医学分子生物学课件

1、医学分子生物学1 医学分子生物学医学分子生物学 医学分子生物学2 概概 论论 医学分子生物学3 分子生物学：指在分子水平研究生命现象、生命本质、分子生物学：指在分子水平研究生命现象、生命本质、 生命活动及其规律科学生命活动及其规律科学 医学分子生物学是分子生物学的分支，医学分子生物学是分子生物学的分支， 从分子水平研究人体在正常及疾病状态下从分子水平研究人体在正常及疾病状态下 的生命活动及其规律，从分子水平开展人的生命活动及其规律，从分子水平开展人 类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科 学。学。 一、医学分子生物学定义一、医学分子生物学定义 分子水平：分子水

2、平： 核酸、蛋白质核酸、蛋白质 医学分子生物学4 二、医学分子生物学发展简介二、医学分子生物学发展简介 医学分子生物学5 1 1、孕育阶段（、孕育阶段（1869-19521869-1952） 1 8 6 91 8 6 9 年 ， 德 国 ，年 ， 德 国 ， M i e s c h e r ,M i e s c h e r , 发 现 核 素发 现 核 素 (chromatin)(chromatin) 19281928年，英国，年，英国，Griffith, Griffith, 发现转化现象发现转化现象 19441944年，美国，年，美国，AveryAvery，肺炎双球菌，肺炎双球菌( (离体实

3、验离体实验) ) 19521952年，年，Hershey外显子外显子+内含子内含子; RNA剪接剪接,GT-AG法则法则 一个结构基因，其一个结构基因，其53链为编码链链为编码链(coding strand)，可编码氨基酸，可编码氨基酸，35链为反编码链为反编码 链，其碱基顺序与编码链互补，是链，其碱基顺序与编码链互补，是mRNA 合成的模板。合成的模板。 医学分子生物学24 原核生物的基因是一个连续编码的原核生物的基因是一个连续编码的DNA分子的分子的 一个片段。一个片段。 真核生物包括人类基因，真核生物包括人类基因，DNA顺序包括编码顺顺序包括编码顺 序和非编码顺序两部分。编码顺序在序和非

4、编码顺序两部分。编码顺序在DNA分子分子 中是不连续的，被非编码顺序隔开，形成镶嵌中是不连续的，被非编码顺序隔开，形成镶嵌 排列的断裂形式，因此称为排列的断裂形式，因此称为断裂基因断裂基因。 医学分子生物学25 真核细胞的结构基因中含有的编码顺序，称为真核细胞的结构基因中含有的编码顺序，称为 外显子外显子(exon)。两个外显子之间的顺序无编码。两个外显子之间的顺序无编码 功能，称为功能，称为内含子内含子(intron)。不同结构基因所。不同结构基因所 含内含子数目和大小也不同。含内含子数目和大小也不同。 在每个外显子和内含子的接头区存在高度保守在每个外显子和内含子的接头区存在高度保守 的一致

5、顺序，称为的一致顺序，称为外显子外显子-内含子接头内含子接头，即在，即在 每个内含子的每个内含子的5端开始的两个核苷酸为端开始的两个核苷酸为GT，3 端末尾是端末尾是AG，这种接头形式即为通常所称的，这种接头形式即为通常所称的 GT-AG法则法则。 医学分子生物学26 一般来说，真核生物的结构基因多为断裂基因，一般来说，真核生物的结构基因多为断裂基因， 断裂基因中内含子和外显子的关系并非是固定断裂基因中内含子和外显子的关系并非是固定 不变的。有时可以见到这样的情况：在同一条不变的。有时可以见到这样的情况：在同一条 DNA分子上的某一段分子上的某一段DNA顺序，在作为编码顺序，在作为编码 某一条

6、多肽链基因时是外显子，但作为编码另某一条多肽链基因时是外显子，但作为编码另 一条多肽链基因时是内含子，结果造成同一段一条多肽链基因时是内含子，结果造成同一段 DNA顺序顺序(或结构基因区域的或结构基因区域的DNA顺序顺序)可以转可以转 录两条或两条以上的录两条或两条以上的mRNA链，此为真核生物链，此为真核生物 基因结构及其表达的重要特点。基因结构及其表达的重要特点。 医学分子生物学27 调控序列调控序列 原核生物原核生物:启动子启动子,终止子终止子,操纵子操纵子 真核生物真核生物顺式作用元件顺式作用元件: 启动子和上游启动子元件启动子和上游启动子元件 增强子增强子 Ploy(A)加尾信号加尾

7、信号 每个断裂基因中第一外显子和最末一个外显子的外侧每个断裂基因中第一外显子和最末一个外显子的外侧 都有一段不被转录的非编码区，称为都有一段不被转录的非编码区，称为侧翼序列侧翼序列，其上，其上 有一系列调控顺序，对基因的有效表达起着调控作用。有一系列调控顺序，对基因的有效表达起着调控作用。 这些结构包括这些结构包括启动子、增强子和终止子启动子、增强子和终止子等。等。 医学分子生物学28 顺式作用元件（ 顺式作用元件（Cis-acting elementCis-acting element） 与结构基因相串联的特定与结构基因相串联的特定DNADNA顺序，能够基因调控蛋顺序，能够基因调控蛋 白特异

8、性识别和结合，与基因表达调控相关。根据白特异性识别和结合，与基因表达调控相关。根据 这些顺式作用元件的位置、转录激活中的作用及发这些顺式作用元件的位置、转录激活中的作用及发 挥作用的方式，可将这些顺式作用元件区分为挥作用的方式，可将这些顺式作用元件区分为启动启动 子、上游启动子元件、增强子和沉寂子、加尾信号、子、上游启动子元件、增强子和沉寂子、加尾信号、 反应元件。反应元件。 医学分子生物学29 启动子启动子 DNA链上被RNA聚合酶识别、结合并启动转 录的部位，位于被转录基因的5端上游- 100-200bp，有方向性。 医学分子生物学30 TATATATA盒：盒：转录起始点上游 -25-30

9、bp 核心序列TATA（A/T）A（A/T） 转录因子TFD的结合位点，启动转录 上游启动子元件上游启动子元件 CAATCAAT盒：盒： -70-80bp 保守序列GGNCAATCT，N=C或 T 转录因子CTF的结合位点，决定启动子 启动转录的效率 GCGC盒：盒： -35bp 富含GC的序列GGCGG 与转录因子Sp1结合，增强转录效率 启动子结构启动子结构 医学分子生物学31 医学分子生物学32 增强子增强子 是位于真核基因中远离 转录起始点，能明显增加启动子 转录效率的特殊DNA序列。它可 位于被增强的转录基因的上游或 下游，也可以相距靶基因较远。 医学分子生物学33 增强子作用特点增

10、强子作用特点： 增强子可极大地提高目标基因的转录效 率，增加幅度可达上百倍甚至上千倍。 远距离（3kb或更远）影响启动的转录调 控元件，必须先与蛋白质因子结合，才 能发挥增强转录的作用。 增强子作用对方向和定位没有依赖性。 增强子一般具有组织特异性或细胞特异 性。 医学分子生物学34 沉寂子沉寂子在真核基因中，和起正 调控作用的增强子相对应的是起 负调控作用的静息子。它所具有 的特性与增强子类似，即静息子 的功能不受定位和方向的限制。 医学分子生物学35 反应元件反应元件 能与激活后的信息分子受体结合的特异能与激活后的信息分子受体结合的特异DNADNA序列，序列， 能介导基因对细胞外的某种信号

11、产生反应，通常位能介导基因对细胞外的某种信号产生反应，通常位 于启动子附近和增强子内于启动子附近和增强子内 HSEHSE（Heat Shock Response Element Heat Shock Response Element ）热休克反应元件）热休克反应元件 GRE (Glucocorticoid Response Element )GRE (Glucocorticoid Response Element )糖皮质激素反应元件糖皮质激素反应元件 医学分子生物学36 加尾信号加尾信号 结构基因最后一个外显子的结构基因最后一个外显子的AATAAAAATAAA序序 列及下游的一段列及下游的一段GTGT丰富区或