基础分子生物学课件
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基础分子生物学课件Chapter24 RNA的剪切与加工
三类剪接反应按两步 酯交换作用进行: 首 先游离羟基进攻外显 子1和内含子结合处, 接着外显子1末端产 生的羟基进攻外显子 2与内含子结合处.
24.12 Alternative splicing involves differential use of splice junctions. 可变剪接使用不同的剪 接位点. • 某些外显子可能会由于某一对剪接位点的使 用与否而被包含或被剔除于RNA产物中.
酿酒酵母tRNA前体的5'和3'的切割是由核酸内切酶的不 同亚基催化的. 另一个亚基可能通过测量成熟tRNA结构 中的某个点的距离, 以此为参数决定切割位点的位置. AI碱基对同样很重要.
24.18 The 3′ends of polI and polIII transcripts are generated by termination. 终止反应产生聚 合酶I和聚合酶III转录物的3'端.
• RNA聚合酶I在18个碱基终止序列处终止转录.
• RNA聚合酶III在G-C富含序列中的poly(U)4序 列处终止转录.
当终止产生3' 端, RNA聚合 酶和RNA在 DNA的终止 子序列上被释 放.
当核酸内切 酶在RNA的 特定序列处 切割并产生3' 端时, RNA聚 合酶继ends of mRNAs are generated by cleavage and polyadenylation. mRNA的3'端由 切割和多聚腺苷酸化产生. • 序列AAUAAA是一种切割信号, 用于产生多聚 腺苷酸化的mRNA 3'端. • 特异性因子和核酸内切酶在AAUAAA下游切割 mRNA. • 特异性因子和poly(A)聚合酶在3'端连续添加约 200个A残基.
分子生物学技术ppt课件
• 核酸研究中的应用十分广泛。
探针技术
• 探针是经过特殊标记的核酸片段，具有特定的 序列，能够与待测的核酸片段互补结合，因此 可用于检测核酸样品中的基因。
• 标记物：同位素、生物素或荧光染 Nhomakorabea • 核酸片段：人工合成、克隆的基因组DNA、
cDNA、RNA • 探针种类：DNA、RNA
印迹技术(Blotting): 将在凝胶中分离的 生物大分子转移(印迹)在固相化介质上 并加以检测分析的技术。
(1) DNA 印迹: Southern blotting (2) RNA 印迹: Northern blotting (3) 蛋白质印迹: Western blotting
印迹技术基本原理
凝胶电泳
转移
杂交
放射自显影 或化学显色
Southern blotting（DNA印迹技术）
组织或细胞中基因组DNA经限制性内切酶消 化后进行琼脂糖凝胶电泳，将含有DNA区带的凝 胶放入变性溶液变性后，使胶中的DNA分子转移 到NC膜上。转移完成后，加热使DNA固定于NC膜 上，用于杂交反应可进行DNA印渍。
三个步骤为一个循环。新合成的DNA分子作 为下一轮合成的模板，经多次循环（25～30次） 后即可达到扩增DNA片段的目的。
PCR的主要用途
目的基因的克隆 为重组DNA获得目的基因提供了简便快速的方法
基因的体外突变 利用PCR技术可以随意设计引物在体外进行基因 的嵌合、缺失、点突变等改造。
DNA和RNA的微量分析 一滴血液、一根毛发或一个细胞已足以满足PCR 的检测需要。
DNA序列分析 基因突变分析
PCR衍生技术
反转录PCR技术
mRNA反转录生成cDNA, cDNA 为模板PCR扩增
探针技术
• 探针是经过特殊标记的核酸片段，具有特定的 序列，能够与待测的核酸片段互补结合，因此 可用于检测核酸样品中的基因。
• 标记物：同位素、生物素或荧光染 Nhomakorabea • 核酸片段：人工合成、克隆的基因组DNA、
cDNA、RNA • 探针种类：DNA、RNA
印迹技术(Blotting): 将在凝胶中分离的 生物大分子转移(印迹)在固相化介质上 并加以检测分析的技术。
(1) DNA 印迹: Southern blotting (2) RNA 印迹: Northern blotting (3) 蛋白质印迹: Western blotting
印迹技术基本原理
凝胶电泳
转移
杂交
放射自显影 或化学显色
Southern blotting（DNA印迹技术）
组织或细胞中基因组DNA经限制性内切酶消 化后进行琼脂糖凝胶电泳，将含有DNA区带的凝 胶放入变性溶液变性后，使胶中的DNA分子转移 到NC膜上。转移完成后，加热使DNA固定于NC膜 上，用于杂交反应可进行DNA印渍。
三个步骤为一个循环。新合成的DNA分子作 为下一轮合成的模板，经多次循环（25～30次） 后即可达到扩增DNA片段的目的。
PCR的主要用途
目的基因的克隆 为重组DNA获得目的基因提供了简便快速的方法
基因的体外突变 利用PCR技术可以随意设计引物在体外进行基因 的嵌合、缺失、点突变等改造。
DNA和RNA的微量分析 一滴血液、一根毛发或一个细胞已足以满足PCR 的检测需要。
DNA序列分析 基因突变分析
PCR衍生技术
反转录PCR技术
mRNA反转录生成cDNA, cDNA 为模板PCR扩增
分子生物学PPT课件
顺式作用元件〔cis-acting element〕 反式作用因子〔trans-acting
element〕 真核生物启动子 增强子 转录因子〔trans-criptional factor,
TF) 转录过程
近启动子：〔核心启动子〕，－40～ ＋5，决定转录起始的准确位置。远启
动子：〔上游控制元件〕，－165～ －40，影响转录的频率。
膜受体介导的信息传递
cAMP -Ａ激酶 途径
磷脂酰肌醇途径
酪氨酸蛋白激酶 途径
胞内受体介导的信息传递
rRNA
RNA的加工成熟
tRNA mRNA
转录起始的选择 选择性加工 mRNA的稳定性
mRNA的构造 翻译的起始调节 可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始
调控 选择性翻译 小分子RNA的调控〔反义RNA、干
制 复制的过程
复制的保真性
复制的调控
定义
半保存复制 特点
类型〔线型、环状〕
参与DNA复制的物质
底物 模板 引物 DNA聚合酶 解链酶 引物酶 单链结合蛋白 拓扑异构酶 连接酶
复制起始 复制的过程 延伸
终止
复制起始点 复制方向 引发体的形成
DNApolⅠ和 Ⅲ的3′－5′活性 RNA引物起始复制，引物最终除去，
扰RNA、微小RNA、时序RNA〕 翻译的自我调节 翻译后程度的调控
谢谢
染色质构造对基因表达的影响 DNA的甲基化与去甲基化 染色体(质)丧失 基因扩增 基因重排
顺式作用元件 反式作用因子〔类型、构造〕 转录起始的调节〔转录起始复合物、
反式作用因子的活性、作用方式〕 RNA聚合酶 真核基因转录调控的主要形式 应答元件的作用机制 真核基因转录后程度上的调控
基础分子生物学课件Chapter4 成簇与重复
自从变为假基因后, 自从变为假基因后, 珠蛋白基 因发生了很多变化. 因发生了很多变化.
4.7 Unequal crossing-over rearranges gene crossingclusters. 不等交换使基因簇发生重排. 不等交换使基因簇发生重排. • 基因组中存在序列相似的一簇基因时, 其中非 基因组中存在序列相似的一簇基因时, 等位基因的错配可以造成不等交换, 等位基因的错配可以造成不等交换, 它在一条 重组染色体上形成缺失, 重组染色体上形成缺失, 而在另一条染色体上 形成相应的重复序列. 形成相应的重复序列. • 不同的地中海贫血是由于α-或β-珠蛋白基因 不同的地中海贫血是由于α 的不同缺失造成的. 的不同缺失造成的. 疾病的严重程度与单条基 因的缺失程度相关. 因的缺失程度相关.
Minisatellites are useful for genetic mapping. 小卫星序列可用于遗传作图. 小卫星序列可用于遗传作图.
• 个体基因组微卫星或小卫星序列间存在着
差异, 差异, 这可用来清楚地研究个体间的遗传关 系, 即每个个体各有50%的条带来自亲本中 即每个个体各有50%的条带来自亲本中 的一方. 的一方.
Chapter 4
Clusters and Repeats 成簇与重复
4.1 Introduction. 引言 • 基因成簇(Gene cluster)是指一组相邻基因是 基因成簇( cluster) 相同的或是相似的. 相同的或是相似的. • 基因家族(Gene family)包括一组外显子相关 基因家族( family) 的基因; 的基因; 其成员起源于一些祖先基因的复制 和变异. 和变异. • 卫星(Satellite) DNA包括许多短的基本重复 卫星(Satellite) DNA包括许多短的基本重复 单位的串联重复(可以是相同或相似). 单位的串联重复(可以是相同或相似).
分子生物学 PPT课件
• 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经 生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科 学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如 分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病 毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。 分子生物学是生命科学的核心前沿。
• 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百 态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例 如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外， 遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核 酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋 白质的有序合成，也表现出高度一致性。
• （五）小分子RNA研究进展
• 1993年，Lee RC等发现线虫(C.elegans) lin-4基 因编码的小分子RNA，其长度为22～61个核苷 酸——反义RNA。
• 反义RNA能与lin-14 mRNA的3ˊ非翻译区 （untranslated region，UTR）反义互补结合，阻 断lin-14的翻译，降低线虫早期发育阶段lin-14 蛋白的水平。
• 因此，分子生物学技术已成为推动生物 科学的各个领域向分子水平发展的重要 工具或手段，也是服务于人类和社会， 推动医药和工、农业发展的强大动力。
二、分子生物学的研究内容
• 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 • 1、核酸分子生物学： • 主要研究核酸的结构及其功能。 • 2、蛋白质分子生物学：
• 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、 DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、 二级结构和三维结构与功能的分析技术。
• 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分 子生物学技术的核心。
• 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基 因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。
分子生物学课件ppt
转基因技术
转基因技术是将外源基因导入生物体，实现基因的过 表达或补充。转基因技术的关键在于选择合适的载体 和导入方法。
THANKS
感谢观看
基因编辑技术的应用
基因编辑技术在许多领域都有广泛的应用，如罕见病治疗、癌症免疫治疗、农业育种等。 通过基因编辑技术，可以实现对特定基因的敲除、敲入或修饰，以达到治疗或改良的目的 。
基因编辑技术的伦理问题
虽然基因编辑技术具有巨大的潜力，但也引发了伦理和法律等方面的争议。在应用基因编 辑技术时，需要充分考虑伦理和法律问题，确保技术的合理应用和规范发展。
发展趋势
基因组学、蛋白质组学、代谢组学等 多组学研究，跨学科交叉融合，生物 信息学和计算生物学的发展等。
02
分生物学基本概念
基因与DNA
基因
基因是生物体内携带遗传信息的最小 单位，负责编码蛋白质或RNA分子 。
DNA
DNA是生物体的主要遗传物质，由四 种不同的脱氧核苷酸组成，通过特定 的序列排列储存遗传信息。
高通量测序
高通量测序是指一次可以对大量DNA或RNA分子进行序列测定的技术。高通量测序技术极大地提高了 基因组学和转录组学研究的效率，为生物医学研究提供了强大的工具。
04
分子生物学应用
生物医药研究
01
02
03
药物设计与开发
利用分子生物学技术，研 究药物与靶点的相互作用 ，提高药物的疗效和降低 副作用。
分子生物学前沿研究
表观遗传学研究
01
表观遗传学研究
表观遗传学是研究基因表达的调控机制，通过研究DNA甲基化、组蛋
白修饰等机制，揭示基因表达的调控规律，以及环境因素对基因表达的
影响。
02
分子生物学ppt课件
基因组大小(Mb)
0.58 1.83 4.20 4.60 13.50 12.50 466 165 97 2700 3000
基因数
470 1743 4100 4288 6034 4929 30000 13601 18424 30000 25000
染色体数*
无 无 无 无 16 16 21 4 6 20 23
包括：
结构基因组学
功能基因组学
三个亚领域.
比较基因组学
28
29
一、病毒基因组 二、原核生物基因组 三、真核生物基因组
30
一、病毒基因组
基因组（genome） 1个配（精子或卵子），1个单倍 体细胞或1个病毒所包含的全套遗传物质的总和。病毒核酸 或为DNA或为RNA，可以统称为病毒染色体。
完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不 受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。
分子生物学
Molecular Biology
1
What is Molecular Biology?
分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命规律和生命本质 的学科。
核心内容是从分子水平研究基因和基因的活动，这些活动主要 通过核酸和蛋白质的活动来实现。
医学分子生物学主要研究人体生物大分子和大分子体系的结构、 功能、相互作用及其与疾病发生、发展的关系。
16
三、基因的结构特点和分类
基因的结构
结构基因：编码区序列（coding region sequence ）
在细胞内表达为蛋白质或功能RNA的DNA序列
转录调控序列：非编码序列（non-coding sequence）
基因表达需要的调控区（regulatory region）序列， 包括启动子（promoter）、增强子（enhancer）等。
《分子生物学基础》PPT课件
可分为纤维状蛋白质和球状蛋白质两 大类。
根据化学组成分类
可分为简单蛋白质和结合蛋白质两大 类。
2024/1/24
20
05
基因表达的调控机制
Chapter
2024/1/24
21
原核生物的基因表达调控
转录水平调控
蛋白质水平调控
通过改变RNA聚合酶的活性或选择性 来影响基因转录。
通过蛋白质修饰、降解等方式来影响 蛋白质的稳定性和活性。
《分子生物学基础》PPT课件
2024/1/24
1
目录
2024/1/24
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 基因表达的调控机制 • 分子生物学的应用与展望
2
01
分子生物学概述
Chapter
2024/1/24
3
分子生物学的定义与发展
2024/1/24
rRNA
核糖体RNA，是核糖体的组成成分 ，参与蛋白质合成。结构特点包括 多个茎环结构和特定的功能区域。
13
RNA在基因表达中的作用
转录后的RNA需要经过加工才能 成为成熟的mRNA、tRNA或 rRNA。加工过程包括剪接、修饰 和折叠等。
RNA在基因表达调控中发挥着重 要作用。例如，microRNA可以 通过与mRNA结合抑制其翻译， 从而调控基因表达水平。
农业生产管理
应用分子生物学技术，对农业生产过程中的环境、土壤、水源等 进行监测和调控，提高农业生产的可持续性。
2024/1/24
27
分子生物学在工业领域的应用
生物制药
利用分子生Байду номын сангаас学技术，生产重组蛋白、抗体等生物药物，用于治疗 和预防疾病。
根据化学组成分类
可分为简单蛋白质和结合蛋白质两大 类。
2024/1/24
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05
基因表达的调控机制
Chapter
2024/1/24
21
原核生物的基因表达调控
转录水平调控
蛋白质水平调控
通过改变RNA聚合酶的活性或选择性 来影响基因转录。
通过蛋白质修饰、降解等方式来影响 蛋白质的稳定性和活性。
《分子生物学基础》PPT课件
2024/1/24
1
目录
2024/1/24
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 基因表达的调控机制 • 分子生物学的应用与展望
2
01
分子生物学概述
Chapter
2024/1/24
3
分子生物学的定义与发展
2024/1/24
rRNA
核糖体RNA，是核糖体的组成成分 ，参与蛋白质合成。结构特点包括 多个茎环结构和特定的功能区域。
13
RNA在基因表达中的作用
转录后的RNA需要经过加工才能 成为成熟的mRNA、tRNA或 rRNA。加工过程包括剪接、修饰 和折叠等。
RNA在基因表达调控中发挥着重 要作用。例如，microRNA可以 通过与mRNA结合抑制其翻译， 从而调控基因表达水平。
农业生产管理
应用分子生物学技术，对农业生产过程中的环境、土壤、水源等 进行监测和调控，提高农业生产的可持续性。
2024/1/24
27
分子生物学在工业领域的应用
生物制药
利用分子生Байду номын сангаас学技术，生产重组蛋白、抗体等生物药物，用于治疗 和预防疾病。
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基础分子生物学课件
5.4 The acceptor stem and anticodon are at ends of the tertiary structure. 接受臂和反密码子存在于三级结构的末端.
• 三叶草二级结构形成了L形三级结构, 一 端是接受臂, 另一端是反密码子.
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5.9 The 5 end of eukaryotic mRNA is capped. 真核生物细胞mRNA的5 ′端是被加帽的.
5 ′端加帽是通过5 ′ 5 ′键把一个G加到转录 物的末端碱基, 随后, 1-3个甲基基团被加 到新的末端鸟嘌呤的碱基或核糖上.
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基础分子生物学课件
帽子覆盖了mRNA 的5 ′端, 它可在几 个位点被甲基化.
双链体DNA中只有 一条链被转录为 RNA.
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基础分子生物学课件
5.3 Transfer RNA is the adapter. 转运RNA 形成三叶草结构.
• tRNA由74-95个碱基组成, 形成带有4个 恒定臂的三叶草二级结构(在更长的 tRNA中另有一个臂).
• tRNA用于与氨基酸结合并形成氨酰tRNA. 其具体步骤是: 将接受臂末端的腺 嘌呤核苷酸基团的2′或3′羟基与氨基酸上 的羧基结合起来, 从而形成酯键.
基础分子生物学课件
Poly(A)+ RNA 能 够用琼脂糖oligo(dT)将它从 其他RNA中分离 出来.
基础分子生物学课件
tRNA折叠为紧凑的 L形三级结构, 其一 端为氨基酸, 另一端 为反密码子.
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5.5 Messenger RNA is translated by ribosomes. 信使RNA由核糖体翻译.
• 核糖体是用沉降系数来描述的(细菌的核糖体为70S, 真核 生物的核糖体为80S).
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tRNA有接应器的 双重特性, 可以同 时辨别氨基酸和 密码子. 3’的腺 苷酸能共价连接 氨基酸, 反义密码 子能与mRNA密 码子配对.
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基础分子生物学课件
tRNA的三叶草 结构具有不变或 半变的碱基对, 及保守的互补碱 基对相互作用.
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• mRNA只有在修饰全部完成后才能从细胞核内被 转运到细胞质中.
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真核生物细胞的mRNA是在5 ′端 加帽, 3 ′端加多聚腺苷酸.
基础分子生物学课件
真核生物细胞的 mRNA需要转录, 修 饰, 加工, 核质运输和 翻译.
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基础分子生物学课件
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2020/11/11
基础分子生物学课件
5.1 Introduction 引言
• 编码区指的是基因上能代表蛋白序列的那 部分。
• DNA的编码链与mRNA的序列是一样的。 • 双链DNA的模板链是指用于确定互补单
链RNA的那条链（非模板链与RNA产物 的序列相同). • 转录是指以DNA为模板合成RNA。 • 翻译是指以RNA为模板合成蛋白质。
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基因表达需要的三类 RNA是mRNA(携带编 码序列), tRNA(提供与 密码子相应的氨基酸) 和rRNA(为蛋白质合 成提供环境的核糖体 的重要组成单元).
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5.2 mRNA is produced by transcription and is translated. mRNA 由 转录而来并被用于翻 译.
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mRNA由库中不 断循环的核糖体 翻译.
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5.7 The life cycle of bacterial messenger RNA. 细菌mRNA的生命周期.
• 在细菌中, 转录和翻译是同时进行的, 在 mRNA和合成尚未结束时, 它的翻译已经开始 了.
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5.8 Eukaryotic mRNA is modified during or after its transcription. 真核生物细胞mRNA 在转录时或转录后是被修饰的.
• 真核生物细胞mRNA是在转录时或转录后的短时 间内在细胞核内被修饰的.
• 修饰包括在5 ′端甲基化的加帽和在3 ′端加一条多 聚腺苷酸序列.
• 核糖体包括大亚基(在细菌和真核生物中分别为50S和60S) 和小亚基(在细菌和真核生物中分别为30S和40S)
• 核糖体提供了合适的环境, 可以使氨酰-tRNA根据对应的 三联体密码子, 将氨基酸加入到正在合成的蛋白质上.
• 核糖体沿着RNA的5' 3 '方向移动.
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• 细菌的mRNA是不稳定的, 其半衰期只有几分 钟.
• 细菌的mRNAห้องสมุดไป่ตู้多顺反子, 有几个编码区, 分
别代表不同的基因.
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在细菌中, mRNA的 转录, 翻译和降解几 乎同时进行.
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细菌RNA包括了转录区和非转录区. 每个编 码区有自己的起始子和终止子. 一个典型的 mRNA包括了几个编码区.
一个核糖体包 括两个亚基.
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5.6 Many ribosomes bind to one mRNA. 多个核糖体结合到一个mRNA上.
一条mRNA可同时由几个核糖体翻译. 每 个核糖体则处于mRNA上的不同位置.
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一条多聚核糖体包括一条正在翻译的mRNA 和几个同时由5 ′ 3 ′移动的核糖体. 每个核糖 体包括两个tRNA分子, 一个携带新生蛋白质, 另一个携带下一个待加的氨基酸.
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5.10 The 3 ′ terminus is polyadenylated. 3 ′端的多聚腺苷酸化.
• 约200个腺嘌呤被加到细胞核中的转录 物尾部.
• poly(A)被特异的蛋白质PABP结合. • poly(A)有助于稳定mRNA, 防止降解.
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