第二章基因组的结构与功能09研.ppt

医学分子生物学Medical Molecular Biology 南昌大学医学院生化与分子生物学教研室 万福生 什么是分子生物学? 简而言之,分子生物学(molecular biology)就是在分子水平上研究生命现象,生命的本质,生命活动及其规律的科学. 于1950年首次由Astbory W提出此概念. 现成为生命科学中发展最快,影响最大的学科. 分子生物学已经成为21世纪生命科学中的带头学科. 分子生物学主要涉及三个领域 从核酸和蛋白质的结构与功能,基因组的结构与功到基因的复制、表达、调控及其生物学效应; 从核酸和蛋白质之间的相互作用到这些作用构成的细胞间通讯和细胞内的信号转导; 从基因的结构、功能、表达和调控的分析到基因的制备、改造、调控及应用所需的各种技术体系. 20世纪70年代以来分子生物学的发展 逆转录酶的发现,使中心法则得以补充; DNA重组技术的诞生;打破了生物间不可跨越的鸿沟. 断裂基因的发现,揭示了原核生物与真核生物基因结构的差异; DNA序列测定方法的建立,使人们有了读起基因信息的手段. 核酶的发现,从而改变了酶的传统概念; PCR技术的建立,为基因分析和克隆提供了强有的力手段; 显微注射技术的应用,开始了转基因动物的研究; 基因治疗技术的发展,为人类疾病治疗开拓了全新的领域. 什么是医学分子生物学? 医学分子生物学(Medical molecular biology)运用分子生物学的理论,技术和方法研究人体在正常与疾病状态下的生命现象及其活动规律;从分子水平开展人类疾病的诊断、治疗和预防研究的科学. 它是分子生物学的重要分支,并已经引领现代医学进入了分子医学时代. 它主要解决两方面的问题:一是从理论上阐明人的亚健康和疾病状态发生发展的分子机制;二是在技术上发展新的分子生物学技术与方法,为疾病的诊断、治疗和预防提供全新的,经济有效的手段. 医学分子生物学的发展与主要成就 1956年确认了镰状细胞贫血的发病机制; 1961年第一次对新生儿代谢缺陷(苯丙酮尿症)作出了诊断; 1976年发现了癌基因; 1981年第一个转基因(生长激素)小鼠构建成功,开创了疾病动物模型的工作; 1982年,世界上第一个基因重组产品(人胰岛素)问世; 1990年第一个真正意义上的基因治疗获成功. 基因与疾病的关系 人体某种细胞内的基因发生了异常改变(结构基因突变和表达异常),导致疾病的发生. 外源基因(致病生物)进入体内引起的疾病. 疾病易感基因使机体对致病因素更为敏感. 因此,只有对正常基因、变异基因、外源基因和疾病易感基因的结构与功能有了详细的了解,才能从本质上解释疾病的发病机制. 第二章 基因组结构与功能 南昌大学医学院 万福生 第二章 基因组的结构与功能 第一节 病毒基因组的结构与功能 第二节 原核生物基因组的结构与功能 第三节 真核生物基因组的结构与功能 一、遗传的基本单位—基因 1866年Mondel提出“遗传因子”学说 1909年Johannsen将遗传因子称为基因, 1944年Avery证实基因由DNA组成 1941年Beadle和Tatum提出“一个基因一种酶”假说,并获1958年诺贝尔生理和医学奖. 提出“一个基因一条多肽链”的概念 目前认为: Gene is a DNA segment containing biological information and hence coding for a RNA and /or polypeptide molecule. 基因组结构和特点 基因组结构: 指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排布情况. 基因组功能:贮存和表达遗传信息. 基因组特点: 1.不同的生物,其基因组的大小及其复杂程度也不尽相同. 2.进化程度越高的生物,基因组越复杂. 噬菌体（细胞病毒）的基因是连续的；而真核细胞病毒的基因是不连续的，具有内含子，除了正链RNA病毒之外，真核细胞病毒的基因都是先转录成mRNA前体，再经加工才能切除内含子成为成熟的mRNA。更为有趣的是，有些真核病毒的内含子或其中的一部分，对某一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是外显子。如SV40和多瘤病毒（polyomavirus）的早期基因就是这样。 SV40的早期基因即大T和小t抗原的基因都是从5146开始反时针方向进行，大T抗原基因到2676位终止，而小t抗原到4624位即终止了，但是，从4900到4555之间一段346bp的片段是大T抗原基因的内含子，而该内含子中从4900-4624之间的DNA序列则是小t抗原的编码基因。同样，在多瘤病毒中，大T抗原基因中的内含子则是中T和t抗原的编码基因。 重叠基