分子生物学-李爽

分子生物学 医学分子生物学 概念 是从分子水平来研究生物体及生命现象 主要研究蛋白质 核酸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 以及在疾病的诊断和治疗中的应用价值 医学价值1 疑难疾病的诊断2 为癌症的预防 监控 治疗提供新途径3 推动基因工程 基因治疗的发展 什么是核酸 基本构成单位 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 基因 基因 gene 1个遗传基本功能单位 一段DNA或RNA 病毒 顺序 贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所需的全部核苷酸序列 一级结构 primarystructure 指DNA分子中核苷酸的排列顺序 二级结构 secondarystructure 指两条DNA单链形成的双螺旋结构 三级结构 tertiarystructure 指双链DNA进一步扭曲盘旋形成的超螺旋结构 一 DNA 脱氧核糖核酸 DNA的一级结构形成特点 组成含氮碱基 4种 五碳糖 磷酸根 连接方式以3 5 磷酸二酯键相连 形态以4种脱氧核糖核苷酸排列为特定的多核苷酸长链 多聚核苷酸链有方向性遵循碱基互补配对原则 T 胸腺嘧啶 正向 5 TGCAGTCCAAGTCAGCC 3 反向 5 ACGTCAGGTTCAGTCGG 3 不同类型的DNA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 稳定性 DNA携带的遗传信息 调控信息特定的DNA区段 与蛋白质分子的识别 结合 控制基因复制和基因表达等有关 结构信息DNA RNA 蛋白质 一 结构基因 定义在基因片段中 贮存着一个特定的转录RNA分子的DNA序列 这段序列决定该RNA分子的一级结构 就称为结构基因 一 基因的结构特点 组成一个编码特定多肽链的DNA序列 与蛋白质编码无关的DNA序列 调控序列 结构特点 1 原核生物结构基因的特点结构基因在DNA上是连续的2 真核生物结构基因的特点结构基因在DNA上是不连续的 断裂基因 有的是连续的 有的是间断的 取决于其能够侵染的宿主 3 病毒结构基因的特点 原核生物 真核生物 外显子 exon 指结构基因中与成熟RNA分子中的保留序列相对应的序列 内含子 intron 指与RNA分子剪接时删除部分相对应的结构基因序列 二 结构基因中贮存的蛋白质序列信息1 遗传密码在mRNA分子中蛋白质序列编码区内 每3个碱基组成一个密码子 codon 编码多肽链上的一个氨基酸 mRNA中的4种核苷酸通过不同排列组合 可组成64个密码子 其中有3个是终止密码子 1个起始密码子 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 遗传密码的意义决定蛋白质的一级结构 primarystructure 3 结构基因的遗传信息决定蛋白质的结构与功能蛋白质一级结构决定空间结构 从而影响蛋白质的功能 基因结构变异及其与疾病的关系 一 基因突变机制二 基因突变类型三 基因变异与蛋白质的活性改变的关系四 基因突变与疾病的关系 一 基因突变机制 自发突变 spontaneousmutation 复制时碱基的偶然性错配 由此引起的突变 诱发突变 inducedmutagenesis 体内代谢过程中产生的自由基 某些环境因素引起的DNA一级结构改变 二 基因突变类型 点突变单个碱基的变异 eg AG C T 缺失一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上丢失称为缺失 原序列 GGATTCCTGATCGG 缺失 GGA TGATCGG 三 基因变异与蛋白质的活性改变的关系1 遗传密码改变 错义突变 missensemutation 无义突变 nonsensemutation 同义突变 samesensemutation 移码突变 frame shiftingmutation 错义突变某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子 无义突变 同义突变 移码突变 2 蛋白质肽链中的片段缺失突变引起基因开放读框改变 从而改变了基因序列 后者又引起了肽链中氨基酸序列发生改变 导致蛋白质的功能丧失3 mRNA剪接错误突变改变剪接位点 产生异常的mRNA 4 影响RNA修饰例如 真核基因的3 端有一个AATAAA序列 此序列发生突变时使mRNA不能加上poly A 尾 从而影响mRNA的稳定性和翻译效率5 影响基因表达顺式作用元件发生突变 可以影响反式作用因子与其结合 从而影响基因表达 四 基因突变与疾病的关系 结构基因突变导致蛋白质功能降低或丧失 结构基因突变导致蛋白质活性异常增高 结构基因表达过高导致蛋白质过量而功能异常 结构基因突变导致蛋白质产生过少而不能形成正常功能 基因 DNA 多态性 DNA序列的多态性就是基因组DNA差异中十分重要的1种 DNA序列多态性可分为基因多态性和重复顺序多态性和单核苷酸多态性 基因多态性是由于等位基因间在特定位点上DNA序列存在差异造成的 单核苷酸多态性的定义 SNP是指基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性 即在某一个位点上 可有两种或两种以上的不同核苷酸 包括单个碱基的转换 颠换 插入和缺失等 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 单核苷酸多态性 SNP 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