基因工程的基础知识与基本技能

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1、第一章基因工程的基础知识与基本技术一、基因工程的基本知识（一）基因的结构特点结构基因调节基因启动子（promoter）终止子（terminater）增强子（enhancer）1、原核生物基因的结构特点大多为结构基因，很小一部分为调节基因；具有转录单元，形成多顺反子mRNAABCDEFG重叠基因（1）操纵子（operator）结构指原核生物DNA上，一系列在作用上密切相关而排列在一起的结构基因和操纵基因的总和，是原核生物的一个遗传单位。（2）原核生物mRNA的特征半衰期短、具多顺反子形式存在SD序列：起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一保守序列，可与16srRN

2、A3’端反向互补，此序列称为SD序列。5'-AGGAGGU-3'作用：核糖体-mRNA结合过程中起作用。（3）原核生物基因的终止子特点存在富含有GC碱基的二重对称区。RNA易形成RNA-RNA发卡结构，破坏一部分RNA-DNA杂交链。存在一段由4-8个A组成的序列3’端为寡聚U，则杂合链的易出现不稳定的rU·dA区域终止子对转录的终止2、真核生物基因的特点（1）不连续性mRNA1872bpAFtranscriptionBCDEG7700bpAF卵清蛋白基因Splittinggene：codingsequencesarespacedbynon-codingsequenc

3、esinDNAmolecule.Codingsequencearraysdiscontinuous.外显子（exon）内含子（intron）（2）内含子I型自我剪接内含子II型自我剪接内含子Ⅲ型内含子真核rRNA核mRNA、tRNA核内前体mRNA蛋白质内含子(intein)：是蛋白质中的一段多肽链,它靠自我剪切的方式从前体蛋白中分离出来,而两端的外显肽（extein）以肽键的方式相连。翻译内含子（translationalintron）：mRNA中存在与内含子对应的核苷酸序列，在翻译过程中这序列被“跳跃”过去，因此产生的多肽链不含有内含子对应的氨基酸序列。（3）外显

4、子mRNA剪接方式不同，产生了mRNA多态性。组成型剪接（constitutivesplicing）：选择性剪接（alternativesplicing）：constitutive（4）连接区（exon-intronjunctionsequence）连接区序列高度保守，剪接过程重要的识别序列GT-AG法则：多数内含子5’端起始的两个碱基都是GT，而3’端最后两个碱基总是AG，由于这两对碱基的高度保守性和广泛性，则把它称为GT-AG法则。左剪接位点或供体位点右剪接位点或受体位点GT（5）重复序列卫星DNA：染色体DNA经氯化铯密度梯度离心,其高度重复序列因组成不同而在主

5、带旁自成一条或数条条带。小卫星DNA（VNTR，串联重复序列可变数）：D短重复单位6-40bp，重复6-100次，常位于非编码区，分布广泛。微卫星DNA（STR，简单串联重复）：重复单位长度通常为2-6个核苷酸单位，重复6-60次。中度重复序列：Alu元件：属于非自主的逆转录转座子,人类基因组内的拷贝数可达140万个,占基因组的10%以上.（二）从DNA到蛋白质1、中心法则与反中心法则RNA的编辑：mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息。2、基因表达（geneexpression）转录（transcript

6、ion）:翻译（translation）:基因表达调控（generegulation/genecontrol）:DNAfootprintingmethodIdentifyingtheNucleotideSequenceinDNAwhereaproteinbindsDigestionDNADnaseⅠDigestionDNADnaseⅠFootprintingisameansoffindingthetargetDNAsequence,orbindingsite,ofaDNA-bindingprotein.1）原核生物的基因表达a.原核生物启动子：TTGACA:RNA聚合

7、酶识别信号Pribnow区或TATAboxDNA局部解链b.乳糖操纵子与调控系统1961年Jacob、Monod首先提出了关于原核生物基因结构及表达调控的操纵子学说。乳糖操纵子结构：i：调节基因p：启动基因o：操纵基因Z：β-半乳糖苷酶Y：β-半乳糖苷透过酶A：β-半乳糖苷乙酰基转移酶lac体系受调控的证据lac体系的“开-关”特性乳糖操纵子和负调控模型转录的调控是在启动区和操纵区进行。AllostericproteinInducer：lactoseorallolactose?Whatisthenatureoftheinducer?Howcanlac