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医学分子生物学技术

医学分子生物学技术. 刘湘帆. 结论：核酸是遗传物质 （ 1944 年 ）. 1 9 5 3 年. 第一讲 基因总论. 第一节 基因的概念 第二节 病毒基因组 第三节 细菌基因组 第四节 真核生物基因及其特点. 无论是病毒、原核生物或是真核生物，其 RNA 或蛋白质的结构信息都是以 基因 的形式贮存在核酸分子中。. 基因的概念. 遗传：生物性状相对稳定地从亲代传 递至子代，使生物的物种得以 保存。 变异：生物在不断变化的环境中为适 应生存而自身发生变化。变异

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Presentation Transcript

  1. 医学分子生物学技术 刘湘帆

  2. 结论：核酸是遗传物质 （1944年）

  3. 1 9 5 3 年

  4. 第一讲 基因总论 • 第一节 基因的概念 • 第二节 病毒基因组 • 第三节 细菌基因组 • 第四节 真核生物基因及其特点

  5. 无论是病毒、原核生物或是真核生物，其RNA或蛋白质的结构信息都是以基因的形式贮存在核酸分子中。无论是病毒、原核生物或是真核生物，其RNA或蛋白质的结构信息都是以基因的形式贮存在核酸分子中。

  6. 基因的概念 • 遗传：生物性状相对稳定地从亲代传 递至子代，使生物的物种得以 保存。 • 变异：生物在不断变化的环境中为适 应生存而自身发生变化。变异 是生物进化的源泉。

  7. 基因的分子生物学定义

  8. 位于染色体上呈直线排列的遗传单位。是编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。位于染色体上呈直线排列的遗传单位。是编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。 • 基因的构成： --编码蛋白质或RNA的基因 (结构基因，functional gene) --具有调节功能的片段或序列 ，提供转录、复制、重组起始信号（调节基因,control gene）

  9. 一个基因应包括： --编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列 --转录所必须的调控序列 编码区上游5’端非编码序列 内含子 编码区下游3’端非编码序列

  10. 基因组： 一个细胞或生物体中一套完整的遗传物质的总和 细胞基因组： 一个细胞所有染色体上全部基因和 基因间的DNA的总和

  11. 人类基因组计划(HGP)：Human Genome Project 美国科学家Dulbecoo于1986年率先提出，旨在阐明人类基因组DNA长达 3×109 对碱基的序列，发现所有人类基因并明确其在染色体上的位置，从而在整体上破译人类遗传信息。

  12. 原核生物基因组

  13. 生物包括： 原核生物——原核细胞（细菌、立克 次体、支原体、衣原体、 螺旋体等） 真核生物——真核细胞（多细胞动、 植物及酵母等） 非原核非真核生物——病毒、噬菌体

  14. 原核细胞与真核细胞的特点 • 原核细胞：无核膜、核仁，核物质分散，不形成明显的细胞核，遗传物质简单。无细胞器。 • 真核细胞：有细胞核及核仁，遗传物质与蛋白质结合形成染色体集中于核中。有细胞器。

  15. 原核细胞及真核细胞核酸的差异 • 转录与翻译的方式不同 • DNA含量不同 • 真核细胞有细胞器DNA （如线粒体DNA）

  16. 转录 翻译

  17. 病毒及噬菌体：既非原核生物，又非真核生物。它们必须寄生于宿主细胞内进行繁殖，遗传机制随宿主不同而不同。噬菌体也是病毒，它是感染细菌和真菌的微生物病毒。病毒及噬菌体：既非原核生物，又非真核生物。它们必须寄生于宿主细胞内进行繁殖，遗传机制随宿主不同而不同。噬菌体也是病毒，它是感染细菌和真菌的微生物病毒。

  18. 细菌基因组的结构特点

  19. 基因组多数由环状双链DNA分子组成 • 具有类核结构 • 操纵子结构

  20. 类核（nucleoid）：染色体经高度折叠、盘绕聚集在一起，形成致密的类核。其中心为RNA和支架蛋白质组成，外周是双链闭合DNA结构。类核（nucleoid）：染色体经高度折叠、盘绕聚集在一起，形成致密的类核。其中心为RNA和支架蛋白质组成，外周是双链闭合DNA结构。

  21. 外层：环状双链DNA分子 内层：RNA分子和蛋白质

  22. 操纵子结构（operon）： • 功能上相关的几个结构基因往往串联排列在一起，受上游共同的调控区和下游转录终止信号所构成的基因表达单位。转录时，几个基因转录在一条mRNA链上，再分别翻译成各自不同的蛋白质。

  23. 操 纵 子

  24. 结构基因中无内含子，与真核细胞的主要区别。编码区基因占基因组比例约50%左右，存在间隔区。结构基因中无内含子，与真核细胞的主要区别。编码区基因占基因组比例约50%左右，存在间隔区。 • DNA绝大部分用于编码蛋白质，结构基因多为单拷贝， • 结构基因中无重叠现象（一段DNA序列编码几种蛋白质多肽链） • 基因组中存在重复序列 • 基因组中存在可移动的DNA序列，如转座子和质粒等

  25. 质粒 • 独立于细菌细胞染色体以外，能自主复制的共价闭合环状DNA分子。作为一个完整的复制子，在转化细胞后能自主复制，并对细菌的一些代谢活动和抗药性表型产生重要作用，即给细菌带来特殊标志。

  26. 质粒的生物学特点 • 质粒中携带许多基因，影响生物学性状 • 质粒可从一个细菌转移至另一个细菌，其携带的遗传性状也随之转移。 • 质粒并非细菌生命活动所必需，其编码的性状对细菌有保护作用

  27. 质粒的结构特点 • 环状DNA分子 • 含复制启动子，在其下游具复制起始点(ori) • 选择标记 • 多克隆位点 (polylinker)

  28. 质粒特性 1. 质粒的主要成分为环状DNA分子，分子相对小。 2. 含有高效的自主复制成分 3. 选择的标记：如抗药性标记。 4. 限制性内切酶单一切口。 5 .质粒的复制依赖于宿主细胞。

  29. 多克隆位点

  30. 6. 不相容性:携带相同复制子的质粒不能在同一细菌中共存。 7. 质粒转移性：可以在同种属或异种属之间转移。

  31. 质粒的类型 • 按复制机制： 1.严紧型质粒：在“严紧”控制下复制的质粒。它的复制受到细胞蛋白的影响。一旦细胞复制停止，质粒拷贝数不能增加。低拷贝数质粒，每一个细胞只有一个或几个拷贝。 2.松弛型质粒：高拷贝数质粒，每个细胞可含10-200个拷贝。 细胞停止复制后质粒仍可继续复制。

  32. 按质粒功能分型 • F质粒： • 决定细菌的性别，能将宿主染色体基因和它本身转移到另外一个宿主中。 • 是一种游离的基因，可以整合到染色体基因组中。 • F`质粒

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