医学分子生物学21Nov基因操作1(10分子生物学)精品PPT课件
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分子生物学ppt课件1幻灯片
双螺旋DNA拧紧则导致正超螺旋， 而双螺 旋DNA的松开导致负超螺旋。
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
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DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
医学分子生物学-基因组ppt课件
结构基因:基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列
调控序列:启动子/增强子/加尾信号
基因组(Genome)
细胞或生物体 一套完整单倍体的遗传物质的总和。
人
(Homo Sapien)
常染色体： 22 性染色体： X,Y
线粒体
n 基因组储存了生物体整套的遗传信息
n 不同生物基因组蕴含的遗传信息量有着巨大的 差别
反向重复序列 7.功能相关的基因构成各种基因家族(gene family) 8.存在可移动的遗传因素(mobile genetic element) 9.体细胞为双倍体，配子(精子/卵子)为单倍体
n (多)基因家族：指核苷酸序列或编码产物的结构具 有一定程度同源性的一组基因，它们功能相似。
n 基因超家族：一组由多基因家族及单基因组成的更大 的基因家族。它们的结构有程度不等的同源性，但功 能并不一定相同，甚至毫无相同之处。在进化上亲缘 关系较远。
Hairpin
5’
3’
小结构基因没有翻译起始序列
Splicing
DNA病毒 RNA过程
HBV 基因结构
原核生物基因组
模式生物: 大肠杆菌 (E.coli)
细菌的遗传物质
Genome DNA
plasmid
Transposable element
原核生物基因组结构与功能特点*
1、为一条环状双链DNA(无典型染色体结构,拟核) 2、只有一个复制起点(Ori) 3、具有操纵子结构V 4、重复序列少:绝大部分基因为单拷贝(99.7%) 5、可表达基因约50% ，>真核生物， <病毒
n 假基因：多基因家族中，某些成员并不能表达出有功 能的产物。与有功能的基因同源，但因突变等原因失 活，可能为进化的痕迹。
调控序列:启动子/增强子/加尾信号
基因组(Genome)
细胞或生物体 一套完整单倍体的遗传物质的总和。
人
(Homo Sapien)
常染色体： 22 性染色体： X,Y
线粒体
n 基因组储存了生物体整套的遗传信息
n 不同生物基因组蕴含的遗传信息量有着巨大的 差别
反向重复序列 7.功能相关的基因构成各种基因家族(gene family) 8.存在可移动的遗传因素(mobile genetic element) 9.体细胞为双倍体，配子(精子/卵子)为单倍体
n (多)基因家族：指核苷酸序列或编码产物的结构具 有一定程度同源性的一组基因，它们功能相似。
n 基因超家族：一组由多基因家族及单基因组成的更大 的基因家族。它们的结构有程度不等的同源性，但功 能并不一定相同，甚至毫无相同之处。在进化上亲缘 关系较远。
Hairpin
5’
3’
小结构基因没有翻译起始序列
Splicing
DNA病毒 RNA过程
HBV 基因结构
原核生物基因组
模式生物: 大肠杆菌 (E.coli)
细菌的遗传物质
Genome DNA
plasmid
Transposable element
原核生物基因组结构与功能特点*
1、为一条环状双链DNA(无典型染色体结构,拟核) 2、只有一个复制起点(Ori) 3、具有操纵子结构V 4、重复序列少:绝大部分基因为单拷贝(99.7%) 5、可表达基因约50% ，>真核生物， <病毒
n 假基因：多基因家族中，某些成员并不能表达出有功 能的产物。与有功能的基因同源，但因突变等原因失 活，可能为进化的痕迹。
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。
分子生物学基因治疗PPT课件
（一）体细胞的基因治疗方法
1、治疗基因的制备 2、受体细胞的选择 3 、将治疗转移到受体细胞内 4、将带有目的基因的细胞重新输回体内
体外基因治疗时
（二）反义技术（antisense technology)
（三）RNA干扰（short interference RNA)
第五页，编辑于星期四：二十三点 五十一分。
的功能。
第十五页，编辑于星期四：二十三点 五十一分。
目的基因的制备方法
1、从基因组中分离 2、化学合成 3、用mR编辑于星期四：二十三点 五十一分。
受体细胞的选择
选择受体细胞的原则：
1、易于从人体分离又便于输回体内
2、易于接受外源的遗传物质 3、能够分裂，生命周期长
逆转录病毒感染细胞过程
第二十二页，编辑于星期四：二十三点 五十一 分。
逆转录介导基因转移的优缺点
优点：
1、能高效率的感染宿主细胞（100%） 2、其宿主范围广泛，包括来自不同种的生物和细胞类
型 3、被整合的基因在宿主基因组中稳定表达
4、用复制缺陷的重组逆转录病毒感染，毒性小
缺点：
1、只能感染分裂细胞
人类疾病治疗的重大突破!
与传统的方法相比较，从根 本上消除遗传病因。
第二页，编辑于星期四：二十三点 五十一分。
二、基因治疗类型和途径
1、类型 ➢生殖细胞基因治疗(germinal gene thrapy) ➢ 体细胞基因治疗 ( somatic gene thrapy)
➢ 体内（in vivo） 直接基因治疗 ➢体外（ex vivo） 间接基因治疗
问题： 1、 稳定性 2、安全性 3、导入基因的高效表达 4、免疫性
5、伦理问题
前景：十分有潜力的技术，有深远的意义 “基因治疗作为一项新的治疗技术，将不只限于遗传病和
1、治疗基因的制备 2、受体细胞的选择 3 、将治疗转移到受体细胞内 4、将带有目的基因的细胞重新输回体内
体外基因治疗时
（二）反义技术（antisense technology)
（三）RNA干扰（short interference RNA)
第五页，编辑于星期四：二十三点 五十一分。
的功能。
第十五页，编辑于星期四：二十三点 五十一分。
目的基因的制备方法
1、从基因组中分离 2、化学合成 3、用mR编辑于星期四：二十三点 五十一分。
受体细胞的选择
选择受体细胞的原则：
1、易于从人体分离又便于输回体内
2、易于接受外源的遗传物质 3、能够分裂，生命周期长
逆转录病毒感染细胞过程
第二十二页，编辑于星期四：二十三点 五十一 分。
逆转录介导基因转移的优缺点
优点：
1、能高效率的感染宿主细胞（100%） 2、其宿主范围广泛，包括来自不同种的生物和细胞类
型 3、被整合的基因在宿主基因组中稳定表达
4、用复制缺陷的重组逆转录病毒感染，毒性小
缺点：
1、只能感染分裂细胞
人类疾病治疗的重大突破!
与传统的方法相比较，从根 本上消除遗传病因。
第二页，编辑于星期四：二十三点 五十一分。
二、基因治疗类型和途径
1、类型 ➢生殖细胞基因治疗(germinal gene thrapy) ➢ 体细胞基因治疗 ( somatic gene thrapy)
➢ 体内（in vivo） 直接基因治疗 ➢体外（ex vivo） 间接基因治疗
问题： 1、 稳定性 2、安全性 3、导入基因的高效表达 4、免疫性
5、伦理问题
前景：十分有潜力的技术，有深远的意义 “基因治疗作为一项新的治疗技术，将不只限于遗传病和
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
分子生物学课件第21讲
（2）稀少mRNA（复杂mRNA）：细 胞中占mRNA种类绝大多数（数千 至上万种）的低丰度（大多在10 拷贝以下）的mRNA
四、持家基因和奢侈基因
Nanjing
University （一）确定组织特异活跃基 因数目的方法
1，加性饱和杂交试验
（1）通过饱和杂交试验分 别确定2种不同组织中各自 活跃基因表达的数目
Nanjing University
第九章
真核生物基因表达的调控
Nanjing University
第一节 概述
一、真核生物基因调控的特点
Nanjing University
1，基因及染色体DNA的特点
2，真核生物基因表达有多层次的 调控
（1）DNA水平的调控
（2）转录水平的调控
（3）转录后水平的调控
•Rot1/2：0.0008 •长度：2000
（ Nanjing 2）鸡输卵管中各mRNA组分的复
University
杂长度
组分Ⅰ 组分II 组分III
• Rot1/2 • 比例
0.0015 0.04 30
50%
15%
35%
• 实际Rot1/2
0.00075 0.006 10.5
• 复杂长度（nt） 2000 15000 26000000
2，H2－rh1转录单元的作用（图 8－36）
（1）H2－rh1转录单元
（2）rh1基因产物
（3）H2－rh1转录单元的表达对 相的影响
Nanjing 3， H2－rh1转录单元的表
University
达调控（图8－37）
（1） 995bp的可倒位序列
（2） hin基因产物的功 能
三、相变的生物学意义
四、持家基因和奢侈基因
Nanjing
University （一）确定组织特异活跃基 因数目的方法
1，加性饱和杂交试验
（1）通过饱和杂交试验分 别确定2种不同组织中各自 活跃基因表达的数目
Nanjing University
第九章
真核生物基因表达的调控
Nanjing University
第一节 概述
一、真核生物基因调控的特点
Nanjing University
1，基因及染色体DNA的特点
2，真核生物基因表达有多层次的 调控
（1）DNA水平的调控
（2）转录水平的调控
（3）转录后水平的调控
•Rot1/2：0.0008 •长度：2000
（ Nanjing 2）鸡输卵管中各mRNA组分的复
University
杂长度
组分Ⅰ 组分II 组分III
• Rot1/2 • 比例
0.0015 0.04 30
50%
15%
35%
• 实际Rot1/2
0.00075 0.006 10.5
• 复杂长度（nt） 2000 15000 26000000
2，H2－rh1转录单元的作用（图 8－36）
（1）H2－rh1转录单元
（2）rh1基因产物
（3）H2－rh1转录单元的表达对 相的影响
Nanjing 3， H2－rh1转录单元的表
University
达调控（图8－37）
（1） 995bp的可倒位序列
（2） hin基因产物的功 能
三、相变的生物学意义
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。
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分子生物学的核心技术 克隆和重组结合的一种技术
26
基因克隆的条件
目的基因---- 研究的基因 克隆载体---- 能携带目的基因在宿主细胞内
进行扩增或表达的DNA分子 DNA连接酶 宿主细胞
27
基因克隆载体 复制子---能在宿主细胞内携带目的基因复 制扩增 一个或多个单一限制性内砌酶位点---可使 目的基因插入到载体DNA分子中 有筛选标志，用于重组子的筛选 表达载体，还需能使目的基因表达的转录 单位
分子大小也成正比
6
➢复性(renaturation)
变性DNA在适当条件下，两条互补链可重新配对， 恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性
热变性的DNA经缓慢冷却后复性称为退火 (annealing)
7
➢核酸分子杂交
DNA变性后在复性过程中，如果把不同种类的DNA 单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单 链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适 宜的条件(温度及离子强度)下，就可以在不同的分 子间形成杂化双链
镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析
MstⅡ酶切位点
﹣
(GCTNAGG)
1.35kb
5´ 1.15kb
正常基因
3´ 1.15kb
28
载体的分类
29
➢基因工程常用载体
30
基本过程
酶切目的基因和载体，使之形成相同的粘性末端 DNA连接酶连接基因和载体，形成重组分子 重组分子导入宿主细胞，进行复制扩增 筛选及克隆化，获得克隆基因
31
32
第四节 克隆基因的表达
原核表达载体系统
宿主细胞 ---- 大肠杆菌 载体必须具备原核生物表达的调控序列
22
23
四、人工合成基因 ➢用PCR技术人工合成DNA片段
24
第三节 基因的克隆 基因克隆（DNA克隆）
把一个生物体的遗传信息（基因片段）通过 无性繁殖转入另一个生物体的过程。从而得 到一群完全相同的基因片段
25
基因重组
将不同基因片段连接起来构成一个新的 DNA分子过程
基因重组技术
基因操作
DNA 或者RNA操作的技术 基因工程和基因工程相关的技术
1
一、核酸的一般理化特性
酸性 黏度大 机械力的作用下易断裂 240～290nm的紫外波段有强烈吸收：OD260
2
二、核酸分子杂交的原理是DNA的变性与复性
➢DNA变性(denaturation)
在某些理化因素(温度、pH、离子强度等)作用下， DNA双链互补碱基对间氢键断裂，使DNA双螺旋 结构松散，成为单链的现象称为变性
5
5
5
Cycle 1
Primer 1 5 Primer 2
5 5
5 5
5 5
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Cycle 2
5 5
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14
5 5
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Cycle 3
5
5
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5
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5 5
25～30 次循环后，模板DNA的含 量可以扩大100万倍以上。
15
16
➢通过PCR技术实现特定长度DNA片段的扩增
17
PCR反应的条件
并在不同温度测定其A260 (OD260)值，可得到“S”形 DNA解链曲线 • DNA变性作用是在一个相 当窄的温度范围内完成的
5
Tm(melting temperature)----溶解温度 • 加热变性时DNA溶液A260升高达到最大值一半
时的温度称为该DNA的融解温度(Tm) • Tm值与DNA分子中GC含量成正比，与DNA的
8
这种杂化双链可以在不同的DNA-DNA、DNARNA或RNA-RNA分子间形成，这种现象称为 核酸分子杂交
复性
RNA
DNA
9
10
第二节 基因操作技术
基因的获取
PCR
PCR（聚合酶链反应）----体外基因扩增的一种 方法，是体外有引物介导的特定DNA序列的酶扩 增反应
基础是DNA的半保留复制和DNA聚合酶的特点
已知目的基因片段序列（两侧序列） 引物的基本长度 与模板的匹配程度 一定比例的GC含量 合适的末端连接序列 引物自身的二级结构特点
18
二、用反转录PCR技术获取基因
➢RT-PCR
RT-PCR是一种直接以mRNA为模板，先 通过反转录过程制备cDNA；然后再以cDNA 为模板进行PCR扩增合成目的基因的技术。
启动子、终止子、核蛋白结合位点等 影响因素----启动子的强弱、RNA翻译的效率、
密码子的选择、表达产物的大小、稳定等
真核表达系统
宿主细胞----酵母、昆虫、哺乳类细胞等 条件----真核表达的调控序列（大多来自病毒载
体） 穿梭载体 ---- 可以在原核中复制和扩增,在真核
细胞中表达 优点 ---- 具有表达后的修饰系统,可以对表达产
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标准的RT-PCR程序包括 提取细胞总mRNA mRNA反转录为cDNA cDNA的PCR扩增
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➢RT-PCR的基本原理DNA，然后重组得到含有一个细胞全部mRNA 信息的克隆群体
只改变DNA的二级结构，不改变它的核苷酸排列 顺序
3
➢变性后理化性质变化
增色效应(hyperchromic effet)
• 内部的碱基暴露，OD260 值大大增加，并与解链程 度有一定比例关系
DNA的紫外吸收光谱 1. 天然DNA 2. 变性DNA
3. 核苷酸总吸光度值
4
解链曲线 • 如果缓慢加热DNA溶液，
物进行加工,从而能得到具有活性的表达产物
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第五节 基因结构分析 基因的一级结构分析
直接分析基因的一级结构 经典的双脱氧末端终止法---- DNA的测序
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DNA 自动测序
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间接法分析DNA一级结构 通过基因扩增、酶切片断等来比较基因的片12
一、用PCR技术获取基因
➢PCR(聚合酶链式反应)技术
以模板链为模板，根 据碱基配对原则，Taq DNA聚合酶从每个引 物的3’端开始合成一条 新链。
延伸 72℃
变性 94℃
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高温破坏DNA双螺旋 结构，解离成单链。
两个引物分别 和模板互补。
退火 Tm－5℃
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➢PCR的基本反应步骤
模板DNA
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基因克隆的条件
目的基因---- 研究的基因 克隆载体---- 能携带目的基因在宿主细胞内
进行扩增或表达的DNA分子 DNA连接酶 宿主细胞
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基因克隆载体 复制子---能在宿主细胞内携带目的基因复 制扩增 一个或多个单一限制性内砌酶位点---可使 目的基因插入到载体DNA分子中 有筛选标志，用于重组子的筛选 表达载体，还需能使目的基因表达的转录 单位
分子大小也成正比
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➢复性(renaturation)
变性DNA在适当条件下，两条互补链可重新配对， 恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性
热变性的DNA经缓慢冷却后复性称为退火 (annealing)
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➢核酸分子杂交
DNA变性后在复性过程中，如果把不同种类的DNA 单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单 链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适 宜的条件(温度及离子强度)下，就可以在不同的分 子间形成杂化双链
镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析
MstⅡ酶切位点
﹣
(GCTNAGG)
1.35kb
5´ 1.15kb
正常基因
3´ 1.15kb
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载体的分类
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➢基因工程常用载体
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基本过程
酶切目的基因和载体，使之形成相同的粘性末端 DNA连接酶连接基因和载体，形成重组分子 重组分子导入宿主细胞，进行复制扩增 筛选及克隆化，获得克隆基因
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第四节 克隆基因的表达
原核表达载体系统
宿主细胞 ---- 大肠杆菌 载体必须具备原核生物表达的调控序列
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四、人工合成基因 ➢用PCR技术人工合成DNA片段
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第三节 基因的克隆 基因克隆（DNA克隆）
把一个生物体的遗传信息（基因片段）通过 无性繁殖转入另一个生物体的过程。从而得 到一群完全相同的基因片段
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基因重组
将不同基因片段连接起来构成一个新的 DNA分子过程
基因重组技术
基因操作
DNA 或者RNA操作的技术 基因工程和基因工程相关的技术
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一、核酸的一般理化特性
酸性 黏度大 机械力的作用下易断裂 240～290nm的紫外波段有强烈吸收：OD260
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二、核酸分子杂交的原理是DNA的变性与复性
➢DNA变性(denaturation)
在某些理化因素(温度、pH、离子强度等)作用下， DNA双链互补碱基对间氢键断裂，使DNA双螺旋 结构松散，成为单链的现象称为变性
5
5
5
Cycle 1
Primer 1 5 Primer 2
5 5
5 5
5 5
5 5
Cycle 2
5 5
5 5
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5 5
5 5
Cycle 3
5
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5
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5
5
5 5
5 5
25～30 次循环后，模板DNA的含 量可以扩大100万倍以上。
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➢通过PCR技术实现特定长度DNA片段的扩增
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PCR反应的条件
并在不同温度测定其A260 (OD260)值，可得到“S”形 DNA解链曲线 • DNA变性作用是在一个相 当窄的温度范围内完成的
5
Tm(melting temperature)----溶解温度 • 加热变性时DNA溶液A260升高达到最大值一半
时的温度称为该DNA的融解温度(Tm) • Tm值与DNA分子中GC含量成正比，与DNA的
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这种杂化双链可以在不同的DNA-DNA、DNARNA或RNA-RNA分子间形成，这种现象称为 核酸分子杂交
复性
RNA
DNA
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第二节 基因操作技术
基因的获取
PCR
PCR（聚合酶链反应）----体外基因扩增的一种 方法，是体外有引物介导的特定DNA序列的酶扩 增反应
基础是DNA的半保留复制和DNA聚合酶的特点
已知目的基因片段序列（两侧序列） 引物的基本长度 与模板的匹配程度 一定比例的GC含量 合适的末端连接序列 引物自身的二级结构特点
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二、用反转录PCR技术获取基因
➢RT-PCR
RT-PCR是一种直接以mRNA为模板，先 通过反转录过程制备cDNA；然后再以cDNA 为模板进行PCR扩增合成目的基因的技术。
启动子、终止子、核蛋白结合位点等 影响因素----启动子的强弱、RNA翻译的效率、
密码子的选择、表达产物的大小、稳定等
真核表达系统
宿主细胞----酵母、昆虫、哺乳类细胞等 条件----真核表达的调控序列（大多来自病毒载
体） 穿梭载体 ---- 可以在原核中复制和扩增,在真核
细胞中表达 优点 ---- 具有表达后的修饰系统,可以对表达产
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标准的RT-PCR程序包括 提取细胞总mRNA mRNA反转录为cDNA cDNA的PCR扩增
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➢RT-PCR的基本原理DNA，然后重组得到含有一个细胞全部mRNA 信息的克隆群体
只改变DNA的二级结构，不改变它的核苷酸排列 顺序
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➢变性后理化性质变化
增色效应(hyperchromic effet)
• 内部的碱基暴露，OD260 值大大增加，并与解链程 度有一定比例关系
DNA的紫外吸收光谱 1. 天然DNA 2. 变性DNA
3. 核苷酸总吸光度值
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解链曲线 • 如果缓慢加热DNA溶液，
物进行加工,从而能得到具有活性的表达产物
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第五节 基因结构分析 基因的一级结构分析
直接分析基因的一级结构 经典的双脱氧末端终止法---- DNA的测序
36
37
DNA 自动测序
38
间接法分析DNA一级结构 通过基因扩增、酶切片断等来比较基因的片12
一、用PCR技术获取基因
➢PCR(聚合酶链式反应)技术
以模板链为模板，根 据碱基配对原则，Taq DNA聚合酶从每个引 物的3’端开始合成一条 新链。
延伸 72℃
变性 94℃
30
高温破坏DNA双螺旋 结构，解离成单链。
两个引物分别 和模板互补。
退火 Tm－5℃
13
➢PCR的基本反应步骤
模板DNA