生物信息学中的生物学、分子生物学ppt课件

2019/12/22
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中心法则
基因型
DNA转录 相互利用
DNA
转录
mRNA
翻译
蛋白质/酶
折叠
结构
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基因工程和核酸研究 技术简介
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限制性内切酶（Restriction Endonuclease）
限制性内切酶 + 甲基化酶
载体：质粒、噬菌体、酵母
Southern Blotting
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Northern Blotting
1979年，J.C.Alwine等提出：将电泳凝胶 中的RNA转移到叠氮化的或其他化学修饰的活 性滤纸上，通过共价交联作用使它们结合，因 其方法同Southern杂交十分相似，故称之为 Northern杂交。
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5亿年前：寒武纪大爆发，海洋中出现大量物 种，大气中氧含量剧增
4亿年前：至留纪大爆发，O2↑, 生命进入陆地 350万年前：古脊椎动物中出现猩猩科和人科 50万年前：直立人出现，“北京猿人” 3.5万年前：早期智人出现 2万年前：早期人类出现，“山顶洞人”
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DNA测序方法 末端终止(Sanger)法： dNTP→ddNTP 化学降解 (Maxam-Gilbert)法： 焦磷酸测序技术(pyrosequencing)：
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焦磷酸测序技术(pyrosequencing)：
是由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化 学发光反应焦磷酸测序技术。其原理是:引物与模 板DNA 退火后在DNA 聚合酶(DNA polymerase) ATP 硫酸化酶(ATP sulfurylase) 荧光素酶 (luciferase) 和三磷酸腺苷双磷酸酶(Apyrase) 4 种 酶的协同作用下将引物上每一个dNTP 的聚合与一 次荧光信号的释放偶联起来通过检测荧光的释放 和强度达到实时测定DNA 序列的目的。
分子克隆： 聚合酶链反应（PCR） 超速离心
凝胶电泳 印迹法 DNA测序方法
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限制性核酸内切酶的发现者
阿尔伯
Wemer Arber 瑞士生物学家 巴塞尔Biozentrum大学
1929～
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内森斯
Danien Nathans 美国微生物学家 霍普金斯大学医学院
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构成生物的四类分子
糖：单糖、双糖、多糖
作用：储存能量、结构材料、分子识别
脂肪酸：储存能量、参与代谢 核苷酸和核酸：
A、C、G、T→DNA、RNA
氨基酸→蛋白质
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分子生物学的中心法则
DNA复制
DNA聚合酶→DNA单链5’ →3’复制
mRNA转录：mRNA前体→剪接 蛋白质翻译 mRNA反转录→cDNA 蛋白质折叠
XB1-PSR
16S rRNA gene PCR
M
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
16S-23S rRNA gene PCR
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聚丙烯胺凝胶电泳
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bd
ac
ef
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脉冲场凝胶电泳
（PFGE，Pulsed Field Gel Electrophoresis）
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Western Blotting
与Southern或Northern杂交方法类似，但Western Blot 采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳，被检测物是蛋白质，“探针” 是抗体，“显色”用标记的二抗。经过PAGE分离的蛋白质 样品，转移到固相载体（例如硝酸纤维素薄膜）上，固相载 体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多肽类 型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作为 抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第 二抗体起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离 的特异性目的基因表达的蛋白成分。该技术也广泛应用于检 测蛋白水平的表达。
1931～
史密斯 Hamilton O．Smith
美国微生物学家 霍普金斯大学医学院
1931～
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凝胶电泳 琼脂糖电泳 聚丙烯胺凝胶电泳 脉冲场电泳 梯度电泳（DGGE/TGGE） 二维凝胶电泳：蛋白质电泳
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M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
PSL-XB4
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印迹法 凝胶→硝酸纤维膜→DNA探针(32P)
DNA印迹法(Southern Blotting) RNA印迹法(Northern Blotting) 蛋白质印迹法(Western Blotting)
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Southern印迹杂交（Southern blot）是1975 年由英国人southern创建，是研究DNA图谱的基 本技术，在遗传病诊断、DNA图谱分析及PCR产 物分析等方面有重要价值。
分离大分子DNA的方法。
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变性梯度电泳 DGGE
温度梯度电泳 TGGE
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二维凝胶电泳
二维聚丙烯酰胺凝胶电 泳技术结合了等电聚焦 技术（根据蛋白质等电 点进行分离）以及SDS －聚丙烯酰胺凝胶电泳 技术（根据蛋白质的大 小进行分离）。这两项 技术结合形成的二维电 泳是分离分析蛋白质最 有效的一种电泳手段。
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生物信息学中的 生物学
分子生物学
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内容
• 生物信息学中的生物学、分子 生物学基础
• 基因工程和核酸研究技术简介
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生物信息学中的生物学、 分子生物学基础知识
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地球上的生命史
120亿年前：第一次大爆炸，宇宙产生 50亿年前：太阳系诞生 40亿年前：海洋里出现了类似藻类的原始生物 30亿年前：出现原核细胞生物 7亿年前：演化出各种多细胞生物，无脊椎动物
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生物的分类
生物分类体系：
界（Kingdom） 门（Phyla） 纲（Class) 目（Order） 科（Family） 属（Genus） 种（Species）
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模式生物
噬菌体 病毒 大肠杆菌 酿酒酵母 秀丽线虫 果蝇
拟南芥 水稻 非洲爪蛙 斑马鱼 家鼠 人
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