分子生物学基因与基因组.pptx

第一章 基因与基因组;基因是什么？;第一节 基因(Gene);多数生物的基因由脱氧核糖核酸（DNA）构成，并在染色体上作线状排列。除某些病毒的基因由核糖核酸（RNA）构成。 基因一词通常指染色体基因。在真核生物中，由于染色体都在细胞核内，所以又称为核基因。 位于线粒体和叶绿体等细胞器中的基因则称为染色体外基因、核外基因或细胞质基因，也可以分别称为线粒体基因、质粒和叶绿体基因。;在通常的二倍体的细胞或个体中，能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体称为染色体组或基因组，一个基因组中包含一整套基因。相应的全部细胞质基因构成一个细胞质基因组，其中包括线粒体基因组和叶绿体基因组等。原核生物的基因组是一个单纯的DNA或RNA分子，因此又称为基因带，通常也称为它的染色体.;基因在染色体上的位置称为座位，每个基因都有自己特定的座位。在同源染色体上占据相同座位的不同形态的基因都称为等位基因。在自然群体中往往有一种占多数的（因此常被视为正常的）等位基因，称为野生型基因；同一座位上的其他等位基因一般都直接或间接地由野生型基因通过突变产生，相对于野生型基因，称它们为突变型基因。;在二倍体的细胞或个体内有两个同源染色体，所以每一个座位上有两个等位基因。如果这两个等位基因是相同的，那么就这个基因座位来讲，这种细胞或个体称为纯合体；如果这两个等位基因是不同的，就称为杂合体。在杂合体中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，这个基因称为显性基因，另一个基因则称为隐性基因。在二倍体的生物群体中等位基因往往不止两个，两个以上的等位基因称为复等位基因。;在细菌中编码同一生物合成途径中有关酶的一系列基因常排列在一起，构成一个操纵子.; 现代分子生物学认为，基因是核酸分子中储存遗传信息的遗传单位，是核酸分子中由特定的核苷酸按一定的碱基顺序排列而成的有功能的一个片段。 是RNA序列和蛋白质多肽链序列相关遗传信息的基本存在形式，以及表达这些信息所需要的全部核苷酸序列。 基因是基因组序列上的遗传单位，有调节区、转录区和(或)其他功能序列区。基因的化学本质是DNA(RNA病毒除外)。在细胞中基因是含有编码序列和非编码序列的DNA序列。（P 1 ） ;基因包括: 1.具有转录和翻译功能的基因 2.只有转录功能没有翻译功能的基因，包括tRNA基因和rRNA 基因。 3.不转录的基因，对基因表达其调控作用，包括启动基因和操纵基因等。;二、基因结构与功能;1.原核生物基因结构;2.真核生物基因结构;人类结构基因4个区域：;启动子（promoter）包括下列几种不同顺序，能促进转录过程： TATA框（TATA box） CAAT框（CAAT box） GC框（GC box）　;2．增强子（enhancer）在真核基因转录起始点的上游或下游,它不能启动一个基因的转录，但有增强转录的作用。此外，增强子顺序可与特异性细胞因子结合而促进转录的进行。 　3．终止子在一个基因的末端往往有一段特定顺序，它具有转录终止的功能 ;沉默子(silencer);(二)基因的功能;基因功能的研究方法;微阵列（microarray);原理：将成千上万条DNA片段（cDNA、表达序列标签（expressed sequence tag, EST)或特异的寡核苷酸片段）按横行纵裂方式有序点样在固相支持物上。支持物为硝基纤维素膜或尼龙膜时称为微阵列，为玻片或硅片时称为DNA芯片。;分析：用来自不同生理状态和发育阶段的mDNA作为模板，以放射性同位素或荧光标记的dNTP为底物反转录合成cDNA。再用所得cDNA 与微阵列或DNA芯片进行杂交，然后通过计算机对结果进行判读和处理，这样就可以知道芯片中哪些基因在细胞里表达，哪些基因不表达，或哪些基因表达水平高，哪些低。;基因敲除（Gene knockout)又称基因打靶（gene targeting).;基因敲除：用外源DNA与受体细胞基因组中顺序相同或者非常相近的基因发生同源重组，整合，使特定的基因失活或缺失的技术。 优点：整合位点确定，精确，可以用正常基因敲除突变的基因，进行性状改良和遗传病的治疗，又可以用突变的基因敲除正常的基因一研究此基因在发育和调控方面的作用。 如基因敲除动物模型;基因敲入：对于许多基因来说，简单的失活常导致令人费解的无改变的表型。最常见的解释是某些其他基因取代了靶基因的功能，但要在普通基因敲除小鼠中证明这十分困难，基因敲入即通过基因打靶用一种基因替换另一种基因以确定它们是否具有相同功能。;基因敲除一般应用于鼠。;基因转导技术 通过载体将目的基因导入某一细胞中，通过观察细胞生物学行为的变化来认识基因的功能，是目前应用最多、技术最成熟的基因功能研究方法。 常用的基因转导 系统分为非病毒性表达系统和病毒性表达系统。