基因的分子结构
基因的分子结构
D.S DNA S.S DNA 粘度降低
D.S DNA S.S DNA 粘度降低 ？
溶液粘度取决于分子流动过程中的内摩擦和阻力
高分子溶液 > 普通溶液 线状分子 > 不规则线团 > 球形分子
D.S. DNA ：钢性较强，结构较为舒展的 Double helix S.S. DNA ：无氢键支撑，螺旋结构 折叠，线，团
成为碱基间的部分堆积力
• 磷酸基团间的静电斥力 • 碱基间的挤压、抵御使其内能增加, 碱基间有
序排列的状态破坏（氢键作用力被减弱）
影响双螺旋结构稳定性的因素
• 氢键 (Hydrogen bond 4~6 kc / mol) • 磷酸酯键 (phosphodiester bond 80~90 kc / mol) • 0.2 mol / L Na+ 生理盐条件
• 碱基堆积力 (非特异性结合力)
• 磷酸基团间的静电斥力 • 碱基间的挤压、抵御使其内能增加, 碱基间有
序排列的状态破坏（氢键作用力被减弱）
2.2.5. DNA分子变性( DNA denaturation )
● D.S. DNA
S.S. DNA
( 加温, 极端pHቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 尿素, 酰胺 )
变性过程的特征
Right handed B-form DNA Double helix Model
G-C pair, held together by three hydrogen bonds A-T pair , held together by two hydrogen bonds
6
4
1
3
2 2
DNA双螺旋的结构特点
基因的概念及结构
基因的概念及结构基因是生物体遗传信息的基本单位，是决定生物体遗传性状的物质基础。
基因概念首次由摩尔根（Thomas Hunt Morgan）提出，并且确定为染色体的基本遗传单位。
基因的结构包括两个层次：宏观层次和微观层次。
宏观层次：基因是生物体体内产生生物体形态、生理、代谢等所有特征所需核酸序列的总和。
在宏观层次，基因是位于染色体上的一段DNA序列。
DNA是由一系列核苷酸单元组成的双螺旋结构，而每个核苷酸单元是由底物（脱氧核糖和磷酸）组成的。
多个核苷酸单元连接成长链，形成DNA分子。
微观层次：基因是由连在一起的核苷酸组成的，每个核苷酸由磷酸、磷酸二酯结合的五碳糖(脱氧核糖和脱氧核苷酸)和附在糖上的一个氮碱基组成。
脱氧核糖主要有四种：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C)。
人类的体细胞有46条染色体，其中44条是自动两性体染色体，另外两条是性染色体（X和Y染色体）。
这些染色体上携带着成千上万个基因。
每个基因都是一条DNA分子，包含了生物体形成和发展的指令。
在细胞分裂和生殖过程中，基因通过调节蛋白质的合成来影响生物体的特征。
在基因的结构中，每个基因都有一个起始点和一个终止点。
基因的核心区域称为编码区，这是包含代码来指导蛋白质合成的部分。
编码区由一系列称为密码子的三个碱基组成，每个密码子指示合成特定的氨基酸。
在编码区之外，还有一些非编码区域，这些区域包含了调控基因表达的序列。
除了DNA基因结构之外，还存在RNA基因。
RNA基因被转录成mRNA （信使RNA）分子，将基因的信息从细胞核传递到细胞质，然后根据mRNA 指导的蛋白质合成。
基因有不同的类型，如同源基因、等位基因和突变基因等。
同源基因指的是在不同个体中具有相似结构和功能的基因。
等位基因是指在同一个基因座上有多个不同的基因变异型。
突变基因是指由于突变或基因重组而引起的基因结构的改变。
总结起来，基因是生物体遗传信息的基本单位，由DNA或RNA分子组成。
基因的分子生物学-核酸结构简介
图1-8 核苷酸中扭角的定义
图1-9 糖皱褶的两种构象形式
图1-10 糖皱褶表示法
图1-11 核苷酸中呋喃糖 环的Pseudorotation cycle
图1-12 一个pseudorotation周期中的呋喃糖环的内扭角变化
0+ 1 + 2 + 3 + 4＝0
(4 + 1 ) – ( 3 ＋ 0)
tan P = 2* 2 * (sin36 °+sin72°)
图1-13 核酸结 构中碱基的anti和syn- 构象
图1-14 碱基anti-和syn- 构象范围的定义
图1-15 绕C4’-C5’键 O5’原子的三种定向
图1-16 螺旋参数
图1-17 碱基对中两碱基平面 间的假二重对称
图1-18 碱基对之间的 平行扭曲和转动扭曲
图1-31 C3’-endo (A-DNA)和C2’endo (B-DNA)导致 相邻磷原子的距离 变化
图1-32 双螺旋中每核苷酸沿螺旋轴上升高度与
转角T呈线性相关
图1-33 A-RNA与A’-RNA
图1-34 A-DNA
图1-35 B-DNA
图1-36 C-DNA
图1-37 D-DNA
右手双螺旋
图1-42 Z-DNA
图1-43 左手双螺旋中GpC和CpG相邻碱基的 堆积相互作用
图1-44 右手双螺 旋DNA与左手双 螺旋DNA
图1-45 左手Zig-zag
图1-46 Z-DNA中的溶剂相互作用
图1-19 碱基对中碱基平面的旋转和平移
图1-20 Watson-Crick碱基对
图1-21 Hoogsteen碱基对
Hoogsteen Base-pair Watson-Crick Base-pair
合成生物学的层级结构
合成生物学的层级结构引言：一、基因层级结构基因是生物体遗传信息的基本单位，它决定了个体的遗传特征。
基因由DNA分子组成，DNA分子是由一系列核苷酸组成的长链，不同的核苷酸序列编码了不同的蛋白质。
基因层级结构的研究内容主要包括基因识别、基因组测序、基因调控等。
二、DNA层级结构DNA是存在于细胞核中的遗传物质，它通过编码蛋白质来传递遗传信息。
DNA分子是由两条互补的链组成的双螺旋结构，这种结构使得DNA能够进行复制和转录。
DNA层级结构的研究内容主要包括DNA 测序技术、DNA修饰、DNA复制等。
三、蛋白质层级结构蛋白质是生物体内最重要的功能分子，它们参与了几乎所有的生物过程。
蛋白质由氨基酸组成，通过不同的氨基酸序列和空间结构，实现了各种生物学功能。
蛋白质层级结构的研究内容主要包括蛋白质结构预测、蛋白质工程、蛋白质相互作用等。
四、细胞层级结构细胞是生物体的基本结构和功能单位，是合成生物学研究的核心对象。
细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组成，不同的细胞具有不同的结构和功能。
细胞层级结构的研究内容主要包括细胞工程、细胞生物学、细胞组织工程等。
五、组织层级结构组织是由一群相同或相似类型的细胞组成的结构，它们协同工作以完成特定的功能。
不同的组织形成了人体的各个器官和系统。
组织层级结构的研究内容主要包括组织工程、组织再生、组织器官移植等。
六、器官层级结构器官是由多个组织组成的结构，具有特定的形态和功能。
不同的器官相互协调工作，维持生物体的正常运行。
器官层级结构的研究内容主要包括器官工程、器官移植、器官修复等。
七、生物系统层级结构生物系统是由多个器官和组织相互作用组成的复杂结构，它们构成了生物体的整体。
生物系统层级结构的研究内容主要包括生物系统建模、生物系统控制、生物系统优化等。
结论：合成生物学作为一门新兴的交叉学科，涵盖了基因、DNA、蛋白质、细胞、组织、器官和生物系统等多个层级结构。
通过对这些层级结构的研究，可以深入理解生命的本质和机理，为生物医学、农业、环境保护等领域的发展提供新的思路和方法。
16s rrna基因结构
16s rrna基因结构
16S rRNA是一种常见的核糖体RNA，它在细菌和古菌中广泛存在。
它是由约1500个核苷酸组成的分子，具有特定的二级和三级结构。
16S rRNA基因的结构主要包括三个区域：5'端端区（5'端端），中央变异区（V区）和3'端端区（3'端端）。
1. 5'端端区（5'端端）：它位于16S rRNA的5'端，包含大约100个核苷酸。
这个区域的序列在不同的细菌和古菌之间变化较大，因此可以用来进行物种鉴定和分类。
2. 中央变异区（V区）：它位于5'端端区和3'端端区之间，包含了约300个核苷酸。
这个区域具有高度的变异性，可以用来推断进化关系和亲缘关系。
3. 3'端端区（3'端端）：它位于16S rRNA的3'端，包含了约100个核苷酸。
这个区域的序列在不同的细菌和古菌之间变化较小，因此可以用来设计引物以进行PCR扩增。
总体而言，16S rRNA基因的结构具有高度保守性和变异
性。
保守的区域可以用来设计通用引物，从而进行广谱的微生物检测；变异的区域可以用来推断微生物的进化关系和亲缘关系。
分子遗传学研究基因的结构与功能
分子遗传学研究基因的结构与功能在生物学领域中，分子遗传学是研究基因的结构和功能的一门学科。
通过深入探究基因的组成和相互作用，我们可以更好地理解生命的机理，并为疾病的治疗和遗传改良提供有力的科学依据。
一、基因的结构基因是生物体遗传信息的基本单位，它决定了个体的遗传特征和生物功能。
现代分子遗传学的研究发现，基因是由DNA分子构成的。
DNA分子是由四种核苷酸（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和鸟嘌呤）组成的双螺旋结构，它们通过特定的碱基配对规则相互连接。
基因的具体结构可以分为启动子、转录因子结合位点、编码区和终止子等部分。
1. 启动子是位于基因的上游区域，它可以促使转录起始复合物形成，进而启动基因的转录过程。
启动子的特定序列决定了基因的表达水平。
2. 转录因子结合位点是指转录因子与DNA分子特定的结合位置。
转录因子结合位点的变异可以影响转录因子的结合能力，进而调控基因的表达。
3. 编码区是基因中最为重要的部分，它包含了特定的DNA序列，决定了编码特定蛋白质的氨基酸序列。
4. 终止子是基因的末端区域，它标记了基因的终止位置，并帮助转录过程的终止。
二、基因的功能基因的功能主要通过编码蛋白质来实现。
蛋白质是生物体中最重要的功能分子，它们构成了细胞的骨架、酶的催化剂、信号分子的传递者等。
在基因转录过程中，DNA序列被转录成为RNA分子，这一过程是通过RNA聚合酶酶催化完成的。
RNA分子进一步参与到蛋白质的合成中，包括mRNA、tRNA和rRNA等。
mRNA分子携带着编码信息，被翻译成蛋白质的氨基酸序列。
tRNA分子通过与mRNA和氨基酸配对，将氨基酸运输到合成蛋白质的位置，同时rRNA分子组装成核糖体，参与到蛋白质的合成中。
基因还可以通过调控DNA的拷贝数目、启动子的甲基化、转录因子的结合和转录水平的调控等方式发挥功能。
三、研究方法与技术分子遗传学的研究方法与技术日益发展，在揭示基因结构和功能方面发挥了重要作用。
1. 基因工程技术：通过定向改变基因组中的DNA序列，可以制造出特定的基因突变体。
DNA结构和特点
DNA结构和特点DNA（脱氧核糖核酸）是构成生物体遗传信息的分子，它在细胞中起着储存、复制和传递遗传信息的重要作用。
DNA具有独特的结构和特点，下面将对其进行详细介绍。
结构特点：1.DNA是双螺旋结构：DNA分子由两条互补链组成，这两条链绕成一个螺旋形，并以螺旋轴为中心对称。
这种结构被称为双螺旋结构。
每一条链是由核苷酸单元（包括脱氧核糖、磷酸基团和碱基）连接而成的。
2.DNA呈右旋构象：DNA的双螺旋结构呈右旋构象，即从一个螺旋上看，螺旋链沿顺时针方向旋转。
3. DNA链的方向性：DNA的两条链之间存在着互补的碱基配对。
其中一条链以5'-3'方向进行扩展，称为正链（sense strand）；而另一条链以3'-5'方向进行扩展，称为反链（antisense strand）。
4.DNA的碱基组成：DNA由4种碱基组成，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
这些碱基以互补配对的方式存在，即A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。
这种互补配对保证了DNA的复制的准确性。
5.DNA的磷酸骨架：DNA中的磷酸基团连接着脱氧核糖，形成脱氧核糖核酸链。
这些磷酸基团赋予了DNA分子带负电的性质。
6.DNA的超螺旋结构：在细胞内，DNA存在于高度缠绕的状态，形成了超级螺旋结构。
这种超级螺旋结构对DNA的复制和转录具有重要的影响。
功能特点：1.DNA储存遗传信息：DNA是生物体内遗传信息的存储库。
通过互补配对规则，DNA能够编码蛋白质合成所需的氨基酸序列，从而确定生物体的性状和功能。
2.DNA复制：DNA能够通过复制来产生一模一样的DNA分子，从而实现遗传信息的传递。
在细胞分裂过程中，DNA双链会分开，并由DNA聚合酶进行新链的合成。
3.DNA转录：DNA的转录是指将DNA的信息转变成RNA的过程。
在细胞中，DNA通过转录酶将其中一段特定的DNA序列转录成RNA，这些RNA 可以进一步翻译成蛋白质。
基因的分子结构
基因的分子结构吴乃虎黄美娟(中国科学院遗传发育所)(北京大学生命科学学院)(2011年3月修订)-.若干概念1. 5'—末端和3'—末端5'—末端：系指具有一个自由的或加帽的5'—磷酸基团(5'-P)之核苷酸链的末端。
3'—末端：系指具有一个自由的或是磷酸化的3'—羟基(3'-0H)之核苷酸链的末端。
2. 上游与下游这是用来描述多核苷酸链或蛋白质多肽链分子中相反取向或相对位置关系的一对术语。
上游(upstream )和下游(downstream)在不同的场合代表不同的含义：(1) 基因的DNA或mRNA分子：上游：位于5'-末端的序列叫上游序列。
下游：位于3'-末端的序列叫下游序列。
(2) 在基因的转录反应中：上游：位于转录起点5'-方向的DNA序列叫上游。
下游：位于转录起点3'-方向的DNA序列叫下游。
(3 )蛋白质多肽链：上游：处于N-端的氨基酸序列为上游。
下游：处于C-端的氨基酸序列为下游。
(4)在基因工程研究中：上游：基因的克隆、分离、转化、表达和调节等研究工作统称上游。
下游：转基因之后的细菌培养与发酵以及转基因动植物的培育、表达产物的分离纯化及鉴定等研究工作统称下游。
3. 上游序列与下游序列在基因的DNA序列中，头一个被转录的核苷酸碱基叫做转录起点，通常是A或G,其坐标定为+1。
(1) 上游序列位于转录起点5' 一侧的DNA叫做上游序列。
其核苷酸碱基的坐标定为负。
例如-1-5，-10•……。
(2) 下游序列位于转录起点3'-侧的DNA叫做下游序列。
其核苷酸碱基的坐标定为正。
例如+3,+5，+10•…… 。
4. 5'-侧翼序列区和3'-侧翼序列区(1) 5'- 侧翼序列区(5'-flanking sequenee region)位于mRNA专录起点之前的一段长度有限的DNA序列区，叫做5'-侧翼序列区，或者泛称为启动子区。
基因及基因组结构
基因及基因组结构基因是生物体内调控遗传特征和功能的基本单位。
基因组则是一个生物体中包含的所有基因的集合。
基因的结构主要由DNA分子构成，DNA分子由一串由四种核苷酸（腺嘌呤，胸腺嘧啶，鸟嘌呤和胞嘧啶）组成的序列组成。
这些核苷酸以双螺旋的形式排列，形成了DNA链。
每个核苷酸由碱基部分、糖分子和磷酸部分组成。
这些核苷酸的排列顺序确定了基因的编码顺序。
基因被编码在染色体上。
染色体是一个由DNA和蛋白质组成的线状结构。
人类细胞中有23对染色体，其中包含大约3亿个碱基对的DNA。
每一对染色体中，一条来自父亲，另一条来自母亲。
一些基因在染色体上位置靠近彼此，形成基因簇。
染色体的形状和大小有所不同，其中有两种主要类型：性染色体和常染色体。
性染色体决定了个体的性别，而常染色体则不负责决定性别。
基因组的结构和组织可以粗略地分为以下几个层次：1.核苷酸：基因组的最小单元是由核苷酸组成的DNA序列。
核苷酸有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）四种，它们按照特定的规则排列在一起。
基因是一段长度不等的核苷酸序列。
2.基因：基因是DNA中具有特定功能的特定片段。
一个基因可能包含了编码蛋白质所需的信息，也可能含有调控其他基因表达的序列。
基因的长度从几百到几百万碱基对不等。
3.染色体：基因组中的基因被组织成线状结构的染色体。
人类细胞中有23对染色体，其中包含了大约3亿个碱基对的DNA序列。
每个染色体上可以存在几千个基因。
4.基因组：基因组是一个生物体中所有基因的完整集合。
不同生物的基因组大小有所不同。
人类基因组的长度约为3.2亿个碱基对。
基因组的结构和组织还可以按功能分类为下面几种区域：1.编码区域：编码区域包含了用于合成蛋白质的基因片段。
这些基因被转录成mRNA，然后翻译成蛋白质。
2.调控区域：调控区域包含了基因的调控序列，这些序列能够控制基因的活性和表达水平。
这些序列包括启动子、增强子和抑制子等。
3.重复序列：重复序列是基因组中重复出现的DNA片段。
基因的分子结构范文
基因的分子结构范文基因是构成生物遗传信息的基本单位，它是一段DNA分子。
DNA分子是由排列有序的四种碱基组成的双螺旋结构。
基因的分子结构包含起始密码子、编码区、终止密码子以及调控区。
1.起始密码子：基因的分子结构中通常以ATG作为起始密码子，它指导细胞开始转录DNA并合成RNA。
在启动转录的过程中，起始密码子被识别并吸引RNA聚合酶结合，使其开始合成RNA。
2.编码区：编码区是基因中最重要的部分，它包含了DNA信息的编码序列。
编码区由一系列特定长度的三个碱基组成，被称为密码子。
每个密码子编码一个氨基酸，氨基酸的顺序决定了蛋白质的合成顺序。
在DNA复制和转录的过程中，编码区的信息被保留并传递给RNA和蛋白质。
3.终止密码子：在编码区之后，基因的分子结构通常包含终止密码子，例如TAA、TAG或TGA。
终止密码子指导细胞在合成序列的末尾停止翻译，并完成蛋白质的合成。
4.调控区：基因的分子结构还包含调控区，它包括启动子和增强子。
启动子是控制一个基因的转录的DNA序列，它位于编码区的上游，通常由RNA聚合酶和转录因子结合。
增强子是调控区中的另一种重要序列，它可以增强或抑制基因的转录。
调控区决定了基因在何时、何地以及何条件下转录成RNA。
基因的分子结构是通过DNA复制和转录来维持和保留的。
DNA复制是一种将一个DNA分子复制成两个完全相同的分子的过程。
转录是根据DNA模板合成的RNA分子的过程。
在DNA复制过程中，酶将双螺旋DNA分子解开，形成两个模板链。
然后，碱基配对原则使得新的互补链合成，产生两个完全相同的DNA分子。
在转录过程中，转录起始的RNA聚合酶识别基因的启动子，并在DNA模板上合成RNA分子。
转录的RNA分子与DNA编码区的碱基配对，从而合成了与编码区相对应的RNA序列。
转录过程在终止密码子处停止，形成最终的RNA分子。
转录的RNA分子可以参与蛋白质的合成，或者在一些情况下作为非编码RNA执行其他功能。
基因的结构和组合
基因的结构和组合基因是生物体内的一个遗传单位，带有传递和表达生物性状的遗传信息。
基因的结构和组合是指基因本身的组成和基因在基因组中的排列方式。
一、基因的结构基因是由DNA分子组成的，具有特定的结构。
一个典型的基因由以下几个部分组成：1.启动子：启动子位于基因的起始端，是一个调控基因表达的序列，可以结合到转录因子上，启动转录过程。
2.编码区：编码区也被称为外显子，是基因中直接编码蛋白质的区域，其中包含了氨基酸序列的信息。
3.内含子：内含子也被称为非编码区，是编码区之间的区域，不直接参与蛋白质的合成，但在基因调控中起到重要作用。
4.终止子：终止子位于基因的末端，是一个信号序列，用于指示转录过程的终止。
二、基因的组合1.单一基因：最简单的基因组合是一个单一基因。
单一基因可以编码一个蛋白质、翻译为一个功能性RNA分子，或者只具有调控功能。
2.多个基因：大多数生物体都有多个基因，它们以不同的方式组合在一起。
在原核生物中，基因通常以操作子的方式进行组合，形成一个连续的转录单元。
在真核生物中，基因通过间隔区域分开，每一个基因独立转录和翻译。
3.基因组：基因组是一个生物体内所有基因的集合。
大多数生物都具有线性染色体结构的基因组，其中基因以一定的顺序排列。
线性染色体可以进一步分为多个区段，每个区段包含一个或多个基因，也包含非编码区。
除了线性染色体外，一些生物还具有环状染色体或质粒的基因组结构。
基因组有不同的大小，从几个基因组成的细菌基因组到几万个基因组成的人类基因组。
基因组中的基因排列方式对基因的表达和调控起着重要作用。
在染色体上，基因的排列可以是连续的，也可以有间隔，这可能会影响到转录因子在基因间的结合和调控。
在生物进化的过程中，基因的结构和组合可以发生变化。
基因可以通过基因重排、基因复制和基因突变来改变其结构和组合，进而产生新的功能。
这种变化对于生物适应环境和进化起着重要的作用。
总结起来，基因的结构和组合决定了基因的功能和调控方式。
基因概念,真核生物结构基因特点及结构
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
基因的分类二
1、结构基因（structural gene） 指能决定蛋白质分子结构的基因。
2、调控基因（regulatory gene） 指可调节控制结构基因表达的基因。
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
DNA分子结构
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
DNA分子结构
熟悉
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
Linus Carl Pauling
theoretical physical chemist
two unshared Nobel Prizes
一个完整的双链DNA分子，与复制前的双链DNA分子保持完全 一样的结构。
半保留性：两条模板链分别成为子代DNA分子双链中的一条链，
即在每个子代DNA分子的双链中，总是保留着一条亲链。
反向平行性：DNA分子的两条双链之间是反向平行的，一条是
5′→3′，另一条必然是3′→5′。新复制出来的DNA分子的子链与 亲链也是反向平行的。
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
了解
人 类 基 因 组 的 组 织 结 构
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
掌握
基因功能的实现，依赖DNA复制，转录 和翻译，可概括为遗传信息传递的“中心法则”。
DNA 复制
转录 反转录
RNA 复制
翻译 蛋白质
中心法则
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
基因的概念，真核生物结构基因的特点 及结构
基因的概念和结构
基因的概念和结构基因是指生物体内的遗传信息单位，它决定了一个个体的遗传特征。
基因是DNA分子的一部分，DNA则是生物体内的遗传物质。
基因包含了生物体内编码蛋白质所需的所有信息。
在遗传学领域，基因是研究遗传传递的基本单元。
1.基因的概念基因最早是由奥地利的科学家格里高利·孟德尔提出的，在他的实验中，发现了一些特定遗传特征以分离和独立的方式遗传的结果。
但是，孟德尔对基因的概念并不完备，直到20世纪，才有了对基因更详细的了解。
基因是生物体内决定遗传特征的单位，它包含了编码蛋白质所需的信息。
这些信息以DNA的形式存储在细胞核内的染色体上。
基因决定了一个个体的特征，如外貌、性格、疾病易感性等。
2.基因的结构基因的结构包含了编码区域和非编码区域。
编码区域是指基因中包含编码蛋白质所需的序列，非编码区域则是指编码区域之外的其他DNA序列。
基因的结构可以分为以下几个部分：（1）起始子（promoter）：起始子是基因的启动区域，它位于编码区域的上游。
起始子的主要功能是吸引转录因子，调控基因的转录活性。
（2）编码区域：编码区域是基因中最重要的部分，它包含了编码mRNA所需的DNA序列。
该区域通过密码子的组合决定了蛋白质的氨基酸序列。
（3）终止子（terminator）：终止子位于编码区域的下游，用于终止转录过程。
（4）内含子（intron）：内含子是基因中的非编码区域，它位于编码区域之间，它在转录后会被剪接（splicing）掉，不参与蛋白质的合成。
（5）外显子（exon）：外显子是基因中的编码区域，它位于内含子之间。
当内含子被剪接掉以后，外显子的序列将编码蛋白质的氨基酸序列。
基因的结构是基因功能的重要组成部分，不同基因的结构可能会影响基因的表达和功能。
3.基因的变异和突变基因变异可以通过基因重组、基因突变和基因浮游等方式产生。
基因突变则是指基因发生了突变，产生了新的等位基因。
突变可分为点突变、插入突变和缺失突变等。
dna的一二三四级结构特点
dna的一二三四级结构特点DNA是所有生物体内的遗传物质，它以一定的结构存在于细胞的细胞核中。
DNA的结构可以从不同的层次进行描述，包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
下面将对这些结构进行详细解释。
一级结构：DNA的一级结构是指由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳟氨酸）组成的链状分子。
这些碱基通过磷酸二酯键连接在一起，形成长链。
在DNA的一级结构中，碱基的排列顺序决定了遗传信息的编码。
二级结构：DNA的二级结构是指DNA链的空间结构形态。
DNA的二级结构是由两条互补的DNA链以双螺旋结构相互缠绕而成的。
这两条链通过碱基之间的氢键相互连接，并且呈现出右旋的螺旋形状。
DNA的双螺旋结构使得DNA具有稳定性，并且能够有效地存储和传递遗传信息。
三级结构：DNA的三级结构是指DNA在细胞内的进一步组织和折叠形态。
DNA在细胞内通常以染色质的形式存在。
染色质是由DNA 和蛋白质组成的复合物，其中DNA通过与组蛋白相互作用而形成高级结构。
DNA的三级结构决定了基因的可表达性，不同的三级结构可以使某些区域的DNA更易于被转录和翻译。
四级结构：DNA的四级结构是指DNA与其他分子（如RNA、蛋白质等）相互作用而形成的复合物。
例如，在转录过程中，DNA与RNA聚合酶和其他转录因子相互作用，形成转录复合物。
这种复合物能够将DNA的信息转录为RNA，从而参与蛋白质的合成。
总结起来，DNA的一级结构是由四种碱基组成的链状分子，二级结构是由两条互补的DNA链以双螺旋结构相互缠绕，三级结构是DNA在细胞内的进一步组织和折叠形态，四级结构是DNA与其他分子相互作用而形成的复合物。
这些结构层次的存在使得DNA能够存储和传递生物体的遗传信息，从而决定生物体的性状和功能。
这些结构特点对于理解DNA的功能和遗传机制至关重要。
基因的结构和功能PPT课件
基因与生物性状物体 的性状。
02 基因的表达水平可以影响生物体的表现型，如身 高、肤色、眼睛颜色等。
03 基因与环境因素的相互作用也可以影响生物体的 表现型，如饮食习惯、运动习惯等。
05
基因工程和基因编辑
基因工程的定义和应用
基因工程的定义
基因工程是一种通过人工操作和 改变生物体的遗传物质来改变其 性状的技术。
基因工程的应用
基因工程在农业、医学、工业和 基础生物学研究中有着广泛的应 用，例如转基因作物、基因治疗 、基因检测和基因克隆等。
基因编辑技术及其应用
基因编辑技术的定义
基因编辑技术是一种能够精确地修改生物体基因组的工具，包括CRISPR-Cas9、 ZFNs和TALENs等。
基因编辑技术的应用
基因编辑技术被广泛应用于基础生物学研究、疾病治疗、作物改良和动物育种 等领域，例如用于治疗遗传性疾病、抗病抗虫作物的培育以及动物模型的构建 等。
DNA的分子结构
双螺旋结构
DNA由两条反向平行的链 组成，通过碱基配对形成 双螺旋结构。
碱基配对
A与T配对，G与C配对， 形成稳定的碱基对。
方向性
DNA的两条链方向相反， 一条链是5'到3'方向，另 一条链是3'到5'方向。
基因的组成和结构
基因定义
基因是遗传信息的基本单位，负责编码蛋白质或多肽。
基因结构
基因由编码区和非编码区组成。编码区包含有意义的核苷酸序列，负 责转录和翻译为蛋白质或多肽。非编码区则调控基因的表达。
基因复制
DNA复制是半保留复制，即亲代DNA的每一条链作为模板合成子代 DNA的一条链。
基因突变
基因突变是指基因序列的改变，可能导致遗传信息的改变，从而影响 生物体的表型。
分子生物学 基因的概念和结构
基因表达的指令
生命科学系 李孙洋制作
gene on / off
16
• DNA作为遗传物质的优点 (自然选择的优势)
★ 储存遗传信息量大 1kb DNA序列
41000 种遗传信息
★ A / T, C / G 互补
双螺旋结构
复制, 转录 遗传稳定
（1）氢键（4～6 kcal/mol）
弱键, 可加热解链 氢键堆积, 有序排列(线性, 方向)
L（2）磷酸二酯键（80～90 kcal/mol ）
强键, 需酶促解链
L（3） 0.2 mol / L Na+ 生理盐条件
消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力
（4） 碱基堆积力 (非特异性结合力)
☆ 范德华作用力
0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（base pair,
bp）重复一次，间隔为3.4nm
生命科学系 李孙洋制作
32
DNA的双螺旋结构的形成
5´
3´
5
3´
´
磷酸 核糖 碱基
T-A碱基对
C-G碱基对
3´
5´
生命科学系 李孙洋制作
5´
3 33
´
G-C pair, 形成三个氢键 A-T pair , 形成两个氢键
• 生物性状由遗传因子控制 • 亲代传给子代的是遗传因子(A,a….)
• 遗传因子在体细胞内成双(AA,aa) 在生殖细胞内为单（A,a）
• 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa)
• 等位的遗传因子独立分离
• 非等位遗传因子间自由组合地分配到配子中
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4
动物遗传学-第八章 分子遗传学基础
信息 转录成RNA（mRNA、tRNA、rRNA） mRNA 被翻译成多肽链，或对其它基因的活动起调控作用 （ 如调节 基因、启动基因、操纵基因）。
⑵. 顺反子学说
1959年本泽以大肠杆菌噬菌体为材料，从分子水平提出 顺反子学说：认为一个顺反子相当于一个基因，是一个遗传 功能单位，决定一条多肽链合成。一个顺反子内有多个突变 位点即突变子（一个基因内部能引起表型突变的最小结构单 位）和多个重组子（基因内出现重组的最小区间），说明基 因内部是可分的。改变了“三位一体”的基因概念。
指真核生物的结构基因是由若干外显子和内含子序列相间隔排列 组成。内含子（intron）：DNA序列中不出现在成熟mRNA的片段；
外显子（extron）：DNA序列中出现在成熟mRNA中的片段。
extr
卵清蛋
on
白基因
基因的编码序列在 DNA分子上是不连 续的，被不编码的 序列所隔开。
隔裂基因的普遍性
第八章 分子遗传学基础
第一节 基因概念的演变 第二节 基因的分子结构 第三节 基因的精细结构
本章应掌握的重点
* 1．基因概念及其发展。 2．基因的结构和表达 3．互补测验的作用
第一节 基因概念的演变
基因是遗传学研究的中心， 基因的概念是随着遗传学的 发展而不断深化，人们对遗 传物质的认识过程，也就是 基因概念的发展过程。
位，是不可分割的。既是结构单位，又是功能单位。 ② 基因是重组的结构单位：重组只能发生在基因之间，不能
发生在基因之内。 ③ 基因是突变的结构单位：基因可以从一种形式转变成另一
种形式，但基因内部没有可改变的最小单位。 ④ 基因具有染色体的主要特性：自我复制和相对稳定性，
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基因的分子结构吴乃虎黄美娟(中国科学院遗传发育所)(北京大学生命科学学院)(2011年3月修订)一．若干概念1、5'—末端与3'—末端5'—末端:系指具有一个自由的或加帽的 5'—磷酸基团( 5'-P)之核苷酸链的末端。
3'—末端:系指具有一个自由的或就是磷酸化的3'—羟基(3'-OH)之核苷酸链的末端。
2、上游与下游这就是用来描述多核苷酸链或蛋白质多肽链分子中相反取向或相对位置关系的一对术语。
上游(upstream)与下游(downstream)在不同的场合代表不同的含义:(1) 基因的DNA或mRNA分子:上游:位于5'-末端的序列叫上游序列。
下游:位于3'-末端的序列叫下游序列。
(2) 在基因的转录反应中:上游:位于转录起点5'-方向的DNA序列叫上游。
下游:位于转录起点3'-方向的DNA序列叫下游。
(3 )蛋白质多肽链:上游:处于N-端的氨基酸序列为上游。
下游:处于C-端的氨基酸序列为下游。
(4) 在基因工程研究中:上游:基因的克隆、分离、转化、表达与调节等研究工作统称上游。
下游:转基因之后的细菌培养与发酵以及转基因动植物的培育、表达产物的分离纯化及鉴定等研究工作统称下游。
3、上游序列与下游序列在基因的DNA序列中,头一个被转录的核苷酸碱基叫做转录起点,通常就是A或G,其坐标定为+1。
、(1)上游序列位于转录起点5'一侧的DNA叫做上游序列。
其核苷酸碱基的坐标定为负。
例如-1-5,-10、、、、、、、。
(2) 下游序列位于转录起点3'-侧的DNA叫做下游序列。
其核苷酸碱基的坐标定为正。
例如+3,+5,+10、、、、、、、。
4、 5'-侧翼序列区与3'-侧翼序列区(1) 5'-侧翼序列区(5'-flanking sequence region)位于mRNA转录起点之前的一段长度有限的DNA序列区,叫做5'-侧翼序列区,或者泛称为启动子区。
在该区存在着数种控制基因转录的信号:a、确定mRNA起点的信号b、决定最大转录起始速率的信号c、对环境刺激作出反应的信号d、对发育程序作出反应的信号e、增强子序列区(2) 3'-侧翼序列区(3'-flanking sequence region)位于mRNA转录终点之后的一段长度有限的DNA序列区,叫做3'-侧翼序列区,也叫做3'-下游序列区。
在该区存在着数种控制基因转录的信号:a、终止转录作用的信号b、 mRNA3'-末端的加工信号c、大多数真核基因的3'-末端还有一段poly(A)加尾信号,即多聚腺苷酸化信号(3) 旁侧DNA(flanking DNA)这个术语与上述所说的侧翼序列区的概念不同。
指的就是与目的基因之核苷酸序列两端紧密相邻的,但就是位于基因核苷酸序列外侧的DNA序列或基因。
5.前导序列区与尾随序列区(1) 前导序列区(leader sequence region)指位于mRNA 5'-末端,起始密码子之前的一段长达数百个核苷酸的不转译的RNA区段,叫做前导序列区,也叫前导序列或5'-非转译区,简称5'-UTR。
它含有如下两种元件:a、核糖体结合位点(Ribosome-binding site ,RBS)b、转译起始信号(2)尾随序列区(trailer sequence region)指位于mRNA 3'-末端,终止密码子之后的一段非转译的核苷酸序列,叫做尾随序列区,也叫做尾随序列或3'-非转译区,简称3'-UTR,其长度约为100个核苷酸左右,它含有一个转录终止信号。
6. 核苷酸序列的同源性与相似性(1) 同源性(homology)定义:一指蛋白质的同源性—即两种或数种蛋白质多肽链之间氨基酸序列的相似性。
二指核酸的同源性—即两种或数种核酸分子之间核苷酸序列的相似性。
要点:无论何种情况,序列的同源性均就是起因于它们的编码基因之间有着共同的祖先。
显而易见,就基因的进化而言,它们之间只有"有关"或"无关"两种情况,介于二者之间的情况就是不存在的。
因此,说不同序列或不同基因之间具有"百分之几的同源性",抑或就是说具有"很高的同源性"或"很低的同源性",都就是不科学的,没有意义的。
什么叫同源基因 (homologous gene) 呢?它就是指来自不同的物种,但编码着同样的蛋白质产物,具有共同的进化祖先的基因。
同源基因的核苷酸序列往往具有很高的相似性,因此可以作为DNA杂交的探针使用。
(2) 相似性(similarity)这就是用来描述不同的核酸分子之间或不同的蛋白质多肽链之间,核苷酸序列或氨基酸序列一致性程度的一种术语。
不同序列之间的相似性或说就是相关性的程度,就是用序列的一致性(identity)或保守性(conservation)来衡量的。
很显然,不同序列之间的相似性程度就是不一样的,有高有低,可以用“百分比”或“高度相似性”、“低水平相似性”等带有度量性含意的语言来表述。
需要指出的就是,核苷酸序列具有高度的相似性的基因或者蛋白质,往往就是同源的。
(3)一致性(identity)定义:“identity”有时也译作“同一性”,系指被比对的两种甚至数种的核苷酸序列或氨基酸序列之间,在相同的位置具有同样的核苷酸单元或同样的氨基酸单元的水平。
序列一致性的程度,通常用被比对的两种核苷酸序列或氨基酸序列,在同一位置具有同样的核苷酸或同样的氨基酸数目占总数的百分比来表示。
(4)保守性(conservation)在分子生物学与基因工程学中所用的保守性(conservation)或保守的(conserved)这个词,在不同的情况下有不同的含义,基本上可分为如下三个不同的层次:a、保守基因(conserved gene)就是一类在不同的物种中均存在的基因。
例如,在人类基因组中已发现的基因中,约有25%在植物基因组中也存在。
再如人、猪等的胰岛素基因,亦就是属于保守基因。
b、保守序列(conserved sequence)也译作一致序列或共有序列。
就是指在大量相关的,但并非完全相同的核苷酸序列中,共同存在的一段核苷酸类型与数目都极少变化的特定的序列区段。
在保守序列中,每一个位置的核苷酸都就是一系列可比较的相关序列,在相同的位置上最经常用的代表性的核苷酸。
例如,大肠杆菌基因启动子中的-35元件(5'-TTGACA-3')与-10元件(5'-TATAAT-3'),便就是两种典型的保守序列。
在众多的大肠杆菌基因启动子中,这两个元件的核苷酸类型与长度均极少变化。
c、保守区(conserved region)或结构域(domain)指在不同的蛋白质多肽链分子中,共同存在的一段氨基酸类型及数目均极少变化的特定的区域或区段。
例如,转录因子的DNA结合域之一的亮氨酸结构域便属于一种有代表性的蛋白质保守区。
二基因的主要组成部分真核基因与原核基因真核基因:真核细胞核基因组DNA编码的基因,以及感染真核细胞的DNA病毒与反转录病毒基因组编码基因,统称真核基因。
原核基因:由原核生物染色体基因组DNA以及高等生物线粒体基因组DNA与叶绿体基因组DNA编码的基因,都属于原核基因。
基因的共有组成部分:无论真核基因还就是原核基因,其结构都有如下4个部分:a、编码区(coding region)b、非编码区(noncoding region)c、启动区 (promoter region )d、终止区 (terminator region)1、编码区(1)编码区的含义:在原核蛋白质编码基因的mRNA分子中,以及在真核蛋白质编码基因的成熟mRNA分子中,从起始密码子(通常就是AUG)开始至终止密码子(UAA,UAG,UGA)为止的一段编码氨基酸的核苷酸序列,叫做编码区,或称编码序列区。
(2)不连续的编码序列区:真核基因结构的主要特征就是,许多真核蛋白质编码基因以及某些tRNA基因,它们的转录序列区都就是被一种叫做间隔子(intron)的非编码序列所间断,形成不连续的编码序列区。
(3)编码区段与读码框:编码区与开放读码框(open reading fram)在概念上就是有差别的。
开放读码框(ORF)也有的叫可读框,就是指由一系列氨基酸密码子组成的不具有终止密码子的DNA序列区,或者说就是可以转译成蛋白质多肽链的一段DNA序列区。
它与编码区的差别在于它不包括终止密码子,而编码区则包括终止密码子。
2、非编码区(1)非编码区的定义:基因中转录而不转译的核苷酸序列区。
尽管这些非编码序列区不转译成蛋白质多肽链产物,但对基因的表达与调控却就是必不可少的。
(2)非编码区的类型a、 5'-末端非转译区(5'-UTR)b、 3'-末端非转译区(3'-UTR)c、间隔子序列区(真核蛋白质编码基因中存在)3、启动区(启动子)(1)启动区的定义:相应于原核的启动区(promoter)在真核基因中则往往译作启动子,特指位于基因５'-末端上游紧邻转录起点外侧,一段具有特殊功能的非编码的核苷酸序列区。
在有关的文献中,启动区的定义似乎不那么严格,有时人们也把５'-侧翼序列区泛称为启动区。
从广义的角度讲,控制基因转录的各种信号的任何组合都可以称之为启动区。
例如有人也把增强子(enhancer)归为真核基因启动子的一个组成元件(element).(2) 启动区的结构原核基因启动区的结构:a、－１０元件,亦叫－１０box或Pribnow box,也可称之为TATAAT box;b、－３５元件,也叫做－３５box,或ＴＴＧＡＣＡbox。
真核基因启动子的结构:a、－２５元件,亦叫ＴＡＴＡ盒;b、上游激活元件:ＧＣbox与ＣＡＡＴ box。
图1、原核基因启动区主要元件图2、真核基因启动子主要元件(3) 启动区的类型:根据识别启动子的ＲＮＡ聚合酶的类别,可将真核启动子分成三种不同的类型:a、Ｉ型启动子b、Ⅱ型启动子c、Ⅲ型启动子4、终止区(１)终止区的定义:(terminator region)也叫做终止序列,一般特指位于原核生物操纵子３'-末端,也就是转录单位３＇-末端转录终止位点之后的一段ＤＮＡ序列,其功能就是为ＲＮＡ聚合酶提供转录终止信号。
终止子(terminator),也叫做转录终止子或终止序列,就是指位于真核基因３＇-末端下游外侧与转录终止位点相连的一段非编码的核苷酸序列区。