花卉分子生物学复习课课件

花卉分子生物学主要学习内容遗传的物质基础基因和基因组复制、转录和翻译基因表达与调控基因功能研究方法基因工程原理花卉分子生物学复习课考试题型：一、名词解释（每题3分，共24分）二、单项选择题（每题1.5分，共15分）三、判断题（每题1分，共10分）四、简答题（每题6分，共36分）五、论述题（每题15分，共15分）考试成绩60%，平时成绩40%花卉分子生物学复习课第一、二章

遗传的物质基础染色体的结构遗传物质的本质及证明核酸的化学组成及理化性质花卉分子生物学复习课染色质的基本结构单元核小体nuclesome8个组蛋白分子组成核小体的核心DNA在八聚体缠绕1.75圈，大约146bp组蛋白H1结合在DNA分子的出口和入口处染色体的结构花卉分子生物学复习课DNA是遗传物质的直接证据肺炎双球菌感染实验（Griffith,1928）噬菌体感染实验（HersheyandChase，1952）3.烟草花叶病毒(TMV)感染试验花卉分子生物学复习课核酸的化学组成及理化性质脱氧核糖核酸

DeoxyribonucleicAcid,DNA核糖核酸

RibonucleicAcid,RNA结构单位：核苷酸（五碳糖、碱基、磷酸）花卉分子生物学复习课DNA的二级结构结构要点：反向平行;

碱基配对;

碱基距离为0.34nm;

螺距为3.4nm。花卉分子生物学复习课核酸的杂交核酸分子杂交：具有互补序列（或某一区段互补）的两条多核苷酸链，通过碱基互补配对形成稳定的双链分子的过程。Northern、Southern、Western花卉分子生物学复习课第三章DNA的生物合成复制体系复制的过程（起始、延伸、终止）

体外复制—PCR技术简介花卉分子生物学复习课复制体系

底物:

dATP,dGTP,dCTP,dTTP

聚合酶:

依赖DNA的DNA聚合酶（DNA-pol）

模板:

解开成单链的DNA母链引物:

提供3

-OH末端使dNTP可以依次聚合

其他的酶和蛋白质因子DNA连接酶螺旋酶DNA拓扑异构酶单链结合蛋白花卉分子生物学复习课参与DNA复制的酶与蛋白因子总览图花卉分子生物学复习课催化5’

3’方向合成多聚核苷酸

3’

5’核酸外切酶活性：使酶能从刚合成的链的3’末端切下核苷酸

校读核酸外切酶活性：从合成的链中去除一部分已经和模板结合的核苷酸，这一功能主要存在于细菌DNA复制后的滞后链过程中不连接DNA片段的连接过程中DNA聚合酶的三种活性：

花卉分子生物学复习课DNApolymerase基本功能花卉分子生物学复习课

聚合酶链反应简称PCR，是一项在短时间内大量扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。

基因的体外复制——PCR技术花卉分子生物学复习课

聚合酶链式反应

(polymerasechainreaction,PCR）模板引物dNTPMg2+

TaqDNA聚合酶变性延伸退火花卉分子生物学复习课第四章转录

转录：以DNA为模板，在RNA聚合酶的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录。

花卉分子生物学复习课参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子RNA合成方向：5’→3'花卉分子生物学复习课二、参与转录起始的关键酶与元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）（1）全酶(holoenzyme)

由4种(5个)亚基α2ββ’σ组成（2）核心酶(coreenzyme)

α2ββ’

，参与转录的全过程（3）σ亚基亦称σ因子（σfactor)—转录辅助因子

识别启动子，不参与转录过程花卉分子生物学复习课（二）启动子(promoter)启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。41-44bp花卉分子生物学复习课原核生物启动子保守序列转录起点-10区（Pribnow框）T80A95T45A60a50T96-35区（Sextama框）T84T84G78A65C54a456bpCATTATAATTTGACA15~20bp-10元件-35元件-1+1+30花卉分子生物学复习课σ因子RNA聚合酶中识别及结合启动子的亚基，延长时脱落，不参与转录过程，是转录辅助因子。σ因子识别位点：启动子-35区、-10区（一）转录起始复合物三、转录的基本过程：起始、延伸、终止真核生物的起始

较原核生物复杂

◆顺式作用元件

◆转录因子(transcriptionfactor,TF)

RNA聚合酶Ⅱ所需的转录因子

---转录因子Ⅱ（TFⅡ）

●

亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。核心酶····DNA····RNA（二）转录延伸花卉分子生物学复习课终止子（terminator，t）

●强终止子－内部终止子

●弱终止子－需要ρ因子（rhofactor）又称为ρ依赖性终止子（Rho-dependentterminator）不依赖Rho(ρ)因子的转录终止依赖Rho(ρ)因子的转录终止（三）转录终止花卉分子生物学复习课四、转录后加工花卉分子生物学复习课mRNA转录后加工原核生物mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时即进行翻译。亦有少数多顺反子的mRNA需要核酸酶切成小单位，然后再翻译。真核生物mRNA原初转录物很大，在加工过程中形成许多分子大小不等的中间物，称为核内不均一RNA（hnRNA)，需要进一步进行加工修饰转化为mRNA。加工包括：（1）hnRNA被剪接，剪掉内含子（DNA上非编码序列）转录序列，拼接外显子（DNA上的编码序列）转录序列。（2）3’端添加polyA“尾巴”；（3）5’端连接“帽子”结构（m7G5

ppp5

NmpNp-）花卉分子生物学复习课五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多顺反子的形式存在多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。花卉分子生物学复习课●5’

端无“帽子”结构，3’

端没有或只有较短的poly（A）结构。SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。花卉分子生物学复习课2、真核生物mRNA的特征5’

端存在“帽子”结构多数mRNA

3’

端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）以单顺反子的形式存在花卉分子生物学复习课逆转录原理的应用－RT-PCR

反转录PCR：是将RNA的反转录（RT）和cDNA的聚合酶链扩增（PCR）相结合的技术。主要用于基因表达的检测。ProteinBiosynthesis

蛋白质的生物合成第五章翻译

花卉分子生物学复习课mRNA简并性通用性连续性摇摆性

每3个核苷酸为一组，对应一个氨基酸，叫做一个密码子（codon)。

起始密码子：AUGGUG;终止密码子:UAAUAGUGA一、DNA与遗传密码（一）mRNA是蛋白质生物合成的模板起始密码子：AUG终止密码子：UAA,UGA,UAG编码区非编码区开放读框（openreadingframe,ORF）二、3种RNA分子（二）tRNA—转运氨基酸（二）tRNA—转运氨基酸通过密码子与反密码子的相互作用

碱基互补配对原则tRNA的功能真核生物：游离核糖体或与内质网结合原核生物：游离核糖体或与mRNA结合成串状的多核糖体（三）核糖体(rRNA)—蛋白质合成场所三、蛋白质的生物合成过程三种RNA：mRNA、tRNA、rRNA原料：20种aa需要酶及众多蛋白因子、ATP、GTP等蛋白质合成方向：N端→C端mRNA的翻译方向：5ˊ→3ˊ（一）蛋白质合成的一般特征（二）蛋白质生物合成的过程两个前提：氨基酸活化核糖体解离进位成肽转位（三）肽链的延伸第六章基因和基因组

花卉分子生物学复习课1950年，发现玉米粒的颜色经常发生变化认为：一种控制基因在玉米基因组中移动的结果移动基因(movablegenens)指可在DNA分子间进行转移的DNA片段。也叫跳跃基因(jumpinggenes)。花卉分子生物学复习课DNA-RNA方式转座子DNA-DNA方式转座子花卉分子生物学复习课基因家族基因家族（multigenefamily）指DNA序列具有较高的同源性（通常大于50%），并且其编码产物具有相同或相似生理功能的一组结构基因。直系同源（orthology）是指不同物种内的同源序列，它们来源于物种形成时的共同祖先基因。旁系同源（paralogy）基因是指同一基因组（或同一物种的基因组）中，由于始祖基因的加倍而横向/水平方向（horizontal）产生的几个同源基因。花卉分子生物学复习课RNAmRNA外显子1外显子2外显子3内含子1内含子2DNA剪切断裂基因指基因的编码序列在DNA分子上是不连续排列的，而是被不编码的序列所隔开。花卉分子生物学复习课真核生物基因组

真核生物的基因组定义：一个物种的单倍体的染色体数目称为该物种的基因组。基因组的大小（C值）：一个基因组含有的碱基总数。表达序列、重复序列和非编码序列。花卉分子生物学复习课

高等生物具有比低等生物更复杂的生命活动，所以，理论上应该是它们的C值也应该更高。但是事实上C值没有体现出与物种进化程度相关的趋势。高等生物的C值不一定就意味着它的C值高于比它低等的生物。这种生物学上的DNA总量的比较和矛盾，称为C值悖论。花卉分子生物学复习课真核生物基因组都是由大分子双链线状DNA构成。染色体通常成对出现（双倍体）。基因组非常庞大，结构非常复杂，有多个复制起始位点。基因组中存在大量的重复序列以及非编码序列。在一定程度上也是生物进化的标尺。真核生物基因组中也存在一些可移动的DNA序列（转座元件）。真核生物基因组的特点花卉分子生物学复习课微卫星DNA（satelliteDNA）

其重复单位为2~5bp，存在于常染色体，常见于内含子中。人类基因组DNA中平均每6～10kb就有一个STR位点。不同个体之间在一个同源STR位点的重复次数不同。由于重复单位及重复次数不同，使其在不同种族，不同人群之间的分布具有很大差异性，构成了STR遗传多态性。(CA)n和(TG)n：核心序列结构相同，重复单位数目10-60个花卉分子生物学复习课第七章真核生物基因表达的调控DNA水平上的调控染色质水平上的调控转录水平的调控转录后调控翻译后调控花卉分子生物学复习课真核基因表达调控的顺式作用元件顺式作用元件(cis-actingelement)是指DNA分子上对基因表达有调节活性的特定核苷酸序列。顺式作用元件多位于基因上游或内含子中，只影响同一DNA分子上的基因。真核基因的顺式作用元件按其功能可以分为：启动子,增强子,静止子1.转录水平的调控

花卉分子生物学复习课组成型启动子

组成型启动子在所有组织中都能启动基因的表达。组织特异型启动子诱导型启动子

所谓诱导型启动子就是在某些特定的物理或化学的刺激下，此种启动子可以大幅度地提高基因的转录水平，因此，亦称为诱导型调节序列或诱导型增强子启动子类型及应用研究花卉分子生物学复习课反式作用因子

反式作用因子（trans-acting

factor）指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。真核生物反式作用因子通常指转录因子（transcription

factor，TF）。反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。花卉分子生物学复习课特异转录因子(specialtranscriptionfactors)能够选择性调控某种或某些基因转录表达的蛋白质因子称为特异性转录因子.为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达。一般转录因子特殊转录因子花卉分子生物学复习课转录调节因子结构DNA结合域转录激活域TF蛋白质-蛋白质结合域二聚化结构域与RNA聚合酶结合与顺式元件识别、结合花卉分子生物学复习课2.DNA水平的调控DNA水平上的调控是通过改变基因组中有关基因的数量和结构顺序而控制基因的表达。基因扩增基因重排

DNA的甲基化花卉分子生物学复习课DNA的甲基化指在DNA甲基转移酶(DNMTs)的作用下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体，将甲基添加在DNA分子中的碱基上。花卉分子生物学复习课DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率从而引起基因的失活。活跃表达的基因都是甲基化不足的基因。表达活性与甲基化程度呈负相关。甲基化可以调控基因表达花卉分子生物学复习课3.染色质水平的调控

组蛋白质修饰

组蛋白的乙酰化和基因表达的状态相关。

被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变组蛋白的修饰状态，使其与DNA的结合由紧变松，这样靶基因才能与转录复合物相互作用。因此，组蛋白是重要的染色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。花卉分子生物学复习课4.转录后调控mRNA剪接RNA干扰microRNA花卉分子生物学复习课(1)mRNA的剪接大多数真核生物基因是不连续的，外显子与内含子相间排列而转录的时候外显子和内含子是一起转录的转录以后必须降内含子切除，才能形成成熟的mRNA分子这个过程成为内含子的剪接（splicing）花卉分子生物学复习课可变剪接同一初级转录产物通过不同的剪接方式，形成不同的成熟mRNA分子。

选择性剪接的不同形式＊深蓝：均保留的exon;

浅蓝：仅在一个mRNA中保留的exon;

黄色：intron;

红线：被剪切去的区域。花卉分子生物学复习课（2）RNA干扰

一些小的双链RNA可以高效、特异地阻断体内特定基因表达，促使mRNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型,称为RNA干扰(RNAinterference,RNAi，也译作RNA干预或者干涉或者沉默)。花卉分子生物学复习课（3）microRNAmiRNA是广泛存在于真核生物中的一组短小的、不编码蛋白质的RNA家族，它们是由19-25个核苷酸组成的单链RNA；类似于siRNA的分子，由高等真核生物基因组编码，miRNA通过和靶基因mRNA碱基配对引导沉默复合体（RISC）降解mRNA或阻碍其翻译。

花卉分子生物学复习课5.翻译后调控直接来自核糖体的线状多肽链是没有功能的，必须经过加工、蛋白质折叠才具有活性。

花卉分子生物学复习课按照育种目标，根据已知的目标性状的遗传背景，进行严密的分子设计，通过体外DNA重组技术和DNA转移技术，有目的地改造生物体，以创造出新的生物类型的技术体系。第十章植物基因工程花卉分子生物学复习课基因工程中的工具酶限制性内切核酸酶

DNA连接酶

DNA聚合酶反转录酶最重要的工具酶是限制性内切核酸酶花卉分子生物学复习课

将外源DNA片段运送进宿主细胞进行扩增或表达的运载工具称为载体。植物基因工程载体

克隆载体：分离和扩增目的基因使用的载体。转化载体：将目的片断导入受体细胞并使之表达的载体。花卉分子生物学复习课植物基因工程中常用的选择标记和报告基因功能：在选择压力下把转化体选择出来。特点：在特定培养基上生长；与目的基因嵌和表达。花卉分子生物学复习课报告基因和选择基因的