《分子生物学》实用教案实用教案

1、绪论绪论(xln) 引言引言 分子生物学简史分子生物学简史 分子生物学的研究内容分子生物学的研究内容(nirng) 分子生物学进展分子生物学进展 分子生物学展望分子生物学展望第1页/共60页第一页，共61页。 核酸核酸(h sun) 核酸核酸(h sun)的化学成的化学成分分 核酸核酸(h sun)的理化性的理化性质质 DNA的一级结构的一级结构 DNA的二级结构的二级结构 DNA的高级结构的高级结构 基因与基因组基因与基因组核酸核酸(h sun)遗遗传物质传物质第2页/共60页第二页，共61页。 晶体晶体 两性解离两性解离 溶解性溶解性 粘度粘度 旋光性旋光性 密度密度(md) 沉降系数沉降

2、系数 紫外吸收紫外吸收 碱解与酶解碱解与酶解第3页/共60页第三页，共61页。 一级结构一级结构(jigu)特点特点(tdin)多样性多样性第4页/共60页第四页，共61页。二级结构二级结构(jigu)|特点特点(tdin)|稳定性稳定性|多态性多态性第5页/共60页第五页，共61页。超螺旋结构超螺旋结构(jigu)|结构结构(jigu)特点特点|表示方法表示方法第6页/共60页第六页，共61页。高级高级(goj)结构结构|核小体核小体|染色体染色体第7页/共60页第七页，共61页。基因基因(jyn)与基因与基因(jyn)组组|基因基因|基因的类型基因的类型|基因组基因组|原核原核(yun h

3、)生物生物基因组基因组|真核生物基因组真核生物基因组|重复序列重复序列|基因家族基因家族|假基因假基因第8页/共60页第八页，共61页。 DNA复制假说复制假说 半保留复制半保留复制 参与复制的物质参与复制的物质 半不连续复制（几个概念半不连续复制（几个概念(ginin)） 复制的过程复制的过程 复制的保真性复制的保真性 复制的调控复制的调控DNA的复制的复制(fzh)第9页/共60页第九页，共61页。半保留半保留(boli)复制复制|定义定义|特点特点(tdin)|类型（线型、环状）类型（线型、环状）第10页/共60页第十页，共61页。参与参与(cny)DNA复制的物质复制的物质|底物底物|

4、模板模板|引物引物|DNA聚合酶聚合酶|解链酶解链酶|引物酶引物酶|单链结合蛋白单链结合蛋白(dnbi)|拓扑异构酶拓扑异构酶|连接酶连接酶第11页/共60页第十一页，共61页。复制复制(fzh)的过程的过程|复制复制(fzh)起始起始|延伸延伸|终止终止复制复制(fzh)起起始点始点复制复制(fzh)方方向向引发体的形成引发体的形成第12页/共60页第十二页，共61页。 DNApol和和 的的35活性活性 RNA引物起始复制，引物最终除去，引物起始复制，引物最终除去，减少减少(jinsho)错配。错配。 修复系统修复系统第13页/共60页第十三页，共61页。 DNA损伤的来源损伤的来源 DN

5、A的突变的突变(tbin) DNA的修复的修复DNA损伤修复损伤修复(xif)与基因突变与基因突变第14页/共60页第十四页，共61页。 碱基脱落，形成碱基脱落，形成AP位点位点 碱基的改变碱基的改变(gibin)（物理因（物理因素、化学因素、自由氧、生物因素、化学因素、自由氧、生物因素）素） 碱基缺失与插入碱基缺失与插入 DNA双链断裂双链断裂第15页/共60页第十五页，共61页。 突变突变(tbin)类型类型 突变突变(tbin)后可能造成的结果后可能造成的结果 突变突变(tbin)的特点的特点第16页/共60页第十六页，共61页。 光修复光修复(xif) 碱基切除修复碱基切除修复(xif

6、) 核苷酸切补修复核苷酸切补修复(xif) 错配修复错配修复(xif) 重组修复重组修复(xif) SOS修复修复(xif) 交联修复交联修复(xif)第17页/共60页第十七页，共61页。 概述概述 转作噬菌体转作噬菌体 转座机理转座机理 转座子转座频率的调控转座子转座频率的调控 转座子的某些遗传学效应转座子的某些遗传学效应 转座子效应的意义转座子效应的意义 真核生物真核生物(shngw)的转座成分的转座成分DNA的转座的转座第18页/共60页第十八页，共61页。 转座子或转作元件转座子或转作元件(yunjin) 特点特点 种类与特点种类与特点第19页/共60页第十九页，共61页。 一般模式

7、一般模式 复制复制(fzh)型转座模式型转座模式 非复制非复制(fzh)型转座模式型转座模式 保守型转座模式保守型转座模式 TnA转座模式转座模式第20页/共60页第二十页，共61页。 通过反义通过反义RNA的翻译水平控制的翻译水平控制(kngzh) 甲基化作用控制甲基化作用控制(kngzh)转座转座酶合成及其与酶合成及其与DNA的结合的结合第21页/共60页第二十一页，共61页。第22页/共60页第二十二页，共61页。 转座机制转座机制(jzh)与细菌的转与细菌的转座子类似（玉米的座子类似（玉米的Ac-Ds元元件、果蝇的件、果蝇的P元件）元件） 转作机制转作机制(jzh)类似逆转录类似逆转录

8、病毒（果蝇的病毒（果蝇的Copia元件）元件）第23页/共60页第二十三页，共61页。 RNA合成的特点合成的特点 参与参与 RNA转录合成的物质转录合成的物质 原核原核(yun h)生物生物RNA转录合成转录合成的基本过程的基本过程 原核原核(yun h)生物生物RNA的转录后的转录后加工加工 真核生物的转录过程真核生物的转录过程 真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰RNA的生物的生物(shngw)合成合成第24页/共60页第二十四页，共61页。 转录的不对称性转录的不对称性 转录的连续性且不需要引物转录的连续性且不需要引物 转录的单向性转录的单向性 有特定的起始有特定的起始(q sh)

9、和终止位点和终止位点第25页/共60页第二十五页，共61页。 底物底物(d w) 模板模板 RNA聚合酶聚合酶 终止因子终止因子原核生原核生2真核生物真核生物、第26页/共60页第二十六页，共61页。 识别识别(shbi) 起始起始 延伸延伸 终止终止启动子（启动子（10区、区、35区）区）转录单位相关概念转录单位相关概念CAP位点位点识别过程识别过程依赖依赖因子的终止子（因子的终止子（ -dependent terminator ）有发夹结构，但）有发夹结构，但GC含量含量少，无少，无U串串第27页/共60页第二十七页，共61页。 mRNA tRNA rRNA第28页/共60页第二十八页，共

10、61页。 顺式作用元件（顺式作用元件（cis-acting element） 反式作用因子（反式作用因子（trans-acting element） 真核生物启动子真核生物启动子 增强子增强子 转录转录(zhun l)因子（因子（trans-criptional factor, TF) 转录转录(zhun l)过程过程第29页/共60页第二十九页，共61页。近启动子：（核心近启动子：（核心(hxn)启动子），启动子），40 5，决定转录起始的精确位，决定转录起始的精确位置。远启动子：（上游控制元件），置。远启动子：（上游控制元件），165 40，影响转录的频率。，影响转录的频率。 -25bp:

11、TATA盒（盒（Hogness box）,识别起识别起始位点始位点 -75bp:CAAT盒盒(CAATCT) ，决定，决定(judng)启动子的转录频率启动子的转录频率 -110bp:GC盒盒(GGGCGG)，调控起始和转，调控起始和转录频率录频率第30页/共60页第三十页，共61页。 mRNA 加帽加帽 加尾加尾 剪接剪接 编辑编辑(binj) tRNA rRNA（先成熟）（先成熟）第31页/共60页第三十一页，共61页。 加帽机制：加帽机制： 剪接前加帽、剪接后加帽剪接前加帽、剪接后加帽 类型：帽子类型：帽子(mo zi)0；帽子；帽子(mo zi)1；帽子；帽子(mo zi)2 功能功能

12、第32页/共60页第三十二页，共61页。 尾巴的功能尾巴的功能 加尾的过程加尾的过程(guchng)：特殊序列：特殊序列AAUAAA第33页/共60页第三十三页，共61页。第34页/共60页第三十四页，共61页。 核核mRNA内含子的剪接内含子的剪接(jinji) 内含子的剪接内含子的剪接(jinji) 类内含子的剪接类内含子的剪接(jinji) 反式剪接反式剪接(jinji)第35页/共60页第三十五页，共61页。类型类型自我拼接自我拼接 类型类型自我自我拼接拼接核核mRNA的的拼接体的拼接拼接体的拼接第36页/共60页第三十六页，共61页。第37页/共60页第三十七页，共61页。第38页/

13、共60页第三十八页，共61页。 参与蛋白质生物合成参与蛋白质生物合成(hchng)(hchng)的物质的物质 蛋白质生物合成蛋白质生物合成(hchng)(hchng)过程过程 蛋白质合成蛋白质合成(hchng)(hchng)的干扰与抑制的干扰与抑制 蛋白质的降解蛋白质的降解蛋白质的生物蛋白质的生物(shngw)合成合成第39页/共60页第三十九页，共61页。 mRNA tRNA 核蛋白体核蛋白体 酶酶 供能物质供能物质(wzh)、无机离子、无机离子第40页/共60页第四十页，共61页。 遗传密码遗传密码(m m) 密码密码(m m)子子 密码密码(m m)子的特点子的特点 ORF通用性；通用性

14、；连续性；连续性；方向性；方向性；简并性；简并性；摆动性；摆动性；专一性。专一性。第41页/共60页第四十一页，共61页。 二级结构二级结构(jigu) 三级结构三级结构(jigu) 种类种类 识别位点识别位点起始起始tRNA延长延长tRNA同工同工tRNA校正校正tRNA 氨基酸接受氨基酸接受(jishu)位点位点 氨酰氨酰tRNA合成酶识别位点合成酶识别位点 核糖体识别位点核糖体识别位点 反密码子反密码子第42页/共60页第四十二页，共61页。 功能功能(gngnng) 类型类型对氨基酸有极高的专一性对氨基酸有极高的专一性对对tRNA具有极高专一性具有极高专一性校对作用（水解位点）校对作用

15、（水解位点）第43页/共60页第四十三页，共61页。第44页/共60页第四十四页，共61页。 起动起动(q dn) 延伸延伸 终止终止 多聚核糖体多聚核糖体原核（原核（SD序列、序列、30S复合物、复合物、70S复合物）复合物）真核（帽子、扫描模式、真核（帽子、扫描模式、40S复合物、复合物、80S复合物）复合物）进位进位成肽成肽转位转位第45页/共60页第四十五页，共61页。 一级结构的加工一级结构的加工(ji gng)修饰修饰（蛋氨酸的切除、氨基酸的修饰、肽（蛋氨酸的切除、氨基酸的修饰、肽段的切除、二硫键的形成）段的切除、二硫键的形成） 高级结构的形成（折叠、亚基缔合、高级结构的形成（折叠

16、、亚基缔合、辅基连接）辅基连接） 靶向输送（翻译运转同步机制靶向输送（翻译运转同步机制 ，Co-translation ；翻译后转运，；翻译后转运，Post-translation ）第46页/共60页第四十六页，共61页。 概述概述(i sh) 原核基因调节特点原核基因调节特点原核生物基因表达(biod)调控第47页/共60页第四十七页，共61页。基因( jyn)表达（Gene expression）基因( jyn)表达调控的基本原理基因( jyn)表达的调控方式第48页/共60页第四十八页，共61页。 操纵子操纵子 乳糖操纵子乳糖操纵子 色氨酸操纵子色氨酸操纵子 半乳糖操纵子半乳糖操纵子

17、阿拉伯糖操纵子阿拉伯糖操纵子 DNA重排对基因表达重排对基因表达(biod)的调的调节节 RNA聚合酶转录起始对基因表达聚合酶转录起始对基因表达(biod)的调控的调控 翻译调控翻译调控第49页/共60页第四十九页，共61页。因子因子(ynz)的替换的替换-级联调控级联调控修饰核心酶替换修饰核心酶替换亚基亚基RNA聚合酶的代换聚合酶的代换第50页/共60页第五十页，共61页。 翻译起始的调控翻译起始的调控(dio kn) 翻译延长的调控翻译延长的调控(dio kn) 翻译的终止调控翻译的终止调控(dio kn) mRNA稳定性对翻译的调控稳定性对翻译的调控(dio kn)严紧严紧(yn jn)

18、反应反应mRNA二级结构二级结构阻遏蛋白阻遏蛋白重叠基因重叠基因核糖体开关核糖体开关稀有密码子稀有密码子第51页/共60页第五十一页，共61页。 概述概述 真核生物真核生物(shngw)基因调控特点基因调控特点真核生物(shngw)基因表达调控第52页/共60页第五十二页，共61页。 类型类型 瞬时调控瞬时调控(dio kn)或称可逆或称可逆性调控性调控(dio kn) 发育调控发育调控(dio kn)或称不可或称不可逆调控逆调控(dio kn) 真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控(dio kn)的复杂性的复杂性第53页/共60页第五十三页，共61页。DNA水平水平(shupng)上的调

19、控上的调控转录水平转录水平(shupng)上的调控上的调控翻译水平翻译水平(shupng)上的调控上的调控第54页/共60页第五十四页，共61页。 基因家族（简单基因家族（简单(jindn)基因家基因家族、复杂基因家族、发育相关基因族、复杂基因家族、发育相关基因家族、假基因）家族、假基因） 染色质结构对基因表达的影响染色质结构对基因表达的影响 DNA的甲基化与去甲基化的甲基化与去甲基化 染色体染色体(质质)丢失丢失 基因扩增基因扩增 基因重排基因重排第55页/共60页第五十五页，共61页。 顺式作用元件顺式作用元件 反式作用因子反式作用因子(ynz)（类型、结构）（类型、结构） 转录起始的调节（转录起始复合物、反式作用因子转录起始的调节（转录起始复合物、反式作用因子(ynz)的活性、的活性、作用方式）作用方式） RNA聚合酶聚合酶 真核基因转录调控的主要模式真核基因转录调控的主要模式 应答元件的作用机制应答元件的作用机制 真核基因转录后水平上的调控真核基因转录后水平上的调控第56页/共60页第五十六页，共61页。 膜受体介导的信息膜受体介导的信息(x