分子生物学-李爽.ppt

分子生物学分子生物学医学分子生物学医学分子生物学概念：概念：是从是从分子水平分子水平来研究生物体及生命现象，主要来研究生物体及生命现象，主要研究研究蛋白质蛋白质、核酸核酸等生物大分子的结构功能以及相互作等生物大分子的结构功能以及相互作用，不同的生物大分子与疾病的发生、发展的相关性，以用，不同的生物大分子与疾病的发生、发展的相关性，以及在疾病的诊断和治疗中的应用价值及在疾病的诊断和治疗中的应用价值医学价值医学价值1 1、疑难疾病的诊断、疑难疾病的诊断2 2、为癌症的预防、监控、治疗提供新途径、为癌症的预防、监控、治疗提供新途径3 3、推动基因工程、基因治疗的发展、推动基因工程、基因治疗的发展什么是核酸？什么是核酸？基本构成单位基本构成单位核苷酸核苷酸由多个核苷酸连接而成，又称多聚核苷酸由多个核苷酸连接而成，又称多聚核苷酸核酸也就是核酸也就是“基因基因”基因（基因（gene）1个遗传基本功能单位个遗传基本功能单位一段一段DNA或或RNA（病毒）顺序（病毒）顺序贮存有功能的蛋白质多肽链或贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息序列信息 及表达这些信息所需的全部核苷酸序列及表达这些信息所需的全部核苷酸序列 一一级结构（构（primary structure）指指指指DNADNA分子中核苷酸的排列分子中核苷酸的排列分子中核苷酸的排列分子中核苷酸的排列顺顺序序序序 二二级结构（构（secondary structure）指两条指两条指两条指两条DNADNA单链单链形成的双螺旋形成的双螺旋形成的双螺旋形成的双螺旋结结构构构构 三三级结构（构（tertiary structure）指双指双指双指双链链DNADNA进进一步扭曲一步扭曲一步扭曲一步扭曲盘盘旋形成的超螺旋旋形成的超螺旋旋形成的超螺旋旋形成的超螺旋结结构构构构 一、一、DNA(脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸)DNA的一的一级结构形成特点构形成特点 组成成 含氮碱基（含氮碱基（含氮碱基（含氮碱基（4 4种）、五碳糖、磷酸根种）、五碳糖、磷酸根种）、五碳糖、磷酸根种）、五碳糖、磷酸根 连接方式接方式 以以以以3 3,5,5-磷酸二磷酸二磷酸二磷酸二酯键酯键相相相相连连 形形态 以以以以4 4种脱氧核糖核苷酸排列种脱氧核糖核苷酸排列种脱氧核糖核苷酸排列种脱氧核糖核苷酸排列为为特定的多核苷酸特定的多核苷酸特定的多核苷酸特定的多核苷酸长链长链 多聚多聚核苷核苷酸链酸链有方有方向性向性遵循遵循碱基碱基互补互补配对配对原则原则 C（胞嘧啶）（胞嘧啶）G（鸟嘌呤）（鸟嘌呤）A（腺嘌呤）（腺嘌呤）5 端端3 端端NNHOOT（胸腺嘧啶）（胸腺嘧啶）正向：正向：5-TGCAGTCCAAGTCAGCC-3反向：反向：5-ACGTCAGGTTCAGTCGG-3 不同类型的不同类型的DNA双螺旋结构双螺旋结构 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。多样性多样性稳定性稳定性染色质纤维组蛋白核小体超螺旋结构DNA携携带的的遗传信息信息 调控信息控信息 特定的特定的特定的特定的DNADNA区段区段区段区段,与蛋白与蛋白与蛋白与蛋白质质分子的分子的分子的分子的识别识别、结结合、合、合、合、控制基因复制和基因表达等有关控制基因复制和基因表达等有关控制基因复制和基因表达等有关控制基因复制和基因表达等有关 结构信息构信息DNARNA蛋白蛋白质(一一)结构基因构基因 定定定定义义 在基因片段中，在基因片段中，在基因片段中，在基因片段中，贮贮存着一个特定的存着一个特定的存着一个特定的存着一个特定的转录转录RNARNA分子的分子的分子的分子的 DNA DNA序列序列序列序列，这这段序列决定段序列决定段序列决定段序列决定该该RNARNA分子的一分子的一分子的一分子的一级结级结构，就构，就构，就构，就 称称称称为结为结构基因构基因构基因构基因 一、基因的一、基因的结构特点构特点 组成成 一个一个编码特定多特定多肽链的的DNA序列序列+与蛋白与蛋白质编码 无关的无关的DNA序列序列(调控序列控序列)结构特点构特点 1.1.原核生物原核生物原核生物原核生物结结构基因的特点构基因的特点构基因的特点构基因的特点 结结构基因在构基因在构基因在构基因在DNADNA上是上是上是上是连续连续的的的的 2.2.真核生物真核生物真核生物真核生物结结构基因的特点构基因的特点构基因的特点构基因的特点 结结构基因在构基因在构基因在构基因在DNADNA上是不上是不上是不上是不连续连续的（断裂基因）的（断裂基因）的（断裂基因）的（断裂基因）有的是有的是连续的，有的是的，有的是间断的断的,取决于其能取决于其能够侵染的宿主侵染的宿主 3.病毒病毒结构基因的特点构基因的特点原核生物原核生物真核生物真核生物 外外显子（子（exon）指指指指结结构基因中与成熟构基因中与成熟构基因中与成熟构基因中与成熟RNARNA分子中的保留序列相分子中的保留序列相分子中的保留序列相分子中的保留序列相对应对应的的的的序列序列序列序列 内含子（内含子（intron）指与指与指与指与RNARNA分子剪接分子剪接分子剪接分子剪接时删时删除部分相除部分相除部分相除部分相对应对应的的的的结结构基因序列构基因序列构基因序列构基因序列二、二、结构基因中构基因中贮存的蛋白存的蛋白质序列信息序列信息1.遗传密密码 在在在在mRNAmRNA分子中蛋白分子中蛋白分子中蛋白分子中蛋白质质序列序列序列序列编码编码区内，每区内，每区内，每区内，每3 3个个个个碱基碱基碱基碱基组组成一个密成一个密成一个密成一个密码码子（子（子（子（codoncodon），），），），编码编码多多多多肽链肽链上的上的上的上的一个氨基酸一个氨基酸一个氨基酸一个氨基酸。mRNAmRNA中的中的中的中的4 4种核苷酸通种核苷酸通种核苷酸通种核苷酸通过过不同排列不同排列不同排列不同排列组组合，可合，可合，可合，可组组成成成成6464个密个密个密个密码码子，其中有子，其中有子，其中有子，其中有3 3个是个是个是个是终终止密止密止密止密码码子，子，子，子，1 1个起始密个起始密个起始密个起始密码码子子子子起始密码子：翻译开始时决定多肽链第一个氨基酸的密码子终止密码子：mRNA翻译过程中，起蛋白质合成终止信号作用的密码子2.遗传密密码的意的意义 决定蛋白决定蛋白质的一的一级结构构（primary structureprimary structure）3.结构基因的构基因的遗传信息决定蛋白信息决定蛋白质的的结构与功能构与功能蛋白蛋白质一一级结构决定空构决定空间结构，从而影响蛋构，从而影响蛋白白质的功能的功能基因基因结构构变异及其与疾病的关系异及其与疾病的关系一、基因突一、基因突变机制机制 二、基因突二、基因突变类型型三、基因三、基因变异与蛋白异与蛋白质的活性改的活性改变的关系的关系四、基因突四、基因突变与疾病的关系与疾病的关系 一、基因突一、基因突变机制机制 自自发突突变（spontaneous mutation）复制复制复制复制时时碱基的偶然性碱基的偶然性碱基的偶然性碱基的偶然性错错配，由此引起的突配，由此引起的突配，由此引起的突配，由此引起的突变变 诱发突突变（induced mutagenesis）体内代体内代体内代体内代谢过谢过程中程中程中程中产产生的自由基、某些生的自由基、某些生的自由基、某些生的自由基、某些环环境因素境因素境因素境因素 引起的引起的引起的引起的DNADNA一一一一级结级结构改构改构改构改变变二、基因突二、基因突变类型型 点突点突变 单个碱基的个碱基的变异（异（eg：A G、C、T ）缺缺 失失 一个碱基或一段核苷酸一个碱基或一段核苷酸链从从DNA大分大分子上子上丢失称失称为缺失缺失原序列：GGATTCCTGATCGG缺失：GGA.TGATCGG三、基因三、基因变异与异与蛋白蛋白质的活性改的活性改变的关系的关系 1.遗传密密码改改变 错义错义突突突突变变（missense mutationmissense mutation）无无无无义义突突突突变变（nonsense mutationnonsense mutation）同同同同义义突突突突变变（same sense mutationsame sense mutation）移移移移码码突突突突变变（frame-shifting mutationframe-shifting mutation）错义突突变 某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密 码子变码子变 为另一种氨基酸的密码子为另一种氨基酸的密码子无无义突突变同同义突突变移移码突突变2.蛋白蛋白质肽链中的片段缺失中的片段缺失 突突突突变变引起基因开放引起基因开放引起基因开放引起基因开放读读框改框改框改框改变变，从而改，从而改，从而改，从而改变变了基因序了基因序了基因序了基因序列，后者又引起了列，后者又引起了列，后者又引起了列，后者又引起了肽链肽链中氨基酸序列中氨基酸序列中氨基酸序列中氨基酸序列发发生改生改生改生改变变，导导致蛋白致蛋白致蛋白致蛋白质质的功能的功能的功能的功能丧丧失失失失3.mRNA剪接剪接错误 突突突突变变改改改改变变剪接位点，剪接位点，剪接位点，剪接位点，产产生异常的生异常的生异常的生异常的mRNAmRNA4.影响影响RNA修修饰 例如，真核基因的例如，真核基因的例如，真核基因的例如，真核基因的3 3 端有一个端有一个端有一个端有一个AATAAAAATAAA序列，序列，序列，序列，此序列此序列此序列此序列发发生突生突生突生突变时变时使使使使mRNAmRNA不能加上不能加上不能加上不能加上poly(A)poly(A)尾，尾，尾，尾，从而影响从而影响从而影响从而影响mRNAmRNA的的的的稳稳定性和翻定性和翻定性和翻定性和翻译译效率效率效率效率5.影响基因表达影响基因表达 顺顺式作用元件式作用元件式作用元件式作用元件发发生突生突生突生突变变，可以影响反式作用因，可以影响反式作用因，可以影响反式作用因，可以影响反式作用因子与其子与其子与其子与其结结合，从而影响基因表达合，从而影响基因表达合，从而影响基因表达合，从而影响基因表达 四、基因突四、基因突变与疾病的关系与疾病的关系 结结构基因突构基因突构基因突构基因突变导变导致致致致蛋白蛋白蛋白蛋白质质功能降低或功能降低或功能降低或功能降低或丧丧失失失失 结结构基因突构基因突构基因突构基因突变导变导致致致致蛋白蛋白蛋白蛋白质质活性异常增高活性异常增高活性异常增高活性异常增高 结结构基构基构基构基因因因因表达表达表达表达过过高高高高导导致蛋白致蛋白致蛋白致蛋白质过质过量而功能异常量而功能异常量而功能异常量而功能异常结结构基因构基因构基因构基因突突突突变导变导致致致致蛋白蛋白蛋白蛋白质产质产生生生生过过少而不能形成正少而不能形成正少而不能形成正少而不能形成正 常功能常功能常功能常功能 基因（基因（DNA）多态性）多态性 DNA序列的多序列的多态性就是基因性就是基因组DNA差异中十分重差异中十分重要的要的1 种种,DNA序列多序列多态性可分性可分为基因多基因多态性和重复性和重复顺序多序多态性和性和单核苷酸多核苷酸多态性性基因多基因多基因多基因多态态性性性性是由于等位基因是由于等位基因间在特定位点上在特定位点上DNA序列存在差异造成的序列存在差异造成的单核苷酸多核苷酸多态性的定性的定义：SNP 是指基因是指基因组水平上由水平上由单个核苷酸的个核苷酸的变异异所所引起的引起的DNA 序列多序列多态性性,即在某一个位点上即在某一个位点上,可有可有两种或两种以上的不同核苷酸。两种或两种以上的不同核苷酸。包括包括单个碱基的个碱基的转换、颠换、插入和缺失、插入和缺失等。等。SNP 在CG序列上出现最为频繁,而且多是C转换为T,原因是CG中的C 常为甲基化的,自发地脱氨后即成为胸腺嘧啶单核苷酸多核苷酸多态性性(SNP)基因重排基因重排基因的可变区域通过基因的转座，DNA的断裂错接而使正常基因顺序发生改变的现象。DNA分子核苷酸序列的重新排列，可调节基因的表达或形成新基因 融合基因融合基因定义：两个基因或其各自的一部分组合成一个新的能表达的基因，从而表达具有复合功能融合蛋白的基因 主要检测手段主要检测手段-PCR-PCR动态过程显示动态过程显示例如：EGFR 21外显子突变检测（非小细胞肺癌靶向药）测序方式：直接送测序公司测序 DHPLC测序谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！