分子生物学幻灯片 (2).ppt

基因表达的调控主要发生在转录水平和翻译水平上。原核生物的基因组和染色体结构都比真核生物简单，转录和翻译在同一时间和空间内发生，基因表达的调控主要发生在转录水平。真核生物有细胞核结构，转录和翻译在时间和空间上都被分隔开，且在转录和翻译后都有复杂的的信息加工过程，其基因表达的调控可以发生在各种不同的水平上。基因表达调控研究主要表现在信号传导研究、转录因子研究及RNA剪辑三个方面。信号传导是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程。当信号分子（配体）与相应的受体作用后，可以引发受体分子的构型变化，使之形成专一性的离子通道，也可以引发受体分子的蛋白激酶或磷酸酯酶活性，还可以通过受体分子指导合成cAMP、cGMP、肌醇三磷酸等第二信使分子。研究认为，信号传导之所以能引起细胞功能的改变，主要是由于信号最后活化了某些蛋白质分子，使之发生构型变化，从而直接作用于靶位点，打开或关闭某些基因。转录因子是一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间和空间表达的蛋白质分子。在对植物的某些性状进行遗传分析时发现，某些基因的突变会影响其他基因的表达。例如，有20多个基因参与玉米花青素的合成，但其中的Cl、r、pl或b基因发生突变后，该代谢途径中的结构酶基因全部关闭。如果Antp、Flz或Ubx等基因发生突变，果蝇的体节发育就会受到影响，身体中的一部分就会变成相似于另一部分的结构，因此它们是控制果蝇胚胎早期体节分化与身体发育的主要基因，它们所编码的蛋白质是调节与发育有关的结构基因的总开关。真核基因在结构上的不连续性是近十年来生物学上的重大发现之一，当基因转录成pre-mRNA后，除了在5‘端加帽和在3’端加多聚A[poly(A)]之外，还要将隔开各个编码区的内含子剪去，使外显子（编码区）相连后成为成熟mRNA。研究发现，有许多基因不是将它们的内含子全部剪去，而是在不同的细胞或不同的发育阶段有选择地剪接其中部分内含子，因此生成不同的mRNA和蛋白质分子。如降钙素基因、肌原蛋白基因和参与果蝇体细胞分化的dsx基因等，都采用有选择的剪接方式生成不同功能的蛋白质。由于RNA的选择性剪接不牵涉到遗传信息的永久性改变，所以是真核基因表达调控中比较灵活的方式。3.3生物大分子结构与功能研究（又称结

构分子生物学）一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物功能时，必须具备两个前提。首先，它拥有特定的空间结构（三维结构）；其次，它在发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能之间关系的科学。它包括结构的测定、结构运动变化规律的探索及结构与功能相互关系的建立三个主要方面。目前，最常见的研究三维结构及其运动规律的手段是X射线衍射晶体学（又称蛋白质晶体学），其次是用二维核磁共振和多维核磁共振研究液相结构，也有人用电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法研究生物高分子的空间结构。分子生物学第一章绪论1.分子生物学的含义2.分子生物学发展简史3.分子生物学的研究内容3.1DNA重组技术（又称基因工程）3.2基因表达调控的研究3.3生物大分子结构与功能研究4.分子生物学展望第一章绪论分子生物学是研究核酸，蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征以及重要性、规律性和相互关系的科学；是人类从分子水平上真正揭开生物世界奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础科学。1.分子生物学的含义当人们认识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物自身所携带的遗传物质所决定的，科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然界的一部分，而以生物大分子为研究对象的分子生物学就迅速地成为现代生物学领域里最具活力的科学。从广义上讲，蛋白质、核酸等生物大分子结构和功能研究都属于分子生物学的范畴。例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白的结构、功能和跨膜运输等都属于分子生物学的研究内容。不过目前人们通常采用狭义的概念，将分子生物学的范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究基因的复制、表达和调节控制的过程。当然，其中也涉及到与这些过程有关的蛋白质和酶结构和功能的研究。2.分子生物学发展简史早在1871年Miescher就从脓细胞中分离出了脱氧核糖核酸（DNA），但当时并不认为它是生物体的遗传物质。直到1944年，Avery等人才通过肺炎链球菌的转化实验证实了DNA是生物体的遗传及变异的物质。在1949年查盖夫（Chargaff）测定出了DNA的碱基组成，并确定了DNA的碱