生物化学及分子生物学(人卫第九版)-12DNA合成教学教材
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生物化学及分子生物学人卫第九版组学与系统生物学ppt课件
t NHGRI于2003年9月启动了DNA元件百科全书（ENCyclopedia Of DNA Elements，ENCODE）计划；该计划旨在解析人类基因组中的所有功能性元 件，内容包括编码基因、非编码基因、调控区域、染色体结构维持和调节染色 体复制动力的DNA元件等 。
（一） ENCODE 是HGP的延续与深入
了解 糖组学、脂组学的研究内容；系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
t 结构基因组学（structural genomics） t 比较基因组学（comparative genomics） t 功能基因组学（functional genomics）
t 研究内容
? 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ? 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
? 基因组的表达 ? 基因组功能注释 ? 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
ENCODE的研究内容与策略
基因图谱中的序列标签位点（STS）和表达 序列标签（EST）分布示意
（三）通过 BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
t 比较基因组学是在基因组序列的基础上，通过与已知生物基因组的比较， 鉴别基因组的相似性和差异性，一方面可为阐明物种进化关系提供依据， 另一方面可根据基因的同源性预测相DNA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子遗DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一） ENCODE 是HGP的延续与深入
了解 糖组学、脂组学的研究内容；系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
t 结构基因组学（structural genomics） t 比较基因组学（comparative genomics） t 功能基因组学（functional genomics）
t 研究内容
? 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ? 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
? 基因组的表达 ? 基因组功能注释 ? 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
ENCODE的研究内容与策略
基因图谱中的序列标签位点（STS）和表达 序列标签（EST）分布示意
（三）通过 BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
t 比较基因组学是在基因组序列的基础上，通过与已知生物基因组的比较， 鉴别基因组的相似性和差异性，一方面可为阐明物种进化关系提供依据， 另一方面可根据基因的同源性预测相DNA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子遗DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
生物化学与分子生物学人卫教材全集ppt
跨学科研究的融合
生物技术与医学
随着生物技术的不断发展，未来将更加深入地探索生命现象的本质，为医学领域 提供新的治疗手段和药物。
生物信息学与计算机科学
生物信息学与计算机科学的结合将加速数据处理和分析的进程，为生物化学与分 子生物学的研究提供强大的技术支持。
对人类健康和生活的影响
疾病预防与治疗
随着生化学与分子生物学的发展， 未来将更加深入地了解疾病的发病机 制，为预防和治疗提供更加精准和有 效的方案。
广泛应用于电力、热力、交通等领域，可替代化石能源，减少温室气 体排放。
生物环保
生物环保概述
生物环保是指利用生物学原理和技术，解决环境问题、保护生态 环境的学科和技术领域。
生物环保的主要技术
包括生物净化、生物修复、生态恢复等。
生物环保的应用场景
广泛应用于水体治理、土壤修复、生态恢复等领域，对于保护生态 环境具有重要意义。
生物安全与伦理
生物安全与伦理概述
生物安全与伦理是指在生命科学研究、应用和实践中，遵 循科学道德、保护受试者和公众利益的原则和规范。
生物安全与伦理的主要原则
包括尊重人权、保护受试者权益、防止滥用科学技术等。
生物安全与伦理的实践意义
保障生命科学研究和应用活动的合法性、合理性和公正性 ，促进人类社会的可持续发展。
05
展望未来生物化学与 分子生物学的发展
新技术与新方法的出现
基因编辑技术
随着CRISPR-Cas9等基因编辑技术 的不断完善，未来将更加精准地实现 对基因的修改和调控，为遗传病治疗 和生物育种等领域带来突破。
人工智能与生物信息学
人工智能和生物信息学在生物化学与 分子生物学中的应用将更加广泛，有 助于高效解析生命现象、发现新药靶 点以及优化实验设计等。
生物化学与分子生物学教材完整全集(人卫版)ppt课件
芳香族氨基酸的紫外吸收
.
27
目录
（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物
氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝 紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。
由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正 比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。
.
28
目录
四、氨基酸通过肽键连接而形成蛋白 质或活性肽
（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽
.
21
目录
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸
（亚氨基酸）
CH2 CH2
CH2
CHCOONH2+
.
22
目录
半胱氨酸
பைடு நூலகம்
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
+NH3
-HH
+NH3
-OOC-CH-CH2-S S-CH2-CH-COO-
+NH3
+NH3
二硫键
•胱氨酸
.
23
目录
➢ 在蛋白质翻译后的修饰过程中，脯氨酸和赖氨酸 可分别被羟化为羟脯氨酸和羟赖氨酸。
两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所
处溶液的酸碱度。
等电点(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和
阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电 中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。
.
25
目录
R CH COOH NH2
R CH COOH +OH-
.
9
目录
蛋白质元素组成的特点
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此， 只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以 下公式推算出蛋白质的大致含量：
生物化学及分子生物学第九版笔记
生物化学及分子生物学第九版笔记1. 引言生物化学及分子生物学是现代生物学的重要分支，它研究生命活动的基本原理及相关分子机制。
第九版笔记是这一领域的经典教材，涵盖了生物化学和分子生物学的最新发展，对于理解细胞的生物化学过程、基因调控和蛋白质功能等方面有着重要意义。
2. 基本概念生物化学及分子生物学的基本概念包括生物大分子（蛋白质、核酸、多糖和脂类）的结构和功能、细胞代谢途径及信号传导等。
通过深入学习这些基本概念，我们可以更好地理解生命的本质及其调控机制。
3. 蛋白质的结构和功能蛋白质是细胞中最重要的大分子，它们承担着多种生物学功能，如酶催化、结构支持、信息传递等。
了解蛋白质的结构与功能对于深入理解细胞活动至关重要。
第九版笔记中对蛋白质结构的描述非常详细，包括了一级结构、二级结构、三级结构和四级结构等方面的内容，为我们提供了深入理解蛋白质结构与功能的基础知识。
4. 基因调控基因调控是细胞命运决定和分化的重要过程，也是许多疾病发生的基础。
第九版笔记中对基因调控的机制进行了系统的介绍，包括DNA的复制、转录和翻译等过程，以及转录调控和表观遗传调控。
通过学习这些内容，我们可以深入了解基因调控在细胞内部是如何进行的，为后续的疾病研究和治疗提供理论基础。
5. 分子生物学技术分子生物学技术是生物化学及分子生物学领域的重要工具，它们包括了PCR、基因克隆、蛋白质纯化等技术手段。
第九版笔记中对这些技术的原理及应用进行了系统的介绍，为我们理解和运用这些技术提供了重要的参考资料。
总结与展望生物化学及分子生物学第九版笔记涵盖了生物化学和分子生物学领域的最新进展，对于我们深入理解细胞的生物化学过程、基因调控和蛋白质功能等方面起着重要作用。
在今后的学习和研究中，我们应该注重对这些知识的深入理解和灵活运用，不断拓展自己的学术视野，为生命科学领域的发展做出更大的贡献。
个人观点生物化学及分子生物学是一门既有理论深度又具有广泛应用价值的学科，它为我们揭示了细胞的奥秘和生命的本质。
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素课件
3. 活性形式
视黄醇、视黄醛和视黄酸
维生素A的结构
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
（二）生物学功能
1. 视黄醛参与视觉传导
视循环
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
2. 视黄酸调控基因表达和细胞生长与分化 ➢ 关键物质：9-顺视黄酸 全反式视黄酸或全反式维甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA） ➢ 作用途径：与细胞内核受体结合，进而与DNA反应元件作用
3. 维生素K对减少动脉钙化也具有重要的作用
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ前体 （无活性）
γ-谷氨酰羧化酶 （辅酶VitK）
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ （有活性）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素K
（三）维生素K缺乏症
1. 缺乏症 ➢ 成人不易缺乏，新生儿可能缺乏 ➢ 脂类吸收障碍（如胰腺、胆管疾病） ➢ 缺乏的主要症状：易出血
➢ 脂溶性维生素（lipid-soluble vitamin） ➢ 水溶性维生素（water-soluble vitamin）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
第一节
脂溶性维生素
Lipid-soluble Vtamin
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素
（一）共同特点
➢ 均为疏水性化合物，易溶于脂类和有机溶剂，常随脂类物质被吸收 ➢ 在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给 ➢ 不同种类脂溶性维生素执行不同的生物化学与生理功能 ➢ 脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多则可发生中毒
视黄醇、视黄醛和视黄酸
维生素A的结构
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
（二）生物学功能
1. 视黄醛参与视觉传导
视循环
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
2. 视黄酸调控基因表达和细胞生长与分化 ➢ 关键物质：9-顺视黄酸 全反式视黄酸或全反式维甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA） ➢ 作用途径：与细胞内核受体结合，进而与DNA反应元件作用
3. 维生素K对减少动脉钙化也具有重要的作用
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ前体 （无活性）
γ-谷氨酰羧化酶 （辅酶VitK）
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ （有活性）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素K
（三）维生素K缺乏症
1. 缺乏症 ➢ 成人不易缺乏，新生儿可能缺乏 ➢ 脂类吸收障碍（如胰腺、胆管疾病） ➢ 缺乏的主要症状：易出血
➢ 脂溶性维生素（lipid-soluble vitamin） ➢ 水溶性维生素（water-soluble vitamin）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
第一节
脂溶性维生素
Lipid-soluble Vtamin
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素
（一）共同特点
➢ 均为疏水性化合物，易溶于脂类和有机溶剂，常随脂类物质被吸收 ➢ 在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给 ➢ 不同种类脂溶性维生素执行不同的生物化学与生理功能 ➢ 脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多则可发生中毒
2024年《分子生物学》全册配套完整教学课件pptx
2024/2/29
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
2024/2/29
22
原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
26
DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
2024/2/29
22
原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
26
DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
生物化学和分子生物学(人卫第九版)_23DNA重组和重组DNA技术
（五）重组体的筛选与鉴定
——重组DNA分子导入宿主细胞后，可通过载体携带的选择标记或目的DNA片段的序列 特征进行筛选和鉴定，从而获得含重组DNA分子的宿主细胞
筛选和鉴定方法主要有： 1. 遗传标志筛选法
抗生素抗性筛选 插入失活/插入表达筛选 利用标志补救筛选 利用噬菌体的包装特性筛选
第一节小结
小结：
自然界DNA重组方式 主要包括： 同源重组，Holliday模式是最经典的同源重组模式 位点特异性重组 转座重组或转座，包括插入序列和转座子的重组 接合，通过细胞接触所发生的基因转移 转化，通过细胞自主摄取发生的DNA整合 转导，病毒感染介导的DNA整合 CRISPR/Cas9系统，细菌获得病毒DNA用于攻击病毒
一、工具酶
一、重组DNA技术中常用的工具酶
常用工具酶主要包括：
限制性核酸内切酶（RE） DNA连接酶 DNA聚合酶 逆转录酶 碱性磷酸酶
其中RE和DNA连接酶是最常用的工具酶
一、工具酶
限制性核酸内切酶 （restriction endonuclease, RE）
三种类型： I型、II型、III型
目录
第一节 自然界的DNA重组和基因转移 第二节 重组DNA技术 第三节 重组DNA技术在医学中的应用
重点难点
掌握 1. 自然界DNA重组的基本方式 2. 重组DNA技术的基本流程 3. 载体的基本特点及分类
熟悉 1. 重组DNA技术中最常用工具酶及其特点 2. 目的基因的获取方式 3. T-A克隆及蓝白筛选的基本含义
二、载体
二、重组DNA技术中常用的载体
载体（vector）
——是为携带目的外源DNA片段、实现外源DNA在受体 细胞中无性繁殖或表达蛋白质所采用的一些DNA分子
——重组DNA分子导入宿主细胞后，可通过载体携带的选择标记或目的DNA片段的序列 特征进行筛选和鉴定，从而获得含重组DNA分子的宿主细胞
筛选和鉴定方法主要有： 1. 遗传标志筛选法
抗生素抗性筛选 插入失活/插入表达筛选 利用标志补救筛选 利用噬菌体的包装特性筛选
第一节小结
小结：
自然界DNA重组方式 主要包括： 同源重组，Holliday模式是最经典的同源重组模式 位点特异性重组 转座重组或转座，包括插入序列和转座子的重组 接合，通过细胞接触所发生的基因转移 转化，通过细胞自主摄取发生的DNA整合 转导，病毒感染介导的DNA整合 CRISPR/Cas9系统，细菌获得病毒DNA用于攻击病毒
一、工具酶
一、重组DNA技术中常用的工具酶
常用工具酶主要包括：
限制性核酸内切酶（RE） DNA连接酶 DNA聚合酶 逆转录酶 碱性磷酸酶
其中RE和DNA连接酶是最常用的工具酶
一、工具酶
限制性核酸内切酶 （restriction endonuclease, RE）
三种类型： I型、II型、III型
目录
第一节 自然界的DNA重组和基因转移 第二节 重组DNA技术 第三节 重组DNA技术在医学中的应用
重点难点
掌握 1. 自然界DNA重组的基本方式 2. 重组DNA技术的基本流程 3. 载体的基本特点及分类
熟悉 1. 重组DNA技术中最常用工具酶及其特点 2. 目的基因的获取方式 3. T-A克隆及蓝白筛选的基本含义
二、载体
二、重组DNA技术中常用的载体
载体（vector）
——是为携带目的外源DNA片段、实现外源DNA在受体 细胞中无性繁殖或表达蛋白质所采用的一些DNA分子
生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第12章-物质代谢的联系与调节1
脂酸合成
氨基酸代谢 嘌呤合成 嘧啶合成 核酸合成
乙酰辅酶A羧化酶
谷氨酸脱氢酶 谷氨酰胺PRPP酰胺 转移酶 天冬氨酸转甲酰酶 脱氧胸苷激酶
柠檬酸，异柠檬酸
ADP，亮氨酸，蛋氨酸
长链脂酰CoA
GTP，ATP，NADH AMP，GMP CTP，UTP
dCTP，dATP
dTTP
目录
2．代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响 代谢途径 催化亚基 变构酶 调节亚基
调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协
调而对机体代谢进行综合调节。
目录
一、细胞水平的代谢调节主要调节 关键酶活性
• 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)的活性决定。
• 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而
各种物质代谢之间互有联系，相互依存。
目录
二、机体物质代谢不断受到精细调节
内外环境 不断变化 影响机体代谢
适应环境 的变化
机体有精细的调节 机制，调节代谢的 强度、方向和速度
目录
三、各组织、器官物质代谢各具特色
结构不同 不同的组 织、器官 酶系的种类、 含量不同 代谢途径不同、 功能各异
目录
四、各种代谢物均具有各自共同的 代谢池
进行调节，这种调节称为原始
调节或细胞水平代谢调节。
目录
高等生物 —— 三级水平代谢调节
• 细胞水平代谢调节
• 激素水平代谢调节
高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内
分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发
挥代谢调节作用。
• 整体水平代谢调节
在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经 递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来
生物化学与分子生物学人卫版教材课件全集
生物化学与分子 生物学人卫版教 材课件全集
汇报人：可编辑
2024-01-10
目录
• 生物化学与分子生物学概述 • 生物化学基础知识 • 分子生物学基础 • 生物化学与分子生物学的应用 • 展望未来
01
生物化学与分子生物学概 述
生物化学与分子生物学的基本概念
生物化学与分子生物学是研究生 物大分子结构和功能的科学，包 括蛋白质、核酸、糖类、脂质等
20世纪中叶，科学家发现了基 因表达的调控机制，推动了基 因工程和生物技术的快速发展 。
生物化学与分子生物学的研究领域
01
02
03
04
蛋白质结构与功能
研究蛋白质的三维结构、功能 和相互作用，以及蛋白质的合
成和降解机制。
基因表达与调控
研究基因的表达过程、调控机 制以及基因突变对表型的影响
。
细胞信号转导
生物催化
利用酶或微生物进行催化反应， 生产高附加值的化学品、燃料和 材料等，降低生产成本和提高产
品质量。
生物制药
利用生物工程技术生产新型药物 ，如重组蛋白、单克隆抗体等，
满足人类对药品的需求。
生物材料
利用生物工程技术生产可降解的 生物材料，替代传统的塑料制品
，减少环境污染。
生物技术在环境中的应用
生物修复
利用微生物和植物的净化功能， 处理废水、废气和固体废弃物等 ，降低环境污染和生态破坏。
生态恢复
利用生态工程技术恢复退化生态 系统，提高生态系统的稳定性和 生态服务功能。
05
展望未来
生物化学与分子生物学的发展趋势
基因组学
随着测序技术的进步，基因组学的研究将更加深入，有望揭示更 多生命活动的奥秘。
汇报人：可编辑
2024-01-10
目录
• 生物化学与分子生物学概述 • 生物化学基础知识 • 分子生物学基础 • 生物化学与分子生物学的应用 • 展望未来
01
生物化学与分子生物学概 述
生物化学与分子生物学的基本概念
生物化学与分子生物学是研究生 物大分子结构和功能的科学，包 括蛋白质、核酸、糖类、脂质等
20世纪中叶，科学家发现了基 因表达的调控机制，推动了基 因工程和生物技术的快速发展 。
生物化学与分子生物学的研究领域
01
02
03
04
蛋白质结构与功能
研究蛋白质的三维结构、功能 和相互作用，以及蛋白质的合
成和降解机制。
基因表达与调控
研究基因的表达过程、调控机 制以及基因突变对表型的影响
。
细胞信号转导
生物催化
利用酶或微生物进行催化反应， 生产高附加值的化学品、燃料和 材料等，降低生产成本和提高产
品质量。
生物制药
利用生物工程技术生产新型药物 ，如重组蛋白、单克隆抗体等，
满足人类对药品的需求。
生物材料
利用生物工程技术生产可降解的 生物材料，替代传统的塑料制品
，减少环境污染。
生物技术在环境中的应用
生物修复
利用微生物和植物的净化功能， 处理废水、废气和固体废弃物等 ，降低环境污染和生态破坏。
生态恢复
利用生态工程技术恢复退化生态 系统，提高生态系统的稳定性和 生态服务功能。
05
展望未来
生物化学与分子生物学的发展趋势
基因组学
随着测序技术的进步，基因组学的研究将更加深入，有望揭示更 多生命活动的奥秘。
生物化学及分子生物学人卫第九版组学与系统生物学ppt课件
其他组学第五节一糖组学分为结构糖组学不功能糖组学两个分支二色谱分离质谱鉴定和糖微阵列技术是糖组学研究癿主要技术三糖组学不肿瘤癿关系密切一糖组学研究生命体聚糖多样性及其生物学功能一脂组学是代谢组学癿一个分支二脂组学研究癿三大步骤分离鉴定和数据库检索数据库检索三脂组学促进脂质生物标志物癿収现和疾病诊断二脂组学揭示生命体脂质多样性及其代谢调控系统生物医学及其应用第六节一系统生物医学是以整体性研究为特征癿一种整合科学系统生物学systemsbiology是系统性地研究一个生物系统中所有组成成分基因mrna蛋白质等癿构成以及在特定条件下这些组分间癿相互关系幵分析生物系统在一定时间内癿劢力学过程
þ预测医学（predictive medicine） þ预防医学（preventive medicine） þ个性化医学（personalized medicine）
二、分子医学是发展现代医学科学的重要基础
þ分子医学（molecular medicine）就是从分子水平阐述疾病状态下 基因组的结构、功能及其表达调控规律， 并从中发展的现代高效预测、 预防、NA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一）高通量转录组测序是获得基因表达调控信息的基础 （二）单细胞转录组有助于解析单个细胞行为的分子基础
第三节
蛋白质组学
þ蛋白质组（proteome）是指细胞、组织或机体在特定时间和空间 上表达的所有蛋白质。 þ蛋白质组学（proteomics）以所有这些蛋白质为研究对象，分析 细胞内动态变化的蛋白质组成、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之 间的相互作用与联系，并在整体水平上阐明蛋白质调控的活动规律， 故又称为全景式蛋白质表达谱（global protein expression profile）分析。
þ预测医学（predictive medicine） þ预防医学（preventive medicine） þ个性化医学（personalized medicine）
二、分子医学是发展现代医学科学的重要基础
þ分子医学（molecular medicine）就是从分子水平阐述疾病状态下 基因组的结构、功能及其表达调控规律， 并从中发展的现代高效预测、 预防、NA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一）高通量转录组测序是获得基因表达调控信息的基础 （二）单细胞转录组有助于解析单个细胞行为的分子基础
第三节
蛋白质组学
þ蛋白质组（proteome）是指细胞、组织或机体在特定时间和空间 上表达的所有蛋白质。 þ蛋白质组学（proteomics）以所有这些蛋白质为研究对象，分析 细胞内动态变化的蛋白质组成、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之 间的相互作用与联系，并在整体水平上阐明蛋白质调控的活动规律， 故又称为全景式蛋白质表达谱（global protein expression profile）分析。
吉林省-《生物化学》电子教案——分子生物学常用技术(人卫版)
第十二章分子生物学常用技术及应用【授课时间】3学时【目的要求】1．掌握基因工程与重组DNA技术相关概念，核酸分子杂交、探针、PCR、DNA芯片技术、基因诊断和基因治疗的概念。
2．熟悉重组DNA技术、PCR的基本原理及基本反应步骤。
3．了解基因工程在医学中的应用，PCR 的主要用途。
4．了解DNA芯片技术的原理与方法，基因诊断与基因治疗的应用。
【教学内容】1．一般介绍：基因工程2．一般介绍：核酸分子杂交技术3．一般介绍：聚合酶链反应4．一般介绍：DNA芯片技术5．一般介绍：基因诊断与基因治疗【授课学时】3学时第十二章分子生物学常用技术及应用第一节基因工程第二节核酸分子杂交技术第三节聚合酶链反应第四节 DNA芯片技术第五节基因诊断与基因治疗第一节基因工程35ˊpBR322质粒，长度为4.3kb，含有氨苄青霉素（ampr）、卡那霉素（kanr）和四环素（tetr）的抗性基因。
具有以下特点：①pBR322的氨苄青霉素抗性基因和复制起始位点(ori)；②大肠杆菌乳糖操纵子的调节基因（lacI）、启动子（Plac）、操纵基因（O）及lac Z′基因片段，在lac Z′基因中加入了多克隆位点。
Lac Z′基因编码β-半乳糖苷酶N端的α-肽，宿主细胞编码β-半乳糖苷酶C端的肽段，两者可形成互补，而各自都没有酶的活性，只有两者融为一体才具有酶的活性，故称为α互补。
(二)噬菌体噬菌体(bacteriophage，phage)是感染细菌的一类病毒，因其寄生在细菌中并能溶解细菌细胞，所以称为噬菌体。
用于感染大肠杆菌的λ噬菌体改造成的载体应用最为广泛。
(三)粘粒粘粒（cosmid）是将λ噬菌体的cos区与质粒组合的装配型载体。
质粒提供了复制的起始点、酶切位点、抗生素抗性基因，而cos区提供了粘粒重组外源DNA大片段后的包装基础。
表达载体(expressing vector)是用来在受体细胞中表达(转录和翻译)外源基因的载体。
生物化学与分子生物学人卫版教材全集共116页
生物化学与分子生物学人卫版教材全 集
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
优秀本科课件《生物化学与分子生物学第九版》：第二章 第二节 DNA结构与功能
DNA纤维的X线衍射图
碱基对的结构参数
里程碑的发现
Watson 和 Crick 在前人的基础 上，提出了DNA双螺旋结构的 模型。
（二）DNA双螺旋结构的结构特征
构成DNA的两条多聚脱氧核苷酸链围绕着同一个螺旋轴形成右 手螺旋的结构。
两条多聚脱氧核苷酸链反向平行。 双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。
旋；反之则为负超螺旋。 自然界中环状DNA双链是以负超螺旋形式存在的。 生物体可以通过不同的超螺旋结构调节其功能。
（一）封闭环状DNA具有超螺旋结构
绝大部分原核生物的DNA是环状的双螺旋分子。 不同的DNA区域有不同的超螺旋结构，形成能够独立存在的超
螺旋区。 每200碱基就有一个负超螺旋形成（大肠杆菌）。 负超螺旋结构：避免DNA双链之间的相互纠缠；有利于DNA
DNA的生物学特征
DNA是生物遗传信息的载体，为基因复制和转录提供了模板。 它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。
DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传特征的 相对稳定性。
DNA又有高度可变性的特点，它可以发生各种重组和突变， 适应环境的变迁，为自然选择提供机会。
第二节
DNA的空间结构和功能
DNA的空间结构（spatial structure）：构成DNA的所有 原子在三维空间的相对位置
DNA的空间结构：二级结构、高级结构
氢键、离子作用力、疏水作用力和空间位阻效应共同作用的 结果。
一、DNA的二级结构是双螺旋结构 （一）DNA双链螺旋结构的实验基础
揭示了遗传信息载体的物质本质 提供了DNA复制和转录的理论依据 奠定了分子生物学和现代基因工程的实验基础
（三）DNA双螺旋结构的多样性
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核心酶由、和亚基组成： 亚基（130 000）主要功能是合成DNA 亚基具有35外切酶活性（复制保真性 所必需）亚基可增强其活性 亚基可能起组装作用
两侧的β亚基发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模 板滑动的作用
-复合物由6种亚基组成：、、、、、
2个-亚基分别和1个核心酶相互作用， 其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子 的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合 成前导链和后随链
第二代
半保留复制的意义:
依据半保留复制的方式，子代DNA中保留了亲代的全部遗 传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列的高度一致 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
5´ A G C T T C A G G A T A
3´
? | | |T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
➢ 3’5’外切酶活性: 能辨认错配的碱基对，并将其水解
➢ 5’3’外切酶活性: 能切除突变的 DNA片段
（一）原核生物有3种DNA聚合酶 ➢ DNA-pol Ⅰ ➢ DNA-pol Ⅱ ➢ DNA-pol Ⅲ
原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ
分子量（kD） 组成
分子数/细胞 5’3’核酸外切酶活性
基因突变后的致死性
109 单肽链
400 有 可能
DNA-pol Ⅱ
DNA-pol Ⅲ
120 ？ ？ 无 不可能
250 多亚基不对称二聚体
20 无 可能
DNA聚合酶Ⅲ全酶结构:
全酶结构包括：
•２个核心酶 •1个-复合物（、、 、、、 6种亚 基） •1对-亚基（可滑动 的DNA夹子）
第十二章
DNA合成
作者 : 齐炜炜 高国全
单位 : 中山大学中山医学院
目录
第一节 DNA复制的基本规律 第二节 DNA复制的酶学和拓扑学 第三节 原核生物DNA复制过程 第四节 真核生物DNA复制过程 第五节 逆转录
重点难点
掌握 掌握DNA复制体系的组成、半保留复制的特点及其意义；掌 握DNA复制的基本规律， DNA聚合酶的类型及功能特点
高保真度DNA聚合酶利用严格的碱基配对原则是保证复 制保真性的机制之一；体内复制叉的复杂结构提高了复制 的准确性；DNA聚合酶的核酸外切酶活性和校读功能以 及复制后修复系统对错配加以纠正
第二节
DNA复制的酶学和拓扑学
Enzymology and topology of DNA replication
熟悉 DNA复制的过程，原核DNA复制与真核DNA复制的主要区 别；真核生物DNA端粒及端粒酶
了解 非染色体DNA复制的其他形式；了解逆转录的发现发展了中 心法则
第一节
DNA复制的基本规律
The basic law of DNA replication
DNA复制的主要特征:
➢ 半保留复制(semi-conservative replication) ➢ 双向复制(bidirectional replication) ➢ 半不连续复制(semi-discontinuous replication)
参与DNA复制的物质:
➢ 底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP ➢ 聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶，简写为 DNA-pol ➢ 模板(template): 解开成单链的DNA母链 ➢ 引物(primer): 提供3 -OH末端使dNTP可以依次聚合 ➢ 其他的酶和蛋白质因子
复制中的放射自显影图象
ori ter
A
B
C
A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter)
真核生物每个染色体又有多个起点，呈多起点双向复制特 征。每个起点产生两个移动方向相反的复制叉，复制完成 时，复制叉相遇并汇合连接。从一个DNA复制起点起始 的DNA复制区域称为复制子（replicon）。复制子是含 有一个复制起点的独立完成复制的功能单位
一、DNA以半保留方式进行复制
半保留复制的概念:
在复制时，亲代双链DNA解开为两股单链，各自作为模板， 依据碱基配对规律，合成序列互补的子链DNA双链
子链继承母链遗传信息的几种可能方式:
全保留式
半保留式
混合式
密度梯度实验:
含15N-DNA的细菌
培养于普 通培养液
第一代
继续培养于 普通培养液
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合
➢ 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) ➢ 简称：DNA-pol ➢ 活性：
1. 5’3’的聚合活性 2. 核酸外切酶活性
核酸外切酶活性:
5’
ori
3’
ori
ori
ori
3’
5’
5’
ori
ori
3’
5’ 3’
5’ 3’
复制
ori
ori
3’
5’
3’ 5’
3’ 5’
三、DNA复制以半不连续方式进行
3
领头链 (leading strand)
5 解链方向
3
后随链 (lagging strand)
5
➢ 沿着解链方向生成的子链DNA的合成是连续进行的，这股链称为前导链（leading strand） ➢ 另一股链因为复制方向与解链方向相反，不能连续延长，只能随着模板链的解开，逐段地从
5′→3′生成引物并复制子链。模板被打开一段，起始合成一段子链；再打开一段，再起始合 成另一段子链，这一不连续复制的链称为后随链（lagging strand） ➢ 沿着后随链的模板链合成的新DNA片段被命名为冈崎片段（Okazaki fragment）
四、DNA复制具有高保真性
“半保留复制”确保亲代和子代DNA分子之间信息传递 的绝对保真性
G
C
G
C
复制过程中形成 的复制叉
AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
二、DNA复制从起始点双向进行
原核生物基因组是环状DNA，只有一个复制起点 （origin）。复制从起点开始，向两个方向进行解链，进 行的是单点起始双向复制