分子生物学
名词解释：分子生物学
名词解释：分子生物学
分子生物学是一门研究生物体及其组织、细胞和分子层面上的
生物学现象和机制的学科。
它探究生物体的结构、功能和相互作用，以及这些过程背后的分子机制。
在分子生物学中，研究者关注的是生命的基本单位——分子。
他们研究DNA、RNA和蛋白质等生物分子的结构和功能，以及它
们在细胞内的相互关系。
分子生物学的研究领域非常广泛。
它包括基因结构和功能的研究，以及基因的表达、转录和翻译过程。
此外，分子生物学也涉及
到进化、遗传学、生物工程和药物研发等领域。
分子生物学的研究方法多样且不断发展。
常用的方法包括
DNA测序、PCR、蛋白质电泳和基因工程技术等。
这些方法使得
研究者能够深入研究生物分子的结构和功能，揭示它们对生物体的
影响。
总体而言，分子生物学对于我们理解生命的奥秘、解决疾病和推动生物技术和医学的发展具有重要意义。
通过研究生物分子的组成和相互作用，我们能够更好地理解生命的起源、进化和机制，为人类的健康和科学研究做出贡献。
分子生物学名词解释
分子生物学：从广义来讲，分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。
它主要对蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。
DNA重组技术:DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人们的设计与克隆用载体定向连接起来，转入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。
信号转导:是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。
转录因子:是指一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间和空间表达的蛋白质分子。
功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。
结构分子生物学:就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。
生物信息学：是生物科学和信息科学重大交叉的前沿学科，它依靠计算机对所获得数据进行快速高效计算、统计分类以及生物大分子结构功能的预测。
染色体：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质构成。
染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。
染色体是一种动态结构，在细胞周期的不同阶段明显不同。
C-值（C-value）:一种生物单位体基因组DNA的总量。
C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。
核心DNA（core DNA）：结合在核心颗粒而不被降解的DNA。
连接DNA（linker DNA）：重复单位中除核心DNA以外的其它DNA。
DNA多态性：指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性两类。
DNA的一级结构：是指4种核苷酸的排列顺序，表示了该DNA分子的化学组成。
又由于4种核苷酸的差异仅仅是碱基的不同，因此又是指碱基的排列顺序。
分子生物学
1．SNP单核苷酸多态性指基因组DNA上单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。
SNP是人类基因组DNA多态性最多的，是人群个体差异最具代表性的DNA 多态性，相当一部分直接或间接地与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。
由于没一个个体基因组的每一个核苷酸突变的频率非常低及突变的随机性，使得大多数SNP位点十分稳定。
2．ORF 开放阅读框架在DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码列，包括3个区域：编码区，有外显子和内含子；前导区，位于编码区上游；调节区，有启动子和沉默子等。
3．调节基因指某些可调节、控制结构基因表达的基因。
其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质量的改变。
4．目前蛋白质组学研究最常用的技术流程是基于凝胶的工作流程。
通过样品制备、样品标记、双向电泳分离、图像获取、图像分析，到抠点、酶切、点靶和MALDI—TOF蛋白质鉴定的一整套技术手段。
用于分离的双向电泳原理第一等电聚焦，蛋白质沿PH梯度分离，第二进行相对分子质量分离。
5．细胞起始基因转录需要反式转录激活因子的参与．酵母转录因子ＧＡＬ４在结构上是组件式的，往往由两个或两个以上结构上可以分开、功能上相互独立的结构域构成，其中有DNA结合功能域和转录激活结构域。
将这两个结构域分开时仍分别具有功能，但不能激活转录，只有当被分开的两者通过适当的途径在空间上较为接近时，才能重新呈现完整的ＧＡＬ４转录活性，并可激活上游激活序列的下游的启动子，使启动子下游的基因得到转录。
6．（1）分----分离目的基因；切-----限制酶切割目的基因和载体；接-----拼接重组体；转-----转入受体菌；筛----筛选重组体。
（2）黏性末端DNA分子的连接；平末端的连接，其中包括质粒和目的基因上没有相同的酶切位点和人工接头连接；通过同聚尾连接。
7．限制性核算内切酶：分子克隆中切割DNA获取目的基因和切割载体形成切口，使目的基因插入载体；DNA聚合酶和klenow片段：具有5’—3’聚合酶和3’----5’核酸外切酶活性；taqDNA聚合酶：一种耐热的DNA聚合酶聚5’—3’聚合酶和依赖于聚合作用的5’----3’外切酶活性；反转录酶：以RNA为模板合成DNA的功能；末端脱氧核糖核苷酰转移酶：在载体或目的基因3’末端加上互补的同质多聚尾，形成人工黏性末端；DNA连接酶：催化两个互补的黏性末端或平端双链DNA 分子端口的连接；碱性磷酸酶：除去DNA片段上的5’磷酸，以防自身连接；核酸酶S1：水解双链DNA、RNA或DNA---RNA杂交中的单链部分，其作用是除去双链DNA的黏性末端产生平末端。
分子生物学概述
传信息传递的基本方式，最终确
定了核酸是遗传的物质基础。
5’
2、遗传信息传递中心法则的建立
1956年，Kornber在大肠杆菌的无细胞提取液中实
现了DNA的合成，并从E.col中分离出DNA聚合酶；
1958年，Meselson与Stahl的实验证明，DNA复制 时 DNA分子的两条链先行分开。他们用15N重同位 素及密度梯度超速离心证明了DNA的复制是一种半 保 留复制。
三、分子生物学的主要研究内容
1、重组技术的建立和发展 2、基因组研究的发展 3、功能基因组研究的发展 4、基因表达调控机理的研究
基因组、功能基因组及生物信息学研究
基因组：指某种生物单倍体染色体中所含有基因的总数， 也就是包含个体生长、发育等一切生命活动所需的全部 遗传信息的整套核酸。
功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上 建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构 和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。
人类基因组计划（human genome project, HGP）
美国科学家、诺贝尔奖获得者Dulbecco R于1986年在美国 《 Science 》杂志上发表的短文中率先提出，并认为这是加快 癌症研究进程的一条有效途径。
主要的目标是绘制遗传连锁图、物理图、转录图，并完成人类 基因组全部核苷酸序列测定。测出人体细胞中24条染色体上全 部30亿对核苷酸的序列，把所有人类基因都明确定位在染色体 上，破译人类的全部遗传信息。
里程碑的发现
Watson 和 Crick 在前人的基础 上，提出了DNA双螺旋结构的 模型。
1962年诺贝尔医学与生理学奖
Watson JD和Crick FHC的“双
5’
什么是分子生物学
什么是分子生物学分子生物学是一门崭新的科学，由于它是20世纪发展起来的新兴学科，它在未来也将产生重大的影响。
下面将介绍分子生物学的几个基本概念并阐述它的重要性：一、什么是分子生物学？分子生物学是一门研究分子水平生命现象和自然关系的新科学。
它使用分子生物学手段，利用化学、物理和生物技术，探讨以分子和最小细胞为基础的生物学过程。
分子生物学以DNA、RNA、蛋白质和其他分子结构为框架，结合生物信息学，解析各种生物过程及其分子机制。
二、分子生物学的方法分子生物学有许多研究方法和工具，主要包括基因测序、分子标记、克隆技术、蛋白质分析、遗传学和定量PCR的技术。
（1）基因测序：基因测序是分子生物学研究最常用的技术，它是一种可以分析DNA片段顺序和检测DNA表达状态的技术。
（2）分子标记：分子标记是将一种活性体与另一种它可能与之具有共同性质的生物活性体混合，以产生一种可检测的化学反应的技术。
（3）克隆技术：克隆技术是指利用可重组DNA技术在一个宿主上复制目标DNA片段、克隆它们作为载体的技术。
（4）蛋白质分析：蛋白质分析是指利用紫外分光光度计、流式细胞仪等分析仪器，研究蛋白质结构、凝胶电泳分析、质谱分析以及免疫学方法等技术来检测蛋白质结构和性质的方法。
（5）遗传学:遗传学是指研究基因在细胞中的表达、基因间相互作用及其在不同生物间的进化变异，以及它们在适应性演化中的作用的学科。
（6）定量PCR：定量PCR是指使用定量PCR技术研究DNA序列，利用荧光基因特异性引物和特异序列来检测、建库和定量分析DNA。
三、分子生物学的重要性（1）分子生物学能够探究生命的奥秘；（2）通过分子生物学，我们可以更好地了解遗传基因是如何影响人类生理和心理行为；（3）分子生物学可以帮助我们更好地理解疾病的发展机制，进行疾病的预防和治疗；（4）分子生物学也是真核细胞和原核细胞的比较研究的基础，从而有助于我们更好地利用微生物培养；（5）分子生物学还可以帮助我们更好地利用基因工程技术实现转基因动物生物学研究和创新生物材料研究。
分子生物学完整版
非编码的中度重复序列，在进化中起着重要的作用。
SINE--Alu家族
人类基因组中存在最广泛的中度重复序列，平均长度约300bp，拷贝数30～50万，均匀地散布在整个基因组中。
低度重复序列（2-10次）每一种在基因组中的重复次数为2～10，多为编码蛋白质的基因
存在复杂的RNA加工反应，包括切割，顺式-，反式-剪接，RNA的编辑和降解。
某些重复序列的核苷酸顺序不完全相同
单拷贝序列(single copy sequence)
在基因组中只存在一个拷贝，复性最慢。
编码真核生物绝大部分蛋白，表达具有时空特异性。
基因家族（gene family）：一组功能类似、结构具有同源性的基因。
细胞器基因组
1950s,为了解释某些表型特殊的遗传方式，提出了extra-chromosomal genes。1960s早期（1962年〕，Ris and Plant通过电镜首次证明叶绿体中含有DNA，用DNA酶处理，超薄切片的2.5~3.0m的纤丝消失，进一步在电镜下观察到环状DNA分子。几乎所有的真核生物有线粒体基因组；所有的光合真核生物含有叶绿体基因组；一般来讲，细胞器基因组DNA呈环状，也有线状（一些真核微生物酵母等的线粒体基因组都呈线状；有的环状和线状并存，叶绿体中还有小环DNA分子存在.
分子生物学
The Coming of Wisdom With Time
Though leaves are many, the root is one
Through all the lying days of my youth
I swayed my leaves and flowers in the sun;
分子生物学
分子生物学分子生物学（Molecular Biology）是生物学的一个分支学科，主要研究生物体内分子的结构、功能、相互作用和调控机制。
分子生物学的发展推动了对于基因和蛋白质的研究，为我们对生物体内的生命活动以及人类疾病的认识提供了重要的基础。
分子生物学的研究主要是从分子层面探究生物体的组成和功能。
在分子生物学的视角下，生物体被看作是由各种复杂的分子组成的。
这些分子包括核酸（DNA和RNA）、蛋白质、细胞膜和其他生物分子。
通过研究这些分子的结构和功能，我们可以深入了解生物体内的一系列生物过程，如DNA复制、基因表达、蛋白质合成等。
在分子生物学的研究中，DNA是一个重要的研究对象。
DNA是三个硝基酸组成的核酸分子，它携带着生物体的遗传信息。
在细胞分裂过程中，DNA会通过复制过程产生两个完全相同的分子。
这种DNA的复制是生物体生长和繁殖的基础。
通过研究DNA的结构和复制机制，分子生物学家可以理解细胞遗传信息的传递和维持。
分子生物学的另一个重要研究对象是蛋白质。
蛋白质是生物体最重要的功能分子之一，它在细胞的结构、功能和代谢过程中起到了关键作用。
分子生物学研究了蛋白质的合成和调控机制，以及蛋白质在细胞内的运输、定位和降解过程。
通过研究蛋白质的结构和功能，分子生物学家可以揭示蛋白质如何参与细胞和组织的功能调节，进而理解生物体的正常生理活动和疾病的发生机制。
除了DNA和蛋白质，分子生物学还研究其他类型的分子。
例如，分子生物学研究了细胞膜的组成和运输机制，了解了细胞如何通过细胞膜与外界进行交流和物质交换。
此外，分子生物学还研究了一些小分子信号物质，如激素和信号分子，它们在细胞间的通讯和调节中扮演重要角色。
分子生物学的技术和方法也得到了快速发展。
例如，PCR（聚合酶链反应）技术可以快速复制DNA，并且已经成为了基因工程和基因诊断的关键技术。
基因测序技术则使得我们能够快速高效地获取DNA的序列信息，进一步推动了基因组学和遗传学的发展。
什么是分子生物学
什么是分子生物学
分子生物学的发展举足轻重，它为生命科学的发展提供了重要而有力的支持。
本文旨在全面系统地介绍分子生物学的相关知识，帮助读者更加深入地了解该领域的研究现状，并更好地应对社会的发展挑战。
1. 什么是分子生物学？
分子生物学是基于分子机理的一门研究生命科学的研究领域。
它针对生物分子的结构和功能进行深入的研究，并开展着关于生命体系的基本性理论研究，从而推动了现代生物学研究与新技术的广泛发展。
2. 分子生物学的研究对象
分子生物学重点研究的方向主要有生物分子，比如：DNA、RNA、蛋白质、各类酶等，还有一些生物信号分子，可以帮助我们更清楚地了解有关生物的调控机制。
3. 分子生物学的研究方法
分子生物学的研究技术包括：实验室基本手段、测序技术、分子结构定位技术、细胞和分子影像技术、计算生物学等，这种独特的技术使分子生物学成为生物学研究中重要的基础研究领域。
4. 分子生物学的研究优势
分子生物学由于研究内容与视野狭窄，研究领域较为集中，可以更加深入地把握各种生物分子的功能、结构、变化过程，从而更加有效地应用于实际的科研工作中。
5. 分子生物学的应用
分子生物学为各类疾病的治疗、疫苗的开发和药物研发方面提供了强有力的支持。
它能够揭示病原体的分子机制，并根据改变这种机制而设计出新药物；它还为科学家研究一些病毒性疾病的分子机制提供基础，进而开发出抗病毒疫苗。
此外，分子生物学为植物育种和动物育种研究提供了新的信息来源，可以帮助提高农作物的产量和品质。
分子生物学
对蛋白质结构与功能的进一步认识
1956-58年Anfinsen和White根据对酶 蛋白的变性和复性实验，提出蛋白质的 三维空间结构是由其氨基酸序列来确定 的。1958年Ingram证明正常的血红蛋白 与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之 间，亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基 的差别，使人们对蛋白质一级结构影响 功能有了深刻的印象。与此同时，对蛋 白质研究的手段也有改进，1969年Weber 开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定 蛋白质分子量；
(二)、现代分子生物学的建立和发展阶段
这一阶段是从50年代初到70年代初， 以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺 旋结构模型作为现代分子生物学诞生的 里程碑开创了分子遗传学基本理论建立 和发展的黄金时代。DNA双螺旋发现的最 深刻意义在于：确立了核酸作为信息分 子的结构基础;提出了碱基配对是核酸复 制、遗传信息传递的基本方式；从而最 后确定了核酸是遗传的物质基础，为认 识核酸与
蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了 最重要的基础。在此期间的主要进展包 括：
遗传信息传递中心法则的建立
在发现DNA双螺旋结构同时，Watson 和Crick就提出DNA复制的可能模型。其 后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合 酶；1958年Meselson及Stahl用同位素标 记和超速离心分离实验为DNA半保留模型 提出了证明；1968年Okazaki（冈畸）提 出DNA不连续复制模型；1972年证实了 DNA复制
S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸 并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋 结构；1948-1953年Chargaff等用新的层 析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷 酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱 基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱 基配对的DNA结构认识打下了基础。
分子生物学
第十节分子生物学（Molecular Biology)一、学科性质及研究范围分子生物学是一门从分子水平研究生命现象的科学。
是一门由生物化学、遗传学和微生物等学科融汇发展而派生出来的边缘学科，它试图运用物理学和化学的理论和方法来阐明生命活动的规律，以达到为人类服务的目的。
分子生物学中的所谓分子，一般系针对生物大分子而言，主要为核酸和蛋白质。
糖蛋白和糖脂也是大分子物质，它们在细胞的构造和信息传递中的作用，正在受到越来越大的重视，对它们的研究也应该看成为分子生物学的重要内容之一。
生物化学和分子生物学关系密切。
但两者的侧重点有所不同，前者着重于研究生物分子，尤其是小分子，如氨基酸、葡萄糖、脂肪等的转变和新陈代谢过程，而后者着重于生物大分子的结构和功能。
还有一个重要的研究领域就是分子间信息的传递和调控。
分子生物学不仅必须逐一研究生物大分子的各别结构，还应该从更高层次来研究其组织和相互作用。
各别结构的研究是十分必要的，如核酸的碱基顺序和蛋白质的氨基酸顺序测定等，这些知识是本学科的基础，也是今后长期的研究任务。
细胞乃由无数结构各异的生物分子精巧建造而成，这个高度复杂的结构体系，即所谓超分子结构体系，绝不是它的组成成分的简单加和。
当分子与分子以某种方式结合时，就会表现出原有分子所不曾有的崭新性质和功能。
水和二氧化碳经过光合作用转变成糖，而糖的性质和水及二氧化碳根本不同。
同样，核酸由四种核苷酸，蛋白质由20种氨基酸构成。
核苷酸和氨基酸都是小分子，并不表现出任何生命物质的特征，但是一旦许许多多核苷酸或氨基酸连接成为核酸或蛋白质时，其性质就出现了从无生命物质向生命物质的飞跃。
就一个细胞来说，细胞核中的DNA 与组蛋白共同构成染色质，染色质又和为数众多的功能复杂的非组蛋白相互作用；在胞质内存在着三大类RNA间的互相作用以及RNA和蛋白质问的相互作用；生物膜系统将细胞空间分隔成各种功能区域，它们由类脂质（包括糖脂）和蛋白质（包括糖蛋白）共同组成一种嵌镶流动的膜结构，这里涉及到类脂质和蛋白质以及多糖链间的组织和相互作用。
分子生物学(共19张PPT)
04
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成与结构
氨基酸通过肽键连 接形成多肽链，即 蛋白质的一级结构 。
多条多肽链组合在 一起，形成蛋白质 的三级结构。
蛋白质的基本组成 单位是氨基酸，共 有20种常见氨基酸 。
多肽链经过盘绕、 折叠形成二级结构 ，主要形式包括α螺旋和β-折叠等。
在特定条件下，蛋 白质可形成四级结 构，由多个亚基组 成。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究对象与任务
研究对象
主要包括DNA、RNA、蛋白质Байду номын сангаас生 物大分子，以及它们之间的相互作用 和调控机制。
研究任务
揭示生物大分子的结构、功能及其相 互作用机制；阐明基因表达调控的分 子机制；探索生物大分子在生命过程 中的作用和意义。
转录因子
01
真核生物中存在大量转录因子，它们与DNA特定序列结合，激
活或抑制基因转录。
表观遗传学调控
02
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变染色质结构，影响
基因表达。
microRNA调控
03
microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结合，抑制其翻
译或促进其降解，从而调节基因表达。
基因表达调控的分子机制
发育生物学研究生物体的发育过程，而分子 生物学则揭示了发育过程中基因表达和调控 的分子机制。
02
DNA的结构与功能
DNA的分子组成与结构
DNA的基本组成单位
脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖 和碱基组成。
DNA的碱基
DNA的双螺旋结构
分子生物学课件(共51张PPT)
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
05
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释名词解释：1、分子生物学 (molecular biology)是从分子水平上研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。
解释：分子一般指生物大分子（核酸和蛋白质），即以生物大分子的结构与功能为研究基础，来研究生命活动的本质与规律。
2、医学分子生物学(medical molecular biology)是分子生物学的一个重要分支，是从分子水平上研究人体和疾病相关生物在正常和疾病状态下的生命活动及其规律，从分子水平上开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科学。
3、载体（vector ）：是能携带靶DNA（目的基因）片段进入宿主细胞进行扩增或表达的DNA分子。
4、克隆载体(cloning vector)：仅适于外源基因在宿主细胞中复制和扩增。
5、表达载体(expression vector)：能使外源基因在宿主细胞中进行转录和翻译的载体。
6、质粒的复制子：质粒DNA中能自主复制并维持正常拷贝数的一段最小的核酸序列单位。
7、噬菌体(phage)是比细菌还小得多的微生物，和病毒侵犯真核细胞一样，噬菌体侵犯细菌，也可以认为它是细菌里的“寄生虫”。
它本身是一种核蛋白，核心是一段DNA，结构上有一个蛋白质外壳和尾巴，尾巴上的微丝可以把噬菌体的DNA注入细菌内。
8、溶菌生长：λ噬菌体感染细菌后，λDNA通过粘性末端而环化，并在宿主中多次复制，合成大量基因产物，装配成噬菌体颗粒，最后裂解宿主菌。
9、溶源生长：λDNA整合到宿主染色体基因组DNA中与之一起复制并遗传给子代，但宿主细胞不被裂解。
10、插入型载体(insertion vector):每种酶只有一个酶切位点。
如λgt系列，适用cDNA克隆。
λ噬菌体载体11、置换型载体（replacement vector ）：有两组（成对）反向排列的多克隆位点，其间DNA序列可被外源基因取代。
如EMBL系列，适用基因组克隆12、穿梭载体：是一类既能在原核细胞中复制又能在真核细胞中复制表达的载体。
分子生物学
操纵子：原核生物中由一个或多个相关基因以及转录、翻译、调控原件组成的基因表达单元。
内含子：一个基因中非编码DNA片段，它分开相邻的外显子，内含子是阻断基因线性表达的序列。
外显子：是真核生物基因的一部分，它在剪接后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。
弱化子：原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列，该区域能形成不同的二级结构，利用原核微生物转录与翻译的偶联机制对转录进行调节。
顺式作用元件：是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始与转录效率，顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列与可诱导元件等，它们的作用是参与基因表达的调控。
顺式作用：顺式作用元件对基因表达起调控作用的过程。
增强子：增加同它连锁的基因转录频率的DNA序列，因为它能强化转录的起始，又称强化子。
反义RNA:为大肠杆菌编码许多小分子mRNA，它们能也不同的mRNA结合，从而在翻译水平上正调控与负调控，可能关闭SD序列与释放SD序列，由于这些小分子通过与反义RNA进行碱基配对结合来行使功能。
重叠基因：是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基因的组成部分；重叠基因有多种重叠方式。
常见于细菌与噬菌体的基因组中。
核糖开关：mRNA一些非编码区的序列折叠成一定的构象，这些构象的改变应答于体内的一些代谢分子，从而通过这些构象的改变达到调节mRNA转录的目的回文序列：双链DNA中的一段倒置重复序列；两条链从5 ‘到3 ‘方向阅读序列一致，从3 ‘到5 ‘方向的序列一致转座子：插入序列，复合型转座子。
效应：引起突变，产生新的基因，产生染色体畸变，引起生物进化魔斑核苷酸：细菌生长过程中在缺乏氨基酸供应时产生的一个应急产物。
主要是三磷酸鸟苷合成的四磷酸鸟苷与五磷酸鸟苷。
主要功能是干扰RNA聚合酶与启动子结合的专一性，诱发细菌的应急反应，帮助细菌在不良环境条件下得以存活。
分子生物学的基本概念
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与药理学和医学的关系：分子生物学在药物研发和医学诊断中发挥着重要作用，为新药研发和疾病治疗提供了理论 基础和实践指导。
分子生物学的基 本单位
核酸的组成和结构
组成：核酸由核苷酸组成，核苷酸由五碳糖、磷酸和含氮碱基组成。 结构：核酸分为DNA和RNA两种，DNA由两条反向平行的脱氧核糖核酸链组成，RNA由一条脱氧核糖核酸链组成。
核酸通过转录和翻译过程指 导蛋白质的合成。
蛋白质可以影响核酸的表达， 从而调控生命活动。
核酸是遗传信息的携带者， 蛋白质是生命活动的承担者。
核酸和蛋白质相互作用共同 维持生物体的正常功能。
分子生物学的基 本技术
基因克隆技术
定义：将特定基因导入到受体细胞中，实现基因的复制和表达 目的：研究基因功能、生产重组蛋白、基因治疗等 技术方法：质粒载体、病毒载体、基因编辑等技术 应用领域：生物医药、农业、工业等领域
蛋白质的组成和结构
组成：蛋白质由氨基酸组成，通过 肽键连接成多肽链
功能：蛋白质在生物体内发挥着多 种功能，如催化、运输、免疫等
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结构：蛋白质具有复杂的空间结构， 包括一级结构、二级结构、三级结 构和四级结构
分类：蛋白质可分为简单蛋白质和 结合蛋白质
核酸和蛋白质的相互关系
研究内容：遗传 信息的传递和调 控
学科特点：跨学科 性强，与化学、物 理学、数学等学科 相互渗透
分子生物学与其他学科的关系
与化学的关系：分子生物学涉及到大量的化学知识和原理，如蛋白质合成、DNA复制等。
分子生物学
第二章2.2经典的基因概念1.拟等位基因：将紧密连锁、控制同一性状的非等位基因定义为拟等位基因。
只有当这两个非等位基因均为野生型状态时，性状才表现为野生型。
2.顺贩子理论：基因（也即顺反子）是染色体上的一个区段，在一个顺反子内有若干个交换单位（否则就不可定位出rII区若干个突变位点的排列与连锁图距）,最小的交换单位成为交换子。
在一个顺反子中由若干个突变单位，最小的突变单位称为突变子。
在一个顺反子的结构区域内，若果繁盛突变就会导致功能的丧失，所以顺反子即基因只是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小遗传单位。
3.（1）全同等位基因：在同一基因作为中，同一突变体点向不同方向发生突变所形成的等位基因称全同等位基因。
（2）非全同等位基因：在同一基因座位中，不同突变位点发生突变所形成的等位基因称全同等位基因。
4.DNA是主要的遗传物质（1）作为主要遗传物质的DNA以两种方式携带着生物的遗传信息：其一是以中心法则为基础的结构基因遗传信息，这种DNA信息是通过转录RNA，翻译蛋白质而表达的，以三联体密码子的方式编码，贮存在非模板链的一级结构上，并具有简并性。
其二是调控及印尼选择性表达的遗传信息，他是以具有特定三维结构的调节蛋白与特定核苷酸序列的DNA区段相结合，从而启动某结构基因特异性表达的方式而体现的。
（2）DNA作为主要遗传物质的有点在于：①其贮存遗传信息量大②以A/T，C/G互补配对形成的双螺旋，结构稳定，利于复制。
③核糖2′-OH脱氧，使其在水中的稳定性高于RNA。
④DNA中有T无U，消除了C突变为U带来进化中的负担和潜在危险。
2.3基因的分子结构1.RNA分子与DNA分子在结构上的差异：（1）核苷中的核糖为2′位非脱氧的OH基。
（2）碱基中没有胸腺嘧啶T（除tTRA分子的TφC环外），只有尿嘧啶U。
（3）RNA分子多为单链分子（4）RNA分子的化学稳定性较差，易发生降解。
（5）在以DNA为主要遗传物质的生物中，DNA分子链长，数目少，而RNA分子链短，数目多。
分子生物学(完美版)
分子生物学绪论一、学科定义分子生物学是在分子水平研究生物结构和功能，研究生命现象的物质基础和揭示生命过程的基本活动规律的学科。
主要是指遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
二、研究对象、主要内容1． 对象：从广义的讲：蛋白质及核酸等所有生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴。
2． 主要内容我们学习的基础分子生物学主要包括以下内容：DNA 、染色体及基因组（分子生物学的物质基础）DNA 的复制与修复（遗传信息的世代传递，确保其精确的机制） 基因重组（生物变异与进化）RNA 的生物合成（遗传信息传递中的转录过程，转录后的加工） 蛋白质的生物合成（遗传信息传递中的翻译过程，遗传密码子）基因表达调控（基因的时序表达；3～4万个蛋白质编码基因是否意味着只有3万种蛋白质） DNA 操作技术（分子生物学发展的基础、工具)三、发展简史1．理论基础阶段分子生物学是一门深层的理论与实验科学，它必须在自然科学发展到一定的深度后才逐渐形成。
尤其得益于细胞学、遗传学和生物化学的发展。
2．形成发展阶段由于核酸化学的发展，1953年美国科学家Watson 和英国科学家Crick 在前人的基础上（Chargaff, Wilkins 及Franklin 等），提出了DNA 的双螺旋结构模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路（即本课程中第二章的基础）。
分子生物学的研究对生命科学的发展起着巨大的推动作用，受到国际科学界的高度重视，据统计从1910年到2001年，约50多人次科学家荣获诺贝尔化学奖及生理医学奖。
3．未来发展阶段就基因组研究来说，它遵循的基本思路是：基因组→转录组→蛋白质组。
四、分子生物学在生命科学中的位置1．分子生物学是从生物化学发展出来的一门科学。
2．分子生物学与微生物关系密切，曾认为分子生物学主要是E.coli 的分子生物学。
3．与遗传学的关系，均涉及到遗传信息的载体及传递过程，为相辅相成的学科。
分子生物学
分子生物学1 什么叫分子生物学?它包括哪些内容?分子生物学(molecular biology)有广义和狭义之分。
广义的分子生物学是指从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。
事实上它包括了生物学的诸多方面。
狭义的分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能,并从分子水平上阐明蛋白质与核酸、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,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,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。
分子生物学主要包含以下三部分研究内容：1.核酸分子生物学2.蛋白质分子生物学3.细胞信号转导分子生物学2 DNA的复性复性：在一定条件下，变性DNA 单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构，伴有A260减小（减色效应）,DNA的功能恢复。
3 半保留复制:DNA的复制是将两条亲本链分开,每一条作为合成新链的模板,按碱基配对的规则合成新链,子代DNA的双链中一条是原来的链,另一条是新合成的链,所以称之为半保留复制。
4 何谓DNA的半不连续复制?•顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为前导链。
•另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为后随链。
复制中的不连续片段称为冈崎片段(okazaki fragment)。
•前导链连续复制而后随链不连续复制，就是复制的半不连续性。
5 何谓逆转录？常见的逆转录酶主要有哪些？逆转录：RNA指导下的DNA合成作用，以RNA为模板在逆转录酶催化下，由dNTP聚合成DNA的作用，新生DNA分子存有RNA基因组的信息。
逆转录酶:又称为反转录酶，为依赖RNA的DNA聚合酶。
逆转录酶是多功能酶，有三种酶活性：1. 逆转录活性：即以RNA为模板合成DNA2. RNase活性：水解RNA:DNA中的RNA3. DNA pol活性：以DNA为模板合成DNA6 遗传重组的类型：1.同源重组（homologous recombination）；2.位点特异性重组（site-specific recombination）；3.转座重组（transposition recombination）；4.异常重组（illegitimate recombination)。
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第一章绪论一、分子生物学的概念Ø1945年，William Astbury首先使用分子生物学这一术语。
Ø是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子上阐述这些大分子之间的相互作用的关系及基因表达调控机理的科学。
Ø是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，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. 分子生物学的研究内容结构分子生物学、基因表达调控研究、生物信息学、DNA重组技术三. 分子生物学简史四. 分子生物学展望分子细胞生物学 (Molecular Cell Biology)分子神经生物学（Molecular Neurobiology）分子肿瘤学（Molecular Tumorology）中心法则的深入研究与发展（Genomics )功能基因组学生物信息学 (Bioinformatics)第二章 DNA的结构第一节 DNA的一级结构互补双链：绝大多数生物的DNA线状单链：噬菌体、病毒DNA单链环状：M13、ΦX174环状双链闭合环状：细菌染色体DNA、mitDNA、chlDNA、病毒DNA质粒两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，碱基排在内侧；两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对。
A＝T，G≡CDNA在碱性条件下稳定性强，不断裂。
pH=11.5时仍稳定，而RNA易被碱水解。
DNA一级结构对高级结构的影响1、B-DNA中多聚（G-C）区易出现左手螺旋DNA——Z-DNA。
2、反向重复DNA易出现发夹结构或茎环结构。
DNA编码两类遗传信息l 基因编码信息l 基因选择性表达信息l DNA作为遗传物质的优点 (自然选择的优势)第二节、DNA的二级结构一、概念二、B-DNA双螺旋模型要点1、主链：反向平行，主链处于外侧，碱基处于内侧；核糖平面与双螺旋主轴平行；2、碱基对： A＝ T，G≡C，碱基平面与螺旋主轴垂直；3、major groove和mirror groove：DNA与蛋白质相互作用；4、螺距：34A，每个螺圈10个碱基对，链间距离为20A。
三、影响双螺旋结构稳定性的因素1、氢键2、疏水作用——碱基堆积力3、磷酸基的负电荷静电斥力4、范德华力5、碱基分子内能四、DNA二级结构的多样性l 1、特征比较l 2、动态平衡i、水溶液或细胞中天然状态的DNA大多为B-DNA；ii、DNA钠盐→A、B、C-DNA；DNA铯盐、钾盐→B-DNA或C-DNAiii、B-DNA盘绕过紧→A-DNA；乙醇沉淀时，B-DNA→C-DNA→A-DNA；iv、A-T丰富的DNA，常为B-DNA；v、DNA/RNA→A-DNA；RNA/RNA→A-DNA。
Vi、相对湿度92% →B-DNA；相对湿度75% →A-DNA；相对湿度66% →C-DNA；l 3. 左旋双螺旋DNA Z-DNAA、左手螺旋，每个螺旋含12个碱基对；B、大沟不存在，小沟狭而深；C、磷酸二酯键的连接呈锯齿状或之字型（Zigzag），故名Z-DNA。
第三节 DNA超螺旋结构一、超螺旋的类型1、正超螺旋旋转方向与DNA双螺旋方向相同，DNA内部张力↗。
2、负超螺旋旋转方向与DNA双螺旋方向相反，DNA内部张力↘。
二、超螺旋的转变三、超螺旋的性质1、在碱性条件下沉降ØpH值在11.3以上时Ø双链DNA？两条单链。
Ø缺口环状分子？环状单链和线状单链DNA。
Ø共价闭合环状结构DNA（cccDNA）？分子绕紧，其S 值比天然DNA大3倍左右。
Ø因此，超螺旋DNA具有较大的密度，具有高的沉降系数。
2、不同超螺旋状态的电泳移动v DNA超螺旋呈盘绕状态，比松弛型更为紧密。
v 在凝胶电泳中的迁移率比松弛型环状分子要快。
v 超螺旋具有高的电泳迁移率。
3、在含有溴乙锭的CsCl中平衡离心v 在DNA溶液中加染料EBr，EBr与DNA结合，嵌入到DNA 分子的碱基对之间。
当更多的染料结合上去时，DNA分子的链就松开，使DNA的密度降低。
v cccDNA没有游离的末端，所以一部分DNA结合EBr使部分链松开，整个分子朝相反方向扭曲，产生一个8字型分子。
v 如结合越来越多，8字型分子变得更加扭曲，最后当分子不再扭曲，就不能结合EBr 。
v 线状分子或开环型双链分子比cccDNA结合更多的EBr 而有较低的密度。
v 在含EBr的DNA溶液中，超螺旋DNA的密度大于线状或开环型双链DNA的密度。
四、超螺旋的检测1、EBr -CsCl密度梯度超速离心5000rpm，6 hr2、琼脂糖凝胶电泳在琼脂糖凝胶电泳中，细菌质粒DNA的迁移率为：超螺旋DNA ＞线性DNA 、开环DNA五、拓扑异构酶v 根据酶作用的机理及其介导一条链还是两条链的断裂，拓扑异构酶可分为：I型拓扑异构酶、II型拓扑异构酶1、I型拓扑异构酶（TopI）作用特点：A、仅切断双链DNA中的一条链；B、不需要能量辅助因子，如ATP和NAD等。
C、一般使高度超螺旋的DNA松弛。
负超螺旋松驰DNA 正超螺旋2、II型拓扑异构酶作用特点：A、同时切断、缝合DNA的两条链；B、需要能量辅助因子分两个亚类：引入负超螺旋使超螺旋DNA变松弛六、超螺旋的生物学意义1、超螺旋形式是DNA复制和转录的需要（即基因表达的需要）。
A、转录时，RNA Pol对负超螺旋DNA比处于松弛态DNA或有单链缺口的DNA转录活性高。
B、复制起始阶段，负超螺旋有助于一些起始因子结合到DNA 的特定部位，使复制得以开始。
C、复制延伸过程中，进一步使DNA保持负超螺旋状态，促进复制叉的解旋，复制过程更易推进。
2、可使巨大的DNA分子的体积缩小。
第四节 DNA的变性和复性一、双螺旋结构的变性1、双螺旋的呼吸作用双链DNA中配对碱基的氢键不断处于断裂和再生状态之中，特别是稳定性较低的富含A-T的区段。
2、DNA变性( DNA denaturation )Ø物理化学性质变化：ØDNA粘度↘Ø沉降速度↗Ø浮力密度↗Ø紫外吸收↗Ø活性↘或丧失ØDNA分子的A 260 nm 处的OD 值上升，称为增色效应 ( Hyperchromicity )。
二、破坏DNA双螺旋的条件Ø维持DNA双螺旋结构稳定的因素主要靠氢键和疏水作用，因此，破坏氢键和疏水作用的因素可导致DNA变性。
1、加热（沸水）2、极端pH（pH＜3，pH＞10）3、有机溶剂（乙醇、甲醇、甲醛、丙酮）4、尿素、甲酰胺（与DNA形成氢键）5、三氟醋酸钠（削弱疏水相互作用）三、DNA分子的复性(anneal or renaturation）l 复性的条件i、一定的盐浓度以消除两条链中磷酸基团之间的斥力。
常用0.15—0.50 mol/L NaCl。
ii、温度适当高防止随机形成链内氢键，但又不能太高，否则不能形成氢键和稳定的双链。
最适温度为Tm－ 25℃。
l 影响复性速度的因素i、DNA浓度浓度越高互补链碰撞机会↗，复性速度↗。
ii、DNA片段大小大的线性单链复性慢。
iii、温度:Tm-25℃iv、阳离子浓度（＜0.4mol/L）阳离子能降低带负电荷的DNA链之间的斥力。
盐浓度↗，复性速度↗， 0.18~0.2M Na+ 可消除polydNt 间的静电斥力。
V、 DNA的复杂性简单分子易复性，序列越复杂，复性时间越长，速度越慢。
真核生物DNA复杂，复性需较长时间。
l 四、复性动力学曲线第三章基因组和基因第一节基因组与C值矛盾一、基因组v 一个生物物种所有染色体的总和（细胞遗传学）v 所有核酸分子的总和（分子遗传学）v 所有基因的总和（经典遗传学）v 指导一个物种的结构与功能的所有遗传信息的总和（现代分子生物学理论）二、C值一个单倍体基因组的DNA含量。
单位为dolton或uug或bp1 uug = 1 pg = 6.1×1011dolton对每一个物种，C值是恒定的。
三、C值矛盾一般而言，随着生物的进化，生物体的结构与功能越复杂，其C值也越大。
但真核生物中DNA含量并不与生物的复杂性相一致，这种反常现象称为C值矛盾。
C值矛盾表现在：1、结构、功能相似的同一类生物中，甚至亲缘关系十分接近的物种之间，它们的C值可相差10倍乃至上千倍。
如：豌豆的C值为14pg，而蚕豆只有2pg。
两栖类C值的变动范围很大，为109-1011bp。
2、较低等生物的C值大于较高等生物的C值如：两栖动物（1011bp）＞哺乳动物（109bp）3、真核生物的C值之大，远远超过其基因编码所需将内含子算上，哺乳动物的一个基因长约5-8Kb，少数10Kb，则哺乳动物应有40-60万个基因。
目前研究表明，实际基因数估计不会超过这个数值的10%（3-4万）。
有些基因的序列不编码蛋白质，则基因组中只含有2%-3%的DNA序列用于编码蛋白质。
余下那么多DNA序列具何功能？难道不被表达的DNA序列都是调控基因吗？目前还无法圆满解释。
第二节原核生物基因组一、原核生物基因组的特点1、不具备明显的核结构，只有类核，即DNA相对集中的区域。
2、基因组小，一般只有一个染色体，大多为双链环状，少数为单链或线型。
Ø E.coli DNA分子量为2.4×109，相当于4.2× 106 bp，含3000-4000个基因；Ø噬菌体 DNA分子长48502bp，含46个基因；ØΦX174 DNA分子长5386bp，含有11个基因；ØSV40病毒DNA分子量为3×106bp，含5个基因。
3、染色体DNA并不与蛋白质固定地结合，不具核小体结构。
4、结构简练，重复序列和非编码序列很少，体现经济原则。
如：ΦX174 中非编码序列占217/5386；T4-DNA中占282/5577，均不到5%。
5、功能密切相关的基因构成转录单元，并常转录成含多基因信息的mRNA分子，称为多顺反子mRNA。
6、有重叠基因：同一段DNA片段可以编码2—3种蛋白质分子。
二、大肠杆菌的基因组大肠杆菌无明显的核结构，其DNA相对地集中于类核区。
对数生长期的细胞具有2-4个类核。
E.coli DNA长度为4.2×106bp，每个基因平均长度为1000bp，整个基因组有3000-4000个基因，目前已经定位的基因有1400多个。
功能上相关的基因串联在一起组成操纵子结构，由一个启动子转录调控。
E.coli有260多个基因具有操纵子结构。
E.coli的lac操纵子、Trp操纵子和His操纵子分别有3个、5个和9个相关酶蛋白串联在一起。
E.coli基因组中，几乎所有的基因都是单拷贝的。