生物化学与分子生物学课件：五年制 复制(第八版)
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生物化学和分子生物学八年制讲义4
H2O
核苷酸酶
核苷酸酶
核苷酸酶
nucleotidase
Pi
NH 2
H2O
nucleotidase
Pi
NH3
OH
N
N
N
N
腺嘌呤核苷脱氨酶
N N-R
腺嘌呤核苷
adenosine deaminase
N N-R
次黄嘌呤核苷
adenosine
inosine
核苷磷酸化酶
Pi
nucleotidase
OH
Pi
N
N
N H2 N N-R
嘌呤碱及1'-磷酸核糖 1'-磷酸核糖在磷酸核糖变位酶的作用下可转变为
5'-磷酸核糖，参与戊糖磷酸途径；嘌呤碱重新利 用或氧化成尿酸
目录
H2O
NH3
NADP+ NADPH + H+
AMP脱氨酶
GMP 还原酶
AMP deaminase
NH3 GMP reductase
GMP
AMP
IMP H2O
H2O
目录
体内实验资料：
早在演绎核苷酸生物合成前，生物化学家就已经发现 动物会排泄3种不同的含氮废物，即NH3、尿素和尿 酸。尿酸就是嘌呤化合物的代谢产物。
在 1950 年 间 ， John M. Buchanan 和 G. Robert Greenberg采用同位素示踪结合嘌呤核苷酸降解物— —尿酸分析证明，嘌呤分子的原子N1来自门冬氨酸， N3和N9来自谷氨酰胺等，完成了嘌呤生物合成过程的 演绎。更为重要的是，他们还发现嘌呤不是以游离含 氮碱，而是以核苷酸形式在体内合成的。
carbamoyl phosphate,CP aspartic acid
理学生物化学与分子生物学八年制课件5
＊以终末微血管为中轴，将肝小叶中的肝细胞分为 三条带：
I 区：肝小叶门周区 III区：肝小叶中央周区 II区：介于I区与III区之间
目录
终末微血管
中央静脉
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
肝门管区
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 中央静脉
肝细胞分带示意图 箭头表示血流方向
肝门管区
肝细胞物质代谢的区域化
I带
III带
I带
III带
葡萄糖的释放 糖原分解 糖异生作用
GSH
转移酶
H OH H OH
二氢二醇衍生物
SG OH
谷胱甘肽结合物
目录
• 迄今已鉴定出30余种人类编码CYP的基因。 • 按氨基酸序列同源性在40%以上分类，可将人肝细胞
P450 分 为 5 个 家 族 ： CYP1 、 CYP2 、 CYP3 、 CYP7 和 CYP27。 • 在同一家族中，按氨基酸序列同源性在55%60%，又 可进一步分为A、B、C等亚族。 • 对异生素进行生物转化的主要CYP是CYP1、CYP2和 CYP3。其中又以微粒体CYP3A4、CYP2C9、CYP1A2 和CYP2E1的含量最多。
目录
目录
黄曲霉素是致肝癌的重要危险因子 ——黄曲霉素B1经CYP作用生成的黄曲霉素2,3-环
氧化物可与DNA分子中鸟嘌呤结合，引起DNA突变。
O O
O
O
O
O
NADPH+H+ + O2
O
O
P450
O
O
OCH 3
黄曲霉素B1
O
O
OCH 3
HN
2,3-环氧黄曲霉素
H2N N
H2N
NH
N
O
O
O
I 区：肝小叶门周区 III区：肝小叶中央周区 II区：介于I区与III区之间
目录
终末微血管
中央静脉
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
肝门管区
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 中央静脉
肝细胞分带示意图 箭头表示血流方向
肝门管区
肝细胞物质代谢的区域化
I带
III带
I带
III带
葡萄糖的释放 糖原分解 糖异生作用
GSH
转移酶
H OH H OH
二氢二醇衍生物
SG OH
谷胱甘肽结合物
目录
• 迄今已鉴定出30余种人类编码CYP的基因。 • 按氨基酸序列同源性在40%以上分类，可将人肝细胞
P450 分 为 5 个 家 族 ： CYP1 、 CYP2 、 CYP3 、 CYP7 和 CYP27。 • 在同一家族中，按氨基酸序列同源性在55%60%，又 可进一步分为A、B、C等亚族。 • 对异生素进行生物转化的主要CYP是CYP1、CYP2和 CYP3。其中又以微粒体CYP3A4、CYP2C9、CYP1A2 和CYP2E1的含量最多。
目录
目录
黄曲霉素是致肝癌的重要危险因子 ——黄曲霉素B1经CYP作用生成的黄曲霉素2,3-环
氧化物可与DNA分子中鸟嘌呤结合，引起DNA突变。
O O
O
O
O
O
NADPH+H+ + O2
O
O
P450
O
O
OCH 3
黄曲霉素B1
O
O
OCH 3
HN
2,3-环氧黄曲霉素
H2N N
H2N
NH
N
O
O
O
理学生物化学与分子生物学八年制课件2
真 核 生 物 基 因 组 是 指 一 套 完 整 单 倍 体 DNA （ 染 色 体 DNA）及线粒体或叶绿体DNA的全部序列，既有编码序列， 也有大量存在的非编码序列。
细菌基因组包含了拟核和质粒中的DNA序列。 病毒基因组有的为DNA（DNA病毒），有的则为RNA （RNA病毒）。
目录
二、基因组学包括结构基因组学、功 能基因组学和比较基因组学
基因转录的区域 转录因子结合位点 染色质修饰点 DNA甲基化位点等
❖ 研究技术：
微阵列（microarray） SAGE MPSS
目录
（一）微阵列是大规模基因组表达谱研究的 主要技术
❖ 微阵列或基因芯片（DNA chip）原理 利用光导化学合成、照相平板印刷以及固相表面 化学合成等技术，在固相表面合成成千上万个寡 核苷酸探针，并与放射性同位素或荧光物标记的 来自不同细胞、组织或整个器官的DNA或mRNA 反转录生成的第一链cDNA进行杂交，然后用特 殊的检测系统对每个杂交点进行定量分析。
目录
③连续克隆系图（clone contig map）： 采用酶 切位点稀有的限制性内切酶或高频超声破碎技术 将DNA分解成大片段后，再通过构建酵母人工 染色体（yeast artificial chromosome，YAC）或 细菌人工染色体（bacterial artificial chromosome，BAC）获取含已知基因组序列标 签位点（sequence tagged site，STS）的DNA大 片段。
❖ 转录组的特点：受到内外多种因素的调节，因 而是动态可变的。能够揭示不同物种、不同个 体、不同细胞、不同发育阶段及不同生理病理 状态下的基因差异表达信息。
目录
二、转录组学的核心工作是分析基因 表达谱
细菌基因组包含了拟核和质粒中的DNA序列。 病毒基因组有的为DNA（DNA病毒），有的则为RNA （RNA病毒）。
目录
二、基因组学包括结构基因组学、功 能基因组学和比较基因组学
基因转录的区域 转录因子结合位点 染色质修饰点 DNA甲基化位点等
❖ 研究技术：
微阵列（microarray） SAGE MPSS
目录
（一）微阵列是大规模基因组表达谱研究的 主要技术
❖ 微阵列或基因芯片（DNA chip）原理 利用光导化学合成、照相平板印刷以及固相表面 化学合成等技术，在固相表面合成成千上万个寡 核苷酸探针，并与放射性同位素或荧光物标记的 来自不同细胞、组织或整个器官的DNA或mRNA 反转录生成的第一链cDNA进行杂交，然后用特 殊的检测系统对每个杂交点进行定量分析。
目录
③连续克隆系图（clone contig map）： 采用酶 切位点稀有的限制性内切酶或高频超声破碎技术 将DNA分解成大片段后，再通过构建酵母人工 染色体（yeast artificial chromosome，YAC）或 细菌人工染色体（bacterial artificial chromosome，BAC）获取含已知基因组序列标 签位点（sequence tagged site，STS）的DNA大 片段。
❖ 转录组的特点：受到内外多种因素的调节，因 而是动态可变的。能够揭示不同物种、不同个 体、不同细胞、不同发育阶段及不同生理病理 状态下的基因差异表达信息。
目录
二、转录组学的核心工作是分析基因 表达谱
人卫第8版第十二章生物化学与分子生物学查锡良药立波主编第十二章物质代谢的整合与调节幻灯片PPT
• 合成分泌的apo CⅡ是毛细血管内皮细胞LPL的 激活剂。
目录
（三）肝是维持机体胆固醇平衡的主要器官
➢ 肝是合成胆固醇最活跃的器官，是血浆胆固醇的 主要来源；
➢ 胆汁酸的生成是肝降解胆固醇的最重要途径； ➢ 肝也是体内胆固醇的主要排泄器官；
目录
（四）肝是血浆磷脂的主要来源
体内大多数组织都能合成磷脂，但肝合成最 活跃。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血 液中磷脂的主要来源。
一、细胞水平的代谢调节主要调节 关键酶活性
• 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key
enzyme)的活性决定。 • 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而
实现的。
目录
（一）各种代谢酶在细胞内区隔分布是物质代谢
及其调节的亚细胞结构基础
一、各种能量物质的代谢相互联系 相互制约
三大营养素可在体内氧化供能。
三大营养素各 自代谢途径 糖
共同中 间产物
脂肪
乙酰CoA
共同代谢 途径
2H
TAC
蛋白质
CO2
ATP
从能量供应的角度看，三大营养素可以 互相代替，并互相制约。
一般情况下，机体优先利用燃料的次序 是糖原（50-70%）、脂肪（10-40%）和蛋 白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白 质的消耗。
目录
三、肝的蛋白质合成及分解代谢均 非常活跃
（一）肝合成多数血浆蛋白质 ➢肝细胞的一个重要功能是合成与分泌血浆蛋白质（ 清蛋白、凝血因子、载脂蛋白）； ➢肝还是清除血浆蛋白质（清蛋白除外）的重要器官 。
目录
（二）肝内氨基酸代谢十分活跃
催化氨基酸转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基等反 应的酶类十分丰富 分解氨基酸、合成非必需氨基酸 利用一些氨基酸合成各种含氮化合物，如嘌呤类衍 生物、嘧啶类衍生物、肌酸、乙醇胺、胆碱等。
目录
（三）肝是维持机体胆固醇平衡的主要器官
➢ 肝是合成胆固醇最活跃的器官，是血浆胆固醇的 主要来源；
➢ 胆汁酸的生成是肝降解胆固醇的最重要途径； ➢ 肝也是体内胆固醇的主要排泄器官；
目录
（四）肝是血浆磷脂的主要来源
体内大多数组织都能合成磷脂，但肝合成最 活跃。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血 液中磷脂的主要来源。
一、细胞水平的代谢调节主要调节 关键酶活性
• 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key
enzyme)的活性决定。 • 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而
实现的。
目录
（一）各种代谢酶在细胞内区隔分布是物质代谢
及其调节的亚细胞结构基础
一、各种能量物质的代谢相互联系 相互制约
三大营养素可在体内氧化供能。
三大营养素各 自代谢途径 糖
共同中 间产物
脂肪
乙酰CoA
共同代谢 途径
2H
TAC
蛋白质
CO2
ATP
从能量供应的角度看，三大营养素可以 互相代替，并互相制约。
一般情况下，机体优先利用燃料的次序 是糖原（50-70%）、脂肪（10-40%）和蛋 白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白 质的消耗。
目录
三、肝的蛋白质合成及分解代谢均 非常活跃
（一）肝合成多数血浆蛋白质 ➢肝细胞的一个重要功能是合成与分泌血浆蛋白质（ 清蛋白、凝血因子、载脂蛋白）； ➢肝还是清除血浆蛋白质（清蛋白除外）的重要器官 。
目录
（二）肝内氨基酸代谢十分活跃
催化氨基酸转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基等反 应的酶类十分丰富 分解氨基酸、合成非必需氨基酸 利用一些氨基酸合成各种含氮化合物，如嘌呤类衍 生物、嘧啶类衍生物、肌酸、乙醇胺、胆碱等。
生物化学及分子生物学人卫第八版常用分子生物学技术的原理及应用公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
第20页目录
三、几种主要PCR衍生技术
（一）逆转录PCR技术
• 逆转录PCR(reverse transcription PCR，RTPCR)是将RNA逆转录反应和PCR反应联合应 用一个技术。
• RT-PCR是当前从组织或细胞中取得目的基因 以及对已知序列RNA进行定性及半定量分析 最有效办法。
固定于单位面积支持物上，然后与待测荧光标识 样品进行杂交，杂交后用荧光检测系统等对芯片 进行扫描，通过计算机系统对每一位点荧光信号 做出检测、比较和分析，从而快速得出定性和定 量结果。该技术亦被称作DNA微阵列(DNA microarray)。
第38页目录
基因芯片工作流程示意图
第39页目录
二、蛋白质芯片
第22页目录
（三）实时PCR技术
实时PCR(real-time PCR)技术通过动态 监测反应过程中产物量，消除了产物堆积对 定量分析干扰，亦被称为定量PCR。
第23页目录
实时PCR技术原理
荧光标识引物
3'
上游 5' 引物
R
Q
R
Q
3'
5'
5' 下游 3' 引物
5' 3'
第24页目录
第三节 核酸序列分析
第54页目录
三、基因剔除技术
基因剔除技术(gene knock out) 也称基因靶向(gene targeting)灭活，
有目的清除动物体内某种基因技术。
第55页目录
操作方式 将灭活基因放入胚胎干细胞(embryonic
stem cell，ES)中，使这一灭活基因通过同源重 组取代原有目的基因，筛选到基因已定点灭活 细胞后，通过显微注射将细胞注入小鼠囊胚中。 细胞在小鼠囊胚中参与胚胎发育，最后形成嵌 合体小鼠。
三、几种主要PCR衍生技术
（一）逆转录PCR技术
• 逆转录PCR(reverse transcription PCR，RTPCR)是将RNA逆转录反应和PCR反应联合应 用一个技术。
• RT-PCR是当前从组织或细胞中取得目的基因 以及对已知序列RNA进行定性及半定量分析 最有效办法。
固定于单位面积支持物上，然后与待测荧光标识 样品进行杂交，杂交后用荧光检测系统等对芯片 进行扫描，通过计算机系统对每一位点荧光信号 做出检测、比较和分析，从而快速得出定性和定 量结果。该技术亦被称作DNA微阵列(DNA microarray)。
第38页目录
基因芯片工作流程示意图
第39页目录
二、蛋白质芯片
第22页目录
（三）实时PCR技术
实时PCR(real-time PCR)技术通过动态 监测反应过程中产物量，消除了产物堆积对 定量分析干扰，亦被称为定量PCR。
第23页目录
实时PCR技术原理
荧光标识引物
3'
上游 5' 引物
R
Q
R
Q
3'
5'
5' 下游 3' 引物
5' 3'
第24页目录
第三节 核酸序列分析
第54页目录
三、基因剔除技术
基因剔除技术(gene knock out) 也称基因靶向(gene targeting)灭活，
有目的清除动物体内某种基因技术。
第55页目录
操作方式 将灭活基因放入胚胎干细胞(embryonic
stem cell，ES)中，使这一灭活基因通过同源重 组取代原有目的基因，筛选到基因已定点灭活 细胞后，通过显微注射将细胞注入小鼠囊胚中。 细胞在小鼠囊胚中参与胚胎发育，最后形成嵌 合体小鼠。
第八版生物化学与分子生物学 DNA的生物合成 PPT课件
从早晨玩到下午，我们还是歇 不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
10 风筝 风筝越飞越高，似乎飞到了云彩上。
兴奋 快乐 喜悦 愉快
乐滋滋 美滋滋 乐呵呵
欣喜若狂
兴高采烈
从早晨玩到下午，我们还是歇 不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
10 风筝 风筝越飞越高，似乎飞到了云彩上。
我们快活地喊叫着，在田野里 拼命地奔跑。
我们都哭了，在田野里四处寻 找，找了半个下午，还是没有踪影。
10 风筝 我们垂头丧气地坐在田埂上，一抬
头，看见远远的水面上半沉半浮着 一个巨大的木轮，不停地转着，将 水扬起来，半圈儿水在闪着白光。 那里是我们村的水磨坊。
我们都哭了，在田野里四处寻 找，找了半个下午，还是没有踪影。
10 风筝 我们垂头丧气地坐在田埂上，一抬
布置作业： 1、抄写文中喜欢的句子。 2、继续了解风筝的资料。
第八版生物化学与分子生物学 DNA的生
大家再见
精 希拼 命
却依 奔 村 抖 丧磨坊
来，半圈儿水在闪着白光。那里是我们 村的水磨坊。
“那儿找过了吗？” “没找过，说不定‘幸福鸟’就落 在那儿呢。”大家说。 我们向那房子跑去，继续寻找我们 的“幸福鸟”……
童年的时候，我们这些孩子，
10 风筝 最大的快乐就是做风筝，放风筝。
10 风筝
快乐写话：
下课了，我们冲出教室，在操场上玩（ ） 的游戏，———————————————— ———————————————————— ————————————————————。
10 风筝 从早晨玩到下午，我们还是歇
不下来，牵着风筝在田野里奔跑。
忽然吹来一阵地
10 风筝 飞走了。我们大惊失色，千呼万唤，
生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第02章-核酸的结构与功能
第一节 核酸的化学组成以及一级结构
The Chemical Component and Primary
Structure of Nucleic Acid
核酸组成 核酸 (DNA和RNA) 核苷酸 磷酸 戊糖 核糖 脱氧核糖 核苷和脱氧核苷 碱基 嘌呤 嘧啶
DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide） RNA的组成单位是核糖核苷酸（ribonucleotide）。
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。
负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状的双螺旋分子 ，以 负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个 超螺旋形成。
目录
二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键 连接形成的大分子
一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸
5 的 α- 磷 酸 基 团 缩 合 形 成 磷 酸 二 酯 键 (phosphodiester bond)。 多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了 具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷 酸(polydeoxynucleotide)，即DNA链。
构成 RNA 的四种基本核苷酸是 AMP 、 GMP、
CMP和UMP。
目录
5 端
四、核酸的一级结构是 核苷酸的排列顺序
定义
C
核酸中核苷酸的排 列顺序。
由于核苷酸间的差 异主要是碱基不同，所 以也称为碱基序列。
3 端
A
G
核酸的一级结构
A G T G C T
5 P
P
P
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成课件
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
子链继承母链遗传信息的几种可能方式:
全保留式
半保留式
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
混合式
密度梯度实验:
梯度离心结果
含15N-DNA的细菌
培养于普 通培养液
第一代
继续培养于 普通培养液
第二代
——实验结果支持半保留复制的设想。 第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
半保留复制的意义:
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗 传信息，体现了遗传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础， 但不是绝对的。
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
一、 DNA以半保留方式进行复制
半保留复制的概念:
DNA生物合成时，母链DNA解开为两 股单链，各自作为模板(template)按碱基配 对规律，合成与模板互补的子链。子代细 胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过 来，另一股单链则完全从新合成。两个子 细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。 这种复制方式称为半保留复制。
5’
ori
3’
ori
ori
ori
3’
5’
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
5’
ori
3’5’ 3’来自orioriori
3’
5’
3’ 5’
5’
3’
3’
5’
复制
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
三、DNA复制反应呈半不连续特征
子链继承母链遗传信息的几种可能方式:
全保留式
半保留式
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
混合式
密度梯度实验:
梯度离心结果
含15N-DNA的细菌
培养于普 通培养液
第一代
继续培养于 普通培养液
第二代
——实验结果支持半保留复制的设想。 第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
半保留复制的意义:
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗 传信息，体现了遗传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础， 但不是绝对的。
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
一、 DNA以半保留方式进行复制
半保留复制的概念:
DNA生物合成时，母链DNA解开为两 股单链，各自作为模板(template)按碱基配 对规律，合成与模板互补的子链。子代细 胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过 来，另一股单链则完全从新合成。两个子 细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。 这种复制方式称为半保留复制。
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第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
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复制
第八版生物化学与分子生物学DNA的生物合成
三、DNA复制反应呈半不连续特征
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弗朗西斯·克里克： 我本人的思想是基于 两个基本原理， 序列假说和中心法则。
sequence hypothesis ： 核酸片段的特异性完全由其碱基序列所决定，而
且这种序列是某一蛋白质氨基酸序列的密码。 central dogma ：
遗传信息只能从核酸传向蛋白质，而不能从蛋白 质传向核酸。
人类基因组包括……
⑴ 转录调控序列
⑵ 结构基因序列
转录 翻译 起始 起始 位点 位点
翻译 终止 位点
转录 终止 位点
真核生物基因包括转录调控序列（启动子、增强 子……）和结构基因两部分。
转录调控序列决定基因是否表达以及表达强度。 结构基因序列从转录的第一个核苷酸开始，到转
录结束为止，与RNA原始转录本的序列一致。 真核生物的基因是断裂基因，由外显子与内含子
分子生物学在医学领域的应用
RFLP技术在法医学中的应用
Defendant’s blood
Blood from defendant’s clothes
Victim’s blood
重组蛋白技术用于药物生产
这些金色的转基因大米里含有 b-胡萝卜素, 食用这种大米可以预防维生素A缺乏症。
本篇课时安排
Meselson-Stahl实验
DNA复制是双向复制
DNA复制的生长点形成复制叉
复制起点
复制叉
复制泡
复制叉
复制起始点
复制的起始并非一个随机的过程，它总是在DNA 分子上的同一个或多个位置开始的，这些位点被 称为复制起始点（Origin of Replication）。
复制的一般特征 复制的机制
DNA的损伤和修复
基因组复制的一般特征（重点内容）
复制是半保留的 复制是双向的
在复制的生长点形成复制叉 复制起点由多个短重复序列组成 复制是半不连续的 复制是高保真的
DNA复制是半保留复制
DNA双螺旋中的每一条 链都作为合成互补链的 模板， 其结果就使得两条子代 的双螺旋都和母本完全 一致。
1 基因与基因组（1学时） 2 基因组的维持（5学时） 3 基因表达（8学时） 4 基因表达调控（4学时）
第一部分
基因与基因组
本章节需要掌握的内容
1. 名词： 基因、基因组、断裂基因、外显子、内含子 2. 知识点 1) 真核基因的基本结构 2) 人类基因组的组成特点
基因
1909，Johansen，基因是传递和表达特定生物性状 的可遗传因子；
一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因 家族。家族成员的功能不一定相同。
人线粒体基因组图谱
全长16,569bp， 含37个基因。 其中13个基因编 码蛋白质， 其余24个编码 rRNA和tRNA。
第二部分
基因组的维持
我们已经注意到，我们假设的特异的配对方式提示了 遗传物质可能的复制机制。
本章节主要内容
生物化学 第三篇
基因的分子生物学
福建医科大学 生物化学与分子生物学系 齐元麟
分子生物学的研究对象是核酸与蛋白质
基因组的维持 DNA的复制 DNA的损伤修复 DNA的重组
基因表达 转录（DNA→RNA） 翻译（RNA →蛋白质） 蛋白质的翻译后修饰
基因表达的调控（DNA、RNA）
分子生物学发展简史
核基因组
线粒体基因组
基因组（Genome）
生物体的一套完整单倍体的遗传物质称为 基因组。 人类基因组包含22条常染色体和X、Y两条 性染色体上的遗传物质（核基因组）和线 粒体的遗传物质（线粒体基因组）。
人类染色体的RxFISH图谱
人 类基因组7号染色体b-TCR基因座的某50kb区域
基因 片段
真核基因中的内含子一般都大于外显子
基因 胰岛素 b-珠蛋白 清蛋白 胶原 VII型 凝血因子VIII 抗肌萎缩蛋白
长度/kb 内含子数目 所占比例/%
1.4
2
67
1.4
2
69
18
13
89
31
117
71
186
25
95
2400
78
> 99
基因表达（Gene Expression）
转录是以DNA为模板合成RNA的过程，在此过程中， 储存在基因组DNA中的遗传信息传给了RNA。 翻译是mRNA中的遗传信息转变为蛋白质的氨基酸 序列的过程，蛋白质是遗传信息传递的终末产物。 翻译生成的蛋白质还必须经过加工才能获得生物学 活性，包括折叠、修饰、亚基聚合等。 以上步骤统称基因表达。
1911，Morgan，基因在染色体上呈直线排列； 1944，Avery，基因的本质是DNA； 1955，Benzer，顺反子（Cistron）概念，一个顺反
子就是一个基因，编码蛋白质或RNA，是遗 传功能不可分割的单位。
基因：遗传信息的功能单位，可作为模板表达和产 生RNA或蛋白质。
基因包括两个部分
镶嵌排列而成。
断裂基因（split gene）：真核生物结构基因，由若 干个编码区和非编码区互相隔开却又连续镶嵌排列 而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨 基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
外显子（exon）：断裂基因中，出现在成熟mRNA 分子上的序列。
内含子（intron）：断裂基因中，在mRNA剪接过 程中被去除部分对应的序列。
奠基时代（1869～1952） 信息学派、结构学派、生化学派 遗传物质是DNA
黄金时代（1953～1972） 双螺旋（沃森、克里克） 分子生物学所有基本原理于此诞生
基因工程时代（1973～ ） 基因工程的诞生与发展 分子生物学技术进入生命科学所有领域
奥斯瓦尔德·艾弗里 罗莎琳德·富兰克林
詹姆斯·沃森 弗朗西斯·克里克
基因
假基因
重复 序列
人类基因组各成分所占比例
真核生物基因组的结构特点
1. 基因的编码序列所占比例远小于非编码序列。 2. 高等真核生物基因组含有大量的重复序列， 3. 真核基因组中存在多基因家族和假基因。 4. 大多基因具有可变剪接，80%的可变剪接会使
蛋白质的序列发生改变。 5. 基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于
细胞核内，除配子细胞外，体细胞的基因组为 二倍体。
基因家族（gene family）
由某一祖先基因经倍增和突变而产生的一组基因，它 们的序列或编码产物有同源性。
基因家族的类型
1. 核酸序列相同 2. 核酸序列高度同源 3. 编码产物具有同源功能区 4. 编码产物具有小段保守基序 5. 基因超家族