分子遗传学-反转录转座子_PPT幻灯片
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分子遗传学 (共33张PPT)
五、基因突变
细胞中核酸序列的改变通过基因表达有可能导致生物遗传 特征的变化。这种核酸序列的变化称为基因突变。
DNA序列中涉及单个核苷酸或碱基的变化称为点突变。点 突变通常有两种情况：一是一个碱基或核苷酸被另一种碱 基或核苷酸所替换；二是一个碱基的插入或缺失。
DNA链中某一个碱基被另一个所替换，这种替换的结果有 时可以不影响其所翻译的蛋白质的结构和功能。这种突变 称为同义突变。
二、基因的表达
• 1、转录 • 2、翻译
RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进入细 胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。
RNA分子结构
RNA是核糖核酸的缩写，它与脱氧核糖核酸（DNA）的主要 差别在于： （1）RNA大多是单链分子； （2）含核糖而不是脱氧核糖； （3）4种核苷酸中，不含胸腺嘧啶（T），而是由尿嘧啶 （U）代替了胸腺嘧啶（T）。
（4） 原核和真核的mRNA一般都以AUG作为翻译起始的密 码子，GUG和UUG比较少见，但两者翻译的起始机制不同。原 核mRNA在5’端起始密码子AUG的上游有4~6个碱基的多嘌呤 序列，协助翻译过程的启动。在真核细胞中，转录完成后 mRNA被修饰加上了5’端帽子结构，该5’端帽子结构提供了
信号作用，使之能够从核内输送到细胞质，也让40S核糖体
1按 碱基互补的原则，合 成 一 条 单 链 RNA ， DNA 分子携带的遗传信息 被转移到RNA中，细胞 中的这一过程被称为 转录。转录发生在细 胞核中。
转录的开始与终止是 由启动子和终止子控 制的。
在真核生物细胞核中，DNA 链上具有不能编码蛋白质 的核苷酸片段即内含子和 编码蛋白质的核苷酸片段 即外显子。转录后新合成 的 mRNA 是 未 成 熟 的 mRNA ， 又称为前体mRNA或核内非 均一RNA，这些RNA需要经 过一定的加工过程。包括 剪 接 除 去 内 含 子 ， 5' 端 加 一个7-甲基鸟苷酸“帽子 ” 和 在 3' 端 加 上 一 个 多 聚 腺苷酸尾。
DNA的转座(DNA transposition)【精选-PPT】
2）特点： ♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳
跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon）
150bp
1.5kb
P att L C A B S U att R gin
G 倒位区 38kb
C repressor for A, B B 33 kd 与转座有关 A 70 kd 转座酶 U, S 毒性蛋白 attL, attR 与寄主同源，反向重复，转座必需 Gin G区倒位酶
Mu的插入途径
a） 侵入的Mu在溶源化 过程中任意插入寄DNA
b） 进入裂解生长后， 复制产生后代Mu DNA 几乎全部插入寄主DNA 中，并可继续转座（形 成寄主DNA和Mu的共 合体），噬菌体成熟时， 切段共合体包装
3、转DNA上产生交错切口， 所形成的单链末端与转座子两端的反向重复序列相连， 由DNA聚合酶填补缺口，DNA连接酶封闭切口。
5、转座子的某些遗传学效应
① 转座引起插入突变; IS、Tn 和 Mu 噬菌体都可能引起插入突变。 插入位点若在一个顺反子（cistron)的前端功能基因中， 可能造成极性突变（移码或终止密码突变）。
指减低蛋白质合成速度的基因突变
② 造成插入位点靶DNA的少量碱基对重复 IS1、Tn10： 造成9bp的重复。 IS3： 造成3或4bp的重复。 IS4： 造成11bp的重复。
IS
IS
第11章转座子的遗传分析
总长度 768bp
5bp
41bp
1327bp
11~13bp 18bp
1428bp
4bp
16bp
1195bp
9bp
22bp
1329bp
9bp
9bp
1531bp
插入位点 随机 热点 AAAN20TTT 热点 NGCTNAGCN 热点
含有IS序列的质粒经变性复性后形成茎环结构。
2. 转座子（transposon, Tn）
pol LTR, 340bp
2. 果蝇的P因子
• 1977年，Kidwell报道黑腹果蝇的特定品系间 杂交后会导致杂种劣育（hybrid dysgenesis）
P雌×M雄
M雌×P雄
F1正常
F1不育
• 研究表明，P品系果蝇细胞中含有导致杂种劣 育的转座子，称为P因子。
3.0 kb
内含子3的剪接是转座
A1a1 Dtdt
A1- Dt- 9/16 a1a1 Dt- 3/16
A1- dtdt 3/16 a1a1 dtdt 1/16
转座子的发现： 遗传学史上的又一里程碑
"for her discovery of mobile genetic elements"
1983
玉米籽粒的颜色
• A：花色素基因，突变后籽粒没有颜色； • C：颜色基因，决定红色和紫色的发生； • R：控制红色性状，但要求A、C基因的表达； • Pr：控制紫色性状，要求A、C、R均显性； • I：抑制基因，可抑制C基因的表达，即Ds基因，
• DNA转座子 • 反转录转座子（retrotransposon）
按照物种进行划分：
• 原核生物转座子： – 插入序列（insertion sequence） – 转座因子（transposon） – 转座噬菌体（mutator phage）
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。
197.反转录转座子
谷氧化还原蛋 白在谷胱甘肽和谷胱甘肽还原酶作用下 变成还原型。近年来有学者报道谷氧化还原蛋 白与硫 氧化还原蛋白同样参与转录 因子的活化 。
人 Ｔ细胞 自血病 细胞 株 ＡＩ一 ｒ ２的培 养上清 中存在 Ｉ一 １ Ｌ Ｌ
２ ／￣ Ｒ ｃ链诱导因子 ， 并认为它是成人 Ｔ细胞 白血病 由来 因子 （ Ｄ ） Ａ Ｆ 。根据基因克隆 的结果 ， 已经 明确 Ａ Ｆ是 Ｄ 分子量为 １ｋ ａ 由 １４个氨基酸构成 的硫氧化还原蛋 ３Ｄ 、 ０
１６ 发 现 硫 氧 化 还 原 蛋 白 是 为 大 肠 杆 菌 Ｄ Ａ ９４年 Ｎ
合成 中所必需的核糖 核苷 酸还原 酶 （ｉｏｕｌ ｔ ｅｒ ｒ ｎｅｅ ｉ ｅ ｂ ｏｄ — ｄ ｅ ｓ） ｕｔ ｅ 提供质 子的辅酶 。１８ ａ ９ ５年 Ｙ ｄ ｊ ｏ０ 等人 发 现成
１ｋ ａ ３ Ｄ 的蛋 白质 ， 在硫氧 化还 原 蛋白缺 损株 的动物模 型的大肠 内可以作为给核糖核苷 酸还 原酶 提供质 子的 辅酶而发挥作用 ， 在哺乳类是 硫醇基转移酶的 同源体。
的希望。
胡 宜 译
域； 根据两个半胱 氨酸残 基之 间 的形 成 分为 ｓｓ — 结合
的氧化型和一Ｈ—Ｈ结合 的还原 型。还原 型可 将基质 Ｓ Ｓ 蛋 白的双硫结合 还原 ， 同时 自身转 变为氧 化 型。氧化 型则在 Ｎ Ｄ Ｈ和硫氧化还 原蛋 白还 原酶 的作用下再 Ａ Ｐ 次变为还原型。已经明确与 细胞 内信号传递相关 的各
种被 称为 “ 性 氧 ” 中 间 产 物 。 活 性 氧 除 了可 在 线 活 的
粒体及其它的细胞器 中产生 以外 ， 外界环境 的紫外线 、
放射线 、 金属及可修饰硫醇基样 的化学物质也可以诱导
其发生。１９ ９０年代初发现细胞 内产 生的活性氧可 以传 递转录因子活化信号。由此人们认识到 ， 内的氧化应 体 激也可以具备传递信号 的作 用。细胞 分化 、 殖、 增 凋亡
人 Ｔ细胞 自血病 细胞 株 ＡＩ一 ｒ ２的培 养上清 中存在 Ｉ一 １ Ｌ Ｌ
２ ／￣ Ｒ ｃ链诱导因子 ， 并认为它是成人 Ｔ细胞 白血病 由来 因子 （ Ｄ ） Ａ Ｆ 。根据基因克隆 的结果 ， 已经 明确 Ａ Ｆ是 Ｄ 分子量为 １ｋ ａ 由 １４个氨基酸构成 的硫氧化还原蛋 ３Ｄ 、 ０
１６ 发 现 硫 氧 化 还 原 蛋 白 是 为 大 肠 杆 菌 Ｄ Ａ ９４年 Ｎ
合成 中所必需的核糖 核苷 酸还原 酶 （ｉｏｕｌ ｔ ｅｒ ｒ ｎｅｅ ｉ ｅ ｂ ｏｄ — ｄ ｅ ｓ） ｕｔ ｅ 提供质 子的辅酶 。１８ ａ ９ ５年 Ｙ ｄ ｊ ｏ０ 等人 发 现成
１ｋ ａ ３ Ｄ 的蛋 白质 ， 在硫氧 化还 原 蛋白缺 损株 的动物模 型的大肠 内可以作为给核糖核苷 酸还 原酶 提供质 子的 辅酶而发挥作用 ， 在哺乳类是 硫醇基转移酶的 同源体。
的希望。
胡 宜 译
域； 根据两个半胱 氨酸残 基之 间 的形 成 分为 ｓｓ — 结合
的氧化型和一Ｈ—Ｈ结合 的还原 型。还原 型可 将基质 Ｓ Ｓ 蛋 白的双硫结合 还原 ， 同时 自身转 变为氧 化 型。氧化 型则在 Ｎ Ｄ Ｈ和硫氧化还 原蛋 白还 原酶 的作用下再 Ａ Ｐ 次变为还原型。已经明确与 细胞 内信号传递相关 的各
种被 称为 “ 性 氧 ” 中 间 产 物 。 活 性 氧 除 了可 在 线 活 的
粒体及其它的细胞器 中产生 以外 ， 外界环境 的紫外线 、
放射线 、 金属及可修饰硫醇基样 的化学物质也可以诱导
其发生。１９ ９０年代初发现细胞 内产 生的活性氧可 以传 递转录因子活化信号。由此人们认识到 ， 内的氧化应 体 激也可以具备传递信号 的作 用。细胞 分化 、 殖、 增 凋亡
遗传学幻灯ppt课件
遗传学定义
包括基因结构、功能、表达调控， 以及生物遗传变异、进化等方面。
遗传物质基础：DNA与RNA
03
DNA
RNA
脱氧核糖核酸，是生物体主要的遗传物质， 存在于细胞核中。
核糖核酸，在蛋白质合成过程中起重要作 用，存在于细胞质中。
DNA与RNA的关系
DNA通过转录过程合成RNA，RNA再指 导蛋白质的合成。
染色体的形态结构
包括着丝粒、端粒、次缢 痕等结构，不同物种的染 色体形态各异。
染色体的功能
在细胞分裂过程中，染色 体通过复制、分离和重组 等过程，确保遗传信息的 准确传递。
染色体数目变异及意义
染色体数目变异类型
染色体数目变异的意义
包括整倍体和非整倍体变异，如单体、 三体、多倍体等。
对生物进化、物种形成和遗传育种等 方面有重要意义。
染色体数目变异的原因
可能是由于细胞分裂异常、基因突变 或环境因素等导致。
性别决定与性染色体遗传
性别决定机制
生物体内存在性别决定基 因，通过不同机制控制性 别分化。
性染色体类型
包括XY型和ZW型两种类 型，不同生物采用不同的 性染色体类型。
性染色体遗传规律
性染色体上的基因遵循特 定的遗传规律，如分离定 律和自由组合定律等。
详细介绍多基因风险评分（PRS）等风险预测模型的原理和应用。
实际应用举例
通过具体实例，如糖尿病、高血压等，展示如何利用风险预测模型 进行多基因遗传病的风险评估和预防。
染色体异常导致疾病诊断治疗
染色体异常概述
简要介绍染色体异常的概念、类型和常见疾病。
诊断方法
详细介绍染色体核型分析、荧光原位杂交（FISH）等染色体异常的 诊断方法。
包括基因结构、功能、表达调控， 以及生物遗传变异、进化等方面。
遗传物质基础：DNA与RNA
03
DNA
RNA
脱氧核糖核酸，是生物体主要的遗传物质， 存在于细胞核中。
核糖核酸，在蛋白质合成过程中起重要作 用，存在于细胞质中。
DNA与RNA的关系
DNA通过转录过程合成RNA，RNA再指 导蛋白质的合成。
染色体的形态结构
包括着丝粒、端粒、次缢 痕等结构，不同物种的染 色体形态各异。
染色体的功能
在细胞分裂过程中，染色 体通过复制、分离和重组 等过程，确保遗传信息的 准确传递。
染色体数目变异及意义
染色体数目变异类型
染色体数目变异的意义
包括整倍体和非整倍体变异，如单体、 三体、多倍体等。
对生物进化、物种形成和遗传育种等 方面有重要意义。
染色体数目变异的原因
可能是由于细胞分裂异常、基因突变 或环境因素等导致。
性别决定与性染色体遗传
性别决定机制
生物体内存在性别决定基 因，通过不同机制控制性 别分化。
性染色体类型
包括XY型和ZW型两种类 型，不同生物采用不同的 性染色体类型。
性染色体遗传规律
性染色体上的基因遵循特 定的遗传规律，如分离定 律和自由组合定律等。
详细介绍多基因风险评分（PRS）等风险预测模型的原理和应用。
实际应用举例
通过具体实例，如糖尿病、高血压等，展示如何利用风险预测模型 进行多基因遗传病的风险评估和预防。
染色体异常导致疾病诊断治疗
染色体异常概述
简要介绍染色体异常的概念、类型和常见疾病。
诊断方法
详细介绍染色体核型分析、荧光原位杂交（FISH）等染色体异常的 诊断方法。
转座子
转座子转座(因)子是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。
复合型的转座因子称为转座子(trans—poson，Tn)。
这种转座因子带有同转座无关的一些基因，它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。
两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。
这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS 而转座。
转座子转座插人宿主DNA时，在插入处产生正向重复序列，其过程是这样的：先是在靶DNA 插入处产生交错的切口，使靶DNA产生两个突出的单链末端，然后转座子同单链连接，留下的缺口补平，最后就在转座子插入处生成了宿主DNA的正向重复。
已知的转座因子的转座途转座子是一类在细菌的染色体，质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分，是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列。
转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。
最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列（IS），它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
转座因子或转座子是一类在很多后生动物中（包括线虫、昆虫和人）发现的可移动的遗传因子。
一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座。
这段序列称跳跃基因或转座子，可分插入序列（Is因子），转座（Tn），转座phage。
转座(因)子是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。
复合型的转座因子称为转座子(trans—poson，Tn)。
这种转座因子带有同转座无关的一些基因，它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。
两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。
这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS 而转座。
转座子是细菌细胞里发现的一种复合型转座因子，这种转座因子带有同转座无关的一些基因，如抗药性基因；它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。