【正文】 合成的 mRNA稱為蛋白質(zhì)合成的 直接模板 。 開放閱讀框架 (open reading frame, ORF)。 P3 12 基因 ： 是核酸分子中貯存遺傳信息的遺傳單位 ， 是指貯存 RNA序列信息及表達(dá)這些信息所必需的全部核苷酸序列 。 分子水平生命活動(dòng)主要是通過 核酸 和蛋白質(zhì) 這兩類生物大分子的活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 。 研究對象主要是 生物大分子 。 分子水平生命活動(dòng)主要是通過 核酸 和蛋白質(zhì) 這兩類生物大分子的活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 。 5 ? 從核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 、 基因組的結(jié)構(gòu)與功能到基因的復(fù)制 、 表達(dá) 、 調(diào)控及生物學(xué)效應(yīng)； ? 從生物大分子之間的相互作用到這些相互作用構(gòu)成的細(xì)胞間通訊和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)； ? 從對基因的結(jié)構(gòu) 、 功能 、 表達(dá)調(diào)控的分析到基因的制備 、 改造 、 調(diào)控 、 應(yīng)用所需的各種技術(shù)體系 現(xiàn)代分子生物學(xué)研究主要涉及三個(gè)領(lǐng)域 6 人體某種細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生異常改變 外源基因進(jìn)入人體引起疾病 疾病易感基因使機(jī)體對致病因素更加敏感 基因與疾病的關(guān)系大致包括三種類型 7 調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò) 細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 是體內(nèi)細(xì)胞功能調(diào)控的分子基礎(chǔ) 8 基因診斷 ： 主要是應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù) ， 檢測人體某些基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的變化 ， 或者檢測病原體基因組在人體內(nèi)的存在 ， 從而達(dá)到診斷疾病或監(jiān)控疾病治療效果的目的 。 其中貯存 RNA序列信息的 DNA區(qū)段稱為結(jié)構(gòu)基因 ， 結(jié)構(gòu)基因上游和下游控制轉(zhuǎn)錄的序列即為基因的調(diào)控序列 。 從 mRNA 5?端起始密碼子 AUG到 3?端終止密碼子之間的核苷酸序列 ， 各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈 ， 稱為 開放閱讀框架 。 15 模板鏈 (template strand)和編碼鏈 (coding strand) ： DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律 ， 能指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄生成 RNA的一股鏈成為 模板鏈 （ 也稱作 反意義鏈antisense strand或 Watson鏈 ） 。 RNA新鏈合成的方向： 5? ? 3? 。 它為一個(gè)由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)編碼 。 還有些基因的內(nèi)含子中包含其它基因的編碼序列 ， 即 基因內(nèi)基因 。 P13 21 基因中含有與轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)的序列 （ 1）編碼蛋白質(zhì)肽鏈或 RNA的序列 （ 2）保證轉(zhuǎn)錄所必需的調(diào)控序列 （ 3）位于編碼區(qū) 5?端上游的非編碼序列 （ 4）內(nèi)含子 （ 5） 位于編碼區(qū) 3?端下游的非編碼序列 一個(gè)基因應(yīng)包含下列序列 22 基因序列示意圖 調(diào)控序列 5?端非編碼序列 結(jié)構(gòu)基因 3?端非編碼序列 原核：操縱子調(diào)控模式 真核：順式作用元件（包括啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子元件、增強(qiáng)子、 反應(yīng)元件、 poly(A)加尾信號） 原核： SD序列 真核： DNA元件 編碼蛋白質(zhì)肽鏈或 RNA序列 內(nèi)含子（結(jié)構(gòu)基因中非編碼序列） 原核：多順反子 真核：單順反子 DNA模板靠近終止區(qū)，轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn) 側(cè)翼序列，不被翻譯的 DNA片段，包括前導(dǎo)序列。是轉(zhuǎn)錄因子 TFⅡ D的結(jié)合位點(diǎn)， TFⅡ D再與 RNA聚合酶 Ⅱ 形成復(fù)合物，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，這一類啟動(dòng)子又稱為 Ⅱ 類啟動(dòng)子 。 25 典型的啟動(dòng)子通常含有 TATA box 以及上游的啟動(dòng)子元件 CAAT box 和 GC box。 ② 既無 TATA box ，也沒有 GC富含區(qū) ， 可有一個(gè)或數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)。 Ⅲ 類啟動(dòng)子 能夠被 RNA聚合酶 Ⅲ 和轉(zhuǎn)錄因子 Ⅲ 識別和結(jié)合的啟動(dòng)子。 盡管通常處于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游－ 100 ~ － 300 bp 處 ， 但在內(nèi)含子中也發(fā)現(xiàn)有增強(qiáng)子存在 。 P14 28 3. Poly（ A）加尾信號 含有 Ⅱ 類啟動(dòng)子的基因除了具有上述調(diào)控序列外，在基因的末端往往還有一段特定的加尾信號，是一個(gè)保守的 AATAAA序列，其下游有一段 GT或T豐富區(qū) ，共同構(gòu)成 Poly（ A）加尾信號（ 轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn) ）。 P14 29 原核生物結(jié)構(gòu)基因多轉(zhuǎn)錄為多順反子 mRNA 5?PPP 3? 蛋白質(zhì) mRNA 多順反子 mRNA (polycistronic mRNA) ： 原核細(xì)胞 中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，利用共同的啟動(dòng)子和終止信號，組成“ 操縱子 ”的基因表達(dá)調(diào)控單元，轉(zhuǎn)錄生成的 一條 mRNA鏈可編碼 幾種 功能相關(guān)的 蛋白質(zhì) ， 稱為多順反子 mRNA。 （ 2） 3?端加上聚腺苷酸尾巴： polyA。 32 生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室 第三章 基 因 組 （ genome） P22 33 基因組定義 ： 含有一種生物的一整套遺傳信息的遺傳物質(zhì)，稱為基因組。 22常 + X， Y， + 線粒體基因組 35 不同生物基因組蘊(yùn)含的遺傳信息量 有著巨大的差別 C值（ Cvalue） ： 單倍體基因組中全部的 DNA量稱為 C值。 如人類 C值約為 109bp， 而肺魚的 C值為 1011bp。 39 有些病毒基因組很小 ， 又需要裝入盡可能多的基因 ， 因此在進(jìn)化過程中形成了基因重疊現(xiàn)象 。 重疊基因雖然共用一段核酸序列 ， 由于基因表達(dá)時(shí)的閱讀框架不同 ， 產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子也不同 。 ?觸須樣纖維 (Fiber) ：腺病毒 是唯一具有觸須樣纖維的病毒 ?病毒攜帶的酶 ： 催化病毒核酸 合成的酶 44 病毒顆粒的組成 44 45 ? RNA病毒所攜帶的遺傳信息一般都在同一條鏈上 ， 因而病毒 RNA鏈有正 、 負(fù)之分 。 46 單股正鏈 RNA病毒基因組可以 作為 mRNA行使模板功能 基因組復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄特點(diǎn) ： ? 病毒顆粒中 RNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后 ， 直接作為mRNA翻譯出其特有蛋白 ， 包括衣殼蛋白和病毒的RNA聚合酶 。 ? 如某些 RNA噬菌體 、 脊髓灰質(zhì)炎病毒 、 HAV（ 甲肝 ） 、 HCV（ 丙肝 ） 、 HEV（ 戊肝 ） 等 47 單股負(fù)鏈 RNA病毒需要先合成 與其互補(bǔ)的 mRNA 基因組復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)： ? 基因組 RNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后 ， 病毒顆粒含有的RNA聚合酶 （ RNA轉(zhuǎn)錄酶 ） ， 可催化合成互補(bǔ)鏈 ， 既沒有 5180。 ? 這種 RNA聚合酶 （ RNA轉(zhuǎn)錄酶 ） ， 還可以基因組負(fù)股 RNA為模板轉(zhuǎn)錄出帶有 5180。 ? 其正鏈 RNA具有編碼能力 ， 可作為 mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成 ? 雙鏈 RNA病毒都是 10~12個(gè)節(jié)段的線性 RNA分子 ，每段 RNA分子編碼一種蛋白質(zhì) 。 P6768 50 基因組復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄特點(diǎn) ： ? 基因組 RNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后 ， 通過 DNA中間體完成病毒基因組復(fù)制 。末端位點(diǎn)特異性 RNA切割酶活性 P67 52 53 逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組的一般特征 5?帽 RU5PB﹣ SDΨgagpolSAenv(onc)CPB+U3Rpoly(A)n ⑴ 逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒攜帶 兩條完全相同的正股 RNA， 以及兩條來自宿主細(xì)胞的 tRNA。 pol： 編碼病毒復(fù)制所需的各種酶。 2）引物結(jié)合區(qū) (PB): PB－ ： 位于 5?端的引物結(jié)合區(qū)，可與宿主細(xì)胞 某種 tRNA的 3? 端互補(bǔ)， tRNA作為負(fù)鏈 cDNA合成的引物。 U3RU5PB－ SDΨgagpolSAenv(onc)CPB+U3RU5 這是逆轉(zhuǎn)錄病毒 DNA形式的特有結(jié)構(gòu) ，在其 RNA基因組中是不存在的 。 61 ? 雙鏈 DNA病毒 ： 基因轉(zhuǎn)錄方式類似細(xì)胞基因，每種病毒依賴宿主細(xì)胞代謝系統(tǒng)的程度有所不同，基因組 DNA的復(fù)制特點(diǎn)也不同。 基因組復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄特點(diǎn) 62 ? 單鏈正股 DNA病毒 ： 進(jìn)入宿主細(xì)胞后形成雙鏈 ， 其基因轉(zhuǎn)錄方式類 似細(xì)胞基因。 與細(xì)菌或真核細(xì)胞相比 ，病毒的基因組很小 。 多數(shù) RNA病毒的基因組是由連續(xù)的核糖核酸鏈組成 ， 但也有些病毒的基因組 RNA由不連續(xù)的幾條核酸鏈組成如流感病毒的基因組 RNA分子是節(jié)段性的 ， 目前 ， 還沒有發(fā)現(xiàn)有節(jié)段性的 DNA分子構(gòu)成的病毒基因組 。 6. 基因有連續(xù)的、有間斷的（有的基因含有內(nèi)含子）。如 SV40和多瘤病毒的早期基因。 8. 有基因重疊現(xiàn)象。只含有蛋白質(zhì)而不含核酸的生物分子，并且只能在寄生宿主細(xì)胞內(nèi)生存。 68 P328 （ 1） 無法折疊為正常功能產(chǎn)物 有些蛋白質(zhì)由于某種因素導(dǎo)致其折疊錯(cuò)誤并不影響其合成 ， 轉(zhuǎn)運(yùn)和定位基本正常 ， 但喪失正常功能 ， 從而引發(fā)疾病 。 70 P328 （ 3） 毒性折疊產(chǎn)物 有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集 ，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀 ，產(chǎn)生毒性而致病 。朊病毒不含核酸成分，僅由修飾后的 PrP同一蛋白 PrpSc組成