分子生物学课件整理

注：根据课件容简单整理，为了方便大家理解，容较多;如果仅仅为了考试，可以根据自己的需要进行容的删减。

Lecture 1. Introduction

1. What is Molecular Biology?

Molecular biology seeks to explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes.

Molecular biology is the study of genes and their activities at the molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation.

分子生物学的研究容

Major content of molecular biology

◆ Structure and Function of nucleic acid

★conformation and function of DNA

★conformation and function of RNA

◎mRNA ◎tRNA◎rRNA ◎ ribozyme ◎antisence RNA

◎ microRNA ◎ RNA interfrence

人们开发出：RNAi、RNAa、ncRNA、SiRNA、microRNA、Antisene RNA、SatellileRNA、TelomereRNA、lincRNA、InCRNA、PiRNA、qiRNA、endoSiRNA 等等，其他还有RNA结合蛋白(RNPs)、RNA酶等成百上千种RNA相关的新成员，组成了一个庞大的RNA新世界

这些RNA不仅在基因-蛋白质的合成中发挥重要作用，它更调节和管理着—基因的转录、表达、表型等几乎所有的功能。

在细胞增殖、分化、生长、凋亡、生殖、发育、遗传、损伤、修复、炎症、感染、防治等一切生命活动中发挥着重要作用；

RNA还是生命起源的“先驱’’，近年来研究证明，RNA比DNA更古老，它是地球上最早出现的生命形式；它可以携带遗传信息，能自我复制，自我进化，自我编译，又具有催化分子功能------,以后才有了DNA和蛋白质，才有了今天的生物世界。

RNA更是人类生命健康的维护者，它不仅调节和管理着人类的一切生命活动，而且它还是防治许多重大的疾病和开发新药物的靶分子和预警分子，并可直接和间接的发挥防治疾病的作用。

◆Functional Genomics

◎As the Human Genome Project has mostly determined the genetic sequence, the next step is functional genomics, which will reveal each gene's functions and controls

◎ Human Genome Diversity Project

◎ Environmental Genome Project

◎Pharmacogenomics

◎Comparative Genomics

Artificial life

人工生命是通过人工模拟生命系统,来研究生命的领域。人工生命的概念，包括两个方面容

1.属于计算机科学领域的虚拟生命系统，涉及计算机软件工程与人工智能技术，以及

2.基因工程技术人工改造生物的工程生物系统，涉及合成生物学技术。

分子生物学与医学

◆人体发育调控和人体功能调控的分子生物学基础

◎发育、分化与衰老的分子生物学基础

◎细胞增殖调控的分子生物学基础

◎神经、分泌和免疫调控的分子生物学基础

◆基因与疾病

◎疾病的分子机理

致病基因的克隆

复杂疾病的分子基础

◎基因诊断

◎基因治疗

Lecture 2 structure and function of gene

第一节基因的概念及其发展

一基因（gene）（一）基因的概念的产生和发展

2、Morgan 基因的物质载体是染色体

3、G.Beadle & R.Tatum

基因是决定蛋白质一级结构的遗传物质单位

5、O. Avery

基因的化学本质是DNA

6、Jacob & Monod

基因是在特定的遗传调控系统的调节下和控制下表达其功能的遗传物质单位

7、现代的基因概念

基因是核酸分子中储存遗传信息的遗传单位，是指储存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息所必需的全部核苷酸序列

二、基因组（genomic）

The genome is the entirety of an organism's hereditary information. It is encoded either in DNA or, for many types of virus, in RNA. The genome includes both the genes and the non-coding sequences of the DNA

细胞或生物体中，一套完整单倍体的遗传物质的总和。

人类基因组包含24条染色体以及线粒体上的全部的遗传物质。

第二节真核生物基因组

一、基因分类

1、结构基因（strutual gene）可被转录形成mRNA并进而翻译位多肽链，构成各种结构蛋白的基因

2、调节基因（regulatory gene）可调节、控制结构基因表达的基因。其突变可能会影响一个或多个结构基因的功能，导致一个（或多个）蛋白质的改变。

3、rRNA基因和tRNA基因

二、基因的结构

enhancer pr omoter e xon 5UTR, 3UTR intron

（一）编码区

1 、外显子（exon） 2、含子（intron）

★GT—AG规则：

含子多是以GT开始，并以AG结尾

★一个基因的含子可以是另一个基因的外显子。

★外显子的数量是描述基因结构特征的重要指标。

三、调控元件（acting elements）

（二）前导区：

位于编码区的上游，相当于mRNA5端的非编码区

（三）调节区：

包括启动子、增强子等基因编码区的两侧，也称侧翼序列

◎顺式调控元件（cis-acting elements）：与结构基因表达调控相关。能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。

◎反式调控元件（trans-acting elements）:一些可以通过结合顺式元件而调节基因转录活性的蛋白因子。

（一）启动子（promoter）

启动子是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位。在基因表达的调控中，转录的起始是个关键。常常某个基因是否应当表达决定于在特定的启动子起始过程。

2 启动子的类型

(1)一类是RNA聚合酶可以直接识别的启动子这类启动子应当总是能被转录。

但实际上也不都如此，外来蛋白质可对其有影响，即该蛋白质可直接阻断启动子，也可间接作用于邻近的DNA结构，使聚合酶不能和启动子结合 (2)另一类启动子在和聚合酶结合时需要有蛋白质辅助因子的存在。这种蛋白质因子能够识别与该启动子顺序相邻或甚至重叠的DNA顺序。

3 启动子的共同顺序

⑴真核生物基因启动子位于RNA合成开始位点的上游大约10bp和35bp处有两个共同的顺序，称为-10和-35序列。这两个序列的共同顺序如下,

-35区“AATGTGTGGAAT”， -10区“TTGACATATATT”。

-10序列又称为Pribnow盒(原核生物)。是RNA聚合酶所结合和作用必需的顺序