《药学分子生物学》分子生物

1、药学分子生物学parmaceutical molecular biology第一篇药学分子生物学基础第一章基因和基因组基因是细胞和牛物体遗传的基木单位，所有牛命体都依靠基因储存遗传信息。 第一节 基因一，基因的概念和分类（一）基因的概念（二）基因的分类基因（駅ne）：1.是核酸分子中储存遗传信息的基木单位。（定义）2. 是核酸分子中由特定的核背酸按一-定的碱基顺序排列而成的 具有一定功能的片段。3. 基因是rna序列和蛋白质多肽链顺序相关遗传信息的基本 存在形式，以及表达这些信息所需要的全部核营酸序列。4. 基因是基因组序列上的遗传单位，有调节区、转录区和（或） 其他功能序列区。按照细胞内分布

2、部位分类:1.核基因2.核外基因根据基因的功能和性质分类：1.编码蛋白质的基因 结构基因和调节基因2.编码rna的基因rrna基因、trna基因、核酶基因及各种小分子rna基因二、基因的结构与功能（一）基因的结构（-）基因功能概述（三）基因突变与疾病原核牛物基因结构特点：操纵子一一在原核生物中，编码功能相关的结构基因常成簇排列，几个结 构基因共用一个启动子，转录成为一个mrna分子，然后翻译成几种蛋口质。乳糖操纵了的结构调控区结构基因tkthdna11操纵序列启动序列调节序列乙a半乳糖莒酶y：透酶uiha：乙酰基转移酶结构基因：编码多肽链和特定rna分子。定义真核生物基因结构特点：割(断)裂基

3、因(splitgene)外显子+内含子外显子(exon)真核生物的结构基因序列屮含有编码序列，它们在转录后被保留下来作 为蛋白质分子的合成信息，参与蛋白质的合成，这些参与编码的序列为外显子。内含子(intron)：非编码序列也能够转录成rna,但在mrna成熟过程中被剪切掉, 这些非编码序列为内含子。外显子内含子接头 存在高度保守的特异性碱基序列，是rna剪接的信号序列。 调控序列 结构基因的两侧有一段不被转录的序列称为侧翼序列；它们对基因的表达调控起重要作用；主要有启动子、增强子和终止子等。顺式作用元件(cis-acting element) 一个基因的调控区和其结构基因位于同一个dna 分

4、子中的相邻部位，这种调节方式称为顺式调节，相应的dna序列称为顺式作用元件。定 义。反式作用因子(trans-acting factor)顺式作用元件需要直接或间接结合相应的酶或蛋 白因子才能发挥对基因表达的调节作用，这些酶或蛋白因子称为反式作用因子。定义重要顺式作用元件启动子(promoter)：是一段特定的直接与rna聚合酶及其转录因子(或其他蛋白质)相 结合、决定基因转录起始与否的dna序列。定义启动子具有方向性一般位于基因转录起始位点上游100200bp处。启动子本身通常不被转录。真核生物主要有3类启动子1类启动子富含gc碱基对，主要启动rrna基因的转录；ii类启动子主耍启动蛋白质基

5、因和一些小rna基因的转录，通常是由tata盒(tata box)、 儿个上游启动子元件和转录起始位点组成；iii类启动子启动trna基因、5s rna基因和u6, snrna基因等rna基因的转录。(2)增强子(enhancer)：增强子是一段与转录有关的短dna序列，它可以特异性地与转录因 子结合，增加转录结构基因的rna聚合酶分子的数量，使启动子发动转录的能力大大增强。 沉默子：(silencer)沉默子是具有抑制基因转录功能的特定dna序列，为一种负性调节元 件，当其结合一些特异反式作用因子时，对基因的转录起阻遏作用，使基因沉默。终止子(terminater):终止子是结构基因下游近3

6、'端的一段dna序列，由aataaa和一 段回文序列组成，在转录中提供终止信号，使转录作用终止。(二) 基因功能概述 储存生物性状的遗传信息：氨基酸密码 遗传信息传递：复制 作为基因表达的模板：转录、翻译复制(replication)dna分子通过自我复制将遗传信息从亲代dna分子传递给子代dna分 子。特点：半保留复制；双向复制；半不连续复制。转录：转录是以dna的反编码链为模板，在启动子的控制下，从转录起始点开始，以碱基 互补的方式，合成rna的过程。翻译：翻译是指遗传信息市mrna的碱基序列转变成多肽链氨基酸顺序的过程。(3)基因表达的调控： dna水平的调控 转录水平的调控 转

7、录后水平调控 翻译水平的调控 翻译后水平的调控(三) 基因突变与疾病基因突变引起的疾病主要有以下儿类：1、单基因病1) 常染色体显性遗传2) 常染色体隐性遗传3) x连锁显性遗传4) x连锁隐性遗传5) y连锁遗2、线粒体遗传病 母系遗传： 异质性：3、多基因病：是指生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，每对基因 的表型效应是微小的，但各对基因的作用累加起来就会产生一个明显的表型效应。4、基因诊断与基因治疗(1) 基因诊断：基因诊断是在dna水平或rna水平对某一基因进行分析，从而对特定的疾 病进行诊断。(2) 棊因治疗：基因治疗是指运用重组dna技术，将正常棊因导入有缺陷基因

8、患者的细胞小 去，以替代或补偿缺陷基因，或抑制基因的过度表达，使细胞恢复正常功能，达到根治遗传 病的目的。第二节基因组(genome)基因组(genome)：细胞或生物体中，一套完整的单倍体遗传物质的总和称为基因组(genome)0病毒基因组结构特点： 病毒的基因组较小： 病毒基因组有的是dna,有的是rna; rna病毒基因组可以由数条rna组成； 存在着重叠基因； 形成多顺反子mrna； 噬菌体基因是连续的，而真核细胞的病毒基因是不连续的。多顺反子(polycistron)操纵子转录的rna为多顺反子。多顺反子分别翻译成各自的蛋白 质。细胞基因组：对细胞生物而言，一个细胞所有不同染色体上全

9、部基因和基因间的dna的总和 称为细胞基因组。一、原核生物基因组1. 由一条环状双链dna分子组成2. 操纵子形式存在3. 重复序列少4. 结构基因多为单拷贝5. 基因是连续的结构6. 编码序列一般不会重叠7. 编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组而小于病毒8. 细菌基因组中存在可移动的dna序列二、真核生物基因组1基因组dna都是双链线状且往往不是一条2. 结构基因为断裂基因，并受顺式作用元件的调控。3. 结构基因的转录产物为单顺反子4. 非编码的序列远远多于编码区5. 含有大暈重复序列和基因家族6. dna的末端都有端粒结构7. 存在可移动的遗传因子8. 真核牛物基因组还包括细胞器

10、基因组(二)人类基因组1. 人类基因组中的基因数量及分布3.2xl09bp细胞核基因组线粒体基因组2. 人类基因组中的重复序列(1)高度重复序列：重复单位仅含420bp重复频率105,可高达108次包括卫星dna、反向重复序列和较复杂的重复单位组成的重复序列。1) 卫星dna：这种dna序列在用等密度cscl离心时可以从主沉淀带附近分出小沉淀带而 与其他dna序列分开，故被称为卫星dnao2) 反向重复序列：(2) 屮度重复序列分为短散在序列长散在序列(3) 单拷贝序列(unique sequecen)3. 基因家族基因家族(gene family)是指核苜酸序列或编码产物的结构具有一定程度同

11、源性， 且功能相关的一组基因。同一个家族的基因成员是由同一祖先基因(ancestral gene)进化而来(经过重复和变异)。基因家族分类分为核酸序列相同或儿乎相同核酸序列高度同源超基因家族假基因4. 线粒体基因组第三节基因组学一、基因组学概述基因组学(genomics)是研究基因组的科学，它以分子生物学、电子计算机和信 息网络技术为硏究手段，以生物体内全部基因为研究对象，在全基因组背景下和整体水平上 探索生命活动的内在规律及内外环境对机体影响机制的科学。()结构基因组学(structure genomics)遗传图物理图序列图转录图限制性片段长度多态性(ristriction fragment length polymorphism,rflp)单核昔酸多态性(single nucleotide polymorphism, snp)snp位点检测：寡核昔分子杂交来检测dna芯片技术特异等位基因动力学杂交法(二) 功能基因组学功能基因组学(function genomics)往往被称为后基因组学(postgenomics)o(三) 比较基因组学(comparative genomics)在基因