5分子生物学研究法——DNA、RNA及蛋...
分子生物学课程教学大纲
分子生物学课程教学大纲课程名称：分子生物学（Molecular Biology）课程编号：1313072215课程类别：专业课总学时数：68 课内实验时数：18学分：3.5开课单位：生命科学学院生物技术教研室适用专业：生物技术适用对象：本科（四年）一、课程的性质、类型、目的和任务分子生物学为高等学校生物技术专业学生必修的一门专业基础课，是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，主要研究核酸、蛋白质等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学，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。
通过分子生物学的教学，应使学生了解分子生物学的发展历史以及最新研究成果；熟练掌握DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的功能、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达调控的本质；了解现代分子生物学基本研究方法，并能运用分子生物学的理论知识分析、研究和解决问题，为进一步学习有关专业课程及从事基因工程领域的研究工作奠定基础。
二、本课程与其它课程的联系与分工从学科角度来讲，分子生物学涵盖面非常广，与生物学、生物化学和细胞生物学、遗传学等生命科学课程有交叉，《生物化学》是先修课程。
三、教学内容及教学基本要求[1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；△表示自学内容；○表示略讲内容；第一章绪论第一节引言创世说与进化论[1]；细胞学说[2]；经典的生物化学和遗传学[3]；DNA的发现[2]第二节分子生物学简史[1]第三节分子生物学研究的主要内容分子生物学的含义[3]；DNA重组技术、基因工程技术概念[3]；分子生物学研究的主要内容[3]第四节展望分子生物学的一些分支学科[1]；分子生物学发展的趋势[1]重点：分子生物学的含义和研究内容难点：分子生物学的研究内容教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：1．简述阵德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献。
分子生物学研究法上DNARNA及蛋白质操作技术分子生物精选全文
可编辑修改精选全文完整版第五章分子生物学研究法（上）DNA、RNA及蛋白质操作技术分子生物学研究之所以从20世纪中叶开始得到高速发展，其中最主要的原因之一是现代分子生物学研究方法、特别是基因操作和基因工程技术的进步。
基因操作主要包括DNA分子的切割与连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、核酸序列分析以及基因的人工合成、定点突变和PCR扩增等，是分子生物学研究的核心技术。
基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持续稳定增殖能力和表达。
因此，基因工程技术其实是核酸操作技术的一部分，只不过我们在这里强调了外源核酸分子在另一种不同的寄主细胞中的繁衍与性状表达。
事实上，这种跨越天然物种屏障、把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力，是基因工程技术区别于其它技术的根本特征。
本章将在回顾重组DNA技术发展史的基础上，讨论DNA操作技术、基因克隆、表达分析技术及蛋白质组学、单核苷酸多态性分析等现代生物学领域里最广泛应用的实验技术和方法。
5. 1 重组DNA技术史话近半个多世纪来，分子生物学研究取得了前所未有的进步，概括地说，主要有三大成就：第一，在20世纪40年代确定了遗传信息的携带者、即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质，解决了遗传的物质基础问题；第二，50年代提出了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题；第三，50年代末至60年代，相继提出了“中心法则”和操纵子学说，成功地破译了遗传密码，阐明了遗传信息的流动与表达机制。
但是，由于缺乏有效的分离和富集单一DNA分子的技术，科学家无法对这类物质进行直接的生化分析。
事实上，DNA分子体外切割与连接技术及核苷酸序列分析技术的进步直接推动了重组DNA技术的产生与发展。
因为重组DNA的核心是用限制性核酸内切酶（Restriction endonuclease，RE）和DNA连接酶对DNA分子进行体外切割与连接，所以，科学家认为，这些工具酶的发现和应用是现代生物工程技术史上最重要的事件（表5-1）。
第 8 讲 DNA RNA 蛋白质操作技术(1)
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DNA连接酶： DNA连接酶是基因工程第二位重要的工具酶，常用
T4DNA ligase. （一）功能：催化有互补顺序的两个dsDNA分子的粘 性末端或平头末端3′－OH、5′－P连接作用。 （二）来源－噬菌体T4感染E. coli分离的一种单链多 肽酶、MW.68KD。 （三）催化反应：
只羊乳腺细胞基因（“掉包”），放电激活该卵细胞，使之 象正常受精卵一样进行细胞分裂，直至一定阶段，胚胎成熟。
3. 将成熟的胚胎移植到第三只母羊子宫中发育，妊娠 （同正常一样），最后产下多利。
这样一只与第一只羊基因百分之百一样的复制品诞生了。
胚胎细胞克隆: 体细胞克隆
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在这个过程中： 1.“基因剪刀” DNA的酶就像一把“基因剪刀” 2.“缝纫针” 连接不同来源DNA分子的酶就像
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掌握
1. 几种抗生素的英文缩写 2. 多克隆位点的概念 3. 大肠杆菌蓝白斑筛选原理 4. 普通PCR的扩增原理和过程
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Thank you!
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水解β－内酰胺环，解除氨苄的毒性。 可以阻止四环素进入细胞。 生成氯霉素羟乙酰基衍生物，使之
失去毒性。
（4）neor（kanr） 氨基糖苷磷酸转移酶 使G418（长那霉素衍生物） 失活
（5）hygr
潮霉素β磷酸转移酶 使潮霉素β失活。
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3. 多 克 隆 位 点 （ multiple cloining site，MCS）
①拷贝数多，10-200个，分子量小。 ②复制不受宿主细菌复制系统的限制，其拷贝数猛增 至 1000-3000之多，该性质多基因工程技术十分有利。
分子生物学第五章分子生物学研究法(上)
分子生物学第五章分子生物学研究法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术第三节RNA操作技术第四节SNP的理论与应用第五节基因克隆技术第六节蛋白质组与蛋白质组学技术夏玉琼2013-10-10目录RNA操作技术cDNA文库的构建基因文库的筛选SNP的理论与应用基因克隆技术蛋白质与蛋白质组学技术分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学cDNA文库的构建切割位点用四碱基特异性的限制性内切酶部分消化DNA 片段，有的仍有切割位点质粒DNA将DNA 克隆进质粒DNA细菌克隆每个细菌都带有不同片段的DNA细菌转化分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学cDNA文库的构建cDNA的长度0.5-8 kb载体：质粒载体和噬菌体类载体完整的cDNA文库包含大于5*105的独立克隆分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学目录RNA操作技术cDNA文库的构建基因文库的筛选SNP的理论与应用基因克隆技术蛋白质与蛋白质组学技术分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学基因文库的筛选含义通过某种特殊方法从基因文库中鉴定出含有所需重组DNA分子的特定克隆的过程筛选方法核酸杂交法PCR筛选法免疫筛选法分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学核酸杂交法培养基上的菌落盖上硝酸纤维素膜移去硝酸纤维素膜裂解、中和去除细菌蛋白DNA 印迹32P 标记探针杂交放射自显影图像挑出阳性克隆保存母板分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学PCR筛选法需获得基因特异性引物将整个基因文库保存在多孔培养板上用设计好的基因探针对每个孔PCR筛选，挑出阳性的孔对阳性的孔再稀释到次级多孔板中PCR筛选重复稀释重复筛选直到与目的基因对应的单个克隆分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学免疫筛选法文库铺于E.coli 形成噬菌斑转移到硝酸纤维素膜吸收λ噬菌体中表达的外源蛋白保存原板，加入一抗筛选膜上的噬菌斑印迹洗去未结合的抗体加入酶偶联的二抗加底物显色从保存板上挑出阳性噬菌斑一抗：第一抗体，识别目标蛋白二抗：抗体的抗体，能增强信号，增加该方法的灵活性分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学目录RNA操作技术SNP的理论与应用SNP概述SNP的检测技术SNP的应用基因克隆技术蛋白质与蛋白质组学技术分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学SNP概述single nucleotide polymorphism,pronounced “snips”单核苷酸多态性基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而引起的多态性，发生频率1%或更高例如：某些人的染色体上的某个位置为A，而另外一些人的同样位置是T，染色体DNA同一位置上的每个碱基类型叫做一个等位位点继RFLP和SSR之后的第三代遗传标记遗传标记：在遗传分析上用作标记的基因分子生物学 夏玉琼 西安电子科技大学第一代遗传标记：RFLPRFLP标记是发展最早的DNA标记技术。
分子生物学的基本原理与方法
分子生物学的基本原理与方法分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科，是现代生物学的重要分支。
本文将介绍分子生物学的基本原理和常用的实验方法。
一、分子生物学的基本原理分子生物学的基本原理是基于遗传物质DNA的复制、转录和翻译过程。
DNA是生物体内的遗传物质，它携带了生物个体的遗传信息。
DNA的复制是指DNA分子通过自我复制过程，使得每个新合成的DNA分子与原始DNA分子具有相同的遗传信息。
转录是指DNA通过酶的作用，产生RNA分子的过程。
转录产生的RNA可以是信使RNA （mRNA）、转运RNA（tRNA）或核糖体RNA（rRNA），这些RNA 分子在翻译过程中发挥重要的作用。
翻译是指RNA分子通过核糖体的作用，将RNA上的密码子翻译成氨基酸序列，合成蛋白质。
分子生物学的基本原理还包括基因的表达调控机制。
基因表达是指基因通过转录和翻译过程产生蛋白质的过程。
在这个过程中，细胞内的信号分子会识别和结合到基因的启动子区域，调控基因的转录水平。
转录因子是一种可以结合到启动子区域的蛋白质，它们可以促进或抑制基因的转录过程。
此外，还有一些表观遗传学的机制，如DNA甲基化和组蛋白修饰等，也参与了基因的表达调控。
二、分子生物学的基本方法1. DNA提取：DNA提取是从生物体组织或细胞中分离纯化DNA的过程。
常用的DNA提取方法包括酚-氯仿法、盐析法和柱层析法等。
2. 聚合酶链式反应（PCR）：PCR是一种用于增加DNA片段数量的方法，它可以在体外通过模拟DNA复制过程，快速地合成大量特定DNA序列。
PCR可以应用于基因检测、DNA序列扩增和基因克隆等领域。
3. 凝胶电泳：凝胶电泳是分子生物学中常用的实验方法，可以将DNA、RNA或蛋白质根据其大小和电荷迁移率分离。
通过观察样品在凝胶上的迁移情况，可以判断目标分子的大小和纯度。
4. 蛋白质表达与纯化：蛋白质表达与纯化是分子生物学中用于获得特定蛋白质的方法。
分子生物学前沿(一)2024
分子生物学前沿（一）引言概述：分子生物学是研究生物体内生物大分子如DNA、RNA和蛋白质以及其相互作用的学科领域。
近年来，随着技术的不断进步和新的研究方法的出现，分子生物学进入了一个前所未有的前沿阶段。
本文将探讨分子生物学的五个前沿领域，包括基因组编辑、表观遗传学、蛋白质组学、CRISPR技术以及单细胞测序。
一、基因组编辑1. CRISPR-Cas9系统的原理和应用2. TALEN和ZFN技术的优势与局限性3. 基因编辑在疾病治疗中的潜力4. 基因修饰在农业领域的应用5. 基因组编辑的道德和伦理问题二、表观遗传学1. DNA甲基化和染色质重塑2. 表观遗传修饰对基因表达的调控3. 表观遗传学在疾病治疗中的作用4. 可逆性表观遗传变化的研究进展5. 表观遗传学与环境因素的关联研究三、蛋白质组学1. 蛋白质组学的研究方法和技术2. 大规模蛋白质互作网络的构建与分析3. 蛋白质定量与定位的新方法4. 蛋白质组学在疾病研究中的应用5. 蛋白质药物研发的新进展四、CRISPR技术1. CRISPR在基因治疗中的应用2. CRISPR用于疾病模型建立的优势3. CRISPR修饰哺乳动物基因组的技术挑战4. CRISPR技术的新进展和改进5. CRISPR应用的道德和安全性问题五、单细胞测序1. 单细胞测序技术的原理和方法2. 单细胞测序在发育生物学中的应用3. 单细胞测序揭示人体组织和器官的异质性4. 单细胞测序在肿瘤研究中的突破5. 单细胞测序的数据分析方法和挑战总结：分子生物学在基因组编辑、表观遗传学、蛋白质组学、CRISPR 技术以及单细胞测序等前沿领域取得了重要突破。
这些研究对于理解生命的基本机制、疾病的发生发展以及药物研发具有重要意义。
然而，这些领域仍面临着许多挑战，包括伦理道德问题、技术和方法的改进以及数据分析的挑战等。
随着进一步的研究和发展，分子生物学前沿领域将不断拓展我们对生物的认识和应用。
5第五章现代分子生物学研究方法——DNA、RNA及蛋白质操作技术
DNA的基本操作技术——核酸凝胶电泳 以琼脂糖凝胶电泳为例：
DNA的基本操作技术——核酸凝胶电泳
凝胶浓度的高低影响凝胶介质孔隙的大小，浓度越高，孔隙越小， 其分辨能力就越强。反之，浓度降低，孔隙就增大，其其分辨能力 就越弱。
DNA的基本操作技术——核酸凝胶电泳
溴化乙锭（ethidium bromide，EB）能插入到DNA或RNA分子的相 邻碱基之间，并在紫外灯光照射下发出荧光，所以常用EB来检测凝 胶介质中的核酸条带。
x 25 中的聚合酶可能很多正处于复制状态，
如果此时降到室温，将会影响最终产 率。所以再留出5分钟，以使正在复制 中的DNA能够复制完全，以合成更多 的目的分子。
DNA的基本操作技术——重组载体构建 PCR完成之后，需要有什么操作？
DNA的基本操作技术——重组载体构建
DNA的基本操作技术——重组载体构建
转化（transformation）：是指重组质粒DNA分子通过与膜蛋白结合 进入受体细胞（一般指细菌），并在受体细胞内稳定维持与表达的 过程。
转染（transfection）：是真核细胞主动或被动导入外源DNA片段而 获得新的表型的过程。（与转化类似，只是受体细胞不同）
转导（transduction）：是指通过病毒（如λ噬菌体）颗粒感染宿主细 胞将外源DNA分子导入到受体细胞内并稳定遗传的过程。
DNA的基本操作技术——聚合酶链式反应技术
DNA的基本操作技术——聚合酶链式反应技术
常用的PCR反应体系：引物、DNA聚合酶、dNTP、模板、缓冲液。
常用的PCR反应程序：
预变性 95℃ 3 min
变性 95℃ 30 s
退火 55℃ 30 s
x 25
延伸 72℃ 1 min
简述分子生物学的主要研究内容
简述分子生物学的主要研究内容分子生物学是研究生物体内生命活动的基础单位——生物分子的结构、功能和相互关系的学科。
其主要研究内容包括以下几个方面：1. DNA 的结构和功能：分子生物学研究DNA 的双螺旋结构、碱基序列以及 DNA 的复制、修复、重组等功能。
此外，还研究 DNA 的转录为 RNA 的过程，进一步揭示基因的表达和调控机制。
2. RNA 的结构和功能：分子生物学研究各种 RNA 分子的结构、合成与分解、调控以及功能，例如信使 RNA (mRNA)、转运RNA (tRNA)、核糖体 RNA (rRNA) 等，以及其他非编码 RNA 的功能。
3. 蛋白质的合成和调控：分子生物学研究蛋白质的合成、折叠、修饰和降解等过程，同时也研究蛋白质的结构和功能。
此外，还研究基因表达调控中的转录因子、启动子、细胞信号转导等分子机制。
4. 基因工程和基因治疗：分子生物学在基因工程和基因治疗领域有重要应用。
基因工程利用分子生物学技术修改和调控基因，创造出具有特殊功能的生物体或蛋白质。
基因治疗是利用DNA 或RNA 分子为基础，将健康基因导入到疾病患者体内，以修复或替代异常基因。
5. 分子进化与系统生物学：分子生物学通过比较生物体内分子的序列或结构，揭示物种之间的进化关系和生物进化机制。
此外，还应用分子生物学技术研究生物多样性、系统分类学和物种分化。
6. 生物信息学：随着大规模基因组测序技术的发展，分子生物学与信息学的交叉研究逐渐成为一个新兴领域。
生物信息学的研究内容包括基因组学、蛋白质组学、转录组学和表观基因组学等，主要应用于基因组序列分析、生物序列比较、蛋白质结构预测和表达调控网络研究等方面。
总之，分子生物学的主要研究内容可以总结为 DNA、RNA 和蛋白质的结构、功能和相互关系，以及与之相关的基因表达调控、基因工程、基因治疗、分子进化和生物信息学等方面的研究。
(NEW)朱玉贤《现代分子生物学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
4.3 名校考研真题详解 第5章 分子生物学研究法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术
5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 5.3 名校考研真题详解 第6章 分子生物学研究法（下）——基因功能研究技术 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 6.3 名校考研真题详解 第7章 原核基因表达调控 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解 7.3 名校考研真题详解 第8章 真核基因表达调控 8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解 8.3 名校考研真题详解
② T2噬菌体感染大肠杆菌实验
a．在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌。
b．用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，分别制备含35S的T2噬菌体和32P的
T2噬菌体。
c．分别用含35S的T2噬菌体和32P的T2噬菌体感染未被放射性标记的大 肠杆菌。
d．培养一段时间后，将混合液离心，检测子代噬菌体放射性。上清液 主要是噬菌体，沉淀物主要是大肠杆菌。
（4）基因组、功能基因组与生物信息学研究
基因组计划是一项国际性的研究计划，其目标是确定生物物种基因组所 携带的全部遗传信息，并确定、阐明和记录组成生物物种基因组的全部 DNA序列。
功能基因组学相对于测定DNA核苷酸序列的结构基因组学，其研究内容 是在利用结构基因组学丰富信息资源的基础上，应用大量的实验分析方 法并结合统计学和计算机分析方法来研究基因的表达、调控与功能，以 及基因间、基因与蛋白质之间和蛋白质与底物、蛋白质与蛋白质之间的 相互作用和生物的生长发育等规律。功能基因组学的研究目标是对所有 基因如何行使其职能从而控制各种生命现象的问题作出回答。
严格地说，重组DNA技术并不完全等于基因工程，因为后者还包括其他
可能使生物细胞基因组结构得到改造的体系。
生物学的分支
生物学的分支生物学是研究生命现象的科学，是自然科学中的一个重要学科。
生物学研究的范围非常广泛，涉及到许多不同的领域。
为了更好地研究和理解生物学的各个方面，人们将其细分为许多分支。
下面将介绍几个重要的生物学分支。
1. 分子生物学：分子生物学研究生物体的分子结构和功能。
它关注生物分子，如DNA、RNA和蛋白质，在生物体内的作用和相互关系。
分子生物学的研究方法包括基因克隆、PCR、DNA测序等。
研究领域包括基因表达调控、遗传变异和疾病发生机制等。
2. 细胞生物学：细胞生物学研究生物体的最基本单位——细胞。
它研究细胞的结构、功能和组织构成。
细胞生物学的研究方法包括细胞培养、显微镜观察和细胞分离等。
研究领域包括细胞分裂、细胞信号传导和细胞分化等。
3. 遗传学：遗传学研究遗传信息的传递和变异。
它关注基因在物种内的传递、表达和演化。
遗传学的研究方法包括基因型分析、杂交和基因工程等。
研究领域包括遗传变异、杂种优势和基因治疗等。
4. 进化生物学：进化生物学研究生物种群的演化和适应性。
它关注物种的起源、演化和多样性。
进化生物学的研究方法包括化石记录、分子演化和比较解剖学等。
研究领域包括自然选择、物种形成和人类进化等。
5. 生态学：生态学研究生物与环境的相互关系。
它关注生物与非生物因素之间的相互作用和能量流动。
生态学的研究方法包括野外调查、实验和数学模型等。
研究领域包括生态系统结构、物种多样性和生态恢复等。
6. 生理学：生理学研究生物体的生命活动和功能。
它关注生物体的生理过程和适应机制。
生理学的研究方法包括生理实验、生物化学分析和生物传感技术等。
研究领域包括植物生理学、神经生理学和免疫生理学等。
7. 发育生物学：发育生物学研究生物体从单细胞到成熟个体的发育过程。
它关注细胞分化、组织形成和器官发育。
发育生物学的研究方法包括胚胎实验、基因敲除和活体成像等。
研究领域包括胚胎发育、器官再生和肿瘤发生等。
以上只是生物学的一些分支，实际上生物学还涉及到许多其他的领域。
分子生物学思考题
分子生物学思考题绪论1.简述孟德尔、摩尔根和Wstson等人对分子生物学发展的主要贡献。
2.写出DNA、mRNA和siRNA的英文全名。
3.试述“有其父必有其子”的生物学本质。
4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。
5.定义重组DNA技术。
6.说出分子生物学的主要研究内容。
7.你认为本世纪初叶分子生物学将在哪些领域取得进展？第2章（染色体与DNA）1.染色体具备哪些作为遗传物质的特征？2.简述真核细胞内核小体的结构特点。
3.请列举3项实验证据来说明为什么染色质中DNA与蛋白质分子是相互作用的。
4.简述DNA的一、二、三级结构。
5.简述组蛋白都有哪些类型的修饰，其功能分别是什么？6.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？7.DNA双螺旋结构模型是有谁提出的？简述其发现的主要实验依据及其在分子生物学发展中的重要意义。
8.DNA以何种方式进行复制？如何保证DNA复制的准确性？9.简述原核生物DNA的复制特点。
10.什么是DNA的Tm值？它受哪些因素的影响？11.DNA复制时为什么前导链是连续复制，而后随链是以不连续的方式复制？请以大肠杆菌为例简述后随链复制的各个步骤。
12.真核生物DNA的复制在哪些水平上受到调控？13.细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复？14.什么是转座子？可分为哪些种类？15.什么是SNP？SNP作为第三代遗传标记的优点。
第三章（生物信息的传递——从DNA到RNA）1.什么是编码链和模板链？2.简述RNA的种类及其生物学作用。
3.RNA的结构特点。
4.简述RNA转录的概念及其基本过程。
5.请比较复制与转录的异同点。
6.大肠杆菌的RNA聚合酶由哪些组成成分？各个亚基的作用？7.什么是闭合复合物、开链复合物及三元复合物？8.简述o因子的作用。
9.什么是Pribnow box？它的保守序列是什么？10.什么是上升突变？什么是下降突变？11.简述原核生物和真核生物mRNA的区别。
《现代分子生物学》教学大纲
《现代分子生物学》教学大纲课程名称：现代分子生物学课程类别：专业必修课学时：48 学时学分：3学分考核方式：考试适用专业：生物技术开课学期：第5或6学期一、课程性质、目的任务分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。
自20世纪50年代以来，分子生物学一直是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系。
生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。
现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了分子生物学的蓬勃发展。
本课程是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科，也是生物专业的主干课程，分子生物学已成为生物类各专业教学计划中重要的核心课程，因此它是十分重要的一门必修课程，也是培养造就生物技术和生命科学高层次专门人才所需基本素质的重要课程。
本门课程的主要内容包括：染色体与DNA、基因和基因组、现代分子生物学的研究方法与技术、转录、翻译、原核生物基因表达与调控、真核生物基因表达调控、发育与分子调控等，此外，还包括各种讲座。
总之，通过分子生物学知识的传授，培养学生从分子水平上去分析、理解生命现象与过程，提高学生思考与探索生命奥秘的能力，从而为生物技术的分子生物学实验提供详实的理论基础。
二、课程基本要求该课程要求学生掌握现代分子生物学基本理论和基本技术，为其它专业课的学习和今后的发展奠定基础。
在课程学习的同时，要求学生提高思想道德修养、自学能力、专业英语能力、应用知识能力、表达能力、创新能力和科研能力。
三、学时分配四、教学方法与考核(一) 教学方法1．以学科体系为主体，以应用为目的，教学过程加强针对性和实用性。
2．本课程以讲授为主、自学和讨论为辅的方式组织教学，并通过阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论，加深对细胞生物学了解，并掌握该学科的实验技能和操作。
分子生物学技术
分子生物学技术分子生物学技术是研究和应用分子生物学的一系列实验方法和技术。
这些技术广泛应用于基因组学、蛋白质研究、遗传工程、疾病诊断和治疗等领域。
以下是一些常见的分子生物学技术：1. PCR（聚合酶链反应）：PCR是一种体外扩增DNA的技术，通过引物与DNA片段的特异性连接，并利用聚合酶酶活来合成新的DNA链，从而扩增目标DNA序列。
2. 胶体电泳：胶体电泳是一种常用的分离和分析DNA、RNA和蛋白质的方法。
该技术通过将目标分子置于电场中，利用其电荷差异、大小差异或空间结构差异而进行分离。
3. 基因克隆：基因克隆是将目标DNA片段插入载体DNA的过程。
常用的载体包括质粒、噬菌体等。
通过基因克隆，可以将目标基因表达在宿主细胞中，从而研究基因功能和产生蛋白质。
4. DNA测序：DNA测序是确定DNA序列的方法。
常用的测序方法包括Sanger测序和高通量测序（如Illumina 测序），通过读取DNA碱基的顺序来确定DNA的序列。
5. 基因组学：基因组学是研究基因组结构、功能和演化的学科。
通过高通量测序技术，可以在较短时间内测序大量基因组DNA，进一步了解生物的遗传信息。
6. 蛋白质表达和纯化：蛋白质表达和纯化是研究蛋白质结构和功能的关键步骤。
通过基因工程技术，将目标基因转入表达宿主中，使其表达目标蛋白质，并通过柱层析等技术纯化目标蛋白质。
7. RNA干扰（RN）：RNA干扰是一种通过转染或合成小RNA来沉默目标基因的技术。
RN可用于研究基因功能、筛选潜在药物靶点等。
8. 基因编辑：基因编辑是利用CRISPR-Cas9等基因编辑工具来对基因组进行定点修饰的技术。
基因编辑技术可以用于研究基因功能、治疗遗传病等。
这些技术使得分子生物学研究更加精确、高效和全面，为生命科学的发展和应用提供了基础。
分子生物学研究中的基础实验技术介绍
分子生物学研究中的基础实验技术介绍分子生物学研究在基础科研和生命医学研究中扮演着重要的角色。
飞速发展的分子生物学研究技术以其高效、精准、可重复性的特点成为了生命科学家的必备工具。
让我们一起来了解几种分子生物学研究中的基础实验技术。
1. DNA/RNA提取技术DNA/RNA提取是分子生物学研究的第一步，是从生物样品中获取纯度高的DNA或RNA的方法。
此技术可以应用于蛋白质鉴定、基因组测序和表观遗传学等领域。
常用的DNA提取方法有酚-氯仿法、盐析法和列柱法等。
其中酚-氯仿法简单易行，适用于DNA纯化和分子生物学操作；盐析法适用于大量的DNA提取；列柱法纯度高，适用于对高纯度DNA样品的分离。
RNA提取方法有TRIZOL法、琼脂糖纯化法和磁珠分离法等。
其中TRIZOL法适用于处理多样本，在样品处理时间短、批量大的情况下性能最佳；琼脂糖纯化法操作简单、成本低，适用于处理样品量小且同时提取RNA和蛋白质；磁珠分离法成本较高，但是它的效率和纯度都较高，可以用于小样本RNA提取和mRNA 纯化。
2. PCR技术PCR技术是基于DNA复制和扩增的技术，可用于DNA序列特异性检测、测序、基因表达分析和基因编辑等应用领域。
PCR技术是利用DNA聚合酶的反复循环态增加目标DNA分子的过程，从而扩增目标DNA分子，它是分子生物学研究中必须熟练掌握的基本操作之一。
PCR反应至少含有数量合适的引物、5'磷酸化的DNA模板、聚合酶、核酸酶抑制剂（RNase inhibitor）等组分。
PCR的引物选择是扩增成功的关键，匹配、降寶和引物长度的选择都会影响PCR扩增结果的可靠性。
3. 南方杂交南方杂交是一种测定核酸序列间同源性和差异性的分析方法，适用于在DNA或RNA样品中检测突变、重排和拷贝数变异等事件。
该方法在医学、生态、植物学和动物学等领域应用广泛。
南方杂交技术的基本原理是利用蛋白质-核酸之间的特异性结合，检测序列相似性。
关于DNA、RNA和蛋白质印迹法分析
特征分析
特征分析
蛋白质-核酸相互作用具有多种特征，包括作用方式、能量和自由能等。作用 方式主要包括氢键、静电相互作用和疏水作用等。这些相互作用在空间结构和化 学性质上都有明显的特征。例如，氢键主要通过碱基对之间的互补配对形成，而 静电相互作用则涉及电荷之间的相互作用。此外，蛋白质和核酸的相互作用自由 能也可以反映相互作用的特点。
关于DNA、RNA和蛋白质印迹法 分析
目录
01 引言
03 RNA印迹法分析
02 DNA印迹法分析 04 蛋白质印迹法分析
05 案例分析
07 结论
目录
06 注意事项 08 参考内容
内容摘要
DNA、RNA和蛋白质印迹法分析在生物医学领域的应用与进展
引言
引言
DNA、RNA和蛋白质印迹法分析作为生物医学领域的重要技术，广泛应用于基 因表达、疾病诊断和治疗、药物筛选等领域。本次演示将介绍这三种印迹法分析 的基本原理、实验方法及其应用领域，并通过具体案例分析它们的优势和局限性， 最后讨论使用这些方法时需要注意的问题以及未来发展方向。
结果与分析
1、表达水平：通过比较显影条带的亮度或密度，可以评估蛋白质在样品中的 表达水平。
2、修饰状态：如果蛋白质发生磷酸化、糖基化等修饰，会导致免疫印迹条带 的迁移率或分子量发生改变。
结果与分析
3、相互作用：通过蛋白质免疫印迹可以检测两种或多种蛋白质是否相互作用， 以及相互作用的方式和程度。
结论
4、免疫杂交试剂：特异性抗体、 标记二抗等。
5、显影试剂：包括底物、显影 液等。
实验步骤
实验步骤
1、蛋白质提取：将样品中的蛋白质提取出来，常用的方法包括细胞裂解、组 织研磨等。
2、电泳：将提取的蛋白质样品在SDS-PAGE胶上进行电泳分离，SDS可以干扰 蛋白质的高级结构，使电泳条带更清晰。
分子生物学的基本原理与方法
分子生物学的基本原理与方法分子生物学是研究生物体各种生命过程和遗传信息传递的分子基础的学科。
它通过分析和研究生物体内的分子结构、功能和相互作用，揭示了生命现象的本质和规律。
本文将介绍分子生物学的基本原理和方法，包括DNA、RNA、蛋白质等分子的结构和功能，以及PCR、克隆、蛋白质质谱等分子生物学实验技术。
一、DNA的结构和功能DNA是生物体内储存遗传信息的分子，它由核苷酸组成，每个核苷酸包括一个糖分子、一个磷酸分子和一个碱基分子。
DNA的结构是双螺旋状的，由两条互补的链组成，链之间通过碱基配对（腺嘌呤和胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）紧密结合。
DNA的功能是编码遗传信息和传递遗传信息，通过DNA复制和转录，遗传信息可以传递给RNA。
二、RNA的结构和功能RNA是DNA的转录产物，也是生物体内编码蛋白质的分子。
与DNA类似，RNA也是由核苷酸组成的，但与DNA不同的是，RNA含有核糖糖分子而非脱氧核糖糖分子。
RNA分为mRNA、rRNA和tRNA等不同类型，它们分别参与基因的表达和蛋白质的合成。
mRNA是一种编码蛋白质的模板，rRNA是核糖体的组成部分，tRNA则负责将氨基酸运送到核糖体上。
三、蛋白质的结构和功能蛋白质是生物体内最重要的功能分子，它们参与几乎所有生命过程。
蛋白质是由氨基酸组成的多肽链，氨基酸通过肽键连接在一起。
蛋白质的结构可以分为四个层次：一级结构是指氨基酸的线性序列，二级结构是指α螺旋和β折叠等局部二维结构，三级结构是指整个蛋白质的三维结构，四级结构是指多个蛋白质互相作用形成复合物的结构。
蛋白质的功能包括酶催化、结构支持、信号传导、免疫应答等。
四、PCR技术PCR（聚合酶链反应）是一种用于扩增DNA的技术。
它基于DNA的复制原理，通过加热使DNA双链解开，然后引入两个引物（即DNA复制的起始点），加入DNA聚合酶等反应物，使得DNA在不断的循环加热和降温中反复复制，从而迅速扩增目标DNA片段。
分子生物学检验技术
分子生物学检验技术分子生物学检验技术是一种用于研究和分析生物分子如DNA、RNA和蛋白质的技术手段，广泛应用于生命科学研究、医学诊断、药物研发等领域。
它的发展给生物学和医学研究带来了革命性的变化，为人类健康和疾病治疗提供了重要手段。
分子生物学检验技术有多种方法，其中最常见的包括：聚合酶链反应（PCR）、核酸杂交、DNA测序、蛋白质电泳等。
这些技术在生物学研究和医学诊断中发挥着重要作用。
聚合酶链反应（PCR）是一种通过体外扩增DNA片段的技术。
它利用DNA聚合酶酶和引物，通过多次循环反应，在较短的时间内扩增出大量目标DNA片段。
PCR技术广泛应用于基因检测、病原体检测、遗传疾病筛查等领域。
核酸杂交是一种通过互补配对原理来检测目标序列的技术。
它利用标记的探针与待测样品中的目标DNA或RNA序列互相结合，通过检测探针的标记物来确定目标序列的存在与否。
核酸杂交技术广泛应用于基因表达研究、病原体检测、基因定位等领域。
DNA测序是一种确定DNA序列的技术。
它通过化学或物理方法对DNA 分子进行断裂、扩增和测序，最终确定DNA的碱基序列。
DNA测序技术是基因组学研究的重要工具，也是研究基因突变、病因分析等领域的基础。
蛋白质电泳是一种通过电场作用使蛋白质在凝胶中分离的技术。
它根据蛋白质的大小、电荷和结构差异，将混合样品中的蛋白质分离成不同的条带，从而实现对蛋白质的分析和检测。
蛋白质电泳技术广泛应用于蛋白质组学研究、疾病标志物筛查等领域。
除了上述常见的技术，分子生物学检验技术还包括许多其他方法，如基因芯片技术、原位杂交技术、蛋白质质谱等。
这些技术在不同领域有着特定的应用，为科学研究和医学诊断提供了更多的手段和思路。
分子生物学检验技术的发展不仅推动了科学研究的进展，也在医学诊断和治疗中发挥着重要作用。
例如，在基因检测中，通过分子生物学检验技术可以检测人体携带的致病基因，帮助人们了解自己的遗传状况，预防或早期干预遗传性疾病。
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ColE1质粒DNA复制起始部位调控因子之间关系
前体RNA(RNAII)的转录起始于复制起点上游，需经RNaseH加工后 产生有555个核苷酸的引物，起始DNA合成。
Plac MCS lacZ’
pUC18/19
5-溴-4-氯-3-吲哚基-b-D-半乳糖苷
X-gal
b
a b-半乳糖苷酶的a-肽段
CH2OH
HO
O
OHH H
O
H
H
H OH
Cl Br
N
Cl O Br
N
N
Br Cl
5、pGEM-3Z质粒
长度为2743bp，编码有一个氨苄青霉素抗性基因和一个lacZ' 基因。
Pst I
Hind III
第二部分来源于pSC101质粒的四
BamH I
环素抗性基因（tetr）；
Pvu I
第三部分则来源于ColE1的派生质
Pst I
Apr
Tcr
pBR322
粒pMB1的DNA复制起点（ori）。
Sal I 优点是具有较小的分子量(4363bp)， 易于纯化。即使携带了6-8kb的外
含X-gal培养基中非转化菌落呈蓝色，含有重组DNA分子的菌落为白 色。
pUC8质粒结构中具有来自大肠杆菌lac操纵子的lacZ’基因，所编码 的α-肽链可参与α-互补作用。因此，可用X-gal显色法实现对重组体 转化子的鉴定。
具有多克隆位点MCS区段，可以把具两种不同粘性末端（如EcoR I 和BamH I）的外源DNA片段直接克隆到pUC8质粒载体上。
含有两个噬菌体启动子(T7和SP6)，为RNA聚合酶的附着提 供了特异性识别位点。加入T7或SP6 RNA聚合酶，所克隆的 外源基因便会转录出相应的mRNA。
6、穿梭质粒载体（shuttle plasmid vector）
由人工构建的具有两种不同复制起点和选择记号，可在两种 不同的寄主细胞中存活和复制的质粒载体。
是第一个真核基因克隆载体。缺点：它是一种严紧型复制控制 的低拷贝质粒，平均每个寄主细胞仅有1~2个拷贝，从带有该质 粒的寄主细胞中提取pSC101 DNA，产量很低。
2、ColE1质粒载体
松弛型复制控制的多拷贝质粒。
一般情况下，当培养基中氨基酸被耗尽，或是在细胞培养物中加入 氯霉素以抑制蛋白质的合成，寄主染色体DNA的复制便被抑制，细 胞的生长也随之停止。
RNAI在RNAII的5’末端，转录方向相反，因此能通过氢键配对与后 者相互作用，阻止RNaseH加工RNAII，使其不能转化为有活性的引 物，阻碍复制起始。
没有Rop蛋白，RNAI基因就不能起始转录。
源的部分组成的：
EcoR I Cla I
第一部分来源于pSF2124质粒易位 子Tn3的氨苄青霉素抗性基因 （AmpR）；
4363 bp
源DNA片段，操作仍较便利。 有两种抗生素抗性基因作为转化子
ROI ROP
Bal I
的选择标记。
有较高的拷贝数，经过氯霉素扩增，
每个细胞可累积1000~3000个拷贝，
Origin of Replication Hind II
便于制备重组体DNA。
4、pUC质粒载体（包括四个部分）：
事实上，这种跨越物种屏障、把来自其它生物的基因置于 新的寄主生物细胞之中的能力，是基因工程技术区别于其 它生命科学技术的根本特征。
5.1 基因操作的基本工具
（一）限制性核酸内切酶
能够识别DNA上的特定碱基序列并从这个位点切开DNA分子。 第一个核酸内切酶EcoR I是Boyer实验室在1972年发现的，它能特异性识
LacZ编码β-半乳糖苷酶氨基端146个氨基酸的α-肽，IPTG（异丙基β-D-硫代半乳糖苷）诱导该基因表达，所合成的β-半乳糖苷酶α-肽 与宿主细胞编码的缺陷型β-半乳糖苷酶互补，产生有活性的β-半乳 糖苷酶，水解培养基中的X-gal（5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷）， 生成蓝色的溴氯吲哚。
这类质粒载体可保证外源DNA序列在不同物种(原核和真核) 的细胞间得到扩增，用途广泛。
7、pBluescript噬菌粒载体
pBluescript是一类从pUC载体派生 而来的噬菌粒载体，简称为pBS （+/-），如今则更多地叫作 pBluescript KS（+/-）或 pBluescript SK（+/-）。
来自pBR322质粒的复制起点（ori）
氨苄青霉素抗性基因（ampr）
大肠杆菌β-半乳糖酶基因（lacZ）启动子及编码α-肽链的DNA序 列。特称为lacZ’基因
位于lacZ’基因5’-端的一段多克隆位点（MCS），外源基因插入破 坏lacZ ’基因功能
优点：
更小的分子量和更高的拷贝数。在pBR322基础上构建pUC质粒载体 时，仅保留下其中的氨苄青霉素抗性基因及复制起点， 其分子小了许 多，pUC8为2750bp，pUC18为2686bp。由于缺失rop基因，pUC质 粒不经氯霉素扩增时， 平均每个细胞即可达500~700个拷贝。
基因操作主要包括DNA分子的切割与连接、细胞转化、核 酸序列分析以及基因人工合成、表达、定点突变和PCR扩 增等，是分子生物学研究的核心技术。
基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载 体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入原先没有这类 分子的寄主细胞内并进行持续稳定的繁殖和表达。
基因工程技术是核酸操作技术的一部分，只不过它强调了 外源核酸分子在另一种不同的寄主细胞中的繁衍与性状表 达。
别GAATTC序列，将双链DNA分子在这个位点切开并产生具有粘性末端的 小片段。
重组DNA实验中常见的主要工具 酶
（二）基因克隆的载体
载体三要素：
自我复制能力 携带外源基因片段大小 插入位点多少
大肠杆菌质粒载体：
1、pSC101质粒载体
长9.09kb，带有四环素抗性基因（tetr）及EcoR I、Hind III、 BamH I、Sal I、Xho I、Pvu II以及Sma I等7种限制性核酸内切 酶的单酶切位点，在Hind III、BamH I和SalI等3个位点插入外 源基因，会导致tetr失活。