分子生物学分子生物学-1-11. 基因基因 遗传学中的一个功能单位；遗传学中的一个功能单位； 染色体染色体DNA上的一个功能片段；上的一个功能片段； 指导蛋白多肽或指导蛋白多肽或RNA分子合成的模板；分子合成的模板； 结构上含启动子，转录调控区，编码区和转录终止序列等。结构上含启动子，转录调控区，编码区和转录终止序列等。2. 2. 遗传学中心法则遗传学中心法则 3. DNA分子结构分子结构Watson Watson 和和 Crick CrickMaurice Wilkins Rosalind Franklin Photograph Fifty-One DNA Double HelixDNA DNA 双螺旋特征：双螺旋特征： 两条两条DNADNA单链反向平行；单链反向平行； 两条单链之间碱基配对互补：两条单链之间碱基配对互补： A AT T； G GC C； 绕轴螺旋式盘绕绕轴螺旋式盘绕 维系维系helix helix 结构的因素：结构的因素： 碱基配对形成的碱基配对形成的H H键键 A AT 2 T 2 个个H H键键 （H BondH Bond） G GC 3 C 3 个个H H键键 碱基堆积力碱基堆积力 (Stacking) (Stacking) DNA double helix DNA double helix 有多种类型有多种类型核酸分子内部的核酸分子内部的 高级结构高级结构 RNA的高级结构的高级结构4 4、核酸的光吸收特征、核酸的光吸收特征 核酸分子对紫外光具有强吸收，核酸分子对紫外光具有强吸收，260nm 260nm 处最强处最强ODOD260 260 可用于测定核酸浓度可用于测定核酸浓度 在光径为在光径为1cm 1cm 时：时： 1 OD1 OD260260 相当于相当于 50ug/ml 50ug/ml 双链双链DNADNA 40ug/ml 40ug/ml 单链单链DNA/RNADNA/RNA 20ug/ml 20ug/ml 寡聚核苷酸寡聚核苷酸ODOD260260/OD/OD280280 比值可用于分析核酸的纯度比值可用于分析核酸的纯度 纯纯DNADNA溶液：溶液： OD OD260260/OD/OD280280 为为1.81.8 纯纯RNARNA溶液：溶液： OD OD260260/OD/OD280280 为为2.02.0 TmTm：能使：能使5050DNADNA样品变性（解链）所需的温度样品变性（解链）所需的温度5 5、 DNADNA的的TmTm值值DNADNA变性与复性变性与复性/ /核酸分子杂交核酸分子杂交 核酸杂交可用于目的核酸杂交可用于目的DNA的检测的检测6、DNA Replication（复制复制） 模板：模板： 亲代亲代DNA单链单链 材料：材料： dNTP 酶：酶： DNA polymerase 等等 方式：方式： 半保留复制半保留复制 不连续复制不连续复制 符合碱基配对原则符合碱基配对原则 方向：方向： 模板模板35 新链新链53 引物：引物： 需要需要 DNA sequencing DNA 单链模板单链模板 dNTP 荧光标记的荧光标记的ddNTP DNA pol. 引物引物 DNADNA测序图谱测序图谱20 years ago DNA sequencing A C T G A C T G A C T G A C T G A C T G A C T G A C T G A C T G 7、Transcription（转录）（转录） 模板模板: 单链单链DNA 原料：原料：NTP（A，U，C，G） 酶：酶： RNA polymerase，等，等 方式：需要启动子与终止子方式：需要启动子与终止子 碱基配对原则碱基配对原则方向：方向： 模板模板35 新链新链53转录后加工：需要转录后加工：需要 rRNA rRNA 转录后加工转录后加工 tRNA tRNA转录后加工转录后加工一、一、mRNA的转录后加工的转录后加工 1. 在在mRNA的的5末端加上帽子结构末端加上帽子结构;2. 在在mRNA的的3末端加上末端加上PolyA尾巴尾巴;3. 剪接剪接: 真核的结构基因为断裂基因，由外显子和内含子交替排列而成。真核的结构基因为断裂基因，由外显子和内含子交替排列而成。它转录出的初始产物称为它转录出的初始产物称为hnRNA，其分子中的内含子将被剪切掉，其分子中的内含子将被剪切掉, 外显子则拼接成成熟的外显子则拼接成成熟的mRNA分子分子; Roberts Sharp 1993年生理学与医学诺贝尔奖年生理学与医学诺贝尔奖mRNA mRNA 剪接剪接 精胺氧化酶（精胺氧化酶（SMO）基因的交替剪接）基因的交替剪接 mRNA的的5末端加上帽子结构：末端加上帽子结构： 7-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤 mRNA的的3末端加上末端加上PolyA尾巴尾巴n成熟成熟mRNAmRNA的基本结构的基本结构Start of genetic messageCapEndTail5-5-端非翻译区端非翻译区 5 3 3-3-端非翻译区端非翻译区 开放阅读框架开放阅读框架 从从mRNA 5 -侧侧起起始始密密码码子子AUG到到3 -侧侧终终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列，称称为为开开放放阅阅读读框框架架(open reading frame, ORF)。cDNAReverse transcription ( RT,反转录）反转录） 模板：模板： RNA单链单链 材料：材料： dNTP 酶：酶： Reverse transcriptase 方式：方式： 符合碱基配对原则符合碱基配对原则 U-A; A-T；CG 方向：方向： 模板模板35 新链新链53 引物：引物： 需要需要Translation (翻译）：蛋白质合成翻译）：蛋白质合成 遗传密码子表遗传密码子表Escherichia coli O157:H45 gbbct: 4 CDSs (739 codons) fields: triplet frequency: per thousand (number) UUU 25.7(19) UCU 37.9(28) UAU 29.8(22) UGU 12.2( 9)UUC 4.1( 3) UCC 6.8( 5) UAC 23.0(17) UGC 0.0( 0)UUA 17.6(13) UCA 35.2(26) UAA 5.4( 4) UGA 0.0( 0)UUG 23.0(17) UCG 9.5( 7) UAG 0.0( 0) UGG 2.7( 2)CUU 24.4(18) CCU 6.8( 5) CAU 4.1( 3) CGU 1.4( 1)CUC 1.4( 1) CCC 0.0( 0) CAC 0.0( 0) CGC 0.0( 0)CUA 0.0( 0) CCA 13.5(10) CAA 1.4( 1) CGA 0.0( 0)CUG 20.3(15) CCG 6.8( 5) CAG 13.5(10) CGG 0.0( 0)AUU 39.2(29) ACU 36.5(27) AAU 59.5(44) AGU 17.6(13)AUC 8.1( 6) ACC 27.1(20) AAC 32.5(24) AGC 9.5( 7)AUA 8.1( 6) ACA 16.2(12) AAA 46.0(34) AGA 4.1( 3)AUG 31.1(23) ACG 13.5(10) AAG 18.9(14) AGG 1.4( 1)GUU 20.3(15) GCU 29.8(22) GAU 33.8(25) GGU 33.8(25)GUC 4.1( 3) GCC 9.5( 7) GAC 2.7( 2) GGC 5.4( 4)GUA 16.2(12) GCA 46.0(34) GAA 29.8(22) GGA 10.8( 8)GUG 8.1( 6) GCG 24.4(18) GAG 14.9(11) GGG 14.9(11) 稀有密码子稀有密码子 （rare codons）