化学遗传学方法PPT精选文档
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遗传的分子基础PPT
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碱基互)补配对: U-A、A-U
遗传信息流动: mRNA
蛋白质
第二十五页,共27页。
基因的表达
4.相关计算:
(1)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系:
基因中编码蛋白质的碱基数量: 6m
mRNA上的碱基数量: 3m
mRNA上的密码子数量: m
m 合成的蛋白质中的氨基酸数量:
参与转运氨基酸的tRNA数量: m
种只起终止的作用
不决定为终止密码
子。
遗传密码的特性
通用性
简并性
UU A G A U A UC
mRNA
第二十三页,共27页。
基因的表达
新问题:游离在细胞质中的氨基酸,是怎样运送到合成蛋白质
的“生产线----核糖体”上?
结合氨基 酸的部位
每种tRNA只能识别并转运 一种特定的氨基酸!
反密码子
一共有多少种tRNA?
烟
感染
病 毒 TMV的RNA+RNA酶
感染
草
TMV
烟草未感染 烟草被感染 烟草未感染
第十页,共27页。
人类对遗传物质的探索过程
真核生物
(核 物两有酸的种核细是遗酸胞同一 传生时存物切 物在)生 质物 是原的D核N生遗A,物传所物以质D遗,N传A绝是物大主质多要是D数的NA生遗
传物质。
非细胞生物
(只有一种核酸)
a×2n-1。
第十七页,共27页。
DNA分子的复制
3.与DNA复制相关的计算:
(3)如果DNA分子解旋时,一条链上的碱基发生差错,经n次
复制后,发生差错的DNA分子占 。1/2
第十八页,共27页。
例:如果将1个含有1对同源染色体的精原细胞的DNA分
遗传信息流动: mRNA
蛋白质
第二十五页,共27页。
基因的表达
4.相关计算:
(1)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系:
基因中编码蛋白质的碱基数量: 6m
mRNA上的碱基数量: 3m
mRNA上的密码子数量: m
m 合成的蛋白质中的氨基酸数量:
参与转运氨基酸的tRNA数量: m
种只起终止的作用
不决定为终止密码
子。
遗传密码的特性
通用性
简并性
UU A G A U A UC
mRNA
第二十三页,共27页。
基因的表达
新问题:游离在细胞质中的氨基酸,是怎样运送到合成蛋白质
的“生产线----核糖体”上?
结合氨基 酸的部位
每种tRNA只能识别并转运 一种特定的氨基酸!
反密码子
一共有多少种tRNA?
烟
感染
病 毒 TMV的RNA+RNA酶
感染
草
TMV
烟草未感染 烟草被感染 烟草未感染
第十页,共27页。
人类对遗传物质的探索过程
真核生物
(核 物两有酸的种核细是遗酸胞同一 传生时存物切 物在)生 质物 是原的D核N生遗A,物传所物以质D遗,N传A绝是物大主质多要是D数的NA生遗
传物质。
非细胞生物
(只有一种核酸)
a×2n-1。
第十七页,共27页。
DNA分子的复制
3.与DNA复制相关的计算:
(3)如果DNA分子解旋时,一条链上的碱基发生差错,经n次
复制后,发生差错的DNA分子占 。1/2
第十八页,共27页。
例:如果将1个含有1对同源染色体的精原细胞的DNA分
遗传学基础ppt课件
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自由组合定律
控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同 一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
基因互作与连锁遗传
基因互作
非等位基因间通过相互作用影响同一 性状表现的现象。包括互补作用、积 加作用、重叠作用、显性上位作用、 隐性上位作用和显性抑制作用等。
连锁遗传
位于同一条染色体上的基因具有连锁 关系,在减数分裂时,这些基因会随 着染色体的分离而分离,进入不同的 配子中。
数量性状遗传与多基因遗传
数量性状遗传
数量性状是由多个基因控制的,这些基因对性状的影响程度 不同,且易受环境条件的影响。数量性状的遗传遵循正态分 布规律。
多基因遗传
多个基因共同控制一个性状的现象。每个基因对性状的影响 程度较小,但多个基因累加作用可产生显著的表型效应。
生物进化的遗传学基础
遗传变异与自然选择
突变与生物进化
生物群体中普遍存在的遗传变异是自然选 择的基础,自然选择使有利变异的基因频 率增加,不利变异的基因频率减少。
基因突变能产生新的等位基因,为生物进 化提供原材料。
基因重组与生物进化
染色体变异与生物进化
基因重组能产生大量的基因型,增加生物 变异的多样性,为生物进化提供丰富的可 选择材料。
DNA的功能
03
储存遗传信息,控制蛋白质合成,通过自我复制实现遗传信息
的传递。
RNA的结构与功能
01
02
03
RNA的组成
由核糖核苷酸组成,包含 磷酸、核糖和四种碱基( A、U、C、G)。
RNA的类型
mRNA、tRNA和rRNA三 种类型,分别负责携带遗 传信息、转运氨基酸和组 成核糖体。
控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同 一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
基因互作与连锁遗传
基因互作
非等位基因间通过相互作用影响同一 性状表现的现象。包括互补作用、积 加作用、重叠作用、显性上位作用、 隐性上位作用和显性抑制作用等。
连锁遗传
位于同一条染色体上的基因具有连锁 关系,在减数分裂时,这些基因会随 着染色体的分离而分离,进入不同的 配子中。
数量性状遗传与多基因遗传
数量性状遗传
数量性状是由多个基因控制的,这些基因对性状的影响程度 不同,且易受环境条件的影响。数量性状的遗传遵循正态分 布规律。
多基因遗传
多个基因共同控制一个性状的现象。每个基因对性状的影响 程度较小,但多个基因累加作用可产生显著的表型效应。
生物进化的遗传学基础
遗传变异与自然选择
突变与生物进化
生物群体中普遍存在的遗传变异是自然选 择的基础,自然选择使有利变异的基因频 率增加,不利变异的基因频率减少。
基因突变能产生新的等位基因,为生物进 化提供原材料。
基因重组与生物进化
染色体变异与生物进化
基因重组能产生大量的基因型,增加生物 变异的多样性,为生物进化提供丰富的可 选择材料。
DNA的功能
03
储存遗传信息,控制蛋白质合成,通过自我复制实现遗传信息
的传递。
RNA的结构与功能
01
02
03
RNA的组成
由核糖核苷酸组成,包含 磷酸、核糖和四种碱基( A、U、C、G)。
RNA的类型
mRNA、tRNA和rRNA三 种类型,分别负责携带遗 传信息、转运氨基酸和组 成核糖体。
《遗传学》课件ppt课件
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Lamarck: 获得性遗传 达尔文:泛生论 Weismann: 种质论 Galton: 融合遗传论 Mendel: 豌豆杂交实验;发现遗传学基本
定律,建立了颗粒式遗传的机制(1866年 ) De Vries, Correns, Von Tschemak: 孟德尔 2011/1 定律再发现(1900年)
2. 遗传与环境对B性状的相对作用如何 ?
3. 如何解释同卵双生子中,两个性状 2011/1 之间符合度的差异?
性状的多基因决定与基因的多效性 表现度、外显率——基因表达的变异
表现度:一定环境下,某一突变个体基因型表 达的差异程度,果蝇Lobe Eyes小眼基因
外显率:一个基因型,有些个体表现一定表型 而另外一些不表现。
2011/1
1940-1952:细胞向分子水平过渡时期, 以微生物为研究对象,采用生化方法研 究遗传物质的本质及功能
1941,Beadle & Tatum* 一个基因一个酶 1944,Avery 细菌转化实验,证明DNA是遗
传物质 1952,Hershey* 噬菌体感染实验
2011/1
2011/1
一个细胞经减数分裂产生4个配子。在粗线期这个细 胞的细胞核含有5pg的DNA,则每个配子的DNA含量 为 pg。
2011/1
2011/1
被子植物有性生殖过程中由大孢子发育为 胚囊需要经过( ) A.1次减数分裂和2次有丝分裂形成8个核
B.减数分裂形成4核 C .3次有丝分裂形成8个核 D. 2次有丝分裂形成4个核
2011/1
2011/1
减数分裂特征
连续进行两次核分裂,而染色体只复制一次,结果形
成四个核,每个核含有单倍数染色体,即染色体减半 前期特别长,且变化复杂,重要事件包括同源染色体配对(联会
定律,建立了颗粒式遗传的机制(1866年 ) De Vries, Correns, Von Tschemak: 孟德尔 2011/1 定律再发现(1900年)
2. 遗传与环境对B性状的相对作用如何 ?
3. 如何解释同卵双生子中,两个性状 2011/1 之间符合度的差异?
性状的多基因决定与基因的多效性 表现度、外显率——基因表达的变异
表现度:一定环境下,某一突变个体基因型表 达的差异程度,果蝇Lobe Eyes小眼基因
外显率:一个基因型,有些个体表现一定表型 而另外一些不表现。
2011/1
1940-1952:细胞向分子水平过渡时期, 以微生物为研究对象,采用生化方法研 究遗传物质的本质及功能
1941,Beadle & Tatum* 一个基因一个酶 1944,Avery 细菌转化实验,证明DNA是遗
传物质 1952,Hershey* 噬菌体感染实验
2011/1
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一个细胞经减数分裂产生4个配子。在粗线期这个细 胞的细胞核含有5pg的DNA,则每个配子的DNA含量 为 pg。
2011/1
2011/1
被子植物有性生殖过程中由大孢子发育为 胚囊需要经过( ) A.1次减数分裂和2次有丝分裂形成8个核
B.减数分裂形成4核 C .3次有丝分裂形成8个核 D. 2次有丝分裂形成4个核
2011/1
2011/1
减数分裂特征
连续进行两次核分裂,而染色体只复制一次,结果形
成四个核,每个核含有单倍数染色体,即染色体减半 前期特别长,且变化复杂,重要事件包括同源染色体配对(联会
03遗传分子基础-PPT精品文档96页
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GTP
小 fMet 亚 基
fMet
GTP IF32
大
亚
U A基C
A
5,
小 亚
UAC AU G
I位F23
基
GTP
GD3,P+Pi
IF32 3IF032S--m3m0RRSN-NmAAR--35N00ASS三--ffMM元ee复tt--tt合RRNN物AAff
IF2
GDP+Pi
fMet
大 亚 基
A
5,
位 小 U A C
人类珠蛋白基因结构图
5 转录起始点
3
外显子 1
外显子 2
外显子 3
(E1) 内含子1(I1) (E2) 内含子2(I2) (E3)
1
30
31 104
105 146
外显子:具有编码意义
编 码 区 内含子:无编码意义( 5'GT、
结构基因
3'AG; GT -AG法则)
非编码区 :侧翼序列
内含子5’末端大多数是GT开始,3’末端 大多是AG结束,称为GT-AG法则 。
(2)CAAT框:
在 转 录 起 点 上 游 -70 ~ -80bp , 由 GGGTCAATCA组 成 ,转 录 因子 CTF能 识 别并与之结合,其C端有激活转录的功能, 所以有促进转录的功能。
(3)GC框:
顺序为 GGCGGG,有 2个拷贝 , 位于CAAT框两侧。GC框有激活转录 的功能,与增强起始转录的效率有关。
4、RNA引物。
一、双向复制
复制子:复制叉
复制起始点
5 3
3 5
复制叉
二.半保留复制(semi-conservative
小 fMet 亚 基
fMet
GTP IF32
大
亚
U A基C
A
5,
小 亚
UAC AU G
I位F23
基
GTP
GD3,P+Pi
IF32 3IF032S--m3m0RRSN-NmAAR--35N00ASS三--ffMM元ee复tt--tt合RRNN物AAff
IF2
GDP+Pi
fMet
大 亚 基
A
5,
位 小 U A C
人类珠蛋白基因结构图
5 转录起始点
3
外显子 1
外显子 2
外显子 3
(E1) 内含子1(I1) (E2) 内含子2(I2) (E3)
1
30
31 104
105 146
外显子:具有编码意义
编 码 区 内含子:无编码意义( 5'GT、
结构基因
3'AG; GT -AG法则)
非编码区 :侧翼序列
内含子5’末端大多数是GT开始,3’末端 大多是AG结束,称为GT-AG法则 。
(2)CAAT框:
在 转 录 起 点 上 游 -70 ~ -80bp , 由 GGGTCAATCA组 成 ,转 录 因子 CTF能 识 别并与之结合,其C端有激活转录的功能, 所以有促进转录的功能。
(3)GC框:
顺序为 GGCGGG,有 2个拷贝 , 位于CAAT框两侧。GC框有激活转录 的功能,与增强起始转录的效率有关。
4、RNA引物。
一、双向复制
复制子:复制叉
复制起始点
5 3
3 5
复制叉
二.半保留复制(semi-conservative
化学遗传学方法

化学反应需要在特定的条件下进行, 如温度、pH值、压力等,这些条件对 反应的效率和选择性具有重要影响。
反应类型
常见的化学反应类型包括亲核/亲电反 应、氧化还原反应、加成反应等,这 些反应能够改变生物分子的结构和性 质,从而影响其功能。
遗传学原理
1 2 3
遗传物质
化学遗传学通过改变生物体的遗传物质来改变其 表型,从研究药物与靶点之间的相互作用,揭示
药物的作用机制,为药物优化和个性化治疗提供依据。
先导化合物的发现与优化
03
利用化学遗传学方法,发现具有生物活性的先导化合物,并通
过结构优化和化学修饰,提高其药效和降低副作用。
在生物医学研究中的应用
信号转导通路研究
利用化学遗传学方法,筛选小分子化合物库,发现能够调节特定信 号转导通路的化合物,为研究信号转导机制提供工具。
01
02
03
化合物毒性
许多化学物质具有潜在的 毒性,可能对生物体造成 伤害。
化合物筛选效率
传统的高通量筛选方法可 能效率低下,导致大量时 间和资源的浪费。
化合物作用机制
理解化学物质如何与生物 分子相互作用并影响细胞 功能是化学遗传学面临的 重要挑战之一。
解决方案
01
优化化合物结构
通过计算机辅助药物设计等技术,对化合物的结构进行优化,降低其毒
生态毒理学研究
通过化学遗传学方法,研究环境污染物对生物体的毒性作用和生态 影响,评估环境污染对生态系统的风险。
环境激素的发现与作用机制研究
利用化学遗传学方法,发现环境激素类小分子化合物,并研究其作 用机制,为环境保护和生态平衡维护提供科学依据。
04
CATALOGUE
化学遗传学面临的挑战与解决方案
遗传物质的传递规律PPT课件

CHENLI
24
第十八章 遗传物质的传递规律
第一节 基因的连锁互换定律 第二节 性别决定和伴性遗传 第三节 细胞质与遗传
CHENLI
25
第三节 细胞质与遗传
一、母性影响 二、细胞质遗传 三、母性遗传
CHENLI
26
第三节 细胞质与遗传
一、母性影响 • 母性影响(又称延迟遗传)与核遗传的区别 1.核遗传:具有相对性状的两亲本杂交, F1表型与
一对同源染色体之间的交叉互换有涉及非姊妹 染色单体2条的、3条的、4条的;
既有不交换的,也有发生1次交换的、2次的、 3次的、…多次的。
交换一般都只发生在同源染色体的非姊妹染色 单体之间,姊妹染色单体之间的交叉互换非常罕 见。
CHENLI
6
连锁基因交叉互换的一般方式
CHENLI
7
连锁基因交叉互换的一般方式
• 不管两个基因位点间遗 传距离有多大,重组值 都不会达到50%;
• 当m值很小,或者说两 个基因间距离很短时, m值与Rf值呈线性关系, 此时,Rf=交换值=m /2。
CHENLI
11
第一节 基因的连锁互换定律
一、连锁互换定律的内容
二、连锁群及其染色体基因图
三、连锁群中基因的定位
• 连锁基因交叉互换的一般方式
有一种蜗牛类的软体动物,在它们形成的上下相互叠压的群体中, 位于下方的个体发育成雌性,而位于上方的个体则发育成雄性。
一种叫后螠的海生蠕虫,雌个体大、雄虫小而构造简单,寄生在雌 虫的子宫里。这种动物的受精卵发育成幼虫时,若周围海水中无雌性 成体存在,则幼虫发育成雌性;如果幼虫落到雌虫吻部则发育成雄虫, 而且雄性程度是由它们在雌虫吻部停留的时间来决定的。
遗传学 PPT课件

(二)人类染色体的类型
•依据着丝粒的相对 位置.人类染色体 分为: •1 中着丝粒染色体 •2 亚中着丝粒染色 体 •3 近端着丝粒染色 体 •4 端着丝粒染色体
(三)人类染色体的数目
•不同物种具有不同数目的染色体, 每一物种的染色体数目是恒定的。 人类正常二倍体细胞中有46条染 色体(2n=46),其中22对为常 染色体,1对为性染色体。女性的 两条性染色体为XX染色体,男性 只有一条X染色体和一条较小的Y 染色体。正常生殖细胞(配子) 中有23条染色体(n=23) 。
常常染色质是指在细胞间期处于解螺旋状 态的具有转录活性的染色质,呈松散状, 染色较浅,着色均匀;异染色质则指在细 胞间期处于凝缩状态,很少进行转录或无 转录活性的染色质,染色较深。
1949年 Bars等人发现在雌猫神经元细胞间期核中有一个染色很深的浓缩小体,而在雄 猫中则见不到这一结构。这种染色质小体与性别及性染色体数目有关,称之为性染色 质体,也称X染色质或巴氏小体。 Lyon假说的要点如下:①雌性哺乳动物体细胞中,两条X染色体中仅有一条X染色体在 遗传上是有活性的,另一条X染色体在遗传上是失活的,在间期细胞核中螺旋化而呈异 固缩为X染色质;②失活发生在胚胎早期,人类大约在妊娠第16天;③X染色体的失活 是随机的。 Y染色质 正常男性的间期细胞用荧光染料染色后,在细胞核内可出现一个圆形或椭圆 形的强荧光小体,直径为0.3μm左右,称为Y染色质。可被荧光染料染色后发出荧光。 这是男性细胞中特有的。细胞中Y染色质的数目与Y染色体的数目相同
2、染色体结构畸变的类型 : 缺失(deletion)
A B C D E
A B C D E F G
Hale Waihona Puke A B E F GA B C D E F G
遗传学幻灯ppt课件

遗传学定义
包括基因结构、功能、表达调控, 以及生物遗传变异、进化等方面。
遗传物质基础:DNA与RNA
03
DNA
RNA
脱氧核糖核酸,是生物体主要的遗传物质, 存在于细胞核中。
核糖核酸,在蛋白质合成过程中起重要作 用,存在于细胞质中。
DNA与RNA的关系
DNA通过转录过程合成RNA,RNA再指 导蛋白质的合成。
染色体的形态结构
包括着丝粒、端粒、次缢 痕等结构,不同物种的染 色体形态各异。
染色体的功能
在细胞分裂过程中,染色 体通过复制、分离和重组 等过程,确保遗传信息的 准确传递。
染色体数目变异及意义
染色体数目变异类型
染色体数目变异的意义
包括整倍体和非整倍体变异,如单体、 三体、多倍体等。
对生物进化、物种形成和遗传育种等 方面有重要意义。
染色体数目变异的原因
可能是由于细胞分裂异常、基因突变 或环境因素等导致。
性别决定与性染色体遗传
性别决定机制
生物体内存在性别决定基 因,通过不同机制控制性 别分化。
性染色体类型
包括XY型和ZW型两种类 型,不同生物采用不同的 性染色体类型。
性染色体遗传规律
性染色体上的基因遵循特 定的遗传规律,如分离定 律和自由组合定律等。
详细介绍多基因风险评分(PRS)等风险预测模型的原理和应用。
实际应用举例
通过具体实例,如糖尿病、高血压等,展示如何利用风险预测模型 进行多基因遗传病的风险评估和预防。
染色体异常导致疾病诊断治疗
染色体异常概述
简要介绍染色体异常的概念、类型和常见疾病。
诊断方法
详细介绍染色体核型分析、荧光原位杂交(FISH)等染色体异常的 诊断方法。
包括基因结构、功能、表达调控, 以及生物遗传变异、进化等方面。
遗传物质基础:DNA与RNA
03
DNA
RNA
脱氧核糖核酸,是生物体主要的遗传物质, 存在于细胞核中。
核糖核酸,在蛋白质合成过程中起重要作 用,存在于细胞质中。
DNA与RNA的关系
DNA通过转录过程合成RNA,RNA再指 导蛋白质的合成。
染色体的形态结构
包括着丝粒、端粒、次缢 痕等结构,不同物种的染 色体形态各异。
染色体的功能
在细胞分裂过程中,染色 体通过复制、分离和重组 等过程,确保遗传信息的 准确传递。
染色体数目变异及意义
染色体数目变异类型
染色体数目变异的意义
包括整倍体和非整倍体变异,如单体、 三体、多倍体等。
对生物进化、物种形成和遗传育种等 方面有重要意义。
染色体数目变异的原因
可能是由于细胞分裂异常、基因突变 或环境因素等导致。
性别决定与性染色体遗传
性别决定机制
生物体内存在性别决定基 因,通过不同机制控制性 别分化。
性染色体类型
包括XY型和ZW型两种类 型,不同生物采用不同的 性染色体类型。
性染色体遗传规律
性染色体上的基因遵循特 定的遗传规律,如分离定 律和自由组合定律等。
详细介绍多基因风险评分(PRS)等风险预测模型的原理和应用。
实际应用举例
通过具体实例,如糖尿病、高血压等,展示如何利用风险预测模型 进行多基因遗传病的风险评估和预防。
染色体异常导致疾病诊断治疗
染色体异常概述
简要介绍染色体异常的概念、类型和常见疾病。
诊断方法
详细介绍染色体核型分析、荧光原位杂交(FISH)等染色体异常的 诊断方法。
化学遗传学方法PPT课件

精选ppt
1
化学遗传学采用小分子活性化合物作为探针,以多种方 式影响靶蛋白的功能,探索和控制细胞过程。从另一方 面来说,化学遗传学研究所获得的成果-小分子化合物及 其生物学效应,除了被用来揭示生命的基本活动规律外, 还可能成为候选药物。 也就是说化学遗传学的研究活动不是单纯的基础研究, 而与应用紧密相联。所以很多大型制药公司都非常关注 化学遗传学。 例如,哈佛大学在成立一个以从事化学遗传学为核心的 “化学与细胞生物学研究所”时,著名的默克制药公司 (Merck)就成为了该所的主要赞助者之一。可以说, 化学遗传学的出现把传统的学术研究实验室引进了药物 开发的战场。
精选ppt检验医疗设备,利用酶联 免疫分析法,根据酶标记原 理,根据呈色物的有、无和 呈色深浅进行定性或定量分 析。 这是一种极具生命力的免疫 学技术。可用于单克隆抗体 筛分、凝血分、抗生素灵敏 度检验,以及其它需要进行 比色的分析工作中。
精选ppt
10
按照功能的划分,酶标仪可以分为光吸收酶标 仪,荧光酶标仪,化学发光酶标仪和多功能的 酶标仪。光吸收酶标仪是用来进行可见光与紫 外光吸光度的检测。 特定波长的光通过微孔板中的样品后,光能量 被吸收,而被吸收的光能量与样品的浓度呈一 定的比例关系,由此可以用来定性和定量的检 测。 光吸收的检测技术成熟,成本低,操作简单, 但是动态范围窄,灵敏度比较低,特异性不强。 一般可见光和紫外光分别采用钨灯及氘灯作为 光源,而紫外/可见酶标仪是可以将两种光源 进行切换,适应不同测量波长的需求。
前者用动物细胞、微生物以及它们的裂解产物来寻找对 生物过程产生影响的小分子,并确定相应的蛋白靶;后 者则是先高表达某种蛋白,寻找与蛋白结合或影响纯蛋 白的功能的小分子,再对找到的小分子在体内进行对此 蛋白的功能影响实验。
遗传分子基础ppt.ppt
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D组:S型细菌的DNA+DNA酶→水解产物+R型细菌→ 注射到小鼠体内
3.观测小鼠的生活状况
实验结果
A组:存活,B组:死亡,C组:存活,D组:存活
只有B组小鼠死亡,说明B组有S型细菌,说明S型细菌的
实验分析 DNA使R型细菌发生转化变成了S型细菌;S型细菌的其
他物质不能使R型细菌发生转化
12
二、 艾弗里确定转化因子的实验
(1)如果“转化因子”是DNA,那么S型细菌的DNA+R 型细菌→注射到小鼠体内,小鼠死亡。
假设
(2)如果“转化因子”是蛋白质,那么S型细菌的蛋白质 +R型细菌→注射到小鼠体内,小鼠死亡。
(3)如果“转化因子”是多糖,那么S型细菌的多糖+11R 型细菌→注射到小鼠体内,小鼠死亡。
实验材料
S型细菌、R型细菌、小鼠
S型菌的DNA R型细菌
S型菌
R型细菌
S型菌的
R型细菌 蛋白质或荚膜多糖 只长R型菌
S型菌的 R型细菌 DNA+DNA酶
只长R型菌
13
实验结 S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”,即DNA 论 是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
思考: 你认为在证明DNA是遗传物质还是
蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设 计思路是什么?
第三章 遗传的分子基础
第一节 探索遗传物质的过程
1
生物亲代与子代之间,在形态、结构和生理功能上 常常相似,这就是遗传现象。
生物的遗传特性,使生物界的物种能够保持相对稳 定。
生物的各项生命活动都有 它的物质基础。生物遗传的物 质基础是什么呢?
根据现代细胞学和 遗传学的研究得知,控 制生物性状的主要遗传 物质是脱氧核糖核酸 (DNA)。
第7章 化学遗传学
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小分子加速蛋白质功能的研究
1878年,Langley, 研究猫唾液腺
毛果芸香碱:对腺体有直接兴奋作用。 阿托品:能解除平滑肌的痉挛,抑制腺体分泌。
药物副反应研究
其他的蛋白质靶标受到影响
副反应
负面效应
改进结构
优化成治疗其他疾病的药物
7.3.2 总则 反向化学遗传学 获得可与靶向蛋白质结合并调节该蛋白功能 的小分子。
• 2007年销售额超过40亿美元的“超级重磅炸弹”药物 有16种是生物技术药物。 • 平均一个药物的研发成本为16亿美元。 • 开发成功一种新药,往往其费用的75%以上消耗在前 期研究的失败中。 • 在化合物被作为候选药物进入临床前开发之后,仍有 99%的淘汰率。
7.2 正向化学遗传学 7.2.1 简介 正向遗传学:表型 基因
青蛙卵
有丝分裂易于观察
加入抑制剂purvalanol
G2到M期被破坏,DNA折叠不完全
树脂亲和柱钓出蛋白质为CDK1
反向化学遗传学是确定靶标的最好方法之一
本章掌握内容
化学遗传学
正向化学遗传学 反向化学遗传学 计算机辅助的药物设计的步骤
从成万到上百万的小分子化合物中筛选有效分子
高通量 自动化 微量化 图像处理
COMBINATORIAL CHEMISTRY
Advances in synthesis, purification, and analysis further refine the combinatorial approach, now a mainstream tool in drug discovery .
7.3.3 应用举例
DNA合成期 CDK2
细胞周期蛋白依赖性激酶CDK 在细胞周期中控制开关的蛋白质。
遗传学遗传物质的分子基础PPT.
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____________________________________________________________ (7)对疼痛者的治疗 对头、肚、关节等疼痛可服用镇痛剂止痛。 二、煤气中毒的原因是什么? 小提示14:让应聘者寄应聘信时随附他们的照片,这样你可以将人和名字一同记住。 面试过程中,不要摆弄手指或流露出若有所思的神情,因为这样在应聘者看来你并不关心他们的讲话,而是专注于其他的事情。摆弄
达到这种熟悉程度需要多少时间呢?权威机构在世界范围内调查的结果是:最少需要一个月。
1 )“早上时间太紧张,可以不吃早餐。”对吗?为什么?
(2) 立刻控水,控水时,头要低、脚要高,将溺水者的腹部放在救护人的膝盖上,使溺水者下垂,并按压其背部。
图3-13 核小体结构模型
一个核小体及其连接丝约含180-200bp约146bp盘
第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸及其区别
* 核酸的构成单元是核苷酸, 是核苷酸的多聚体
* 每个核苷酸包括三部分: 五碳糖、磷酸、碱基
* 两个核苷酸之间由3’和5’位的 磷酸二脂键相连
两种核酸的主要区别:
DNA:脱氧核糖,A、C、G、T 双链,分子链较长
RNA:核糖,A、C、G、U 单链,分子链较短
遗传物质的动物病毒含有双链RNA。
第三节 染色体的分子结构
一、原核生物染色体 与真核生物相比,原核生物的染色 体要简单得多,其染色体通常只有
一个核酸分子(DNA或RNA) 。
图3-11 大肠杆菌的染色体
DNA分子伸展有1200µm长,细菌直径1-2µm
图3-12 原核生物的染色体结构模型
二、真核生物染色体
A T,C G (4)每个螺旋3.4nm,含10bp,直径约为
达到这种熟悉程度需要多少时间呢?权威机构在世界范围内调查的结果是:最少需要一个月。
1 )“早上时间太紧张,可以不吃早餐。”对吗?为什么?
(2) 立刻控水,控水时,头要低、脚要高,将溺水者的腹部放在救护人的膝盖上,使溺水者下垂,并按压其背部。
图3-13 核小体结构模型
一个核小体及其连接丝约含180-200bp约146bp盘
第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸及其区别
* 核酸的构成单元是核苷酸, 是核苷酸的多聚体
* 每个核苷酸包括三部分: 五碳糖、磷酸、碱基
* 两个核苷酸之间由3’和5’位的 磷酸二脂键相连
两种核酸的主要区别:
DNA:脱氧核糖,A、C、G、T 双链,分子链较长
RNA:核糖,A、C、G、U 单链,分子链较短
遗传物质的动物病毒含有双链RNA。
第三节 染色体的分子结构
一、原核生物染色体 与真核生物相比,原核生物的染色 体要简单得多,其染色体通常只有
一个核酸分子(DNA或RNA) 。
图3-11 大肠杆菌的染色体
DNA分子伸展有1200µm长,细菌直径1-2µm
图3-12 原核生物的染色体结构模型
二、真核生物染色体
A T,C G (4)每个螺旋3.4nm,含10bp,直径约为
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第三节 化学遗传学方法
二十年前,编码蛋白的发现引起了细胞周期调节领域 的一场革命。它们作为重要的信号传导组分的确认加 速了在这个领域的研究,为进一步生物化学研究提供 了必要的起点。在近些年,生物活性的小分子化合物 已经在细胞生物学中起到类似的作用,化学生物学这 一新领域把那些致力于了解和模拟自然世界的化学家 和生物学家带到一起。 1994,哈佛大学的Tim Mitchison[1]教授在首期的 “Chemistv &Bio1ogy"《化学和生物学》上阐述了 化学遗传学(chemical genetics)的基本概念。他指出 要探索生命过程必须有干扰生命过程的手段,然后才 能了解其后果。随后,哈佛大学stuart L.Schreiber教 授和Tim Mitchison教授开始利用小分子来系统地探 索细胞和蛋白质的生理功能。
6
7
高通量筛选技术
高通量药物筛选技术是将多种技术方法有机结合而形 成的新的技术体系,它以分子水平和细胞水平的实验 方法为基础,以微板形式作为实验工具载体,以自动 化操作系统执行实验过程,以灵敏快速的检测仪器采 集实验数据,以计算机对实验获得的数据进行分析处 理,在同一时间内对数以千、万计的样品进行检测, 并以相应的数据库支持整个技术体系的正常运转。 分子水平和细胞水平的实验方法(或称筛选模型)是实 现高通量药物筛选的技术基础。由于高通量药物筛选 要求同时处理大量样品,实验体系必须微量化。这些 微量化的实验方法有些是应用传统的实验方法加以改 进建立的,更多的是根据新的科学研究成果建立的。
9
1、酶标仪
酶标仪是一种用途广泛的生 物检验医疗设备,利用酶联 免疫分析法,根据酶标记原 理,根据呈色物的有、无和 呈色深浅进行定性或定量分 析。 这是一种极具生命力的免疫 学技术。可用于单克隆抗体 筛分、凝血分、抗生素灵敏 度检验,以及其它需要进行 比色的分析工作中。
10
按照功能的划分,酶标仪可以分为光吸收酶标 仪,荧光酶标仪,化学发光酶标仪和多功能的 酶标仪。光吸收酶标仪是用来进行可见光与紫 外光吸光度的检测。 特定波长的光通过微孔板中的样品后,光能量 被吸收,而被吸收的光能量与样品的浓度呈一 定的比例关系,由此可以用来定性和定量的检 测。 光吸收的检测技术成熟,成本低,操作简单, 但是动态范围窄,灵敏度比较低,特异性不强。 一般可见光和紫外光分别采用钨灯及氘灯作为 光源,而紫外/可见酶标仪是可以将两种光源 进行切换,适应不同测量波长的需求。
8
高通量药物筛选的检测系统快速、高灵敏度的 检测技术是高通量药物筛选的关键技术之一。 在高通量药物筛选中,检测系统一般采用液闪 计数器、化学发光检测计数器、宽谱带分光光 度仪、荧光光度仪等。检测仪器灵敏度的不断 提高,即使对微量样品的检测,也可以得到很 好的检测效果。 常用的高通量药物筛选模型可以根据其生物学 特点分为以下几类:①受体结合分析法。②酶 活性测定法。③细胞因子测定法。④细胞活性 测定法。⑤代谢物质测定法。⑥基因产物测定 法等等。
1
化学遗传学采用小分子活性化合物作为探针,以多种方 式影响靶蛋白的功能,探索和控制细胞过程。从另一方 面来说,化学遗传学研究所获得的成果-小分子化合物 及其生物学效应,除了被用来揭示生命的基本活动规律 外,还可能成为候选药物。 也就是说化学遗传学的研究活动不是单纯的基础研究, 而与应用紧密相联。所以很多大型制药公司都非常关注 化学遗传学。 例如,哈佛大学在成立一个以从事化学遗传学为核心的 “化学与细胞生物学研究所”时,著名的默克制药公司 (Merck)就成为了该所的主要赞助者之一。可以说, 化学遗传学的出现把传统的学术研究实验室引进了药物 开发的战场。
4Leabharlann 1,小分子化合物库的构建-高 通量合成和制备
过去,生物活性小分子主要是从生物有机 体中发现的,但是,很可能它被认定的活 性是由于机体内许多化合物的协同作用造 成的,而不仅仅取决于这一小分子。为了 克服这一困难,需要构建包含大量具有确 定结构的小分子化合物库。
5
2,生物活性的检测-高通量筛选
在过去,从万个化合物中筛选具有生物活性的小分子 化合物是比较烦琐和困难的,高通量筛选是指运用自 动化的筛选系统在相对短时间内,通过特定的生物模 型来对成千上万化合物进行活性筛选。现在人们可以 尽可能采用自动的方式利用96、384或1536孔板进行 生物活性分子的筛选(图a)。 在设计化学遗传学适合的筛选方法过程中,首先要确 定是采用哪种化学遗传学方法,即正向还是反向化学 遗传学方法,以便选择“纯蛋白”、“细胞”或“胚 胎”检测方式(图b)。筛选过程首先是确定生物活性靶 点以及检测活性的方法,然后再设计相应的用于高通 量筛选的平台。为了确保高通量筛选结果的有效性, 所用的检测方法必须灵敏,而且重复性好。
2
在“化学遗传学”出现的同时,又出现了“化学基因组 学”的概念。两者的研究思路、内容基本相同,只不过 化学基因组学在化学遗传学及化学蛋白质组学的基础上 又向前一步,研究与人类疾病密切相关基因的生物功能。 考虑到本书中很少涉及到基因组学内容,因此,主要介 绍化学遗传学方法。 化学遗传学与传统的遗传学在思路上有相通之处,它还 可以分为正向化学遗传(forward chemical genetics) 和反向化学遗传(reverse chemical genetics)。 前者用动物细胞、微生物以及它们的裂解产物来寻找对 生物过程产生影响的小分子,并确定相应的蛋白靶;后 者则是先高表达某种蛋白,寻找与蛋白结合或影响纯蛋 白的功能的小分子,再对找到的小分子在体内进行对此 蛋白的功能影响实验。
3
一、化学遗传学的基本方法
根据人类基因组的草图,基因的表达产物-蛋白质的数 量在100,000到数百万个,其中大部分属于目前还不 清楚的未知蛋白质,而化学遗传学通过使用小分子作为 探针研究细胞内或完整组织中蛋白质的功能,通过这些 分子探针作用模型的生物化学解释,有助得到关于复杂 细胞过程中蛋白质功能的新信息。 化学遗传学的第一个关键环节是合成可供筛选的小分子 库,第二个关键环节是发展准确、高速和低成本的化学 库筛选方法,获得尽可能多的机理和特异性信息,第三 个关键环节是确证筛选得到的化合物结构,并确认蛋白 标靶以及优化化合物的蛋白亲和性。
二十年前,编码蛋白的发现引起了细胞周期调节领域 的一场革命。它们作为重要的信号传导组分的确认加 速了在这个领域的研究,为进一步生物化学研究提供 了必要的起点。在近些年,生物活性的小分子化合物 已经在细胞生物学中起到类似的作用,化学生物学这 一新领域把那些致力于了解和模拟自然世界的化学家 和生物学家带到一起。 1994,哈佛大学的Tim Mitchison[1]教授在首期的 “Chemistv &Bio1ogy"《化学和生物学》上阐述了 化学遗传学(chemical genetics)的基本概念。他指出 要探索生命过程必须有干扰生命过程的手段,然后才 能了解其后果。随后,哈佛大学stuart L.Schreiber教 授和Tim Mitchison教授开始利用小分子来系统地探 索细胞和蛋白质的生理功能。
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高通量筛选技术
高通量药物筛选技术是将多种技术方法有机结合而形 成的新的技术体系,它以分子水平和细胞水平的实验 方法为基础,以微板形式作为实验工具载体,以自动 化操作系统执行实验过程,以灵敏快速的检测仪器采 集实验数据,以计算机对实验获得的数据进行分析处 理,在同一时间内对数以千、万计的样品进行检测, 并以相应的数据库支持整个技术体系的正常运转。 分子水平和细胞水平的实验方法(或称筛选模型)是实 现高通量药物筛选的技术基础。由于高通量药物筛选 要求同时处理大量样品,实验体系必须微量化。这些 微量化的实验方法有些是应用传统的实验方法加以改 进建立的,更多的是根据新的科学研究成果建立的。
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1、酶标仪
酶标仪是一种用途广泛的生 物检验医疗设备,利用酶联 免疫分析法,根据酶标记原 理,根据呈色物的有、无和 呈色深浅进行定性或定量分 析。 这是一种极具生命力的免疫 学技术。可用于单克隆抗体 筛分、凝血分、抗生素灵敏 度检验,以及其它需要进行 比色的分析工作中。
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按照功能的划分,酶标仪可以分为光吸收酶标 仪,荧光酶标仪,化学发光酶标仪和多功能的 酶标仪。光吸收酶标仪是用来进行可见光与紫 外光吸光度的检测。 特定波长的光通过微孔板中的样品后,光能量 被吸收,而被吸收的光能量与样品的浓度呈一 定的比例关系,由此可以用来定性和定量的检 测。 光吸收的检测技术成熟,成本低,操作简单, 但是动态范围窄,灵敏度比较低,特异性不强。 一般可见光和紫外光分别采用钨灯及氘灯作为 光源,而紫外/可见酶标仪是可以将两种光源 进行切换,适应不同测量波长的需求。
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高通量药物筛选的检测系统快速、高灵敏度的 检测技术是高通量药物筛选的关键技术之一。 在高通量药物筛选中,检测系统一般采用液闪 计数器、化学发光检测计数器、宽谱带分光光 度仪、荧光光度仪等。检测仪器灵敏度的不断 提高,即使对微量样品的检测,也可以得到很 好的检测效果。 常用的高通量药物筛选模型可以根据其生物学 特点分为以下几类:①受体结合分析法。②酶 活性测定法。③细胞因子测定法。④细胞活性 测定法。⑤代谢物质测定法。⑥基因产物测定 法等等。
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化学遗传学采用小分子活性化合物作为探针,以多种方 式影响靶蛋白的功能,探索和控制细胞过程。从另一方 面来说,化学遗传学研究所获得的成果-小分子化合物 及其生物学效应,除了被用来揭示生命的基本活动规律 外,还可能成为候选药物。 也就是说化学遗传学的研究活动不是单纯的基础研究, 而与应用紧密相联。所以很多大型制药公司都非常关注 化学遗传学。 例如,哈佛大学在成立一个以从事化学遗传学为核心的 “化学与细胞生物学研究所”时,著名的默克制药公司 (Merck)就成为了该所的主要赞助者之一。可以说, 化学遗传学的出现把传统的学术研究实验室引进了药物 开发的战场。
4Leabharlann 1,小分子化合物库的构建-高 通量合成和制备
过去,生物活性小分子主要是从生物有机 体中发现的,但是,很可能它被认定的活 性是由于机体内许多化合物的协同作用造 成的,而不仅仅取决于这一小分子。为了 克服这一困难,需要构建包含大量具有确 定结构的小分子化合物库。
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2,生物活性的检测-高通量筛选
在过去,从万个化合物中筛选具有生物活性的小分子 化合物是比较烦琐和困难的,高通量筛选是指运用自 动化的筛选系统在相对短时间内,通过特定的生物模 型来对成千上万化合物进行活性筛选。现在人们可以 尽可能采用自动的方式利用96、384或1536孔板进行 生物活性分子的筛选(图a)。 在设计化学遗传学适合的筛选方法过程中,首先要确 定是采用哪种化学遗传学方法,即正向还是反向化学 遗传学方法,以便选择“纯蛋白”、“细胞”或“胚 胎”检测方式(图b)。筛选过程首先是确定生物活性靶 点以及检测活性的方法,然后再设计相应的用于高通 量筛选的平台。为了确保高通量筛选结果的有效性, 所用的检测方法必须灵敏,而且重复性好。
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在“化学遗传学”出现的同时,又出现了“化学基因组 学”的概念。两者的研究思路、内容基本相同,只不过 化学基因组学在化学遗传学及化学蛋白质组学的基础上 又向前一步,研究与人类疾病密切相关基因的生物功能。 考虑到本书中很少涉及到基因组学内容,因此,主要介 绍化学遗传学方法。 化学遗传学与传统的遗传学在思路上有相通之处,它还 可以分为正向化学遗传(forward chemical genetics) 和反向化学遗传(reverse chemical genetics)。 前者用动物细胞、微生物以及它们的裂解产物来寻找对 生物过程产生影响的小分子,并确定相应的蛋白靶;后 者则是先高表达某种蛋白,寻找与蛋白结合或影响纯蛋 白的功能的小分子,再对找到的小分子在体内进行对此 蛋白的功能影响实验。
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一、化学遗传学的基本方法
根据人类基因组的草图,基因的表达产物-蛋白质的数 量在100,000到数百万个,其中大部分属于目前还不 清楚的未知蛋白质,而化学遗传学通过使用小分子作为 探针研究细胞内或完整组织中蛋白质的功能,通过这些 分子探针作用模型的生物化学解释,有助得到关于复杂 细胞过程中蛋白质功能的新信息。 化学遗传学的第一个关键环节是合成可供筛选的小分子 库,第二个关键环节是发展准确、高速和低成本的化学 库筛选方法,获得尽可能多的机理和特异性信息,第三 个关键环节是确证筛选得到的化合物结构,并确认蛋白 标靶以及优化化合物的蛋白亲和性。