分子生物学绪论
分子生物学李玉龙
2020 生物技术专业-分子生物学第一章：绪论1.基因表达的实质是遗传信息的转录和翻译。
2.基因的表达调控主要发生在转录水平和翻译水平上。
3.分子生物学发展过程概括为三个阶段：人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段、重组DNA技术的建立和发展阶段、重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段。
第二章：核酸的结构与功能1、判断、填空与选择考点：1.DNA 是主要的遗传物质。
2.核苷酸之间通过3’，5’磷酸二酯键连接形成核酸。
3.核苷酸是核酸的基本结构单位。
4.染色体分为常染色质和异染色质两类。
5.染色质分为组成型异染色质和兼性异染色质两类。
6.核酸是多核苷酸，核苷酸由含氮碱基、戊糖、磷酸构成。
核苷酸可以分解为核苷和磷酸，核苷可以分解为含氮碱基和戊糖。
7.稳定双螺旋结构的因素：碱基对之间形成的氢键、碱基堆积力、正负电荷的作用。
8.提出双螺旋模型有三个证据：X射线衍射法、DNA碱基等比例规律、DNA分子密度9.B-DNA是大多数DNA在细胞中的构象。
10.B-型螺旋就是Watson和Crick双螺旋√11.DNA每旋转一周，大约10个碱基对。
√12.染色质由最基本的结构单元核小体组成。
13.所有mRNA的3’端都有poly（A）结构。
×组蛋白mRNA的3’端无poly（A）结构14.检测DNA变性最简单的定性和定量方法是紫外吸收光谱变化。
15.Tm主要和DNA均一性、G-C碱基对含量、介质中离子强度有关。
16.DNA复性的两个必要条件是离子强度和较高的温度。
17.测定复性程度的3种方法：①减色效应②抗S1核酸酶水解DNA的量③羟基磷灰石柱层析。
18.分子杂交的类型与区分：①鉴定 DNA： Southern 印迹法；②鉴定 RNA： Northern 印迹法；③鉴定蛋白质：Western 印迹法。
第三章：基因与基因组的结构与功能1、判断、填空与选择考点：1.基因是遗传的基本单位，突变单位以及控制性状的功能单位。
分子生物学第一章绪 论
Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试 验
• 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽 提物
• 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
• Avery在1944年的报告中这样写道：当溶 液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物 质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉 线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的 其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解 纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯 度。这一物质具有很强的生物学活性，初 步实验证实它很可能就是DNA。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发 现了可移动遗传因子（jumping gene或称 mobile element）而获得Nobel奖。
Barbra McClintock
• 阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生 物学的主要任务。
一、基因的发展
1. Mendel的遗传因子阶段 2. 摩尔根的基因阶段 3. 顺反子阶段 4. 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
• Mendel提出：生物的某种 性状是由遗传因子负责传 递的。是颗粒性的，体细 胞内成双存在，生殖细胞 内成单存在。遗传因子是 决定性状的抽象符号。
T2噬菌体感染试验 （1952年，Hershey & Chase）
病毒重建试验
杂种病毒的感染 特征和蛋白质外 壳的特性是由其 中的RNA决定的， 而不是蛋白质决
定的
结论
现代分子生物学第1章绪论
表 1.引 用 指 数 在 10 以 上 的 自 然 科 学 刊 物 分 科 比 较
学 科 杂志总数 平均引用指数 >30 杂志 数
总论
3
17． 8
0
化学
2
11． 8
0
物理
5
22． 0
• 1972年，Paul Berg（美）第一次进行了 DNA重组。
• 1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次进 行了DNA序列分析。
1980年，获诺贝尔化学奖
1983年，McClintock由于在50年代提出并发 现了可移动遗传因子（jumping gene或称 mobile element）而获得Nobel奖。
模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平
了道路。
1953, Watson &
Crick 提出DNA的反向平 行双螺旋模型; Wilkins通过对 DNA分子的X射线
衍射研究证实了该 模型。
Rosalind E. Franklin
1920-1958
• 1961年，法国科学家Jacob和Monod提出 并证实了操纵子（operon）作为调节细菌细 胞代谢的分子机制。
• 1993年，英国科学家Roberts和Sharp因 发现断裂基因（introns）而获得Nobel奖；
• 1993年，（美）Mullis由于发明PCR仪而 与加拿大学者Smith（第一个设计基因定 点突变）共享Nobel化学奖。
• 1994年，Gilman和Rodbell（美）由于发现了G蛋 白在细胞内信号转导中的作用而分享Nobel生理医 学奖；
分子生物学绪论
引言概述正文内容一、基因调控1.转录调控转录因子的作用原理和分类转录因子与启动子结合的调控机制三维基因组结构对转录调控的影响2.翻译调控起始子的识别和选择性剪接对翻译的调控作用转运RNA在翻译调控中的作用翻译后修饰对蛋白质功能的影响3.表观遗传调控DNA甲基化的作用原理和调控组蛋白修饰与染色质结构的调控关系非编码RNA在表观遗传调控中的角色二、遗传变异1.突变类型和突变机制点突变和缺失突变的形成机制重排突变对基因功能的影响突变的遗传传递和遗传性疾病2.基因组变异染色体重排的种类和遗传机制序列重复和插入序列导致的基因组变异基因组变异与进化的关系3.突变的检测技术基于PCR的突变检测方法下一代测序技术在突变检测中的应用突变检测在遗传疾病诊断和治疗中的意义三、DNA修复1.DNA损伤的类型和原因化学物质和辐射对DNA的损伤氧化应激和DNA氧化损伤的产生机制DNA复制过程中的错误修复2.DNA修复机制直接修复和间接修复的原理和区别错误配对修复机制单链断裂和双链断裂的修复机制3.DNA修复与人类疾病遗传性DNA修复缺陷疾病的常见类型DNA修复缺陷与肿瘤形成的关系DNA修复在药物研发和个体化治疗中的应用四、人类疾病与分子生物学1.疾病基因的发现和功能研究基于全基因组关联分析的疾病基因发现功能研究的方法和策略疾病基因的功能解析和路径相关性分析2.分子诊断和治疗遗传疾病的分子诊断方法基于基因编辑的治疗策略基于RNA干扰技术的治疗研究3.新兴领域与前沿技术CRISPRCas9基因编辑技术及其应用前景单细胞测序技术在研究和诊断中的应用在分子生物学研究中的潜在作用总结分子生物学作为现代生物学的重要分支，通过研究生物体内分子的结构和功能，揭示了生命的基本原理和机制。
基因调控、遗传变异、DNA修复和人类疾病是分子生物学的重要研究方向。
了解这些方面的知识对于理解生命的本质，以及疾病的发生和治疗具有重要意义。
随着技术的发展和人类对生物学问题的更深入探索，分子生物学将持续为人类健康和科学进步做出贡献。
第一章 绪论3分子生物学课件
1.3 分子生物学与生物化学之间的关系
分子生物学发展的三大支撑学科： 1、细胞学：研究细胞的结构与功能。细胞的化学组
成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中
的定位及功能。 2、遗传学：研究基因的遗传与变异。基因结构，基 因复制，基因表达，基因重组，基因突变。 3、生物化学：研究活性物质代谢规律。
第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元，标志
着人类认识生命本质并能主动改造生命的新时期开始，
1980年。
5. 1975年，Kohler和Milstein巧妙地创立了
淋巴细胞杂交瘤技术，获得了珍贵的单克隆抗体；
1984年。
6. 1975-1977年，Sanger和Gilbert发明了 DNA序列测定技术；1977年第一个全长5387个核苷 酸的Φ X174基因组序列由Sanger测定完成；1980年， 1958年。
划，2003年4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经
过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。
3. PCR技术的建立（1983年，Mullis，PCR被喻 为加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”的 技术，1993年）。 4. 单克隆抗体及基因工程抗体的发展和应用 （生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激 素、胰岛素等，疾病的诊断、治疗和研究）。 5. 基因表达调控机理（反义RNA技术、RNAi干扰、 基因芯片）。 6. 细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域（G 蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。 7. 基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新 的前沿领域。
分子结构生物学 分子发育生物学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子遗传学 分子数量遗传学
分子神经生物学
分子育种学 分子肿瘤学
1.分子生物学绪论(蛋白质、蛋白组、蛋白组学)
一、蛋白质组研究的开端及蛋白质组含义
（一）1.人类基因 组计划由美国科学 家于1985年率先提 出，1990年正式启 动，美国、英国、 法国、德国、日本 和中国科学家共同 参与。
26 june 2000
1990--2001年，人类基因组序列草图的完成，宣告了
“后基因组时代”的到来，其主体是功能基因组学
直肠癌：
Sanchez等对15例结肠癌和13例正常人的结 肠上皮进行2-DE。建立了包括882和861个斑点 的结肠癌及正常人结肠粘膜的标准胶图。结果 发现在分子量为13kD和pI值为5.6处的蛋白质仅 出现在结肠癌的组织中。经鉴定为：钙粒蛋白B （calgranulin B）及钙卫蛋白（calprotectin）。
/Web/Search/index.htm
ldbESTCSITE 序列模体 http://www.expasy.ch/sport/prosite.html BLOCKS 保守序列 / ProDom蛋白质域http://protein.toulouse.inra.fr/prodom.html SBASE蛋白质域http://base.icgeb.trieste.it/sbase/ 二维电泳(2DPAGE): WORLD-2DPAGE国际2DPAGE库的完整索引
国内研究现状： 国家自然科学基金委于1997年设立了重大项目 “蛋白质组学技术体系的建立”.
中国科学院生物化学研究所、军事医学科学院 与湖南师范大学已启动蛋白质组研究.
中国科学院上海生命科学研究院、军事医学科 学院与复旦大学相继成立了专门的蛋白质组学 研究中心.
国内研究现状：在“重大疾病的功能蛋白质组学” 方面取得了良好的起步:
heidelberg.de/Services/PeptideSearch/PeptideSearchIntro.html
分子生物学基础第一章绪论 第二节分子生物学发展简史
第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学
分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。
从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学 细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
第二节 分子生物学发Hale Waihona Puke 简史三、分子生物学的现状与展望
1．功能基因组学 2．蛋白质组学 3．生物信息学
分子生物学基础
第一章 绪 论
分子生物学考点整理1
分子生物学考点整理符广勇朱兰第一章．绪论一、分子生物学概念分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子结构与功能相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界奥秘、由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
二、重组DNA技术又称基因技术，是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同的DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。
三、基因表达的调控基因表达的调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及RNA剪辑三个方面。
四、转录因子转录因子是能与基因5`端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
第二章．染色体与DNA一、染色体上的蛋白质染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。
根据凝胶电泳性质可以把组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4。
这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸。
二、组蛋白的特性1．进化上的极端保守性不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4。
2.无组织特异性到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白这两个例外。
3．肽链上氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。
4.组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化。
5.富含赖氨酸的组蛋白H5三、HMG蛋白叫高迁移率蛋白四、真核细胞DNA序列的分类1.不重复序列2.中度重复序列3.高度重复序列重复序列的意义：若某一重复序列出现错误，对基因的影响不大，稳定性较高；在短时间内可同时产生大量的基因产物。
重复序列的应用:应用于分子标记的作用：卫星DNA（便于分子标记）和微卫星DNA五、真核生物基因组与原核生物基因组的区别1.真核基因组庞大，原核生物基因组小2.真核基因组存在大量的重复序列，原核基因组没有重复序列3.真核基因组大部分是非编码序列，原核基因组大多是编码序列4.真核基因组的转录产物为单顺反子，原核基因组转录产物多为多顺反子5.真核基因是断裂基因，有内含子结构，原核基因为连续基因，几乎没有内含子结构6.真核基因组存在大量的顺式作用原元件，包括启动子、增强子和沉默子等，原核基因组基本没有增强子和沉默子7.真核基因组存在大量的DNA多态性，原核基因组很少有8.真核基因组具有端粒结构，原核基因组没有端粒结构六、重叠基因（Overlapping gene）指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上的基因的组成部分。
现代分子生物学复习重点
现代分子生物学复习资料第一章绪论分子生物学：是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构及其重要性、规律性和相互关系的科学分子生物学的主要研究内容1、DNA重组技术2、基因表达调控研究3、生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学4、基因组、功能基因组与生物信息学研究5、DNA的复制转录和翻译第二章染色体与DNA半保留复制：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。
这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样，因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA半保留复制DNA半不连续复制：DNA双螺旋的两条链反向平行，复制时，前导链DNA的合成以5′-3′方向，随着亲本双链体的解开而连续进行复制；后随链在合成过程中，一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照5′-3′方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制称为DNA 的半不连续复制原核生物基因组结构特点：1、基因组很小，大多只有一条染色体2、结构简练3、存在转录单元，多顺反子4、有重叠基因真核生物基因组的结构特点：1、真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组2、真核基因组存在大量的重复序列3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90％以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要区别4、真核基因组的转录产物为单顺反子5、真核基因是断裂基因，有内含子结构6、真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子，沉默子等7、真核基因组中存在大量的DNA多态性8、真核基因组具有端粒结构DNA转座（移位）是由可移位因子介导的遗传物质重排现象DNA转座的遗传学效应：1、转座引入插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化转座子分为插入序列和复合型转座子两大类环状DNA复制方式：θ型、滚环型和D-环型第三章生物信息的传递（上）从DNA到RNA转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程启动子：是一段位于结构基因5′段上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性原核生物启动子结构：存在位于-10bp处的TATA区和-35bp处的TTGACA区，其是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列（促进转录终止的DNA序列）终止子的类型：不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子增强子：能增强或促进转录起始的序列增强子的特点：1、远距离效应2、无方向性3、顺式调节4、无物种和基因的特异性5、具有组织特异性6、有相位性7、有的增强子可以对外部信号产生反应上升突变：增加Pribnow区共同序列的同一性，将Pribnow区从TATGTT变成TATATT的启动子突变，会提高启动子的效率，提高乳糖操纵子基因的转录水平下降突变：把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT的启动子突变，会大大降低其结构基因的转录水平RNA编辑及其生物学意义：RNA的编辑是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入、删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息的改变生物学意义：1、校正作用2、调控翻译3、扩充遗传信息RNA的再编码：mRNA在某些情况下不是以固定的方式被翻译，而可以改变原来的编码信息，以不同的方式进行翻译，科学上把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码比较原核和真核基因转录起始位点上游区的结构：1、原核基因启动区范围较小，一般情况下，TATAAT的中心位于-10——-7，上游-70——-30区为正调控因子结合序列，-20——+1区为负调控因子结合序列；真核基因调控区较大，TATAA/TA区位于-30——-20，而-110——-40区为上游激活区-2、除Pribnow区之外，原核基因启动子上游只有TTGACA区作为RNA聚合酶的主要结合位点，参与转录调控；而真核基因除了含有可与之相对应的CAAT区之外，大多数基因还拥有GC区和增强子区第四章翻译：所谓翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个核苷酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
绪论
绪论0-1分子生物学的概念人类对生物学的研究经历了一个漫长的历程。
最早人们从研究动物和植物的形态解剖和分类开始,以后对细胞学、遗传学、微生物学、生理学、生物化学的研究进入了细胞水平。
到20世纪中叶以来,生物学以生物大分子为研究目标,分子生物学(molecular biology)开始形成了独立的学科,这是对生物界的认识不断深入的过程。
从广义来讲,蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴,也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。
例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构功能和跨膜运输都属于分子生物学的研究内容。
不过目前人们通常采用狭义的概念,将分子生物学的范畴偏重于核酸(或基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程,当然其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
这里采用狭义的概念对基因分子生物学的基本原理进行讲述。
0-2分子生物学的研究内容尽管分子生物学涉猎的范围十分广泛，研究内容也包罗万象，但是按照狭义分子生物学定义，我们可以将现代分子生物学的研究内容概括为几个大的方面：1．基因与基因组的结构与功能基因的研究一直是影响整个分子生物学发展的主线。
在不同的历史时期对基因的研究有不同的内容，主要包括从细胞染色体水平上以及DNA大分子水平上的研究。
近20年来，由于重组DNA技术的应用，使人们改变了传统研究基因的模式。
能够从克隆目的基因出发，研究基因的功能及其与表型的关系，使基因的研究进入了反向生物学阶段。
例如，你要研究胰岛素分子的结构功能，可以由基因设计开始，利用基因工程技术做出各种各样结构的胰岛素来，从中可以很快地得到速效胰岛素分子。
你也可以把功能还不太清楚的基因引入小鼠，做成特殊的转基因鼠，来研究此基因的功能，或者相反的敲除这个基因来研究其功能。
这都与传统生物学的由表及里不同，而是由生命的核心——基因物质出发，反向而行，这就是反向生物学。
分子生物学总结
分⼦⽣物学总结分⼦⽣物学总结第⼀章绪论⼀. DNA重组技术和基因⼯程技术.DNA重组技术⼜称基因⼯程,⽬的是将不同的DNA⽚段按照⼈们的设计定向连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达.产⽣影响受体细胞的新的遗传性状.基因⼯程技术还包括其他可能使⽣物细胞基因组结构得到改造的体系.第⼆章染⾊体与DNA⼀. DNA的⼀、⼆、三级结构特征.DNA⼀级结构特征1. 双链反向平⾏配对⽽成2. 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA⾻架，碱基排在内侧3. 内侧碱基通过氢键互补形成碱基对DNA⼆级结构特征绕DNA双螺旋表⾯上出现的螺旋沟，宽的沟称为⼤沟，窄沟称为⼩沟。
⼤沟，⼩沟都、是由于碱基对堆积和糖-磷酸⾻架扭转造成的。
DNA三级结构特征拓扑异构酶拓扑异构酶负超螺旋松弛DNA 正超螺旋溴已啶溴已啶⼆. 原核⽣物DNA具有哪些不同于真核⽣物DNA的特征.1. 结构简练2. 存在转录单元3. 有重叠基因三. DNA复制通常采取哪些⽅式.1. 线性DNA双链的复制.2. 环状DNA双链的复制分为θ型、滚环型和D-环型等.四. 原核⽣物DNA的复制特点.1. DNA双螺旋的解旋2. DNA复制的引发3. 冈崎⽚段与半不连续复制4. 复制的终⽌5. DNA聚合酶五. 细胞通过哪⼏种修复系统对DNA损伤进⾏修复?1. 错配修复2. 碱基切除修复3. 核苷酸切除修复4. DNA直接修复六. 什么是转座⼦?可分为哪些种类?转座⼦是存在与染⾊体DNA上可⾃主复制和位移的基本单位原核⽣物转座⼦的类型: 1. 插⼊序列 2. 复合转座⼦ 3. TnA家族第三章⽣物信息的传递(上)⼀. 什么是编码链?什么是模板链?与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另⼀条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。
三. 简述σ因⼦的作⽤.σ因⼦的作⽤是负责模板链的选择和转录的起始,它是酶的别构效应物,使酶专⼀性识别模板上的启动⼦.四. 什么是Pribnow box?它的保守序列是什么?RNA聚合酶全酶与模板DNA结合后,⽤DNase I⽔解DNA,然后⽤酚抽提,沉淀纯化DNA后得到⼀个被RNA聚合酶保护的DNA⽚段,约有41-44个核苷酸对.在被保护区内有⼀个由5个核苷酸组成的共同序列,是RNA聚合酶的紧密结合点,称为Pribnow box. Pribnow区的保守序列是: TTGACA五. 简述原核⽣物和真核⽣物mRNA的区别.(⼀)原核⽣物mRNA的特征1、半衰期短2、多以多顺反⼦的形式存在3、5’ 端⽆“帽⼦”结构, 3’ 端没有或只有较短的polyA 结构。
分子生物学,绪论,1(Word最新版)
分子生物学,绪论,1通过整理的分子生物学,绪论,1相关文档，渴望对大家有所扶植，感谢观看！绪论一、医学分子生物学的概念分子生物学（molecular biology）是在分子水平探讨生命现象的科学，以探讨生命现象的本质为目的，通过对生物大分子核酸、蛋白质等结构、功能及相互作用等的探讨来阐明生命的分子基础，探讨生命的奇异。
医学分子生物学是利用分子生物学的理论与技术，从分子水平探讨疾病的发生发展机制，疾病的预料与风险评价，疾病的临床诊断与治疗，疾病的预防与限制的科学。
目前，分子生物学是生命科学中发展最快的领域，并且与诸多学科有着广泛的交叉与渗透，它是生命科学的前沿学科。
二、医学分子生物学探讨内容医学分子生物学探讨的主要内容有：① 生物大分子的结构与功能及分子间的相互作用。
主要探讨核酸、蛋白质、酶的结构与功能及蛋白质与蛋白质、核酸与核酸、核酸与蛋白质、核酸与其它生物大分子之间的相互作用。
② 基因与基因组。
③ 遗传信息的传递、表达与调控。
④ 细胞的增殖与分化：包括癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。
⑤细胞通讯与细胞内信号传导。
⑥ 分子生物学技术：主要包括分子杂交技术、聚合酶链反应技术、基因工程与蛋白质工程等。
⑦ 基因与疾病。
⑧基因诊断与基因治疗。
三、分子生物学的发展史分子生物学的重大发觉构成了分子生物学的发展历程。
尤其是20世纪50年头，Watson 和Crick提出的DNA 双螺旋结构，标记着现代分子生物学的兴起，为揭开人类生命现象的本质，探究疾病现象，实现特性化医学奠定了基础。
1944年，Oswald T. Avery等进行了肺炎双球菌转化试验，证明白遗传物质是DNA。
1953年，Watson和Crick发觉了DNA的二级结构—双螺旋结构。
1954年，Crick提出了遗传信息传递的“中心法则”。
1958年，Meselson和Stahl用试验证明白DNA半保留复制模型。
1967年，在大肠杆菌中发觉了DNA连接酶。
第1章-分子生物学与基因工程绪论
采用几种限制性内切酶组合可以使DNA分 子产生特定的片段.
– e.g. EcoRI + HindIII
DNA连接酶(DNA ligase )
1967年在三个实验室同时发现的。 活性：封闭DNA链上缺口，借助ATP或
NAD水解提供的能量催化DNA链的5’PO4与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二 酯键。 要求：这两条链必须是与同一条互补链 配对结合的(T4DNA连接酶除外)，而且 必须是两条紧邻DNA链才能被DNA连接 酶催化成磷酸二酯键。
分子生物学的研究内容
DNA重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构
分子生物学 基因组、功能基因组与生物信息学研
究
基因工程（DNA重组技术）
将不同的DNA片段按照人们的设计定 向连接起来，在特定细胞中复制、表 达，产生影响受体细胞的新的遗传性 状
DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化 学、酶工程及微生物学、遗传学、细 胞学长期深入研究的结晶，限制性内 切酶、DNA连接酶及其它工具酶发现 与应用则是这一技术得以建立的关键。
DNA双螺旋结构模型的意义
DNA双螺旋模型结构同时表明了DNA复制的明显方式— —碱基互补配对原则上的半保留复制。
提示了基因和多肽成线性对应的一个可能理由：DNA核 苷酸顺序规定该基因编码蛋白质的氨基酸顺序；DNA中 的遗传信息就是碱基序列；并存在某种遗传密码，将核 苷酸序列译成蛋白质氨基酸顺序。
鲍林研究小组 威尔金斯、富兰克林研究小组 沃生、克里克研究小组
鲍林(Pauling)研究小组
主要工作： – 鲍林等1951年(提出蛋白质α-螺旋模型后)开始研究DNA 分子结构。
分子生物学(杨建雄)
分子生物学（杨建雄）第一章绪论分子生物学1.概念广义：在分子水平上研究生命现象，或用分子的术语描述生物现象的学科侠义：在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制，基因的表达和调控，及基因的突变与交换的分子机制2.研究内容：①以某物种全套基因表达产物的结构和功能②基因传递和表达的途径③基因表达的调控3.三大原则①构成生物大分子的单体是相同的——共同的核酸语言（Nt）、共同的蛋白质语言②生物遗传信息的表达的中心法则相同③生物大分子里面，单体（核苷酸、氨基酸）的排列是不同的4.分子生物学的兴起①Mendel 豌豆杂交实验总结了基因的分离定律和自由组合定律表明生物的遗传性状是由独立的遗传因子决定，这些遗传因子后来被称作基因②遗传的染色体学说，染色体是基因的载体证实：1910年Morgan 利用果蝇进行遗传学实验发现了基因的连锁规律③“一个基因一个酶”假说1941年George Beadle和Edward Tatum 以红色面包霉为研究对象④核素1869年瑞士Miescher他的学生Altmann提出了核酸的概念⑤1910年德国Kossel 首次分离得到单核苷酸，并阐明核酸的主要成分是核糖、磷酸和碱基⑥1924年德国Feulgen 发现核酸中的糖有核糖和脱氧核糖两种，并根据核酸所含核糖的不同，将核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸⑦1929年Kossel学生Levine发现核酸中的碱基主要是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。
还证明核酸是由核苷酸组成的，而核苷酸是由碱基、核糖、磷酸组成的⑧1944年Avery通过肺炎链球菌转化实验证明基因是由DNA构成的1952年Hershey和Chase 利用噬菌体感染细菌实验，证实了DNA是遗传物质⑨1950年Chargaff指出DNA中四种碱基的比例关系：A/T=G/C=1⑩1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型（分子生物学兴起的标志）5.分子生物学的发展①关于基因的复制1958年Meselson和Stahl 同位素实验证实DNA复制的半保留机制1956年Arthur Kornberg 等首先在大肠杆菌中发现了DNA聚合酶Ⅰ1989年Greider等发现端粒酶是以内源性RNA为模板的逆转录酶②关于基因的转录1955年Brachet 洋葱根尖和变形虫实验、Hall和Spiegelman T2噬菌体DNA-RNA杂交实验证实蛋白质合成模板是RNA；1958年Crick提出著名的中心法则1960年Weiss和Hurwitz 发现RNA聚合酶③关于基因的翻译1954年Gamow 推测遗传密码是三联体1961年Crick，Barrett和Brenner等用插入和缺失突变证实了遗传密码是三联体Nirenberg和Khorana破译遗传密码④关于基因表达的调控1961年Jacob和Monod提出基因表达的操纵子学说1976年Tonegawa 发现免疫球蛋白的体细胞重组机制......⑤基因过程的兴起1964年Holliday 提出了DNA重组模型DNA连接酶、逆转录酶、限制性内切核酸酶等加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”技术聚合酶链反应（PCR）技术1985年Mullis第二章核酸的结构和功能DNA是主要的遗传物质1869年瑞士Miescher 从细胞核中分离出含磷很高的酸性化合物，称为核酸1889年他的学生Altmann提出了核酸的概念1910年德国Kossel 首次分离得到单核苷酸，并阐明核酸的主要成分是核糖、磷酸和碱基1924年 德国 Feulgen 发现核酸中的糖有核糖和脱氧核糖两种，并根据核酸所含核糖的不同，将核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸1929年 Kossel 学生 Levine 发现核酸中的碱基主要是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。
分子生物学
CH1 绪论分子生物学：它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机制的学科。
分子生物学研究内容：1.生物大分子的结构功能研究；2.DNA复制、转录、翻译；3.基因表达调控研究；4.DNA重组技术。
模式生物（研究对象）：病毒、细菌、酵母菌、动物细胞、植物细胞。
中心法则：DNA的复制、转录和翻译。
生物大分子：相对分子质量为104到1012的有机化合物。
生物大分子种类：蛋白质、核酸、多糖等CH2蛋白质蛋白质的结构：1.一级结构：氨基酸的序列2.二级结构：α螺旋、β折叠3.三级结构：由二硫键、氢键、金属离子作用形成的三维高级结构4.四级结构：有多个具有三级结构的蛋白质亚基组成的高级结构。
一级结构：一级结构包括以下内容：1.组成蛋白质的多肽数目2.每一条肽链中末端氨基酸的种类3.每一条肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序4.链内和链间的二硫键的位置和长度结构与功能的关系：1.结构不同、功能不同2.结构有差异，功能不一定不相同多肽链的基本参数：1.平均每个氨基酸的分子量1102.展开的长度1000-5000 AA折叠后的长度40-80 A二级结构：氢键维持着蛋白质的二级结构α螺旋：1.是蛋白质二级结构的主要形式之一。
2指多肽链主链围绕中心轴呈有规律的螺旋式上升，每3.6个氨基酸参节螺旋上升一圈向上平移0.15 nm，螺距为0.54 nm。
3.螺旋方向为右手螺旋。
4.氨基酸侧脸R基团外展。
5.每个肽键的N-H和第四个肽键的羰基氧形成氢键，氢键方向与螺旋长轴基本平行。
链中所有肽键都可形成氢键，故α螺旋十分稳定。
β折叠：1.此结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。
2.几乎所有肽键都参与氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。
3.台联的主链呈锯齿状折叠构象4.在β折叠中，α碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R集团处于折叠的棱角上并与棱角垂直；两个氨基酸之间的轴心距为0.35 nm三级结构：纤维状蛋白：由细长的α螺旋或β折叠构成，细胞、组织或器官的结构组成部分，难溶于水和其他溶剂的蛋白质。
王华忠 分子第一章
①提取质粒 ③将基因插 入质粒载体
重组 DNA(质粒) ④将质粒导 入细菌细胞 重组细菌 ⑤细菌培养 目的基 因拷贝 纯化表 达蛋白 ②DNA 纯化
含目的基 因的细胞
目的 基因
DNA
生长素类 治疗发育 迟缓
可以降解废物的 基因工程细菌
可以为心脏病人溶 解血块的蛋白质
生物学经历了一个漫长的研究历程。最早人们从研究动物和植 物的形态、解剖和分类开始，以后进一步研究细胞学、遗传学、微 生物学、生理学、生物化学、进入细胞水平的研究。到20世纪中叶 以来，生物学以生物大分子为研究目标，分子生物学（molecular biology）开始形成了独立的学科，这是对生物界的认识不断深入的 过程。
中心法则
复制
RNA 复制
DNA
转录 逆转录
RNA
翻译
蛋白质
3、基因表达调控的研究 新兴学科：系统生物
（1）基因的表达方式：
学systems biology！！
组成型表达基因：某些基因在一个个体的几乎所有细 胞中持 续表达，通常被称为 。
可调节表达基因：它们的活性是以细胞或生物体的需求来控制 的，通常被称为奢侈基因(luxury gene)。
酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。
生物化学：分子的代谢转化，包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、 以及能量代谢等与生理功能的联系。
2、研究方法上的区别 分子生物学：生物化学+遗传学技术，侧重结构与功能 生物化学： 生物化学+化学+生理学，侧重化学反应，探究
分子转化与能量转换的问题。
•Biochemistry is the study of the chemical substances and vital processes occurring in living organisms. •Genetics is the study of the effect of genetic differences on organisms. Often this can be inferred by the absence of a normal component (e.g. one gene). The study of "mutants" ?organisms which lack one or more functional components with respect to the so-called "wild type" or normal phenotype. Genetic interactions (epistasis) can often confound simple interpretations of such "knock-out" studies. •Molecular biology is the study of molecular underpinnings of the process of replication, transcription and translation of the genetic material. The central dogma of molecular biology where genetic material is transcribed into RNA and then translated into protein, despite being an oversimplified picture of molecular biology, still provides a good starting point for understanding the field. This picture, however, is undergoing revision in light of emerging novel roles for RNA. •Chemical Biology seeks to develop new tools based on small molecules that allow minimal perturbation of biological systems while providing detailed information about their function. Further, chemical biology employs biological systems to create non-natural hybrids between biomolecules and synthetic devices (for example emptied viral capsids that can deliver gene therapy or drug molecules).
分子生物学 -绪论
生物化学与分子生物学
第22章：基因结构与功能分析2h 第23章：癌基因、肿瘤抑制基因 与生长因子2h 第24章：疾病相关基因的克隆 第25章：基因诊断与基因治疗
从而逐步完善了对DNA复制机理认识。
目录
同时先后发现依赖于DNA的RNA聚合酶及RNADNA杂交实验证明了mRNA与DNA序列互补，逐 步阐明RNA转录合成的机理。
与此同时认识到蛋白质是接受RNA遗传信息而合 成。
1950年代发现微粒体是蛋白质合成场所；
1957年首先分离出tRNA，并提出了其在蛋白质
目录
医学分子生物学研究内容：
1、研究人体发育、分化和衰老的分子生物学基础 2、细胞增殖调控的分子基础 3、人体三大调控系统（神经、内分泌、免疫）的
分子生物学基础 4、基因的结构异常或调控异常与疾病发生发展之
间关系 5、应用分子生物学理论和技术体系开展疾病的基
因诊断和基因治疗、生物制药及卫生防疫。
讲授内容
目录
分子生物学是生物化学、生物物理学、遗传学、 微生物学、细胞生物学等多学科相互渗透、综合 融会而产生并发展起来的。生命活动的一致性， 是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。
目录
分子生物学的延伸
分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域 分子生物学已经成为生命科学领域的前沿学科
分子结构生物学 分子发育生物学 分子神经生物学 分子育种学 分子肿瘤学
合成中转运氨基酸功能的假说；
目录
1961年观察到蛋白质合成过程中mRNA与核糖 体结合；同期科学工作者还破译了合成蛋白质的遗 传密码，并在随后研究发现遗传密码具有通用性，
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第二节 分子生物学发展简史
三、分子生物学的现状与展望 1．功能基因组学 2．蛋白质组学
3．生物信息学
Do your experiment, at least once a year!
- Sydney Brenner
Discovery can not be planned…
- Antonie Danchin
Thermotoga maritima
Thermoplasma acidophilum
mouse
Caenorhabitis elegans
rat
Borrelia burgorferi
Plasmodium falciparum
Borrelia burgorferi
Aquifex aeolicus
Neisseria meningitidis Z2491
第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学 分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。 5．发育生物学与分子生物学 分子生物学还对发育生物学研究产生了巨大的影响。人们早就知道， 个体生长发育所需的全部信息都是储存在DNA序列中的，如果受精卵中 的遗传信息不能按照一定的时空顺序表达，个体发育规律就会被打乱， 高度有序的生物世界就不复存在。大量分子水平的实验证明，同源转换 区(homeobox)及同源转换结构域(homeolomain)在个体发育过程中发挥了 举足轻重的作用。专家估计，这个领域的研究将为发育生物学带来一场 革命。
第二节 分子生物学发展简史
一、分子生物学的建立和发展 1．1944~1966年，人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段 2．1967~1978年，重组DNA技术的建立和发展阶段
3．1979年至今，重组DNA技术的应用和分子生物学迅速发 展阶段
1944年，Avery 证明DNA是遗传物质
1950年，Chargaff 提出Chargaff定则
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学
细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
DNA-遗传密码的携带者
引自Neil Campbell著Biology第4版,199光合作用受体
第一节 概述
二、分子生物学的主要研究内容
它的研究内容主要有以下几个方面： 1．DNA的复制、转录和翻译 2．基因表达调控的研究 3．DNA重组技术 4．结构分子生物学 5．基因与基因组以及功能基因组的研究
1953年，Watson & Crick 成功解析了DNA分子二级结构 1961年，Jacob & Monod 提出了调节基因表达的操纵子 模型
1970年，Smith & Wilcox 分离到第一种限制性核酸内切酶
1972~1973年，Boyer & Berg 发展了重组DNA技术，并完成 了第一个细菌基因的克隆，开创基因工程的新纪元
1975年，Southern 发明了DNA片段的印迹法
1981年，Cech 发现了ribozyme 1982年，Prusiner 发现了朊病毒prion 1985年，Karry Mullis 发明了PCR反应
1988年，人类基因组计划启动
1998年，克隆羊多利诞生，同年GenBank 公布了最新的人类基 因图谱
分子生物学基础
第一章 绪 论
第一节 概述
一、分子生物学的基本含义
广义：对蛋白质和核酸等生物大分子结构和功能的研究都 属于分子生物学的研究范畴，也就是从分子水平阐述生命的 现象和生物学规律。例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶 的作用机理和动力学，膜蛋白结构与功能和跨膜运输等。
狭义：分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质—基因或 DNA的结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程 的科学。当然也涉及到与这些过程有关的蛋白质和酶的结构 与功能的研究。
Ureaplasma urealyticum
Bacillus subtilis
Drosophila melanogaster
Rickettsia prowazekii
Helicobacter pylori
Buchnerasp. APS
Escherichia coli大肠杆菌
human
Arabidopsis 拟南芥
Initial sequencing and analysis of the human genome Nature 409, 860 - 921 (2001), 15 February 2001 International Human Genome Sequencing Consortium
“What’s Human Genome Project?” “One base One dollar!” - by a taxi driver (and a tax payer)
Mycobacteriu m tuberculosis
全基因组已经测序的一些生物
第二节 分子生物学发展简史
二、分子生物学与其它学科的关系
1．分子生物学与生物化学
分子生物学是从分子水平研究生命现象。生物化学是从 分子水平研究生命化学现象。在研究方向上，分子生物学主 要是研究蛋白质、核酸和其它生物大分子的结构与功能，以 及它们之间的相互作用，着重解决细胞中信息传递和代谢调 节的问题。而生物化学主要研究大、小分子在生命活动中的 代谢过程，即重点是分子的代谢转化。 从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。