测序和PCR-DNA探针杂针杂 交;缩缩短检测时间检测时间 2.确定病毒感染和病毒载载量：明确感染源， 判断病情，检测疗检测疗 效 3.病毒分析：基因型变变异产产生不同临临床症 状 4.细细菌耐药监测药监测 和分子流行病学调查调查 ：随 机扩扩增多态态性DNA；指导选择导选择 治疗疗方案， 控制病原菌的感染传传播 二、基因变变异 1.致病基因的分子缺陷 2.线线粒体基因突变变 3.肿肿瘤相关基因 1.致病基因结结构发发生了改变变，影响了编码产编码产 物量和 质质的改变变，如血红红蛋白病、血友病、Duchenne肌 营营养不良等。 2.致病基因中核苷酸三联联体重复序列发发生高度扩扩展 ，如脆性X综综合征、亨廷顿顿病、强直性肌营营养不良 等。 1. 1.致病基因的分子缺陷致病基因的分子缺陷 单基因病 血红红蛋白疾病及其基因变变异 临临床表现现：贫贫血 发发病原因：单单一氨基酸变变异：镰镰刀型红细红细 胞贫贫血 部分或整个珠蛋白基因缺失 ：地中海贫贫血 血友病及其基因变变异 杜氏营营养不良 临临床表现现：横纹纹肌萎缩缩，腓肠肠肌假性肥大 发发病原因：抗肌萎缩缩蛋白基因内部发发生缺失，重复或点 突变变 临临床表现现：出血 发发病原因：血友病甲、乙的基因缺失分别别在凝血因子 ，基因中 参与多基因病发发生的基因被称为为疾病相关基因。 多基因病的发发生涉及诸诸多因素，某一因素的变变异 不足以解释释多基因病的发发病机制。 多基因病 病种：精神神经疾病，高血压病，糖尿病， 某些先天畸形某些先天畸形等 发病原因：多基因，多因素共同作用 多基因表型：身高先天性巨结肠先天性巨结肠 2.线线粒体基因突变变 线线粒体DNA突变变使线线粒体功能发发生障碍，直接影 响人体组织组织 和细细胞的各种生物学功能，导导致线线粒 体 遗传遗传 病。 它具有母系遗传遗传 、基因突变变具有阈值阈值 效应应以及多 系统统受累等遗传遗传 学特征。 3.肿肿瘤相关基因 肿肿瘤的发发生是由多种致癌因素综综合作用的结结果。 与肿肿瘤发发生相关的基因称为肿为肿 瘤相关基因，包括癌基 因和抑癌基因。 包括病毒癌基因和细细胞癌基因,它们们具有潜在诱诱 导细导细 胞恶恶性转转化的特征。 癌基因癌基因 抑癌基因抑癌基因 是存在于正常细细胞内的一 类类可以抑制细细胞生长长的基 因，具有潜在抑癌作用。 三、基因多态态性 1.基因定位和疾病相关性分析 ：将致病基因定位于 染色体相应应位点，分析遗传标遗传标 志与疾病的关联联程 度 2.疾病诊诊断和遗传遗传 咨询询：胎儿产产前诊诊断；遗传遗传 疾病 风险评风险评 估 3.多基因病的研究：检测检测 基因多态态性，了解疾病发发 生机制，疾病分类类等 4.器官移植配型和个体识别识别 ：器官移植前HLA配型 等 DNA指纹用于罪犯识别 DNA指纹用于亲子鉴定 四、循环游离核酸四、循环游离核酸 1 1、循环游离核酸与肿瘤、循环游离核酸与肿瘤 2 2、循环游离核酸与产前诊断、循环游离核酸与产前诊断 3 3、循环、循环microRNAmicroRNA与肿瘤诊断与肿瘤诊断 第三节节 临临床分子生物学检验发检验发 展与应应 用 一、临临床分子生物学检验检验 与感染性疾病诊诊断 与治疗疗 二、遗传遗传 性疾病的临临床分子生物学检验检验 三、肿肿瘤的临临床分子生物学检验检验 四、临临床分子生物学检验检验 与个体化医学 人类类基因组计组计 划是由美国能源部和NIH(national institutes of heath)联联合做出的，1990年10开始，争取在15年内完成的目 标标：鉴鉴定人体DNA估计约计约 8万个基因，测测序构成人DNA的30 亿亿个碱基，贮贮存这这些信息于databases(数据库库)并发发展data analysis的工具.实际实际 包括两部分工作:一是 mapping，一是 sequencing。 中国：重点是研究我们们特有的致病基因的图谱图谱 和定序 。 人类类基因组计组计 划 （human genome project, HGP） 人类类基因组计组计 划的启动动 美国于1990年10月启动动“人类类基因组计组计 划” 欧洲、日本、韩韩国、俄罗罗斯、澳大利亚亚和中国相继继加入 人类类基因组计组计 划的研究行列 中国于1994年启动动中国人类类基因组计组计 划 最初的经费经费 来源: 国家自然科学基金委员员会 “863”高科技计计划 最初的研究项项目: 中华华民族基因组组中若干位点基因结结构的研究 重大疾病相关基因定位、克隆、结结构与功能研究 1999年9月1日，在国际际基因组计组计 划第5次战战略会议议（伦伦敦）上 ，争取到第3号染色体短臂上3000万bp的测测序任务务。首要条件 之一：中国要遵守“百慕大原则则”，即HGP的精神，所有合格的 数据都应应在24小时时内上网。至此占世界人口20%的中国负责负责 测测定HG中的1%序列，成为为第6个参加HGP实质实质 性工作的国家 。在30亿亿bp的测测序上，美国承担54%。英国33%，日本7%， 法国2.8%，德国2.2%。中国要在仅仅有的8个月内完成相当于德 国的一半，法国的三分之一的工作量。设设立的HGP中国实验实验 室对对外称呼：“华华大基因研究中心”。 结结果，仅仅用半年时间时间 ，于2000年4月底超额额完成了3000万bp的 “工作框架图图“。 同日，美国同日，美国总统总统总统总统 ClintonClinton和英国首相和英国首相BlairBlair代表美、英代表美、英 、法、德、日本和中国等六国、法、德、日本和中国等六国发发发发表声明：国表声明：国际际际际HGPHGP 和和CeleraCelera基因公司完成的基因公司完成的HGHG工作及相关成果属于全工作及相关成果属于全 人人类类类类共享的共享的资资资资源和源和财财财财富。富。 20022002年年1 1月，由中国、日本、美国、德国和月，由中国、日本、美国、德国和韩韩韩韩国等合国等合 作作项项项项目目“ “智能基因的探索智能基因的探索” ”，构建了人与黑猩猩，构建了人与黑猩猩对对对对比比 的基因的基因组组组组（包括（包括6.46.4万个万个DNADNA片段）物理片段）物理图谱图谱图谱图谱 。对对对对比比 过过过过程中程中发现发现发现发现 ：两者碱基排列：两者碱基排列98.77%98.77%完全相同，差异完全相同，差异 只占只占1.23%1.23%。这这这这只有只有1.23%1.23%的基因，却藏着人的智慧的基因，却藏着人的智慧 和能力的秘密，使人与猩猩如此不同和能力的秘密，使人与猩猩如此不同 20032003年年4 4月月1414日，中、美、日、日，中、美、日、 德、法、英等德、法、英等6 6国科学家宣布人国科学家宣布人 类类类类基因基因组组组组序列序列图绘图绘图绘图绘 制成功，人制成功，人 类类类类基因基因组计组计组计组计 划的所有目划的所有目标标标标全部全部 实现实现实现实现 已完成的序列已完成的序列图图图图覆盖人覆盖人类类类类基因基因组组组组 的的99%99%，精确率达到，精确率达到99.99%99.99%， 进进进进度比原度比原计计计计划提前两年多划提前两年多 20042004年年1010月，公布人月，公布人类类类类基因基因组组组组完完 成成图图图图 第一章 核酸与分子标标志物 第一节节 核酸的结结构与功能 第二节节 基因的结结构与功能 第三节节 基因组组的结结构与功能 第四节节 核酸分子标标志物 教学内容 1熟悉核酸结构和功能； 2掌握基因的结构与功能； 3掌握基因组结构与特征； 4. 熟悉核酸分子标志物。 教学目的与要求 第一节节 核酸的结结构与功能 核酸核酸(nucleic acid)(nucleic acid) 以以核苷酸核苷酸为为为为基本基本组组组组成成单单单单位的生物大分子，位的生物大分子， 携携带带带带和和传递遗传传递遗传传递遗传传递遗传 信息。信息。 DNADNA（D Deoxyriboeoxyribon nucleic ucleic a acid)cid)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 RNARNA（R Riboibon nucleic ucleic a acid) cid) 核糖核酸核糖核酸 元素组成元素组成 主要元素组组成： C、H、O、N、P(9-11%) 与蛋白质质比较较，核酸一般不含S，而P的含量较为稳较为稳 定，占9-11%。 基本构成单单位：核苷酸(nucleotide) 核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱三部分构成 分子组组成 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶嘧啶 碱；戊糖(ribose)：核糖，脱 氧核糖；磷酸(phosphate) 碱 基 嘌呤(purine) 腺嘌呤(adenine, A) 鸟嘌呤(guanine, G) 嘧啶(pyrimidine) 胞嘧啶(cytosine, C) 尿嘧啶(uracil, U) 胸腺嘧啶(thymine, T) DNA:A、G、C、T RNA:A、G、C、U 核酸中核苷酸的连接方式 核苷酸之间间以 磷酸二酯键酯键 连连接形 成多核苷酸链链，即 核酸(DNA,RNA)。 5端 3端 一、一、 DNADNA的结构与功能的结构与功能 Structure and Function of DNA （一）DNA的组组成 （二）DNA的结结构与功能 （三）DNA双螺旋结结构的变变异 （四）DNA功能与分析技术术 一级结级结 构是指DNA分子中核苷酸的排列顺顺序及 连连接方式。核苷酸的排列顺顺序代表了遗传遗传 信息 。 1、核苷酸的连连接方式： 3, 5磷酸二酯键酯键 2、核酸的基本结结构形式：多核苷酸链链 n末端： 5 端、 3端 n多核苷酸链链的方向： 5端3端(由左至右) 3、表示方法：结结构式、线线条式、文字缩缩写 DNA的一级结构 1. 两条链链反向平行，围绕围绕 同一中心轴轴构成右手双 螺旋 (double helix)。螺 旋直径2nm，表面有大沟 和小沟。 2. 磷酸-脱氧核糖骨架位于 螺旋外侧侧，碱基垂直于 螺旋轴轴而伸入内侧侧。每 圈螺旋含10个碱基对对 (bp)，螺距为为3.4nm。 二级结级结 构： 双螺旋结结构模型(double helix model) 3. 两条链链通过过碱基间间的氢氢 键键相连连，A对对T有两个氢氢 键键，C对对G有三个氢键氢键 ，这这种A-T、C-G配对对的 规规律，称为为碱基互补规补规 则则。 4. 维维持双螺旋稳稳定的因素 ：横向为氢键为氢键 ，纵纵向为为 碱基间间的堆积积力。 DNA的超级结构 （一）DNA的超螺旋结结构 超螺旋结结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链链再盘绕盘绕 即形成超螺旋结结构 。 正超螺旋(positive supercoil) 盘绕盘绕 方向与DNA双螺旋方同相同 负负超螺旋(negative supercoil) 盘绕盘绕 方向与DNA双螺旋方向相反 DNA在真核生物细细胞核内的组组装 DNA：以负负超螺旋缠缠 绕绕在组组蛋白上 组组蛋白核心：H2B ,H2A ,H3 ,H4 H1组组蛋白在核小体之间间 真核生物染色体由DNA和 蛋白质质构成，其基本单单位 是 核小体(nucleosome)。 5.5nm 串珠状核小体 DNA双螺旋片段 染色质纤质纤 维维 伸展形染色质质片段 密集形染色质质片段 整个染色体 （四）DNA功能与分析技术术 DNA分析技术术：包括传统传统 的DNA提取、 分离和纯纯化，PCR扩扩增、限制性内切酶 和杂杂交分析，以及发发展迅速的基因芯片 和DNA测测序技术术。 二 、RNA的结结构与功能 Structure and Function of RNA 中心法则则（genetic central dogma） 三联体密码 （一）RNA的组组成与分类类 （二） RNA的结结构和功能 糖 h * tRNA的一级结级结 构特点 含 10-20% 稀有碱基， 如 DHU 3末端为为 - CCA-OH 5末端大多数为为G 具有 TC 1、 tRNA的结构与功能 双氢氢尿嘧啶嘧啶 (DHU)假尿嘧啶嘧啶 () 次黄嘌呤(I) * tRNA的二级结级结 构 三叶草形 氨基酸臂 DHU环环 反密码环码环 额额外环环 TC环环 氨基酸臂 额额外环环 tRNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体， 参与蛋白质质的翻译译。 2、信使RNA的结结构与功能 hnRNA 内含子 (intron) mRNA * mRNA成熟过过程 外显显子 (exon) 真核生物mRNA的结结构特点 1. 大多数真核mRNA的5末端均在转录转录 后加上 一个7-甲基鸟鸟苷二磷酸基，同时时第一个核苷 酸的C2也是甲基化，形成帽子结结构： m7GpppNm-。 2. 大多数真核mRNA的3末端有一个多聚腺苷酸 (polyA)结结构，称为为多聚A尾。 mRNA核内向胞质质的转转位 mRNA的稳稳定性维维系 翻译译起始的调调控 帽子结结构和多聚A尾的功能 OCH3 DNA mRNA 蛋白 转录转录 翻译译 原核细细胞 细细胞质质 细细胞核 DNA 内含子 外显显子 转录转录 转录转录后剪接 转转运 mRNA hnRNA 翻译译 蛋白 真核细细胞 mRNA的功能 把DNA所携带带的遗传遗传 信息，按碱基互补补配对对 原则则，抄录录并传传送至核糖体，用以决定其合成蛋 白质质的氨基酸排列顺顺序。 3、核糖体RNA的结构与功能 * rRNA的功能 参与组组成核糖 体，作为为蛋白质质生 物合成的场场所。 * rRNA的结结构 真核生物18SrRNA的二级结级结 构 rRNA的种类类（根据沉降系数） 真核生物 5S rRNA 28S rRNA 5.8S rRNA 18S rRNA 原核生物 5S rRNA 23S rRNA 16S rRNA miRNA是一组组短小、本身不具有开放阅读阅读 框架、长长度为为20-25个核苷酸的序列，它的3端 可有两个碱基，5端有一个磷酸基团团，具有高 度保守性、时时序性和组织组织 特异性。 4、 微RNA（miRNA） （三）RNA分析技术术 RNA分离提取、纯纯化、定量与鉴鉴定等 RNA表达检测检测 一般先逆转录转录 成为为cDNA， 再进进行检测检测 。 第二节节 基因的结结构与功能 基因的定义义 基因是DNA分子中含有特定遗传遗传 信息的一段 核苷酸序列，是遗传遗传 物质质的最小功能单单位。 将编码蛋白质的基因根据其是否具有转录和翻译功能可以把基因将编码蛋白质的基因根据其是否具有转录和翻译功能可以把基因 分为三类。分为三类。 1. 1. 具有转录和翻译功能；具有转录和翻译功能； 2. 2. 只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNAtRNA基因和基因和 rRNArRNA基因；基因； 3. 3. 不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括启动不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括启动 基因和操纵基因。基因和操纵基因。 一、基因的结结构与功能 （一）、原核生物的基因结结构 （二）、真核生物的基因结结构 （一）原核生物的基因结结构 操纵纵子(operon) 机制 编码编码 序列 启动动序列 操纵纵序列 其他调节调节 序列 (promoter) (operator) 乳糖操纵子的结构 Z： -半乳糖苷酶基因 Y： 透酶基因 A：乙酰酰基转转移酶基因 I：调节调节 基因 P：启动动序列 O：操纵纵序列 基因簇（gene cluster） 是RNA聚合酶结结合并启动转动转 录录的特异DNA序列。 1、 启动动子 RNA转录转录 起始 -35区-10区 TTGACATTAACT TTTACATATGAT TTTACATATGTT TTGATATATAAT CTGACG TACTGT N17 N16 N17 N16 N16 N7 N7 N6 N7 N6 A A A A A trp tRNATyr lac recA Ara BAD TTGACA TATAAT共有序列 2、终终止子：给给予RNA聚合酶转录终转录终 止信号 的DNA序列。在一个操纵纵子至少在结结构基因 群最后一个基因的后面有一个终终止子。 3、 操纵纵元件 （操纵纵序列） 阻遏蛋白(repressor)的结结合位点 当操纵纵序列结结合有阻遏蛋白时时，会阻碍 RNA聚合酶与启动动序列的结结合，或是RNA聚 合酶不能沿DNA向前移动动 ，阻碍转录转录 。 启动动序 列 编码编码 序 列 操纵纵序列 pol 阻遏蛋白 真核生物断裂基因结结构示意图图 （二）真核生物的基因结结构 顺式作用元件 反式作用因子 RNA synthesis Splicing remove introns Protein synthesis mRNA 启动动子(promotor): 真核基因启动动子是RNA聚合酶结结 合位点周围围的一组转录组转录 控制组组件，至 少包括一个转录转录 起始点以及一个以上 的功能组组件 增强子（enhancer)：远远离转录转录 起始点，决定 基因的时间时间 、空间间特异性表达、增强启动动子 转录转录 活性的DNA序列。其发挥发挥 作用的方式通 常无专专一性,与方向、距离无关。 沉默子（silencer）：负负性调节调节 元件远远离顺顺 式作用元件 ，当其结结合特异蛋白因子时时，对对 基因转录转录 起阻遏作用。 三、基因突变 基因突变：具有遗传效应的DNA分子上特定的核苷酸 的序列发生改变，导致遗传效应发生相应变化。 （一）点突变：错义突变、无义突变、RNA加工突变 （二）插入或缺失突变：移码突变 （三）动态突变：短串联重复序列重复次数增加 Missense mutation （错义突变）：These point mutations involve the alteration of a single base which changes a codon such that the encoded amino acid is altered. 密码子的第一、二位碱基改变导致对应的氨基酸改变 镰刀型细胞贫血症:Glu-Val Nonsense mutation（无义突变）： Nonsense mutation create stop codons （ UAA/UAG/UGA） and produce shortened polypeptides 蛋白质合成提前终止，产生不完整的、无正常 活性肽链 Frameshift mutation（移码突变）：Frameshift mutations involve insertion or deletion of a base producing an altered reading frame. Frameshift mutations usually have a serious effect on the encoded protein and are associated with mutant phenotypes. e.g. ATG TTT CCC AAA GGG TTT - CCC TAG TAC AAA GGG TTT CCC AAA - GGG ATC mRNA AUG UUU CCC AAA GGG UUU - CCC UAG(终止) Pro. MetPhePro LysGlyPhe - Pro 甲硫 苯丙 脯 赖 甘 苯丙 - 脯 增加A/T bp ATG ATT TCC CAA AGG GTT T- TAC TAA AGG GTT TCC CAA A- mRNA AUG AUU UCC CAA AGG GUU U- Pro. MetIle-SerGln ArgVal- 甲硫 异亮 丝 谷氨酰胺 精 缬- 第三节第三节 基因组结构与特征基因组结构与特征 两个重要概念： 基因组（genome）：一个细胞或一种生物体的整 套遗传物质。 基因（gene）：基因组中一个功能性遗传单位， 是贮存有功能的蛋白质多肽链信息、RNA序列信 息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 一、一、 原核生物基因组原核生物基因组 （一）原核生物基因组特征 （二）质粒 （三）转座因子 （一）原核生物基因组组特征 什么是原核生物（prokaryote）？ 细细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、 放线线菌和蓝绿蓝绿 藻等原始生物的总总称，是最简单简单 的 细细 胞生物体。 1、原核生物基因组组DNA较较小： 一般在106-107bp之间间，大肠肠杆菌基因组组DNA由4.6106 bp组组 成，是人类类基因组组3109bp的1。基因数目较较少，约约含3500 个基因，原核生物基因组组中只有一个DNA复制起点 2.原核生物的类类核结结构 原核生物没有典型的细细胞核结结构，基因组组DNA位于细细胞中 央的核区，无核膜将其与细细胞质质隔开，但能在蛋白质质的协协助 下，以一定的组织组织 形式盘盘曲、折叠包装，形成类类核（ nucleoid），也称拟拟核。 3.原核生物的操纵纵子结结构 操纵纵子结结构是原核生物基因组组的功能单单位 原核生物的结结构基因大多数按功能相关性成簇地串联联排列 于染色体上。结结构基因连连同其上游的调调控区（包括调节调节 基因、启动动基因和操纵纵基因）以及下游的转录终转录终 止信号 ，共同组组成了一个基因表达单单位，即操纵纵子（operon） 结结构。 什么是多顺反子mRNA分子? 一个mRNA分子带有几种蛋白质的遗传信息。利用共同的 启动子和终止信号，转录的mRNA分子可以编码几种不同的、但 多为功能相关的蛋白质。 4.原核生物的结构基因 基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列称为结构基因。结 构基因中没有内含子，基因是连续的，RNA被合成后不需要经过 剪接加工。 5.具有编码同工酶的基因 6.含有可移动DNA序列 （二）质质粒 什么是质质粒(plasmid)? 细细菌细细胞染色体以外，能独立复制并稳稳定遗传遗传 的共价 闭闭合环环状分子。 质质粒命名的原则则 用小写字母p代表质质粒，在p字母后面用两个大写字母代表 发现这发现这 一质质粒的作者或实验实验 室名称 pUC18 plasmid 编号 发现者名字 质粒具有不兼容性 质质粒的分类类 复制机制 严紧严紧 型 松弛型 功能 F质质粒 R质质粒 Col质质粒 转转移方式 接合型 可移动动型 自传递传递 型 大小 小型(1.5kb-15kb) 大型(60kb-120kb) 宿主范围围 窄宿主谱谱型 广宿主谱谱型 质质粒的选择选择 性标记标记 抗药药性基因、营营养缺陷型基因、抗重金属基因 。 最常见见的选择选择 性标记标记 是抗药药性基因，即带带有一 种 或多种抗生素的抗性基因，可赋赋予宿主菌抵抗某种 抗 生素的能力。 pBR322 4363bp Hind （三）转转座因子 转转座因子又称转转座元件（transposable element ），是一类类在细细菌染色体、质质粒或噬菌体之 间间自行移动动并具有转转位特性的独立的DNA序 列。 包括：插入序列（ insertion sequence, IS) 转座子(transposon ,Tn) 噬菌体(Mu)：具有转座功能的温和性噬菌 体，能整合到宿主基因组内 1940s, 美国冷泉港实验室(Cold Spring Harber Lab) 的女科学家 B.McClintock(荣获1983年若贝尔生物医学奖)在玉米中首次发现. 1.插入序列(insertion sequence，IS) 一个转位酶基因及其两侧的反向重复序列，长度 为700 - 2 000bp。 共同特征: A: 两末端均有一段反向重复序列(IR,长 度 不一定相同. B: 一般只编码一种转位酶. C: 插入后可在两侧形成顺向重复序列. D: 可双向插入: 正向 , 反向. 2.转座子(transposon，Tn) 具有转座酶基因、抗性基因，大小为4.500-20kbp 。 病毒 自然界普遍存在的一种结构简单、不能单独繁殖， 只能在宿主细胞内进行复制以保证遗传信息传递的微生物 。完整的病毒颗粒是由核酸和蛋白质组成。 二二 病毒基因组病毒基因组 （一）病毒基因组特征（一）病毒基因组特征 1.基因组的碱基组成 2.基因组核酸类型 3.基因组中有基因重叠现象 4.基因组中具有操纵子结构 5.病毒基因可连续也可间断 6.基因组中重复序列少 7.基因组中非编码区少 8.基因组是单倍体 9.相关基因丛集 10.病毒基因组含有不规则结构基因，转录出多种mRNA分子 。 1.基因组的碱基组成 病毒基因组结构相对简单，基因数少，所含信息 量少，不同病毒的基因组大小有较大差异。 2.基因组组核酸类类型 双链链DNA；单链单链 DNA 双链链RNA；单链单链 RNA 环环状分子；线线性分子 什么是正链病毒？什么是负链病毒？ 如果基因组序列与mRNA相同，称为正链DNA(+DNA)或正 链RNA(+RNA)病毒。 如果与mRNA互补，则称为负链DNA(-DNA)或负链RNA(- RNA)病毒。 单链单链 正链链RNA病毒基因组组可直接作为为模板功能 ，翻译译出所编码编码 的蛋白质质，并复制出病毒核酸， 自我组组装成为为成熟的病毒颗颗粒，感染宿主细细胞。 单链负链单链负链 RNA病毒基因组组不能直接作为为模板功 能，先以基因组组RNA为为模板转录转录 生成互补补RNA ，然后以这这个互补补的RNA为为模板，翻译译出所编编 码码的蛋白质质。 3.基因组中有基因重叠现象 这种结构的意义在于使较小的基因组能携 带较多的遗传信息，使病毒利用有限的基因，编码 更多的蛋白质。 4.基因组中具有操纵子结构 噬菌体174是单链DNA病毒，含A、A*、B、C、D、E、 F、G、H、J及K共11个蛋白质基因，但这些基因却只能转录成 3个mRNA，其中一个从A基因开始，一个从B基因开始，另一 个从D基因开始。 1.DNA病毒基因组:以双链DNA为常见 2.转录模板：DNA病毒的基因组中，不同基因可以不同 的链作为转录模板 3.细胞核内复制：几乎所有真核DNA病毒都是在活宿主 细胞核内复制 4 .致病性：较大的双链DNA病毒可引起多种严重疾病， 而较小的DNA病毒会在宿主体内诱发肿瘤。 （二）DNA病毒 5有的DNA病毒不能直接通过DNA复制过程进行基因组 复制： 必须先转录出一个RNA中间体（前基因组）， 然后通过逆转录过程才能完成基因组复制(HBV)。 6DNA病毒一般比RNA病毒大，生活周期较复杂。 腺病毒基因组 乙型肝炎病毒基因组 基因组长3.2kb，是带有部 分单链区的环状双链 DNA分 子，两条链长度 不等。 长链为负链：L(-) 长度固定，携带有病毒全 部的编码信息。 短链为正链：S(+) 长度不等，约1.6kb-2.8kb 。 （一）基因组的一般特点 （二）几种典型的RNA病毒 （三）RNA病毒 1.单链或双链，但以单链RNA为多见 2.所携带的遗传信息一般都在同一条链上，因此病毒RNA链有正负 之分 3.许多哺乳类逆转录病毒属于单正链双体RNA，含有2个相同的( )RNA，属于双倍体 4.RNA病毒变异率很高，平均每103-104个bp中有一个突变 5.RNA病毒的复制和转录常常独立于宿主细胞核 6.尽管不同RNA病毒的复制方式不相同，但均需经逆转录完成其基 因组的复制 （一）基因组的一般特点 丙型肝炎病毒基因组 病毒呈球型颗粒，直径约50nm， 有脂质包膜 基因组为单链正链RNA病毒，链 长约9.5kb 整个基因组只有一个ORF，编码 3011或3010个氨基酸 人类免疫缺陷病毒基因 组 人类免疫缺陷病毒是获得性 免疫缺陷综合征（AIDS） 的病原体，属于逆转录病毒 由2条相同的正链RNA在5 端通过氢键互相连接形成二 聚体 单链RNA含9749个核苷酸， 共有9个基因： 3个为结构基因（gag、pol、 env），6个为调控基因（tat 、rev、nef、vif、vpr、vpu ） 三