分子遗传学 (1)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• • • 考试（闭卷） 考试（闭卷） 平时 实验 考勤+作业 考勤 作业 考勤+实验报告 考勤 实验报告 占70％ ％ 占10％ ％ 占20％ ％
《分子遗传学》李振刚主编 分子遗传学》李振刚主编
• • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 引论 基因 染色质 基因的复制、 基因的复制、转录与表达 基因的调控
Carleton Gajdusek 卡里顿·加德赛克 卡里顿 加德赛克
“如果你喜欢到未开化的地区去 如果你喜欢到未开化的地区去 探险，那么， 探险，那么，你有可能获诺贝 尔奖。” 尔奖。 ---- Carleton
Gajdusek
• 传染性海绵样脑软化病其症状是脑组织的海绵样化、 传染性海绵样脑软化病其症状是脑组织的海绵样化、 脑组织的海绵样化 空泡化、 空泡化、星形胶质细胞和微小胶质细胞的形成以及 朊病毒蛋白积累，无免疫反应， 朊病毒蛋白积累，无免疫反应，使个体产生认知和 运动功能的严重衰退直至死亡。 运动功能的严重衰退直至死亡。 Vacuole 空泡 • 患者脑子病区因神经组织 的大量丢失及泡囊化而呈 海绵样，并存在大量的淀 海绵样，并存在大量的淀 粉样蛋白沉积。 粉样蛋白沉积。 • 这种沉淀是一种片层的蛋 白质纤维结构， 白质纤维结构，其基本的 分子单元就是后来发现的 朊病毒(prion)分子。 (prion)分子 朊病毒(prion)分子。
第六章 蛋白质遗传 2学时 学时 2学时 第七章 RNA遗传 遗传 学时 第八章 动物发育的分子生物学 第九章 癌的分子遗传学 突变、 第十章 突变、修复与重组 第十一章 植物发育的分子遗传学 第十二章 中心法则导论
4学时 学时 2学时 学时 4学时 学时 4学时 学时 2学时 学时
分子遗传学实验
朊病毒感染引起人和动物的主要疾病
1.羊瘙痒病（scrapie） 1.羊瘙痒病（scrapie） 羊瘙痒病 2.疯牛病 疯牛病（ 2.疯牛病（bovine spongiform encephalopathy, BSE ） 3.震颤病（Kuru）－库鲁病 3.震颤病（Kuru）－库鲁病 震颤病 ）－ 4.克雅氏症 Creutzefeldt克雅氏症（ CJD） 4.克雅氏症（Creutzefeldt-Jakob disease, CJD） 5.致死性家族失眠症 致死性家族失眠症（ FFI） 5.致死性家族失眠症（fatal familial insomnia, FFI） 6.吉斯综合征（Gerstmann-Straussler syndrome, GSS） 6.吉斯综合征（GerstmannGSS） 吉斯综合征 • 这些疾病通称为传染性海绵样脑软化病（TSE），Prion病是一 这些疾病通称为传染性海绵样脑软化病（TSE），Prion病是一 传染性海绵样脑软化病 ），Prion 种人和动物的致死性中枢神经系统慢性退行性疾病。 种人和动物的致死性中枢神经系统慢性退行性疾病。
患者的脑ห้องสมุดไป่ตู้切片
6.1 朊病毒 感染性蛋白质 朊病毒—感染性蛋白质
朊病毒的特殊性质
朊病毒(prions)不含核酸 是一种蛋白质病原体， 朊病毒(prions)不含核酸，是一种蛋白质病原体，称朊病 (prions)不含核酸， 毒蛋白(prions PrP)， 毒蛋白(prions protein, PrP)，耐受蛋白酶的消化 。 朊病毒包括两种形式：正常的细胞型PrP 朊病毒包括两种形式：正常的细胞型PrPc（cellular form) 和异常的病原型PrP form)。 和异常的病原型PrPSc(scrapie form)。 一 级结构 上是 完全相同 分 子质 PrPc 和 PrPSc 在 一级结构 上是完 全相 同 ， 分子 质 量 均为 33～ kDa，但在蛋白质分子构象上不同。 33～35 kDa，但在蛋白质分子构象上不同。 当用蛋白酶作限制性消化PrP 当用蛋白酶作限制性消化PrPSc时，只是在氨基端的序列被 部分切割，形成对蛋白酶具有抗性的PrP 27～30。 部分切割，形成对蛋白酶具有抗性的PrP 27～30。 抗蛋白酶的分子质量为27 27～ kDa的蛋白质 的蛋白质PrP 27～30是 抗蛋白酶的分子质量为27～30 kDa的蛋白质PrP 27～30是 构成朊病毒的基本单位。 构成朊病毒的基本单位。
Stanley Prusiner 史坦利 · 布鲁希纳
The Scrapie agent is very small. Could not be affected by UV and is resistant to proteases… This got Prusiner’s attention. By 1981 He had purified the agent “100- to 1,000-fold with respect to protein”.
朊病毒的感染途径
朊病毒的感染途径、 增殖方式仍在争议中，Jackson认为 朊病毒的感染途径 、 增殖方式仍在争议中 ， Jackson 认为 人感染朊病毒病有三种可能途径 三种可能途径： 人感染朊病毒病有三种可能途径： • 一是遗传突变，使朊病毒蛋白失去细胞型而易于折叠成致 一是遗传突变， 遗传突变 病型； 病型； • 二是医源性感染，如角膜转移手术中的捐献者为朊病毒的 二是医源性感染， 医源性感染 感染者， 感染者，注射用的人生长激素和促性腺激素是提取于朊病 毒病患者的腺垂体； 毒病患者的腺垂体； • 三是饮食感染，如食用朊病毒病患者的脑组织。 三是饮食感染，如食用朊病毒病患者的脑组织。 饮食感染 • 而Alter 不认为遗传突变是感染朊病毒的病因，他提出自 不认为遗传突变是感染朊病毒的病因，他提出自 然得病学说，认为PrP 可能是PrP 翻译后转变而成的。 然得病学说，认为PrPSc可能是PrPC翻译后转变而成的。
(c) PrPSc在核内体或溶酶体的逐渐 增多导致了细胞表面的PrPc 逐渐减 增多导致了细胞表面的 PrP 少。PrPSc在增多后也能释放到细胞 外的空间。 外的空间。
朊病毒繁殖（复制） 朊病毒繁殖（复制）的分子机制
朊病毒(PrPSc)的繁殖是朊病毒把自己的立体构型（遗 的繁殖是朊病毒把自己的立体构型（ 朊病毒 的繁殖是朊病毒把自己的立体构型 传信息）的信息输入到PrPC的结果，这是个蛋白质的繁 的结果， 传信息）的信息输入到 殖过程。 殖过程。 朊病毒（ 是正常蛋白（ 朊病毒 （ PrPSc ） 是正常蛋白 （ PrPC ） 的空间构象由 α-螺旋变成β-片层结构所致。因此，这类疾病又称蛋白 片层结构所致。 螺旋变成 片层结构所致 因此，这类疾病又称蛋白 质构象病。 质构象病。 (a)重折叠模型 重折叠模型(refolding model) 重折叠模型 (b)成核模型 成核模型(nucleation model) 成核模型
1 2 3 质粒DNA的提取与纯化 质粒DNA的提取与纯化 DNA 质粒DNA酶切及琼脂糖凝胶电泳 质粒DNA酶切及琼脂糖凝胶电泳 DNA 质粒的转化及转化子的鉴定 3学时 学时 2学时 学时 3学时 3学时
上实验时间： 上实验时间：第6、7、8周的周六 、 、 周的周六 地点：周山 地点：周山3-415
朊病毒繁殖（复制）的分子机制 朊病毒繁殖（复制）
(a)重折叠模型 重折叠模型(refolding model) 重折叠模型
• The conversion from PrPC to PrPSc then proceeds via a chain-reaction. • PrPC 在折叠为 在折叠为PrPSc 模板型分子时可能需要一定的 分子伴 模板型分子时可能需要一定的分子伴 与能源。 侣(molecular chaperonin)与能源。 与能源
Prusiner, S.B. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 78, 6675-6679 (1981)
He termed the: Normal Prion protein : PrPC, Infectious form: PrPSc
UV effects on infectious agents
患有库鲁病的小孩 患有库鲁病的小孩 库鲁病
Gajdusek住在部落中研究他们的 住在部落中研究他们的 语言和习俗，解剖Kuru病死者的 语言和习俗，解剖 病死者的 尸体， 他得出结论： 尸体 ， 他得出结论 ： 这种疾病的 传播源于部落死者葬礼中祭祀性 地分食患病死者脑组织的习俗。 地分食患病死者脑组织的习俗。 因发现Kuru病的新病因和传播途 病的新病因和传播途 因发现 径而获得1976年诺贝尔医学及生 径而获得 年诺贝尔医学及生 理学奖。 理学奖。
分子遗传学
农学院种子科学与工程系
董普辉 dongpuhui@sina.com
《分子遗传学》 分子遗传学》
• 总学时：48 总学时： 理论学时： 理论学时：40 实验学时： 实验学时：8 • 答疑地点：周山4-206 答疑地点：周山 • 答疑时间：周四晚 7:30 ~ 9:00 答疑时间：
课程考核评定 课程考核评定
库鲁病（ 库鲁病（Kuru） ）
20世纪50年代中期，在大洋洲的巴 20世纪50年代中期， 世纪50年代中期 布亚新几内亚岛土著人群中流行一 种可怕的疾病， 种可怕的疾病，当地的土著人称之 kuru”。由于找不到病因， 为“kuru”。由于找不到病因，被 当地人称为“终极巫术” 当地人称为“终极巫术”。 Kuru在当地的含义是颤抖，患者早 Kuru在当地的含义是颤抖，患者早 在当地的含义是颤抖 出现发抖、震颤、发音困难、 期出现发抖、震颤、发音困难、舞 蹈症及肌阵挛等。晚期发展为痴呆 发展为痴呆， 蹈症及肌阵挛等。晚期发展为痴呆， 肢体完全瘫痪，最终因吞咽困难 因吞咽困难、 肢体完全瘫痪，最终因吞咽困难、 衰竭、感染而死亡。 衰竭、感染而死亡。
第六章 蛋白质遗传
1. Genetics:
中心法则
2. Protein:
folding
?
Sequence
structure
function
Prusiner， Prusiner ， 美国加州大学旧金山 分校教授。 1982年提出 年提出朊病毒 分校教授 。 1982 年提出 朊病毒 (Prion)一词 朊病毒(prion) 一词， (Prion)一词，朊病毒(prion) 意指 可转移性海绵样脑软化病 （ transmissible spongiform encephalopathies, TSE ） 的 蛋 白 质病原体。 质病原体。 Prusiner因对朊病毒致病机理 Prusiner 因对朊病毒致病机理 的创造性研究及“ 唯蛋白质” 的创造性研究及 “ 唯蛋白质 ” 假说， 1997年获得诺贝尔 假说 ， 于 1997 年获得诺贝尔 生 理 医 学 奖 （ The Nobel Prize in Physiology or Medicine ）。
PrPC与PrPSc的比较
Proposed three-dimensional structure (a) PrPC and (b) PrPSc
朊病毒蛋白的分子结构
密码子数列
PrPc / PrPSc
PrP 27～30 27～
图6.1 叙利亚金仓鼠的朊病毒蛋白结构示意图
AH，amphipathic helix ，两性螺旋 TM，transmembrane，跨膜 CHO，asparagine-linked glycosylation，天冬酞氨酸糖基化 GPI，glycoinositol phospholipid，糖基磷酸肌醇 GP RE-PEATS，富Gly-Pro的重复序列区
6.2 朊病毒的繁殖
protein唯蛋白质假说模型 protein-only hypothesis
• (a) 正 常 的细 胞 PrPC 的细 合成后，被运输到 细胞表面使用。 PrPC 是 一 种 跨 膜 蛋 白。 • (b) 正 常 的 细 胞 PrPc 与 外 源 的 PrpSc 是 同 一基因编码。外源 的 PrPSc 使正常的细 胞 蛋 白 质 PrPc 转 变 为 PrpSc,这种转变既 • 这种转变既 可在细胞表面，也 可在细胞内部进行。
《分子遗传学》李振刚主编 分子遗传学》李振刚主编
• • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 引论 基因 染色质 基因的复制、 基因的复制、转录与表达 基因的调控
Carleton Gajdusek 卡里顿·加德赛克 卡里顿 加德赛克
“如果你喜欢到未开化的地区去 如果你喜欢到未开化的地区去 探险，那么， 探险，那么，你有可能获诺贝 尔奖。” 尔奖。 ---- Carleton
Gajdusek
• 传染性海绵样脑软化病其症状是脑组织的海绵样化、 传染性海绵样脑软化病其症状是脑组织的海绵样化、 脑组织的海绵样化 空泡化、 空泡化、星形胶质细胞和微小胶质细胞的形成以及 朊病毒蛋白积累，无免疫反应， 朊病毒蛋白积累，无免疫反应，使个体产生认知和 运动功能的严重衰退直至死亡。 运动功能的严重衰退直至死亡。 Vacuole 空泡 • 患者脑子病区因神经组织 的大量丢失及泡囊化而呈 海绵样，并存在大量的淀 海绵样，并存在大量的淀 粉样蛋白沉积。 粉样蛋白沉积。 • 这种沉淀是一种片层的蛋 白质纤维结构， 白质纤维结构，其基本的 分子单元就是后来发现的 朊病毒(prion)分子。 (prion)分子 朊病毒(prion)分子。
第六章 蛋白质遗传 2学时 学时 2学时 第七章 RNA遗传 遗传 学时 第八章 动物发育的分子生物学 第九章 癌的分子遗传学 突变、 第十章 突变、修复与重组 第十一章 植物发育的分子遗传学 第十二章 中心法则导论
4学时 学时 2学时 学时 4学时 学时 4学时 学时 2学时 学时
分子遗传学实验
朊病毒感染引起人和动物的主要疾病
1.羊瘙痒病（scrapie） 1.羊瘙痒病（scrapie） 羊瘙痒病 2.疯牛病 疯牛病（ 2.疯牛病（bovine spongiform encephalopathy, BSE ） 3.震颤病（Kuru）－库鲁病 3.震颤病（Kuru）－库鲁病 震颤病 ）－ 4.克雅氏症 Creutzefeldt克雅氏症（ CJD） 4.克雅氏症（Creutzefeldt-Jakob disease, CJD） 5.致死性家族失眠症 致死性家族失眠症（ FFI） 5.致死性家族失眠症（fatal familial insomnia, FFI） 6.吉斯综合征（Gerstmann-Straussler syndrome, GSS） 6.吉斯综合征（GerstmannGSS） 吉斯综合征 • 这些疾病通称为传染性海绵样脑软化病（TSE），Prion病是一 这些疾病通称为传染性海绵样脑软化病（TSE），Prion病是一 传染性海绵样脑软化病 ），Prion 种人和动物的致死性中枢神经系统慢性退行性疾病。 种人和动物的致死性中枢神经系统慢性退行性疾病。
患者的脑ห้องสมุดไป่ตู้切片
6.1 朊病毒 感染性蛋白质 朊病毒—感染性蛋白质
朊病毒的特殊性质
朊病毒(prions)不含核酸 是一种蛋白质病原体， 朊病毒(prions)不含核酸，是一种蛋白质病原体，称朊病 (prions)不含核酸， 毒蛋白(prions PrP)， 毒蛋白(prions protein, PrP)，耐受蛋白酶的消化 。 朊病毒包括两种形式：正常的细胞型PrP 朊病毒包括两种形式：正常的细胞型PrPc（cellular form) 和异常的病原型PrP form)。 和异常的病原型PrPSc(scrapie form)。 一 级结构 上是 完全相同 分 子质 PrPc 和 PrPSc 在 一级结构 上是完 全相 同 ， 分子 质 量 均为 33～ kDa，但在蛋白质分子构象上不同。 33～35 kDa，但在蛋白质分子构象上不同。 当用蛋白酶作限制性消化PrP 当用蛋白酶作限制性消化PrPSc时，只是在氨基端的序列被 部分切割，形成对蛋白酶具有抗性的PrP 27～30。 部分切割，形成对蛋白酶具有抗性的PrP 27～30。 抗蛋白酶的分子质量为27 27～ kDa的蛋白质 的蛋白质PrP 27～30是 抗蛋白酶的分子质量为27～30 kDa的蛋白质PrP 27～30是 构成朊病毒的基本单位。 构成朊病毒的基本单位。
Stanley Prusiner 史坦利 · 布鲁希纳
The Scrapie agent is very small. Could not be affected by UV and is resistant to proteases… This got Prusiner’s attention. By 1981 He had purified the agent “100- to 1,000-fold with respect to protein”.
朊病毒的感染途径
朊病毒的感染途径、 增殖方式仍在争议中，Jackson认为 朊病毒的感染途径 、 增殖方式仍在争议中 ， Jackson 认为 人感染朊病毒病有三种可能途径 三种可能途径： 人感染朊病毒病有三种可能途径： • 一是遗传突变，使朊病毒蛋白失去细胞型而易于折叠成致 一是遗传突变， 遗传突变 病型； 病型； • 二是医源性感染，如角膜转移手术中的捐献者为朊病毒的 二是医源性感染， 医源性感染 感染者， 感染者，注射用的人生长激素和促性腺激素是提取于朊病 毒病患者的腺垂体； 毒病患者的腺垂体； • 三是饮食感染，如食用朊病毒病患者的脑组织。 三是饮食感染，如食用朊病毒病患者的脑组织。 饮食感染 • 而Alter 不认为遗传突变是感染朊病毒的病因，他提出自 不认为遗传突变是感染朊病毒的病因，他提出自 然得病学说，认为PrP 可能是PrP 翻译后转变而成的。 然得病学说，认为PrPSc可能是PrPC翻译后转变而成的。
(c) PrPSc在核内体或溶酶体的逐渐 增多导致了细胞表面的PrPc 逐渐减 增多导致了细胞表面的 PrP 少。PrPSc在增多后也能释放到细胞 外的空间。 外的空间。
朊病毒繁殖（复制） 朊病毒繁殖（复制）的分子机制
朊病毒(PrPSc)的繁殖是朊病毒把自己的立体构型（遗 的繁殖是朊病毒把自己的立体构型（ 朊病毒 的繁殖是朊病毒把自己的立体构型 传信息）的信息输入到PrPC的结果，这是个蛋白质的繁 的结果， 传信息）的信息输入到 殖过程。 殖过程。 朊病毒（ 是正常蛋白（ 朊病毒 （ PrPSc ） 是正常蛋白 （ PrPC ） 的空间构象由 α-螺旋变成β-片层结构所致。因此，这类疾病又称蛋白 片层结构所致。 螺旋变成 片层结构所致 因此，这类疾病又称蛋白 质构象病。 质构象病。 (a)重折叠模型 重折叠模型(refolding model) 重折叠模型 (b)成核模型 成核模型(nucleation model) 成核模型
1 2 3 质粒DNA的提取与纯化 质粒DNA的提取与纯化 DNA 质粒DNA酶切及琼脂糖凝胶电泳 质粒DNA酶切及琼脂糖凝胶电泳 DNA 质粒的转化及转化子的鉴定 3学时 学时 2学时 学时 3学时 3学时
上实验时间： 上实验时间：第6、7、8周的周六 、 、 周的周六 地点：周山 地点：周山3-415
朊病毒繁殖（复制）的分子机制 朊病毒繁殖（复制）
(a)重折叠模型 重折叠模型(refolding model) 重折叠模型
• The conversion from PrPC to PrPSc then proceeds via a chain-reaction. • PrPC 在折叠为 在折叠为PrPSc 模板型分子时可能需要一定的 分子伴 模板型分子时可能需要一定的分子伴 与能源。 侣(molecular chaperonin)与能源。 与能源
Prusiner, S.B. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 78, 6675-6679 (1981)
He termed the: Normal Prion protein : PrPC, Infectious form: PrPSc
UV effects on infectious agents
患有库鲁病的小孩 患有库鲁病的小孩 库鲁病
Gajdusek住在部落中研究他们的 住在部落中研究他们的 语言和习俗，解剖Kuru病死者的 语言和习俗，解剖 病死者的 尸体， 他得出结论： 尸体 ， 他得出结论 ： 这种疾病的 传播源于部落死者葬礼中祭祀性 地分食患病死者脑组织的习俗。 地分食患病死者脑组织的习俗。 因发现Kuru病的新病因和传播途 病的新病因和传播途 因发现 径而获得1976年诺贝尔医学及生 径而获得 年诺贝尔医学及生 理学奖。 理学奖。
分子遗传学
农学院种子科学与工程系
董普辉 dongpuhui@sina.com
《分子遗传学》 分子遗传学》
• 总学时：48 总学时： 理论学时： 理论学时：40 实验学时： 实验学时：8 • 答疑地点：周山4-206 答疑地点：周山 • 答疑时间：周四晚 7:30 ~ 9:00 答疑时间：
课程考核评定 课程考核评定
库鲁病（ 库鲁病（Kuru） ）
20世纪50年代中期，在大洋洲的巴 20世纪50年代中期， 世纪50年代中期 布亚新几内亚岛土著人群中流行一 种可怕的疾病， 种可怕的疾病，当地的土著人称之 kuru”。由于找不到病因， 为“kuru”。由于找不到病因，被 当地人称为“终极巫术” 当地人称为“终极巫术”。 Kuru在当地的含义是颤抖，患者早 Kuru在当地的含义是颤抖，患者早 在当地的含义是颤抖 出现发抖、震颤、发音困难、 期出现发抖、震颤、发音困难、舞 蹈症及肌阵挛等。晚期发展为痴呆 发展为痴呆， 蹈症及肌阵挛等。晚期发展为痴呆， 肢体完全瘫痪，最终因吞咽困难 因吞咽困难、 肢体完全瘫痪，最终因吞咽困难、 衰竭、感染而死亡。 衰竭、感染而死亡。
第六章 蛋白质遗传
1. Genetics:
中心法则
2. Protein:
folding
?
Sequence
structure
function
Prusiner， Prusiner ， 美国加州大学旧金山 分校教授。 1982年提出 年提出朊病毒 分校教授 。 1982 年提出 朊病毒 (Prion)一词 朊病毒(prion) 一词， (Prion)一词，朊病毒(prion) 意指 可转移性海绵样脑软化病 （ transmissible spongiform encephalopathies, TSE ） 的 蛋 白 质病原体。 质病原体。 Prusiner因对朊病毒致病机理 Prusiner 因对朊病毒致病机理 的创造性研究及“ 唯蛋白质” 的创造性研究及 “ 唯蛋白质 ” 假说， 1997年获得诺贝尔 假说 ， 于 1997 年获得诺贝尔 生 理 医 学 奖 （ The Nobel Prize in Physiology or Medicine ）。
PrPC与PrPSc的比较
Proposed three-dimensional structure (a) PrPC and (b) PrPSc
朊病毒蛋白的分子结构
密码子数列
PrPc / PrPSc
PrP 27～30 27～
图6.1 叙利亚金仓鼠的朊病毒蛋白结构示意图
AH，amphipathic helix ，两性螺旋 TM，transmembrane，跨膜 CHO，asparagine-linked glycosylation，天冬酞氨酸糖基化 GPI，glycoinositol phospholipid，糖基磷酸肌醇 GP RE-PEATS，富Gly-Pro的重复序列区
6.2 朊病毒的繁殖
protein唯蛋白质假说模型 protein-only hypothesis
• (a) 正 常 的细 胞 PrPC 的细 合成后，被运输到 细胞表面使用。 PrPC 是 一 种 跨 膜 蛋 白。 • (b) 正 常 的 细 胞 PrPc 与 外 源 的 PrpSc 是 同 一基因编码。外源 的 PrPSc 使正常的细 胞 蛋 白 质 PrPc 转 变 为 PrpSc,这种转变既 • 这种转变既 可在细胞表面，也 可在细胞内部进行。