花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課課件

花卉分子生物學(xué)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)基因和基因組復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯基因表達(dá)與調(diào)控基因功能研究方法基因工程原理花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課考試題型：一、名詞解釋（每題3分，共24分）二、單項選擇題（每題1.5分，共15分）三、判斷題（每題1分，共10分）四、簡答題（每題6分，共36分）五、論述題（每題15分，共15分）考試成績60%，平時成績40%花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課第一、二章

遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)染色體的結(jié)構(gòu)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)及證明核酸的化學(xué)組成及理化性質(zhì)花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元核小體nuclesome8個組蛋白分子組成核小體的核心DNA在八聚體纏繞1.75圈，大約146bp組蛋白H1結(jié)合在DNA分子的出口和入口處染色體的結(jié)構(gòu)花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)肺炎雙球菌感染實驗（Griffith,1928）噬菌體感染實驗（HersheyandChase，1952）3.煙草花葉病毒(TMV)感染試驗花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課核酸的化學(xué)組成及理化性質(zhì)脫氧核糖核酸

DeoxyribonucleicAcid,DNA核糖核酸

RibonucleicAcid,RNA結(jié)構(gòu)單位：核苷酸（五碳糖、堿基、磷酸）花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課DNA的二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)要點：反向平行;

堿基配對;

堿基距離為0.34nm;

螺距為3.4nm。花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課核酸的雜交核酸分子雜交：具有互補序列（或某一區(qū)段互補）的兩條多核苷酸鏈，通過堿基互補配對形成穩(wěn)定的雙鏈分子的過程。Northern、Southern、Western花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課第三章DNA的生物合成復(fù)制體系復(fù)制的過程（起始、延伸、終止）

體外復(fù)制—PCR技術(shù)簡介花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課復(fù)制體系

底物:

dATP,dGTP,dCTP,dTTP

聚合酶:

依賴DNA的DNA聚合酶（DNA-pol）

模板:

解開成單鏈的DNA母鏈引物:

提供3

-OH末端使dNTP可以依次聚合

其他的酶和蛋白質(zhì)因子DNA連接酶螺旋酶DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶單鏈結(jié)合蛋白花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課催化5’

3’方向合成多聚核苷酸

3’

5’核酸外切酶活性：使酶能從剛合成的鏈的3’末端切下核苷酸

校讀核酸外切酶活性：從合成的鏈中去除一部分已經(jīng)和模板結(jié)合的核苷酸，這一功能主要存在于細(xì)菌DNA復(fù)制后的滯后鏈過程中不連接DNA片段的連接過程中DNA聚合酶的三種活性：

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課DNApolymerase基本功能花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課

聚合酶鏈反應(yīng)簡稱PCR，是一項在短時間內(nèi)大量擴增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)。

基因的體外復(fù)制——PCR技術(shù)花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

(polymerasechainreaction,PCR）模板引物dNTPMg2+

TaqDNA聚合酶變性延伸退火花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課第四章轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板，在RNA聚合酶的作用下合成mRNA，將遺傳信息從DNA分子上轉(zhuǎn)移到mRNA分子上，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄。

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子RNA合成方向：5’→3'花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課二、參與轉(zhuǎn)錄起始的關(guān)鍵酶與元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌為例）（1）全酶(holoenzyme)

由4種(5個)亞基α2ββ’σ組成（2）核心酶(coreenzyme)

α2ββ’

，參與轉(zhuǎn)錄的全過程（3）σ亞基亦稱σ因子（σfactor)—轉(zhuǎn)錄輔助因子

識別啟動子，不參與轉(zhuǎn)錄過程花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課（二）啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。41-44bp花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課原核生物啟動子保守序列轉(zhuǎn)錄起點-10區(qū)（Pribnow框）T80A95T45A60a50T96-35區(qū)（Sextama框）T84T84G78A65C54a456bpCATTATAATTTGACA15~20bp-10元件-35元件-1+1+30花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課σ因子RNA聚合酶中識別及結(jié)合啟動子的亞基，延長時脫落，不參與轉(zhuǎn)錄過程，是轉(zhuǎn)錄輔助因子。σ因子識別位點：啟動子-35區(qū)、-10區(qū)（一）轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物三、轉(zhuǎn)錄的基本過程：起始、延伸、終止真核生物的起始

較原核生物復(fù)雜

◆順式作用元件

◆轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor,TF)

RNA聚合酶Ⅱ所需的轉(zhuǎn)錄因子

---轉(zhuǎn)錄因子Ⅱ（TFⅡ）

●

亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。核心酶····DNA····RNA（二）轉(zhuǎn)錄延伸花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課終止子（terminator，t）

●強終止子－內(nèi)部終止子

●弱終止子－需要ρ因子（rhofactor）又稱為ρ依賴性終止子（Rho-dependentterminator）不依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止（三）轉(zhuǎn)錄終止花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課四、轉(zhuǎn)錄后加工花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課mRNA轉(zhuǎn)錄后加工原核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時即進行翻譯。亦有少數(shù)多順反子的mRNA需要核酸酶切成小單位，然后再翻譯。真核生物mRNA原初轉(zhuǎn)錄物很大，在加工過程中形成許多分子大小不等的中間物，稱為核內(nèi)不均一RNA（hnRNA)，需要進一步進行加工修飾轉(zhuǎn)化為mRNA。加工包括：（1）hnRNA被剪接，剪掉內(nèi)含子（DNA上非編碼序列）轉(zhuǎn)錄序列，拼接外顯子（DNA上的編碼序列）轉(zhuǎn)錄序列。（2）3’端添加polyA“尾巴”；（3）5’端連接“帽子”結(jié)構(gòu)（m7G5

ppp5

NmpNp-）花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課五、原核生物與真核生物mRNA的特征比較

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多順反子的形式存在多順反子mRNA：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質(zhì)的mRNA?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課●5’

端無“帽子”結(jié)構(gòu)，3’

端沒有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)。SD序列：mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課2、真核生物mRNA的特征5’

端存在“帽子”結(jié)構(gòu)多數(shù)mRNA

3’

端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外）以單順反子的形式存在花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課逆轉(zhuǎn)錄原理的應(yīng)用－RT-PCR

反轉(zhuǎn)錄PCR：是將RNA的反轉(zhuǎn)錄（RT）和cDNA的聚合酶鏈擴增（PCR）相結(jié)合的技術(shù)。主要用于基因表達(dá)的檢測。ProteinBiosynthesis

蛋白質(zhì)的生物合成第五章翻譯

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課mRNA簡并性通用性連續(xù)性搖擺性

每3個核苷酸為一組，對應(yīng)一個氨基酸，叫做一個密碼子（codon)。

起始密碼子：AUGGUG;終止密碼子:UAAUAGUGA一、DNA與遺傳密碼（一）mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的模板起始密碼子：AUG終止密碼子：UAA,UGA,UAG編碼區(qū)非編碼區(qū)開放讀框（openreadingframe,ORF）二、3種RNA分子（二）tRNA—轉(zhuǎn)運氨基酸（二）tRNA—轉(zhuǎn)運氨基酸通過密碼子與反密碼子的相互作用

堿基互補配對原則tRNA的功能真核生物：游離核糖體或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合原核生物：游離核糖體或與mRNA結(jié)合成串狀的多核糖體（三）核糖體(rRNA)—蛋白質(zhì)合成場所三、蛋白質(zhì)的生物合成過程三種RNA：mRNA、tRNA、rRNA原料：20種aa需要酶及眾多蛋白因子、ATP、GTP等蛋白質(zhì)合成方向：N端→C端mRNA的翻譯方向：5ˊ→3ˊ（一）蛋白質(zhì)合成的一般特征（二）蛋白質(zhì)生物合成的過程兩個前提：氨基酸活化核糖體解離進位成肽轉(zhuǎn)位（三）肽鏈的延伸第六章基因和基因組

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課1950年，發(fā)現(xiàn)玉米粒的顏色經(jīng)常發(fā)生變化認(rèn)為：一種控制基因在玉米基因組中移動的結(jié)果移動基因(movablegenens)指可在DNA分子間進行轉(zhuǎn)移的DNA片段。也叫跳躍基因(jumpinggenes)?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課DNA-RNA方式轉(zhuǎn)座子DNA-DNA方式轉(zhuǎn)座子花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課基因家族基因家族（multigenefamily）指DNA序列具有較高的同源性（通常大于50%），并且其編碼產(chǎn)物具有相同或相似生理功能的一組結(jié)構(gòu)基因。直系同源（orthology）是指不同物種內(nèi)的同源序列，它們來源于物種形成時的共同祖先基因。旁系同源（paralogy）基因是指同一基因組（或同一物種的基因組）中，由于始祖基因的加倍而橫向/水平方向（horizontal）產(chǎn)生的幾個同源基因。花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課RNAmRNA外顯子1外顯子2外顯子3內(nèi)含子1內(nèi)含子2DNA剪切斷裂基因指基因的編碼序列在DNA分子上是不連續(xù)排列的，而是被不編碼的序列所隔開?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課真核生物基因組

真核生物的基因組定義：一個物種的單倍體的染色體數(shù)目稱為該物種的基因組?；蚪M的大?。–值）：一個基因組含有的堿基總數(shù)。表達(dá)序列、重復(fù)序列和非編碼序列。花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課

高等生物具有比低等生物更復(fù)雜的生命活動，所以，理論上應(yīng)該是它們的C值也應(yīng)該更高。但是事實上C值沒有體現(xiàn)出與物種進化程度相關(guān)的趨勢。高等生物的C值不一定就意味著它的C值高于比它低等的生物。這種生物學(xué)上的DNA總量的比較和矛盾，稱為C值悖論?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課真核生物基因組都是由大分子雙鏈線狀DNA構(gòu)成。染色體通常成對出現(xiàn)（雙倍體）?；蚪M非常龐大，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，有多個復(fù)制起始位點?；蚪M中存在大量的重復(fù)序列以及非編碼序列。在一定程度上也是生物進化的標(biāo)尺。真核生物基因組中也存在一些可移動的DNA序列（轉(zhuǎn)座元件）。真核生物基因組的特點花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課微衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）

其重復(fù)單位為2~5bp，存在于常染色體，常見于內(nèi)含子中。人類基因組DNA中平均每6～10kb就有一個STR位點。不同個體之間在一個同源STR位點的重復(fù)次數(shù)不同。由于重復(fù)單位及重復(fù)次數(shù)不同，使其在不同種族，不同人群之間的分布具有很大差異性，構(gòu)成了STR遺傳多態(tài)性。(CA)n和(TG)n：核心序列結(jié)構(gòu)相同，重復(fù)單位數(shù)目10-60個花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課第七章真核生物基因表達(dá)的調(diào)控DNA水平上的調(diào)控染色質(zhì)水平上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄后調(diào)控翻譯后調(diào)控花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課真核基因表達(dá)調(diào)控的順式作用元件順式作用元件(cis-actingelement)是指DNA分子上對基因表達(dá)有調(diào)節(jié)活性的特定核苷酸序列。順式作用元件多位于基因上游或內(nèi)含子中，只影響同一DNA分子上的基因。真核基因的順式作用元件按其功能可以分為：啟動子,增強子,靜止子1.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課組成型啟動子

組成型啟動子在所有組織中都能啟動基因的表達(dá)。組織特異型啟動子誘導(dǎo)型啟動子

所謂誘導(dǎo)型啟動子就是在某些特定的物理或化學(xué)的刺激下，此種啟動子可以大幅度地提高基因的轉(zhuǎn)錄水平，因此，亦稱為誘導(dǎo)型調(diào)節(jié)序列或誘導(dǎo)型增強子啟動子類型及應(yīng)用研究花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課反式作用因子

反式作用因子（trans-acting

factor）指一些與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)因子。真核生物反式作用因子通常指轉(zhuǎn)錄因子（transcription

factor，TF）。反式作用因子與順式作用元件之間的共同作用，才能夠達(dá)到對特定基因進行調(diào)控的目的?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)能夠選擇性調(diào)控某種或某些基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的蛋白質(zhì)因子稱為特異性轉(zhuǎn)錄因子.為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。一般轉(zhuǎn)錄因子特殊轉(zhuǎn)錄因子花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域二聚化結(jié)構(gòu)域與RNA聚合酶結(jié)合與順式元件識別、結(jié)合花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課2.DNA水平的調(diào)控DNA水平上的調(diào)控是通過改變基因組中有關(guān)基因的數(shù)量和結(jié)構(gòu)順序而控制基因的表達(dá)?；驍U增基因重排

DNA的甲基化花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課DNA的甲基化指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)的作用下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)為甲基供體，將甲基添加在DNA分子中的堿基上?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率從而引起基因的失活?；钴S表達(dá)的基因都是甲基化不足的基因。表達(dá)活性與甲基化程度呈負(fù)相關(guān)。甲基化可以調(diào)控基因表達(dá)花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課3.染色質(zhì)水平的調(diào)控

組蛋白質(zhì)修飾

組蛋白的乙?；突虮磉_(dá)的狀態(tài)相關(guān)。

被組蛋白覆蓋的基因如果要表達(dá)，首先要改變組蛋白的修飾狀態(tài)，使其與DNA的結(jié)合由緊變松，這樣靶基因才能與轉(zhuǎn)錄復(fù)合物相互作用。因此，組蛋白是重要的染色體結(jié)構(gòu)維持單元和基因表達(dá)的負(fù)控制因子。花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課4.轉(zhuǎn)錄后調(diào)控mRNA剪接RNA干擾microRNA花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課(1)mRNA的剪接大多數(shù)真核生物基因是不連續(xù)的，外顯子與內(nèi)含子相間排列而轉(zhuǎn)錄的時候外顯子和內(nèi)含子是一起轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄以后必須降內(nèi)含子切除，才能形成成熟的mRNA分子這個過程成為內(nèi)含子的剪接（splicing）花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課可變剪接同一初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過不同的剪接方式，形成不同的成熟mRNA分子。

選擇性剪接的不同形式＊深藍(lán)：均保留的exon;

淺藍(lán)：僅在一個mRNA中保留的exon;

黃色：intron;

紅線：被剪切去的區(qū)域?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課（2）RNA干擾

一些小的雙鏈RNA可以高效、特異地阻斷體內(nèi)特定基因表達(dá)，促使mRNA降解，誘使細(xì)胞表現(xiàn)出特定基因缺失的表型,稱為RNA干擾(RNAinterference,RNAi，也譯作RNA干預(yù)或者干涉或者沉默)?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課（3）microRNAmiRNA是廣泛存在于真核生物中的一組短小的、不編碼蛋白質(zhì)的RNA家族，它們是由19-25個核苷酸組成的單鏈RNA；類似于siRNA的分子，由高等真核生物基因組編碼，miRNA通過和靶基因mRNA堿基配對引導(dǎo)沉默復(fù)合體（RISC）降解mRNA或阻礙其翻譯。

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課5.翻譯后調(diào)控直接來自核糖體的線狀多肽鏈?zhǔn)菦]有功能的，必須經(jīng)過加工、蛋白質(zhì)折疊才具有活性。

花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課按照育種目標(biāo)，根據(jù)已知的目標(biāo)性狀的遺傳背景，進行嚴(yán)密的分子設(shè)計，通過體外DNA重組技術(shù)和DNA轉(zhuǎn)移技術(shù)，有目的地改造生物體，以創(chuàng)造出新的生物類型的技術(shù)體系。第十章植物基因工程花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課基因工程中的工具酶限制性內(nèi)切核酸酶

DNA連接酶

DNA聚合酶反轉(zhuǎn)錄酶最重要的工具酶是限制性內(nèi)切核酸酶花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課

將外源DNA片段運送進宿主細(xì)胞進行擴增或表達(dá)的運載工具稱為載體。植物基因工程載體

克隆載體：分離和擴增目的基因使用的載體。轉(zhuǎn)化載體：將目的片斷導(dǎo)入受體細(xì)胞并使之表達(dá)的載體。花卉分子生物學(xué)復(fù)習(xí)課植物基因工程中常用的選擇標(biāo)記和報告基因功能：在選擇壓力下把轉(zhuǎn)化體選擇出來。特點：在特定培養(yǎng)基上生長；與目的基因嵌和表達(dá)?；ɑ芊肿由飳W(xué)復(fù)習(xí)課報告基因和選擇基因的