朱玉贤现代分子生物学第四版-第一章绪论
第一章 绪论3分子生物学课件
1.3 分子生物学与生物化学之间的关系
分子生物学发展的三大支撑学科： 1、细胞学：研究细胞的结构与功能。细胞的化学组
成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中
的定位及功能。 2、遗传学：研究基因的遗传与变异。基因结构，基 因复制，基因表达，基因重组，基因突变。 3、生物化学：研究活性物质代谢规律。
第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元，标志
着人类认识生命本质并能主动改造生命的新时期开始，
1980年。
5. 1975年，Kohler和Milstein巧妙地创立了
淋巴细胞杂交瘤技术，获得了珍贵的单克隆抗体；
1984年。
6. 1975-1977年，Sanger和Gilbert发明了 DNA序列测定技术；1977年第一个全长5387个核苷 酸的Φ X174基因组序列由Sanger测定完成；1980年， 1958年。
划，2003年4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经
过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。
3. PCR技术的建立（1983年，Mullis，PCR被喻 为加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”的 技术，1993年）。 4. 单克隆抗体及基因工程抗体的发展和应用 （生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激 素、胰岛素等，疾病的诊断、治疗和研究）。 5. 基因表达调控机理（反义RNA技术、RNAi干扰、 基因芯片）。 6. 细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域（G 蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。 7. 基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新 的前沿领域。
分子结构生物学 分子发育生物学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子遗传学 分子数量遗传学
分子神经生物学
分子育种学 分子肿瘤学
朱玉贤《现代分子生物学》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
目录第1章绪论 (4)1.1复习笔记 (4)1.2课后习题详解 (5)1.3名校考研真题详解 (7)第2章染色体与DNA (10)2.1复习笔记 (10)2.2课后习题详解 (17)2.3名校考研真题详解 (22)第3章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA (36)3.1复习笔记 (36)3.2课后习题详解 (44)3.3名校考研真题详解 (49)第4章生物信息的传递（下）——从mRNA到蛋白质 (62)4.1复习笔记 (62)4.2课后习题详解 (71)4.3名校考研真题详解 (78)第5章分子生物学研究法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术 (90)5.1复习笔记 (90)5.2课后习题详解 (96)5.3名校考研真题详解 (101)第6章分子生物学研究法（下）——基因功能研究技术 (114)6.1复习笔记 (114)6.2课后习题详解 (120)6.3名校考研真题详解 (124)第7章原核基因表达调控 (132)7.1复习笔记 (132)7.2课后习题详解 (138)7.3名校考研真题详解 (140)第8章真核基因表达调控 (147)8.1复习笔记 (147)8.2课后习题详解 (154)8.3名校考研真题详解 (158)第9章疾病与人类健康 (168)9.1复习笔记 (168)9.2课后习题详解 (174)9.3名校考研真题详解 (177)第10章基因与发育 (182)10.1复习笔记 (182)10.2课后习题详解 (183)10.3名校考研真题详解 (185)第11章基因组与比较基因组学 (186)11.1复习笔记 (186)11.2课后习题详解 (189)11.3名校考研真题详解 (192)第1章绪论1.1复习笔记一、分子生物的概念分子生物学是从分子水平研究生物结构、组织和功能的一门学科，以核酸、蛋白质等生物大分子的结构、形态及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用和功能为研究对象。
现代分子生物学笔记(朱玉贤版)
现代分子生物学笔记（朱玉贤版）第一讲序论二、现代分子生物学中的主要里程碑分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，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。
当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的，科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然的一部分，而以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代社会中最具活力的科学。
从1847年Schleiden和Schwann提出"细胞学说"，证明动、植物都是由细胞组成的到今天，虽然不过短短一百多年时间，我们对生物大分子--细胞的化学组成却有了深刻的认识。
孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而Morgan的基因学说则进一步将"性状"与"基因"相耦联，成为分子遗传学的奠基石。
Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。
在蛋白质化学方面，继Sumner在1936年证实酶是蛋白质之后，Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次阐明胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河。
而Kendrew和Perutz利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白（myoglobin）及血红蛋白（hemoglobin）的三维结构，论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用，成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。
1910年，德国科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。
1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸，实现了将基因内的遗传信息通过RNA 翻译成蛋白质的过程。
同年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。
1962年，Watson（美）和Crick（英）因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。
现代分子生物学课后习题集及答案(朱玉贤
现代分子生物学课后习题集及答案(朱玉贤现代分子生物学课后习题及答案（共10章）第一章绪论1.你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？2. 分子生物学研究内容有哪些方面？3. 分子生物学发展前景如何？4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？答案：1.分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。
狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或 DNA 的复制.转录. 达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传. 生殖.生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内.细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。
这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2. 分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargeics）是其主要组成部分。
由于50 年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核酸/基因组的结构.遗传信息的复制.转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因达调控和基因工程技术的发展和应用等。
Ji 第一章 绪论2014ok
基础分子生物学Molecular Biology 李云锋博士副教授资源环境学院植物病理学系yunfengli@ 667857从分子水平上掌握细胞的功能并揭示生命的本质。
，分子生物学，浙江大学出版社，现代分子生物学（第四版），高等教创世说与进化论”李云锋yunfengli@1744-1829），法国伟大的博物学家，较早期的进化论者之一，《动物哲学》。
1809-1882），英国著Adam Sedgwick第一章家养状态下的变异第二章自然状态下的变异第四章自然选择即适者生存cell theory”），）（德国）：创立细胞学说细胞是生物体的基本构成单位，在与生物体相同的生理经典的生物化学与遗传学”现代生物学。
1822-豌豆杂交试验遗传因子经典遗传学果蝇杂交实验连锁遗传1910年李云锋yunfengli@”1928年，Griffith与肺炎双球菌1944年艾弗瑞肺炎双球菌转化实验遗传物质DNA限制性内DNA连DNA分DNA连接酶的发现大肠杆菌对外来侵入的限制性内切酶的存在。
CC Richardson）发等用这两种酶成功进行了λ-噬菌分子生物学的概念及主要研究内容和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子生物学的诞生可以与细胞的发现、进化论的奠定世纪自然科学伟大成就之一。
分子生物学的三条基本原理李云锋yunfengli@、核酸的分子生物学：研究核酸的结构及其功能、蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子—蛋白质的结构与研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。
生物体各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示初兴起的技术科学，限制性内切酶、DNA连接酶及其他工具酶的发现与应用是这一技术得以建立的关键。
结构分子生物学研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化大麦POD的结构图、基因组、功能基因组与生物信息学研究一个细胞（或生物体）内所有基因的组合。
研究基因组内每个基因的具体功能及其相。
现代分子生物学课后习题集及答案(朱玉贤
现代分子生物学课后习题集及答案（朱玉贤现代分子生物学课后习题及答案（共10章）第一章绪论1.你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？2.分子生物学研究内容有哪些方面？3.分子生物学发展前景如何？4.人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？答案：1.分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递屮的作用为研究对象，是当前生命科学屮发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。
狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制.转录.达和调节控制等过程，其屮也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传.生殖. 生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内.细胞间通讯过程屮发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。
这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核昔酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2.分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学(moleculargeics)是其主要组成部分。
由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核酸/基因组的结构.遗传信息的复制.转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因达调控和基因工程技术的发展和应用等。
朱玉贤版分子生物学复习题前四章
第一章绪论[要点难点]1．必须掌握分子生物学的基本概念；2．一般了解分子生物学发展简史，特别是那些与分子生物学发展有密切关系的关键事件；3．熟悉分子生物学的研究内容和它的一些分支学科；4．探讨分子生物学的发展趋势。
[主要内容]（一）分子生物学的基本概念1．分子生物学术语2．分子生物学的任务（二）分子生物学诞生的背景及发展简史发展史表1．早期的分子生物学发展动态2．现代分子生物学的发展（三）分子生物学的研究内容1．DNA重组技术2．基因表达调控3．结构分子生物学4．基因组5．功能基因组6．生物信息学（四）分子生物学发展前景展望、它与其它学科的关系[习题]一、名词解释1．分子生物学（Molecular biology）2．DNA重组技术（Recombinant DNA techniques）3．基因（gene）二、填空题1．分子生物学是研究核酸等生物大分子的、、及其重要性和规律性的科学，是人类从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。
2．分子生物学主要研究核酸在细胞生命过程中的作用，包括的复制、以及基因的规律，所以，这门学科其实应该叫做核酸生物学（biology of nucleic acid）。
3．1869年米歇尔（Friedrich Miescher）分离出。
4．1928年格里菲斯（Frederick Griffith）发现了一种可以在细菌之间转移的。
5．1953年沃森（James Watson）和克里克（Francis Crick）在杂志上发表DNA双螺旋结构的论文。
正是由于这个模型，他们获得年诺贝尔奖。
6．D.Baltimore；H.Temin，美国科学家。
由于他们各自发现了，打破了中心法则，该酶能使mRNA反转录成，使真核基因的克隆表达成为可能，为病毒学、遗传学、基因工程作出了重大贡献，他们获得年诺贝尔奖。
7．1972年Paul Berg创造出第一个分子。
分子生物学常用参考书目
二十一世纪是分子生物学发展的世纪，生命科学将进 入一个新的时代——后基因组时代postgenomics
二十一世纪分子生物学发展的趋势：
1.功能基因组学 functional genomics 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征序列表达 谱。 酿酒酵母16条染色体的全部序列于1996年完成 。
…
1997
Wilmut成功获得克隆羊—Dolly诞生；
1998
Renard 克隆牛诞生（体细胞→个体）；
…
2000 ,6.26 中、美、日、德、法、英6国，宣布人类基 因组草图发表。
2000 ,10月 科学家宣布将于2001年3月完 成河豚鱼的基 因组测序。
2000,12月14日英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组 的完整图谱。
2003年4月14日六国科学家完成了人类基因组序列图的 绘制，实现了人类基因组计划的所有目标。
二十世纪是以核酸为研究核心，带动分子生 物学向纵深发展：
•
50年代双螺旋结构
•
60年代操纵子学说
•
70年代DNA重组
•
80年代PCR技术
•
90年代DNA测序
生命科学从宏观→微观→宏观；由分析→综 合的时代。
分子生物学常用参考书 目
2024/2/1
第一章 绪 论
一、什么是分子生物学？
Instant Notes in Molecular Biology
---Turner et al.
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.
[VIP专享]现代分子生物学笔记朱玉贤
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第一章绪论分子生物学分子生物学的基本含义 (p8)分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，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。
分子生物学与其它学科的关系分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。
它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。
生物化学与分子生物学关系最为密切 :生物化学是从化学角度研究生命现象的科学，它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。
传统生物化学的中心内容是代谢，包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。
分子生物学则着重阐明生命的本质----主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。
细胞生物学与分子生物学关系也十分密切:传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。
探讨组成细胞的分子结构比单纯观察大体结构能更加深入认识细胞的结构与功能，因此现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。
分子生物学则是从研究各个生物大分子的结构入手，但各个分子不能孤立发挥作用，生命绝非组成成分的随意加和或混合，分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用，尤其是细胞整体反应的分子机理，这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢。
第一章序论1859年发表了《物种起源》，用事实证明“物竞天择，适者生存”的进化论思想。
指出：物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的，彻底否定了“创世说”。
达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。
意义：达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论，是生物科学史上最伟大的创举之一，具有不可磨灭的贡献。
细胞学说细胞学说的建立及其意义德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。
朱玉贤现代分子生物学第四版第一章绪论
Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋 模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平
了道路。
1953, Watson &
Crick 提出DNA的反向平 行双螺旋模型; Wilkins通过对 DNA分子的X射线 衍射研究证实了该 模型。
Rosalind E. Franklin
1920-1958
1.2 分子生物学简史
结构 1958年，DNA半保留复制 1961年，Jacob & Monod 提出了调节基因表达的操
纵子模型
突
然
冥 思 苦 想
之 间 ， 一 切
都
变
得
很
清
楚
………
30
二、建立和发展阶段
1970年，Smith & Wilcox 分离到第一种限制性 核酸内切酶
1972~1973年，Boyer & Berg 发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创 基因工程的新纪元
分子生物学实验室常用设备
温度控制系统 冰箱：4 0C、-20 0C、-70 0C 恒温培养箱：隔水式、电热式 鼓风干燥箱 恒温水浴 微量加热器 恒温空气摇床 PCR仪 制冰机 高压蒸汽灭菌锅
47
基因工程实验室一览
48
常规仪器1
49
常规仪器2
50
常规仪器3
基因组、功能基因组与生物信息学
• 对人类等基因组全序列测序的完成，为确定基因对 人类生长发育和疾病的预防治疗提供了一个前所未 有的大舞台；
• 蛋白组计划（功能基因组计划）的提出和实施，将 快速、高效、大规模鉴定基因的产物和功能；
• 依靠计算机快速高效运算并进行统计分类和结构功 能预测的生物信息学将最大限度地开发和运用基因 组学所产生的庞大数据。
朱玉贤现代分子生物学第4版考研知识点过关题目练习题集
第1章绪论一、选择题1953年，Watson和Crick提出（）。
A．多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋B．DNA的复制是半保留的，常常形成亲本——子代双螺旋杂合链C．三个连续的核苷酸代表一个遗传密码D．遗传物质通常是DNA而非RNA【答案】A【解析】1953年，Watson和Crick提出DNA反向平行的双螺旋结构模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。
DNA双螺旋结构的基本特点是：①DNA由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成，且为反向平行。
②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架。
③两条链上的含氮碱基排列在内侧，并遵循碱基互补配对原则（即A与T，G与C配对）通过氢键结合形成碱基对。
二、名词解释1．分子生物学答：分子生物学是指研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。
其基本原理为：（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构成都遵循共同的原则；（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。
分子生物的研究方面主要包括：（1）重组DNA技术（基因工程）；（2）基因表达调控研究；（3）生物大分子的结构功能研究（结构分子生物学）；（4）基因组、功能基因组与生物信息学研究。
2．基因答：基因是指产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列，基因的本质是DNA分子上具有编码功能的一个片段。
基因是遗传的基本单位，按功能可分为结构基因和调节基因，其中结构基因是指可被转录为mRNA，并被翻译成蛋白质多肽链的DNA序列；调节基因是指可控制结构基因表达的DNA序列。
三、简答题1．中心法则的主要内容是什么？答：中心法则（central dogma）是由Crick于1954年提出，揭示了遗传信息的传递方向，反映了DNA、RNA 和蛋白质之间的相互关系。
中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程；也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。
现代分子生物学(第四版)朱玉贤课件 PPT 第1章 绪论
主要教材与参考书
1.《现代分子生物学》 第3版（2007）朱玉贤、李毅、郑晓峰
2. 现代生物学精要(Instant Notes)系列 《分子生物学》第二版（2002）刘进元 《Molecular Biology》2e P.C.turner,et al 3. Principles of Biochemistry
1994 Gilman Rodbell 美国
1995
Lewis Nusslein-Volhard Wieschaus
美国 德国 美国
建立DNA测序方法
诺贝尔生理医学奖
建立和发展了单克隆抗体技术
诺贝尔生理医学奖
发现可移动癌基因
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理医学奖
G蛋白在细胞内信息传导中的作用 诺贝尔生理医学奖
发现了控制果蝇体节发育的基因
诺贝尔生理医学奖
年份
科学家
Doherty 1996 Zinkernagel
国籍
澳 瑞士
1997 Prusiner
美
Furchgott
美
1998
Ignarro Murad
1999 Blobel
美
Carlsson
德
2000 Greengard
预计到2020年，生物医药占全球药品的比重 将超过1/3，生物质能源占世界能源消费的比 重将达5%左右，生物基材料将替代10%-20%的 化学材料。
生物制造、生物能源、生物环保等一 批新兴产业正在快速形成。
据Ernst＆Young研究报告，2010年生 物环境、生物工业处理、生物海洋技术世界市 场规模将达到 134亿美元、327亿美元、288 亿美元。
现代分子生物学第一章
二、分子生物学定义
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 ，主要指遗传信息的 传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表 达（转录和翻译）与调控。
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第一章 绪论
回顾所学知识点 分子生物学定义 分子生物学发展简史 分子生物学研究内容 分子生物学展望
17
三、分子生物学发展简史
桑格(Sanger） 吉尔伯特( Gilbert） 伯格（Berg）
了遗传密码及其在蛋白质合成方面的技能而 分享诺贝尔生理医学奖。
31
32
3、发展阶段（1970年代以后） ● 1970年，Temin 和Baltimore在RNA肿瘤病
毒中发现逆转录酶。
RNA 复 制
复 制 DNA转 录 RNA 翻 译
逆 转 录
蛋 白 质
33
34
35
1980年，与Gilbert和Berg共享诺贝尔化学奖
逆 转 录
蛋 白 质
中国科学院2001年硕士入学考试分子遗传学试题:
何谓中心法则？如何基于该法则来解释生物形状
的遗传和变异？（10分）
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● 1958年，Meselson 和Stahl证明 DNA半保留 复制。 半保留复制是遗传消息能准确传代的保证。是 物质稳性的分子基础。
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Stahl
Meselson
分离规律（The Law of Segregation）
自 由 组 合 规 律 （ The Law of Independent
Assortment）
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在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家 Morgan又提出了基因学说。连锁遗传规律
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第一章 绪论
朱玉贤现代分子生物学第四版
基因工程与基因组学的应用前景
农牧业领域
通过基因工程改良作物和畜禽品种， 提高产量和品质，增强抗逆性；应用 基因组学解析重要农艺性状形成的分 子机制，指导新品种选育。
工业领域
利用基因工程生产工业酶、生物燃料 和生物材料等；应用基因组学优化工 业生产过程和开发新产品。
医学领域
基因工程可用于生产重组蛋白药物、 基因诊断和基因治疗等；基因组学可 用于解析人类疾病的遗传基础，发现 新的治疗靶点和药物。
分子生物学的发展
自20世纪50年代以来，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、基因工 程技术的建立等，分子生物学得到了迅速的发展，并在医学、农业、工业等领 域产生了广泛的应用。
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发育和进化中的作用。
DNA复制、转录与翻译的过程与调控
1 2 3
转录因子调控
真核生物中存在大量转录因子，它们与DNA序列 特异性结合，激活或抑制基因转录。
表观遗传学调控
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式影响基因表 达，实现细胞分化和发育过程中的基因表达模式 。
microRNA调控
microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结 合抑制其翻译或促进其降解来调节基因表达。
主要通过影响核糖体的活性和mRNA的稳定 性来实现。例如，某些生长因子和激素可以 通过激活或抑制核糖体的活性来调控蛋白质 的翻译；mRNA的稳定性受到其5’端帽子 结构和3’端poly(A)尾的影响，这些结构的 改变可以影响mRNA的降解速率，从而调控 蛋白质的翻译。
蛋白质翻译后加工的调控
主要通过共价修饰和蛋白质水解来实现。共 价修饰如磷酸化、糖基化等可以改变蛋白质 的结构和功能，从而影响其稳定性和活性； 蛋白质水解可以产生具有不同功能的蛋白质 片段或降解无功能的蛋白质，从而调控细胞
分子生物学 朱玉贤第四版 复习纲要
绪论一、名词1、分子生物学 Molecular Biology2、中心法则 Central Dogma二、问答1、简述孟德尔、摩尔根、Avery、沃森和克里克、雅各布和莫诺，尼伦伯格和科拉纳等人对分子生物学发展的贡献2、早期验证遗传物质是DNA的实验有哪些，具体过程是？3、分子生物研究的内容包括哪些？●DNA的复制、转录与翻译●DNA重组技术●基因表达调控研究●生物大分子的结构功能研究—结构分子生物学●基因（组）、功能基因（组）与生物信息学研究第1章、染色体与DNA第一节、染色体与DNA名词1、DNA双螺旋：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双链结构.2、DNA三级结构:DNA 双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构。
3、核小体：是由核心颗粒（H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体）和连接区DNA（大约200bpDNA）组成4、卫星DNA：又称随体DNA。
因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的异染色质成分，其碱基组成与主体DNA不同，因而可用密度梯度离心。
卫星DNA通常是高度串联重复的DNA5、端粒（Telomere）：是位于真核细胞线性染色体末端的特殊结构,由一段重复串联的DNA序列与端粒结合蛋白构成.6、端粒T环结构：端粒形成T环结构使染色体末端封闭起来，免遭破坏.7、单顺反子：真核基因转录产物为单顺反子，即一条mRNA模板只含有一个翻译起始点和一个终止点，因而一个基因编码一条多肽链或RNA链。
8、断裂基因（splitting gene码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续9、间隔基因(Interrupted gene)：由于这组基因发生突变时会导致果蝇体节模式发生间隔缺失现象，所以将它们称为间隔基因10、外显子 (Exon) 是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质11、内含子(Intron ) 在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列12、单核苷酸多态性 Single Nucleotide Polymorphism，SNP：主要是指在基13、微卫星DNA Microsatelite DNA：重复单位序列最短，只有2～6bp，串联14、简单序列重复 simple sequence repeat，SSR：基因组中以少数几个核苷酸( 多数为2 ～4 个) 为单位多次串联重复组成的长达几十个核苷酸的序列15、3',5'—磷酸二酯键：是四种脱氧核苷酸相连形成多聚脱氧核苷酸链之间的连接方式，即由前一核苷酸的3’-OH与下一位核苷酸的5’位磷酸间形成磷酸二酯键，构成一个线性大分子。
现代分子生物学要点总结(朱玉贤版)
现代分子生物学要点总结(朱玉贤版)一、绪论两个经典实验1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。
解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。
实验表明，死细菌DNA进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。
2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。
分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P标记。
说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。
基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA嘌呤嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶染色体性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。
组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白真核生物基因组DNA真核细胞基因组最大特点是它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蛋白质所隔开。
人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。
真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。
真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组；2、真核基因组存在大量的的重复序列；3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，包括启动子、增强子、沉默子等；7、真核基因组中存在大量的DNA多态性；8、真核基因组具有端粒结构。
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
现代分子生物学第一章绪论
细胞的其它成分，如脂类、糖类和核酸 也相继在这一阶段被认识和纯化。当仍 无法解释细胞内最重要的生命活动，细 胞成分是如何进行世代相传的？
1.1.3 经典的生物化学和遗传学
孟德尔 Gregor Mendel （ 1822-
1884）,奥地利科学家，
经典遗传学的奠基人，
发现并提出遗传学定
律。
1857-1864 的 7 年中，进行了豌豆的杂交研究， 1865 年发表了他的划时代的论文《植物杂交试 验》，1884年逝世；1900年他的理论被重新发现。
来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；
② 所有细胞在结构和组成上基本相似；
③ 新细胞是由已存在的细胞分裂而来； ④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。
1.1.3 经典的生物化学和遗传学 ● 19世纪中叶，植物细胞提取液得到蛋白质 实现了用酵母无细胞提取物和葡萄糖进 行氧化反应，生成乙醇，证明化学物质
1绪论2染色体与dna3生物信息的传递上从dna到rna4生物信息的传递下从mrna到蛋白质5分子生物学研究方法上dnarna及蛋白操作技术6分子生物学研究方法下基因功能研究技术7基因的表达与调控上原核8基因的表达与调控下真核9疾病与人类健康癌症病毒和基因治疗10基因与发育11基因组与比较基因组学第一章绪论11引言12分子生物学简史13分子生物学研究内容14分子生物学展望11引言111创世说与进化论达尔文1859年物种起源确立了进化论的概念18311836年以博物学家的身份乘贝格尔号参加了英国派遣的环球航行喜欢观察各种小动习惯
第一章
1.1 引言
绪论
1.2 分子生物学简史 1.3 分子生物学研究内容 1.4 分子生物学展望
1.1 引言
1.1.1创世说与进化论
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教材: 朱玉贤等，现代分子生物学 ，第四版 References: Sambrook J, et al. Molecular cloning-A Laboratory manual. 3rd ed. 2001, Cold Spring Harbor Laboratory Press Technology Press
Watson 和 Crick 所提出的脱氧核糖酸双螺旋 模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平 了道路。 1953, Watson & Crick 提出DNA的反向平 行双螺旋模型; Wilkins通过对 DNA分子的X射线 衍射研究证实了该 模型。
Rosalind E. Franklin 1920-1958
DNA是细菌的遗传物质
• 解剖死鼠，发现有大量活的 S 型细菌。他们推测，死细 菌中的某一成分——转化源 (transforming principle ） 将无致病力的细菌转化成病 原细菌。 • 10 年 后 的 实 验 表 明 ， DNA 就 是 转 化 源 。 死 细 菌 DNA 指导了这一可遗传的转化， 从而导致了小鼠死亡。
证明DNA就是遗传物质的 具有重要意义的实验
• Griffith（1928）及Avery（1944）等人关
于致病力强的光滑型（S型）肺炎链球菌
DNA导致致病力弱的粗糙型（R型）细菌
发生遗传转化的实验;
• Hershey和Chase（1952）关于DNA是遗 传物质的实验;
DNA是细菌的遗传物质.
第一章 绪论
多少年来，人们反复提出的几个与一切生命 现象有关的问题： 1.生命是怎样起源的？ 2.为什么“有其父必有其子”？ 3.动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而
来的？
1.1 引言
1.1.1 创世说与进化论
达尔文 1859年《物种起源》，确立了进化论的概念
分子进化论
1.1.2 细胞学说（1847）
1977年，Sanger双脱氧链终止法
中心法则 Crick于1954年所提出的遗传信息传递规律
1954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”
三、快速发展阶段
1981年，Cech 发现了ribozyme
1982年，Prusiner 发现了朊病毒prion
孟德尔的 遗传学规律 最先使人们对 性状遗传 产生了理性认识
Gregor Mendel (1822-1884). The Father of Genetics
在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家 Morgan又提出了基因学说。连锁遗传规律
摩尔根(T. H. Morgan, 1866-1945)
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其它 PH计 电子天平 旋涡振荡器 磁力搅拌器 超声波破碎仪 超净工作台 纯水器
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DNA是动物细胞的遗传物质
当DNA加入到某种在培养 基中培养的真核单细胞生 物群落中，核酸就会进入 到细胞中去，其中有一部 分就会合成出一些新的蛋 白质。 导入DNA的表达将使细胞 产生一些新的特性。
图. 胸腺嘧啶核苷激酶的合成
DNA到底是什么样的呢？
Avery在1944年的报告中这样写道：当溶液中 酒精的体积达到9/10时，有纤维状物质析出；如 稍加搅动，这种物质便会像棉线绕在线轴上一样 绕在硬棒上，溶液中的其他成分则以颗粒状沉淀 留在下面。溶解纤维状物质并重复沉淀数次，可 提高其纯度。这一物质具有很强的生物学活性， 初步实验证实它很可能就是DNA。
是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运 动变化与其生物学功能关系的科学,主要研究 方向: (1)结构的测定; (2)结构运动变化规律的探索; (3)结构与功能相互关系的建立。
基因组、功能基因组与生物信息学
• 对人类等基因组全序列测序的完成，为确定基因对 人类生长发育和疾病的预防治疗提供了一个前所未 有的大舞台； • 蛋白组计划（功能基因组计划）的提出和实施，将 快速、高效、大规模鉴定基因的产物和功能；
Avery等人的工作树立了遗传学理论上全新的观点 — —DNA是遗传信息的载体。
DNA也是病毒的遗传物质
美国冷泉港卡内基遗传学实验室科学家 Hershey 和他的学生 Chase 在 1952 年从事噬菌 体侵染细菌的实验。 噬菌体专门寄生在细菌体内，其头、尾外部都 是由蛋白质组成的外壳，头内主要是DNA。
现代分子生物学
课程基本要求
• 熟知核酸的基本生物化学特性； • 熟知生物信息的储存与表达过程； • 掌握DNA、RNA和蛋白质的基本代谢过程，特别
是基因的一般结构与生物功能，基因活性的修饰
与调节；
• 掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了
解现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗
与基因组学的新成果，新进展。
冥 思 苦 想
突 然 之 间 ， 一 切 都 变 得 很 清 楚
30
………
二、建立和发展阶段
1970年，Smith & Wilcox 分离到第一种限制性 核酸内切酶 1972~1973年，Boyer & Berg 发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创 基因工程的新纪元 1975年，Southern 发明了DNA片段的印迹法
4
通过研究“基因敲 除”的小鼠将帮助研究 人类的癌症、糖尿病和 高血压等慢性疾病与遗 传的关系。
转基因羊 具有生长快、毛 质、肉质好、疾病少 及耐粗饲料等优点。
在猴子的未受精卵中加入 附加基因，并利用它成功培育 出健康活泼的小猴“安迪”。 通过对“安迪”的研究我 们可以简单地引进如老年性痴 呆病的基因、帕金森病基因等， 加快针对这类疾病疫苗的开发 研究。
• 依靠计算机快速高效运算并进行统计分类和结构功 能预测的生物信息学将最大限度地开发和运用基因 组学所产生的庞大数据。
分子生物学实验室常用设备
温度控制系统 冰箱：4 0C、-20 0C、-70 0C 恒温培养箱：隔水式、电热式 鼓风干燥箱 恒温水浴 微量加热器 恒温空气摇床 PCR仪 制冰机 高压蒸汽灭菌锅
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• 孟德尔（奥地利）的遗传学规律最先使人们 对性状遗传产生了理性认识； • Morgan（美）的基因学说则进一步将“性 状”与“基因”相耦联，成为分子遗传学的 奠基石。
1.1.4 DNA的发现与基因学说的创立
• 1910年，德国科学家Kossel第一个分离了 腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸, 获诺贝尔生理医 学奖。 • 1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了 核糖核酸，实现了将基因内的遗传信息通过 RNA翻译成蛋白质的过程。 • 1959年，Kornberg实现了试管内细菌细胞 中DNA的复制。
彩棉图片
西湖绽放第一朵基因变异荷花
曲 院 风 荷
基因表达调控研究 蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动，而 决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸 分子编码。
基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译 过程。
基因表达调控研究
的主要内容
• 信号转导研究
• 转录因子研究
• RNA剪接研究
生物大分子的结构功能研究 (结构分子生物学)
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。
生 物 体 内 各 种 大 分 子 、 亚 细 胞 结 构 的 大 小
分子生物学研究主要包括： • DNA重组技术 (基因工程)
• 基因表达调控
• 生物大分子结构功能 (结构分子生物学)
• 基因组、功能基因组与生物信息学
重组DNA操作过程示意图
早期生物学家的另一大贡献是提出了细胞理论。
德国 植物学家Schleiden
德国 动物学家Schwann
动植物的基本单元是细胞，这是细胞学说的核心。
1.1.3 经典的生物化学和遗传学
● 19世纪中叶，蛋白质（发现动植物细胞提取 液中主要是一些能受热或酸变性形成纤维状沉淀 的物质） ●19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种基 本氨基酸被相继发现（ 1935年，苏氨酸） ●著名生物化学家Fisher还论证了连接相邻氨基 酸的“肽键”的形成。
此书被誉为分子生物学的“圣经”
7
主要参考书
1. Genes VIII (IX). Benjamin Lewin 2. Molecular Biology of the Gene James D. Watson, et al. 2004 第五版 3.《现代遗传学原理》 徐晋麟等，科学出版社，2001 4. Lehninger Principles of Biochemistry, 2005 第五版
1.2 分子生物学简史
一、1944~1966年，人类对DNA和遗传信息传 递的认识阶段 二、1967~1978年，重组DNA技术的建立和发 展阶段 三、1979年至今，重组DNA技术的应用和分 子生物学迅速发展阶段
一、认识阶段
1944年，Avery 证明DNA是遗传物质 1950年，Chargaff 提出Chargaff定则 1953年，Watson & Crick 成功解析了DNA分子二级 结构 1958年，DNA半保留复制 1961年，Jacob & Monod 提出了调节基因表达的操 纵子模型
1985年，Karry Mullis 发明了PCR反应 1990年，人类基因组计划正式启动 1997年，克隆羊多利诞生，同年GenBank 公布 了最新的人类基因图谱
2001年，人类基因组计划草图公布
中国科学家的贡献
• 吴宪20世纪20年代与汪猷、张昌颖等人一道完 成了蛋白质变性理论、血液生化检测和免疫化 学等一系列有重大影响的研究。 • 20世纪中下叶，我国科学家相继实现了人工全 合成有生物学活性的结晶牛胰岛素，解出了三 方二锌猪胰岛素的晶体结构，采用有机合成与 酶促相结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖 核酸的人工全合成。