中文版分生第七課課件

1、分子生物學(xué)-基因操作(gene manipulation) 柴 玉 榮 鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 組胚 1Gene Manipulation StartsAt the DNA LevelThe nucleuscontains DNASource: Access Excellence我們需要操縱基因的DNA編碼的蛋白質(zhì). DNA本身就是一個雙螺旋分子儲存在核細(xì)胞. 機(jī)體內(nèi)每一個細(xì)胞都完全相同的DNA分子. 2DNA Is PackagedSource: Access Excellence雙鏈DNA； 染色體 濃縮染色體是有DNA構(gòu)成在整個生命周期的細(xì)胞,DNA是一個不凝結(jié)的形式.染色體僅出現(xiàn)在細(xì)胞分裂

2、的過程.3染色體包含基因染色體基因資料來源與卓越所有基因存在于在染色體上的特定的位置。每條染色體包含有成千上萬的基因4分析工具常常使用的理化分析方法: 超速離心法用來評估材料。大小電泳用來測試高電荷質(zhì)量比紫外吸收分光光度法測定此外光的吸收量和DNA成正相關(guān)基礎(chǔ)化學(xué)分析氮磷比率為1.675凝膠電泳這項(xiàng)技術(shù)可以確定dna6凝膠電泳的步驟1. 用限制性內(nèi)切酶切割dna.2. 使dna片段通過凝膠.3. 在凝膠中片段會形成dna帶4. DNA帶是獨(dú)一無二的,可以用來確定一個物種.5. DNA帶像“遺傳指紋”.7DNA: 遺傳物質(zhì)在1944年 一組測試確定了傳代物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)應(yīng)用的技術(shù)已經(jīng)排除了蛋白質(zhì)和

3、rna作為遺傳物質(zhì)的可能性確定dna就是遺傳物質(zhì)8赫爾希-蔡斯轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)的過程他們顯示噬菌體感染是來自于DNA9DNA 結(jié)構(gòu)羅莎琳富蘭克林的x射線數(shù)據(jù)表明有一個螺旋DNA的形狀;數(shù)據(jù)還表明是一個常規(guī)，重復(fù)的結(jié)構(gòu)DNA序列被認(rèn)為不規(guī)則的沃森和克里克提出了磷酸多糖骨架在外面,堿基對在內(nèi)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型10DNA螺旋結(jié)構(gòu)類似于一個螺旋樓梯梯子兩側(cè)的把手代表著磷酸多糖樓梯的臺階像堿基對每十個堿基對環(huán)形上升一周箭頭所示是反向平行的雙聯(lián)11DNA的組成生化學(xué)家在20世紀(jì)40年代確定了核苷酸的組城DNA的組成包括含氮堿基: 腺嘌呤 (A)胞嘧啶(C)鳥嘌呤 (G)胸腺嘧啶 (T)磷酸脫氧核糖12DNA的組成D

4、na是磷酸核糖在外，堿基對在內(nèi)的雙螺旋分子堿基對按照一定的法則配對:A結(jié)合TG結(jié)合C13RNA 組成成分含氮堿基和dna一樣，只是尿嘧啶取代了胸腺嘧啶磷酸核糖14核苷酸DNA 和 RNA 的組成亞單位是核苷酸，它們連接在一起，形成核酸鏈核苷酸包含一個和磷酸核糖1位相連的基團(tuán)Dna和rna中的磷酸和核糖通過磷酸二酯鍵相連接15DNA 連接核苷酸 是由 核苷和一個磷酸基團(tuán)通過磷酸二酯鍵相連接組成的核苷酸可能含有一個兩個甚至三個磷酸基團(tuán)16核苷三磷酸例如三磷酸核苷有極性分子的頂端含有一個5磷酸基即5端底部含有一個3羥基即3端17核酸的物理化學(xué)性質(zhì)DNA和RNA分子能在幾個不同的結(jié)構(gòu)變體中出現(xiàn)相對濕度

5、的變化會引起DNA分子結(jié)構(gòu)的變化Dna螺旋在生理情況下是右手螺旋，但是在1979年人們發(fā)現(xiàn)了左手螺旋形的dna分子 左手螺旋的dna分子被稱為Z-DNA一個基因活化需要Z-DNA18各種DNA的結(jié)構(gòu)高濕度下的dna是B型 DNA在比細(xì)胞內(nèi)的濕度下降75%左右的環(huán)境中dna表現(xiàn)為A型在A型時堿基對不再垂直于螺旋軸A型DNA可以在當(dāng)一個DNA與RNA在溶液中雜交時看到19Dna的生物特異性G和C,A和T的比值在任何特定的有機(jī)體是固定的G + C占總百分比的變化從22到73%不等這樣的差別在物理性質(zhì)上也得到體現(xiàn)20DNA 變性在熱的作用下，dna連保持完整的共價(jià)鍵力量變得削弱和不穩(wěn)定維持穩(wěn)定的力量破

6、壞時，兩條連發(fā)生變性或融化當(dāng)有一半的DN連接斷開時的溫度成為解鏈溫度或TmGC 在dna中的含量對解鏈溫度有影響，含量越高解鏈溫度越高21DNA 變性除了溫度下列方法也可使dna變性:有機(jī)溶劑高 pH低滲溶液GC 含量也會影響 DNA 密度直接的，線性相關(guān)這是由于一個A-T堿基的摩爾體積比堿基的G-C摩爾體積要大22DNA 復(fù)性Dna雙鏈解離后在合適的環(huán)境中會重新結(jié)合在一起，這個過程稱為熱處理或者是復(fù)性n三個重要的因素:溫度 最好低25度于 TmDNA 濃度 在一定范圍內(nèi)應(yīng)使?jié)舛容^高以便于兩條鏈能識別對方復(fù)興時間 時間越久，越容易發(fā)生23多核苷酸連雜交雜交就是兩種不同的核酸結(jié)合在一起雙聯(lián)應(yīng)當(dāng)包

7、括 1條 DNA 和1 條RNA也可以是兩條互補(bǔ)的或者是大部分互補(bǔ)的dna鏈24DNA 大小Dna大小有三種衡量方法:堿基對的數(shù)目 分子量-一個堿基對約是660長度 每10.4個堿基對組成一個螺旋，長度約是33.2 ?？梢杂秒娮语@微鏡或者是凝膠電泳來測量分子量的大小 25DNAs各種大小和形狀噬菌體DNA是典型的例子有的dna是線狀的超螺旋的 DNA 像扭曲的橡皮筋26自然狀態(tài)下的DNA尺寸范圍從幾千個堿基到成千上萬的序列變化不等小分子量的到哪能通過電子顯微鏡估算這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)然也能分辨出dna的形狀是環(huán)形的，線性的，還是超螺旋的DNA 大小27Dna大小與基因組容量大小的關(guān)系如何知道在dna分子

8、的特定片段中有過少個基因?不能單從dna的大小來決定相關(guān)因素:Dna和基因的關(guān)系?基因之間的關(guān)聯(lián)?28Dna大小與基因組容量大小的關(guān)系在dna分子中有過少個基因? 假設(shè)如下 基因翻譯成蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)大約有 40,000 D有多少氨基酸這是否代表什么?平均一個氨基酸的質(zhì)量大約是110 D平均蛋白質(zhì)- 40000/110 = 364氨基酸各氨基酸= 3 DNA堿基對364個氨基酸需要1092堿基對29DNA 基因組容量平均DNA會有多大?大腸桿菌 染色體4.6 x 106 bp4200 蛋白質(zhì)L噬菌體 (侵染大腸桿菌)4.85 x 104 bp44 蛋白質(zhì)x174噬菌體 (最小當(dāng)中的一種)5375

9、bp5蛋白質(zhì)30DNA含量和C值矛盾C值矛盾是每單倍體細(xì)胞的DNA含量值可能會以為更復(fù)雜復(fù)雜生物體比簡單的生物體需要更多的基因相對于酵母，老鼠或人這個觀點(diǎn)是正確的但是青蛙比人類每個細(xì)胞多7倍31C值矛盾觀察發(fā)現(xiàn),更復(fù)雜的生物并不一定總是需要比簡單的有機(jī)體更多的基因，這一點(diǎn)被稱為C值矛盾最有可能的解釋是,DNA悖論不編碼基因的功能是目前復(fù)雜的組織有更多的越少的DNA的原因32DNA, 基因，蛋白質(zhì)之間的關(guān)系基因?DNA?蛋白質(zhì)?33基因和蛋白質(zhì)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)表明,有缺陷的基因表達(dá)的酶也會有缺失這些導(dǎo)致一個假設(shè)的產(chǎn)生，一個基因負(fù)責(zé)制造一種酶可能但并不完全正確的假設(shè)酶可以有幾個多肽、每一個基因編碼只有一

10、個多肽許多基因編碼非酶蛋白質(zhì)一些基因的終端產(chǎn)物不是多肽鏈組成341. 蛋白質(zhì)序列與基因序列相關(guān) NH3+-Met-Asp-Gly-Trp-Ser-Lys-COO- ATG GAT-GCT TGG-AGT-AAA C C C G A TCT G C A G2. 基因的遺傳信息被用來設(shè)計(jì)聚合酶鏈反應(yīng)的引物正向引物: 5-ATGGAT/CGCN-3反向引物: 5-T/CTTNC/GT/ACCA-3注釋: T/C =在這個位置混合T和C; N =四個核苷酸的混合物反向引物正相反補(bǔ)充的基因序列基因和蛋白質(zhì)的關(guān)系35基因的活性基因執(zhí)行三個主要的角色保守復(fù)制生成RNA和蛋白質(zhì)積累突變36A-復(fù)制富蘭克林和威爾金斯利用x射線衍射技術(shù)得到DNA的數(shù)據(jù),沃森和克里克提議DNA雙螺旋結(jié)構(gòu):兩條