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分子生物学基础 传统流行病学 分子流行病学 分子生物学 宏观 微观 宏观与微观相结合！ Outline 核酸 DNA RNA（miRNA） 染色体 基因 中心法则 核酸 重要的生物大分子 实验室研究最多的标本类型 核酸：脱氧核糖核酸（DNA） 核糖核酸（RNA） 碱基 腺嘌呤A鸟嘌呤G 尿嘧啶U胸腺嘧啶T 胞嘧啶C 核苷酸的化学组成 DNARNA 碱 基 腺嘌呤(adennine,A) 鸟嘌呤(guanine,G) 胞嘧啶(cytosine,C) 胸腺嘧啶(thymine,T) 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 尿嘧啶(uracil,U) 戊 糖 脱氧核糖核糖 磷 酸 磷酸磷酸 核酸具有吸收紫外线的特征，其最大吸收波长是260nm， 蛋白质紫外最大吸收波长是280nm。 可用紫外分光光度计测核酸的浓度 还可通过测定在260nm和280nm的紫外吸收值 （A260/A280）估计核酸纯度。 纯DNA的比值1.8(1.7-2.0)，纯RNA的比值2.0，蛋白质污 染可使比值降低。 遗传信息载体DNA 生物体的遗传信息主要 贮藏在DNA DNA的一级结构 1）由A、T、C、G四种脱氧核苷酸通 过3、5-磷酸二酯键连接而成的长 链高分子多聚体 2) 走向：5 3 DNA的二级结构 DNA的碱基组成 1) A=T GC 2) A+G=T+C 3) 人基因组约有30亿个碱基对 DNA的二级结构 1) 碱基互补配对 2) 反向、平行、右手双螺旋结构 DNA的变性 在某些理化因素（高温、酸、碱 ）作用下，DNA分子互补碱基对 之间的氢键断裂，DNA双螺旋结 构松散，变成单链的过程。 DNA的复性 变性DNA在适当条件下，分开 的两条单链按照碱基互补原则 重新恢复双螺旋构想的现象， 又称退火（annealing）。 RNA 主要负责DNA遗传信息的翻译和表达，分子量要 比DNA小得多，大多为单链分子。 根据RNA的功能： 核糖体RNA (rRNA) 转运RNA (tRNA) 信使RNA (mRNA) mRNA mRNA 转录DNA上的遗传信息，并指导蛋白质的生物合 成，是蛋白质的模板 与蛋白质合成的正 确起始有关 增加mRNA的稳定性 rRNA tRNA 反密码子 氨基酸 新生肽链 核糖体 mRNA rRNA RNA总量的80%，核 糖体的骨架，蛋白质的 主要合成场所 tRNA RNA总量的15%，氨 基酸受体（识别），携 带活化氨基酸（转运） MicroRNA (1)长度为21nt左右核苷酸的内源性单链小分子RNA；(2) 存在65nt左右的发夹结构前体；(3)基因座位在蛋白质基因 间隔区；(4)其DNA序列在近源物种间高度保守。 miRNA具有十分重要的调控功能，它们主要参与基因转录 后水平的调控 。能够通过与靶mRNA的3UTR特异性的碱 基配对引起靶mRNA的降解（植物）或者抑制其翻译（动 物），从而影响了靶mRNA的表达。 目前发现miRNA是一个庞大的小分子调控RNA家族，广 泛存在于各种动植物中，参与细胞增殖和分化、细胞凋亡 、胚胎发育、形态建成以及疾病发生等一系列重要的生命 过程。 Serum microRNA signatures identified in a genome-wide serum microRNA expression profiling predict survival of non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol. 2010. 基因组结构染色体 短臂p 着丝粒 长臂q DNA 染色单体 染色体 基本单位：核小体 核小体：DNA和组蛋白（组蛋白八聚体） 基因 基因是一段DNA分子，遗传信息贮存在DNA序列 之中； 基因是一种相对独立的遗传信息单位，其指导合 成蛋白质或RNA，进而产生生理功能，或影响其 他基因的表达。 严格的“基因”分子生物学定义是：产生一条多肽 链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 基因组 是一种生物所有遗传信息的总和，或载有遗传信 息的全体核酸。 基因结构 启动子：RNA聚合酶结合并启动转录的DNA序列(转录因子结合部位 ) 1）TATA盒：使转录精确地起始（-2530bp） 2）CCAAT盒：控制转录的起始频率（强度） 加帽位点 5m7GpppNp 加polyA信号 基因结构 增强子：一段能加速基因转录的调节性序列 1）可在基因的上游或者下游，甚至在内含子中。 2）远距离调控 5非翻译区（5UTR）：mRNA的帽子结构至AUG起始密码子 3非翻译区（3UTR）：编码区末端终止密码子至3末端区域 外显子：真核细胞基因DNA中的编码序列，被转录成RNA进而 翻译成蛋白质 内含子：真核细胞基因DNA中的间插序列，被转录成RNA但随 即被剪除而不翻译 与基因相关的概念 与基因相关的概念 基因频率：人群中一个等位基因占该位点全部基因的比例 基因型频率：人群中特定基因型占该位点全部基因型的比例 最小等位基因频率(MAF)：罕见等位基因的频率 28 基因模型 显性模型(2为突变)隐性模型 Example1 C到T的碱基改变 显性模型 与携带野生纯合子 CC 基因型的个体比较，携带变异基因型（ CT+TT）的个体发生乳腺癌的风险增加了30% 隐性模型 casecontrol exposure TT11991 CC+CT907971 Example2 CCND1 G870A polymorphism contributes to breast cancer susceptibility: a meta-analysis. Breast Cancer Res Treat. 2009 中心法则 复制 DNA 转录 逆转录 复制 RNA 蛋白质 翻译 调控 1、DNA的复制 以原有DNA分子为模板按照碱基配对原则合成出相同 分子的过程 2、转录 以DNA分子为模板，合成出与其核苷酸顺序相对应的 RNA的过程 3、翻译 以mRNA为模板的蛋白质合成过程 4、mRNA的反转录与cDNA 反转录酶可以将mRNA反转录为DNA，即互补DNA， 或cDNA。 Tips 积累分子生物学的基础知识 专研流行病与统计的专业知识 英文文献阅读 1）翻译 2）meta analysis 3）多看，