医学分子生物学(MedicalMolecularBiology)

三、典型病毒基因组介绍 （一）SV40病毒（猴空泡病毒40） 基因组
晚期转录区
Ori
早期转录区
早期基因 T抗原基因 转录区 t抗原基因 VP1 SV40病毒 晚期基因 VP2 基因组 转录区 VP3 复制起始点 调控区 启动子 增强子
（二）乙型肝炎病毒（hepatitis B virus , HBV）基因组
病毒衣壳二十面对称结构
包膜蛋白 包膜
核酸 核衣壳 衣壳
Schematic diagram of human immunodefiency virus（HIV）
杆状病毒衣壳为螺旋对称结构
RNA Protein subunit
烟草 mosaic 病毒
一、病毒基因组核酸的主要类型
双链DNA 单股正链DNA 双链RNA 单股负链RNA 单股正链RNA
（二）转位因子的类型及其特征
插入序列 转位因子 转座子 可转座的噬菌体
1、插入序列 （insertion sequence , IS） 特征： （1）是一类较小的没有表型效应 的转座因子，长度约700~2000bp； （2）由一个转位酶基因和两侧的 反向重复序列（inverted repeat sequence,IR）组成； （3）可双向插入靶位点，在插入 后的两侧可形成顺向重复序列 （direct repeat sequence ,DR）
4、位点特异重组系统：控制质 粒在细菌细胞内的多聚体与单体 相互转变过程。 att位点 Int酶 位点特异 Xis酶 重组系统 FIS因子 IHF因子
质粒自 身提供 宿主提供
5、质粒的不相容性：具有相同 复制起始点和分配区的两种质粒 不能共同存在于同一个细菌细胞 中，这种现象称为质粒的不相容 性。
第一节 病毒基因组 Virus Genome
病毒（Virus）Байду номын сангаас组成
核衣壳 nucleocapsid 衣壳 （由蛋白质 capsid 排列构成） 病毒 virus 包膜（来自宿主细胞膜） envelope
核酸 Nucleic acid RNA
DNA
病毒（Virus）的结构
球状病毒的衣壳多具有二十面对称结构
二、医学分子生物学的主要内容 （一）人体发育、分化和衰老的分子生 物学基础 （二）细胞增殖的分子基础 （三）人体三大功能调控系统（神经、 内分泌和免疫）的分子生物学基础 （四）基因的结构异常或表达异常与疾 病的关系 （五）应用分子生物学技术进行基因诊 断、基因治疗、生物制药和卫生防疫。
第二节 分子生物学的发展史 一、分子生物学的形成 二、分子生物学的发展 第三节分子生物学在医学中的应用 一、人体发育调控和人体功能调控的 分子生物学基础 二、基因与疾病 三、生物工程与生物制药 四、预防医学
（三）逆转录病毒基因组
--DLS-5`-帽-R-U5-PB + gag-pol-env-(onc)-C-PB
-U3-R-poly(A)n- 3 `
HIV-1
gag vif pol pro pol LTR
tat
rev vpu tat nef
5`-
int
vpt
RNase H
gp120 gp41 env RRE LTR
线状双链DNA 正链 负链
闭环
带有部分单链区 的环状双链DNA
共价闭环双链DNA
翻译合 以负链 成核 为模板 衣壳 进行转录 蛋白
RNA 逆转录 酶H
前基因组RNA 核衣壳
也可整合入宿 主细胞染色体中
2、单链正股DNA
这类病毒包括自主微小 病毒、依赖微小病毒、M13 噬菌体。
正股 DNA 复制
医学分子生物学
Medical Molecular Biology
第一章 绪 论 Introduction
第一节 分子生物学和医学 分子生物学研究的主要内容
一、分子生物学的主要内容 （一）生物大分子核酸和蛋白质的结 构与功能 （二）基因组的结构与功能 （三）基因组的复制、表达和调控 （四）生物大分子的互相作用 （五）细胞信号转导 （六）分子生物学技术
（2）类型 ①复合型Tn
两侧臂结构 基因序列
转座酶 基因
IR或 类IR
②TnA族
阻遏和解 离蛋白质 （TnpR） 转座酶 -内 （TnpA） 酰胺酶
内解离区
反向序列 Tn3的结构
③接合型Tn
一类可以在细菌间通过接合 进行转移的Tn；
无末端反向重复序列，转座 后不产生顺向重复序列；
转座方式类似-噬菌体整合 的专一性重组。
环状DNA
类核中央
大肠杆菌染色体的类核结构
2、基因组中只有一个复制起始点；
3、具有操纵子结构
I
I mRNA 阻遏蛋白 I P O Z Y A
P
RNA 聚合酶
O
Z
Y
A
I mRNA
多顺反子mRNA -半乳 乳糖 半乳糖苷 糖苷酶 透性酶 乙酰化酶
4、编码顺序一般不会重叠,只有 少数基因存在重叠现象； 5、基因是连续的，无内含子； 因此，转录后不需要剪切； 6、编码区在基因组中所占比例 （约50%）远远大于真核生物基 因组，但又远远小于病毒基因组； 非编码区主要是一些调控序列；
（三）质粒的类型 1、接合型质粒、可移动型质粒 和自传递质粒 2、严谨型质粒和松弛型质粒 3、窄宿主谱质粒和广宿主谱质 粒
三、转位因子（transposable element） （一）概念： 转位因子，即可移动的基因 成分，是指能够在一个DNA分子 内部或两个DNA分子之间移动的 DNA片段。在细菌中，则指可在 质粒和染色体之间或在质粒和质 粒之间移动的DNA片段。
4、病毒基因组的编码序
列 大于90%
5、除逆转录病毒基因组 有两个拷贝外，其他病毒 基因组都是单倍体。
HIV
6、病毒基因有连续的和间断的
内含子
外显子
间断基因
连续基因
7、相关基因丛集
编码病毒的各种衣壳蛋白基因
转录
多顺反子mRNA
转录后加工
mRNA
8、基因重叠
B基因
A基因
9、病毒基因组含有不规则结 构基因 （1）几个结构基因的编码区 无间隔； （2）mRNA没有5`端的帽子 结构； （3）结构基因本身没有翻译 起始序列。
3、可转座的噬菌体 （transposable phage） 是一类具有转座功能的溶源 性噬菌体。 （三）转位作用的机制
负股DNA 复制 解链 复制 双股DNA 正股DNA
正链
负链
RNA 转录 翻译 病毒 蛋白质
正股DNA 包装成 病毒颗粒 负股DNA 可降解
特点： ①进入宿主细胞后复制 形成双链，并通过DNA复制 过程完成基因组的复制；
②其基因转录方式类似 于真核细胞，即以负链为模 板转录生成mRNA。
3、双链RNA 动物呼肠孤病毒和各种噬真菌 体属于这类病毒。
结构基因（structural gene）： 是指能转录生成RNA或编 码多肽链的DNA序列。
假基因（pseudogene）： 是指与功能正常的基因序 列相似，但无转录功能，或转 录产物无功能的基因。
断裂基因（split gene）： 又称为不连续基因，即由 内含子（非编码序列）和外显 子（编码序列）组成的基因。 多数真核生物基因为断裂 基因。
-3`
HIV-2
gag
vif pol pro pol LTR int vpx
vpr
rev tat nef gp120 gp41 env LTR
5`-
-3`
RNase H
第二节 原核生物基因组 Prokaryote Genome
一、原核生物基因组结构 与功能的特点 1、基因组通常仅由一个环状 双链DNA分子组成；
非剪接基因（non-splicing gene）： 又称为连续基因，即无 内含子序列的基因，转录产 物无须剪接，可直接用来翻 译合成蛋白质。
原核生物基因和少数真 核生物基因为非剪接基因。
重叠基因（overlapping gene）： 相邻两个或几个基因之间 在序列上有重叠现象，这种基 因称为重叠基因。 基因家族（gene family）： 功能相关的基因构成各种 基因家族 。
第三章
基因组的结构与功能 Structure and Function of Genome
基因（gene)：
是核酸分子中贮存遗传 信息的遗传单位，是贮存蛋白 质多肽链或RNA序列信息及 表达这些信息所必需的全部核 苷酸序列。
基因组（genome）：
细胞或生物体中，一套 完整单倍体的遗传物质的总 和称为基因组。
（二）质粒的遗传控制
1、复制调控系统：控制质 粒的拷贝数。 复制调 控系统
Ori rep基因 cop基因
2、分配系统：使质粒在细菌细 胞分裂过程中精确分配到子细胞 中。质粒中发挥这种作用的区域 称为分配区。 3、细胞分裂控制系统：抑制细 胞分裂，使细胞分裂与质粒复制 协调，避免太多不含质粒子细菌 出现。
5、单链正股RNA
这类病毒基因组的复制和转录 机制有两种： （1）通过RNA复制过程完成 基因组的复制；正股RNA既可以 作为mRNA，翻译合成蛋白质，也 可以包装形成病毒颗粒。
（2）通过DNA中间体完成基 因组复制。
病毒 RNA
cDNA
双链 DNA
逆转录 复制 整合
转录 包装形成 病毒颗粒 翻译合成 病毒蛋白质
HBV基因组是由正负两条链组成 的带单链区的环状DNA分子，分子中的 重要成分有： 1、顺向重复序列（DR）:DR1,DR2 2、S区段：S基因、前S1基因、前S2 基因 3、C区段：编码HBcAg 4、P区段：编码逆转录酶（依赖RNA 的DNA聚合酶） 5、X区段：编码的X蛋白功能不详
TP
DR2