分子生物学课件第七章part1
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分子生物学PPT优秀课件
原位杂交
直接在组织或细胞切片上进行核酸杂交，用于基因定位和表达分析 。
聚合酶链式反应（PCR）
引物设计
根据目标DNA序列设计特异性引物。
PCR反应体系
包括DNA模板、引物、dNTPs和Taq DNA 聚合酶等。
PCR反应程序
包括预变性、退火、延伸等步骤，实现 DNA片段的扩增。
PCR产物分析
如凝胶电泳、测序等，用于产物鉴定和定量 分析。
DNA的复制与修复
半保留复制
DNA双链在复制时解开，每条链作为模板合成新 的互补链
碱基互补配对原则
保证复制的准确性
DNA修复机制
包括直接修复、切除修复和重组修复等，用于纠 正复制过程中产生的错误
PART 03
RNA的结构与功能
REPORTING
RNA的分子组成
01
02
03
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。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究内容
生物大分子的结构与功能
研究DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的空间结构、构象变化以及结构 与功能之间的关系。
基因的表达与调控
研究基因在转录、翻译等过程中的表 达调控机制，包括转录因子、表观遗 传学修饰等。
REPORTING
基因诊断与治疗
基因诊断
利用分子生物学技术，通过检测 基因序列或表达水平的变化，对 遗传性疾病、肿瘤等疾病进行精
确诊断。
基因治疗
通过导入正常基因或修饰异常基因 ，治疗遗传性疾病、癌症等疾病。
直接在组织或细胞切片上进行核酸杂交，用于基因定位和表达分析 。
聚合酶链式反应（PCR）
引物设计
根据目标DNA序列设计特异性引物。
PCR反应体系
包括DNA模板、引物、dNTPs和Taq DNA 聚合酶等。
PCR反应程序
包括预变性、退火、延伸等步骤，实现 DNA片段的扩增。
PCR产物分析
如凝胶电泳、测序等，用于产物鉴定和定量 分析。
DNA的复制与修复
半保留复制
DNA双链在复制时解开，每条链作为模板合成新 的互补链
碱基互补配对原则
保证复制的准确性
DNA修复机制
包括直接修复、切除修复和重组修复等，用于纠 正复制过程中产生的错误
PART 03
RNA的结构与功能
REPORTING
RNA的分子组成
01
02
03
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。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究内容
生物大分子的结构与功能
研究DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的空间结构、构象变化以及结构 与功能之间的关系。
基因的表达与调控
研究基因在转录、翻译等过程中的表 达调控机制，包括转录因子、表观遗 传学修饰等。
REPORTING
基因诊断与治疗
基因诊断
利用分子生物学技术，通过检测 基因序列或表达水平的变化，对 遗传性疾病、肿瘤等疾病进行精
确诊断。
基因治疗
通过导入正常基因或修饰异常基因 ，治疗遗传性疾病、癌症等疾病。
医学分子生物学ppt完整版
2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
分子生物学全套课件96P课件97页PPT
Then what?
Amplification (PCR) +Separation
ROCHE Strategy
Emulsion PCR; 1 பைடு நூலகம்ragment/ bead
Primer
dNTP (each)
Polymerase
Template
Not clearly demonstrated
PCR amplification (Chain extension) Emulsion breaking Template dissociation
Around 100 million emPCR-prepared template beads are deposited onto a glass slide. On annealing of a universal primer, a library of 1,2-probes is added. Appropriate conditions enable selective hybridization and ligation of probes to complementary positions. The first (Y) and second (Z) positions of the 1,2-probes are designed as interrogation bases, such that the 16 dinucleotides are encoded by four dyes. Following four-colour imaging, the ligated 1,2probes are chemically cleaved to generate a 5′-PO4 group (P). The cycle of hybridization, ligation, imaging, and cleavage is repeated six more times. The extended primer is then stripped from the templates, and a second ligation round is performed with an n–1 primer, which resets the interrogation bases one position to the left. Interrogating each base twice improves the accuracy of the colour call. Seven ligation cycles ensue, followed by three more ligation rounds. A string of 35 data bits, encoded in colour space, are then aligned to a reference genome to decode the DNA sequence. Substitutions are the most common error type.
分子生物学(共19张PPT)
04
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成与结构
氨基酸通过肽键连 接形成多肽链，即 蛋白质的一级结构 。
多条多肽链组合在 一起，形成蛋白质 的三级结构。
蛋白质的基本组成 单位是氨基酸，共 有20种常见氨基酸 。
多肽链经过盘绕、 折叠形成二级结构 ，主要形式包括α螺旋和β-折叠等。
在特定条件下，蛋 白质可形成四级结 构，由多个亚基组 成。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究对象与任务
研究对象
主要包括DNA、RNA、蛋白质Байду номын сангаас生 物大分子，以及它们之间的相互作用 和调控机制。
研究任务
揭示生物大分子的结构、功能及其相 互作用机制；阐明基因表达调控的分 子机制；探索生物大分子在生命过程 中的作用和意义。
转录因子
01
真核生物中存在大量转录因子，它们与DNA特定序列结合，激
活或抑制基因转录。
表观遗传学调控
02
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变染色质结构，影响
基因表达。
microRNA调控
03
microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结合，抑制其翻
译或促进其降解，从而调节基因表达。
基因表达调控的分子机制
发育生物学研究生物体的发育过程，而分子 生物学则揭示了发育过程中基因表达和调控 的分子机制。
02
DNA的结构与功能
DNA的分子组成与结构
DNA的基本组成单位
脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖 和碱基组成。
DNA的碱基
DNA的双螺旋结构
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(全套课件557P)
分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。
它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。
本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。
目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。
它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。
1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。
它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。
2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。
本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。
2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。
本节将介绍DNA复制的过程和机制。
2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。
本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。
3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。
分子生物学全套课件96P课件
FOCUSing on NUCLEIC ACID; Molecular Genetics
DNA Sequrncing
Cost: Speed: Effeciency: Method:
Generation: DNA cloning:
...:
Expensive – morderately expensive – relatively cheap Time consumming – below endurnce – fast Low – fast - high throughput PAGE+autoradiography – automatic – massively paralell reversible chain termination + length based detection -
Then what?
Amplification (PCR) +Separation
ROCHE Strategy
Emulsion PCR; 1 fragment/ bead
Primer
dNTP (each)
Polymerase
Template
Not clearly demonstrated
PCR amplification (Chain extension) Emulsion breaking Template dissociation
Reads, not template
The recorded is the sequence of dNTP flow; FLOWGRAM; Reads averaging 400 bases; Homopolymer repeats up to six nucleotides; The number of dNTPs added is directly proportional to the light signal, with fluctuation.
DNA Sequrncing
Cost: Speed: Effeciency: Method:
Generation: DNA cloning:
...:
Expensive – morderately expensive – relatively cheap Time consumming – below endurnce – fast Low – fast - high throughput PAGE+autoradiography – automatic – massively paralell reversible chain termination + length based detection -
Then what?
Amplification (PCR) +Separation
ROCHE Strategy
Emulsion PCR; 1 fragment/ bead
Primer
dNTP (each)
Polymerase
Template
Not clearly demonstrated
PCR amplification (Chain extension) Emulsion breaking Template dissociation
Reads, not template
The recorded is the sequence of dNTP flow; FLOWGRAM; Reads averaging 400 bases; Homopolymer repeats up to six nucleotides; The number of dNTPs added is directly proportional to the light signal, with fluctuation.
分子生物学全套课件96P课件
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;
Emulsion PCR: 1 – 2 - 2n; synchronically,
PicoTiterPlate
adenosi3; sulphate
SCcoamnnpiuntger+
Pyrosequencing: Templates are prepared by emPCR, with 1–2 million beads deposited into PTP wells. Smaller beads with attached sulphurylase and luciferase surround the template beads. Individual dNTPs flow sequentially across the wells, dispensed in a predetermined order. On incorporation of the complement dNTP, released PPi is converted to ATP, producing light from the oxidation of luciferin to oxyluciferin. Reads averaging 400 bases are recorded as flowgrams. For homopolymer repeats up to six nucleotides, the number of dNTPs added is directly proportional to the light signal. Insertions are the most common error type, followed by deletions.
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;
Emulsion PCR: 1 – 2 - 2n; synchronically,
PicoTiterPlate
adenosi3; sulphate
SCcoamnnpiuntger+
Pyrosequencing: Templates are prepared by emPCR, with 1–2 million beads deposited into PTP wells. Smaller beads with attached sulphurylase and luciferase surround the template beads. Individual dNTPs flow sequentially across the wells, dispensed in a predetermined order. On incorporation of the complement dNTP, released PPi is converted to ATP, producing light from the oxidation of luciferin to oxyluciferin. Reads averaging 400 bases are recorded as flowgrams. For homopolymer repeats up to six nucleotides, the number of dNTPs added is directly proportional to the light signal. Insertions are the most common error type, followed by deletions.
2024《分子生物学全套》ppt课件
ppt课件contents •分子生物学概述•基因与基因组结构•DNA复制与修复机制•转录与翻译过程调控•蛋白质组学与代谢组学研究方法•现代分子生物学技术应用•生物信息学在分子生物学中应用•分子生物学前沿领域及未来发展趋势目录分子生物学概述分子生物学定义与特点分子生物学定义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早期发展阶段现代分子生物学阶段分子生物学研究内容及方法研究内容研究方法基因与基因组结构基因概念及功能基因功能基因定义基因通过编码蛋白质或参与生物体的各种生理和生化过程，从而控制生物的性状和表现。
基因分类基因组组成与结构特点基因组定义基因组是指一个生物体内所有基因的总和。
基因组组成基因组包括编码区和非编码区，其中编码区包含结构基因和调控基因，非编码区则包含一些重要的调控元件和重复序列。
基因组结构特点不同生物的基因组具有不同的结构特点，如原核生物基因组较小且连续，真核生物基因组较大且存在大量的重复序列和间隔区。
转录后水平调控转录后水平调控主要涉及mRNA 的加工、剪接、运输和降解等过程，通过这些过程可以影响mRNA 的稳定性和翻译效率。
基因表达概念基因表达是指基因转录成mRNA ，再翻译成蛋白质的过程。
基因表达调控机制生物体通过多种机制对基因表达进行调控，包括转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控和表观遗传调控等。
转录水平调控转录水平调控是最主要的基因表达调控机制，包括启动子、增强子、沉默子等顺式作用元件和反式作用因子的相互作用。
基因表达调控机制DNA复制与修复机制DNA复制过程及影响因素DNA复制过程影响因素DNA损伤类型及修复方式损伤类型包括碱基错配、单链断裂、双链断裂、碱基修饰等，这些损伤可能导致遗传信息的改变或丢失。
修复方式包括直接修复、切除修复、重组修复和跨损伤修复等，这些修复方式能够识别和修复DNA损伤，维护基因组的稳定性。
分子生物学7-1-PPT资料68页
单顺反子 聚合酶高度分工 Trans-factors Cis-elements 真核基因的转录以正调控为主。
三种不同的RNA聚合酶 根据它们对α-鹅膏蕈碱（α- amanitin） 的敏感性不同分为RNA聚合酶I、II、III。
• 酶的种类
•对抑制物的敏感性
•RNA聚合酶I •对α-鹅膏蕈碱不敏感 •RNA聚合酶II •对低浓度α-鹅膏蕈碱敏感 •RNA聚合酶III •对高浓度α-鹅膏蕈碱敏感
have two parts:
Core promoter having 4 elements Upstream promoter element UPE
Core Promoter Elements – TATA Box
TATA box Found on the nontemplate strand Very similar to the prokaryotic -10 box There are frequently TATA-less promoters • Housekeeping genes that are constitutively active in nearly all cells as they control common biochemical pathways • Developmentally regulated genes
Type II (tRNA) has 2 regions: Box A Box B
Type III (nonclassical) U6 snRNA基因
基本转录因子bTF
组成型转录因子 广泛的DNA结合蛋
白 一般是针对pol II催
化转录必需TF
RNA聚合酶II 的转录因子：
三种不同的RNA聚合酶 根据它们对α-鹅膏蕈碱（α- amanitin） 的敏感性不同分为RNA聚合酶I、II、III。
• 酶的种类
•对抑制物的敏感性
•RNA聚合酶I •对α-鹅膏蕈碱不敏感 •RNA聚合酶II •对低浓度α-鹅膏蕈碱敏感 •RNA聚合酶III •对高浓度α-鹅膏蕈碱敏感
have two parts:
Core promoter having 4 elements Upstream promoter element UPE
Core Promoter Elements – TATA Box
TATA box Found on the nontemplate strand Very similar to the prokaryotic -10 box There are frequently TATA-less promoters • Housekeeping genes that are constitutively active in nearly all cells as they control common biochemical pathways • Developmentally regulated genes
Type II (tRNA) has 2 regions: Box A Box B
Type III (nonclassical) U6 snRNA基因
基本转录因子bTF
组成型转录因子 广泛的DNA结合蛋
白 一般是针对pol II催
化转录必需TF
RNA聚合酶II 的转录因子：
分子生物学7-1 PPT资料共68页
promoter model( RNA Pol II)
增强子 GC box -110 ~ -80
CAAT box -80 ~ -70
GCCACACCC 或
GGGCGGG
CCAAT
TATA box -35 ~ -25
转录起点
ATATAA +1
GC box可能有多个，如果发生突变或者缺 失，则会对活性有很大影响，比如SV40 early gene具有6个GC box，丢失1个活性只 有33%，丢2个则有13%，3个则无活性
Core Promoter Elements
In addition to TATA box, core promoters are: TFIIB recognition element (BRE) Initiator (Inr) Downstream promoter element (DPE)
repeat unit of 7 aa / in CTD
CTD中的 Ser和 Thr可被高度磷酸化，并且可逆。 磷酸化的 RNApol Ⅱ被称为ⅡA 非磷酸化的 RNApol Ⅱ称为ⅡB CTD参与转录 → ⅡB → ⅡA → 使RNApol易于离开 启动子进入延伸过程（10倍）
去磷酸化的RNA II pol（B）在转录起始时结合 于启动子，磷酸化的RNA II pol (A)在延伸过程 中有作用。
Expect that the 3 polymerases would recognize different promoters
Class II Promoters
Promoters recognized by RNA polymerase II (class II promoters) are similar to prokaryotic promoters
分子生物学课件(共51张PPT)(2024)
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
21
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
抗体：参与免疫应答。
2024/1/29
功能蛋白
激素：调节生物体的生理活动。
蛋白质的分类还可以根据其溶解度、形状等进行划分。 例如，根据溶解度可分为清蛋白、球蛋白等；根据形状 可分为纤维状蛋白和球状蛋白等。
RNA的基本组成单位是核糖核苷酸， 由磷酸、核糖和碱基组成。
磷酸二酯键
核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接 形成RNA链。
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）。
2024/1/29
12
RNA的种类与结构
mRNA
信使RNA，负责携带遗 传信息并指导蛋白质合
成。
翻译水平调控
通过控制翻译的起始、延伸和 终止来调控基因表达。
蛋白质水平调控
通过控制蛋白质的活性、稳定 性和相互作用来调控基因表达
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
2024/1/29
18
05
蛋白质的结构与功能
2024/1/29
19
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
2024/1/29
tRNA
转运RNA，负责携带氨 基酸并识别mRNA上的
遗传密码。
rRNA
其他RNA
核糖体RNA，是核糖体 的组成部分，参与蛋白
质合成。
13
如miRNA、snRNA等， 在基因表达调控等方面
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
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蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
抗体：参与免疫应答。
2024/1/29
功能蛋白
激素：调节生物体的生理活动。
蛋白质的分类还可以根据其溶解度、形状等进行划分。 例如，根据溶解度可分为清蛋白、球蛋白等；根据形状 可分为纤维状蛋白和球状蛋白等。
RNA的基本组成单位是核糖核苷酸， 由磷酸、核糖和碱基组成。
磷酸二酯键
核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接 形成RNA链。
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）。
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12
RNA的种类与结构
mRNA
信使RNA，负责携带遗 传信息并指导蛋白质合
成。
翻译水平调控
通过控制翻译的起始、延伸和 终止来调控基因表达。
蛋白质水平调控
通过控制蛋白质的活性、稳定 性和相互作用来调控基因表达
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
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蛋白质的结构与功能
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蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
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tRNA
转运RNA，负责携带氨 基酸并识别mRNA上的
遗传密码。
rRNA
其他RNA
核糖体RNA，是核糖体 的组成部分，参与蛋白
质合成。
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如miRNA、snRNA等， 在基因表达调控等方面
分子生物学基础PPT第七章
第三节 真核基因表达转Байду номын сангаас水平的调控
2．锌指结构域 这类结构主要见于真核生物的调节因子。其结构如图7-4所示， 每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸残基，锌以4个配价键与4个 半胱氨酸、或2个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。
图7-4
蛋白质的锌指结构
第三节 真核基因表达转录水平的调控
3．亮氨酸拉链 亮氨酸拉链最初是通过比较酵母转录激活因子GCN4、 哺乳动物转录因子C/EBP（CAAT区及SV40增强子核心序列 结合蛋白）以及癌基因产物Fos、Jun和Myc的AA序列时发 现的。亮氨酸拉链中α螺旋的突出特点是每隔7个AA残基 出现一个疏水的亮氨酸残基。这些残基位于DNA结合域的C 端α-螺旋上，这样α-螺旋的侧面每两圈就会出现一个亮 氨酸，形成一个疏水的表面。结果α-螺旋的疏水表面间 就可相互使用，形成二聚体结构。早期的研究认为两个 α-螺旋疏水的亮氨酸残基交错排列，故称为亮氨酸拉链
图7-2 酵母中的交配型转换
第三节 真核基因表达转录水平的调控
一、真核基因转录与染色质结构变化的关系 DNA绝大部分都在细胞核内与组蛋白等结合成染色质， 染色质的结构影响转录，至少有以下现象： 1．染色质结构影响基因转录 在真核细胞中以核小体为基本单位的染色质是真核基 因组DNA的主要存在方式。DNA盘绕组蛋白核心形成核小体， 妨碍了与转录因子及RNA聚合酶的靠近和结合，使基因的 活性受到抑制。 2．组蛋白的作用 组蛋白H1及核心组蛋白共同参与核小体的组装与凝聚。 在特殊氨基酸残基上的乙酰化、甲基化或磷酸化等修饰， 可改变蛋白质分子表面的电荷，影响核小体的结构，从而 调节基因的活性。
第三节 真核基因表达转录水平的调控
4．螺旋-环-螺旋结构域（HLH） 螺旋-环-螺旋结合域总体上与亮氨酸拉链相似，只是 它的二个α-螺旋被一个螺旋的多肽分成二个单体蛋白，C 端α-螺旋一侧的疏水残基可以二聚化。与亮氨酸拉链一 样，螺旋－环－螺旋结构与经常与碱性结构域相邻，以形 成DNA结合蛋白所需的二聚体。这种特异型二聚体的形成 增加了转录因子所有组成成分的多样性和复杂性。其主要 特点是可形成两个亲脂性α-螺旋，两个螺旋之间由环状 结构相连，其DNA结合功能是由一个较短的富碱性氨基酸 区所决定的。其结构如图7-6所示。
分子生物学2009-6
中去除5′→3′ 切酶活性的Klenow片段。该酶常用于测序、
探针标记等。
Taq DNA聚合酶：Taq DNA聚合酶使是一种耐热的依赖
于DNA的DNA聚合酶。最佳作用温度为72℃ ～80℃。常用 于PCR反应和测序反应。
逆转录酶： 反转录酶是以RNA为模板的DNA聚合酶。常
用于合成互补DNA（cDNA）。
分子生物学
杨孝朴
第七章
1 基因工程工具酶
基因工程
2 分子克隆载体与宿主细胞 3 DNA建立 4 目的基因的获得5 目的基因与载体的连接
6 重组DNA分子导入受体细胞 7 重组体的筛选
8 克隆基因的表达
第七章
基因工程
基因工程兴起于20世纪70年代初。1972年Berg P和他的同事将 首次构建出DNA的重组体。由于SV40能使动物致癌，出于安 全的 考 虑 ， 这 项 工作没有进行下去 。 第二年 ，Cohen S和 得到基因的分子克隆，由此产生了基因工程。
衔接头可以使DNA片段的平末端转变为黏性末端，或由一种
黏性末端转变为另一种黏性末端，并且无需用限制酶切，在
基因工程中十分有用。
例如：EcoRⅠ-SmaⅠ平末端衔接头 5′-AATT CCCGGG-3′ 3′-GGGCCC-5′ EcoRⅠ-XmnⅠ-BamHⅠ衔接头 5′-AATT CGAACCCCTTCG-3′
DNA聚合酶（常用DNA聚合酶Ⅰ的大片段Klenow酶）填补缺
口，最后由T4DNA连接酶连接（见图）。
另外的一种连接方式是粘平末端的连接，即要连接的DNA片 段的一端为粘端、另一端为平端。产生“粘-平”方式的末 端有两条途径，即用一个产生平性末端的限制性内切酶（如 Sma Ⅰ ， HpaⅠ ） 与 一 个 产 生 粘 性 末 端 （ 如 EcoR Ⅰ, BamHⅠ）的内切酶切割目的基因与载体；或先用一个产生 粘性末端的内切酶酶切DNA，然后用修饰酶补平或消平粘性
分子生物学(全套课件396P)pptx
DNA修复机制包括直接修复、 切除修复、重组修复和SOS修 复等，用于维护DNA分子的完 整性和稳定性。
PART 03
RNA结构与功能
REPORTING
RNA种类及特点
mRNA（信使RNA）
携带遗传信息，指导蛋白质合成。
rRNA（核糖体RNA）
与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的 场所。
tRNA（转运RNA）
分子生物学(全套课件 396P)pptx
REPORTING
• 分子生物学绪论 • DNA结构与功能 • RNA结构与功能 • 蛋白质合成与功能 • 基因表达调控机制 • DNA损伤修复与重组技术
目录
PART 01
分子生物学绪论
REPORTING
分子生物学定义与发展
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，究生物大分子的结构和功能方面有很多交 叉，但分子生物学更侧重于在分子水平上揭示生命现象的本质。
与细胞生物学的关系
分子生物学与细胞生物学在研究细胞的结构和功能方面密切相关，但 分子生物学更侧重于研究细胞内的分子机制和信号传导。
与医学的关系
分子生物学在医学领域有着广泛的应用，如基因诊断、基因治疗和药 物研发等，为医学的发展提供了重要的理论和技术支持。
THANKS
感谢观看
REPORTING
识别并携带氨基酸，参与蛋白质合成。
其他非编码RNA
如microRNA、siRNA等，参与基因表达调 控。
RNA转录后加工与修饰
01
02
03
04
5'端加帽
在mRNA的5'端加上甲基鸟嘌 呤帽子结构，保护mRNA不被
降解。
3'端加尾
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GAs control plant growth and development
●
Induce seed germination
Germinating pea seed
Germinating maize seeds
●
Promote stem elongation and fruits developing
泛素/26S蛋白酶体通路与 植物激素应答 植物抗病反应 植物光形态建成
高等植物有性生殖
植物环境胁迫抗性
Molecular Biology
Gibberellin Signaling Pathway
a de-repressible system moderated by DELLA-p degradation induced by GA
mutation
mutation
---5’UTR二级结构的影响
5‘端高度结构化的mRNA是核糖体进入的位点 并通过富集核糖体和起始因子促进基因的表达
Hairpin (Stem-loop) 顺式阻扼 40s subunit of ribosome 迁移
G/C多，阻扼强 G /C近AUG, 阻扼强
lower stability 30 kca/mol
Dwarf peas
Seedless grapes
- GA
+ GA
- GA
+ GA
Green Revolution 第一次绿色革命；
粮食作物增产20%
Green Revolution Gene
Norman E. Borlaug Director of wheat program (CIMMYT) 1970 Nobel Peace Prize
Poly S/T/V
Scheme of the functional domains of SLR1 for GA signaling pathway
From Itoh et al., Plant Cell, 2002, 14:57-70
DELLA
DELLA
A model of GA induced degradation of DELLA proteins via E3 ubiquitin ligase enzyme complex (EULEC)
Ubiquitylating enzyme E3 complex
In response to GA, DELLA proteins are rapidly degraded by the ubiquitin-proteasome pathway
)
6.3.真核生物基 因表达与调控 的特殊模式
真核生物基因表达调控的特异性
Kozak model
Kozak (1986) • Rat pre－proinsulin gene under the control of SV40 promoter • mutagenized Nt at --3 and +4 position
• introduction them into monkey cell
Chloramphenicol Acetyl Transferase
cap
氯霉素乙酰转移酶
Why?
Higher stability 62 kca/mol
1) 30-kcal stem loop only 12 nt downstream of the cap strongly inhibits translation, because it interferes with binding of the 40S ribosome and factors at the cap. 2) 62-kcal stem loop placed 71 nt downstream of the cap completely blocked appearance of the CAT protein.
Arabidopsis: (RGA, GAI, RGL1, RGL2, RGL3)
maize : (d8), wheat (Rht)
rice : (SLR1), barley (SLN1) grape: (VvGAI1), Brassica rapa (BrRGA1)
Choke back growth
Wild type DELLA proteins localize in cell nuclei and disappear by GA treatment DELLA domain-mutated are resistant (G.R.gene ) to GA-induced degradation (GA-insensitive)
is again consistent with the scanning model
Kozak (1987) 699种脊椎动物，植物，酵母和原生动物
----A-3NNAUGG+4----具有促译性，普遍性
A-3CCAUGG+4 也是核糖体小 亚基对翻译密码的扫描信号
---AUG flanked consensus seq (-3A, +4G)
• Ile, Glu Gln Pro • Leu, Phe, Asn, Lys Arg
~ 30’ (不稳定因子) ~ 10’ ~ 7’ ~ 3’ (极不稳定因子) ~ 2’
- 决定与Ubiquitin 发生isopeptide bond 的难易程度
- 决定被 E3 识读结合难易程度 - N 端氨基酸种类对蛋白质寿命的决定性，从原核到 真核生物高度一致
Kozak model
Effects of single base changes in positions -3(A) and +4(G)
Rat preproinsulin gene under the control of an an SV40 promoter
[35S]-Met
Kozak Cell 44(31) Jan 1986
D
Allelic interaction (paramutation)
Epigenetic phenomena
- Position-effect variegation - Inactivation of chromosome X - Cell-type conversion - Allelic interaction (paramutation) - Transgene silencing - Parental imprinting - Cell memory: Vernalization - Heterosis！？
GFP-Os-SLR1
GA
+GA
The disappearance of GFP-RGA protein on GA treatment
From Silverstone et al., Plant Cell, 2001, 13:1555-1566
GFP-RGA
GFP-(rga-Δ17)
GFP-(rga-Δ17)
在DNA序列没有发生任何改变的情况下，不同表型效 应具有可以遗传的能力
Position effect of variegation in Drosophila eyes
Epigenetic phenomena
Ww
Red eye w
（W>w in euchromatin） W
Spot eye
Ww white eye w
表观遗传及其分子机制 Epigenetic and Molecular Mechanism
6.3.2 染色质 重建对基因 表达的控制
Epigenetic inheritence:
The ability of different states, which may have different phenotype consequences, to be inherited without any change in the DNA sequence.
以positive control为主的基因表达调控 真核生物染色质的状态对基因表达的调控 m5C与基因表达的相关 转录后多种方式的加工调节 个体发育的阶段调控
6.3.1. mRNA的结构对翻译水平的调控
a) Leading seq.(5’-Untranslation region, UTR)
---m7GpppN(Cap)
1000多种 EULEC分 别识别不同 底物，灵活 地降解各种 不同的蛋白， 协调各种生 理活动
• 被EULEC识别的N-end aa marker of targeting protein
N-end aa of targeting protein • Met, Gly, Ala, Ser, Thr, Val half—life >20 hrs (稳定因子)
From Itoh et al., Trends Plant Sci, 2003, 8:492-497
Involvement of the ubiquitin-proteasome pathway in degradation of DELLA proteins
Negpigenetic and Molecular Mechanism
染色质重建
Chromatin Remodeling
染色质结构的调整
核小体的松弛
组蛋白的乙酰化 组蛋白的甲基化 沉默子….
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By using immunoblot analysis and GFP fusion protein analysis, it is shown that GA induces rapid degradation of the wild type DELLA proteins, such as GFP-At-RGA