分子生物学3相关基础知识ppt课件

1、第三讲相关根底知识周坤福一、生物大分子 通常将一切的生物分子简单地分为两类： 一类是小分子，即为简单的单体物质； 另一类是大分子，普通为多聚化合物。1、生命物质的十三个层次 量子小分子生物大分子 生物大分子聚合体细胞器细胞“系 细胞组织器官系统个体种群生态系 2、生物大分子 是指生物体内由分子量较低的根本构造单位首尾相连构成的多聚化合物。如核酸是由核苷酸与核苷酸相连而构成的，蛋白质的多肽链是由氨基酸与氨基酸相连而成。根本构造单位的陈列顺序构成了生物大分子的一级构造，在此根底上可构成复杂的空间构造。核酸、蛋白质和多糖都属于生物大分子范畴。核酸与蛋白质的构造与功能是分子程度生命活动的根底，分子生物

2、学的研讨内容根本上围绕核酸与蛋白质展开的。 3、生物大分子聚合体 如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白 4、细胞“系 遗传信息流、膜流、能流、以受体为主的通讯流等。 复制复制replication 以以DNA为模板为模板,按碱按碱基互补配对原那么基互补配对原那么,聚合成新的聚合成新的DNA链链的过程。的过程。二、二、DNA复制的特点复制的特点1、DNA的半保管复制实验根据、 2019年10月，在由权威的美国杂志组织的一次评选中，梅塞尔森和斯塔尔的半保管复制实验中选为有史以来生物学领域“最美丽的一项实验。DNA复制的普经过程 即DNA复制时一条链是延续合成的，另一条是不延续分段合成最后才衔接生长链。由于DN

3、A双链方向相反，当双链以复制的起点解开构成复制叉时，3端位于复制起点的模板链合成新链是从5向3开展，是DNA聚合酶前进的方向，故可以延续合成，而5端位于复制起点的模板链，由于缺乏3向5走向的DNA聚合酶不能够合成延续新链，只能以不延续的方式分段进展。此延续合成的新链其合成方向与复制叉前进方向一致，称领头链，分段合成的短链称冈崎片段，其合成方向与复制叉前进方向相反，称为随从链。 复制起始点origin of replication常用ori或O表示。细胞中的DNA复制一经开场就会延续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制 复制子或复制单元：NDA复制从起始点直到终点为止，每个这样的DNA

4、单位称复制子。原核细胞中，每个DNA分子只需一个复制起始点，因此只需一个复制子；真核生物中，复制是从许多起始点同时开场的，所以每个DNA分子上有许多个复制子大肠杆菌的DNA复制 定点开场双向复制这是原核与真核生物DNA复制最主要的方式三、DNA损伤与修复1紫外线引起的DNA损伤 2电离辐射引起的DNA损伤 3、化学要素引起的DNA损伤 1烷化剂对DNA的损伤 2碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤二DNA损伤的后果 1、点突变：指DNA上的单一碱基的变异转换：嘌呤与嘌呤、嘧啶与嘧啶；颠换：嘌呤与嘧啶或嘧啶与嘌呤 2、缺失：指DNA链上一个或一段核苷酸的消逝 3、插入：指一个或一段核苷酸插入到DNA

5、链中 4、倒位或转位：指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处 5、双链断裂三DNA修复 1、回复修复 这是较简单的修复方式，普通都能将DNA修复到原样1光修复 最早发现的DNA修复方式，由细菌中的光解酶完成。后发现类似的修复酶广泛存在于动植物中，人体细胞中也有发现。 2单链断裂的重接 3碱基的直接插入 4烷基的转移2、切除修复是修复DNA损伤最为普遍的方式，对多种DNA损伤都能起修复作用。普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的DNA修复机制切除修复：先切除DNA损伤序列，再合成补充切除的片段3、重组修复、重组修复 切除错误片段，自另一条复制好的链中找相应片段补充。

6、反响需求RecA等蛋白参与。4、SOS修复是指DNA遭到严重损伤、细胞处于危急形状时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完好性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变率。此系统由十几个修复蛋白组成。四基因突变 是指由于DNA碱基对的置换、增添或缺失而引起的基因构造的变化。 1、自发突变：在自然条件下发生 2、诱发突变：人工利用物理或化学药剂诱发 根据基因构造的改动方式分为：碱基置换突变和移码突变 根据遗传信息的改动方式分为：同义突变、错义突变、无义突变四、转录、复制、翻译 1、转录 转录是以DNA的一股为模板合成一条互补RNA的过程。以下

7、是一个例子： DNA的两股在转录过程中扮演不同的角色，因此需求加以区别。做为模板的一股称为模板股(template strand)、负股(minus strand)或反义股(antisense strand)；另外一股叫做非模板股(non-template strand)、正股(plus strand)、意义股(sense strand)或密码股(coding strand)。转录后的RNA序列与DNA的密码股一样，只不过DNA的T被取代成U。(2)解开DNA的双螺旋。担任解开双螺旋的酶是解螺旋酶(helicase)。原核生物的RNA聚合酶具有解螺旋酶的功能，但是真核生物的RNA聚合酶没有，其

8、DNA的双螺旋系由特定的转录因子解开。 转录的整个过程至少需包含以下步骤： (1)聚合酶来到转录起点附近。DNA里隐含转录起点的序列称为启动子promoter。原核生物的RNA聚合酶可以直接识别启动子，真核生物的RNA聚合酶那么需藉助於转录因子(transcription factor)。DNA溶解解开双螺旋的概要图示。(a)转录前的DNA。(b)转录中 (3)以DNA的一股为模板合成RNA，所用的原料是核苷三磷酸(nucleoside triphosphates, NTPs)。 (4)终止转录。真核生物和原核生物利用不同的信号终止转录。注：遗传密码的终止密码子代表肽链合成的终止，并非转录的终

9、止。 在真核生物里，与DNA结合的组蛋白会妨碍RNA聚合酶和DNA的作用，因此需求其他转录因子来应付此种情况。转录转录RNA转录 是以一条全序列负链RNA为模板，指点合成几条较短的正链RNA即mRNA的过程称RNA，如疱疹性口炎病毒RNA可转录出5种单顺反子mRNA，进而翻译出5种蛋白质。 2、复制 分DNA复制与RNA复制，前者如上述。后者是指以RNA为模板，在RNA指点的RNA聚合酶也称RNA复制酶催化下合成互补的RNA链的过程。RNA病毒如流感病毒、狂犬病毒或双链RNA病毒都能进展复制。 3、翻译：以mRNA为模板合成肽链的过程称翻译。 4、逆转录：以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下利

10、用宿主细胞中4种dNTP为原料在引物的3端以53方向合成与RNA互补的DNA链cDNA的过程称逆转录。 复制、转录与逆转录的区别 首先是原料不同；酶不同；摸版不同；生成物不同。别的还有调控方式，参与的因子等不同五、转录的根底 1、转录单位：指RNA聚合酶作用的起始点与终止位点之间的DNA顺序 2、转录子：指2个或2个以上严密连锁并共同转录一种mRNA分子的构造基因组成的复合单位。只存在于原核生物中。启动子等基因1基因2基因3终止子转录子转录单位构造基因3、启动子(promoter)： 又称启动基因，是DNA模板上专注地与RNA聚合酶结合并决议转录从何处起始的部位，也决议基因的转录效率。生物中有

11、许多启动子，如大肠杆菌约有2000个启动子。各启动子的效率可不一样，大肠杆菌的强启动子每2秒钟启动一次转录，而弱启动子每10分钟才启动一次，从百多个大肠杆菌启动子构造的分析，得知两个强启动子的同源序列的中心在转录起始部位(基因编码链上第一个核苷酸) 5侧约10和35个核苷酸处，弱启动子序列中往往有多处核苷酸被置换。许多原核生物都含有这两个重要的启动子区： 真核生物的启动子部位与原核生物不同，而且启动转录的活性，除需启动子外，还需某些外加序列4、DNA指点的RNA聚合酶 催化NTP合成与模板互补的RNA RNA 聚 合 酶 所 催 化 的 反 应 。 大肠杆菌的RNA聚合酶含有五个亚单元：a两个

12、，b、b及各一个。 真核生物的RNA聚合酶有三种：Pol I、Pol II及Pol III。其中最主要的是Pol II，参与一切蛋白质基因以及大部分snRNA基因的转录。Pol I位於细胞核的核仁，担任合成5S以外的rRNA。Pol III位於核仁外，担任合成tRNA、5S rRNA、U6 snRNA及一些小RNA(如7SL、7SK、7SM 等)。这三种聚合酶各由十几个亚单元组成，其中四个与大肠杆菌RNA聚合酶的a、b和b类似。不过，真核生物的RNA聚合酶并不包含类似因子的亚单元。它需藉助於普通性转录因子才干来到启动子区域，发扬聚合酶的功能。5、终止子 终止子是终止子是DNA分子中终止转录的核

13、苷酸序分子中终止转录的核苷酸序列。而终止密码子是作为翻译终止的信号，列。而终止密码子是作为翻译终止的信号，在以下图中，在以下图中，DNA分子下面一条被从左到分子下面一条被从左到右转录，从画线右转录，从画线DNA转录来的转录来的RNA片段构片段构成发夹环，由于两框中核苷酸含有互补碱成发夹环，由于两框中核苷酸含有互补碱基顺序，这就迫使基顺序，这就迫使DNA/RNA杂交区域裂开，杂交区域裂开，因此随后包括氢链结合较弱的多聚腺苷酸因此随后包括氢链结合较弱的多聚腺苷酸和尿嘧啶和尿嘧啶mRNA分子就从这个位置脱离下分子就从这个位置脱离下来。来。6、加强子 是可以加强与之相连锁的基因转录活性的调控序列(顺式

14、作用元件)，其本身不具备启动子的活性。转录单位200bp包括2个72bp的反复序列删除转录活性下降与克隆化和兔珠蛋白基因共价结合转染Hela细胞珠蛋白基因的表达比对照组添加200倍加强子实验1978Reddy等最早发现，后证明在真核细胞基因中也普遍存在加强子的作用特征： 与启动子的相对位置和取向无关，具有远程效应只需共处一条DNA分子上； 需求特定的蛋白因子参与； 有些能在几乎一切类型细胞中发扬作用，而大多数具有相对组织特异性。六、转录调控元件与因子 1、顺式作用元件：为与构造基因串联的DNA顺序，它们对基因转录的准确起始和活性调理起着非常重要的作用。如启动子、加强子等。 2、反式作用因子：是分布于不同或一样染色体上基因所编码的蛋白质因子，经过顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而调理基因转录的活性。 七、基因扩增的概念 在某些情况下，真核细胞DNA分子的一定顺序反复进展复制，而其它部分不复制，这种景象称为基因扩增。两栖类的卵母细胞中多见它是经过改动基因数量而调理基因表达产物的一种调理方式。 八、DNA探针 是指一段有标志的与知的DNA互补的DNA片段。 基因探针probe就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列，