(推荐)分子生物学课件第10讲
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现代分子生物学ppt课件
现代分子生物学ppt课件
目录
• 分子生物学概述 • 基因与基因组 • DNA复制与修复 • RNA转录与加工 • 蛋白质翻译与修饰 • 基因表达调控 • 分子生物学技术与应用
01 分子生物学概述
分子生物学的定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的 结构和功能，以揭示生命现象本 质的科学。
重组DNA技术的应用
阐述重组DNA技术在基因克隆、基因表达、基因治疗等领域的应 用。
重组DNA技术的优缺点
分析重组DNA技术的优点，如高效、精确等，同时也指出其存在 的缺点，如安全性问题等。
PCR技术原理，包括引物设计、DNA聚合酶的作用 等。
PCR技术的应用
基因表达的调控
研究基因表达在时间和空间上的调控机制， 包括转录因子、表观遗传学等。
分子生物学与生物学的关系
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学研究生物大分子的结构和功能，是揭示生命现象本
质的基础科学。
分子生物学推动生物学的发展
02
随着分子生物学理论和技术的不断发展，生物学的研究领域不
断拓宽，研究水平不断提高。
microRNA调控
一类非编码小RNA分子，通过与靶mRNA结合抑制其翻译或促进 其降解来调节基因表达。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
细胞分化和发育
能量代谢平衡
响应生物和非生物胁迫
基因表达调控使生物能够根据 不同环境条件调整其生理和代 谢状态，以维持生存和繁殖。
在细胞分化和发育过程中，基 因表达调控确保不同类型细胞 具有独特的表型和功能。
列举PCR技术在DNA片段扩增、基因突变分析、基因表达分析等领 域的应用。
目录
• 分子生物学概述 • 基因与基因组 • DNA复制与修复 • RNA转录与加工 • 蛋白质翻译与修饰 • 基因表达调控 • 分子生物学技术与应用
01 分子生物学概述
分子生物学的定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的 结构和功能，以揭示生命现象本 质的科学。
重组DNA技术的应用
阐述重组DNA技术在基因克隆、基因表达、基因治疗等领域的应 用。
重组DNA技术的优缺点
分析重组DNA技术的优点，如高效、精确等，同时也指出其存在 的缺点，如安全性问题等。
PCR技术原理，包括引物设计、DNA聚合酶的作用 等。
PCR技术的应用
基因表达的调控
研究基因表达在时间和空间上的调控机制， 包括转录因子、表观遗传学等。
分子生物学与生物学的关系
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学研究生物大分子的结构和功能，是揭示生命现象本
质的基础科学。
分子生物学推动生物学的发展
02
随着分子生物学理论和技术的不断发展，生物学的研究领域不
断拓宽，研究水平不断提高。
microRNA调控
一类非编码小RNA分子，通过与靶mRNA结合抑制其翻译或促进 其降解来调节基因表达。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
细胞分化和发育
能量代谢平衡
响应生物和非生物胁迫
基因表达调控使生物能够根据 不同环境条件调整其生理和代 谢状态，以维持生存和繁殖。
在细胞分化和发育过程中，基 因表达调控确保不同类型细胞 具有独特的表型和功能。
列举PCR技术在DNA片段扩增、基因突变分析、基因表达分析等领 域的应用。
分子生物学全套课件96P课件
in situ amplification + fluorescene detection 1st – 2nd – 3rd (so called next generation) Have to – Cloning + PCR – PCR only (highly effecient way) ...
4 two base combinations each color for a given sequence, 1 combination is true and detectable explain the color space alignment with reference 5 colors - 25 bases – unique in genome repeats? The same as others
Sulfurylase
In one tube in one machine Automated process Light strength is absolutely proportional to ATP, thus to PPi to base on the template
ATP (+ sulfate)
template
Primer Machine + Kit
DNAn + dNTP
extension
polymerase
DNAn+1 + PPi
Over supplied
+
adenosine-5’-phosphosulfate, APS
dNTP
Apyrase
dNDP + dNMP + Pi ADP + AMP + Pi
4 two base combinations each color for a given sequence, 1 combination is true and detectable explain the color space alignment with reference 5 colors - 25 bases – unique in genome repeats? The same as others
Sulfurylase
In one tube in one machine Automated process Light strength is absolutely proportional to ATP, thus to PPi to base on the template
ATP (+ sulfate)
template
Primer Machine + Kit
DNAn + dNTP
extension
polymerase
DNAn+1 + PPi
Over supplied
+
adenosine-5’-phosphosulfate, APS
dNTP
Apyrase
dNDP + dNMP + Pi ADP + AMP + Pi
分子生物学课件ppt
转基因技术
转基因技术是将外源基因导入生物体，实现基因的过 表达或补充。转基因技术的关键在于选择合适的载体 和导入方法。
THANKS
感谢观看
基因编辑技术的应用
基因编辑技术在许多领域都有广泛的应用，如罕见病治疗、癌症免疫治疗、农业育种等。 通过基因编辑技术，可以实现对特定基因的敲除、敲入或修饰，以达到治疗或改良的目的 。
基因编辑技术的伦理问题
虽然基因编辑技术具有巨大的潜力，但也引发了伦理和法律等方面的争议。在应用基因编 辑技术时，需要充分考虑伦理和法律问题，确保技术的合理应用和规范发展。
发展趋势
基因组学、蛋白质组学、代谢组学等 多组学研究，跨学科交叉融合，生物 信息学和计算生物学的发展等。
02
分生物学基本概念
基因与DNA
基因
基因是生物体内携带遗传信息的最小 单位，负责编码蛋白质或RNA分子 。
DNA
DNA是生物体的主要遗传物质，由四 种不同的脱氧核苷酸组成，通过特定 的序列排列储存遗传信息。
高通量测序
高通量测序是指一次可以对大量DNA或RNA分子进行序列测定的技术。高通量测序技术极大地提高了 基因组学和转录组学研究的效率，为生物医学研究提供了强大的工具。
04
分子生物学应用
生物医药研究
01
02
03
药物设计与开发
利用分子生物学技术，研 究药物与靶点的相互作用 ，提高药物的疗效和降低 副作用。
分子生物学前沿研究
表观遗传学研究
01
表观遗传学研究
表观遗传学是研究基因表达的调控机制，通过研究DNA甲基化、组蛋
白修饰等机制，揭示基因表达的调控规律，以及环境因素对基因表达的
影响。
02
分子生物学ppt课件完整版
肿瘤标志物
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
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。
完整版《分子生物学》 ppt课件
底物
模板 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
识别 起始 延伸 终止
启动子（－10区、－35区） 转录单位相关概念 CAP位点 识别过程
不依赖ρ因子的终止子: 内在终止子（intrinsic terminator ） 依赖ρ因子的终止子（ ρ-dependent terminator ）有发夹结构，但GC含量少， 无U串
核mRNA内含子的剪接 Ⅰ内含子的剪接 Ⅱ类内含子的剪接 反式剪接
核mRNA的 拼接体的拼接
类型ⅰ 自我拼接
类型ⅱ自我 拼接
剪接、3’末端CCA结构、碱基修饰 内含子切除（核酸酶的作用，不是
转酯反应） 连接外显子
蛋 白 参与蛋白质生物合成的物质 质 的 蛋白质生物合成过程 生 物 蛋白质合成的干扰与抑制 合 成 蛋白质的降解
一般模式 复制型转座模式 非复制型转座模式 保守型转座模式 TnA转座模式
通过反义RNA的翻译水平控制 甲基化作用控制转座酶合成及
其与DNA的结合
转座引起插入突变 造成插入位点靶DNA的少量碱基
对重复 插入位点出现新基因 引起染色体畸变 转座引起的生物进化 切除效应 外显子改组
动子：（上游控制元件），－165～ －40，影响转录的频率。
♠ -25bp:TATA盒（Hogness box）,识别起 始位点
♠ -75bp:CAAT盒(CAATCT) ，决定启动子
♠ -110bp:GC盒的(G转G录GC频G率G)，R调N控A起始聚和合酶I的启动子
转录频率
RNA聚合酶Ⅱ的启动子
分子生物学 Molecular Biology
总结复习 Review and Summarize
2020/12/22
1
绪论
引言 分子生物学简史 分子生物学的研究内容 分子生物学进展 分子生物学展望
《分子生物学》课件
介绍CRISPR-Cas9系统的原理 及在基因编辑中的应用。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
《分子生物学全套》ppt课件
分子生物学定义
分子生物学是一门从子水平研究生 物大分子的结构和功能的科学，主要 关注DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的复制、转录、翻译和调控等过 程。
分子生物学特点
以分子为研究对象，阐明生命现象的 本质；与多学科交叉融合，推动生命 科学的发展；实验技术手段不断更新 ，提高研究效率和准确性。
分子生物学发展历程
分子生物学研究内容及方法
研究内容
包括基因和基因组的结构与功能、DNA损伤与修复、基因表达的调控、蛋白质 组学的研究以及疾病产生的分子基础等。
研究方法
包括基因克隆与表达、蛋白质分离与纯化、PCR技术、基因敲除与敲入、高通 量测序技术、生物信息学分析等。这些方法的应用使得分子生物学研究更加深 入和广泛。
阔前景。
下一代测序技术在分子生物学中应用
下一代测序技术原理
基于大规模并行测序的原理，一次可对数百万至数十亿个DNA分 子进行测序。
测序数据分析
包括序列比对、变异检测、基因表达量分析等，以揭示基因组的结 构和功能。
下一代测序技术的应用
在疾病诊断、个性化医疗、物种鉴定和进化生物学等领域发挥重要 作用。
非编码RNA与疾病关系
非编码RNA异常表达与多种疾病相关，如肿瘤、心血管疾 病等，可作为疾病诊断和治疗的新靶点。
非编码RNA研究前景
随着高通量测序技术和生物信息学发展，非编码RNA研究 将更加深入，为疾病防治提供新思路和新方法。
合成生物学在分子生物学中应用前景
合成生物学概念及研究范畴
合成生物学是一门新兴交叉学科，旨在通过设计和构造新的生物部件、系统和机器来理解 和操控自然生物系统。
RNA产物。
影响因素
包括DNA模板的序列和 结构、RNA聚合酶的活 性和选择性、转录因子
分子生物学是一门从子水平研究生 物大分子的结构和功能的科学，主要 关注DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的复制、转录、翻译和调控等过 程。
分子生物学特点
以分子为研究对象，阐明生命现象的 本质；与多学科交叉融合，推动生命 科学的发展；实验技术手段不断更新 ，提高研究效率和准确性。
分子生物学发展历程
分子生物学研究内容及方法
研究内容
包括基因和基因组的结构与功能、DNA损伤与修复、基因表达的调控、蛋白质 组学的研究以及疾病产生的分子基础等。
研究方法
包括基因克隆与表达、蛋白质分离与纯化、PCR技术、基因敲除与敲入、高通 量测序技术、生物信息学分析等。这些方法的应用使得分子生物学研究更加深 入和广泛。
阔前景。
下一代测序技术在分子生物学中应用
下一代测序技术原理
基于大规模并行测序的原理，一次可对数百万至数十亿个DNA分 子进行测序。
测序数据分析
包括序列比对、变异检测、基因表达量分析等，以揭示基因组的结 构和功能。
下一代测序技术的应用
在疾病诊断、个性化医疗、物种鉴定和进化生物学等领域发挥重要 作用。
非编码RNA与疾病关系
非编码RNA异常表达与多种疾病相关，如肿瘤、心血管疾 病等，可作为疾病诊断和治疗的新靶点。
非编码RNA研究前景
随着高通量测序技术和生物信息学发展，非编码RNA研究 将更加深入，为疾病防治提供新思路和新方法。
合成生物学在分子生物学中应用前景
合成生物学概念及研究范畴
合成生物学是一门新兴交叉学科，旨在通过设计和构造新的生物部件、系统和机器来理解 和操控自然生物系统。
RNA产物。
影响因素
包括DNA模板的序列和 结构、RNA聚合酶的活 性和选择性、转录因子
《分子生物学基础》课件
近年来，随着基因组学、蛋白 质组学和生物信息学等新兴领 域的发展，分子生物学的研究 范围和应用领域不断扩大和深 化。
目前，分子生物学已经成为生 命科学领域中最重要的学科之 一，对于未来的生命科学研究 和新技术的开发具有重要的推 动作用。
02
分子生物学基本概念
基因与DNA
基因是生物体遗传信息的载体， 由DNA分子组成。
DNA是双螺旋结构，由四种不 同的脱氧核苷酸组成，通过碱基
配对维持其稳定性。
DNA复制是遗传信息传递的关 键过程，通过半保留复制确保遗
传信息的准确传递。
蛋白质与酶
蛋白质是生物体的重要组成成分，具有多种结构 和功能。
酶是生物体内具有催化功能的蛋白质，能够加速 化学反应的速率。
酶的活性受多种因素调节，包括温度、pH值、抑 制剂和激活剂等。
分子生物学具有跨学科的特点，涉及到化学、物理学、生物学等多个领域的知识。
分子生物学的研究方法和技术手段多种多样，包括基因组学、蛋白质组学、生物信 息学等。
分子生物学的重要性
分子生物学是现代生物学的核心学科之一，对于理解 生命的本质和机制具有重要意义。
分子生物学在医学、农业、工业等领域有着广泛的应 用，对于疾病的诊断和治疗、新药的研发和农业生产
VS
详细描述
干细胞研究涉及胚胎干细胞和成体干细胞 等多种类型。在再生医学中，通过诱导干 细胞定向分化或利用干细胞的旁分泌效应 ，可以实现受损组织的修复和再生。目前 ，干细胞治疗已在多种疾病中取得初步成 效，如糖尿病、帕金森病等。
表观遗传学在疾病研究中的应用
总结词
表观遗传学是研究基因表达水平上遗传信息的变异和传递的学科，与疾病的发生和发展 密切相关。
详细描述
分子生物学全套课件96P课件精品文档
分子生物学
Molecular Biology
Presumed that you have learned “Molecular Biology” before your receiving the Bachelor’s Degree of Sciences;
Designed for helping you to become associated with the most researching interests (areas) of our university;
+
lucifCAAAACCCC
luciferase
Light + oxylufiferin
AC G TG
Pyrograph
Recorded by computer
dNTP added in serial
Sequencing by ligation: Applied Biosystems
polony
20 microns
Position overlapped one base one image color order = base adding order = sequence
Reversible terminators: Illumina
Bridge amplification of DNA fragments is randomly distributed across eight channels of a glass slide, to which high-density forward and reverse primers are covalently attached. The solid-phase amplification produces ~80 million molecule clusters (MCs) from individual ssDNA templates. A primer is annealed to the free ends of templates in each MC. The polymerase extends and then terminates DNA synthesis from a set of four reversible terminators (RTs), each labeled with a different dye. Unincorporated RTs are washed away, base identification is performed by four-colour imaging, and blocking and dye groups are removed by chemical cleavage to permit the next cycle. Colour images for a given MC provide reads of ~45 bases. Substitutions are the most common error type.
Molecular Biology
Presumed that you have learned “Molecular Biology” before your receiving the Bachelor’s Degree of Sciences;
Designed for helping you to become associated with the most researching interests (areas) of our university;
+
lucifCAAAACCCC
luciferase
Light + oxylufiferin
AC G TG
Pyrograph
Recorded by computer
dNTP added in serial
Sequencing by ligation: Applied Biosystems
polony
20 microns
Position overlapped one base one image color order = base adding order = sequence
Reversible terminators: Illumina
Bridge amplification of DNA fragments is randomly distributed across eight channels of a glass slide, to which high-density forward and reverse primers are covalently attached. The solid-phase amplification produces ~80 million molecule clusters (MCs) from individual ssDNA templates. A primer is annealed to the free ends of templates in each MC. The polymerase extends and then terminates DNA synthesis from a set of four reversible terminators (RTs), each labeled with a different dye. Unincorporated RTs are washed away, base identification is performed by four-colour imaging, and blocking and dye groups are removed by chemical cleavage to permit the next cycle. Colour images for a given MC provide reads of ~45 bases. Substitutions are the most common error type.
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19
Nanjing （ 五 ） 嘧 啶 二 聚 体 糖
University
基酶修复系统
•与 非 标 准 碱 基 的 修 复 机制相同
20
四、其他损伤类型及其修复
Nanjing
University （一）非标准碱基的修复
1，非标准碱基及其相应的DNA糖基酶 • 非标准碱基包括：尿嘧啶、次黄嘌呤、
3-甲基腺嘌呤等 • 第一类DNA糖基酶无内在AP内切酶活
2,SOS修复的概念
3,SOS修复的结果 4,RecA蛋白在SOS修复中
的用
14
Nanjing University
(1)RecA蛋白的主要生化活性 (2) RecA蛋白的作用
5,LexA蛋白在在SOS修复中的 作用
(1)LexA蛋白的作用
•是一种阻遏蛋白,结合于SOS 系统中各基因的操作子上,使 得这些基因不能产生转录产 物
15
•对自身基因的表达也有负向
Nanjing University
控制作用,但正常细胞中其表
达量足以阻遏所有SOS基因的
表达
•当细胞DNA复制受阻时，LexA 蛋白被RecA蛋白触发，发生 自身催化的水解作用，SOS系 统被激活，lexA基因表达也 增加
16
Nanjing University
17
性 • 第二类DNA糖基酶有内在AP内切酶活
性
21
2， DNA糖基酶的修复机制
Nanjing
University •与尿嘧啶糖基酶的修复机制 相同 •第一类去除非标准碱基后， 还可以通过DNA碱基插入酶 进行修复
22
（二）碱基的丢失
Nanjing 1，去嘌呤作用（depurination） University ：嘌呤碱基自发水解导致
Nanjing University
第四章
以修复作用为中
心的DNA的安全
保障体系
1
Nanjing 导致DNA不稳定的因素
University
1，偶然的复制错误 2，环境紫外线、电离辐 射化学物质（突变剂） 造成的核酸分子损伤 3，外源遗传物质的侵入
2
Nanjing University
保 证 DNA 稳 定 性 的 机 制
1，复制修复系统 2，损伤修复系统 3，限制-修复系统
3
第一节 复制修复 Nanjing
University
一、尿嘧啶糖基酶系统
（一）DNA中尿嘧啶的产生
（二）尿嘧啶糖基酶系统 的组成
（三）修复过程
4
Nanjing University
二、错配修复系统（mismatch
repair system）
（一）错配修复系统的组 成
（二）错配修复的过程
5
Nanjing 1，错配矫正酶与未甲基化 University 的GATC及同一条链上的错
配碱基结合 2，错配矫正酶在两者之间 切除一段包括错配碱基的 DNA单链
6
Nanjing University
3 ， DNA 聚 合酶III进 行缺口充 填
4 ， DNA 连 接酶连接 切刻
Nanjing
University •DNA复制正常后,RecA蛋白 失活,LexA蛋白恢复对SOS 系统的阻遏作用
18
(2)由LexA控制的SOS基因构成一个调 控元 Nanjing
University
•LexA控制17个基因,统称din(damage inducible genes)基因,或SOS基因 •SOS框：所有SOS基因的操作子都含 有20bp的LexA结合位点,称为SOS框 (SOS box)
9
Nanjing University
1，光复活（photoreactivation）
2，暗修复 •除了可作用于胸腺嘧啶二聚体 外，还可以修复其他类型的损 伤，包括： （1）切除修复 （2）重组修复 （3）SOS修复 （4）二聚体糖基酶修复
10
三、胸腺嘧啶二聚体修复的分子
生物学机制 Nanjing
39KDa （2）Ada蛋白的自杀行为 •Ada蛋白可去除鸟嘌呤O6甲基，及 甲基磷酸三酯上的甲基。两种甲基 分别不可逆地结合于该酶的Cys321 和Cys69上。去除一个甲基要消耗 一个酶分子。
26
3，E.coli对烷基化的适应性反应
Nanjing University
（1）
Ada蛋白的作用
•携带了甲基的Ada蛋白成为自身基 因和其他三个基因（alkA，alkB， aidB）的诱导物，结合于基因 RNA聚合酶结合位点的上游。其结 合位点的一致序列为：
2，无碱基内切酶的作用 •修复去嘌呤作用造成的损伤，也负 责修复DNA中的尿嘧啶和次黄嘌 呤 •特异切断无碱基核糖的5’-磷酸的 3’-酯键
23
3，碱基插入酶
Nanjing
University •目前只发现一种嘌呤碱基插入酶 •专一性在AP位点插入互补的嘌呤碱 基 •嘌呤碱基的供体可以是自由碱基或 嘌呤脱氧核苷。大肠杆菌的酶可以 利用dATP和dGTP
University
(一）光复活（photoreactivation）
1，光复活的定义
2，光复活的过
（二）切除修复
1，切除修复一般过程
2，大肠杆菌的切除修复 （1）修复过程
11
（2）大肠杆菌切除修
Nanjing University
复的类型
A.短补丁修复（short-
patch repair）
B.长补丁修复（longpatch repair）
7
Nanjing University
（三）错配修复系统其他 作用
1 ， 去 除 渗 入 DNA 的 碱 基 类 似物
2，在基因转换中起重要作 用
8
第二节 损伤修复
Nanjing
致损伤因素 University DNA分子损伤的类型
一、胸腺嘧啶二聚体的产生及其 后果
二、胸腺嘧啶二聚体修复的生物学指 征 （一）细菌的活存曲线 （二）修复类型
24
（三）烷基化损伤的修复
Nanjing
University 1，烷基化的主要位点 •嘌呤碱基的N-7、N-3位、O-6 位以及磷酸骨架 2，Ada蛋白在烷基化损伤的修 复中的作用
25
（1）ada基因产物 Nanjing •Ada蛋白（O6-甲基鸟嘌呤甲基转移 University 酶，MGMT）有354个Aa，
3，真核生物的切除修复
12
（三）重组修复
Nanjing University
1，除Uvr系统之外，还存在其
他的暗修复系统
2，重组修复（复制后修复） 的机制
（1）重组修复的姐妹链交换 假说（图4-10）
（2）重组修复所涉及的基因
13
（四）SOS修复
Nanjing 1,SOS反应
University
Nanjing （ 五 ） 嘧 啶 二 聚 体 糖
University
基酶修复系统
•与 非 标 准 碱 基 的 修 复 机制相同
20
四、其他损伤类型及其修复
Nanjing
University （一）非标准碱基的修复
1，非标准碱基及其相应的DNA糖基酶 • 非标准碱基包括：尿嘧啶、次黄嘌呤、
3-甲基腺嘌呤等 • 第一类DNA糖基酶无内在AP内切酶活
2,SOS修复的概念
3,SOS修复的结果 4,RecA蛋白在SOS修复中
的用
14
Nanjing University
(1)RecA蛋白的主要生化活性 (2) RecA蛋白的作用
5,LexA蛋白在在SOS修复中的 作用
(1)LexA蛋白的作用
•是一种阻遏蛋白,结合于SOS 系统中各基因的操作子上,使 得这些基因不能产生转录产 物
15
•对自身基因的表达也有负向
Nanjing University
控制作用,但正常细胞中其表
达量足以阻遏所有SOS基因的
表达
•当细胞DNA复制受阻时，LexA 蛋白被RecA蛋白触发，发生 自身催化的水解作用，SOS系 统被激活，lexA基因表达也 增加
16
Nanjing University
17
性 • 第二类DNA糖基酶有内在AP内切酶活
性
21
2， DNA糖基酶的修复机制
Nanjing
University •与尿嘧啶糖基酶的修复机制 相同 •第一类去除非标准碱基后， 还可以通过DNA碱基插入酶 进行修复
22
（二）碱基的丢失
Nanjing 1，去嘌呤作用（depurination） University ：嘌呤碱基自发水解导致
Nanjing University
第四章
以修复作用为中
心的DNA的安全
保障体系
1
Nanjing 导致DNA不稳定的因素
University
1，偶然的复制错误 2，环境紫外线、电离辐 射化学物质（突变剂） 造成的核酸分子损伤 3，外源遗传物质的侵入
2
Nanjing University
保 证 DNA 稳 定 性 的 机 制
1，复制修复系统 2，损伤修复系统 3，限制-修复系统
3
第一节 复制修复 Nanjing
University
一、尿嘧啶糖基酶系统
（一）DNA中尿嘧啶的产生
（二）尿嘧啶糖基酶系统 的组成
（三）修复过程
4
Nanjing University
二、错配修复系统（mismatch
repair system）
（一）错配修复系统的组 成
（二）错配修复的过程
5
Nanjing 1，错配矫正酶与未甲基化 University 的GATC及同一条链上的错
配碱基结合 2，错配矫正酶在两者之间 切除一段包括错配碱基的 DNA单链
6
Nanjing University
3 ， DNA 聚 合酶III进 行缺口充 填
4 ， DNA 连 接酶连接 切刻
Nanjing
University •DNA复制正常后,RecA蛋白 失活,LexA蛋白恢复对SOS 系统的阻遏作用
18
(2)由LexA控制的SOS基因构成一个调 控元 Nanjing
University
•LexA控制17个基因,统称din(damage inducible genes)基因,或SOS基因 •SOS框：所有SOS基因的操作子都含 有20bp的LexA结合位点,称为SOS框 (SOS box)
9
Nanjing University
1，光复活（photoreactivation）
2，暗修复 •除了可作用于胸腺嘧啶二聚体 外，还可以修复其他类型的损 伤，包括： （1）切除修复 （2）重组修复 （3）SOS修复 （4）二聚体糖基酶修复
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三、胸腺嘧啶二聚体修复的分子
生物学机制 Nanjing
39KDa （2）Ada蛋白的自杀行为 •Ada蛋白可去除鸟嘌呤O6甲基，及 甲基磷酸三酯上的甲基。两种甲基 分别不可逆地结合于该酶的Cys321 和Cys69上。去除一个甲基要消耗 一个酶分子。
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3，E.coli对烷基化的适应性反应
Nanjing University
（1）
Ada蛋白的作用
•携带了甲基的Ada蛋白成为自身基 因和其他三个基因（alkA，alkB， aidB）的诱导物，结合于基因 RNA聚合酶结合位点的上游。其结 合位点的一致序列为：
2，无碱基内切酶的作用 •修复去嘌呤作用造成的损伤，也负 责修复DNA中的尿嘧啶和次黄嘌 呤 •特异切断无碱基核糖的5’-磷酸的 3’-酯键
23
3，碱基插入酶
Nanjing
University •目前只发现一种嘌呤碱基插入酶 •专一性在AP位点插入互补的嘌呤碱 基 •嘌呤碱基的供体可以是自由碱基或 嘌呤脱氧核苷。大肠杆菌的酶可以 利用dATP和dGTP
University
(一）光复活（photoreactivation）
1，光复活的定义
2，光复活的过
（二）切除修复
1，切除修复一般过程
2，大肠杆菌的切除修复 （1）修复过程
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（2）大肠杆菌切除修
Nanjing University
复的类型
A.短补丁修复（short-
patch repair）
B.长补丁修复（longpatch repair）
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Nanjing University
（三）错配修复系统其他 作用
1 ， 去 除 渗 入 DNA 的 碱 基 类 似物
2，在基因转换中起重要作 用
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第二节 损伤修复
Nanjing
致损伤因素 University DNA分子损伤的类型
一、胸腺嘧啶二聚体的产生及其 后果
二、胸腺嘧啶二聚体修复的生物学指 征 （一）细菌的活存曲线 （二）修复类型
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（三）烷基化损伤的修复
Nanjing
University 1，烷基化的主要位点 •嘌呤碱基的N-7、N-3位、O-6 位以及磷酸骨架 2，Ada蛋白在烷基化损伤的修 复中的作用
25
（1）ada基因产物 Nanjing •Ada蛋白（O6-甲基鸟嘌呤甲基转移 University 酶，MGMT）有354个Aa，
3，真核生物的切除修复
12
（三）重组修复
Nanjing University
1，除Uvr系统之外，还存在其
他的暗修复系统
2，重组修复（复制后修复） 的机制
（1）重组修复的姐妹链交换 假说（图4-10）
（2）重组修复所涉及的基因
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（四）SOS修复
Nanjing 1,SOS反应
University