第二十五章基因结构分析的基本策略讲解材料

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基因结构与表达分析.ppt

基线：扩增曲线中的水平部分，为空白或背景信号。
阈值（临界点）:
扩增信号进入指数增长期的最下限，即由基线期进入指数增长期的拐点。
值:
从基线到指数增长的拐点所对应的循环次数。
值与[]0的关系
标准曲线：值对[]0作图
3. 反向（）
对已知片段两侧的未知序列进行扩增和研究。
用限制性内切酶A消化用T4连接酶环化
自动测序步骤
4种带有不同荧光染料标记的终止物
测序反应
反应产物毛细管电泳分离
激光激发不同大小片段上的荧光分子，发射出四种不同波长的荧光
三、化学降解法
将待测片段3′或5′端进行同位素标记，标记的片段分成四个反应，分别用不同的化学试剂处理，造成碱基特异性切割，使片段分别于某一种碱基处断裂。
化学降解G反应模式图
实时应用：用于基因拷贝数和表达定量分析。
荧光标记方法 ①荧光染料
I 作用机理
每形成一个双链，就有一定数量的染料
②
寡核苷酸探针的5′端标记一个荧光报告基团（），3′端标记一个荧光淬灭基团（）。
③
探针具有发夹结构，5′端标记荧光报告基团，3′端标记淬灭基团。
终点量是经过扩增的量，存在部分失真，起点定量重现性好，终点定量误差大。
硫酸二甲酯
哌啶
第三节聚合酶链式反应
()
一、技术原理二、耐热聚合酶三、引物设计原则四、条件的优化
一、技术原理
5
模板引物聚合酶 2+
5
5
Cycle 1
1 52
5 5
5 5
Cycle 2
5 5
5 5
Cycle 3
5
5

基因功能分析的基本策略

它旨在揭示基因如何参与生命活动，以及基因变异如何影响生物体的性状和疾病易感性。
基因功能分析的重要性
基因功能分析是理解生物学过程和疾病机制的关键，有助于发现新的治疗靶点和发展个性化医疗策略。
通过基因功能分析，可以深入了解基因与表型之间的关系，为遗传性疾病和复杂性疾病的预防、诊断和治疗提供科学依据。
详细描述：基因变异与药物反应关联分析旨在了解不同基因变异对药物疗效和副作用的影响。这种分析有助于实现个性化用药，提高治疗效果
并减少副作用。
通过以上三种策略，基因功能分析有助于深入了解基因与疾病的关系，为疾病的预防、诊断和治疗提供有力支持。
基因功能研究的挑战与展望
基因功能研究的挑战
技术限制
目前的技术手段在研究基因功能时仍存在局限性，例如难以对所有基因进行全面研究，难以精确分析基因间的相互作用。
04
数据处理与分析
对收集到的数据进行处理、统计分析和可视化，挖掘基因功能相关的模式和规律。
基因表达分析
基因表达的检测方法
基因芯片技术
通过微阵列芯片检测基因表达谱，可同时检测大量基因的表达水平。
测序技术
利用高通量测序技术，对特定组织或细胞中的基因表达进行全面检测。
荧光定量PCR
通过荧光染料或探针，实时监测PCR扩增过程中荧光信号的变化，从而确定基因表达量。
跨学科合作基因功能研究需要多学科的交叉合作，包括生物学、医学、化学、物理学等，以更全面地理解基因的功能。
个性化医疗随着基因功能研究的深入，将有助于实现基于个体基因信息的个性化医疗，提高疾病预防和治疗效果。
未来研究方向
深入研究基因间的相互作用
未来研究将更深入地探索基因间的相互作用，以更准确地理解基因的功能。

第二十五章基因结构分析的基本策略共80页PPT

第二十五章基因结构分析的基本策略
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴理荒秽，带月荷锄归。道狭草木长，夕露沾我衣。衣沾不足惜，但使愿无违。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼

高中生物教案：了解基因的结构和功能

高中生物教案：了解基因的结构和功能一、基因的结构与功能的定义与概述基因作为生物体遗传信息的基本单位，对生物的结构和功能起着决定性的作用。

了解基因的结构与功能，是理解生命本质、遗传规律以及进化过程的重要一环。

本文将围绕基因的结构和功能展开，分为三个主要部分进行讲解。

二、基因的结构基因是由DNA分子组成的，包含了决定生物个体性状的信息。

DNA由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、鳗状核嘧啶）组成，通过不同顺序排列而形成了不同的基因。

基因的结构主要由编码区、非编码区和调控区组成。

1. 编码区：基因中的编码区域决定了蛋白质的氨基酸序列。

人类基因组中只有大约2%的DNA编码蛋白质，这部分编码区域也被称为外显子。

外显子编码的氨基酸序列决定了蛋白质的结构和功能。

2. 非编码区：基因中的非编码区域占据了大部分的DNA序列。

这些非编码区域被称为内含子，对蛋白质的合成没有直接作用。

然而，最新研究表明，非编码区域在后转录调控中具有重要的功能，参与表观遗传调控以及多种非编码RNA的合成。

3. 调控区：基因中的调控区域起着控制基因表达的重要作用。

这些区域包括启动子、增强子、转录因子结合位点等。

调控区域的作用是通过与转录因子结合，调控基因的表达水平。

基因的结构与功能密切相关，不同区域的相互作用决定了基因的表达模式和调控水平。

三、基因的功能基因的功能主要表现在蛋白质的合成和遗传信息的传递中。

1. 蛋白质的合成：基因在指导蛋白质的合成中起到重要作用。

基因编码的信息通过转录和翻译过程转化为蛋白质的氨基酸序列。

蛋白质是生物体内重要的功能分子，承担着多种生理功能，如酶的催化作用、结构蛋白的构建等。

2. 遗传信息的传递：基因作为遗传信息的携带者，通过传代遗传来传递个体特性。

基因通过传代的方式将个体的性状传递给后代，决定了后代的遗传特征。

基因通过遗传方式影响个体形态、生理和行为特征，形成个体间的遗传差异。

四、基因在进化中的作用基因的结构和功能在进化过程中起着重要作用。

基因功能分析的基本策略

•微卫星序列 •诱导表达启动子
•外源基因
•微卫星序列
基因功能分析的基本策略
基因功能分析的基本策略
2) 胚胎干细胞法
z 胚胎干细胞(embryo stem cells, ES 细胞)： y 可人工培养增殖的小鼠胚泡发育期胚胎细胞，当把这种胚胎细胞重新导入另一胚泡期的胚胎之后，它仍然保持着分化成其他类型细胞的能力。
z 基因敲除ES细胞注射入胚泡 z 胚泡植入假孕小鼠的子宫 z 嵌合体的杂交育种：同源重组只发生在一
条染色体上，因而同源重组后只能得到嵌合体，将嵌合体杂交，即可得到纯合子。
•×
基因功能分析的基本策略
基因功能分析的基本策略
基因敲除和 RNA 干扰
z 基因敲除是在基因水平将某个基因定点去除，动物整体水平。
•neo
r
•G418正筛选，细胞存活
基因功能分析的基本策略
打靶载体的负筛选
• tk1 HB1 neor HB2 tk2
•染色体
•染色体
•非特异性整合
•GCV负筛选，细胞死亡
基因功能分析的基本策略
PCR 鉴定
z 在打靶载体的 HB1 和 HB2 之间，加上一个载体和鼠的基因组中都没有的独特DNA 序列（US）。
1. 上游—基因改造和载体构建
▪ 外源基因: 完整的转录单位, 由顺式作用元件、结构
基因和转录终止信号组成。
▪ 报告基因 (reporter gene) : 在表达载体中引入易于
检测的提示重组体存在的基因。GFP、 LacZ、AP、 LUC。
▪ 融合基因 (fusion gene): 将特定的目的基因与报告
z ES 细胞具有与胚胎细胞相似的形态特征和分化特性。

第二十五章基因结构分析的基本策略

•BLAST：
是检索相关的序列，结构，和参考
文献的能力

是一个NCBI开发的序列相似搜索程序，还可作
为鉴别基因和遗传特点的手段
•NCBI 提供的附加软件工具有：开放阅读框寻觅器（ORF Finder），电子PCR，和序列提交工具， Sequin和BankIt
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1. cDNA克隆测序
mRNA
CCCCC
cDNA第一链
cDNA第二链
nGGGG
nCCCC cDNA第一链
mRNA
AAAAAn AAAAAn AAAAAn
目录
(2) Genome
•即基因组数据库，提供了多种基因组、完全染色体、重叠序列图谱以及一体化基因物理图谱
(3) Structures
•即结构数据库或称分子模型数据库(MMDB)，包含来自X线晶体学和三维结构的实验数据
•NCBI 已经将结构数据交叉链接到书目信息、序列数据库和 NCBI的Taxonomy中运用NCBI的3D结构浏览器和Cn3D，可以很容易地从Entrez获得分子的分子结构间相互作用的图像
•输入关键词，选择合适的程序
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•向下拉寻找符合目标的条目
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•点击此条打开连接
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•向下拉寻找关注的内容
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•可以直接拷贝保存相关内容
•凡是连接的地方都可以点击查看
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3. NCBI数据库搜索工具
•En息的
搜寻和检索工具 •Entrez的一个强大和独特的特点
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点击核酸序列blast，在框内输入序列：
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选择搜索条件：
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基因分析的基本策略

基因分析的基本策略引言基因分析是生物领域中一项重要的研究工具，通过对基因的分析可以揭示生物的遗传信息、功能以及与疾病相关的遗传变异。

基因分析的基本策略是一系列针对基因组的实验和计算方法，旨在深入理解基因的结构、功能和作用机制。

本文将介绍基因分析的基本策略和常用的分析方法。

1. 基因组测序基因组测序是基因分析的第一步，通过测序技术可以获取基因组的完整序列。

现代基因组测序技术包括传统的链终止法（Sanger测序），以及高通量测序技术，如 Illumina HiSeq、Pacific Biosciences 和Oxford Nanopore Technologies 等。

基因组测序的产出是一系列的DNA片段，通过生物信息学工具进行序列拼接和组装，可以得到完整的基因组序列。

2. 基因注释基因注释是对基因组进行功能和结构的标注，将序列信息翻译成有意义的生物学信息。

基因注释可以分为结构注释和功能注释两个层次。

结构注释结构注释主要用于预测基因的结构和组织结构。

常见的结构注释方法包括基因预测、剪接位点预测和重复序列识别等。

基因预测是确定基因的位置和转录本的起始和终止位点的过程。

剪接位点预测用于确定基因的剪接方式，即基因转录本的选择性剪接。

重复序列识别可以帮助鉴定基因组中的重复序列，例如转座子等。

功能注释功能注释主要通过比对基因组序列和已知功能基因库，将未知基因序列进行功能注释。

常见的功能注释方法包括BLAST、GO富集分析和KEGG通路分析等。

BLAST是一种比对算法，可以通过比对基因组序列和已知序列库，找到相似的序列并推断基因的功能。

GO富集分析是根据基因的注释信息，统计出某一功能术语在基因集中的富集程度，从而推断基因集的功能。

KEGG通路分析则是通过比对基因组序列和KEGG数据库，分析基因在代谢通路中的功能。

3. 基因表达分析基因表达分析是研究基因在不同条件下的表达水平和变化趋势。

通过基因表达分析可以了解基因在发育和疾病等生物过程中的功能和调控机制。

基因结构与表达分析的基本策略课件

分子生物学的三大核心技术
DNA序列分析—DNA测序，1977 聚合酶链式反应—DNA扩增，1985 DNA重组技术—基因克隆，1973
基因结构与表达分析的基本策略课件
1
主要内容
一、DNA序列分析
二、核酸分子杂交三、聚合酶链式反应四、基因芯片和微阵列
五、 Western免疫印迹
基因结构与表达分析的基本策略课件
这一技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的墨迹，因此称之为“blotting”, 译为印迹技术。
基因结构与表达分析的基本策略课件
32
探针技术
用放射性核素、生物素或荧光染料标记其末端或全链的已知序列的多聚核苷酸链被称为“探针”。
探针可以与固定在NC膜上的核苷酸结合，判断是否有同源的核酸分子存在。
基因结构与表达分析的基本策略课件
The Nobel Prize in Chemistry 1993
基因结构与表达分析的基本策略课件
51
The replication of DNA
基因结构与表达分析的基本策略课件
52
原理：PCR是模拟天然DNA复制过程，利用DNA 聚合酶催化一对引物间特异DNA片段合成的体外扩增技术。其主要热循环过程为：变性、退火、延伸三个步骤。
（一）PCR技术原理（二）耐热DNA聚合酶（三）PCR引物及设计原则（四）PCR条件的优化（五）PCR改进技术
（六）其它PCR技术基因结构与表达分析的基本策略课件
50
（一）PCR技术原理
聚合酶链式反应(PCR) :
Mullis K. 1985年
发明的一种模拟天然
DNA复制过程的核酸
体外扩增技术。
基因结构与表达分析的基本策略课件

基因功能分析的基本策略-硕士

化学合成
质量高，高纯度，高成本适用于已经验证过抑制效率的靶点序列不适于筛选靶点序列
体外转录
成本适中，省时，适用于筛选靶点序列不适用于长期的研究或者针对某个特定靶点序列的大量研究
长片断dsRNA酶解法
dsRNA在体外被RnaseⅢ家族成员切割成siRNA 不需要验证筛选多个靶点序列不适用于长期研究或者特定 siRNA序列的研究
Embryonic Stem Cells
同源重组
5´ 3´ 3´ 5´
5´ 3´
5´ 3´
3´ 5´
5´
3´
3´ 5´
target
targeting vector
TK
homologous recombination
5´ 3´
“knockout”
待剔除基因
克隆载体
克隆
重组载体
切割基因使待剔除基因失去活性
siRNA表达质粒或者病毒载体在细胞中表达siRNAs
AAACCAGCAGAACGTGTACGA
载体介导的细胞内表达siRNA 方法的特点
操作简便，稳定性好 siRNA表达载体一旦构建成功，可以无限制的应用于研究适用于长期的对于某个基因的研究，尤其是带有筛选标记的载体，能够用于构建特定基因缺陷的细胞株
目的基因mRNA获取：
1、检索文献获取有实验证明有效的靶点序列（核对）
2、/ 3、其它网站
载体构建：
dsDNA形成：退火载体的酶切和回收连接转化鉴定
转染：瓶颈之一
含有真核细胞筛选标志含有荧光标志
效应检测：mRNA水平和蛋白水平兼顾
RNA
translation
Protein

结构基因组学方法和数据分析策略

结构基因组学方法和数据分析策略结构基因组学方法和数据分析策略：解析基因组结构与功能的前沿技术基因组学是研究生物体中所有基因的组成和功能的科学领域。

随着技术的不断进步，结构基因组学方法和数据分析策略成为解析基因组结构与功能的重要工具。

本文将介绍结构基因组学的基本原理、常用方法以及数据分析策略。

基因组结构是指基因在染色体上的位置和排列方式。

结构基因组学旨在通过研究基因组结构，揭示基因与表型之间的关系，从而加深对基因功能的理解。

首先，我们来介绍一些常用的结构基因组学方法。

其中，一个重要的方法是DNA测序技术。

DNA测序技术目前有Sanger测序、二代测序和三代测序等多种方法。

Sanger测序是最早被广泛应用的测序方法，但其速度相对较慢且成本较高。

二代测序技术的出现极大地推动了基因组学的发展，其基于并行测序原理，可以快速测序大量的DNA片段。

近年来，三代测序技术的出现进一步提高了测序的效率和准确性，逐渐成为结构基因组学研究的重要手段。

另一个重要的方法是染色体构象捕获技术。

染色体构象捕获技术包括3C、4C、5C和Hi-C等方法，能够通过测量染色体上DNA片段之间的空间距离，绘制出染色体的三维结构。

这些方法使得我们可以了解基因的空间组织方式，如基因的近远联系、染色质的染色体区域互作等，从而揭示基因调控和表达的机制。

结构基因组学方法和数据分析策略的设计是研究的关键。

对于DNA测序技术，数据分析过程包括测序数据的质量控制、序列比对、变异检测和注释等步骤。

质控过程可以通过去除接头序列、低质量序列和重复序列等方法提高数据的准确性。

序列比对是将测序序列与参考基因组进行比对，以确定其位置和变异信息。

变异检测可以寻找样本中与参考基因组不一致的位点，进而研究基因突变和个体间的遗传差异。

注释是对变异位点进行功能注释，预测其对基因功能的影响。

染色体构象捕获数据的分析则更加复杂。

首先，需要进行数据预处理，包括去除低质量的序列、根据引物序列对测序的reads进行分类等。

基因功能分析的基本策略

RT-PCR Western blot
后代
受精
植入
全能性细胞
假孕小鼠
转基因动物应用
1、通过转基因动物来研究特定基因在组织中特异表达或表达的时相； 2、在活体内研究或发现基因的新功能； 3、可用于只在胚胎期才表达的基因结构和功能研究； 4、建立研究外源基因表达、调控的动物模型； 5、遗传性疾病的研究； 6、建立人类疾病的动物模型，为人类的基因治疗提供依据； 7、动物新品种的培育； 8、基因工程产品的制备；
一、转基因动物
转基因动物是指应用转基因技术培育出的携带外源基因的动物。转基因过程： 1、转基因载体的构建； 2、将转基因载体导入受精卵细胞或胚胎干细胞； 3、将转基因受精卵或胚胎干细胞植入假孕小鼠子宫内； 4、对转基因动物进行鉴定。
启动子
结构基因
转基因载体
报告基因
注射
增强子
转基因小鼠
Southern blot
二章基因功能分析的基本策略
基因功能是在细胞组成的多层次的复杂生命体中实现的，因此对基因功能的研究将极大程度上依赖于对模式生物的研究。
基因敲除技术、转基因动物模型、基因转染细胞模型、干涉技术的发展，成为基因功能分析的有力工具。
第一节利用转基因模型研究基因的能
利用动物模型研究未知基因的功能，就是将某一基因从动物基因组中剔除或将外源基因引入动物基因组，产生在遗传上经过基因工程修饰（改造）的动物，实现在整体动物、细胞或分子水平上认识基因的功能或人类疾病发生的分子机制。
稳定转染细胞基本过程：1、真核重组表达质粒的构建：将外源基因和真核表达质粒连接构建成重组质粒；2、在原核细胞中复制扩增和克隆化真核重组表达质粒；3、将重组表达质粒转染哺乳动物细胞；4、重组质粒转染细胞的克隆化筛选、保存；5、转染细胞表达目的蛋白、提取、鉴定。

基因分析的基本策略课件

，直接读出DNA序列。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
反应体系碱基修饰碱基修饰主链断裂断裂点
试剂
反应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
试剂
G
硫酸二甲酯鸟嘌呤甲基化六氢吡啶 G
G+A 甲酸
脱嘌呤作用六氢吡啶 G/A
C+T
肼
嘧啶开环六氢吡啶 C/T
C
肼（加盐）胞嘧啶开环六氢吡啶 C
在化学修饰反应中，通过控制反应温度和反应时间，只有一小部分碱基被修饰，随后进行断裂反应也是定量。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
5`-GATCACTACTG-3`
硫酸二甲酯
5`*-GATCACTACTG-3`
G
5`* GATCACTACTG 5`*G
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
G+A 甲酸 C+T 肼
5`*GATCACTACTG
5`*GATCACTACT 5`*GATCACTAC
5`*GATCACTA 5`*GATCA 5`*GA 5`*G
基本步骤： 1、先将DNA的末端之一标记放射性同位素（32P、35S）
； 2、再将DNA样品分别进行多组具碱基特异性、随机的、
不完全的化学修饰； 3、采用修饰碱基敏感的特异化学试剂在修饰碱基位置断
开DNA链； 4、通过具有可分辨链长短仅一个核苷酸之差的聚丙烯胺
凝胶电泳，将DNA断裂片段按分子大小分离开； 5、根据放射自显影胶片上显示的末端标记片段分布情况
定DNA序列的末端中止法；
➢K.Mullis采纳他的方法，完善了PCR扩增DNA的方法
；
➢M.Smith发明了碱基定点突变技术。这三位科学家全
都获得了诺贝尔奖。

生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第25章-基因诊断与基因治疗

核酸分子杂交
基因分型检测基因突变
测定基因拷贝数测定基因表达产物量
分子杂交
信号检测
基因诊断的基础
DNA序列分析技术几种技术联合使用
目录
（一）基因缺失或插入的诊断
1．DNA印迹法
其可以区分正常和突变样品的基因型，并可获得基因缺失或插入片段大小等信息。 DNA 印迹一般可以显示50 bp～20 kbp的DNA片段，片段大小的信息是该技术诊断基因缺陷的重要依据。
血、血友病等。基本方案是通过一定的方法
把正常的基因导入到病人体内，表达出正常
的功能蛋白。
目录
2.针对多基因病的基因治疗由多个基因相互作用结果，并受环境因素影响而发生的疾病属于多基因病，如高血压、动脉粥样硬化、糖尿病、肿瘤等。恶性肿瘤的基因治疗包括：针对癌基因表达的各种基因沉默、针对抑癌基因的基因增补、针对肿瘤免疫反应的细胞因子基因导入和针对肿瘤血管生成的基因失活等等。
目录
（二）基因增补
不删除突变的致病基因，而在基因组的某
一位点额外插入正常基因，在体内表达出功能
正常的蛋白质，达到治疗疾病的目的。这种对
基因进行异位替代的方法称为基因添加（ gene augmentation ）或称基因增补，是目前临床上使用的主要基因治疗策略。
目录
（三）基因沉默或失活
有些疾病是由于某一或某些基因的过度表达引起的，向患者体内导入有抑制基因表达作用的核酸，如反义RNA、核酶、干扰小RNA等，
因的表达状态可以用 PCR 、 RNA 印迹、
蛋白印迹及ELISA等方法去检测。对于导
入基因是否整合到基因组以及整合的部位，
可以用DNA印迹技术进行分析。
目录
三、基因治疗的临床应用现状

第二十五章基因结构分析的基本策略讲解材料

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基因功能分析的基本策略

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高中生物教案：了解基因的结构和功能

基因功能分析的基本策略

第二十五章基因结构分析的基本策略

基因分析的基本策略

基因结构与表达分析的基本策略课件

基因功能分析的基本策略-硕士

结构基因组学方法和数据分析策略

基因功能分析的基本策略

基因分析的基本策略课件

最新基因结构与表达分析的基本策略

生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第25章-基因诊断与基因治疗