药学分子生物学

绪论

一、分子生物学的发展简史

（一）孕育阶段（1820~1950年代）；

1、达尔文进化论

2、遗传学规律的诞生

3、遗传因子在哪里？

4、生命的遗传物质是DNA

5、RNA也是重要的遗传物质

（二）创立阶段（1950~1970年代）；

1、DNA双螺旋结构的确立

2、遗传信息如何传递—中心法则

3、DNA如何复制—半保留复制

4、基因表达如何调控—操纵子学说

5、DNA如何编码蛋白质—密码子（三）发展阶段（1970年代以后）；

1、逆转录酶的发现

2、DNA测序技术的诞生

3、PCR技术的诞生

4、基因工程的诞生

5、人类基因组计划

6、克隆技术的旋风

7、诱导性多能干细胞（iPS）

8、microRNA

9、芯片技术

10、组学：基因组学，转录组学，蛋白质组学，代谢组学

11、CRISPR/Cas系统

二、分子生物学在医药科学中的应用（一）发病机制

1、遗传性疾病：寻找突变基因

2、病原微生物：从分子水平确定其致病机理

3、肿瘤、肥胖等疾病

（二）疾病诊断

PCR技术、核酸杂交、基因芯片等（三）疾病治疗

基因治疗、试管婴儿、三亲婴儿（四）法医学

身份鉴定、亲子鉴定等

（五）医药工业

1、DNA重组技术与新药研究

（1）小分子代谢产物（维生素、氨基酸、抗生素、染料、生物多聚体的前体等）

（2）亚单位疫苗、合成肽疫苗（3）细胞因子、血液因子、激素（4）糖（糖肽＋有机小分子化合物）、核酸（反义核酸、肽核酸）、脂类等

（5）新型反应器（动物、植物等）2、药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物研究

（1）药物疗效与基因多态性相关，个体差异大（如非典型抗精神病药氯氮平）

（2）发现新的靶基因

（3）在蛋白质组水平上研究发病机理

3、中医药

（1）对中医理论的解释

（2）中药：种质鉴定、育种、新的活性成分提取技术

三、“药学分子生物学”教学大纲绪论、细胞

核酸的分子结构、性质和功能

染色质、染色体、基因和基因组

可移动的遗传因子和染色体外遗传因子

DNA的复制、突变、损伤和修复

转录、转录后加工

蛋白质的生物合成－翻译及翻译后过程

基因表达的调控

基因编辑

外源基因表达与基因工程药物

药物生物信息学基础

第一章遗传物质的分子结构、性质和功能

第一节 DNA的结构与功能

第二节 RNA的结构与功能

第三节核酸的分子杂交

第四节反义核酸及药物（调控中讲）

第五节 RNAi （调控中讲）

第六节病毒核酸（自习）

第一节、DNA的结构和功能

DNA的一级结构：指构成DNA的四种脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键彼此连接起来的线性多聚体，以及脱氧核苷酸的排列顺序。

DNA的二级结构：两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。

DNA的三级结构

DNA的功能

第二节、RNA的结构和功能

mRNA tRNA rRNA其他小分子RNA

第三节、核酸的变性、复性、杂交

1、核酸的变性

定义、性质、增色效应、熔点

2、核酸的复性

定义、机制、影响因素

3、核酸杂交技术

Southern blotting

Northern blotting

Western blotting

Eastern blotting

In situ blotting

原位杂交

菌落杂交

以上杂交都有一个共同的缺陷。每次杂交只能有一个探针，

检测一种基因。如何能同时检测多种基因？

——DNA芯片

DNA作为遗传物质的主要优点

1.信息量大，可以缩微；

2.表面互补，电荷互补，双螺旋结构说明了精确复制机理；

3.核糖的2’脱氧，在水溶液中稳定性好；

4.可以突变，以求进化（突变对个体是不幸的，进化对群体是有利的）；

5.有T无U，基因组得以增大，而无C脱氨基成U带来的潜在危险。（尿嘧啶DNA糖苷酶可以灵敏识别DNA中的U而随时将其剔除）。

第一节 DNA的结构与功能

DNA的一级结构

DNA的二级结构

DNA的三级结构

三链DNA

DNA的功能

一、DNA的一级结构

定义：指构成DNA的四种脱氧核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键彼此连接起来的线性多聚体，以及脱氧核苷酸的排列顺序。

脱氧核糖的2’位上没有自由羟基，这是DNA极其稳定的根本原因。

二、DNA的二级结构

两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。

右手螺旋：A-, B-, C-, D- 左手螺旋：Z-（大量存在，抑制转录）

DNA双螺旋模型

1主链

脱氧核糖和磷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接，成为双螺旋的骨架；

两条主链以反向平行的方式组成右手双螺旋，直径2nm左右；

主链位于螺旋的外侧，核糖平面与螺旋轴平行。

2、碱基对

碱基互补配对：A=T，G≡C；碱基位于螺旋的内侧，碱基平面与螺旋轴基本垂直。

3、螺距

双螺旋中任意一条链绕轴一周所升降的距离，3.4nm，10个核苷酸。

4、大沟和小沟

一条宽而深，一条狭而浅；大沟对于蛋白质识别双螺旋DNA上的特定信息是非常重要的。

决定DNA双螺旋结构的因素

氢键；碱基堆积力；磷酸基的静电斥力；碱基分子内能。

三、DNA的三级结构

指在DNA双螺旋结构基础上，进一步扭曲所形成的特定空间结构。

超螺旋结构是主要形式，分为正超螺旋和负超螺旋。正常情况下，负超螺旋占DNA的5%左右。

拓扑异构酶可以断裂磷酸二酯键，造成暂时性的切口，使DNA的一条链得以转越另一条链或双螺旋轴心，改变DNA的拓扑结构。根据异构体化的方式分为二个型。切断一个链而改变拓扑结构的称为Ⅰ型拓扑异构酶（topoisomeraseⅠ），切断二个链的称为Ⅱ型拓扑异构酶

（topoisomeraseⅡ）。

第二节 RNA的结构和功能

信使RNA（mRNA）

转运RNA（tRNA）

核糖体RNA（rRNA）

其他小RNA

茎环结构（stem-loop stucture）发夹结构（hairpin stucture）

一、mRNA