分子生物学基因的结构和功能 ppt课件

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1、第一章基因的结构与功能Chapter1StructureandFunctionofGene第一篇分子生物学基本原理基因（gene）是指核酸分子中贮存与表达遗传信息的单位。大多数生物的遗传信息贮存于DNA分子。在某些生物，如RNA病毒以RNA作为遗传信息的载体。DNA的化学结构一级结构（primarystructure）指DNA分子中核苷酸的排列顺序二级结构（secondarystructure）指两条DNA单链形成的双螺旋结构三级结构（tertiarystructure）指双链DNA进一步扭曲盘旋形成的超螺旋结构在原核生物中，染色体DNA通常为双链环状，与蛋

2、白质构成复合体，以类核（nucleoid）结构存在于细胞中。在真核生物细胞中，双螺旋的DNA分子与蛋白质组装，形成称为染色质(chromatin)的高级结构。染色质的基本结构单位——核小体由4种核心组蛋白各2分子形成八聚体DNA双链缠绕在组蛋白八聚体上形成核心颗粒，每圈80bp，约146bp核心颗粒之间由约60bp的DNA与组蛋白H1构成连接区连接每个核小体单位包含约200bp的DNA链一次折叠：核小体形成；二次折叠：核小体卷曲（每周6个）形成直径30nm的襻状结构；三次折叠：30nm的纤维折叠成柱状结构。参与染色质形成的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白两大类

3、。组蛋白：属于碱性蛋白质，富含Arg和Lys残基，共有5种。核心组蛋白——H2A，H2B，H3，H4连接组蛋白——H1核心组蛋白在结构上非常保守，且均由球形部和尾部组成。球形部借Arg残基与DNA分子作用，参与形成核小体。尾部是无序的，从两圈DNA中伸展至核小体外，与各种翻译后修饰有关。非组蛋白：是染色体上结合特异DNA序列的蛋白质，又称为序列特异DNA结合蛋白。非组蛋白的特点有：富含酸性氨基酸残基，属于酸性蛋白质；在整个细胞周期中都可合成；能识别并结合特异的DNA序列；其主要功能是参与DNA复制和基因表达调控。根据基因产物不同，分为蛋白质基因和RNA基因。

4、根据基因的功能，分为结构基因和调节基因。一、结构基因概念：结构基因（structuralgene）是指能够编码特定RNA分子或蛋白质分子的遗传单位。结构基因的特点：原核生物结构基因编码序列是连续的。真核生物结构基因编码序列是不连续的，称为断裂基因（splitgene）。通常需要进行转录后剪接加工。在真核结构基因中，能够在成熟RNA分子中保留的序列称为外显子（exon），而不能在成熟RNA分子中保留的序列称为内含子（intron）。高等真核生物内绝大部分编码蛋白质的结构基因都有内含子，只有组蛋白编码基因例外。内含子数目=外显子-1二、基因的调控序列与结构基因转

5、录表达调控相关的非编码序列称为调控基因（regulatinggene）或调控序列（regulatingsequence）。原核生物的调控基因启动子（promoter）：指位于结构基因上游，并与RNA聚合酶识别、结合和启动转录有关的一段特殊DNA序列。启动子序列不出现于RNA产物中，仅提供转录起始信号。原核生物启动子，如E.coli启动子，通常长约40~60bp，可分为转录起始部位（+1bp）、Pribnow盒（-10bp）和转录起始识别部位（-35bp）三部分。原核生物启动子的共有序列强弱每个人的基因里都有一段幸福因子，当我们相遇时，启动子开始启动，因为没有

6、终止子，所以会一直转录、翻译下去，并不断地表达，于是我们拥有了无穷无尽的幸福。DNARNA-pol终止子（terminater）：指位于结构基因下游的一段富含GC的具有回文特征的特殊DNA序列，该序列转录生成的RNA能够形成特殊的发卡结构并导致RNA聚合酶从DNA模板上脱离，促使转录过程终止。操纵元件（operator）：指位于结构基因上游的一段DNA序列，该序列能够被阻遏蛋白识别并结合，从而阻止结构基因的转录。正调控蛋白结合位点：指常出现于弱启动子附近的一段特殊的DNA序列，能与某些具有转录激活作用的正调控蛋白识别结合，从而加快转录的启动。大肠杆菌乳糖操纵

7、子的基因序列真核生物的调控基因启动子（promoter）：与原核生物类似，也是指位于结构基因上游，并与RNA聚合酶识别、结合和启动转录有关的一段特殊DNA序列。由于真核生物中存在三种不同的RNA聚合酶，因此相应的启动子也被分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类，这三类启动子在结构上存在差异。真核生物启动子的种类和性质Ⅰ类启动子Ⅱ类启动子Ⅲ类启动子结合的RNA聚合酶聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ组分核心元件和上游调控元件TATA盒、上游启动子元件和转录起始位点A盒、B盒和C盒转录产物rRNAmRNA和miRNA5SrRNA、tRNA、snRNA增强子（enhancer）：是位于结构基因

8、上游（-100~-300bp）、基因之外或内含子中的