分子生物学本科第一章
分子生物学精选全文
可编辑修改精选全文完整版第一章绪论1、分子生物学简史：分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子形态、结构特征及其重要性、规律性而相互联系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动的适应自然界到主动的改造和重组自然界的基础科学。
2、分子生物学发展阶段第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段第三阶段：分子生物学的深入发展和应用阶段3、分子生物学的主要研究内容DNA重组技术；基因表达调控研究；生物大分子的结构与功能的研究；基因组、功能基因组与生物信息学的研究第二章染色体与DNA1、名词解释：不重复序列：在单倍体基因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列。
真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝。
中度重复序列：每个基因组中10～104个拷贝。
平均长度为300 bp，一般是不编码序列，广泛散布在非重复序列之间。
可能在基因调控中起重要作用。
常有数千个类似序列，各重复数百次，构成一个序列家族。
高度重复序列：只存在于真核生物中，占基因组的10%~60%，由6~10个碱基组成。
卫星DNA（satellite DNA）:又称随体DNA。
卫星DNA是一类高度重复序列DNA。
这类DNA是高度浓缩的，是异染色质的组成部分。
微卫星DNA（microsatellite DNA）：又称短串联重复序列，是真核生物基因组重复序列中的主要组成部分，主要由串联重复单元组成。
重叠基因（overlapping gene,nested gene）:具有部分共同核苷酸序列的基因，及同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。
重叠的序列可以是调控基因也可以是结构基因部分。
多顺反子（polycistronic mRNA ) ：编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA 。
单顺反子(monocistronic mRNA) ：只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
DNA的转座：又称移位（transposition)，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
分子生物学第一章绪 论
Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试 验
• 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽 提物
• 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
• 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。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发 现了可移动遗传因子（jumping gene或称 mobile element）而获得Nobel奖。
Barbra McClintock
• 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。
一、基因的发展
1. Mendel的遗传因子阶段 2. 摩尔根的基因阶段 3. 顺反子阶段 4. 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
• Mendel提出：生物的某种 性状是由遗传因子负责传 递的。是颗粒性的，体细 胞内成双存在，生殖细胞 内成单存在。遗传因子是 决定性状的抽象符号。
T2噬菌体感染试验 （1952年，Hershey & Chase）
病毒重建试验
杂种病毒的感染 特征和蛋白质外 壳的特性是由其 中的RNA决定的， 而不是蛋白质决
定的
结论
分子生物学笔记完全版
分子生物学笔记第一章基因的结构第一节基因和基因组一、基因(gene)是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列.一个典型的真核基因包括①编码序列—外显子(exon)②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron)③5'-端和3'-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中) 绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene) ，外显子不连续。
二、基因组(genome) 一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和，基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。
人基因组3X1 09(30亿bp)，共编码约10万个基因。
每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值，与进化的复杂性并不一致(C-value Paradox)。
人类基因组计划( human genome project, HGP )基因组学( genomics ),结构基因组学( structural genomics )和功能基因组学( functional genomics )。
蛋白质组( proteome )和蛋白质组学( proteomics )第二节真核生物基因组一、真核生物基因组的特点：，①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中.②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(2 —>% ),三、基因家族(gene family) 一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因. 可能由某一共同祖先基因(ancestral gene) 经重复(duplication) 和突变产生。
基因家族的特点：①基因家族的成员可以串联排列在一起，形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因(tandemly repeated genes)，如rRNA、tRNA和组蛋白的基因；②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上，如珠蛋白基因；③有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称为假基因(Pseudogene) . ¥ a1表示与a1相似的假基因.四、超基因家族(Supergene family ，Superfamily) 由基因家族和单基因组成的大基因家族，结构上有程度不等的同源性，但功能不同．第四节细菌和病毒基因组一、细菌基因组的特点。
分子生物学考试重点
分子生物学分子生物学 第一章第一章1分子生物学的定义：从分子水平上研究生命现象的物质基础的学科。
研究细胞的成分的物理，化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构，复制转录，翻译，表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导。
功能，以及细胞信号的转导。
2分子生物学研究的三条原理：a 构成生物体各类有机大分子的单体在不同的生物体中是相同的同的 b 生物体一切有机大分子的构成都遵循共同的规则生物体一切有机大分子的构成都遵循共同的规则 c 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。
及蛋白质分子决定了它的属性。
3分子生物学研究的主要内容：a a DNA DNA 重组技术；b 基因表达调控的研究；c 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学；d 基因组，功能基因组与生物信息学研究；基因组，功能基因组与生物信息学研究；4 DNA 的英文全称：Deoxyribonucleic acid RNA 的英文全称：ribonucleic acid 5染色体的定义：由脱氧核糖核酸、蛋白质和少量核糖核酸组成的线状或棒状物，蛋白质和少量核糖核酸组成的线状或棒状物，是生物主是生物主要遗传物质的载体要遗传物质的载体6生物大分子无论是核酸，蛋白质或者多糖，在发挥生物学功能时的两个前提是：a 拥有特定的空间结构；b 在发挥生物学功能的工程中必定存在结构和构象的变化；在发挥生物学功能的工程中必定存在结构和构象的变化；第二章第二章1 染色体的结构：染色体位于真核生物细胞核仁内，是遗传信息的载体，真核细胞染色体中，NDA, 和非组蛋白及部分RNA 组成了染色体；组成了染色体；2染色体的特征：a 分子结构相对稳定；b 能够自我复制，使亲代之间保持连续性；c 能够指导蛋白质的合成，进而控制整个生命过程；d 能够产生可遗传的变异；能够产生可遗传的变异；3蛋白质分为组蛋白和分组蛋白，组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA 组成核小体（H H2A H2B H3及H4）组蛋白包括RNA 聚合酶；聚合酶；4组蛋白的特性：a 进化上极端保守；b 无组织特异性；c 肽链上氨基酸分布的不对称性；d 组蛋白的修饰作用；e 富含赖氨酸的组蛋白Ｈ５；富含赖氨酸的组蛋白Ｈ５；５非组蛋白包括：高速泳动蛋白；ＤＮＡ结合蛋白；Ａ２４非组蛋白；收缩蛋白；骨架蛋白；核孔复合蛋白；肌动蛋白；肌球蛋白；微管蛋白；原肌蛋白；核孔复合蛋白；肌动蛋白；肌球蛋白；微管蛋白；原肌蛋白；６真核细胞的ＤＮＡ序列分：ａ不重复序列；ｂ中度重复序列；ｃ高度重复序列；６真核细胞的ＤＮＡ序列分：ａ不重复序列；ｂ中度重复序列；ｃ高度重复序列；７ＤＮＡ的一级结构：所谓的DNA的一级结构，就是指4种核苷酸的链接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。
第一篇 分子生物学基本原理(共57张PPT)
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
分子生物学(1)
第一章（绪论）1.目前临床分子生物学检验最常用的分子靶标是( )（本题1分）A.基因组DNAB.cDNAC.RNAD.蛋白质E.代谢物[解析]正确答案：A2. 某DNA片段与5＇-ATCGT的互补片段是( )（本题1分）A.5＇-TAGCAB.5＇-ACGATC.5＇-ACGAUD.5＇-UAGCAE.5＇-ATCGT[解析]正确答案：B3.真核mRNA的特点不包括( )（本题1分）A.有5＇-m7GpppG帽B.有3＇-polyA尾C.含量多，更新慢D.包含有遗传密码E.为单顺反子结构[解析]正确答案：C4.关于microRNA（miRNA）的特征描述不正确的是( )（本题1分）A.大小长约20~25ntB.主要发挥基因录后水平的调控C.在血清中稳定存在D.不具有组织特异性E.初始产物具有帽子结构和多聚腺苷酸尾巴[解析]正确答案：D5. 下列关于原核生物基因结构的说法错误的是( )（本题1分）A.一般以操纵子形式存在B.由编码区和非编码区组成成C.编码区可能含多种蛋白遗传信息D.编码区通常是不连续的，分外显子和内含子E.启动子、终止子、操纵元件均位于非编码区[解析] 正确答案：D6. 下列关于真核生物基因结构的描述，不正确的是( )（本题1分）A.真核生物的基因大多数是由非编码序列隔开的断裂基因B.编码区能够转录为相应的RNA，经加工参与蛋白质的生物合成C.非编码区对基因的表达起调控作用D.启动子、侧翼序列均位于非编码区E.只有内含子序列是不能编码蛋白质的序列[解析]正确答案：E7. 下列哪种情况不属于表观遗传现象？( )（本题1分）A.DNA插入/缺失突变B.组蛋白乙酰化修饰C.DNA甲基化修饰D.RNA干扰E.miRNA调控[解析] 正确答案：A8. 在人类基因组DNA序列中，DNA甲基化主要发生在( )（本题1分）A.腺嘌呤的N-6位B.胞嘧啶的N-4位C.鸟嘌呤的N-7位D.胞嘧啶的C-5位E.鸟嘌呤的C-5位[解析] 正确答案：D9.下列不属于原核生物基因组结构特点的是( )（本题1分）A.基因组相对较小，基因数目少B.结构基因多以操纵子形式存在，不含内含子C.转录产物为多顺反子D.具有编码同工酶的基因E.基因组序列不可移动[解析]正确答案：E10. 下列哪项不能被列入可移动基因的范畴( )（本题1分）A.插入序列B.质粒C.染色体DNAD.转座子E.可转座噬菌体[解析]正确答案：C11. 病毒的遗传物质是( )（本题1分）A.DNAB.DNA和蛋白质C.RNA和蛋白质D.RNA和DNAE.DNA或RNA[解析] 正确答案：E12. 在人类基因组中指导蛋白质合成的结构基因大多数为( )（本题1分）A.单一序列B.散在重复序列C.串联重复序列D.多基因家族成员E.回文结构[解析] 正确答案：A第二章1. 一种标记核酸与另一种核酸单链进行配对形成异源核酸分子双链，这一过程称为( )（本题1分）A.变性B.复性C.复杂性D.杂交E.探针[解析]正确答案：D2.硝酸纤维素膜的最大优点是( )(本题1分）A.脆性大B.本底低C.共价键结合D.非共价键结合E.吸附核酸能力强[解析]正确答案：B3.以等位基因特异的寡核苷酸探针杂交法诊断某常染色体隐性遗传病时，若能与突变探针及正常探针结合，则该样本为( )（本题1分）A.正常人B.杂合体患者C.纯合体患者D.携带者E.不能确定[解析]正确答案：D4.最常用的DNA探针标记方法是( )（本题1分）A.随机引物标记B.DNA缺口平移标记C.全程RNA探针标记D.PCR法标记E.末端标记[解析]正确答案：A5.下列关于Southern印迹杂交的描述正确的是( )（本题1分）A.不仅可以检测DNA样品中是否存在某一特定基因，而且还可以获得基因片段大小及酶切位点的分布信息B.检测目标是RNAC.常用于基因定位分析D.可用于阳性菌落的筛选E.可用于蛋白水平的检测[解析]正确答案：A6.荧光原位杂交可以用于( )（本题1分）A.快速确定是否存在目的基因B.检测目标是RNAC.常用于基因定位分析D.常用于阳性菌落的筛选E.常用于蛋白水平的检测[解析]正确答案：C7.下列关于核酸探针的描述正确的是( )（多选题）A.可以是DNAB.可以是RNAC.可用放射性标记D.可用非放射性标记E.必须是单链核酸[解析]正确答案：A,B,C,D8. 关于RNA探针的优点描述正确的是( )（本题1分）A.制备方法简便B.不易被降解C.标记方法比较成熟D.杂交效率和杂交体的稳定性高E.非特异性杂交较少[解析]正确答案：D,E9. DNA分子中A-T含量越高，Tm值越高。
分子生物学基础第一章绪论 第二节分子生物学发展简史
第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学
分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。
从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学 细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
第二节 分子生物学发Hale Waihona Puke 简史三、分子生物学的现状与展望
1．功能基因组学 2．蛋白质组学 3．生物信息学
分子生物学基础
第一章 绪 论
分子生物学-第一章-第五节
分子克隆技术
1973年，Cohen等人首次在体外将重组的DNA分子导入 大肠杆菌中，成功地进行了无性繁殖，从而完成了DNA 分子体外重组和扩增的全过程，这是基因工程发展史上 第一个克隆转化并取得成功的例子。
5
基因工程技术
基因工程技术经历了安全问题的争论和改造载体阶段， 当前已将突破点集中于外源基因在宿主细胞内的表达问 题上，确切地说，更集中于真核基因在原核细胞表达的 基因工程技术。
10
PCR技术
PCR技术传统的应用领域：医学、农业、生物工程学。 随着PCR诞生而直接出现的新兴学科中的三个：生物分子 考古学，分子生态学以及DNA法医学。
11
8
PCR技术
Kary Mullis 1990年在《科学美国人》上的一篇文章，及1998 年的自传《心灵裸舞》(Dancing Naked in the Mind Field) ， 都曾提到PCR这个构想的起源。
PCR技术
1985年某一天晚上，Kary Mullis在驾车沿着California海岸 线兜风时，灵机一动，发明了聚合酶链反应 （polymerase chain reaction，PCR）。这一灵感所带来的 结果就是：这项非常简单的技术，作为基因克隆的完美补 充，在分子生物学的发展上发挥了关键的作用，引起了分 子生物学研究的一场革命。
第一章 前 言
1
第一章 前 言
第五节 现代分子生物学技术
2
生命科学实验技术概况
生命科学是实验的科学，分子生物学的飞速发展不仅 渗透和影响着生命科学的各个分支，也全面推动着生 命科学实验技术的纵深发展。
3
第一个体外重组的人工DNA分子
1972年，美国斯坦福大学（Stanford University）的Berg等首 次用限制性核酸内切酶EcoR Ⅰ切割猴子身上的病毒SV40 DNA 和噬菌体λDNA，又将两者连接在一起，成功地构建了第一个 体外重组的人工DNA分子。
分子生物学 第一章 基因的结构与功能
二、基因的化学本质
（一）基因的化学组成 基因的化学本质是核酸（nucleic acid）。核酸 是由许多核苷酸聚合成的生物大分子。根据化 学组成不同，核酸可分为核糖核酸（简称RNA） 和脱氧核糖核酸（简称DNA）。
基因的化学本质
生物体的全部遗传信息储存在DNA链的核苷 酸排列顺序中。
DNA的一级结构不仅决定了其自身的高级结 构，而且还决定了基因表达过程及相应蛋白 质的一级结构。
基因的概念演化
1865年，奥地利生物学家孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822-1884）在大量豌豆杂交实验数据的基 础上，提出了“遗传因子”的概念，这就是基因概念 的雏形。
是在“一个基因一个性状”层次上对基因的概念作了 明确的界定。
基因的概念演化
1910年，美国遗传学家摩尔根（Thomas Hunt Morgan，1866-1945）对白眼果蝇的遗传规律进行 了研究，提出了遗传学第三定律——基因的连锁交 换定律，创立了，没有蛋白质外壳，仅有裸露的共价闭合 的单链RNA分子，类病毒自身不编码任何蛋白质， 但感染宿主细胞后能直接复制，不需要逆转录即 可整合到宿主细胞的染色体上。
DNA是遗传物质的证明
1928年，英国细菌学家Fred Griffith 进行的肺 炎双球菌转化实验，有力地证明了DNA才是 真正的遗传物质。
④ DNA双螺旋结构的表面形成了大沟和小沟； ⑤ 维持DNA双螺旋的横向力量为氢键，纵向力量为碱基堆积力
（碱基的疏水作用与范德华氏力的合力）。
双螺旋结构的多样性
沃森、克里克提出的DNA双螺旋结构是基于92%相对 湿度下得到的DNA的X衍射图像的分析结果。
双螺旋结构的实验基础
查伽夫（Chargaff）规则
分子生物学(杨建雄)
分子生物学（杨建雄）第一章绪论分子生物学1.概念广义：在分子水平上研究生命现象，或用分子的术语描述生物现象的学科侠义：在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制，基因的表达和调控，及基因的突变与交换的分子机制2.研究内容：①以某物种全套基因表达产物的结构和功能②基因传递和表达的途径③基因表达的调控3.三大原则①构成生物大分子的单体是相同的——共同的核酸语言（Nt）、共同的蛋白质语言②生物遗传信息的表达的中心法则相同③生物大分子里面，单体（核苷酸、氨基酸）的排列是不同的4.分子生物学的兴起①Mendel 豌豆杂交实验总结了基因的分离定律和自由组合定律表明生物的遗传性状是由独立的遗传因子决定，这些遗传因子后来被称作基因②遗传的染色体学说，染色体是基因的载体证实：1910年Morgan 利用果蝇进行遗传学实验发现了基因的连锁规律③“一个基因一个酶”假说1941年George Beadle和Edward Tatum 以红色面包霉为研究对象④核素1869年瑞士Miescher他的学生Altmann提出了核酸的概念⑤1910年德国Kossel 首次分离得到单核苷酸，并阐明核酸的主要成分是核糖、磷酸和碱基⑥1924年德国Feulgen 发现核酸中的糖有核糖和脱氧核糖两种，并根据核酸所含核糖的不同，将核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸⑦1929年Kossel学生Levine发现核酸中的碱基主要是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。
还证明核酸是由核苷酸组成的，而核苷酸是由碱基、核糖、磷酸组成的⑧1944年Avery通过肺炎链球菌转化实验证明基因是由DNA构成的1952年Hershey和Chase 利用噬菌体感染细菌实验，证实了DNA是遗传物质⑨1950年Chargaff指出DNA中四种碱基的比例关系：A/T=G/C=1⑩1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型（分子生物学兴起的标志）5.分子生物学的发展①关于基因的复制1958年Meselson和Stahl 同位素实验证实DNA复制的半保留机制1956年Arthur Kornberg 等首先在大肠杆菌中发现了DNA聚合酶Ⅰ1989年Greider等发现端粒酶是以内源性RNA为模板的逆转录酶②关于基因的转录1955年Brachet 洋葱根尖和变形虫实验、Hall和Spiegelman T2噬菌体DNA-RNA杂交实验证实蛋白质合成模板是RNA；1958年Crick提出著名的中心法则1960年Weiss和Hurwitz 发现RNA聚合酶③关于基因的翻译1954年Gamow 推测遗传密码是三联体1961年Crick，Barrett和Brenner等用插入和缺失突变证实了遗传密码是三联体Nirenberg和Khorana破译遗传密码④关于基因表达的调控1961年Jacob和Monod提出基因表达的操纵子学说1976年Tonegawa 发现免疫球蛋白的体细胞重组机制......⑤基因过程的兴起1964年Holliday 提出了DNA重组模型DNA连接酶、逆转录酶、限制性内切核酸酶等加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”技术聚合酶链反应（PCR）技术1985年Mullis第二章核酸的结构和功能DNA是主要的遗传物质1869年瑞士Miescher 从细胞核中分离出含磷很高的酸性化合物，称为核酸1889年他的学生Altmann提出了核酸的概念1910年德国Kossel 首次分离得到单核苷酸，并阐明核酸的主要成分是核糖、磷酸和碱基1924年 德国 Feulgen 发现核酸中的糖有核糖和脱氧核糖两种，并根据核酸所含核糖的不同，将核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸1929年 Kossel 学生 Levine 发现核酸中的碱基主要是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。
分子生物学教学大纲
分子生物学教学大纲第一章：引言- 分子生物学的定义与发展历程- 分子生物学在生物科学中的重要性和应用领域第二章：生物大分子的结构与功能- 蛋白质的结构与功能- 核酸的结构与功能- 碳水化合物的结构与功能- 脂质的结构与功能第三章：遗传信息的传递与表达- DNA的复制与遗传信息的传递- RNA的转录与遗传信息的传递- 蛋白质的翻译与遗传信息的表达- 遗传密码的解读第四章：基因调控与表观遗传学- 转录调控机制与转录因子- 染色质重塑与基因调控- 表观遗传学对基因表达的影响第五章：基因工程与基因治疗- 基因克隆与重组DNA技术- 基因测序与基因组学- 基因治疗的原理与应用第六章：分子进化与系统生物学- 分子进化的基本概念与方法- 分子钟假说与物种起源- 系统生物学的研究方法与应用第七章：细胞生物学中的分子机制- 胞内信号传导与细胞信号转导- 细胞周期调控与细胞分裂- 细胞凋亡与细胞存活信号通路第八章：分子生物学与疾病- 分子诊断与分子标记- 分子靶向治疗与药物研发- 分子生物学在疾病研究与预防中的应用第九章：实验技术与方法- DNA提取与纯化技术- RNA提取与纯化技术- 蛋白质提取与纯化技术- 基因克隆与表达技术结语- 分子生物学的未来发展与趋势- 学生需要掌握的基本实验技能和研究思维以上大纲仅供参考，可根据具体教学需求进行调整。
通过系统有序地学习分子生物学的基本知识和实验技术，学生将能够理解分子生物学在生物科学中的重要性，并具备应用分子生物学解决实际问题的能力。
《分子生物学》教案
《分子生物学》教案第一章：分子生物学概述1.1 分子生物学的定义和发展历程1.2 分子生物学的研究内容和方法1.3 分子生物学的重要性和应用领域第二章：DNA与基因2.1 DNA的结构和功能2.2 基因的概念和作用2.3 基因的表达和调控第三章：RNA与蛋白质3.1 RNA的结构和功能3.2 蛋白质的结构和功能3.3 蛋白质合成和调控第四章：酶与催化作用4.1 酶的定义和特性4.2 酶的分类和作用机制4.3 酶的研究方法和应用第五章：分子生物学实验技术5.1 分子克隆与基因工程5.2 PCR技术及其应用5.3 蛋白质分离和鉴定技术5.4 生物信息学在分子生物学中的应用第六章：基因表达调控6.1 基因表达的转录和翻译过程6.2 真核生物的转录调控机制6.3 翻译调控和后修饰机制第七章：蛋白质结构与功能7.1 蛋白质结构的基本层次7.2 蛋白质功能的多样性7.3 结构决定功能的原则第八章：信号传导与细胞代谢8.1 细胞信号传导的基本概念8.2 细胞信号传导的主要途径8.3 信号传导与细胞代谢的调控第九章：基因组学与遗传变异9.1 基因组学的基本概念和方法9.2 基因组结构和变异类型9.3 遗传变异在疾病和进化中的作用第十章：分子生物学在生物技术与医学中的应用10.1 基因克隆与基因治疗10.2 重组蛋白药物的开发与应用10.3 分子诊断与个性化医疗10.4 生物芯片技术及其应用第十一章：分子生物学实验设计与分析11.1 实验设计的原则和方法11.2 实验数据的收集与分析11.3 实验结果的验证与解释第十二章：蛋白质相互作用与网络12.1 蛋白质相互作用的机制12.2 蛋白质相互作用网络的构建与分析12.3 蛋白质相互作用在生物学中的意义第十三章：RNA干扰与基因沉默13.1 RNA干扰机制及其作用13.2 基因沉默技术在研究中的应用13.3 RNA干扰在医学和生物技术领域的应用第十四章：病毒分子生物学14.1 病毒的基本结构与生命周期14.2 病毒基因组的复制与表达14.3 病毒与宿主细胞的相互作用第十五章：分子生物学在生物技术与医学中的应用案例分析15.1 基因治疗与基因编辑技术的应用15.2 生物制药与重组蛋白的应用15.3 分子诊断与个性化医疗的实践案例重点和难点解析第一章：分子生物学概述重点：分子生物学的定义和发展历程，研究内容和方法，重要性和应难点：分子生物学研究方法的理解和应用。
分子生物学第一章
四、三链DNA
1957年发现在基因的调控区或染色质的 重组部位有DNA的三螺旋结构
Hoogsteen配对
• 在三股螺旋中，通常是一条同型寡聚核苷酸与 寡聚嘧啶核苷酸-寡聚嘌呤核苷酸双螺旋的大沟 结合。第三股的碱基可与Watson-Crick碱基对 中的嘌呤碱形成Hoogsteen配对。
• 第三股螺旋与寡聚嘌呤核苷酸同向平行。 • 类型：Py.Pu*Py Py.Pu*Pu
生物学意义
• DNA二级结构的各种构象间、二级结构和 高级结构间、以及高级结构间的各种构象 变化，始终处于一个动力学平衡中，是基 因表达调控的基础
三、DNA的三级结构
• 概念：指在DNA双螺旋结构基础上，进一步扭曲折叠所形 成的特定空间结构。 • 超螺旋DNA：指DNA双螺旋通过弯曲和扭转所形成的特 定构象，是DNA三级结构的一种结构模式。
生物学意义
• DNA一级结构决定了DNA分子的多样性
– 由1000个脱氧核苷酸组成的DNA，有41000个排列组合， 即有41000个DNA分子
• DNA一级结构的不同是物种间差异的根本原因。
• “基因”与“DNA”
– 不同的基因，其DNA顺序不同
二、DNA的二级结构
☆概念：
指两条脱氧核苷酸链（DNA单链/一级 结构）以反向平行的形式，围绕一个中心 轴盘绕所形成的双螺旋结构。
真核生物和原核生物mRNA结构比较
真核生物 mRNA
原核生物 mRNA
（二）tRNA的结构与功能
tRNA一级结构特点
• 70-90个核苷酸组成 • 3′端：CCA序列（ CpCpAOH ）
– 氨基酸通过与3′-OH端连接，形成氨基酰-tRNA分子
• 含稀有碱基
分子生物学本科第一章
2
1
4
*
2002年，英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特·霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。 Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston
*
2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 Peter Agre Roderick MacKinnon
Bausch & Lomb Investigator microscope – circa 1893
”
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现代显微镜
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1932年，荷兰籍德国人F. Zernike成功设计了相差显微镜（phase contrast microscope)，并因此获1953年诺贝尔物理奖。
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1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明电镜，1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。 TEM
细胞起源与进化； 细胞工程。
细胞核、染色体以及基因表达； 生物膜及细胞器； 细胞骨架体系；
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当前细胞生物学研究三大基本问题
基因组在时间和空间上的有序表达 蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合 物的逐级装配 活性因子与信号分子调节细胞内生 命活动
添加标题
贰
壹
叁
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1869年，瑞士人F. Miescher 从脓细胞中分离出核酸。 1928年，英国微生物学家F.Griffith于发表了著名的肺炎双球菌转化试验。 1944年，美国人O. Avery，C. Macleod 和M. McCarthy等人通过微生物转化试验证明DNA是遗传物质。
分子生物学第一章基因
第八页，共五十六页。
DNA序列测定 即核酸DNA分子一级结构的测定，是现代分子生物学一项重要技术。
序列分析的目的有二：
1）确证性测序
通过测序对突变进行定位和鉴定，应用时测定野生型基因上 同源区和突变体的相应序列，直接在一张胶片上比较二者序 列差异（已知基因序列）。
基因的研究简史:
➢1909年,Johannsen首先使用基因(gene)一词;
➢1926年,Morgan发表了基因论; ➢20世纪40年代,Bendle和Tatum提出了一个基因,一个酶的学
说; ➢20世纪50年代,Benzer提出了顺反子的概念; ➢20世纪60年代,遗传密码的破译使人们对基因表达的机 理有了更多的了解; ➢20世纪90年代,形成了基因的现代概念;
第七页，共五十六页。
（一）DNA的一级结构与功能 1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息
DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都 贮存在DNA分子中。
这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子
上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不 同了。
DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列
第一页，共五十六页。
本章要点:
➢基因的基本概念及基因的结构特点;
➢结构基因中储存的遗传信息; ➢基因结构变异及其与疾病的关系;
第二页，共五十六页。
基因的基本概念:
➢基因的现代生物学概念:基因决定遗传性状的表达,基 因存在于染色体及线粒体DNA上,呈直线排列,并世代相 传; ➢基因的现代分子生物学概念:基因是核酸分子中储存 遗传信息的遗传单位,是RNA和蛋白质相关遗传信息的基 本存在形式;是指储存RNA序列信息和有功能的蛋白质多 肽链序列信息以及表达这些信息所必须的全部核苷酸序 列;
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主讲：庄娟
CELL 04.12.2020 BIOLOGY COUR教S学Eppt
• 细胞生物学从显微水平、超微水平和分子水平等不 同层次研究细胞结构、功能及生活史。
• 细胞生物学由细胞学Cytology发展而来，Cytology 是指对细胞形态（特别是染色体形态）的观察。
• 在我国的基础学科发展规划中，细胞生物学与分子 生物学，神经生物学和生态学并列为生命科学的四 大基础学科。
一 开 始 就 研 究 Schleiden 的 细 胞 形 成 学 说 ， 并 于
1838年提出了“细胞学说”（Cell Theory)这个术
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2、Theodor Schwann（1810~1882)，德国解剖学教
授，一开始就研究Schleiden的细胞形成学说，并
于1838年提出了“细胞学说”（Cell Theory)这
TEM
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• 8、1981年，瑞士人G.Binnig和H.RoherI在IBM苏黎世实 验中心（Zurich Research Center）发明了扫描隧道显微 镜而与电镜发明者Ruska同获1986年度的诺贝尔物理学奖。
Cs atoms (red) on the GaAs surface (blue).
物的逐级装配 3、活性因子与信号分子调节细胞内生
命活动
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•第一阶段：细胞的发现，16世纪末-19世纪30年代。 •第二阶段：细胞学说提出，19世纪30年代-20世纪
中期。
•第三阶段：超微结构研究，20世纪30年代-70年代。 •第四阶段：分子细胞生物学，20世纪70年代分子
体视显微镜。 • 6、1886年，德国人Ernst Abbe 发明复消差显微镜，并改
进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。
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Bausch &教L学opmptb Investigator microscope – circa 1893
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现 代 显 微 镜
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二、细胞学说
1、Matthias Jacob Schleiden（1804~1881)，德国植物 学教授，1838年发表“植物发生论”(Beiträge zur Phytogenesis)，认为无论怎样复杂的植物都有形 形色色的细胞构成。
2、Theodor Schwann（1810~1882)，德国解剖学教授，
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第一节：细胞生物学研究内容与现状
细胞生物学（cell biology）：
细胞生物学是以细胞为研究对象,从细胞的整 体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次， 以动态的观点,研究细胞和细胞器的结构和功 能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学 科。
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细胞生物学研究内容
1、细胞核、染色体以及基因表达；
2、生物膜及细胞器；
3、细胞骨架体系；
4、细胞增殖及调控；
5、细胞分化及调控；
6、细胞衰老与凋亡；
7、细胞起源与进化；
8、细胞工程。
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当前细胞生物学研究三大基本问题
1、基因组在时间和空间上的有序表达 2、蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合
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第一章 历史与展望
HISTORY AND PERSPECTIVE
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本章内容提要
• 第一节 细胞生物学研究内容与现状
• 第二节 细胞生物学简史
一、显微镜的发明与细胞的发现
二、细胞学说
三、细胞学的发展• 第三节Fra bibliotek细胞生物学学习方法
• 第四节 对未来的展望
2、1879年，德国人W. Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂， 于1882年提出了mitosis 这一术语。德国人E. Strasburger (1876~80)在植物细胞中发现有丝分裂。
个术语；1939年发表了“关于动植物结构和生长
一致性的显微研究”
3、1855 德国人R. Virchow 提出“一切细胞来源于
细胞”（omnis cellula e cellula）的著名论断；
进一步完善了细胞学说。
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细胞学说内容： a. 细胞是有机体，一切动植物由细胞发育而来，
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Large Student Microscope made by Charles Chevalier 1840
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• 4、1752年，英国人J. Dollond 发明消色差显微镜。 • 5、1812年，苏格兰人D. Brewster 发明油浸物镜，改进了
• 5、1932年，荷兰籍德国人F. Zernike成功设计了相 差显微镜（phase contrast microscope)，并因此 获1953年诺贝尔物理奖。
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• 7、1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明电镜， 1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。
并由细胞和细胞产物构成。 b. 细胞作为相对独立的单位，既有自己的生命，
又对其他细胞共同组成的整体生命有所益处 c. 新细胞可以通过老的细胞繁殖产生
•恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之
一。
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三、细胞学的发展
1、1839年，捷克人J. E. Pukinye 用protoplasm这一术语描述细 胞物质，“Protoplast”为神学用语，指人类始祖亚当。
学会会员，他一生中制作了200多台显微镜和
400多个镜头，用设计较好的显微镜观察了许多
动植物的活细胞与原生动物。
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Robert Hooke
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Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723).
Magnification ranges at 50-275x.
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克隆出现以来。
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一、显微镜的发明与细胞的发现
1、1590年，荷兰眼镜制造商J和Z.Janssen父子制 作了第一台复式显微镜。
2、1665年，英国人Robert Hook首次描述了植物 细胞(木栓)，命名为cella。
3、1680年，荷兰人A.van Leeuwenhoek成为皇家