分子生物学(上)
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释
ＡＰ位点（AP ｓｉte）:所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核酸位点得糖苷水解酶，它能够特异性切除受损核苷酸上得N-β糖苷键，在DNＡ链上形成去嘌呤或去嘧啶位点,统称为AP位点。
cＤＮA（plemｅｎtarｙＤNＡ):在体外以mRNA为模板，利用反转录酶与DNA 聚合酶合成得一段双链DNA。
DＮA得半保留复制（ｓemｉ—consｅｒvative repｌiｃａtion)：ＤＮA 在进行复制得时候链间氢键断裂，双链解旋分开,每条链作为模板在其上合成互补链,经过一系列酶（DNＡ聚合酶、解旋酶、链接酶等)得作用生成两个新得DＮA分子。
子代DNA分子其中得一条链来自亲代DNＡ,另一条链就是新合成得，这种方式称半保留复制.
DＮA得半不连续复制(Semi－ｄiscｏntｉnuoｕｓrepliｃａtioｎ）：DNA复制时，前导链上DＮA得合成就是连续得,后随链上就是不连续得,故称为半不连续复制。
操纵子（operｏｎ）：就是指原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控元件得基因表达单元。
同义突变（synonyｍｏus mutaｔｉon):就是指碱基得改变不引起氨基酸改变得突变。
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。
分子生物学名词解释等
名词解释1、广义分子生物学：在分子水平上研究生命本质的科学，其研究对象是生物大分子的构造和功能。
22、狭义分子生物学：即核酸〔基因〕的分子生物学，研究基因的构造和功能、复制、转录、翻译、表达调控、重组、修复等过程，以及其中涉及到与过程相关的蛋白质和酶的构造与功能3、基因：遗传信息的根本单位。
编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的根本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列(对以RNA作为遗传信息载体的RNA病毒而言那么是RNA序列)。
4、基因：基因是含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，包含产生一条多肽链或功能RNA 所必需的全部核苷酸序列。
5、功能基因组学：是依附于对DNA序列的了解，应用基因组学的知识和工具去了解影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。
6、蛋白质组学：是以蛋白质组为研究对象，研究细胞所有蛋白质及其动态变化规律的科学。
7、生物信息学：对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进展识别、存储、分析、模拟和转输8、蛋白质组：指的是由一个基因组表达的全部蛋白质9、功能蛋白质组学：是指研究在特定时间、特定环境和实验条件下细胞表达的全部蛋白质。
10、单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。
因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。
11、基因组：指生物体或细胞一套完整单倍体的遗传物质总和。
12、C值：指生物单倍体基因组的全部DNA的含量，单位以pg或Mb表示。
13、C值矛盾：C值和生物构造或组成的复杂性不一致的现象。
14、重叠基因：共有同一段DNA序列的两个或多个基因。
15、基因重叠：同一段核酸序列参与了不同基因编码的现象。
16、单拷贝序列：单拷贝顺序在单倍体基因组中只出现一次，因而复性速度很慢。
单拷贝顺序中储存了巨大的遗传信息，编码各种不同功能的蛋白质。
分子生物学习题(上)
2
4．假如将15N标记的大肠杆菌在14N培养基中生长三代，提
取其DNA，进行CsCl密度梯度离心，其15N，14N－DNA分
子与纯14N－DNA分子之比为（ 1∶3 ）。 5．真核生物中已发现三种RNA聚合酶，其中（ RNA聚合酶Ⅱ ）
催化的转录产物是（ mRNA
）。
6．tRNA的反密码子为UGC，它识别的密码子为（ GCA ）。 7．蛋白质的跨膜需要（ 信号肽 ）的引导，蛋白伴侣的作 用是（ 协助蛋白质的正确折叠 ）。
A）
C．CAAT盒 D．上游调控序列
B．GC盒
11．真核生物mRNA的加工修饰不包括（ A．除去内含子部分 C．经过较多的甲基化过程
C ）。
8
B．在mRNA的3’端加poly尾巴 D．在mRNA的5’端形成帽子结构
12．原核生物基因调控主要发生在（
A．转录水平 B．翻译水平 13．蛋白质生物合成时（
42．密码子的摆动性表现在（
A）
A．反密码子第一位与密码子第三位配对不严格
B．反密码子第三位与密码子第一位配对不严格
C．反密码子第二位与密码子第二位配对不严格 D．反密码子第三位与密码子第三位配对不严格
17
判
断
题
1．如果来自物种A的DNA的Tm值比物种B的DNA的Tm高，那 末物种A的A-T碱基对的含量比物种B的高。（
D. 因子
D
)
5．决定大肠杆菌RNA聚合酶识别启动子特异性的是（ A．RNA聚合酶的σ亚基 B．RNA聚合酶的β亚基
A
）。
C．RNA聚合酶的β’亚基
A．内含子 B．外显子
D．ρ因子
6．原核生物基因组中没有（
A ）。
D．插入序列
分子生物学名词解释
分⼦⼦物学名词解释6DNA和RNA的结构Polynucleotide chain：多核苷酸链。
包含磷酸⼆酯⼆架与结合有碱基的核糖的单链DNA。
Nucleoside：核苷。
核糖通过1位糖苷键连接到⼆个碱基上形成。
核苷没有磷酸分⼆。
Nucleotide：核苷酸。
⼆个在1位连接碱基，5位连接⼆个或多个磷酸的核糖。
Phosphodiester linkage：磷酸⼆酯键。
不断重复，构成多核苷酸链的糖-磷酸⼆架。
Purine:嘌呤。
Adenine:腺嘌呤。
Guanine:鸟嘌呤。
Pyrimidine:嘧啶。
Cytosine:胞嘧啶。
Thymine:胸腺嘧啶。
Base flipping：碱基翻出。
单个碱基从双螺旋中突出的现象。
Tautomeric：互变异构。
Denature：变性。
温度或pH过⼆时，DNA双链分开的过程。
Annealing(renature)：复性。
变性DNA的互补链重新聚合形成双螺旋结构的过程。
Hybridization：杂交。
两条单链核酸形成杂交分⼆的能⼆。
Hyperchromicity：增⼆性。
DNA变性后，吸光度在260nm处明显增强的现象。
Tm (melting point)：熔点。
DNA的吸光度增加到最⼆值⼆半时的温度。
Linking number：连环数。
要使两条DNA链完全分开时⼆套链必须穿过另⼆条链的次数。
Twist number：扭转数。
DNA⼆条链完全缠绕另⼆条链的次数。
Writhe number：缠绕数。
双螺旋DNA的长轴在三维空间⼆重复地⼆我交叉的次数。
Topoisomerase：拓扑异构酶。
催化DNA产⼆瞬间的单链或双链的断裂⼆改变连环数的酶。
Ribozyme：核酶。
催化⼆化反应的RNA酶。
7 染⼆体、染⼆质和核⼆体Chromosome：染⼆体。
由DNA和与其结合的蛋⼆质构成。
Chromatin：染⼆质。
DNA的⼆段给定区域及其结合蛋⼆。
Histone：组蛋⼆。
⼆的碱性DNA结合蛋⼆。
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。
大学分子生物学经典课件第三章 生物信息传递上从DNA到RNA.ppt
2019/11/23
34
转录单元 （transcription unit）
起点（startpoint） 上游（upstream） 下游（downstream）
2019/11/23
35
启动子区的基本结构
细菌启动子特征：
1、起点通常是一个嘌呤； 2、起点上游10 bp处，有一约6 bp的保守区域，称为10 区（也叫Pribnow Box），共有序列为：
21
2019/11/23
细胞中不同状态RNA聚合 酶的数量
每个E.coli细胞中含约 7000个RNA 聚合酶；
核心酶主要以松散的闭 合复合体为主；
足量的σ因子使三分之 一的聚合酶以全酶形式 存在，主要是在非特异 位点的松散复合体和启 动子处的紧密（开放） 复合体；
约2500个核心酶正在进
行转录。
2019/11/23
33
转录单元（transcription unit）：是一段 从启动子开始到终止子结束的DNA序列，RNA 聚合酶从转录起始位点开始沿着模板前进，直 到终止子为止，转录出一条RNA链。
转录起始位点：是指与新生RNA链第一个 核苷酸相对应DNA链上的碱基，研究证实通常 为一个嘌呤。
2019/11/23
6
随机扩散
模板识别：RNA聚合 酶与启动子DNA双链 相互作用并与之相结合 的过程。
随机行走
定向取代
2019/11/23
7
启动子（promoter)：是基因转录起始所必需的一段 DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。
在原核生物中， σ 因子辨认-35区，全酶与该区结 合形成疏松复合物，继而全酶向-10区及起始位点移动， 到起始位点后全酶与DNA结合紧密。
分子生物学名词解释含解释
1.cDNA library：cDNA文库。
是以细胞总mRNA为模板,利用反转录酶合成与mRNA互补的cDNA单链，再将其复制成双链，然后与合适的载体连接后转入受体菌中所建立的含多克隆cDNA片段的混合体。
理论上包含一种细胞中的全部mRNA信息。
2.DNA denature：DNA变性。
双链DNA在变性因素（如加热、过酸性条件、过碱性条件等）影响下,解离成为两条单链的过程，被称为DNA变性。
3.Klenow fragment：Klenow片段。
是原核生物DNA-polＩ经特异的蛋白质酶水解后产生的大片段，具有3′→5′核酸外切酶活性和聚合酶活性。
实验室合成DNA和分子生物学研究上，常用Klenow片段代替DNA聚合酶。
4.RNA replication:RNA复制。
由RNA依赖的RNA聚合酶催化合成RNA的过程，常见于病毒,是逆转录病毒以外的RNA病毒在宿主细胞以病毒的单链RNA为模板合成RNA的途径。
5.RNA interference：RNA干涉。
指短双链RNA以序列同源互补的mRNA为靶点，通过促使特定基因的mRNA降解来高效、特异地阻断体内特定的基因表达的现象。
该现象揭示了转录后水平的基因沉默机制，可以作为基因功能研究的有力工具。
6.RNA splicing:RNA剪接。
发生在真核生物转录后，切除初级RNA转录物中内含子，连接外显子的过程，是转录后加工的形式之一。
剪接的过程称为二次转酯反应,不消耗能量.7.RNA cleavage：RNA剪切.发生在真核生物转录后，剪去RNA中的某些内含子，并在上游的外显子3’端直接进行多聚腺苷酸化，不进行相邻外显子之间连接的过程，是转录后加工的形式之一.8.RNA polymerase：RNA聚合酶。
以DNA或RNA为模板，以5′三磷酸核苷为原料，能催化合成RNA的酶.可分为DNA依赖的RNA聚合酶和RNA依赖的RNA聚合酶。
其中DNA依赖的RNA聚合酶较为广泛，原核生物中有一种,真核生物有三种，在转录中发挥了重要的作用。
分子生物学全套课件(2024)
2024/1/26
17
蛋白质在细胞中的作用
蛋白质可以作为酶催化生物体内 的化学反应，维持生命活动的正 常进行。
蛋白质可以作为载体运输物质， 如血红蛋白运输氧气和二氧化碳 。
蛋白质可以作为抗体参与免疫反 应，保护机体免受病原体的侵害 。
蛋白质是细胞结构和功能的基础 ，参与细胞的各种生命活动，如 催化、运输、免疫、调节等。
2024/1/26
21
基因表达调控的分子机制
DNA结合蛋白的作用
识别并结合特定DNA序列，影响基因转录。
染色质结构与基因表达
染色质结构的变化可影响基因的可及性和转 录活性。
2024/1/26
信号转导与基因表达调控
细胞外信号通过信号转导途径影响基因表达 。
转录后调控机制
包括mRNA剪接、转运、定位和降解等过程 对基因表达的调控。
比较基因组学分析
通过比较不同物种或不同个体之间的基因组差异，揭示物种进化、基 因功能等生物学问题。
生物信息学在基因组学中的应用
利用生物信息学方法对基因组数据进行挖掘和分析，发现新的基因、 突变位点以及与疾病相关的遗传变异等。
27
THANK YOU
感谢观看
2024/1/26
28
2024/1/26
8
DNA的复制与修复
01
02
03
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶 段，涉及多种蛋白质和酶 的参与。
2024/1/26
DNA复制的特点
半保留复制、半不连续复 制等。
DNA修复的机制
直接修复、切除修复、重 组修复和SOS修复等，用 于纠正复制过程中产生的 错误。
9
DNA的转录与表达
分子生物学3生物信息的传递（上）——从DNA到RNA
分子生物学3生物信息的传递（上）——从DNA到RNA第三章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA重点：1.启动子与转录起始2. 原核生物和真核生物mRNA的特征比较3. 内含子的剪接、编辑及化学修饰难点：1.启动子与转录起始2. 终止和抗终止3. 内含子的剪接、编辑及化学修饰第四节启动子与转录起始大肠杆菌RNA聚合酶与启动子的相互作用主要包括启动子区的识别、酶与启动子的结合及因子的结合与解离等。
1. 原核启动子的基本结构（1）启动子：是一段位于结构基因5 ′端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的相结合并具有转录起始的特异性。
基因的特异性转录取决于酶与启动子能否有效地形成二元复合物，所以，RNA聚合酶如何有效地找到启动子并与之结合是转录起始过程中首先要解决的问题。
我们知道，转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是RNA聚合酶与启动子的相互作用。
启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力，从而影响了基因表达水平。
（2）转录单元：是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。
在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因(3)转录起点：是指与新生RNA链地一个核苷酸相对应DNA链上的碱基。
常常把起点前面，即5′末端的序列称为上游，而把其后面即3′末端的序列称为下游。
在描述碱基的位置时，一般用数字表示，起点为+1，下游方向依次为+2、+3等，上游方向依次为-1、-2、-3等。
启动子区是RNA聚合酶的结合区，其结构直接影响到转录的效率。
那么，启动子区有什么结构特点呢？（4）绝大部分原核启动子都存在-10区和-35区-10区：在-6~-13bp之间，共同序列为TATAAT，又称pribnow 框，酶在此处与DNA结合成稳定的复合物，在转录方向上解开双链形成开放型起始结构。
-35区：共同序列为TTGACA，是RNA聚合酶起始识别区，这一识别过程与σ因子有关。
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。
分子生物学研究法(上)
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。
Crick于1958年所提出的遗传信息传递规律（即中心法 则）。
中心法则的演变
1958年首次 提出的“中心法则”
1970-1980年 的“中心法则”
21世纪后修正 的“中心法则”
上个世纪中下叶以来，现代分子生物学的迅猛发展源 自工具酶的发现。
5.1 基因操作的基本工 （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EcoRI是Boyer实验室在1972年发 现的，它能特异性识别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。
There was a time when to amplify DNA,从前你要扩增DNA， You had to grow tons and tons of tiny cells.总有培养大批细胞的重任要你背。 Then along came a guy named Dr. Kary Mullis,这时有个家伙叫Kary Mullis博士的， Said you can amplify in vitro just as well.他钻出来说体外合成也一样OK！ Just mix your template with a buffer and some primers,只要把你的模板混上缓冲液，再加些引物， Nucleotides and polymerases, too.还有核苷和聚合酶。 Denaturing, annealing, and extending.变性，退火，和延伸。 Well it’s amazing what heating and cooling and heating will do.加热~冷却~加热~太神奇了！ PCR, when you need to detect mutations.当你想要检测突变，来啊做PCR吧！ PCR, when you need to recombine.当你想要基因重组，来啊做PCR吧！ PCR, when you need to find out who the daddy is.当你想知道孩子他爹到底是谁，来啊做PCR吧！ PCR, when you need to solve a crime当你想要侦破大案，来啊做PCR吧！
现代分子生物学-第三章
Core enzyme Holoenzyme
聚合酶全酶
155 KD 11 KD
36.5 KD
36.5 KD 151 KD
70 KD
相对分子量：4.65×105
只与转录的 起始有关
参与转录延伸
原核生物(E. coli)的RNA聚合酶
• E. coli 只有一个 DNA-directed RNA聚合酶 ， 来合成所有类型的RNA。
第三讲 生物信息的传递 （上）从DNA到RNA
1、RNA的转录 2、转录机器的主要成分 3、启动子与转录起始 4、终止和抗终止 5 、原核生物和真核生物mRNA特征比较 6、内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰
From DNA to Protein
DNA序列是遗传信息 的贮存者，它通过自 主复制得到永存，并 通过转录生成信使 RNA，翻译生成蛋白 质的过程来控制生命 现象。
RNA合成的特点
1. RNA 是以5’3’方向合成的，它的序列是与 DNA编码链（意义链）相同。
2. RNA 的合成是以反义链（模板链）为模板。 3. 同在DNA中一样，形成磷酸二脂键
（ Phosphodiester bonds）。 4. 必需的成分: RNA polymeraseription)
基因表达包括转录（transcription）和 翻译（translation）两个阶段。
转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(除 了T→U之外）的RNA单链的过程，是基因表达 的核心步骤。
翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联 遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过 程，是基因表达的最终目的。
注：亚基按照分子量由大到小的顺序排列。
真核生物RNA聚合酶一般有8-16个亚基所组成, 相对分 子质量超过5×105。
分子生物学名词解释
二1.Single-strand binding protein:Single-strand bindingprotein的中文名称是单链结合蛋白(SSB蛋白)，又称DNA结合蛋白，是一种在远低于解链温度时使双链DNA分开，并牢牢地结合在单链DNA上的蛋白。
SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制完成后才离开，重新进入循环。
SSB蛋白可以保持单链的存在，并没有解链的作用。
2.SNP:SNP 全称Single NucleotidePolymorphism，中文名称为单核苷酸的多态性，是指在基因组DNA 序列中由于单个核苷酸(A、T、C和G)的突变而引起的多态性。
单核苷酸多态性是基因组最简单最常见的多态性形式，具有很高的遗传稳定性，其核苷酸变化类型主要有两种:转换，即嘌呤与嘌呤、嘧啶与嘧啶之间的转化;颠换，即嘌呤与嘧啶之间的转化。
3.半保留复制:DNA的半保留复制是指在DNA复制过程中，双螺旋的DNA分子解螺旋后，分别作为模板，按照碱基互补配对原则，在DNA聚合酶的作用下合成新的互补链，形成了两个DNA分子，与原来的DNA分子比较，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的一种DNA复制方式。
4.冈崎片段:冈崎片段是指在DNA半不连续复制中沿着后随链的模板链合成长度为1000~2000个碱基的短的DNA片段，能被连接形成一条完整的DNA链。
冈崎片段的长度在真核与原核生物中存在差别，真核生物的冈崎片段长度约为100~200核苷酸残基，而原核生物的冈崎片段长度约为1000~2000核苷酸残基。
5.拓扑异构酶(topoisomerase):拓扑异构酶是指通过切断DNA链中的磷酸二酯键然后重新缠绕和封口来改变两条链的环绕次数的酶在复制过程中，随着DNA的解旋，双螺旋的盘绕数T减少，而超螺旋数W增加，使正超螺旋增加，未解链部分的缠绕更加紧密，形成的压力使解链不能继续进行。
分子生物学-研究方法(上)PPT课件精选全文完整版
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32
1个PCR循环产生2条双链分子
一般每完成一个循环需2-4分钟，2-3小时就能 将待扩增目的基因扩增放大几百万倍。
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PCR的基本原理
模板DNA
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34
PCR的基本原理
• PCR反应条件 • PCR过程 • PCR的特点
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基因工程技术区别于其它技术的根本特征：具 有跨越天然物种屏障、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。
1962年Arber 发现限制性核酸内切酶， 1967年Gellert发现了 DNA 连接酶。
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酶类
重组DNA实验中常见的主要工具酶
功能
限制性核酸内切酶 DNA连接酶
末端转移酶
在双链核酸的3ˊ末端加上多聚单核苷酸
DNA外切酶III
从DNA链的3ˊ末端逐个切除单核苷酸
λ噬菌体DNA外切酶
从DNA链的5ˊ末端逐个切除单核苷酸
碱性磷酸酯酶
切除位于DNA链5ˊ或3ˊ末端的磷酸基团
科学家已几乎能随心所欲地把任何DNA分子切割成一系列不连续的片段， 再利用凝胶电泳技术将这些片段按照分. 子量大小逐一分开，以供下一步研7究。
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（3）PCR的应用
• 反向PCR：扩增已知序列旁侧的未知DNA序列
• 锚定PCR: 用于测定基因结构
• 不对称PCR: 用于扩增某一单链模板
• RT-PCR(逆转录-PCR): 逆转录联合PCR以扩增cDNA
• 复合PCR: 用多对引物同时扩增几条DNA片段
• 易错PCR：引入错配碱基，导致随机突变
分子生物学常用技术上
实验三
1. 转化：BL21, 热激法；[1208] 2. 挑克隆： 2ml 含抗生素的LB + 1个克隆；[1209/9:00] 3. 转接：1%过夜菌+ 2ml 含抗生素的LB , 2管; [1210/8:00] 4. 诱导：0.5mM和0.1mM的IPTG（终浓度）; [1210] 5. 碎菌：超声处理; [1215/8:00] 6. SDS-PAGE：10%分离胶，考兰染色，脱色。 [1215]
第二步：筛选标记：如抗性，决定使用什么筛选标记： （1）Ampr ：水解β-内酰胺环，解除氨苄的毒性。 （2）tetr ：可以阻止四环素进入细胞。 （3）camr ：生成氯霉素羟乙酰基衍生物，使之失去毒性。 （4）neor：氨基糖苷磷酸转移酶 使G418（长那霉素衍生物）失活。 （5）hygr： 使潮霉素β失活。 第三步：多克隆位点，内切酶位点
注意： a.与常规PCR不同，该方法可以保持样品中不同模板的相对比例; b.由于某一刺激因素常常影响数十、甚至数百基因的表达变化，
但并不是每个基因的表达变化在此过程都起着重要的作用; c. 电泳显示的单一扩增带并不表明它只含有单一的基因。
优点：操作简单、敏感、快速、重复性好、要求的起始RNA量 少、可同时检测某因素作用下表达升高与降低的基因。
分子生物学常用技术
PCR产物 A-T克隆
测序
重组表达载体
原核表达载体 酵母表达载体 昆虫表达载体
真核表达载体 病毒表达载体
制备抗体 重 组 蛋 白
检测活性 体内、体外
转染细 胞
作用机制
应用
步骤：
(1)PCR (2)核酸的纯化：凝胶回收Kit (3)连接反应：16℃过夜/22 ℃ 2h (4)CaCl2法制备感受态细胞：Kit (5)宿主菌的转化及蓝白筛选 (6)挑克隆：2ml 含抗生素的LB (7)提质粒：Kit (8)重组质粒的鉴定：双酶切反应、菌落PCR (9)测序：生物技术服务公司 (10)菌种保存: 20~30%甘油-LB，-20/-70 ℃
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分子生物学（上）1 细胞学说的奠基人是谁？德国植物学家Schleiden和德国动物学家Schwann，证明动植物都是由细胞组成。
2 英国科学家Griffith证明了什么?肺炎链球菌感染实验证明了DNA是遗传物质3 Hershy和Chase通过噬菌体侵染细菌实验证明了什么?分别用15S和32P标记噬菌体蛋白质外壳和核酸，感染未百哦机细菌，观察子代是否有标记。
证实噬菌体DNA侵染细菌的实验流程，证明侵染过程中发挥作用的是DNA不是蛋白质（遗传物质是DNA而非蛋白质）。
4 1965年Jacob和Monod提出了什么重要理论?提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代的分子机制（与Iwoff分享了诺贝尔生理医学奖），并且首次提出存在一种与染色体脱氧核糖核酸序列互补，能将编码在染色体DNA上的遗传信息带到蛋白质合成场所（细胞质）并翻译产生蛋白质的信使核糖核酸，即mRNA 分子。
5 Crick和Watson为什么获得了诺贝尔生理学奖?在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型。
（与通过X射线衍射证实该结构的Wilkins共享诺贝尔生理医学奖。
6 Sanger和Gilbert发明了什么技术?DNA序列分析法（双螺旋测序）7 谁发明了“DNA体外扩增技术”?PCR，美国科学家Mullis8 分子生物学的三大支柱学科是什么?1、cytology(细胞学)：生物体由细胞组成所有组织的最基本单元——形状相似，高度分化的细胞。
细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律。
由此延伸出的Molecular Cell Biology（分子细胞生物学），细胞的化学组成，细胞器结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中的定为及功能为分子生物学提供基础。
2、Genetics（遗传学）：由此延伸的分子遗传学研究了基因结构/复制/表达/重组/突变。
3、Biochemistry（生物化学）：分离、纯化、鉴定细胞含物质的目标。
Nucleic Acid Chemistry Protein Chemistry9 染色体的基本组成成分有哪些?基本组政成分：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA（1）DNA：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列（卫星DNA）（2）组蛋白：富含Arg、Lys碱性AA，带正电荷，与DNA带负电荷磷酸基团相互作用。
四种：H1、H2A、H2B、H3及H4。
特征：①进化上极端保守（H3、H4>H2A、H2B>H1②无组织特异性（极少不含H1而含H5③肽链上AA分布不对称④修饰作用：甲基化、乙酰化、磷酸化、ADP核糖基化、H3、H4作用普遍。
⑤H5富含Lys，有种特异性，与H1无明显血缘关系。
（3）非组蛋白：序列特异性DNA结合蛋白，包括酶类、骨架蛋白、核孔复合物蛋白及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等。
①HMG蛋白②DNA结合蛋白③A24非组蛋白，它们也可能是染色质的结构成份。
核小体：200个左右碱基对的DNA与四种组蛋白结合而成。
（1）H2A、H2B、H3、H4各两个组成八聚体，为核心DNA。
（2）146BP的DNA在外1.75圈。
（3）H1于核心颗粒外20bp处。
（4）两个相邻核小体以0～80bpDNA连接（物种间有差异）。
10 “ C值悖理”的定义及基本含义是什么?c值通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量。
C值悖理：又叫c值反常现象，指真核细胞基因的最大特点是含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开。
真核生物中DNA含量的反常现象。
容：1、真核生物中C值随生物进化而增加，高等>低等。
2、实验证明，两栖动物>哺乳动物，而且两栖中C值相差很大。
3、由上推断，许多DNA不编码蛋白质，无生理功能。
11 原核细胞DNA的基本特点是什么?1、结构简练绝大部分用于编码蛋白质，只有非常少的一部分不转录，与真核DNA的冗余不同，且不转录DNA序列通常是控制基因表达序列（终止信号，DNA聚合酶结合位点等）。
2、存在转录单元多顺反子：原核生物DNA序列中功能相关的DNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成功能单位或转录单元，它们可能被一起转录为含多个mRNA 的分子，则多顺反子mRNA，其DNA学列就是多顺反子。
原核生物中可存在数个多顺反子及其他如操纵子（E.coli）转录功能单位。
3、有重叠基因：有些DNA可编码两种蛋白质，即为重叠基因。
（1）一个基因完全在另一个基因里面；（2）部分重叠；（3）两个基因只有一个碱基对重叠。
以上可用于解释原核生物基因组虽小，但却可以独立完成整个生命活动的原因（从DNA上说）。
12 DNA三种构型的异同及其主要存在方式.通常情况下DNA二级结构分成两大类，右手螺旋有A－DNA和B—DNA，左手螺旋有Z－DNA。
DNA的水溶液通常为B－DNA，另外A－T丰富的DNA片段常呈现B－DNA。
DNA的双链中一条被相应的RNA所取代，就会形成A－DNA。
如，在杂交分子或DNA处于转录状态时。
B－DNA中的多聚G－C区易形成左手螺旋DNA，即Z－DNA。
其中B－DNA是最常见的DNA构象，而A－DNA和Z－DNA似乎不具有生物活性。
13 半保留复制、半不连续复制的机理，主要参与的酶与蛋白有哪些？，复制方向如何？亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以每条单链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的dNTP，合成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。
每个子代DNA分子中的一条链来自亲代，DNA另一条链则是新合成的，这种复制的方式称为半保留复制。
主要参与反应的酶有DNA解旋酶，DNA聚合酶，DNA 连接酶，DNA拓扑异构酶。
DNA的复制是由固定的起始点开始的，一般把生物体的复制单位称为复制子。
一个复制子只含一个复制起点。
通常细菌，病毒和线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复制的，而真核生物基因组可以同时存在多个复制起点上进行双向复制。
半不连续复制：DNA分子的两条链是反向平行的，一条链为5’→3’，一条链为3’→5’，但所有DNA聚合酶方向都为5’→3’，这就无法就是DNA两条链如何同时进行复制。
日本学者冈崎（1968）提出半不连续复制模型，则认为3’→5’端走向的新链是复制时先合成较短的DNA片断，再由这些5’→3’走向的小片段连接而成，则每个复制叉中前导链为连续复制，后滞链是反方向的不连续复制。
参加的酶和蛋白：解旋、解链：TopⅠ：解负超螺旋（W蛋白）无需能量TopⅡ：使双链同时断裂，连接，需ATP。
DNA解链酶：解开双链，需ATP，滞后链模板5’→3’，Rep蛋白：沿前导链模板3’→5’。
单链结合蛋白：SSB蛋白：稳定单链，阻止复性，包袱单链不被降解，不起解链作用。
复制的引发：前导链：合成RNA引物，后滞链：引发体n、n’、n’’、DnaB、C、I。
引发酶：Primase，与6种蛋白质组成引发体，与RNA polyase引发后滞链的引物RNA。
RNA聚合酶：合成DNA引物。
复制的延伸：DNA聚合酶Ⅰ：1、5’→3’聚合酶活性；2、3’→5’核酸外切酶活性，既可合成又可降解DNA，保证复制准确性；3、5’→3’外切酶功能，水解5’末端，去除5’端RNA引物。
DNA聚合酶Ⅱ：1、5’→3’聚合酶，活性低；2、3’→5’外切酶，主要起修复作用。
DNA聚合酶Ⅲ：7种不同亚单位9个亚基，生物活性形式为二聚体；1、5’→3’聚合酶，活力较强，主要酶；2、3’→5’外切酶。
复制的终止：RNA水解酶，DNA polyaseⅠ降解RNA引物，并由DNA聚合酶Ⅰ补齐缺口。
DNA连接酶：将两个冈崎片断连起来。
复制的方向：以双向等速方式为主复制叉：复制时，双链DNA需解开成两股链分别进行，所以复制起点呈叉子形式。
复制子：一般把生物体的复制单位称为复制子，一个复制单位只含一个复制起点。
1、单起点、单方向：腺病毒2、单起点、双方向；细菌、病毒、线粒体（T7大肠杆菌）3、多起点、双方向：真核细胞，大多原核生物。
14 环状DNA双链复制有几种类型？线性：双向复制时复制叉呈“眼”型。
环状：1、θ型：起点Ori C，DNA解旋松开，形成两个相反复制叉。
2、滚环型：单向复制的特殊方式，DNA被专一切割，形成自由5’端被从环中置换出来并被单链DNA结合蛋白覆盖，使3’-OH端绕DNA环延伸。
3、D-loop：单向复制的特殊方式（动物线粒体中先发现），双链在固定点解开复制，但两条链的合成高度不对称，互补链\游离单环（D-loop）。
15 复制起始位点的特征是什么？复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以，这个复制起点呈现叉子的形式，被称为复制叉。
对一个生物体基因组而言，复制起点是固定的，表现为固定的序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质。
→3’。
2、都有3’→5’外切活性，起核对作用。
3、Ⅰ有Ⅱ、Ⅲ无5’→3’外切活性。
4、Ⅰ为单一多肽链，Ⅱ、Ⅲ为亚基酶。
17 线性DNA 5’端的复制如何?其生物学意义如何?线性DNA复制中的RNA引物被切除后，留下5’端部分单链DNA，不能为DNA聚合酶所作用，使子链短于母链。
T4和T7噬菌体DNA通过其末端的简并性使不同链的3’端因互补而结合，其缺口被聚合酶作用填满，再经过DNA连接酶作用生成二联体。
这个过程可重复进行直到生成原长20多倍的多联体，并由噬菌体DNA编码的核酸酶特异切割形成单位长度的DNA分子。
18 DNA的修复有哪几类?1、切除修复：（1）碱基切除：在糖苷水解酶等一系列酶的作用下，将受损部位产生的AP位点核苷酸在的DNA小片段切除，由DNA polyaseI以另一条完整链为模板合成新片断，由DNA连接酶连接新链的过程。
（2）核苷酸切除：核苷酸发生损伤后，由DNA切割酶在已损伤的核苷酸3’、5’分别切开磷酸糖苷键，移去小片断后由DNA polyaseI合成新片断，并由DNA连接酶完成修复中的最后一道工序。
2、错配修复：Dam甲基化酶可使DNA5’的GATC序列中腺苷酸－N6位甲基化。
一旦复制起始。
母链就会在开始复制前几秒至及分钟部被甲基化，只要两条DNA碱基出现错配，修复系统会“保存母链，修正子链”，使子链中错配碱基被切除修复。
3、直接修复：把被损伤的碱基回复到原来的状态，并不需要切除碱基或核苷酸，光复活作用:DNA光解酶。
O6－甲基鸟嘌呤脱甲基化的甲基化转移酶G－T错配单链断裂修复4、重组修复：复制后修复，机体细胞可以对再复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复。
5、易错修复和SOS应急反应：生物体为保细胞存活，受损部位既使出现不配对碱基也照样复制，出现高突变率。
19 描述复合转座子的结构特征,转座的遗传效应表现在哪几个方面?P54转座子：存在于染色体DNA上，可自主复制和位移的基本单位。