分子生物学基因的体外转录和翻译共46页
体外转录与翻译
基因体外转录与翻译
二、基因体外转录原理与操作
1、基因体内转录的过程 、
原核基因转录
真核基因转录
基因体外转录与翻译
二、基因体外转录原理与操作
2、基因体外转录的原理 、 基本的工作原理是以DNA为模板，在转录体系中 的一系列转录因子的作用下，经RNA聚合酶合成 RNA RNA。 基因体外转录体系在1976年由 年由PELHAM和 基因体外转录体系在 年由 和 JACKSON建立。体外转录体系逐渐成熟。 建立。 建立 体外转录体系逐渐成熟。
基因体外转录与翻译
二、基因体外转录原理与操作
3、基因体外转录的操作 、 聚合酶（ （1）RNA聚合酶（RNA Polymerases ） ） 聚合酶
常用的聚合酶为噬菌体来源的RNA聚合酶 聚合酶 常用的聚合酶为噬菌体来源的 T7 、SP6、T3 、 特异识别模板启动子 转录效率比大肠杆菌的聚合酶效率高 酶的来源及质量高
基因体外转录与翻译
四、基因体外翻译的原理与操作
3、基因体外翻译系统 、 （2）麦芽提取物 Wheat Germ Extract ） 麦芽提取物是不同于网织红细胞裂解物的另一个无细胞 体外合成体系。由于内源的mRNA很少，这个系统可用于各种 病毒、酵母、高等植物乃至哺乳动物蛋白的合成。当表达产物 较难与球蛋白区分（12—15kD）、或者表达产物正好可能是 哺乳动物细胞中富含而植物中没有的调控因子一类的蛋白时、 或者是不明原因表达不出时，就不妨尝试麦芽提取物体系。不 过要记住，这个体系要求RNA有帽子结构才能更好的翻译。 如果上述情况又无法给RNA加帽，就只好借助大肠杆菌体系 了。
基因的体外转录和翻译 共47页
23.07.2019
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基因体外转录体系在分子生物学和 细胞生物学研究中的用途和意义：
1、快速检测目的基因的转录情况； 2、分析转录因子调节基因转录的过程； 3、分析启动子序列的活性； 4、分析转录因子、DNA结合蛋白和RNA 剪切因子的组成和作用；
5、染色质结构调整与基因转录的关系；
6、制备RNA探针。
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一、基因体外转录的基本原理
基本原理：以DNA为模板，在无细 胞体系中一系列转录因子的作用下 经RNA聚合酶合成RNA的过程。
质粒DNA
模 板
线性DNA
核小体形式存在的DNA
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能用于体外转录的质粒载体
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基因体外翻译的基本原理 基因体外翻译的基本原理是以基因 转录产物RNA为模板，在核糖体上 进一步生产蛋白质的过程。
基因体外翻译的模板：
1、直接来自体外基因转录实验； 2、细胞内提取的mRNA； 3、通过PCR或RT-PCR产物转录后 的RNA。
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利用不同模板和翻译体系进行翻译
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（3）干扰物质少。如干扰Lowry法的K 、 Na 、Mg2 离子、Tris缓冲液、糖和蔗糖、 甘油、巯基乙醇、EDTA等均不干扰此测 定法。 此法的缺点是： （1）由于各种蛋白质中的精氨酸和芳 香族氨基酸的含量不同，因此Bradford法 用于不同蛋白质测定时有较大的偏差， 在制作标准曲线时通常选用 g—球蛋白 为标准蛋白质，以减少这方面的偏差。
基因的表达转录和翻译
DNA mRNA
你现在学习的是第30页，课件共59页
信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。
细胞核
A A T C AA T AG U U A G AU AUC
mRNA
核孔
细胞质
你现在学习的是第31页，课件共59页
二、遗传信息的翻译
U U A G AU AUC
mRNA
碱基序列
翻译
RNA的种类和功能
英文缩写
形状
功能
mRN A
作为翻译 的模板
转运RNA tRNA
携带氨基酸
三叶草形
核糖体RNA rRNA
你现在学习的是第11页，课件共59页
与蛋白质、Mg2+
组成核糖体
1. 转录的定义
转录
在细胞核中，以DNA的一条链为模 板合成RNA的过程。
转录可以分为几个步骤？
2. 转录的过程
你现在学习的是第12页，课件共59页
1、DNA分子复制与遗传信息转录的相同之处（ ） D
A 利用的模板都相同 B 利用的原料都相同
C 所利用的酶都相同 D 都遵循碱基互补配对原则
2、DNA的复制、转录和蛋白质合成分别发生在（ ）B
A 细胞核 细胞质 核糖体 B 细胞核 细胞核 核糖体 C 细胞质 核糖体 细胞核 D 细胞质 细胞核 核糖体
多肽链
（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）
你现在学习的是第51页，课件共59页
区分：遗传信息、密码子、反密码子
• 遗传信息：
（定位）
一般指DNA分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列） • 密码子：
mRNA分子上相邻的三个碱基决定1个氨基酸，
这样的三个碱基叫做1个密码子。 • 反密码子：
生物学中的基因转录和翻译
生物学中的基因转录和翻译基因是造物主赐予生命的重要物质，它们决定了个体的所有特征。
然而，我们对基因的认识和理解并不如我们想象中的那样深入，转录和翻译是人类科学探究基因的关键步骤之一。
转录是指从DNA分子向mRNA分子进行信息转移的过程。
简单来说，就是将DNA中的基因序列转换为RNA分子。
转录的过程中，DNA序列的一部分（称为基因）可以被RNA聚合酶识别并拷贝到RNA链中。
这个过程分为三个步骤：启动、延伸和终止。
启动子的序列通常被认为是转录启动的位置，也就是说，RNA聚合酶在这个位置附近停止了它的滑动，并开始将RNA链加到DNA模板上。
延伸步骤中，RNA聚合酶在DNA模板上移动，不断地向RNA链添加新的核苷酸。
在终止过程中，RNA聚合酶接近终止信号，然后释放聚合链和模板DNA，形成了一个mRNA分子。
与转录不同，翻译是指从mRNA链向蛋白质分子进行信息转移的过程。
在翻译过程中，mRNA链被翻译成一系列氨基酸，最终形成一个特定的蛋白质。
这个过程分为三个步骤：起始、扩展和终止。
在起始步骤中，mRNA链与小亚基结合并与大亚基结合，形成完整的核糖体。
在扩展过程中，核糖体将氨基酸转移到正在形成的蛋白质链的尾部。
在终止步骤中，到达终止密码子的核糖体受到启发，释放合成的蛋白质链。
对于人类和其他物种来说，转录和翻译至关重要。
这两个过程正式生物体内进行基因表达的方式。
基因表达确定了个体的所有特征，包括生长、发育和形态等等。
通过研究基因表达的过程，科学家们能够更好地了解许多重要的生物过程。
总之，转录和翻译是两个非常关键的生物学过程，是人类和其他物种生命的基础。
我们仍然有很多要学习和研究的，科学家们在不断坚持不懈地努力着，希望能够更好地理解这些过程，并在未来的研究中提供更多有用的发现。
基因表达遗传信息的转译与翻译
基因表达遗传信息的转译与翻译基因是生命的基本单位，它承载着生物所有的遗传信息。
然而，这些遗传信息并不能直接被生物体所利用。
基因表达是指这些遗传信息被转录成RNA后续转译成蛋白质的过程，这一过程包括转录和翻译两个环节。
本文将探讨基因表达的转译与翻译过程。
一、基因的转录过程基因的转录是指DNA的一部分信息被转录成RNA分子的过程。
转录过程包括三个主要步骤：起始、延伸和终止。
1. 起始转录的起始需要一个起始位点，这个位点通常由转录因子识别和结合。
转录因子是一种特殊的蛋白质，它能够结合到某一具体的DNA序列上，并招募其他转录因子和RNA聚合酶。
一旦形成复合物，RNA聚合酶就会开始进行转录。
2. 延伸在转录延伸过程中，RNA聚合酶将合成RNA链，同时脱氧核苷酸三磷酸（dNTPs）会与RNA链的末端碱基（核苷酸）形成磷酸二酯键，从而延伸RNA链。
这个过程会一直进行，直到到达转录终止位点。
3. 终止终止是指转录的停止。
在DNA序列上存在特殊的终止位点，当RNA聚合酶到达这个位点时，转录过程会停止，并释放出合成的RNA 链。
二、基因的翻译过程基因的翻译是指转录生成的RNA分子被翻译成蛋白质的过程。
这一过程是通过蛋白质合成机器——核糖体来完成的。
1. 起始翻译的起始需要一个起始密码子，起始密码子通常为AUG（码子的一种）。
在翻译的起始过程中，起始密码子被核糖体识别，并与起始tRNA结合。
起始tRNA上携带着甲硫氨酸（methionine），它将成为翻译的第一个氨基酸。
2. 延伸在翻译延伸过程中，核糖体会接受新的tRNA，并将其上携带的氨基酸与前一个氨基酸形成肽键。
这个过程会一直进行，直到到达终止密码子。
3. 终止终止是指翻译的停止。
当核糖体到达终止密码子时，翻译过程会停止，并释放出合成的多肽链。
终止密码子不编码任何氨基酸，它只是一个信号，告诉核糖体停止翻译。
三、转译与翻译的调控转译和翻译过程都受到调控。
在转录过程中，转录因子的结合与特定的启动子序列有关，通过信号通路的激活和调节，转录因子的结合能够被增强或抑制。
分子生物学：基因的体外转录和翻译ppt课件
2019/12/19
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(4)收集核提取物：25000g离心 30min，收集上清液后，用缓冲液 透析2h后，4℃，25000g离心20min， 上清液置-70℃保存。
(5)核提取物的蛋白定量：核抽提物 总蛋白浓度采用Bradford法测定， 以牛白蛋白为参照。
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（3）干扰物质少。如干扰Lowry法的K 、 Na 、Mg2 离子、Tris缓冲液、糖和蔗糖、 甘油、巯基乙醇、EDTA等均不干扰此测 定法。 此法的缺点是： （1）由于各种蛋白质中的精氨酸和芳 香族氨基酸的含量不同，因此Bradford法 用于不同蛋白质测定时有较大的偏差， 在制作标准曲线时通常选用 g—球蛋白 为标准蛋白质，以减少这方面的偏差。
缺点：分离过程中一些特殊的试剂 破坏了细胞核膜，造成核内容物的 部分流失及操作过程中精胺易使 DNA模板产生沉淀
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过程：
收集细胞：收集一定数量的培养细 胞，300g离心5min，沉淀用分离 液清洗2次。 裂解细胞纯化细胞核：沉淀中加入 预冷的匀浆液1/10(原体积)，冰浴 10min后，匀浆，镜检，至90%细
5、染色质结构调整与基因转录的关系；
6、制备RNA探针。
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基因体外转录体系
DNA模板：含有转录启动子及必要 的调控序列(起始和终止序列等)的 DNA及为研究基因转录调控的需要, 在体外组装成的核小体链(注意避免 RNase的污染)。
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细胞核抽提物的制备：
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什么是基因的体外转录和翻译
基因的体外转录和翻译是20世纪70 年代发展起来的一项分子生物学和 细胞生物学实验技术，是研究离体 条件下(非细胞体系)基因表达情况 的理想体系。
基因的体外转录和翻译PPT演示文稿
嗪乙磺酸) pH 7.9,10mmol/LKCl，
1.5mmol/L DTT(二硫苏糖醇)，0.2mmol/L PMSF(苯甲基磺酰氟)]，冰浴30min，用 玻璃匀浆器匀浆，3000rpm离心15min 得细胞核沉淀。
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（2）仍有一些物质干扰此法的测 定，主要的干扰物质有：去污剂、 Triton X-100、十二烷基硫酸钠 （SDS）和0.1N的NaOH （3）标准曲线也有轻微的非线性， 因而不能用Beer定律进行计算，而 只能用标准曲线来测定未知蛋白质 的浓度。
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什么是基因的体外转录和翻译
基因的体外转录和翻译是20世纪70 年代发展起来的一项分子生物学和 细胞生物学实验技术，是研究离体 条件下(非细胞体系)基因表达情况 的理想体系。
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基因表达包括：转录和翻译两个过 程。
基因表达的调控包括：染色体结构 的调节、DNA结构的调节、转录过 程的调控、转录后的调控、翻译过 程的调控及翻译后的调控。
DNA模板：含有转录启动子及必要 的调控序列(起始和终止序列等)的 DNA及为研究基因转录调控的需要, 在体外组装成的核小体链(注意避免 RNase的污染)。
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细胞核抽提物的制备：
细胞核抽提物：DNA转录由RNA聚合酶、 各种转录因子及必要的环境条件等，这 一切必需由细胞提供。常用于制备细胞 核抽提物的细胞有酵母细胞、兔网织红 细胞和Hela细胞
10.10.2020
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(3)裂解细胞核：向细胞核沉淀中加
入2倍体积的低盐缓冲液(20mmol/L
基因的体外转录与翻译
2020年10月10日星期六
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Bradford法的突出优点是： （1）灵敏度高，据估计比Lowry法 约高四倍，这是因为蛋白质与染料 结合后产生的颜色变化很大，蛋白 质－染料复合物有更高的消光系数， 因而光吸收值随蛋白质浓度的变化 比Lowry法要大的多。
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（2）测定快速、简便，只需加一种 试剂。完成一个样品的测定，只需 要5分钟左右。由于染料与蛋白质结 合的过程，大约只要2分钟即可完成， 其颜色可以在1小时内保持稳定，且 在5分钟至20分钟之间，颜色的稳定 性最好。因而完全不用像Lowry法那 样费时和严格地控制时间。
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（2）仍有一些物质干扰此法的测 定，主要的干扰物质有：去污剂、 Triton X-100、十二烷基硫酸钠 （SDS）和0.1N的NaOH （3）标准曲线也有轻微的非线性， 因而不能用Beer定律进行计算，而 只能用标准曲线来测定未知蛋白质 的浓度。
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3、分离得到的细胞核比较纯且没有核蛋 白的流失。
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体外基因转录反应
体外基因转录一般用硅化的1.5ml塑 料管，在24~32℃条件下进行，为 了保证产物的稳定，反应体系中必 须加入RNase抑制剂，终止反应时，
可加入蛋白酶以降解核提取物中的 RNase。同时加入酵母tRNA作为产 物RNA的载体起到保护作用。反应
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利用不同模板和翻译体系进行翻译
时，应匹配相应的翻译起始序列。 如用原核细胞翻译体系时RNA模板 应含有SD序列，应用真核翻译体 系时，应有帽子结构；在RNA的3ˊ 未端含有合适的终止信号。
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高中生物课件-转录和翻译
考点四、基因、蛋白质、性状的关系
1、2说明：基因通过控制酶的合成来控制代谢过 程，从而控制生物性状。
3、4说明：基因通过控制蛋白质分子的结构来直接控 制生物的性状。
基因、蛋白质、性状三者关系
汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
基因
控制
酶的合成
(3)延伸：核糖核 苷酸连到正在合 成的mRNA上
(4)终止（终止 子）：mRNA 从DNA链上释 放，DNA恢复 双链
比较DNA聚合酶 和RNA聚合酶
2.翻译：以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质
（1）密码子：遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三 个相邻的碱基，叫做一个密码子。（含起始码、终止密 码）。如下图：
以RNA为遗传物质（逆转录病毒）的病毒， 如：HIV病毒、 整合到细胞的基因
以RNA为遗传物质（RNA复制病毒）病毒生物 如：烟草花叶病毒
用字母表示下列生物的遗传信息 传递过程
(1)噬菌体：
abc
(2)烟草花叶病毒： dc
(3)烟草：
abc
(4)艾滋病病毒： eabc
中心法则的应用： 1.哪些过程会发生碱基互补配对？ 2.哪些场所会发生碱基互补配对？
控制
细胞代谢
蛋白质结构
控制
性状
生物体性状的多基因因素
1、基因与性状并不是都是一一对应的简单的线性 关系，一种性状由多个基因控制，或一种基因控制 多种性状。而且还受到环境因素的影响。 比如：人的身高 2、基因与基因、基因与基因产物，基因和环境之 间存在这复杂的相互作用，共同精细地调控生物的 性状。
信息提炼： 边转录边翻译：
一般为原核，真核的质基因也可 先转录后翻译：
分子遗传学转录和翻译专业资料
2021年2月20日星期一
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一、RNA合成的特点
1. RNA的生长方向也是从5’---3’，核苷三磷酸加到新生链 的3’---端，除去的焦磷酸分解为无机磷酸为反应提供 能量。
2. RNA的四种前体是核糖核苷三磷酸（rNTP）：ATP、 GTP、CTP、UTP，每个NTP上有2个—OH。
2021年2月20日星期一
2021年2月20日星期一
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遗传信息要从DNA—蛋白质还要经过RNA
的传递，其中包括携带编码信息的mRNA、
负责转运氨基酸的tRNA和构成核糖体的
rRNA，这三种RNA都是以DNA为摸板在依
赖于DNA的RNA聚合酶的作用下合成的，
包括RNA链的起始、延伸、终止以及转录
后的加工过程，这一系列过程称为转录。
2021年2月20日星期一
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（一）、原核生物RNA转录后的加工 1. 原核生物rRNA前体的加工
RNaseⅢ
16S
tRNA
16S
tRNA
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RNaseⅢ
RNaseE
23S
5S
tRNA
23S
5S
tRNA
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2. 原核生物tRNA前体的加工
前体加工大致分为四步： (1)、由核酸内切酶在tRNA 两端切断； (2)、由核酸外切酶从3’端切去附加的序列； (3)、在 3’端加上CCA-OH（有的不用另外加 因为自身带有该序列）； (4)、核苷酸的修饰。
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2. RNA聚合酶III的启动子结构
转录5S RNA、tRNA 和核内小RNA
5S rRNA
2021年2月20日星期一
体外转录与翻译共41页PPT
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
体外转录与翻译 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
基因的体外转录与翻译PPT30页
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
基因的体外转录与翻译 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。