分子生物学第17讲课件
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17分子生物学
结构，并向下扫描，遇到的第一个AUG时在此翻译
17-18
17-19
•5-10% cases ribosomal subunits bypass 1st AUG scanning for more favorable one 但是有部分核糖体翻译
的起始位点不是第一个AUG，跳过了一个或者多个AUG
17.1 Initiation of Translation in Bacteria
细菌翻译的起始
• Two important events must occur before translation initiation can take place
– Generate a supply of aminoacyl-tRNAs 产生氨酰tRNA
17-14
30S Initiation Complex
The complete 30S initiation complex contains one each:
– 30S ribosomal subunit – mRNA – fMet-tRNA – GTP – Factors IF1, IF2, IF3
Lecture PowerPoint to accompany
Molecular Biology
Fourth Edition
Robert F. Weaver Chapter 17 The Mechanism of Translation I: Initiation
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
• Amino acids must be covalently bound to tRNAs AA和tRNA 必须共价结合 • Process of bonding tRNA to amino acid is called tRNA charging 此过程叫tRNA负载
17-18
17-19
•5-10% cases ribosomal subunits bypass 1st AUG scanning for more favorable one 但是有部分核糖体翻译
的起始位点不是第一个AUG，跳过了一个或者多个AUG
17.1 Initiation of Translation in Bacteria
细菌翻译的起始
• Two important events must occur before translation initiation can take place
– Generate a supply of aminoacyl-tRNAs 产生氨酰tRNA
17-14
30S Initiation Complex
The complete 30S initiation complex contains one each:
– 30S ribosomal subunit – mRNA – fMet-tRNA – GTP – Factors IF1, IF2, IF3
Lecture PowerPoint to accompany
Molecular Biology
Fourth Edition
Robert F. Weaver Chapter 17 The Mechanism of Translation I: Initiation
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
• Amino acids must be covalently bound to tRNAs AA和tRNA 必须共价结合 • Process of bonding tRNA to amino acid is called tRNA charging 此过程叫tRNA负载
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(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
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
现代分子生物学(课堂PPT)
基因表达与疾病的关系
基因表达的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、遗传病等。因此，研究基因 表达的调控机制对于理解疾病的发生和治疗具有重要意义。
PART 03
DNA复制与修复
REPORTING
DNA复制的过程与特点
DNA复制的过程
起始、延伸、终止三个阶段，涉及多种蛋白质和酶的参与，确保 DNA的准确复制。
维持内环境稳定
基因表达调控有助于维持生物 体内环境的稳定，如血糖、血 压和免疫系统等。
响应生物信号
基因表达调控可以响应来自生 物体内部的信号，如激素和神 经递质等，从而调节生物体的
生理活动。
PART 06
分子生物学技术与应用
REPORTING
DNA重组技术
重组DNA技术的基本步骤
获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、 目的基因的检测与鉴定。
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术的原理
将大量已知序列的基因片段固定在固相支持物上，与待测 样品进行杂交，通过检测杂交信号实现对基因表达的定量 分析。
常用的基因芯片技术
cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列等。
基因芯片技术的应用
基因表达谱分析、基因突变检测、疾病诊断、药物筛选等 。
THANKS
表观遗传学调控
真核生物中还存在表观遗传学调控，如 DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的 调控等。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
基因表达调控使生物体能够适 应不同的环境条件，如温度、
光照、营养状况等。
细胞分化与发育
基因表达调控在细胞分化和发 育过程中起着关键作用，使不 同细胞具有不同的形态和功能 。
分子生物学发展
基因表达的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、遗传病等。因此，研究基因 表达的调控机制对于理解疾病的发生和治疗具有重要意义。
PART 03
DNA复制与修复
REPORTING
DNA复制的过程与特点
DNA复制的过程
起始、延伸、终止三个阶段，涉及多种蛋白质和酶的参与，确保 DNA的准确复制。
维持内环境稳定
基因表达调控有助于维持生物 体内环境的稳定，如血糖、血 压和免疫系统等。
响应生物信号
基因表达调控可以响应来自生 物体内部的信号，如激素和神 经递质等，从而调节生物体的
生理活动。
PART 06
分子生物学技术与应用
REPORTING
DNA重组技术
重组DNA技术的基本步骤
获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、 目的基因的检测与鉴定。
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术的原理
将大量已知序列的基因片段固定在固相支持物上，与待测 样品进行杂交，通过检测杂交信号实现对基因表达的定量 分析。
常用的基因芯片技术
cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列等。
基因芯片技术的应用
基因表达谱分析、基因突变检测、疾病诊断、药物筛选等 。
THANKS
表观遗传学调控
真核生物中还存在表观遗传学调控，如 DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的 调控等。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
基因表达调控使生物体能够适 应不同的环境条件，如温度、
光照、营养状况等。
细胞分化与发育
基因表达调控在细胞分化和发 育过程中起着关键作用，使不 同细胞具有不同的形态和功能 。
分子生物学发展
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。
分子生物学课件(共51张PPT)
二级结构
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
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。
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。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
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
。
05
蛋白质的结构与功能
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。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
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。
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。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
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
。
05
蛋白质的结构与功能
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。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
《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
分子生物学全套课件96P课件共97页文档
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)
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
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.
分子生物学概论PPT课件
2021/8/2
18
第18页/共41页
由于分子生物学的发展和渗透，各种生理 和病理现象都可能从基因水平找到答案。
肿瘤发生与癌基因和肿瘤抑制基因。 药物的耐药性与抗药基因。 表明生物机体各种各样的生命现象及生理和病 理表现，几乎无一不与基因有关。
2021/8/2
19
第19页/共41页
由于分子生物学在医学上的不断渗 透和影响，导致基础医学和临床医学从 基因水平来探讨多种多样的生命现象， 基因诊断和基因治疗的开展是分子生物 学在医学领域中应用的典范。
DNA ligase
2021/8/2
DNA
15
第15页/共41页
三、分子生物学与医学
2021/8/2
16
第16页/共41页
人类对疾病的认识：
1.从机体表型来认识疾病,即根据现象和 检查所获知的症状与体征。
2.从组织细胞的病理、生理变化来分析和 诊断疾病。
使人类积累了十分丰富的医学资料。但都 不能从本质上真正认识疾病发生的根本原因， 更不能从根本上治愈疾病和阐明疾病的发病机 制。
2021/8/2
1
第1页/共41页
内容概要
1.分子生物学的定义 2.分子生物学的研究内容 3.分子生物学与医学
2021/8/2
2
第2页/共41页
一、分子生物学的定义
从分子水平研究生物大分子的结构与功 能从而阐明生命现象本质的科学 ，主要指 遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修 复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。
狭义基因治疗：目的基因导入靶细胞后 与宿主细胞内的基因发生整合、成为宿 主基因组的一部分，目的基因表达产物 起治疗疾病的作用。
广义基因治疗：包括通过基因转移技术， 使目的基因得到表达，封闭、剪切致病基 因的mRNA，或自杀基因产物催化药物 前体转化为细胞毒性物质，杀死肿瘤细胞， 从而达到治疗疾病的目的。
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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分子生物学第17讲
• （4）CAP对转录的激活作用 • A，CAP激活转录的途径
•B，CAP与DNA和RNA聚合酶的 作用
• C，CAP对RNA聚合酶的作用取决 于两者的相对位置：
分子生物学第17讲
第四节 操纵元的其他调控形式
• 一、具有双启动子的半乳糖操纵元
• （一）半乳糖代谢
• 1，半乳糖代谢相关的酶 • （1）半乳糖激酶 • （2）半乳糖转移酶 • （3）半乳糖表异构酶
•（二）araBAD操纵元的调控
分子生物学第17讲
• 1 ， araC 基 因 产 物 及 其 结 合 位 点 • （ 1 ） araC 基 因 对 araBAD 正 调 控的遗传学证据 • （2）AraC蛋白的2种形式 • （3）AraC结合位点
分子生物学第17讲
• 2，对araBAD操纵元起调控作用的 因素 • （1）Crep 对araBAD 及araC的作用 • A，Crep 与araO1结合 • B，Crep 与araO2结合 • （2）Cind对araBAD 及araC的作用 • （ 3 ） cAMP-CAP 是 araBAD 和 araC 表 达的正调控因子
分子生物学第17讲
• 2，代谢步骤 • （二）gal操纵元
• 1，gal操纵元组成 • （1）结构基因（galK，galT， galE） • （2）调节基因（galR） • （3）P/O位点
分子生物学第17讲
•2， gal操纵元的启动子 （图8－9） •（1）gal P1 •（2）gal P2
分子生物学第17讲
第四节 分解代谢产物抑制涉及 的启动子正调控
• 一、分解代谢产物抑制
• 1，某些启动子转录的起始需要辅助 蛋白质
• 2，分解代谢产物抑制 •含义 •原因
分子生物学第17讲
• 二、CAP对启动子的正调控 • 1，cAMP在分解代谢产物抑制中的 作用 • 2，CAP的作用 • （1）CAP的结构特征 • （2）CAP结合的DNA位点 • （3）CAP的激活
分子生物学第17讲
•（2）DNA复制相关基因 •噬菌体常利用宿主的复制体系 成分，这些基因与复制的起始 有关，有的噬菌体基因组编码 DNA聚合酶和某些复制相关的 蛋白质
分子生物学第17讲
• （3）噬菌体颗粒结构和装配 相关基因 •通常，噬菌体的头部和尾部需 要许多种蛋白质，因此，噬菌 体晚期功能区构成了基因组的 最大部分
araBAD转录 • （4）Cind 和cAMP-CAP促进araBAD转录的机
制 • 促进RNA聚合酶与araBAD的结合并形成开放
性启动子复合物
分子生物学第17讲
• 三、 色氨酸操纵元：可阻遏系统 • （一） trp操纵元的结构 • 1， 结构基因及其编码的酶 • 2，前导序列 • 3，终止子 • 4，调节基因
分子生物学第17讲
第五节 基因表达的时序调控
•时序调控：按照一定的时 间顺序实现的基因表达调 控机制
分子生物学第17讲
•基因转录时序调控的必要性：使生 物能够有效地利用资源，避免某些 基因不适当表达可能带来的危害 •基因转录时序调控的方式：大多数 是通过一种或几种蛋白质因子与RNA 聚合酶相互作用而实现的
分子生物学第17讲
•（四）Gal阻遏蛋白的作用 机制
•1，gal阻遏蛋白的作用位点
• 2， gal阻遏蛋白可能的作用机制 • （1） gal阻遏蛋白与galOE结合， 可能通过以下途径发挥作用
分子生物学第17讲
•（ ２ ） gal 阻 遏 蛋 白 与 galOI结合可能导致两个操 作子之间的DNA形成环状结 构，两个阻遏蛋白通过相 互作用而强化了阻遏效应
分子生物学第17讲
• 3，araBAD操纵元的调控（图8－12） • （1）无AraC及cAMP-CAP时，araC转录，但
很快会被Crep所阻遏（自身调控） • （ 2 ） 有 AraC ， 无 cAMP-CAP 时 ， araBAD 和
araC均不转录 • （ 3 ） 有 AraC， 阿 拉伯 糖 及 cAMP-CAP 时 ，
分子生物学第17讲
• 2，遗传图谱的特点 •噬菌体的遗传图谱的组织常常反映 其基因表达的顺序。在噬菌体中， 操纵元的作用被发挥到极致。编码 功能相关的蛋白质的基因聚集成簇， 使得少数几个调节蛋白质就可以控 制整个基因组的表达，实现最经济 的调控
分子生物学第17讲
• 二、阿拉伯糖操纵元：具有双重功能（正调控和 负调控）的调节蛋白
• (一)阿拉伯糖代谢酶基因的操纵元 • 1，阿拉伯糖调控元 • （1）三个参与阿拉伯糖代谢的酶 的基因的操纵元 • （2）调控元：由一个调节基因控 制几个操纵元的系统
分子生物学第17讲
•2，araBAD操纵元的组成 •（1）结构基因 •（2）操纵元结构（图8-11）
分子生物学第17讲
• 一、噬菌体基因表达特点概述
• （一）噬菌体基因组构成
• 1，基因构成 • （1）转录和翻译所必需的基因 • 感染初期噬菌体均利用宿主的转录系统，
随后噬菌体合成一些自身编码的蛋白质， 对宿主的RNA聚合酶进行替代或修饰，其 结果是使转录系统优先转录噬菌体的 mRNA。噬菌体倾向于使用宿主的蛋白质 合成系统
分子生物学第17讲
• （二）Trp操纵元的阻遏调控
• 1，Trp的作用 •Trp有两方面的作用 •（1）对已有的酶起反馈抑制 （feedback inhibition） • （2）作为trp无活性的阻遏蛋白 的辅阻遏物
分子生物学第17讲
•2，TrpR的作用 •（1）TrpR的活性形式
• （2）TrpR的作用机制
•（ 三 ） cAMP-CAP 对 galP1 和 gal P2的控制
• 1 ， gal 启 动 子 的 cAMP-CAP 结 合位点 • （1）位置：-76~-47 • （2）序列特点（图8－10）
分子生物学第17讲
•2 ， cAMP-CAP 对 S1 转 录 的 激 活 及 对 S2 转 录 的 阻遏 •对galP1 •对galP2
分子生物学第17讲
• （ 五 ） gal 操 纵 元 双 启 动 子 的 意 义
• 1，半乳糖的双重作用 • （1）作为细菌的碳源 • （2）UDPGal是细菌细胞壁的重要 前体 • 2，双启动子的作用 • （1）galP1保证细菌可以利用半 乳糖作为碳源 • （2）galP2保证有葡萄糖存在时， 细菌可以合成UDPGal
• （4）CAP对转录的激活作用 • A，CAP激活转录的途径
•B，CAP与DNA和RNA聚合酶的 作用
• C，CAP对RNA聚合酶的作用取决 于两者的相对位置：
分子生物学第17讲
第四节 操纵元的其他调控形式
• 一、具有双启动子的半乳糖操纵元
• （一）半乳糖代谢
• 1，半乳糖代谢相关的酶 • （1）半乳糖激酶 • （2）半乳糖转移酶 • （3）半乳糖表异构酶
•（二）araBAD操纵元的调控
分子生物学第17讲
• 1 ， araC 基 因 产 物 及 其 结 合 位 点 • （ 1 ） araC 基 因 对 araBAD 正 调 控的遗传学证据 • （2）AraC蛋白的2种形式 • （3）AraC结合位点
分子生物学第17讲
• 2，对araBAD操纵元起调控作用的 因素 • （1）Crep 对araBAD 及araC的作用 • A，Crep 与araO1结合 • B，Crep 与araO2结合 • （2）Cind对araBAD 及araC的作用 • （ 3 ） cAMP-CAP 是 araBAD 和 araC 表 达的正调控因子
分子生物学第17讲
• 2，代谢步骤 • （二）gal操纵元
• 1，gal操纵元组成 • （1）结构基因（galK，galT， galE） • （2）调节基因（galR） • （3）P/O位点
分子生物学第17讲
•2， gal操纵元的启动子 （图8－9） •（1）gal P1 •（2）gal P2
分子生物学第17讲
第四节 分解代谢产物抑制涉及 的启动子正调控
• 一、分解代谢产物抑制
• 1，某些启动子转录的起始需要辅助 蛋白质
• 2，分解代谢产物抑制 •含义 •原因
分子生物学第17讲
• 二、CAP对启动子的正调控 • 1，cAMP在分解代谢产物抑制中的 作用 • 2，CAP的作用 • （1）CAP的结构特征 • （2）CAP结合的DNA位点 • （3）CAP的激活
分子生物学第17讲
•（2）DNA复制相关基因 •噬菌体常利用宿主的复制体系 成分，这些基因与复制的起始 有关，有的噬菌体基因组编码 DNA聚合酶和某些复制相关的 蛋白质
分子生物学第17讲
• （3）噬菌体颗粒结构和装配 相关基因 •通常，噬菌体的头部和尾部需 要许多种蛋白质，因此，噬菌 体晚期功能区构成了基因组的 最大部分
araBAD转录 • （4）Cind 和cAMP-CAP促进araBAD转录的机
制 • 促进RNA聚合酶与araBAD的结合并形成开放
性启动子复合物
分子生物学第17讲
• 三、 色氨酸操纵元：可阻遏系统 • （一） trp操纵元的结构 • 1， 结构基因及其编码的酶 • 2，前导序列 • 3，终止子 • 4，调节基因
分子生物学第17讲
第五节 基因表达的时序调控
•时序调控：按照一定的时 间顺序实现的基因表达调 控机制
分子生物学第17讲
•基因转录时序调控的必要性：使生 物能够有效地利用资源，避免某些 基因不适当表达可能带来的危害 •基因转录时序调控的方式：大多数 是通过一种或几种蛋白质因子与RNA 聚合酶相互作用而实现的
分子生物学第17讲
•（四）Gal阻遏蛋白的作用 机制
•1，gal阻遏蛋白的作用位点
• 2， gal阻遏蛋白可能的作用机制 • （1） gal阻遏蛋白与galOE结合， 可能通过以下途径发挥作用
分子生物学第17讲
•（ ２ ） gal 阻 遏 蛋 白 与 galOI结合可能导致两个操 作子之间的DNA形成环状结 构，两个阻遏蛋白通过相 互作用而强化了阻遏效应
分子生物学第17讲
• 3，araBAD操纵元的调控（图8－12） • （1）无AraC及cAMP-CAP时，araC转录，但
很快会被Crep所阻遏（自身调控） • （ 2 ） 有 AraC ， 无 cAMP-CAP 时 ， araBAD 和
araC均不转录 • （ 3 ） 有 AraC， 阿 拉伯 糖 及 cAMP-CAP 时 ，
分子生物学第17讲
• 2，遗传图谱的特点 •噬菌体的遗传图谱的组织常常反映 其基因表达的顺序。在噬菌体中， 操纵元的作用被发挥到极致。编码 功能相关的蛋白质的基因聚集成簇， 使得少数几个调节蛋白质就可以控 制整个基因组的表达，实现最经济 的调控
分子生物学第17讲
• 二、阿拉伯糖操纵元：具有双重功能（正调控和 负调控）的调节蛋白
• (一)阿拉伯糖代谢酶基因的操纵元 • 1，阿拉伯糖调控元 • （1）三个参与阿拉伯糖代谢的酶 的基因的操纵元 • （2）调控元：由一个调节基因控 制几个操纵元的系统
分子生物学第17讲
•2，araBAD操纵元的组成 •（1）结构基因 •（2）操纵元结构（图8-11）
分子生物学第17讲
• 一、噬菌体基因表达特点概述
• （一）噬菌体基因组构成
• 1，基因构成 • （1）转录和翻译所必需的基因 • 感染初期噬菌体均利用宿主的转录系统，
随后噬菌体合成一些自身编码的蛋白质， 对宿主的RNA聚合酶进行替代或修饰，其 结果是使转录系统优先转录噬菌体的 mRNA。噬菌体倾向于使用宿主的蛋白质 合成系统
分子生物学第17讲
• （二）Trp操纵元的阻遏调控
• 1，Trp的作用 •Trp有两方面的作用 •（1）对已有的酶起反馈抑制 （feedback inhibition） • （2）作为trp无活性的阻遏蛋白 的辅阻遏物
分子生物学第17讲
•2，TrpR的作用 •（1）TrpR的活性形式
• （2）TrpR的作用机制
•（ 三 ） cAMP-CAP 对 galP1 和 gal P2的控制
• 1 ， gal 启 动 子 的 cAMP-CAP 结 合位点 • （1）位置：-76~-47 • （2）序列特点（图8－10）
分子生物学第17讲
•2 ， cAMP-CAP 对 S1 转 录 的 激 活 及 对 S2 转 录 的 阻遏 •对galP1 •对galP2
分子生物学第17讲
• （ 五 ） gal 操 纵 元 双 启 动 子 的 意 义
• 1，半乳糖的双重作用 • （1）作为细菌的碳源 • （2）UDPGal是细菌细胞壁的重要 前体 • 2，双启动子的作用 • （1）galP1保证细菌可以利用半 乳糖作为碳源 • （2）galP2保证有葡萄糖存在时， 细菌可以合成UDPGal