分子遗传学新进展.ppt

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1、分子遗传学遗传学遗传学（GeneticsGenetics）是研究生物的遗传与变异，研究）是研究生物的遗传与变异，研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科。基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科。分子遗传学分子遗传学（molecular genetics molecular genetics）是研究基因的）是研究基因的活动和功能的科学。活动和功能的科学。近年来近年来,分子遗传技术发展极为迅速分子遗传技术发展极为迅速,并对其它的生物学并对其它的生物学领域产生了巨大的影响。领域产生了巨大的影响。1 1、19441944年，美国学者年，美国学者埃弗里埃弗里等首先在等首先在肺炎双球肺炎

2、双球菌菌中证实了转化因子是脱中证实了转化因子是脱氧核糖核酸氧核糖核酸(DNA)(DNA)，从而，从而阐明了阐明了遗传的物质基础遗传的物质基础。2 2、19531953年，年，沃森和克沃森和克里克里克提出了提出了DNADNA分子结构分子结构的的双螺旋模型双螺旋模型，这一发现，这一发现常被认为是分子遗传学的常被认为是分子遗传学的真正真正开端开端。3 3、二十世纪、二十世纪5050年代初期至年代初期至7070年代初期，是分子年代初期，是分子遗传学迅猛发展快速进步的年代。在这短短的二十遗传学迅猛发展快速进步的年代。在这短短的二十余年间，许多有关分子遗传学的基本原理相继提出，余年间，许多有关分子遗传学的

3、基本原理相继提出，大量的重要发现不断涌现。大量的重要发现不断涌现。分子遗传学主要研究内容分子遗传学主要研究内容分子遗传学不同于一般的遗传学，分子遗传学不同于一般的遗传学，传统传统的的遗传学主要研究遗传单元在各世代的分布遗传学主要研究遗传单元在各世代的分布情况情况,而而分子遗传学分子遗传学则着重研究遗传信息大则着重研究遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。调控过程。分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学过程过程遗传及变异的过程。它研究的是动态遗传及变异的过程。它研究的是动态的生命过程，而不是在试管里或

4、电泳仪上孤立的生命过程，而不是在试管里或电泳仪上孤立地研究生物大分子的结构与功能的简单的因果地研究生物大分子的结构与功能的简单的因果关系。关系。分子遗传学最新研究进展、逆转录酶的发现；、逆转录酶的发现；、一些工具酶的先后发现；、一些工具酶的先后发现；、断裂基因的发现；、断裂基因的发现；、DNADNA测序方法建立；测序方法建立；、核酶的发现；、核酶的发现；、PCRPCR技术建立；技术建立；、基因的上游调控序列发现；、基因的上游调控序列发现；、显微注射技术运用；、显微注射技术运用；、基因重组技术发展、基因治疗技术发展；基因重组技术发展、基因治疗技术发展；、人类基因组计划实施人类基因组计划实施基因重

5、组技术基因重组技术DNADNA重组技术重组技术是指按照人们的愿望，进是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过行严格的设计，通过体外体外DNADNA重组技术重组技术和和转基因技术转基因技术，赋予生物以新的，赋予生物以新的遗传特遗传特性性，创造出更符合人们需要的，创造出更符合人们需要的生物类型生物类型和和生物产品生物产品，又叫，又叫基因工程基因工程；也叫；也叫基因基因拼接技术拼接技术。DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具“分子手术刀分子手术刀”-“分子缝合针分子缝合针”-“分子运输车分子运输车”-限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶载体载体1 1、限制性核酸内切酶、

6、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”（1 1）来源：）来源：主要是原核生物；主要是原核生物；（2 2）种类：）种类：（3 3）特点：）特点：（4 4）结果：）结果：约约40004000种；种；识别识别双链双链DNADNA分子的某种分子的某种特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位的两的两个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键（切点）断磷酸二酯键（切点）断开开。(6 6个个,4 4、5 5、8 8个个)形成两种末端形成两种末端黏性末端黏性末端平末端平末端1 1、种类：、种类：两类两类E Ecoli DNAcoli DNA连接酶连接酶T4 DNAT4

7、 DNA连接酶连接酶 2 2、DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”类型类型作用部位：双链作用部位：双链DNADNA片段之间片段之间 磷酸磷酸二酯键二酯键 作为运载体必须具备的条件作为运载体必须具备的条件1.能能够在受体细胞中够在受体细胞中自我复制自我复制并并稳定稳定地地保存保存。2.2.具有具有限制酶切点限制酶切点，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。3.3.具有某些具有某些标记基因标记基因，便于进行筛选。，便于进行筛选。4.4.必需是安全的，不会对受体细胞有害。必需是安全的，不会对受体细胞有害。3 3、载体、载体“分子运输车分子运输车”最常用的质粒是大肠杆菌最常用的质粒是大

8、肠杆菌的质粒，其中常含有的质粒，其中常含有抗药基因抗药基因，如如四环素抗性基因四环素抗性基因。质粒的存。质粒的存在与否对受体细胞生存没有决在与否对受体细胞生存没有决定性作用，但定性作用，但复制只能在受体复制只能在受体细胞内完成细胞内完成。质粒是质粒是一种裸露的、结构简单、独一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核立于细菌染色体（即拟核DNADNA）之外，）之外，并且具有并且具有自我复制自我复制能力的能力的双双链链环环状状DNADNA分子。分子。质粒是基因工程最常用的载体。质粒是基因工程最常用的载体。人类基因组计划人类基因组计划在文中，杜尔贝科杜尔贝科说：“这一计划可以与征服宇宙的计划相媲

9、美，我们也应该以征服宇宙的气魄来进行这一工作。”杜尔贝科（杜尔贝科（1914 )Renato DulbeccoRenato Dulbecco美国病毒学家伦敦帝国癌症研究基金实验室HGPHGP基本内容基本内容四个图谱遗传图谱遗传图谱物理图谱物理图谱序列图序列图谱谱转录图谱转录图谱（一）遗传图谱（一）遗传图谱（genetic mapgenetic map）通过计算连锁的遗传标记之间重组频率而通过计算连锁的遗传标记之间重组频率而确定它们确定它们相对相对距离的遗传图，一般用厘摩（距离的遗传图，一般用厘摩（cMcM）来表示，遗传图谱确定了来表示，遗传图谱确定了DNADNA标志在染色体上的标志在染色体上的

10、相对位置与遗传距离相对位置与遗传距离,故又称连锁图谱故又称连锁图谱（linkage maplinkage map）。）。它显示所知的它显示所知的遗传标记遗传标记在染色体上的相对在染色体上的相对位置，而不是特殊的物理位置。位置，而不是特殊的物理位置。（二）物理图谱（二）物理图谱（physical map physical map）描绘描绘DNADNA上上可以识别的标记可以识别的标记的位置和的位置和相互之间的距离相互之间的距离(以碱基对的数目为衡量以碱基对的数目为衡量单位单位)，这些可以识别的标记包括限制性，这些可以识别的标记包括限制性内切酶的酶切位点，基因等。物理图谱内切酶的酶切位点，基因等。物

11、理图谱不考虑两个标记共同遗传的概率等信息。不考虑两个标记共同遗传的概率等信息。（三）序列图谱（三）序列图谱 人类基因组人类基因组3030亿亿bpbp的全序列图。的全序列图。以遗传图和物理图为基础建立。以遗传图和物理图为基础建立。先把庞大的基因组分为若干有路标的区域，再测序。先把庞大的基因组分为若干有路标的区域，再测序。基本材料：一个基本材料：一个DNADNA序列的重叠克隆群（使测序工作序列的重叠克隆群（使测序工作不断延伸）不断延伸）（四）基因图谱（四）基因图谱（gene mapgene map）或转录图谱（或转录图谱（transcription maptranscription map）。）。

12、即在人类基因组中鉴别出占即在人类基因组中鉴别出占2%2%至至5%5%的全部基的全部基因的位置结构与功能。因的位置结构与功能。基本原理：蛋白质推测基本原理：蛋白质推测mRNAmRNA的序列，的序列，mRNAmRNA反反转录为转录为cDNAcDNA，然后利用其与所测序列进行杂，然后利用其与所测序列进行杂交，鉴别出与转录有关的基因。交，鉴别出与转录有关的基因。基因图谱的意义基因图谱的意义1、能为估计人类基因的数目提供可靠的依据。能为估计人类基因的数目提供可靠的依据。2 2、提供不同组织、不同时期基因表达的信息（数目、提供不同组织、不同时期基因表达的信息（数目、种类及结构功能）。种类及结构功能）。3

13、3、提供结构基因的标记，可以作为筛选基因的探针，、提供结构基因的标记，可以作为筛选基因的探针，有直接的经济价值。有直接的经济价值。4 4、鉴定病态基因（如癌基因）的变异位置、鉴定病态基因（如癌基因）的变异位置HGPHGP细节研究成果细节研究成果 1 1 全部人类基因组约有全部人类基因组约有2.91Gbp2.91Gbp，约有，约有3900039000多个多个基因；基因；2 2 目前已经发现和定位了目前已经发现和定位了2600026000多个功能基因多个功能基因;3 基因数量少得惊人基因数量少得惊人;4 4 人与人之间人与人之间99.9999.99的基因密码是相同的的基因密码是相同的;5 5 人类

14、基因组中存在人类基因组中存在“热点热点”和大片和大片“荒漠荒漠”;6 男性的基因突变率是女性的两倍男性的基因突变率是女性的两倍;7 7 人类基因组中大约有人类基因组中大约有200200多个基因是来自于插入多个基因是来自于插入人类祖先基因组的细菌基因人类祖先基因组的细菌基因;8 8 发现了大约一百四十万个单核苷酸多态性，并发现了大约一百四十万个单核苷酸多态性，并进行了精确的定位，初步确定了进行了精确的定位，初步确定了3030多种致病基多种致病基因因;9 9 人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比无脊椎动物编码的蛋白质组更复杂无脊椎动物编码的蛋白质组更复杂.HGP意义1 HGPHGP对人类疾病基因研究的贡献对人类疾病基因研究的贡献（最重要）寻找遗传疾病基因的常规流程寻找遗传疾病基因的常规流程2 2HGPHGP对生物技术的贡献对生物技术的贡献 ：（1 1）基因工程药物）基因工程药物 （2 2）诊断和研究试剂产业）诊断和研究试剂产业 （3 3）对细胞）对细胞 胚胎工程的推动胚胎工程的推动 3 3HGPHGP对制药工业的贡献对制药工业的贡献4 4HGPHGP对生物进化研究的影响对生物进化研究的影响 5 5HGPHGP带来的负面作用带来的负面作用 分子遗传学的发展趋势分子遗传学的发展趋势