中文版分生第七课课件

1、分子生物学-基因操作(gene manipulation) 柴 玉 荣 郑州大学基础医学院 组胚 1Gene Manipulation StartsAt the DNA LevelThe nucleuscontains DNASource: Access Excellence我们需要操纵基因的DNA编码的蛋白质. DNA本身就是一个双螺旋分子储存在核细胞. 机体内每一个细胞都完全相同的DNA分子. 2DNA Is PackagedSource: Access Excellence双链DNA； 染色体 浓缩染色体是有DNA构成在整个生命周期的细胞,DNA是一个不凝结的形式.染色体仅出现在细胞分裂

2、的过程.3染色体包含基因染色体基因资料来源与卓越所有基因存在于在染色体上的特定的位置。每条染色体包含有成千上万的基因4分析工具常常使用的理化分析方法: 超速离心法用来评估材料。大小电泳用来测试高电荷质量比紫外吸收分光光度法测定此外光的吸收量和DNA成正相关基础化学分析氮磷比率为1.675凝胶电泳这项技术可以确定dna6凝胶电泳的步骤1. 用限制性内切酶切割dna.2. 使dna片段通过凝胶.3. 在凝胶中片段会形成dna带4. DNA带是独一无二的,可以用来确定一个物种.5. DNA带像“遗传指纹”.7DNA: 遗传物质在1944年 一组测试确定了传代物质的化学本质应用的技术已经排除了蛋白质和

3、rna作为遗传物质的可能性确定dna就是遗传物质8赫尔希-蔡斯转型实验的过程他们显示噬菌体感染是来自于DNA9DNA 结构罗莎琳富兰克林的x射线数据表明有一个螺旋DNA的形状;数据还表明是一个常规，重复的结构DNA序列被认为不规则的沃森和克里克提出了磷酸多糖骨架在外面,碱基对在内的双螺旋结构模型10DNA螺旋结构类似于一个螺旋楼梯梯子两侧的把手代表着磷酸多糖楼梯的台阶像碱基对每十个碱基对环形上升一周箭头所示是反向平行的双联11DNA的组成生化学家在20世纪40年代确定了核苷酸的组城DNA的组成包括含氮碱基: 腺嘌呤 (A)胞嘧啶(C)鸟嘌呤 (G)胸腺嘧啶 (T)磷酸脱氧核糖12DNA的组成D

4、na是磷酸核糖在外，碱基对在内的双螺旋分子碱基对按照一定的法则配对:A结合TG结合C13RNA 组成成分含氮碱基和dna一样，只是尿嘧啶取代了胸腺嘧啶磷酸核糖14核苷酸DNA 和 RNA 的组成亚单位是核苷酸，它们连接在一起，形成核酸链核苷酸包含一个和磷酸核糖1位相连的基团Dna和rna中的磷酸和核糖通过磷酸二酯键相连接15DNA 连接核苷酸 是由 核苷和一个磷酸基团通过磷酸二酯键相连接组成的核苷酸可能含有一个两个甚至三个磷酸基团16核苷三磷酸例如三磷酸核苷有极性分子的顶端含有一个5磷酸基即5端底部含有一个3羟基即3端17核酸的物理化学性质DNA和RNA分子能在几个不同的结构变体中出现相对湿度

5、的变化会引起DNA分子结构的变化Dna螺旋在生理情况下是右手螺旋，但是在1979年人们发现了左手螺旋形的dna分子 左手螺旋的dna分子被称为Z-DNA一个基因活化需要Z-DNA18各种DNA的结构高湿度下的dna是B型 DNA在比细胞内的湿度下降75%左右的环境中dna表现为A型在A型时碱基对不再垂直于螺旋轴A型DNA可以在当一个DNA与RNA在溶液中杂交时看到19Dna的生物特异性G和C,A和T的比值在任何特定的有机体是固定的G + C占总百分比的变化从22到73%不等这样的差别在物理性质上也得到体现20DNA 变性在热的作用下，dna连保持完整的共价键力量变得削弱和不稳定维持稳定的力量破

6、坏时，两条连发生变性或融化当有一半的DN连接断开时的温度成为解链温度或TmGC 在dna中的含量对解链温度有影响，含量越高解链温度越高21DNA 变性除了温度下列方法也可使dna变性:有机溶剂高 pH低渗溶液GC 含量也会影响 DNA 密度直接的，线性相关这是由于一个A-T碱基的摩尔体积比碱基的G-C摩尔体积要大22DNA 复性Dna双链解离后在合适的环境中会重新结合在一起，这个过程称为热处理或者是复性n三个重要的因素:温度 最好低25度于 TmDNA 浓度 在一定范围内应使浓度较高以便于两条链能识别对方复兴时间 时间越久，越容易发生23多核苷酸连杂交杂交就是两种不同的核酸结合在一起双联应当包

7、括 1条 DNA 和1 条RNA也可以是两条互补的或者是大部分互补的dna链24DNA 大小Dna大小有三种衡量方法:碱基对的数目 分子量-一个碱基对约是660长度 每10.4个碱基对组成一个螺旋，长度约是33.2 埃可以用电子显微镜或者是凝胶电泳来测量分子量的大小 25DNAs各种大小和形状噬菌体DNA是典型的例子有的dna是线状的超螺旋的 DNA 像扭曲的橡皮筋26自然状态下的DNA尺寸范围从几千个碱基到成千上万的序列变化不等小分子量的到哪能通过电子显微镜估算这项技术当然也能分辨出dna的形状是环形的，线性的，还是超螺旋的DNA 大小27Dna大小与基因组容量大小的关系如何知道在dna分子

8、的特定片段中有过少个基因?不能单从dna的大小来决定相关因素:Dna和基因的关系?基因之间的关联?28Dna大小与基因组容量大小的关系在dna分子中有过少个基因? 假设如下 基因翻译成蛋白质蛋白质大约有 40,000 D有多少氨基酸这是否代表什么?平均一个氨基酸的质量大约是110 D平均蛋白质- 40000/110 = 364氨基酸各氨基酸= 3 DNA碱基对364个氨基酸需要1092碱基对29DNA 基因组容量平均DNA会有多大?大肠杆菌 染色体4.6 x 106 bp4200 蛋白质L噬菌体 (侵染大肠杆菌)4.85 x 104 bp44 蛋白质x174噬菌体 (最小当中的一种)5375

9、bp5蛋白质30DNA含量和C值矛盾C值矛盾是每单倍体细胞的DNA含量值可能会以为更复杂复杂生物体比简单的生物体需要更多的基因相对于酵母，老鼠或人这个观点是正确的但是青蛙比人类每个细胞多7倍31C值矛盾观察发现,更复杂的生物并不一定总是需要比简单的有机体更多的基因，这一点被称为C值矛盾最有可能的解释是,DNA悖论不编码基因的功能是目前复杂的组织有更多的越少的DNA的原因32DNA, 基因，蛋白质之间的关系基因?DNA?蛋白质?33基因和蛋白质的关系实验表明,有缺陷的基因表达的酶也会有缺失这些导致一个假设的产生，一个基因负责制造一种酶可能但并不完全正确的假设酶可以有几个多肽、每一个基因编码只有一

10、个多肽许多基因编码非酶蛋白质一些基因的终端产物不是多肽链组成341. 蛋白质序列与基因序列相关 NH3+-Met-Asp-Gly-Trp-Ser-Lys-COO- ATG GAT-GCT TGG-AGT-AAA C C C G A TCT G C A G2. 基因的遗传信息被用来设计聚合酶链反应的引物正向引物: 5-ATGGAT/CGCN-3反向引物: 5-T/CTTNC/GT/ACCA-3注释: T/C =在这个位置混合T和C; N =四个核苷酸的混合物反向引物正相反补充的基因序列基因和蛋白质的关系35基因的活性基因执行三个主要的角色保守复制生成RNA和蛋白质积累突变36A-复制富兰克林和威尔金斯利用x射线衍射技术得到DNA的数据,沃森和克里克提议DNA双螺旋结构:两条