《基因工程药物》 概念性问题讲义

基因工程药物 概念性问题

基因工程药物 概念性问题

基因工程概念性问题 1、基因和基因组的概念 2、基因工程中常用的工具酶 3、基因工程克隆载体 4、基因治疗与转基因动物

基因工程概念性问题 • 1、基因和基因组的概念 • 2、基因工程中常用的工具酶 • 3、基因工程克隆载体 • 4、基因治疗与转基因动物

1、基因和基因组 基因:基因是染色体上呈直线按顺序排列的遗 传单位,基因是携带遗传信息的结构单位,又 是控制遗传性状的功能单位。基因除编码序列 外还应包括保证转录所必需的调控序列及位于 编码区上游5端的启动子非编码序列、内含子 和位于编码区下游3端的终止子非编码序列。 ·编码区是基因功能发挥的结构基因(或称功能 基因),调控序列和启动子起调控启动作用, 终止的非编码区属于调控基因 染色体总长不到0.5m,而DNA分子总长可达数 米。染色体上的基因为DNA分子

1、基因和基因组 • 基因：基因是染色体上呈直线按顺序排列的遗 传单位，基因是携带遗传信息的结构单位，又 是控制遗传性状的功能单位。基因除编码序列 外还应包括保证转录所必需的调控序列及位于 编码区上游5’端的启动子非编码序列、内含子 和位于编码区下游3’端的终止子非编码序列。 • 编码区是基因功能发挥的结构基因（或称功能 基因），调控序列和启动子起调控启动作用， 终止的非编码区属于调控基因。 • 染色体总长不到0.5m，而DNA分子总长可达数 米。染色体上的基因为DNA分子

1、基因和基因组 基因组是表示某物种单倍体的总DNA,对于二 倍体高等生物,其配子的DNA总和即为一组基 因组。 重叠基因( overlapping genes):不同基因的核 苷酸序列有时为相邻的两个基因共用,将核苷 酸彼此重叠的两个基因称为重叠基因 病毒基因组 ·细菌基因组 真核生物基因组

1、基因和基因组 • 基因组是表示某物种单倍体的总DNA，对于二 倍体高等生物，其配子的DNA总和即为一组基 因组。 • 重叠基因（overlapping genes）：不同基因的核 苷酸序列有时为相邻的两个基因共用，将核苷 酸彼此重叠的两个基因称为重叠基因。 • 病毒基因组 • 细菌基因组 • 真核生物基因组

病毒基因组的特 ·结构简单,无细胞结构。基因组由DNA或RNA 组成,可为单链或双链,亦可呈环状或线状。 基因组小,含基因数 基因组中存在调控元件和转录单元。 有重叠基因存在。 以RNA为基因组的逆转录病毒。典型的逆转录 病毒有三个基因,即由gag(核心蛋白)、pol 逆转录酶)和env(包膜蛋白)组成,其基 因结构如图所示:

病毒基因组的特点 • 结构简单，无细胞结构。基因组由DNA或RNA 组成，可为单链或双链，亦可呈环状或线状。 基因组小，含基因数少。 • 基因组中存在调控元件和转录单元。 • 有重叠基因存在。 • 以RNA为基因组的逆转录病毒。典型的逆转录 病毒有三个基因，即由gag（核心蛋白）、pol （逆转录酶）和env（包膜蛋白）组成，其基 因结构如图所示：

病毒基因组的特点 U3RU5 gag pol env U3R U5 病毒DNA 」y"-DNA T5+DNA LTR TR RNA基因组的两端含有U3RU5两个完全相同的正 向重复序列,从而在两末端形成了长末端重复序 列(LTR)。LTR为激活、增强和调节病毒复制的 重要区段。因此LTR在人类基因组中的整合也可 促进其下游基因的活化和表达,如原癌基因被激 活后致癟

病毒基因组的特点 • RNA基因组的两端含有U3RU5两个完全相同的正 向重复序列，从而在两末端形成了长末端重复序 列（LTR）。LTR为激活、增强和调节病毒复制的 重要区段。因此LTR在人类基因组中的整合也可 促进其下游基因的活化和表达，如原癌基因被激 活后致癌。 U3 R U5 U3 R U5 病毒DNA LTR LTR gag pol env 3' 5' –DNA +DNA 3' 5

细菌基因组的特点 由一条双链DNA组成,为无核仁、核膜的原核结构 蛋白质基因通常是单拷贝基因。而rRNA基因则是 多拷贝的。 细菌中的结构基因中无内含子,无核膜,一般是边 转录边在胞浆中直接合成蛋白质。 ·无基因重叠结构 ·DNA分子中有多种功能调控区,如复制起始区、复 制终止区、转录启动区及转录终止区等,这些区域 常具有反向重复序列

细菌基因组的特点 • 由一条双链DNA组成，为无核仁、核膜的原核结构。 • 蛋白质基因通常是单拷贝基因。而rRNA基因则是 多拷贝的。 • 细菌中的结构基因中无内含子，无核膜，一般是边 转录边在胞浆中直接合成蛋白质。 • 无基因重叠结构 • DNA分子中有多种功能调控区，如复制起始区、复 制终止区、转录启动区及转录终止区等，这些区域 常具有反向重复序列

细菌基因组的特 质粒( plasmid)是染色体以外的遗传物质,是环状的 DNA分子。不同细菌中的质粒大小不一(103~105bp) 在酵母和其它真菌中也发现有质粒。 质粒DNA的功能类型有三种:(1)F质粒(F因子) 由称性质粒。控制菌毛形成,利于定居,质粒可由性 菌毛来进行质粒传递和转移:;(2)R质粒(抗药性因 子)能编码一种或几种抗菌素的抗性物质;(3)col 质粒(大肠杆菌因子)质粒中含有编码大肠杆菌素的 基因,编码的大肠杄菌素可使近缘的细菌致死或抑制 生长。有的可编码毒素

细菌基因组的特点 • 质粒（plasmid）是染色体以外的遗传物质，是环状的 DNA分子。不同细菌中的质粒大小不一（103~105bp）。 在酵母和其它真菌中也发现有质粒。 • 质粒DNA的功能类型有三种：（1）F质粒（F因子） 由称性质粒。控制菌毛形成，利于定居，质粒可由性 菌毛来进行质粒传递和转移；（2）R质粒（抗药性因 子）能编码一种或几种抗菌素的抗性物质；（3）col 质粒（大肠杆菌因子）质粒中含有编码大肠杆菌素的 基因，编码的大肠杆菌素可使近缘的细菌致死或抑制 生长。有的可编码毒素

真核基因组的特 大而复杂,人的单倍体基因组为3×10%bp,比原核 生物大数千倍,其体细胞基因组为双倍体,即有2份 同源的基因组。 存在大量低度、中度和高度重复序列 基因组中功能基因大多是不连续的,为断裂基因 ( splitgene)中间被不编码蛋白质的插入序列内含 子所隔开。 ·基因组中非编码区多于编码区,约占总DNA的90% 基因组DNA大多与蛋白质结合形成染色体,其中 DNA约占35%,RNA占5%,其余的60%为组蛋白和 非组蛋白

真核基因组的特点 • 大而复杂，人的单倍体基因组为3×109bp，比原核 生物大数千倍，其体细胞基因组为双倍体，即有2份 同源的基因组。 • 存在大量低度、中度和高度重复序列 • 基因组中功能基因大多是不连续的，为断裂基因 （splitgene）中间被不编码蛋白质的插入序列内含 子所隔开。 • 基因组中非编码区多于编码区，约占总DNA的90%。 • 基因组DNA大多与蛋白质结合形成染色体，其中 DNA约占35%，RNA占5%，其余的60%为组蛋白和 非组蛋白

真核基因组 C值和C值矛盾:一个单倍体基因组中的全部 DNA量称为该物种DNA的C值( C value)。 单拷贝序列:一部分与蛋白质及酶类表达有关 中度重复序列:通常是非编码序列,与单拷贝 基因间隔排列,少数成串排列在一个区域 高度重复序列 多基因家族:、真核基因组中许多来源相同、 结构相似、功能相关的基因在染色体上成串存 在,这样一组基因称为基因家族(gene

真核基因组 • C值和C值矛盾：一个单倍体基因组中的全部 DNA量称为该物种DNA的C值（C value）。 • 单拷贝序列：一部分与蛋白质及酶类表达有关 • 中度重复序列：通常是非编码序列，与单拷贝 基因间隔排列，少数成串排列在一个区域。 • 高度重复序列 • 多基因家族：、真核基因组中许多来源相同、 结构相似、功能相关的基因在染色体上成串存 在，这样一组基因称为基因家族（gene family）