崔仕超比较基因组学和原核生物的进化生物化学与分子生物学PPT课件
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基因组医学分子生物学课件
基因常为单拷贝(占99.7%) ，但编码rRNA 的 基因往往是多拷贝的。 9. 具有编码同工酶的同基因 10. 不同的原核生物基因组中的GC含量变化很 大，其范围从25%~75%。因此测量基因组 的GC含量可以用来识别细菌种类。
基因组医学分子生物学
第四节 真核生物基因组
基因组医学分子生物学
一、真核生物基因组远大于原核生物基因组 真核生物基因组复杂性体现在两个方面: ❖ 具有复杂多样的结构形式 ❖ 具有复杂精细的基因表达调控机制 真核生物基因组结构庞大，人类单倍 体基因组DNA约3.3109 bp ，约有3~3.5万 个基因。大肠杆菌基因组只有4.6106 bp。
转录成一条mRNA链，编码3条多肽链 （1）β- 半乳糖苷酶 （2）β- 半乳糖苷透性酶 （3）β- 半乳糖苷乙酰化酶
基因组医学分子生物学
操纵子(operon)的结构与功能
操纵子
调控区
信息区
结构基因
I
P
O
S1
控制区
阻遏物基因 启动子 操纵基因
Inhibitor Promoter Operator gene gene
基因组医学分子生物学
四、在原核生物基因组的非编码区内 主要是一些调控序列
原核生物基因组DNA序列中有多个具有各 种功能的识别区域，如复制起始区OriC，复制 终止区TerC ，转录启动区和终止区等。这些区 域往往具有特殊序列，并且含有反向重复序列。 大肠杆菌色氨酸操纵子：
3端含有40bp的GC 丰富区，其后紧跟一个 AT丰富区，此为转录终止子结构。
第三节 原核生物基因组
基因组医学分子生物学
原核生物基因组通常比较简单，其基 因 组 大 小 在 0.6×105 （ 支 原 体 ） 到 8×106 （固氮菌），基因数目从几百~数千。一般 来说，基因数目与其基因组大小呈正相关 比例。
基因组医学分子生物学
第四节 真核生物基因组
基因组医学分子生物学
一、真核生物基因组远大于原核生物基因组 真核生物基因组复杂性体现在两个方面: ❖ 具有复杂多样的结构形式 ❖ 具有复杂精细的基因表达调控机制 真核生物基因组结构庞大，人类单倍 体基因组DNA约3.3109 bp ，约有3~3.5万 个基因。大肠杆菌基因组只有4.6106 bp。
转录成一条mRNA链，编码3条多肽链 （1）β- 半乳糖苷酶 （2）β- 半乳糖苷透性酶 （3）β- 半乳糖苷乙酰化酶
基因组医学分子生物学
操纵子(operon)的结构与功能
操纵子
调控区
信息区
结构基因
I
P
O
S1
控制区
阻遏物基因 启动子 操纵基因
Inhibitor Promoter Operator gene gene
基因组医学分子生物学
四、在原核生物基因组的非编码区内 主要是一些调控序列
原核生物基因组DNA序列中有多个具有各 种功能的识别区域，如复制起始区OriC，复制 终止区TerC ，转录启动区和终止区等。这些区 域往往具有特殊序列，并且含有反向重复序列。 大肠杆菌色氨酸操纵子：
3端含有40bp的GC 丰富区，其后紧跟一个 AT丰富区，此为转录终止子结构。
第三节 原核生物基因组
基因组医学分子生物学
原核生物基因组通常比较简单，其基 因 组 大 小 在 0.6×105 （ 支 原 体 ） 到 8×106 （固氮菌），基因数目从几百~数千。一般 来说，基因数目与其基因组大小呈正相关 比例。
2024版年度现代分子生物学(全套课件180P)ppt课件
2024/2/3
链的延伸
RNA聚合酶沿DNA模板 移动，催化RNA链的延
伸。
转录终止
RNA聚合酶在特定信号 作用下停止转录，释放
RNA链。
16
转录后修饰
包括5’端加帽、3’端 加尾等修饰过程。
RNA的加工与成熟
剪接
去除内含子，连接外显子，形成成熟的 mRNA。
编辑
对某些核苷酸进行修饰或替换，改变RNA的 编码信息。
DNA复制和修复过程中的突变 和重组为生物进化提供了原材
料。
疾病发生与发展
DNA复制和修复异常可能导致 基因突变和基因组不稳定，进
而引发疾病的发生和发展。
2024/2/3
14
04
RNA转录与加工
2024/2/3
15
RNA转录的过程与机制
转录起始
RNA聚合酶与DNA模板 结合，形成转录起始复
合物。
疗。
基因治疗
通过导入正常基因或修复突变基 因，恢复细胞功能，达到治疗疾
病的目的。
精准医疗
结合基因诊断与治疗，为患者提 供定制化的治疗方案，提高治疗
效果和生活质量。
2024/2/3
26
07
分子生物学技术与应用
2024/2A重组技术
利用限制性内切酶、DNA连接酶等工具酶，实现 DNA片段的切割、连接和重组，构建重组DNA分子。
8
基因组的组成与特点
基因组的定义
基因组是一个生物体所有 基因的总和，包括核基因 组和细胞器基因组。
2024/2/3
基因组的组成
基因组由DNA序列、RNA 序列和蛋白质序列等组成， 其中DNA序列是主要的遗 传物质。
基因组的特点
链的延伸
RNA聚合酶沿DNA模板 移动，催化RNA链的延
伸。
转录终止
RNA聚合酶在特定信号 作用下停止转录，释放
RNA链。
16
转录后修饰
包括5’端加帽、3’端 加尾等修饰过程。
RNA的加工与成熟
剪接
去除内含子，连接外显子，形成成熟的 mRNA。
编辑
对某些核苷酸进行修饰或替换，改变RNA的 编码信息。
DNA复制和修复过程中的突变 和重组为生物进化提供了原材
料。
疾病发生与发展
DNA复制和修复异常可能导致 基因突变和基因组不稳定，进
而引发疾病的发生和发展。
2024/2/3
14
04
RNA转录与加工
2024/2/3
15
RNA转录的过程与机制
转录起始
RNA聚合酶与DNA模板 结合，形成转录起始复
合物。
疗。
基因治疗
通过导入正常基因或修复突变基 因，恢复细胞功能，达到治疗疾
病的目的。
精准医疗
结合基因诊断与治疗，为患者提 供定制化的治疗方案，提高治疗
效果和生活质量。
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07
分子生物学技术与应用
2024/2A重组技术
利用限制性内切酶、DNA连接酶等工具酶，实现 DNA片段的切割、连接和重组，构建重组DNA分子。
8
基因组的组成与特点
基因组的定义
基因组是一个生物体所有 基因的总和，包括核基因 组和细胞器基因组。
2024/2/3
基因组的组成
基因组由DNA序列、RNA 序列和蛋白质序列等组成， 其中DNA序列是主要的遗 传物质。
基因组的特点
基因组医学分子生物学课件
2. 基因组相对较小，只有一个DNA复制启始位 点（OriC)。
3. 结构基因无重叠现象，基因组中任何一段 DNA不会用于编码2种蛋白质。
4. 结构基因是连续的，没有内含子
基因组医学分子生物学
基因组医学分子生物学
5. 编码蛋白质的结构基因常为单拷贝(占99.7%) ，但 编码rRNA的基因往往是多拷贝的。这有利于核糖体 的快速组装。 6. 基因组中重复序列很少。 7. 具有编码同工酶的基因。这是一类结构不完全相 同，而功能相同的基因。如E.coli含有2个编码乙酸 乳酸合成酶的基因和2个编码分支酸变位酶同工酶的 基因。 8. 不同的原核生物基因组中的GC含量变化很大， 其范围从25%~75%。因此测量基因组的GC含量可 以用来识别细菌种类。
S2
S3
?
结构基因1，2，3...
Structure gene
表达阻 转录起始 遏蛋白 部位
结合RNA 聚合酶
管基与理因“操的关纵“闭结 ”开构 ，放”转 表录 达功出m能R蛋N白A、 可结合阻遏蛋 白基因组医学分子生物学
三、原核生物基因组还具有一些结构上的特点
1. 原核生物基因组中的基因密度非常高，基因 组序列中编码区所占的比例较大（约为50% 左右）。
基因组医学分子生物学
四、在原核生物基因组的非编码区内 主要是一些调控序列
原核生物基因组DNA序列中有多个具有各 种功能的识别区域，如复制起始区OriC，复制 终止区TerC ，转录启动区和终止区等。这些区 域往往具有特殊序列，并且含有反向重复序列。 大肠杆菌色氨酸操纵子：
3端含有40bp的GC 丰富区，其后紧跟一个 AT丰富区，此为转录终止子结构。
转座子的共同结构特点是它们的两个末端具 有反向重复序列，即一个末端序列为AGCT，那 么另一个末端序列则为TCGA。若缺失任何一端， 都会妨碍转座功能。
3. 结构基因无重叠现象，基因组中任何一段 DNA不会用于编码2种蛋白质。
4. 结构基因是连续的，没有内含子
基因组医学分子生物学
基因组医学分子生物学
5. 编码蛋白质的结构基因常为单拷贝(占99.7%) ，但 编码rRNA的基因往往是多拷贝的。这有利于核糖体 的快速组装。 6. 基因组中重复序列很少。 7. 具有编码同工酶的基因。这是一类结构不完全相 同，而功能相同的基因。如E.coli含有2个编码乙酸 乳酸合成酶的基因和2个编码分支酸变位酶同工酶的 基因。 8. 不同的原核生物基因组中的GC含量变化很大， 其范围从25%~75%。因此测量基因组的GC含量可 以用来识别细菌种类。
S2
S3
?
结构基因1，2，3...
Structure gene
表达阻 转录起始 遏蛋白 部位
结合RNA 聚合酶
管基与理因“操的关纵“闭结 ”开构 ，放”转 表录 达功出m能R蛋N白A、 可结合阻遏蛋 白基因组医学分子生物学
三、原核生物基因组还具有一些结构上的特点
1. 原核生物基因组中的基因密度非常高，基因 组序列中编码区所占的比例较大（约为50% 左右）。
基因组医学分子生物学
四、在原核生物基因组的非编码区内 主要是一些调控序列
原核生物基因组DNA序列中有多个具有各 种功能的识别区域，如复制起始区OriC，复制 终止区TerC ，转录启动区和终止区等。这些区 域往往具有特殊序列，并且含有反向重复序列。 大肠杆菌色氨酸操纵子：
3端含有40bp的GC 丰富区，其后紧跟一个 AT丰富区，此为转录终止子结构。
转座子的共同结构特点是它们的两个末端具 有反向重复序列，即一个末端序列为AGCT，那 么另一个末端序列则为TCGA。若缺失任何一端， 都会妨碍转座功能。
医学分子生物学基因与基因组ppt课件
因子识别并特异结合和启动转录的DNA序 列。有方向性，位于转录起始位点上游。
ppt课件.
12
真核生物RNApolⅡ的启动子
上游启动子元件（UPE）
修饰点 切离加尾
AATAAA
翻译起始点
外显子
转录起始点
增强子
OCT-1结 合位点
-25bpTATA盒 CAAT盒
GC盒
内
转录终止点
含
子
转录因子OCT-1： ATTTGCAT八聚体
第二章
基因与基因组
Gene and Genome
ppt课件.
1
第一节 基因
一、基因概念的发展 二、基因的结构
ppt课件.
2
一、基因概念的发展
1909，W. L. Johannsen 将遗传因子改称为基因（gene），提出基 因
型和表型的概念
1910，T. H. Morgan 证实基因在染色体上
1941，G. W. Beadle & E. L. Tatum 链孢霉中生化反应的遗传控制，
基因表达的特异DNA序列。
糖皮质激素反应元件：
cccaaagagctctgtgtpcptc课t件.
19
3. 增强子（enhancer） 与反式作用因子结合，增强转录活性，
在基因任意位置都有效，无方向性。
• 凝血酶基因增强子-922 to -897：
5’-GTGTTCCTGCTCTTTGTCCCTCTGTC-3’
酸序列所构成的遗传单位。
2. 顺式作用元件有哪些？ 主要有启动子和上游启动子元件、增强子、
沉默子、反应元件、Poly(A)加尾信号。
ppt课件.
24
第二节 基因组(genome)
ppt课件.
12
真核生物RNApolⅡ的启动子
上游启动子元件（UPE）
修饰点 切离加尾
AATAAA
翻译起始点
外显子
转录起始点
增强子
OCT-1结 合位点
-25bpTATA盒 CAAT盒
GC盒
内
转录终止点
含
子
转录因子OCT-1： ATTTGCAT八聚体
第二章
基因与基因组
Gene and Genome
ppt课件.
1
第一节 基因
一、基因概念的发展 二、基因的结构
ppt课件.
2
一、基因概念的发展
1909，W. L. Johannsen 将遗传因子改称为基因（gene），提出基 因
型和表型的概念
1910，T. H. Morgan 证实基因在染色体上
1941，G. W. Beadle & E. L. Tatum 链孢霉中生化反应的遗传控制，
基因表达的特异DNA序列。
糖皮质激素反应元件：
cccaaagagctctgtgtpcptc课t件.
19
3. 增强子（enhancer） 与反式作用因子结合，增强转录活性，
在基因任意位置都有效，无方向性。
• 凝血酶基因增强子-922 to -897：
5’-GTGTTCCTGCTCTTTGTCCCTCTGTC-3’
酸序列所构成的遗传单位。
2. 顺式作用元件有哪些？ 主要有启动子和上游启动子元件、增强子、
沉默子、反应元件、Poly(A)加尾信号。
ppt课件.
24
第二节 基因组(genome)
医学分子生物学ppt完整版
2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
医学分子生物学PPT课件
高通量测序技术则可以对整个 基因组进行测序，提供更加全 面和准确的基因信息，是目前 最先进的基因诊断技术之一。
基因诊断技术在临床中应用案例分析
01
基因诊断技术在临床中应用广泛，如用于遗传性疾病的诊断、病原体 检测、药物基因组学等。
02
例如，对于遗传性疾病的诊断，基因诊断技术可以检测出患者是否携 带某种遗传病的致病基因，为疾病的早期预防和治疗提供依据。
03
在病原体检测方面，基因诊断技术可以快速、准确地检测出病原体的 种类和数量，有助于临床医生及时采取有效的治疗措施。
04
药物基因组学则是利用基因诊断技术，分析个体对药物的代谢和反应 差异，为个体化用药提供指导。
07
基因治疗策略安全性问题 探讨
基因治疗策略概述
基因治疗定义
通过修改或操纵人类或其 他生物的遗传物质以达到 治疗疾病的目的。
06
基因诊断技术原理临床应 用
基因诊断技术原理简介
基因诊断是利用分子生物学技术 ，检测和分析基因的结构和功能 异常，从而对疾病进行诊断和预
测。
基因诊断技术基于DNA或RNA 水平的变化，包括基因突变、基 因缺失、基因插入、基因重排等
。
通过检测这些变化，可以确定个 体是否携带某种疾病的易感基因 或已经患病，为临床诊断和治疗
提供依据。
基因诊断技术方法分类
基因诊断技术主要包括核酸检 测技术、基因芯片技术、高通
量测序技术等。
核酸检测技术是最常用的基因 诊断方法之一，包括聚合酶链 式反应（PCR）、实时荧光定 量PCR等，可用于检测病原体
、基因突变等。
基因芯片技术是一种高通量的 基因检测技术，可以同时检测 多个基因的变化，适用于大规 模筛查和基因表达谱分析。
基因诊断技术在临床中应用案例分析
01
基因诊断技术在临床中应用广泛，如用于遗传性疾病的诊断、病原体 检测、药物基因组学等。
02
例如，对于遗传性疾病的诊断，基因诊断技术可以检测出患者是否携 带某种遗传病的致病基因，为疾病的早期预防和治疗提供依据。
03
在病原体检测方面，基因诊断技术可以快速、准确地检测出病原体的 种类和数量，有助于临床医生及时采取有效的治疗措施。
04
药物基因组学则是利用基因诊断技术，分析个体对药物的代谢和反应 差异，为个体化用药提供指导。
07
基因治疗策略安全性问题 探讨
基因治疗策略概述
基因治疗定义
通过修改或操纵人类或其 他生物的遗传物质以达到 治疗疾病的目的。
06
基因诊断技术原理临床应 用
基因诊断技术原理简介
基因诊断是利用分子生物学技术 ，检测和分析基因的结构和功能 异常，从而对疾病进行诊断和预
测。
基因诊断技术基于DNA或RNA 水平的变化，包括基因突变、基 因缺失、基因插入、基因重排等
。
通过检测这些变化，可以确定个 体是否携带某种疾病的易感基因 或已经患病，为临床诊断和治疗
提供依据。
基因诊断技术方法分类
基因诊断技术主要包括核酸检 测技术、基因芯片技术、高通
量测序技术等。
核酸检测技术是最常用的基因 诊断方法之一，包括聚合酶链 式反应（PCR）、实时荧光定 量PCR等，可用于检测病原体
、基因突变等。
基因芯片技术是一种高通量的 基因检测技术，可以同时检测 多个基因的变化，适用于大规 模筛查和基因表达谱分析。
分子生物学总结 PPT课件共32页
第三章 复制
一、DNA复制概况
▪ 概念： Replicon、 replication bubbles、 Replication
fork、 semi-coservative replication、 semidiscontinuocos replication、 Okazaki fragment、 leading strand、 lagging strand
组成 • 端粒结合蛋白 • 端粒的功能（※） ：保护染色体结构和功能的
完整性 • 端粒酶的作用机制 • 端粒、端粒酶与衰老、肿瘤的关系※
第四章 转录和转录后加工
转录
• 1.概念（※） ：transcription、 promoter、 terminator、 read-through、 transcription factors、 Cis-acting elements、 Trans-acting factors、 ribozyme、 alternative splicing、
• 疾病： Thalassemia(地中海贫血)
3. discontinuous gene
• 概念※ ：不连续基因（discontinuous gene ） 、
外显子（exon ） 、内含子（intron ） • 证据（理解）：R环结构、限制性内切酶分析 • 外显子和内含子的连接区 • （※） … …的可变调控： 组成性剪接、选择性
• 2.概述：转录和DNA复制的区别、 Template(模板) • 3.E.coli RNA聚合酶：全酶 、核心酶 、功能
• 4.转录过程
• 模板的识别：启动子、 -10序列、-35序列
• 起始
• 延伸
• 终止：不依赖ρ因子的终止子、依赖于ρ因子的终止子
分子生物学全套课件96P课件共97页文档
Sulfurylase
In one tube in one machine Automated process Light strength is absolutely proportional to ATP, thus to PPi to base on the template
ATP (+ sulfate)
Then what?
Amplification (PCR) +Separation
ROCHE Strategy
Emulsion PCR; 1 fragment/ bead
Primer
dNTP (each)
Polymerase
Template
Not clearly demonstrated
PCR amplification (Chain extension) Emulsion breaking Template dissociation
polony
20 microns
Position overlapped one base one image color order = base adding order = sequence
Reversible terminators: Illumina
Bridge amplification of DNA fragments is randomly distributed across eight channels of a glass slide, to which high-density forward and reverse primers are covalently attached. The solid-phase amplification produces ~80 million molecule clusters (MCs) from individual ssDNA templates. A primer is annealed to the free ends of templates in each MC. The polymerase extends and then terminates DNA synthesis from a set of four reversible terminators (RTs), each labeled with a different dye. Unincorporated RTs are washed away, base identification is performed by four-colour imaging, and blocking and dye groups are removed by chemical cleavage to permit the next cycle. Colour images for a given MC provide reads of ~45 bases. Substitutions are the most common error type.