分子遗传学第一章
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。
遗传学笔记
遗传学笔记第一章绪论1.1 分子遗传学的含义1.不能把分子遗传学单纯地理解成中心法则的演绎*分子遗传学≠中心法则传统：分子遗传学=中心法则实际：分子遗传学≠中心法则，他首先是遗传学，其坚实的理论基础仍然是摩尔根的《基因论》中心法则只是对基因，性状及突变在核酸分子水平上的解释。
从中心法则到性状的形成仍然是一个复杂的甚至未知的遗传，变异与发育的生物学过程。
分子遗传学不仅盯住DNA/RNA，蛋白质，更要研究活细胞内与遗传便宜有关的一切分子事件。
分子遗传学≠核酸+蛋白质分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学过程-遗传与变异的过程。
它研究的是动态的生物学过程，而不是脱离生物体，在试管里孤立地研究生物大分子的结构与功能。
1992年，Nature 的主编J.Maddox 曾著文Is molecular biology yet a science？指出："现在有那么一些叫分子生物学家的人，他们的文章无视全部的动物，植物，也很少言及他们的生理学。
实验的大部分资料来自所谓的'凝胶'---""分子生物学在很大程度上变成定性的科学。
---如果事情只是简单的说明某个基因版本与某种遗传病相关，那么，分离这种片段（如电泳），然后测序足以。
"但是"以往的巨大成就表明，生命过程是由严格控制下进行的一些有序事件组成"他说："在人们长期为细胞生物学现象寻找定性的解释中，他们将会相信细胞只不过是一个充满了分子开关的袋子，他们作为分子传动器或开或关而出现在预定的事件序列中。
要真正在分子水平上了解遗传变异的本质，仅仅研究核酸或蛋白质的生物化学是不够的。
分子遗传学所研究的应该是细胞中动态的遗传变异过程，以及与其相关的分子事件。
所以不止是中心法则，核酸，蛋白质。
2.分子遗传学不是核酸及其产物（蛋白质）的生物化学分子遗传学是分子生物学的一个分支，或理解为狭义的分子生物学。
分子遗传学要点整理
Chapter 1: Genomes, Transcriptomes andProteomes1. 概述基因组（Genome）：指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA 序列。
基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。
基因组学（Genomics）：指研究生物的整个基因组，涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。
基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。
基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。
转录组由转录过程来维持。
基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。
这是通过翻译过程来完成的。
2.1 Genes are made of DNA奥地利神父孟德尔1865年根据7个碗豆性状的实验提出了遗传因子假说，认为每个性状由遗传因子控制，并提出了遗传因子的分离与自由组合两大遗传规律。
证明基因由核酸 (DNA或RNA) 组成的3个著名实验：①肺炎双球菌的转化试验；DNA是遗传物质②噬菌体感染实验；只有DNA是联系亲代和子代的物质③烟草花叶病毒的感染实验。
RNA也是遗传物质2.2 The structure of DNAA. Nucleotides and polynucleotidesB. The model of double helixDNA 晶体X射线衍射图谱 为揭示DNA分子的二级结构提供了重要实验证据a. Watson and Crick (1953) 提出的DNA双螺旋结构模型：" DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链。
" 戊糖－磷酸骨架在分子的外铡，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部。
" 碱基间通过氢键相互连接，A 和T 以2个氢键配对， G和C 以3个氢键配对。
分子生物学：第一章_基因的结构与功能
• 结构基因： 决定合成某一种蛋白质或RNA分子结构相应
的一段DNA。其功能是把携带的遗传信息转 录给mRNA，再以mRNA为模板合成具有特 定氨基酸序列的蛋白质或RNA。
结构基因包括四个区域; • 编码区，包括外显子和内含子； • 前导区，位于编码区上游，5’端非编码区； • 尾部区，3’端非编码区； • 调控区，包括启动子和增强子；
• 核小体绕成一个中空的螺旋管成为染色质丝； • 染色质丝与非组蛋白结合成高度压缩的染色单
体；
染色质的基本结构单位-核小体
核小体组成染色质丝-多级螺线管模型
螺线管
核小体
染色体
短臂 着丝粒 DNA
长臂
染色单体
染色质与染色体
• 染色质(chromatin)是指间期细胞内由DNA、 组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合 结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。
超螺旋、核小体、染色单体.
1.三股螺旋DNA （triplex）
• 三股螺旋DNA 也称为三链DNA (triple strand DNA, tsDNA), 其结构是在DNA 双螺旋结构的基础上形成的。
• 第三条链位于双螺旋的大沟内。
2.十字型结构（hairpin structure， 发夹结构)
常用的标记物： （一）放射性标记物： 32P、3H、35S、14C、125I、131I 特性： ①检测特异性强，灵敏度高 ②不影响碱基配对的特异性和稳定性 ③易造成放射性污染 ④半衰期短，不能长时间存放
检测：放射自显影检测杂交信号 ————放射线可以在X射线片上成影
（二）非放射性标记物
常用的标记物：生物素（biotin） 地高辛（digoxigenin） 光生物素（photobiotin）
遗传学第一章
DNA的二级结构(双螺旋)
模型一九五三年. Watson & Crick提出
DNA的双螺旋结构的形成
5 ´ 3 ´ 5 ´ 3 ´
磷酸 核糖
T-A碱基对
碱基
C-G碱基对 3 5 5
3 ´
DNA复制机制
ＤＮＡ双螺旋结构的生物学意义： （１）ＤＮＡ复制机制：半保留复制
由于ＤＮＡ双链互补，每一条单链都可作 为合成新链的模板，称为半保留复制，每 个子ＤＮＡ双链包含一条亲链和一条新合 成的链。 （２）、互补的结构可以为ＤＮＡ损伤造 成的信息丢失提供保护。
肺炎链球菌实验
Hershey-Chase 的噬菌体实验
RNA也是遗传物质
基因（gene）——生命的最大奥秘
基因是所有生物体遗传信息的载体，是决定生老病死等所有现象的基
本元素。基因的物质基础是DNA分子。
地球上人与人之间99.9%的基因序列相同,人与人之间的差异仅为千分 之一。
DNA聚合酶(DNA Polymerase)
此酶最早在大肠杆菌中发现，以后陆续在 其他原核生物及微生物中找到。这类酶的 共同性质是:[1]以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP) 为前体催化合成DNA;[2]需要模板和引物的 存在;[3]不能起始合成新的DNA链;[4]催化 dNTP加到生长中的DNA链的3‘-OH末端;[5]催 化DNA合成的方向是5’→3‘。
DNA的一级结构
ＤＮＡ一级结构单链的表述： 以脱氧核糖５位的磷酸为５’端、３位的 羟基为３‘端，从５’端向３‘端表述。 例如： 5´-ATGCAG-3´ Nhomakorabea
（一）、RNA结构 １、RＮＡ的成分
分子生物学 第一章 绪论 PPT课件
Friedrich Miescher (1844-1895)
1869年 法国的米歇尔从白细胞核中分离出DNA
1879年
德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体 1903年
Wilhelm Ludwig Johannsen 1857～1927
美国细胞学家萨顿提出了遗传的染色体学说
1909年
丹麦生物学家约翰逊创造了基因（gene）一词
解决可能引发的伦理,法律和社会问题
物种 DNA数量
HBV 3.2kb
噬菌体 49kb
大肠杆 4000kb
酵母 17000kb
果蝇 164000kb
人 3000000kb
分级鸟枪测序法
基因组DNA细菌人工染色体 DNA克隆的排序（物理作图）
分段测序
随机打断后克隆 DNA测序
DNA序列的组装
基因组测序 的一般流程
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理和医学奖
1975年 D.Baltimore 逆转录酶，DNA病毒
诺贝尔生理和医学奖
H.M.Temin
R.Dolbeco
1978年 W.Arber
DNA限制性内切酶
诺贝尔生理和医学奖
D.Nathens
H.O.Smith
1980年 P.Berg
1994 Transgenic tomatoes sold in the shops
Two methods of producing transgenic mice
转基因 动物的 一般制 备过 程。
转基因动 物的一般 制备过程 （续）。
1988 Transgenic sheep
1989 a transgenic pig
作业习题
作业习题绪论1、动物遗传学研究的对象及任务是什么？2、简述遗传学的发展简史？第一章分子遗传学基础1、遗传物质的基本特征是什么，为什么DNA适合作为遗传物质?2、在真核细胞中，DNA和各种RNA分子都存在于细胞的什么位置?3、简述查科大定律的内容，4、原核细胞DNA的复制是如何起始的，真核细胞DNA复制有何特点?5、增强子如何影响转录?6、真核生物RNA的加工和修饰与蛋白质的合成有何关系，7、密码子的偏好性有什么进化学意义?8、原核生物蛋白质生物合成过程中形成的70S复合物的成分有哪些?—个真核生物mRNA分子能编码——个以上的蛋白质吗?第二章细胞遗传学基础1、名词解释真核细胞原核细胞染色体染色质同源染色体染色单体姐妹染色单体有丝分裂减数分裂联会联会复合体二价体核小体核型分析染色体带性别决定性染色体常染色体性别控制2、染色质的基本结构单位是什么?试述从染色质到染色体的多级螺旋结构模型。
3、有丝分裂和减数分裂有什么区别?从遗传学角度看，这两种分裂各有什么意义?4、染色体的形态有哪些类型?5、什么是核型?试述核型分析的意义，6、某生物有两对同源染色体，—一对染色体是中间着丝粒，另——对是端部着丝粒，以模式图方式画出：①第7、一次减数分裂的中期图；②第二次减数分裂的中期图。
8、马的二倍体染色体数是64，驴的二倍体染色体数是62。
①马和驴的杂种染色体数是多少?②如果马和驴之间在减数分裂时很少或没有配对，你是否能说明马—驴杂种是可育还是不育?9、性别决定的方式有哪几种?在哺乳动物中，为什么雌雄比例总是接近1：1 710、什么是SRY基因?试述SRY基因调控性别形成的过程。
第三章遗传的基本规律1、名词解释单位性状相对性状正交和反交显性性状隐性性状等位基因基因型隐性纯合体杂合基因型测交法自交不完全显性共显性复等位基因上位相引相和相斥相重组型配子Rf 连锁遗传图三点测验双交换基因直线排列定律并发系数2、分离定律和自由组合定律的实质是什么?3、牛的无角(P)对有角(P)为显性，有一头无角公牛和3头母牛交配，产犊牛如下：(1)和有角的A母牛交配，产生无角小牛；(2)和有角的B母牛交配，产生有角小牛；(3)和无角的C母牛交配，产生有角小牛。
遗传学第一至四章
一门学科的学习和研究应该从学科的历史沿革、
基本概念、基本理论以及基本技术方法，最后才 是学科的实践入手。任何一门科学（主要是指自 然科学）都是从研究一些自然现象入手而逐步积 累，最终上升到理论系统，而当中由于研究者的 立场、观点和方法的不同而形成不同的学派，从 而使我们的科学研究达到真正百花齐放、百家争 鸣的局面。（可引毛泽东在延安文艺座谈会上的 讲话和春秋战国时代百家争鸣、百花齐放的历史 予以说明）。
第二章 遗传的细胞学基础 （或：遗传的染色体学说）
在mendel定律在1900年被重新发现后，Sutton和
Boveri就注意到杂交试验中基因gene的行为跟配子形 成和受精过程中染色体的行为完全平行，因此，他们 在1903年提出假设，认为孟德尔遗传因子是在染色体 上，因此为了理解这个假设，必须先把细胞的一般结 构，进而详细地说明细胞分裂中的染色体形为。
第一章 绪论
一、遗传学发展的历史沿革 G．H．Mendel（1866年）发表了豌豆杂交论文（原题目：“植 物杂交的实验”），1865年在Brunn自然科学史学会上宣读，并在 该学会论文集中刊出。文中总结了他历史八年（1856-1864年）所 进行的豌豆杂交试验以及由此总结出的遗传规律。30年以后德国的 C.Corens，荷兰的H.De.Vries和奥地利Von.Tschermark在各自的试 验中得到与mendel相同的结论,并重新发现了Mendel的伟大贡献， 今天我们依然认为G.Mendel是遗传学的创始人和奠基者。 1904年，英国的W.Bateson把遗传学定义为：研究遗传和变异的 科学。到了20世纪四十年代即1940年前后，遗传学本身的概念发生 了变化，遗传学被认为是研究具有亲缘关系的个体之间的相似性， 而变异则是研究遗传学的手段。