分子遗传学要点整理
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1.分子遗传学含义:是研究遗传信息大分子的结构与功能的科学,在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。
2.03.分子生物学:是研究生物大分子结构与功能的一门学科。
注重的生物在分子水平上的一些特征和现象分子遗传学:侧重从分子水平对生物遗传规律和遗传现象的研究。
4.遗传物质特征:①在体细胞中含量稳定,贮存并表达遗传信息;②在生殖细胞中含量减半,能把遗传信息传给子代;③能精确地自我复制,物理和化学性质稳定;④有遗传变异的能力。
5.双螺旋模型double helix model特点:①DNA分子由两条反相平行的多核苷酸组成,形成右手双螺旋;②两条链反相平行,即两条链方向相反;③糖-磷酸键是在双螺旋的外侧,碱基对与轴线垂直;④糖与附着在糖上的碱基近于垂直;⑤碱基配对时,必须一个是嘌呤,另一个是嘧啶;⑥DNA双螺旋有大沟major or wide groove和小沟minor or narrow groove;⑦这个模型合理地解释了DNA自我复制和转录问题,巩固了DNA作为遗传物质的地位。
6.模型中的碱基配对重要性:①AT,GC配对可形成良好的线性氢键;②AT对和GC对的几何形状一样,使双链距离相近,使双螺旋保持均一;③碱基对处于同一平面。
不论核苷酸顺序如何,都不影响双螺旋结构;④为DNA半保留复制奠定了基础。
7.阮病毒:是一种能够决定细胞性状的非孟德尔遗传因子,具有传染能力的蛋白质病毒。
8.顺反效应:在顺反两种排列情况下所表现的遗传效应统称为顺反效应。
9.ORF开放读框:一个开放读框是被起始密码与终止密码所界定的一串密码子。
10.密码子偏爱:在基因组中经常为某种氨基酸编码的只是其中的一种密码子,这种现象。
11.高度保守:不同类型生物中广泛存在非常相似的DNA序列。
在进化过程中保留了这些序列,是生命活动所必须的,很少突变。
其突变常常导致死亡,表现为高度保守。
12.表观遗传学:对基因的功能变化的研究,这种变化可以通过体细胞有丝分裂或生殖细胞成熟分裂二遗传并不需要DNA序列发生变化。
Chapter 1: Genomes, Transcriptomes andProteomes1. 概述基因组(Genome):指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA 序列。
基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。
基因组学(Genomics):指研究生物的整个基因组,涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。
基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。
基因组表达的最初产物是转录组,即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。
转录组由转录过程来维持。
基因组表达的第二个产物是蛋白质组,即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。
这是通过翻译过程来完成的。
2.1 Genes are made of DNA奥地利神父孟德尔1865年根据7个碗豆性状的实验提出了遗传因子假说,认为每个性状由遗传因子控制,并提出了遗传因子的分离与自由组合两大遗传规律。
证明基因由核酸 (DNA或RNA) 组成的3个著名实验:①肺炎双球菌的转化试验;DNA是遗传物质②噬菌体感染实验;只有DNA是联系亲代和子代的物质③烟草花叶病毒的感染实验。
RNA也是遗传物质2.2 The structure of DNAA. Nucleotides and polynucleotidesB. The model of double helixDNA 晶体X射线衍射图谱?为揭示DNA分子的二级结构提供了重要实验证据a. Watson and Crick (1953) 提出的DNA双螺旋结构模型:"?DNA分子通常以右手双螺旋形式存在,两条核苷酸链反向平行,且互为互补链。
"?戊糖-磷酸骨架在分子的外铡,在分子表面形成大沟和小沟,碱基堆积于螺旋内部。
"?碱基间通过氢键相互连接,A 和T 以2个氢键配对, G和C 以3个氢键配对。
初中生物分子遗传学知识点归纳分子遗传学是生物学中重要的一个分支,它研究的是生物体内基因的遗传、表达和变异。
在教授初中生物分子遗传学知识时,你可以按照以下顺序进行归纳:一、DNA的结构和功能DNA是分子遗传学的基础,它由核苷酸组成。
每个核苷酸由磷酸基团、五碳糖(脱氧核糖/脱氧核苷)和氮碱基组成。
DNA的功能在于储存和传递遗传信息。
本体应包括DNA的双螺旋结构、碱基配对规则以及DNA复制过程。
二、基因和基因组基因是生命的基本遗传单位,位于染色体上。
基因包含了编码特定蛋白质的DNA序列。
基因组指的是一个生物体内所有基因的集合,它决定了生物的遗传特征。
本体应包括基因的结构、基因的表达和基因突变。
三、转录和翻译转录是指DNA转录为RNA的过程,RNA则在细胞质中参与蛋白质的合成。
翻译是指RNA编码信息转化为氨基酸序列的过程。
本体应包括转录的概念、转录过程以及各类RNA的功能;翻译的过程、密码子的作用以及蛋白质的功能。
四、突变和变异生物体的遗传信息会发生突变和变异。
突变是指DNA序列的改变,可能是点突变、插入、缺失等。
变异则是指个体之间或同一基因不同等位基因之间的差异。
本体应包括突变的种类、突变的原因和突变对生物体的影响;变异的概念、变异类型和变异的作用。
五、遗传工程和基因编辑遗传工程是指利用基因技术对生物体进行基因的改变和转移,以获得所需的生物特征。
基因编辑则是对生物体的基因进行针对性修饰和调整。
本体应包括遗传工程的原理、遗传工程在医学和农业上的应用;基因编辑的方法、基因编辑技术在治疗遗传性疾病、改良农作物等方面的应用。
六、DNA指纹和DNA测序技术DNA指纹是利用DNA序列的差异对个体进行鉴定的技术。
DNA测序则是对DNA序列的测定。
本体应包括DNA指纹的概念、原理以及在司法鉴定和亲子鉴定中的应用; DNA测序的方法、海德尔格和苏打法测序的原理,以及基因组测序技术的发展。
七、植物克隆和动物克隆植物克隆是利用组织培养和无性繁殖的方法繁育植物;动物克隆是指通过细胞核移植等技术复制动物的过程。
高中生物分子遗传学知识点总结分子遗传学是现代生物学的重要分支,它研究的是生物生命活动的基础,也是基因功能和遗传信息传递的重要领域。
以下是高中生物分子遗传学的一些重要知识点总结。
一、DNA的结构和复制1. DNA的结构:DNA是由核苷酸单元组成的双螺旋结构,包含磷酸基团、五碳糖(脱氧核糖)、碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳥嘧啶)。
2. DNA的复制:DNA复制是指在细胞分裂过程中,通过酶的作用,将DNA的两条链分离后,以互补碱基配对的方式合成两条新的DNA 链。
二、RNA的结构和转录1. RNA的结构:RNA也是由核苷酸单元组成,但是它只包含单条链,其中糖骨架使用的是核糖。
2. 转录:转录是指将DNA模板上的遗传信息转化为RNA分子的过程。
在转录过程中,DNA的一部分被解开,形成一个可供RNA聚合酶进行配对合成的模板。
三、遗传密码和翻译1. 遗传密码:遗传密码是指RNA的核苷酸序列与氨基酸序列之间的对应关系。
共有64个密码子,其中61个密码子对应给定的氨基酸。
2. 翻译:翻译是指将mRNA上的核苷酸序列翻译成蛋白质的过程。
在翻译过程中,mRNA的信息被带有氨基酸的tRNA识别,最终形成多肽链。
四、基因表达的调控1. 甲基化:甲基化是一种通过在DNA分子上添加甲基基团来改变基因表达的方式。
甲基化可以抑制基因的转录,从而调控基因的表达水平。
2. 转录因子:转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质,它们能够促进或抑制基因的转录。
转录因子的不同结合方式和组合可以导致不同的基因调控模式。
五、基因突变和遗传疾病1. 点突变:点突变是指DNA序列中一个单个碱基的改变,可能导致蛋白质结构的改变,进而导致遗传疾病的发生。
2. 染色体突变:染色体突变包括染色体结构的改变和数目的改变,可能导致严重的遗传病。
六、逆转录和重组DNA技术1. 逆转录:逆转录是指将RNA作为模板合成DNA的过程,由逆转录酶完成。
逆转录在病毒的复制和细胞中的转座子等过程中起到重要作用。
分子遗传学综述引言分子遗传学是研究基因结构和功能的科学领域,它通过分析DNA、RNA和蛋白质等分子水平的信息,揭示了生物体遗传信息的传递和表达机制。
本文将综述分子遗传学的基本原理、技术方法以及在生物学研究和医学领域中的应用。
分子遗传学的基本原理1.DNA是生物体遗传信息的载体,由核苷酸组成。
基因是DNA上具有特定功能的序列,通过转录和翻译过程将基因表达为蛋白质。
2.基因组是一个生物体所有基因的集合。
人类基因组计划的完成标志着人类对自身基因组的认识取得了重大突破。
3.遗传密码是DNA上三个碱基对(密码子)与氨基酸之间的对应关系。
这一密码系统使得DNA中的信息能够被转录成RNA,并被翻译成蛋白质。
分子遗传学的技术方法1.PCR(聚合酶链反应):PCR可以在体外扩增特定DNA片段,为其他分子遗传学实验提供了大量的DNA材料。
2.基因克隆:通过PCR或其他方法获得目标基因的DNA片段,并将其插入载体(如质粒)中,然后将载体导入宿主细胞,实现基因的复制和表达。
3.DNA测序:DNA测序技术的发展使得我们能够准确、快速地确定DNA序列。
Sanger测序和新一代测序技术(如高通量测序)在分子遗传学研究中得到广泛应用。
4.基因组学:基因组学研究通过对整个基因组的分析,揭示了生物体基因组的结构、功能和演化规律。
分子遗传学在生物学研究中的应用1.基因功能研究:通过基因敲除、基因过表达等方法,揭示了特定基因在生物体发育、代谢、免疫等方面的功能。
2.进化遗传学:通过比较不同物种或个体间的DNA序列差异,推断出它们之间的亲缘关系和进化历史。
3.表观遗传学:研究表观遗传修饰对基因表达和细胞分化的影响,揭示了表观遗传调控在发育和疾病中的作用。
分子遗传学在医学领域中的应用1.基因诊断:通过检测特定基因的突变或多态性,确定个体是否携带遗传性疾病的风险。
2.基因治疗:利用基因工程技术,将正常基因导入患者体内,以修复或替代缺陷基因,治疗遗传性疾病。
分子遗传学与基因检测知识点总结1. 引言在现代生物学领域,分子遗传学和基因检测起到了至关重要的作用。
分子遗传学研究了遗传物质的结构、功能以及其在遗传信息传递中的作用;而基因检测则是利用分子遗传学知识和技术手段来检测个体的基因组,从而了解某些遗传疾病的风险、个体的遗传特征等。
本文将对分子遗传学和基因检测的相关知识点进行总结。
2. 分子遗传学知识点2.1 DNA结构与功能DNA是一个双链螺旋结构,由四种不同的碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳄鱼嘧啶)组成。
它在遗传信息的传递中起到了承载和复制的作用。
DNA分子通过碱基互补配对(A与T,C与G)实现了其遗传信息的传递和复制。
2.2 RNA的类型和功能RNA分为信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)和转运RNA(tRNA)等多种类型。
其中,mRNA是DNA的转录产物,作为模板参与蛋白质合成;rRNA则是组成核糖体的主要组分,参与蛋白质的合成过程;tRNA则将氨基酸运输到核糖体,参与蛋白质的合成和翻译。
2.3 基因表达调控基因表达的调控是指通过一系列调控机制控制基因的转录和翻译过程。
其中,转录水平的调控包括启动子的结合和转录因子的活化或抑制;翻译水平的调控包括调控tRNA的选择性和调控启动子中的小核仁RNA。
2.4 突变与遗传变异突变是指基因型或染色体结构的突然改变,是遗传变异的一种形式。
常见的突变类型包括点突变、插入突变、缺失突变和倒位突变等。
突变会导致基因编码的蛋白质发生结构或功能上的改变,进而可能引发遗传疾病。
3. 基因检测知识点3.1 基因检测的定义和意义基因检测是利用分子遗传学的知识和技术手段,对个体的基因组进行检测,以获取有关遗传特征、疾病风险等信息的过程。
基因检测可以帮助医生进行疾病的早期诊断、风险评估和个体化治疗等,对于遗传性疾病的防控具有重要意义。
3.2 基因检测的方法和技术基因检测方法包括PCR(聚合酶链式反应)、测序技术、核酸杂交等。
1、基因:遗传信息的基本单位。
一般指位于染色体上编码一个特定功能产物(如蛋白质或RNA 分子等)的一段核苷酸序列。
2、核型:是指一个物种所特有的染色体数目和每一条染色体所特有的形态特征,包括染色体长度、着丝粒的位置、臂比值、随体的有无、次缢痕的数目及位置。
3、染色体分带:用特殊的染色方法,使染色体产生明显的色带(暗带)和未染色的明带相间的带型,形成不同的染色体个性,以此作为鉴别单个染色体和染色体组的一种手段。
5、染色体带型:经过显带技术处理后的染色体,显示出特征性的带纹。
每一条染色体都有固定的分带模式,即称带型。
6.操纵子:指几个功能上相近或相关的结构基因排列在一起,由一个共同的启动子、操纵子或其它调控序列来调控这些基因的转录。
包括这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就称为操纵子。
7.外显子:真核基因中与成熟mRNA、rRNA或tRNA分子相对应的DNA序列,为编码序列。
8、内含子:初级转录物中无编码意义而被切除的序列。
在前体RNA中的内含子也常被称作“间插序列9、转座子:一种复合型转座因子,这种转座因子带有同转座无关的一些基因,入抗药性基因,它的两端是插入序列,构成了“左臂”和“右臂”,两个臂可以是正向重复,也可以是反向重复。
这种复合型转座因子称为转座子。
10、重叠基因:共有同一段DNA序列的两个或多个基因。
重叠方式:(1)基因套基因(2)部分重叠(3)三个基因重叠11、反转录转座子:指通过RNA为中介,反转录成DNA后进行转座的可动元件。
12、C值:一种生物单倍体基因组所含的DNA总量,称为该物种DNA的C值。
在低等真核生物中,C值的大小与生物的形态结构的复杂程度有关。
而在高等生物中则不具有这一相关性。
这种现象称为C值悖理。
N值悖论:处于不同进化阶梯,复杂性不同的生物种属所具有的基因数目与其结构的复杂性不成比例的现象。
13、RNP:核糖核蛋白:由RNA核糖核苷酸和蛋白质组成。
SNP:单核苷酸的多态性:单核苷酸多态性是指在同一物种的不同个体基因组的等位序列上单个核苷酸对存在差别的现象。
分子遗传学复习总结第二章基因的结构和功能一基因一酶学说:该学说具体体现了基因和酶之间的关系,表明每个基因控制单个酶的合成或激活其活性。
转化:通过裸露的外源DNA传递遗传信息。
转染:是转化的一种特殊形式。
用于原核细胞时,其外源DNA特指离体的phage DNA来感染感受态的细菌,并在其中表达;用于真核细胞时对任何裸露DNA 的吸收都成为转染。
接合:通过细胞与细胞之间的直接接触。
遗传信息单向传递到受体的过程。
转导:一个细胞的DNA或RNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。
自主发育:不受周围细胞的影响,按照自身基因型发育的现象。
非自主发育:受周围细胞的影响,不按自身基因型发育的现象。
1902 [英] Garrod.A首先研究了四种遗传病:黑酸尿病白化病胱氨酸尿病戊糖尿病;1952年发现糖原贮积症(Von Gierke氏病)病人缺乏葡萄糖-6-磷酸酶芽盘移植实验第二节人类酶缺陷的遗传基础一、半乳糖血症二、白化病三、苯丙酮尿症四. 莱-尼二氏症第三节遗传咨询和产前诊断一、遗传咨询(Genetic counseling):询问先征者的完整病史,家族史;查阅McKusick,V.A:《MendlianInheritance in Man 》是否为遗传病,遗传类型,发病风险?通过产前诊断,决定是否终止妊娠。
二、产前诊断(prenatal diagnosis):指征是:(1)亲体为携带者;(2)母亲曾生育过先天性异常的婴儿;(4)35-40岁以上的高龄孕妇;(5)曾有多次流产,早产和死胎的孕妇;(6)亲体曾多次接触过放射线或在妊娠早期服过一些胎儿致畸药物。
采集标本的方法:羊膜穿刺抽取羊水,收集胎儿脱落细胞;从宫颈粘液中获取绒毛膜细胞;直接从子宫控中吸取绒毛膜细胞;超声波可用于产前诊断神经管缺陷,如无脑儿,脊椎裂和水脑儿。
胎儿镜(fetoscope)又称羊膜镜或宫腔镜。
产前诊断的方法:细胞学,生物化学,分子生物学三、携带者的检出:方法:(1) 染色体核型分析(2) 酶活性的检测(3) 分子生物的方法。
第一章绪论1.分子遗传学:研究遗传信息大分子的结构和功能的科学。
它依据物理、化学的原理来解释生命遗传现象,并在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。
2.分子遗传学研究对象:从基因到表型的一切细胞内与遗变异有关的分子事件。
不仅仅包括中心法则中从DNA到蛋白质的过程。
研究内容:遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。
研究目标:明确遗传信息大分子对生物表型形成的作用机制。
3.分子遗传学的产生:在遗传学基础上结合分子生物学的发展产生4.分子遗传学的发展与应用(1)蛋白质遗传:(2)RNA干涉:一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默(3)遗传工程:利用DNA重组技术,将目的基因与载体DNA在体外进行重组,然后把这种重组DNA分子引入受体细胞,并使之增殖和表达的技术问1:如何评价中国转基因水稻商品化问题(你支持还是反对)?问2:如何看待利用遗传工程进行人工创造生命的问题(会给人类带来福音还是灾难)?第二章基因一、基因概念的发展1.1926 Morgan 《基因论》含义:①基因是染色体上的遗传单位,有很高稳定性能自我复制,进行遗传,在表型上具有一定的功能;②能发生变异,从而改变其控制的表型性状;③基因是独立、完整的遗传单位(最小单位),不能由交换再行分割;基因是功能单位(决定性状),基因是突变单位(基因是突变的最小结构),交换单位(交换的最小结构)三位一体的组合。
2.顺反子1)顺式结构:在一个等位基因内部发生两个以上位点的突变,两个突变位点位于同一染色体上,生物个体表现为野生型;2)反式结构:突变位点分别位于两个同源染色体上,为反式结构,生物个体表现为突变型。
▲一个具有顺反效应的DNA片段就是一个顺反子,代表一个基因(或者具有顺反效应的DNA片段就是一个基因)。
基因内部这些不同位点之间还可以发生交换和重组。
所以,一个基因不是一个突变单位,也不是一个重组单位。
3.Gilbert 基因是一个转录单位:基因是一个以不同来源的外显子为构件的嵌合体,处于沉默的DNA 介质(内含子)中4.分子水平上的基因概念:基因是一段制造功能产物的完整的染色体片段★鉴定基因的5个标准1)基因具有开放性阅读框ORF(被起始密码子与终止密码子所界定的一串密码子);2)基因往往具有一定的序列特征;3)基因序列具有一定的保守特性;4)基因能够进行转录;5)通过基因失活产生的功能改变鉴定基因。
Chapter 1: Genomes, Transcriptomes andProteomes1. 概述基因组(Genome):指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA 序列。
基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。
基因组学(Genomics):指研究生物的整个基因组,涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。
基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。
基因组表达的最初产物是转录组,即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。
转录组由转录过程来维持。
基因组表达的第二个产物是蛋白质组,即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。
这是通过翻译过程来完成的。
2.1 Genes are made of DNA奥地利神父孟德尔1865年根据7个碗豆性状的实验提出了遗传因子假说,认为每个性状由遗传因子控制,并提出了遗传因子的分离与自由组合两大遗传规律。
证明基因由核酸 (DNA或RNA) 组成的3个著名实验:①肺炎双球菌的转化试验;DNA是遗传物质②噬菌体感染实验;只有DNA是联系亲代和子代的物质③烟草花叶病毒的感染实验。
RNA也是遗传物质2.2 The structure of DNAA. Nucleotides and polynucleotidesB. The model of double helixDNA 晶体X射线衍射图谱 为揭示DNA分子的二级结构提供了重要实验证据a. Watson and Crick (1953) 提出的DNA双螺旋结构模型:" DNA分子通常以右手双螺旋形式存在,两条核苷酸链反向平行,且互为互补链。
" 戊糖-磷酸骨架在分子的外铡,在分子表面形成大沟和小沟,碱基堆积于螺旋内部。
" 碱基间通过氢键相互连接,A 和T 以2个氢键配对, G和C 以3个氢键配对。
" 螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm ,每10个碱基对螺旋上升一圈,螺距为3.4nm ,直径为2.37 nm 。
b. DNA双螺旋结构的稳定力:• 碱基间形成的氢键/ • 相邻碱基间的疏水堆积力/ • 碱基相互作用的范德华力尽管氢键使得双链中的碱基间的配对具有特异性(只有互补的两条链之间才能形成DNA双链),但其对于双螺旋的总体上的稳定性并无太大贡献。
核酸分子的稳定性的根源在于碱基对之间的疏水堆积力。
作为芳香族化合物,碱基的平面使其不能在自由溶液中与水分子形成氢键,即它们是疏水的。
疏水效应使双链DNA 成为能量上最为稳定的结构。
尽管这种堆积作用在RNA 中也存在,但其在双链DNA中达到了最大化。
c. DNA双螺旋结构的类型:三种形态的DNA :A-DNA, B-DNA, Z-DNA两类:右手螺旋和左手螺旋3. RNA and the Transcriptome• 基因组表达的最初产物是转录组,即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。
• 转录组中的RNA分子以及其他来自非编码基因的RNA都由转录过程产生。
1. 稳定性差2. 主要以单链形式存在3.2 细胞内的RNA组分 (mRNA/ rRNA / tRNA)核小RNA(SnRNA) :发现于真核生物细胞核中,与前体mRNA剪接成成熟mRNA 的过程相关。
核仁小RNA(snoRNA):发现于真核细胞核的核仁区,在rRNA分子的加工过程中起到核心作用(比如在某个核苷酸位点上加上一个甲基)。
微小RNA(miRNA)和短干扰RNA(siRNA):是调控个别基因表达的小RNA 。
3.3 Processing of precursor RNA末端修饰 / 剪接 / 剪切/化学修饰化学修饰在rRNA、tRNA和mRNA 中都存在;其中, mRNA 的化学修饰称作RNA 编辑。
3.4 The transcriptome转录组虽然不到细胞总RNA 的4% ,却是细胞中最重要的组分,因为它包含了基因组表达的下一个阶段中所要使用的编码RNA 。
转录组从不从头合成(denovo),一个细胞通过细胞分裂诞生时就接收了其上一代的部分转录组,并维持一生。
各蛋白质编码基因的转录过程并不是导致转录组的合成,而是通过替换被降解的mRNA 来维持转录组,并通过开闭不同的基因的表达来改变转录组的组成。
3.5 转录组研究的方法A. 通过序列分析研究转录组1) RNA-seq研究转录组最直接的方法是将其中的mRNA为cDNA ,并对所有cDNA 克隆进行测序,再与基因组序列进行比较分析。
这可以借助第二、三代测序技术进行。
2) 基因表达系列分析(Serial analysis of gene expression, SAGE)SAGE技术不是研究完整的cDNA ,它产生长度12bp的短序列,每一条都代表了转录组中存在的一种mRNA 。
技术基础:412=16,777,216 bp ,真核mRNA平均1500 bp ,412相当于11,000个转录物,这比最复杂的转录组中存在转录物数目还多,因此12bp序列能够代表某一种mRNA 。
SAGE切下来的片段被收集起来,头尾相连以产生一个串联体,进行测序分析。
串联体中的各个标签序列信息被读取并与基因组中的基因序列比对,从而可以分析哪些基因被转录,表达水平如何。
B. 通过微阵列或芯片分析来研究转录组构成转录组的mRNA 总体被反转录成一个cDNA 的混合物,然后被标记,用于和芯片或微阵列杂交。
优点:可用于快速评估两个或多个转录组间的差异。
用不同的荧光来标记cDNA样品,微阵列与两个样品同时杂交,可以减少由于试验误差引起的差异。
4. Proteins and the Proteome基因组表达的第二个产物是蛋白质组,即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。
这些蛋白质是通过翻译那些组成转录组的mRNA分子而合成的。
4.1 Protein structure蛋白质和DNA分子一样,是一个线性的无分支的多聚体。
蛋白质中的单体亚单位称为氨基酸。
氨基酸形成的多聚体或多肽在长度上很少超过2000个单位。
a. primary structure氨基酸通过肽键连接成一条多肽链。
b. secondary structure指多肽采取的不同构象,由不同氨基酸之间形成的氢键所稳定。
α螺旋;β片层c. tertiary structure是将多肽链的二级结构组分折叠成为三维构型而形成的。
它被各种化学力所稳定:氨基酸残基间的氢键;带电荷的氨基酸R基团间的静电相互作用;疏水相互作用;半胱氨酸残基间的二硫键d. quaternary structure两条或更多已形成三级结构的多肽链组合在一起形成一个多亚基蛋白质。
不是所有蛋白质都有四级结构;稳定力包括:二硫键(稳定);氢键,疏水作用(松散)X射线晶体学;核磁共振波谱学;三维电镜重构B. 蛋白质的多样性取决于氨基酸的多样性组成蛋白质的氨基酸在化学性质上有多样性,因此蛋白质的功能也是多种多样的。
氨基酸的多样性源于R基团。
非极性(疏水)极性(亲水)带负电荷带正电荷4.2 The proteome蛋白质组包括了在特定时间存在于细胞中的所有蛋白质。
A. The link between the transcriptome and the proteomeB. 蛋白质组和细胞生化功能之间的联系基因组编码的生物学信息最终由蛋白质表现。
蛋白质能够执行各种生物学功能:生物催化作用(酶);结构(细胞骨架由蛋白质决定);运动(收缩蛋白);运输(血红蛋白运输血液中的氧);调节细胞进程(信号蛋白、活化调节因子);保护细胞个体(抗体);储藏功能(麦醇溶蛋白)。
4.3 蛋白质组研究的方法A. 蛋白谱(表达蛋白质组学)用来研究一个蛋白质组组成的特定技术。
蛋白谱基于两项技术:蛋白电泳和质谱a. 双向电泳:等电点等电点:蛋白质的净电荷为零时溶液的PH值。
b. MALDI-TOF (基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)• 用于鉴定蛋白组中的蛋白质,最多可以分析出50个氨基酸长度的多肽,因此一个蛋白质可以通过胰酶将其消化后进行测定。
• 一旦多肽片段被离子化,多肽的质量/ 电荷比就可以通过它在质谱仪中从电离源到检测器的“ 飞行时间”来确定。
通过质荷比能够确认多肽片段的分子质量。
• 计算机中含有一个由所研究的物种基因组编码的每一个蛋白质经胰酶消化后各个片段的预计相对分子质量的数据库,计算机通过比较数据库与检测到的多肽片段的分子质量来确认最可能的初始蛋白质。
B. 蛋白质印迹法(Western 杂交)Western 杂交是将蛋白质电泳、印迹、免疫测定融为一体的特异性蛋白质的检测方法。
其原理是:生物中含有一定量的目标蛋白。
先从生物细胞中提取总蛋白或目标蛋白,将蛋白质样品溶解于含有去污剂和还原剂的溶液中,经SDS-PAGE 电泳将蛋白质按分子量大小分离,再把分离的各蛋白质条带原位转移到固相膜(硝酸纤维素膜或尼龙膜)上。
然后加入特异性抗体(一抗),膜上的目的蛋白(抗原)与一抗结合后,再加入能与一抗专一性结合的带标记的二抗(通常一抗用兔来源的抗体时,二抗常用羊抗兔免疫球蛋白抗体),最后通过二抗上带标记化合物(一般为辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶,或用同位素或生物素标记)的特异性反应进行检测。
根据检测结果,从而可得知被检生物细胞内目的蛋白的表达与否、表达量及分子量等情况。
C. 鉴定与某一蛋白质相互作用的蛋白质通过鉴定有相互作用的成对或成组的蛋白质能够获得基因组活性相关的重要数据。
构建蛋白质相互作用图谱被视为是连接蛋白质组学与细胞生物化学过程的一个重要步骤。
a. 噬菌体展示该技术采用了一种基于λ 噬菌体或某种丝状噬菌体的独特的克隆载体。
待测基因被插入载体后,它的蛋白质产物能与噬菌体外壳蛋白以融合形式表达。
使用噬菌体展示库来寻找与待测蛋白质相互作用的蛋白质的噬菌体。
b. 酵母双杂交激活因子(转录因子):一类控制基因表达的蛋白质,包含DNA结合结构域和转录激活结构域。
双杂交系统使用缺乏某一报告基因相应激活因子的酿酒酵母菌株,此时报告基因是不表达的。
D. 蛋白质相互作用图谱也叫蛋白质相互作用网络,能展现一个蛋白质组中各成员间发生的相互作用。
Chapter 2 Studying DNA1.概述DNA重组技术:借助工具酶按预定的方式操作DNA分子,将DNA分子切成小片段,并重新将它们连接在一起,形成自然界不存在的组合体。
聚合酶链式反应(PCR)2.1 DNA聚合酶/核酸酶、连接酶、末端修饰酶以现有DNA或RNA分子为模板合成DNA的酶,称为(依赖模板的)DNA聚合酶。
A. 依赖模板的DNA聚合酶的工作模式按照碱基互补配对的原则,从5’→3’方向合成,需要寡聚核苷酸作为引物。