现代分子生物学进展48页PPT
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2024年度现代分子生物学ppt课件
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的 结构和功能，以揭示生命现象本 质的科学。
分子生物学的发展
经历了从DNA双螺旋结构的发现 到基因组学、蛋白质组学等高通 量技术的发展过程。
4
分子生物学的研究内容
基因与基因组的结构与功能
研究基因的结构、表达调控及其在生物体中 的功能。
蛋白质的结构与功能
研究蛋白质的结构、功能及其相互作用。
质的基础科学。
分子生物学推动生物学的发展
02
随着分子生物学理论和技术的不断发展，生物学的研究领域不
Байду номын сангаас
断拓宽，研究水平不断提高。
生物学为分子生物学提供研究对象和背景
03
生物学的研究对象包括各种生物及其生命现象，为分子生物学
提供了丰富的研究材料和背景知识。
6
02 基因与基因组
2024/3/24
7
基因的概念与结构
2024/3/24
02
基因编辑技术的应用
阐述基因编辑技术在基因功能研究、基因治疗、农作物遗传改良等领域
的应用。
03
基因编辑技术的优缺点
分析基因编辑技术的优点，如高效、精确等，同时也指出其存在的缺点
和伦理问题。
30
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
2024/3/24
31
现代分子生物学ppt课件
2024/3/24
1
2024/3/24
目录
• 分子生物学概述 • 基因与基因组 • DNA复制与修复 • RNA转录与加工 • 蛋白质翻译与修饰 • 基因表达调控 • 分子生物学技术与应用
2
01 分子生物学概述
现代分子生物学(课堂PPT)
基因表达与疾病的关系
基因表达的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、遗传病等。因此，研究基因 表达的调控机制对于理解疾病的发生和治疗具有重要意义。
PART 03
DNA复制与修复
REPORTING
DNA复制的过程与特点
DNA复制的过程
起始、延伸、终止三个阶段，涉及多种蛋白质和酶的参与，确保 DNA的准确复制。
维持内环境稳定
基因表达调控有助于维持生物 体内环境的稳定，如血糖、血 压和免疫系统等。
响应生物信号
基因表达调控可以响应来自生 物体内部的信号，如激素和神 经递质等，从而调节生物体的
生理活动。
PART 06
分子生物学技术与应用
REPORTING
DNA重组技术
重组DNA技术的基本步骤
获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、 目的基因的检测与鉴定。
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术的原理
将大量已知序列的基因片段固定在固相支持物上，与待测 样品进行杂交，通过检测杂交信号实现对基因表达的定量 分析。
常用的基因芯片技术
cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列等。
基因芯片技术的应用
基因表达谱分析、基因突变检测、疾病诊断、药物筛选等 。
THANKS
表观遗传学调控
真核生物中还存在表观遗传学调控，如 DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的 调控等。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
基因表达调控使生物体能够适 应不同的环境条件，如温度、
光照、营养状况等。
细胞分化与发育
基因表达调控在细胞分化和发 育过程中起着关键作用，使不 同细胞具有不同的形态和功能 。
分子生物学发展
基因表达的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、遗传病等。因此，研究基因 表达的调控机制对于理解疾病的发生和治疗具有重要意义。
PART 03
DNA复制与修复
REPORTING
DNA复制的过程与特点
DNA复制的过程
起始、延伸、终止三个阶段，涉及多种蛋白质和酶的参与，确保 DNA的准确复制。
维持内环境稳定
基因表达调控有助于维持生物 体内环境的稳定，如血糖、血 压和免疫系统等。
响应生物信号
基因表达调控可以响应来自生 物体内部的信号，如激素和神 经递质等，从而调节生物体的
生理活动。
PART 06
分子生物学技术与应用
REPORTING
DNA重组技术
重组DNA技术的基本步骤
获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、 目的基因的检测与鉴定。
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术的原理
将大量已知序列的基因片段固定在固相支持物上，与待测 样品进行杂交，通过检测杂交信号实现对基因表达的定量 分析。
常用的基因芯片技术
cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列等。
基因芯片技术的应用
基因表达谱分析、基因突变检测、疾病诊断、药物筛选等 。
THANKS
表观遗传学调控
真核生物中还存在表观遗传学调控，如 DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的 调控等。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
基因表达调控使生物体能够适 应不同的环境条件，如温度、
光照、营养状况等。
细胞分化与发育
基因表达调控在细胞分化和发 育过程中起着关键作用，使不 同细胞具有不同的形态和功能 。
分子生物学发展
现代分子生物学课件
抵御外界环境压力
生物体在面对紫外线、化学物质 等外界环境压力时，DNA损伤修 复机制能够抵御这些压力对基因 组的破坏作用。
01 02 03 04
保障细胞正常功能
DNA损伤若不及时修复，可能导 致细胞功能障碍或死亡，因此损 伤修复对于保障细胞正常功能具 有重要意义。
预防疾病发生
许多疾病的发生与DNA损伤修复 机制的缺陷有关，因此完善的 DNA损伤修复机制对于预防疾病 的发生具有积极作用。
06
现代分子生物学实验技术
Chapter
聚合酶链式反应技术原理及应用
技术原理
聚合酶链式反应（PCR）是一种 分子生物学技术，通过特定的引 物和DNA聚合酶，在体外条件下 快速扩增特定的DNA片段。
应用领域
PCR技术广泛应用于基因克隆、 基因突变分析、DNA测序、病原 体检测、法医学鉴定等领域。
实验操作
04
重组DNA技术与基因工程
Chapter
重组DNA技术基本原理
重组DNA技术定义 重组DNA技术是指在体外将不同来源的DNA分子进行剪 切、连接，形成重组DNA分子，然后将其导入宿主细胞中 进行复制和表达的技术。
DNA分子剪切
利用限制性核酸内切酶等工具，在特定序列处将DNA分子 切断，形成具有互补粘性末端的DNA片段。
等提供了有力手段。
基因组学在疾病研究中的应用
03
通过基因组关联分析等方法，揭示基因与疾病之间的关联，为
疾病诊断和治疗提供新思路。
转录组学和蛋白质组学应用
转录组学
研究细胞或组织中基因转录的情况，揭示基因表达调控机制。
蛋白质组学
研究细胞或组织中蛋白质的种类、数量、结构和功能，揭示蛋白质在生命活动中的作用。
生物体在面对紫外线、化学物质 等外界环境压力时，DNA损伤修 复机制能够抵御这些压力对基因 组的破坏作用。
01 02 03 04
保障细胞正常功能
DNA损伤若不及时修复，可能导 致细胞功能障碍或死亡，因此损 伤修复对于保障细胞正常功能具 有重要意义。
预防疾病发生
许多疾病的发生与DNA损伤修复 机制的缺陷有关，因此完善的 DNA损伤修复机制对于预防疾病 的发生具有积极作用。
06
现代分子生物学实验技术
Chapter
聚合酶链式反应技术原理及应用
技术原理
聚合酶链式反应（PCR）是一种 分子生物学技术，通过特定的引 物和DNA聚合酶，在体外条件下 快速扩增特定的DNA片段。
应用领域
PCR技术广泛应用于基因克隆、 基因突变分析、DNA测序、病原 体检测、法医学鉴定等领域。
实验操作
04
重组DNA技术与基因工程
Chapter
重组DNA技术基本原理
重组DNA技术定义 重组DNA技术是指在体外将不同来源的DNA分子进行剪 切、连接，形成重组DNA分子，然后将其导入宿主细胞中 进行复制和表达的技术。
DNA分子剪切
利用限制性核酸内切酶等工具，在特定序列处将DNA分子 切断，形成具有互补粘性末端的DNA片段。
等提供了有力手段。
基因组学在疾病研究中的应用
03
通过基因组关联分析等方法，揭示基因与疾病之间的关联，为
疾病诊断和治疗提供新思路。
转录组学和蛋白质组学应用
转录组学
研究细胞或组织中基因转录的情况，揭示基因表达调控机制。
蛋白质组学
研究细胞或组织中蛋白质的种类、数量、结构和功能，揭示蛋白质在生命活动中的作用。
现代分子生物学完整ppt课件
基因（gene）： 产生一条多肽链或功能RNA所需要的全部DNA序列.
.
例1:
EcoR I
SV40病毒DNA
5’ 3’
GCSTAVTAAT4AT0GC
噬菌体DNA
5’
GAATTC
3’
CTTAAG
切割
G
AATTC
CTTAA
G
G
AATTC
CTTAA
G
DNA ligase 连接
.
第一章 绪论
二. 分子生物学发展简史
➢1981年, Palmiter和Brinster 获得转基小鼠, Spradliing和Rubin得到转基因果蝇。
➢1982年, 美、英批准使用第一例基因工程药物—胰岛素。 ➢1983年, 获得第一例转基因植物。 ➢1994年, 第一批基因工程西红柿在美国上市。 ➢1996年, 完成了酵母基因组(1.25107bp)全序列测定。 ➢1997年, 英国爱丁堡罗斯林研究所获得克隆羊。 ➢2000年, 完成第一个高等植物拟南芥的全序列测定
(3.2 108bp)。 ➢2001年, 完成人类基因组全序列测定(3.5 109bp)。
.
第一章 绪论
二. 分子生物学发展简史
➢ 2002年, 英、美、德等国的上百位科学家在《Nature》 杂志上联合宣布他们成功破译了小鼠的基因组。
➢ 2004年，《科学》杂志发表了中国科学家的《家蚕基因组框 架图》。
1. 分子生物学的基本原理 （p 11)
(1) 构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中 都是相同的。
(2) 生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规 则。
(3) 某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定 了它的属性。
.
例1:
EcoR I
SV40病毒DNA
5’ 3’
GCSTAVTAAT4AT0GC
噬菌体DNA
5’
GAATTC
3’
CTTAAG
切割
G
AATTC
CTTAA
G
G
AATTC
CTTAA
G
DNA ligase 连接
.
第一章 绪论
二. 分子生物学发展简史
➢1981年, Palmiter和Brinster 获得转基小鼠, Spradliing和Rubin得到转基因果蝇。
➢1982年, 美、英批准使用第一例基因工程药物—胰岛素。 ➢1983年, 获得第一例转基因植物。 ➢1994年, 第一批基因工程西红柿在美国上市。 ➢1996年, 完成了酵母基因组(1.25107bp)全序列测定。 ➢1997年, 英国爱丁堡罗斯林研究所获得克隆羊。 ➢2000年, 完成第一个高等植物拟南芥的全序列测定
(3.2 108bp)。 ➢2001年, 完成人类基因组全序列测定(3.5 109bp)。
.
第一章 绪论
二. 分子生物学发展简史
➢ 2002年, 英、美、德等国的上百位科学家在《Nature》 杂志上联合宣布他们成功破译了小鼠的基因组。
➢ 2004年，《科学》杂志发表了中国科学家的《家蚕基因组框 架图》。
1. 分子生物学的基本原理 （p 11)
(1) 构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中 都是相同的。
(2) 生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规 则。
(3) 某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定 了它的属性。
现代分子生物学(课堂PPT)
Frederick Sanger
酶法核苷酸测 序的设计者
Walter Gilbert 化学测序法的设计者
Paul Berg
DNA重组，在细菌中表 达胰岛素
DNA重组技术的元老
测定了牛胰岛素的化学结构而获 1958 年的 Nobel 化学奖
25
1984 Kohler（德） Milstein（美） Jerne（丹麦）
15
2、 重要机制的发现 * 1949 Chargaff 测定出不同来源的A、T、G、 C 四种核酸碱基 * 1950 Chargaff Markham A=T G=C * 1953 Watson ＆Crick DNA Double Helix Model
随着DNA双螺旋结构的提出和蛋白质空间结构的解析开始了分 子生物学时代,此后对遗传信息的载体DNA和生物功能的体现者 蛋白质的研究的研究也成为生命科学研究的主要内容
Francis Jacob Jacques Monod 提出并证实了Operon作为调节细菌细 胞代谢的分子机制 首次提出mRNA分子的存在
22
1969 Nirenberg（美） Holly ＆ Khorana
Marshall W. Nirenberg
破译了遗传密码
Robert W. Holley 酵母Ala-tRNA的 核苷酸序列并证 明了所有tRNA三 级结构的相似性
断裂基因（splitting gene） PCR仪的发明者 基因定点突变
1994 Gilman ＆ Rodbell 发现G蛋白在细胞信号传导中的作用
1995 Lewis（美）、Nusslein－Volhard（德）、Wieschaus（美） 20世纪40～70年代先后独立鉴定了控制果蝇（ Drosophila ） 体节发育基因
《现代分子生物学》PPT课件
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13
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
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14
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
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35
免疫球蛋白
• 免疫系统：体液免疫和细胞免疫 • B细胞的分化过程 • 免疫球蛋白的结构 • 免疫球蛋白基因重排产生多样性
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36
果蝇胚胎的模式发育
• 重要基因：BICOID和HUNCHBACK（前端 形成），NANOS和CAUDAL（后端形成）
• 同源域基因：存在于生物中的一类高度保 守的基因，可能与模式发育有关。
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21
酵母双杂交系统
• 用于分离能与已知靶蛋白质互作的基因 • 基本原理：真核生物的转录因子大多有两
个结构分开、功能上独立的结构域组成： DNA结合域（BD）和转录激活域（AD）， 只有两者在空间上相互靠近才能起始转录。
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22
第六章 基因的表达与调控（上）
知识要点
• 基因表达调控的基本概念 • 操纵子模型
• 激素调节、热激蛋白调节、金属蛋白调节
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31
第八章 疾病与人类健康
知识要点
• 癌症发病机制 • 癌基因概念和分类 • 基因治疗的概念
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32
癌基因的概念和分类
• 癌基因：体外引起细胞转化，体内诱发肿 瘤。分为v-onc（HIV和HBV）和c-onc两类
现代分子生物学-其他进展幻灯片
Microfluidic Platforms for Single-Cell Analysis
Cell lysis
DNA、RNA、蛋白质分析 PCR
合成生物学：最早，单个基因 现在，某个代谢、信号通路等中的多个基因
人工合成基因组：细菌 Science 2008, 319: 1215
合成酵母部分基因组：首次合成真核生物部分染色体 具有野生型相似的表型和适应性，无tRNA基因和转座子 Jessica S. Dymond et al. 2011. Nature 477: 471-476
临床应用示意图
细菌感染的治疗
抗生素杀菌都是诱导DNA损伤，会使细菌SOS系统激活 非裂解性M13（非裂解性可减少细菌适应系统的激活）通过遗传操作高表 达lexA3（细菌SOS系统的抑制子）以及抗生素
癌症治疗
传统方法：手术，放射治疗，化疗
合成生物学： 1）构建只感染癌细胞的工程菌： 工程菌仅在缺氧环境下感染（缺氧环境通常是肿瘤组织的指示） 大肠杆菌表达入侵粘附蛋白（与哺乳动物整合素受体结合），启动子为厌氧诱导 的甲酸脱氢酶启动子，因此工程菌仅在厌氧条件下感染肿瘤细胞。
单分子技术
单分子技术：在单分子水平对生物大分子的行为（包括构象变化、相互 作用、相互识别等）进行实时﹑动态检测，以及在此基础 上的操纵﹑调控等，是纳米技术和分子生物物理学的自然 延伸和必然趋势。
生命单元的基本功能主要取决于单个大分子，与测量分子集合体整体性 质的传统方法(如光散射，光偏振，粘滞性等)相比，单分子技术具 有直接，准确，实时等优点
2）工程菌抑制肿瘤相关基因的表达 工程菌通过RNAil抑制CTNNB1 （编码beta-1 catenin，连环蛋白） 表达，CTNNB1起始许多结肠癌的 发生
现代分子生物学技术PPT.
电脑应力能力：是否必须具备基本电脑操作技能，是否要求所有应聘者熟悉你公司所用的软件？如不熟悉，公司能否提供培训？ 实际上，在汽车销售的过程中，来自于客户的异议非常正常。
☻凝胶浓度越高，孔隙越小，其分辨能力就越强；反之浓 度降低，孔隙就增大，其分辨能力也就随之减弱。
凝胶类型及浓度 0.3%琼脂糖 0.7%琼脂糖 1.4%琼脂糖 4.0%聚丙烯酰胺 10.0%聚丙烯酰胺 20.0%聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺可能都有体会，当客户进入展厅查看自己感兴趣的车时，他不希望旁边有人打扰他，特别不喜欢公司的销售人员在旁边喋喋不休。在我们日常的工 作当中经常会出现这样的情况，客户有可能是一个人，也可能是两个人或三个人结伴而来，他们站在自己感兴趣的车面前看车，一边看一边品头论足。 有些销售人员看到这种情况之后，就跑过去准备接待他，而这些客户看到销售人员走过来，他们马上就拔腿走人了。 2.5.11情境测试 3、 急救及预防 2.3.2要点 [师生实验]：模拟触电 第4讲 客户接待（下） 1、初步认识各种交通信号、标志和标线的作用。 三、怎么识别一氧化碳中毒呢？ 为了解决客户的这些问题，我们要做到以下几点：
☎将蛋白质从电泳凝胶中转移到硝酸纤维素滤膜上，
然后同放射性同位素125I标记的特定蛋白质之抗体
进行反应。 （2）跳远时，必须严格按老师的指导助跑、起跳。起跳前前脚要踏中木制的起跳板，起跳后要落入沙坑之中。这不仅是跳远训练的技术要领，也是保
护身体安全的必要措施。 根据第一次面试记录下的对每一位应聘者印象，将最后候选人缩减到为数不多的几个，一般说来一个空缺岗位需要三至六个最后候选人，然后进行第二 轮面试。
在大多数核酸杂交反应中，经过凝胶电 泳分离的DNA或RNA分子，都必须通过毛细管 或电导作用被转移到滤膜上，而且是按其在 凝胶中的位置原封不动地“吸印”上去的， 因此，核酸杂交也被称为“印迹杂交”。
☻凝胶浓度越高，孔隙越小，其分辨能力就越强；反之浓 度降低，孔隙就增大，其分辨能力也就随之减弱。
凝胶类型及浓度 0.3%琼脂糖 0.7%琼脂糖 1.4%琼脂糖 4.0%聚丙烯酰胺 10.0%聚丙烯酰胺 20.0%聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺可能都有体会，当客户进入展厅查看自己感兴趣的车时，他不希望旁边有人打扰他，特别不喜欢公司的销售人员在旁边喋喋不休。在我们日常的工 作当中经常会出现这样的情况，客户有可能是一个人，也可能是两个人或三个人结伴而来，他们站在自己感兴趣的车面前看车，一边看一边品头论足。 有些销售人员看到这种情况之后，就跑过去准备接待他，而这些客户看到销售人员走过来，他们马上就拔腿走人了。 2.5.11情境测试 3、 急救及预防 2.3.2要点 [师生实验]：模拟触电 第4讲 客户接待（下） 1、初步认识各种交通信号、标志和标线的作用。 三、怎么识别一氧化碳中毒呢？ 为了解决客户的这些问题，我们要做到以下几点：
☎将蛋白质从电泳凝胶中转移到硝酸纤维素滤膜上，
然后同放射性同位素125I标记的特定蛋白质之抗体
进行反应。 （2）跳远时，必须严格按老师的指导助跑、起跳。起跳前前脚要踏中木制的起跳板，起跳后要落入沙坑之中。这不仅是跳远训练的技术要领，也是保
护身体安全的必要措施。 根据第一次面试记录下的对每一位应聘者印象，将最后候选人缩减到为数不多的几个，一般说来一个空缺岗位需要三至六个最后候选人，然后进行第二 轮面试。
在大多数核酸杂交反应中，经过凝胶电 泳分离的DNA或RNA分子，都必须通过毛细管 或电导作用被转移到滤膜上，而且是按其在 凝胶中的位置原封不动地“吸印”上去的， 因此，核酸杂交也被称为“印迹杂交”。
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