大学课程英汉对照分子生物学导论教学Chapter 1课件
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大学分子生物学经典双语课件
2.1.2.2 Conformation polymorphism of the double helix
Alternative doublehelical structures of DNA
Base Obliquity
helix rise per base pair
bp number per turn
biological activity changed (even lost)； viscosity decreased，粘度 solubility decreased,溶解度 Hyperchromicity: the absorbance of ssDNA is greater than that dsDNA.增色 concentration = 50μg/ml： dNTPs A260 = 1.60 S.S DNA A260 = 1.37 D.S DNA A260 = 1.0
2.1.3
Triplex DNA
1953, Watson & Crick proposed D.S DNA model and found many redundant hydrogen bonding donor and receptors along big grooves. 1957, Felsenfeld proposed T.S DNA concept
transferring the other dsDNA through the break.
Type I topoisomerase
Type II topoisomerase
Contents
1
2 3 4 5 6 7
Structure of DNA Denaturation, renaturation and hybridization
英汉对照分子生物学导论(王勇)Chapter_0
13 / 20
3. How to learn?
Because we have so many things to learn, it is very easy to get lost in these details, and so before we begin to study, we need some guiding principles to give a sense of order to many of these details. 因为我们有这么多内 容要学，而一旦深入 到细节中又很容易迷 失方向，因此在开始 学习之前，我们需要 一些指导原则来帮助 梳理这些细节内容。
Benjamin Lewin Gene VIII
4 / 20
Introduction / 引 言
1. What is molecular biology? 什么是分子生物学？
2. What should we learn? 我们应该学习什么内容？
3. How to learn? 如何学习？
5 / 20
19 / 20
A wonderful molecular world !
20 / 20
1. What is molecular biology?
Molecular biology: “How does a set of molecules make a dynamic living organism?” The most fundamental feature of all known life is the ability to reproduce and the ability to grow. If organisms were not able to reproduce, life would be impossible.
3. How to learn?
Because we have so many things to learn, it is very easy to get lost in these details, and so before we begin to study, we need some guiding principles to give a sense of order to many of these details. 因为我们有这么多内 容要学，而一旦深入 到细节中又很容易迷 失方向，因此在开始 学习之前，我们需要 一些指导原则来帮助 梳理这些细节内容。
Benjamin Lewin Gene VIII
4 / 20
Introduction / 引 言
1. What is molecular biology? 什么是分子生物学？
2. What should we learn? 我们应该学习什么内容？
3. How to learn? 如何学习？
5 / 20
19 / 20
A wonderful molecular world !
20 / 20
1. What is molecular biology?
Molecular biology: “How does a set of molecules make a dynamic living organism?” The most fundamental feature of all known life is the ability to reproduce and the ability to grow. If organisms were not able to reproduce, life would be impossible.
分子生物学ppt课件完整版
肿瘤标志物
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
分子生物学ppt课 件完整版
目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
分子生物学ppt课 件完整版
目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
分子生物学导论(ppt)
1909年，丹麦遗传学家 W. Johannsen首先使用 “基因”一词。
二十世纪初，美国遗传学家Morgan提
出了基因学说。他指出：种质必须由独
立的要素组成，我们把这些要素称为遗
传因子，或者简单地称为基因。
Morgan及其助手发现了连锁遗传
规律，并且第一次将代表某一性 状的基因，同某一特定的染色体
遗传信息的载体。
1953年Watson和Crick提出DNA右手 双螺旋模型，于1962年和Wilkins共享 诺贝尔生理医学奖。
同年，Sanger首次阐明了胰岛素的一级 结构，开创了蛋白质序列分析的先河， 他于1958年获诺贝尔化学奖。
1954年Crick提出遗传信息传递的
中心法则。 1958年，Meselson和Stahl提出了 DNA的半保留复制。
1982年Prusiner提出“感染性蛋白质颗
粒”的存在；次年将这种蛋白颗粒命名
为朊病毒蛋白（prion protein, PrP）。
1997年，Prusiner因为发现朊病毒而获
得诺贝尔生理医学奖。
1984年，德国人Kohler、美国人
Milstein和丹麦科学家Jern由于发
展了单克隆抗体技术而分享了诺贝
1995年6月，德国正式开始HGP。
任务与进展
遗传图谱（genetic map)： 定义
又称连锁图谱（linkage map)或遗传连锁 图谱（genetic linkage map)，是指人类 基因组内基因以及专一的多态性DNA标记 (marker)相对位置的图谱，其研究经历了 从经典的遗传图谱到现代遗传图谱的过程。
从生物物理学角度的定义 生命有三要素：物质、能量、信息 在生物体的整个运动过程中，贯 穿了物质、能量、信息三者的变化、 协调和统一。
英汉对照分子生物学导论课件Sample
Vocabulary of Day 3 (4/4)
anti-parallel base-stacking major groove minor groove
nanometer denature
denaturation absorbance
absorb adsorb
反向平行的 碱基堆积 （DNA）大沟 （DNA）小沟 纳米 变性（动词） 变性（名词） 吸收（名词） 吸收（动词） 吸附
1) Nitrogenous base / 含氮碱基
2) Sugar / 糖
No oxygen here !
Ribonucleotides and deoxyribonucleotides 核糖核苷酸 与 脱氧核糖核苷酸
3) Triphosphate / 三磷酸
NH2 65 1N
7 N
8
O
O
2.4 DNA in the Cell
2.4 细胞中的DNA
2.5 RNA (Ribonucleic Acid)
2.5 RNA（核糖核酸）
2.6 Experiments
2.6 实验研究
Vocabulary of Day 3 (1/4)
nucleic acid genetic material
inherit nucleotide nitrogenous base triphosphate
1.1
Tm
1.0 65 70 75 80 85 90 95
Temperature
Light absorbance by DNA
DNA对光的吸收
dsDNA
ssDNA
2.1 Properties of a Genetic Material
英汉对照分子生物学导论Chapter 1
41 / 45
Allosteric regulation / 别构调节
42 / 45
Now showing
Allosteric Regulation of Enzymes
File: biophoto7
Life
Allosteric Regulation of Enzymes (2’)
43 / 45
10 / 45
N-terminus and C-terminus / N-末端和 末端 末端和C-末端 末端和
11 / 45
1.2 Protein Conformations / 1.2 蛋白质的构象
1.2.1 Describing Protein Structure 1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding 1.2.1 描述蛋白质 的结构 1.2.2 蛋白质折叠的 化学和物理基础
Parallel and antiparallel β sheets
16 / 45
Tertiary structure / 三级结构
αhelix βsheet Turn
17 / 45
Quaternary structure / 四级结构
One subunitபைடு நூலகம்
18 / 45
1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding
4 / 45
Structures of hydrophobic amino acids
5 / 45
Structures of the hydrophilic amino acids
6 / 45
分子生物学 第一章 绪论 PPT课件
Friedrich Miescher (1844-1895)
1869年 法国的米歇尔从白细胞核中分离出DNA
1879年
德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体 1903年
Wilhelm Ludwig Johannsen 1857～1927
美国细胞学家萨顿提出了遗传的染色体学说
1909年
丹麦生物学家约翰逊创造了基因（gene）一词
解决可能引发的伦理,法律和社会问题
物种 DNA数量
HBV 3.2kb
噬菌体 49kb
大肠杆 4000kb
酵母 17000kb
果蝇 164000kb
人 3000000kb
分级鸟枪测序法
基因组DNA细菌人工染色体 DNA克隆的排序（物理作图）
分段测序
随机打断后克隆 DNA测序
DNA序列的组装
基因组测序 的一般流程
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理和医学奖
1975年 D.Baltimore 逆转录酶，DNA病毒
诺贝尔生理和医学奖
H.M.Temin
R.Dolbeco
1978年 W.Arber
DNA限制性内切酶
诺贝尔生理和医学奖
D.Nathens
H.O.Smith
1980年 P.Berg
1994 Transgenic tomatoes sold in the shops
Two methods of producing transgenic mice
转基因 动物的 一般制 备过 程。
转基因动 物的一般 制备过程 （续）。
1988 Transgenic sheep
1989 a transgenic pig
分子生物学英文课件
(And some phenotypes are determined by more than one gene) (The luck of Mendel’s discovery: a simple trait)
Figure 1-2 The inheritance of flower color in the snapdragon (金鱼草).
Chapter 2: Nucleic Acids convey genetic information
The stories/efforts led to the fundamental knowledge of life, which open a new era of modern biology.
By the 1930s, geneticists began speculating as to what sort of molecules could have the kind of stability that the gene demanded, yet be capable of permanent, sudden change to the mutant forms that must provide the basis of evolution... It was generally assumed that genes would be composed of amino acids because, at that time, they appeared to be the only biomolecules with sufficient complexity to convey genetic information. This hypothesis is eventually dead from its shaking base and attractive complexity.
Figure 1-2 The inheritance of flower color in the snapdragon (金鱼草).
Chapter 2: Nucleic Acids convey genetic information
The stories/efforts led to the fundamental knowledge of life, which open a new era of modern biology.
By the 1930s, geneticists began speculating as to what sort of molecules could have the kind of stability that the gene demanded, yet be capable of permanent, sudden change to the mutant forms that must provide the basis of evolution... It was generally assumed that genes would be composed of amino acids because, at that time, they appeared to be the only biomolecules with sufficient complexity to convey genetic information. This hypothesis is eventually dead from its shaking base and attractive complexity.
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Tertiary structure / 三级结构
αhelix βsheet Turn
17 / 45
Quaternary structure / 四级结构
One subunit
18 / 45
1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding
Chapter 1 Amino Acids to Proteins
1.1 Protein Composition
1.1 蛋白质的组成
1.2 Protein Conformations
1.2 蛋白质的构象
1.3 Protein Structure and
1.3 蛋白质的结构与
Function: A Few Examples
19 / 45
1) Covalent bond / 共价键
H +1
+1 H
H－H
+1
+1
Covalent bond
Shared electrons
20 / 45
Covalent bond / 共价键
F
W W
M
EA
IKAGSR
FPVL
Q
CIH
E
I Y
T
N
D
KG
Covalent bond
21 / 45
35 / 45
ATP synthetase / ATP合成酶
36 / 45
Allosteric regulation / 别构调节
37 / 45
lac repressor / lac阻遏蛋白
38 / 45
1.5 Experiments / 1.5 实验研究
Primary structure Secondary structure Tertiary structure Quaternary structure
dialyse dialysis
39 / 45
COO━ + H3N C H
CH2
CH2
C
O
O━
Glu
COO━ + H3N C H
CH2 CH2 CH2 CH2 N+ H3
Lys
27 / 45
4) Van der Waals forces / 范德华力
Atom 1
Atom 2
van der Waals force
28 / 45
5) Hydrophobic interaction
5 / 45
Structures of the hydrophilic amino acids
6 / 45
Structures of the 20 common amino acids
Negative charge
Positive charge
7 / 45
The formation of a peptide bond
9 Hydrophobic R groups 疏水的R基团
Glycine
甘氨酸
Alanine
丙氨酸
Isoleucine 异亮氨酸
Leucine
亮氨酸
Methionine 甲硫氨酸
Phenylalanine 苯丙氨酸
Tryptophan 色氨酸
Proline
脯氨酸
Valine
缬氨酸
Gly G Ala A Ile I Leu L Met M Phe F Trp W Pro P Val V
Covalent bond / 共价键
Covalent bond
22 / 45
2) Hydrogen bond / 氢键
δ+H
H δ+
Oδ
δ+H
H δ+
Oδ
δ+ H
Hydrogen bond
H δ+ Oδ
23 / 45
Hydrogen bond / 氢键
Hydrogen bond
24 / 45
8 / 45
Partial double bond / 部分双键
Partial double bond
O
C N
H
OC
N+ H
9 / 45
Rigid and flexible bonds
3D structure
10 / 45
N-terminus and C-terminus / N-末端和C-末端
生命几乎就是蛋白质 的杰作。蛋白质让生 物可以生长和繁殖。 它们为生物提供了外 形和力量，以及运动 功能。 在细胞中，蛋白质无 处不在，行使着几乎 任何功能。
2 / 45
1.1 Protein Composition / 蛋白质的组成
3 / 45
The twenty amino acids and their abbreviation
Glutamine 谷氨酰胺 Gln Q
Cysteine
半胱氨酸 Cys C
Tyrosine
酪氨酸
Tyr Y
3 Basic R groups 碱性的R基团
Arginine
精氨酸
Arg R
Histidine
组氨酸
His H
Lysine
赖氨酸
Lys K
4 / 45
Structures of hydrophobic amino acids
2 Acidic R groups 酸性的R基团
Aspartic acid 天冬氨酸 Asp D
Glutamic acid 谷氨酸
Glu E
6 Hydrophilic R groups 亲水的R基团
Serine
丝氨酸
Ser S
Threonine 苏氨酸
Thr T
Asparagine 天冬酰胺 Asn N
Structure adaptive to function carbonic anhydrase
32 / 45
Kinesin / 驱动蛋白
33 / 45
1.4 The Dynamics of Proteins
34 / 45
Induced-fit vs. lock-and-key models
功能：几个例子
1.4 The Dynamics of Proteins 1.4 蛋白质动力学
1.5 Experiments
1.5 实验研究
1 / 45
Chapter 1 Amino Acids to Proteins
第1章 氨基酸到蛋白质
Life is most directly the work of proteins. Proteins allow organisms to grow and reproduce. They provide shape, strength and movement. In the cell, proteins are everywhere and do almost everything.
12 / 45
1.2.1 Describing Protein Structure
13 / 45
α helix / α螺旋
H N
R2 CH C
OHΒιβλιοθήκη NR5 CH CO
Hydrogen bond
(a)
(b)
14 / 45
β sheet / β折叠
Hydrogen bond
15 / 45
Parallel and antiparallel β sheets
3) Ionic bond / 离子键
Na
Cl
+11
+17
The ionic bond of sodium chloride, NaCl
25 / 45
Partial charges vs. Full charges
Na
Cl
δ–
Na
Cl
+11
+17
δ+
δ+
26 / 45
Ionic bond / 离子键
?
29 / 45
Nonpolar molecules are forced together
Water molecules get contacts with each other.
30 / 45
Hydrophobic interaction / 疏水相互作用
31 / 45
1.3 Protein Structure and Function
11 / 45
1.2 Protein Conformations / 1.2 蛋白质的构象
1.2.1 Describing Protein Structure
1.2.1 描述蛋白质 的结构
1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding
1.2.2 蛋白质折叠的 化学和物理基础
Physical interactions involved in protein folding 1) Covalent bonding 2) Hydrogen bonding 3) Ionic bonding 4) Van der Waals forces 5) Hydrophobic interaction
Tertiary structure / 三级结构
αhelix βsheet Turn
17 / 45
Quaternary structure / 四级结构
One subunit
18 / 45
1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding
Chapter 1 Amino Acids to Proteins
1.1 Protein Composition
1.1 蛋白质的组成
1.2 Protein Conformations
1.2 蛋白质的构象
1.3 Protein Structure and
1.3 蛋白质的结构与
Function: A Few Examples
19 / 45
1) Covalent bond / 共价键
H +1
+1 H
H－H
+1
+1
Covalent bond
Shared electrons
20 / 45
Covalent bond / 共价键
F
W W
M
EA
IKAGSR
FPVL
Q
CIH
E
I Y
T
N
D
KG
Covalent bond
21 / 45
35 / 45
ATP synthetase / ATP合成酶
36 / 45
Allosteric regulation / 别构调节
37 / 45
lac repressor / lac阻遏蛋白
38 / 45
1.5 Experiments / 1.5 实验研究
Primary structure Secondary structure Tertiary structure Quaternary structure
dialyse dialysis
39 / 45
COO━ + H3N C H
CH2
CH2
C
O
O━
Glu
COO━ + H3N C H
CH2 CH2 CH2 CH2 N+ H3
Lys
27 / 45
4) Van der Waals forces / 范德华力
Atom 1
Atom 2
van der Waals force
28 / 45
5) Hydrophobic interaction
5 / 45
Structures of the hydrophilic amino acids
6 / 45
Structures of the 20 common amino acids
Negative charge
Positive charge
7 / 45
The formation of a peptide bond
9 Hydrophobic R groups 疏水的R基团
Glycine
甘氨酸
Alanine
丙氨酸
Isoleucine 异亮氨酸
Leucine
亮氨酸
Methionine 甲硫氨酸
Phenylalanine 苯丙氨酸
Tryptophan 色氨酸
Proline
脯氨酸
Valine
缬氨酸
Gly G Ala A Ile I Leu L Met M Phe F Trp W Pro P Val V
Covalent bond / 共价键
Covalent bond
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2) Hydrogen bond / 氢键
δ+H
H δ+
Oδ
δ+H
H δ+
Oδ
δ+ H
Hydrogen bond
H δ+ Oδ
23 / 45
Hydrogen bond / 氢键
Hydrogen bond
24 / 45
8 / 45
Partial double bond / 部分双键
Partial double bond
O
C N
H
OC
N+ H
9 / 45
Rigid and flexible bonds
3D structure
10 / 45
N-terminus and C-terminus / N-末端和C-末端
生命几乎就是蛋白质 的杰作。蛋白质让生 物可以生长和繁殖。 它们为生物提供了外 形和力量，以及运动 功能。 在细胞中，蛋白质无 处不在，行使着几乎 任何功能。
2 / 45
1.1 Protein Composition / 蛋白质的组成
3 / 45
The twenty amino acids and their abbreviation
Glutamine 谷氨酰胺 Gln Q
Cysteine
半胱氨酸 Cys C
Tyrosine
酪氨酸
Tyr Y
3 Basic R groups 碱性的R基团
Arginine
精氨酸
Arg R
Histidine
组氨酸
His H
Lysine
赖氨酸
Lys K
4 / 45
Structures of hydrophobic amino acids
2 Acidic R groups 酸性的R基团
Aspartic acid 天冬氨酸 Asp D
Glutamic acid 谷氨酸
Glu E
6 Hydrophilic R groups 亲水的R基团
Serine
丝氨酸
Ser S
Threonine 苏氨酸
Thr T
Asparagine 天冬酰胺 Asn N
Structure adaptive to function carbonic anhydrase
32 / 45
Kinesin / 驱动蛋白
33 / 45
1.4 The Dynamics of Proteins
34 / 45
Induced-fit vs. lock-and-key models
功能：几个例子
1.4 The Dynamics of Proteins 1.4 蛋白质动力学
1.5 Experiments
1.5 实验研究
1 / 45
Chapter 1 Amino Acids to Proteins
第1章 氨基酸到蛋白质
Life is most directly the work of proteins. Proteins allow organisms to grow and reproduce. They provide shape, strength and movement. In the cell, proteins are everywhere and do almost everything.
12 / 45
1.2.1 Describing Protein Structure
13 / 45
α helix / α螺旋
H N
R2 CH C
OHΒιβλιοθήκη NR5 CH CO
Hydrogen bond
(a)
(b)
14 / 45
β sheet / β折叠
Hydrogen bond
15 / 45
Parallel and antiparallel β sheets
3) Ionic bond / 离子键
Na
Cl
+11
+17
The ionic bond of sodium chloride, NaCl
25 / 45
Partial charges vs. Full charges
Na
Cl
δ–
Na
Cl
+11
+17
δ+
δ+
26 / 45
Ionic bond / 离子键
?
29 / 45
Nonpolar molecules are forced together
Water molecules get contacts with each other.
30 / 45
Hydrophobic interaction / 疏水相互作用
31 / 45
1.3 Protein Structure and Function
11 / 45
1.2 Protein Conformations / 1.2 蛋白质的构象
1.2.1 Describing Protein Structure
1.2.1 描述蛋白质 的结构
1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding
1.2.2 蛋白质折叠的 化学和物理基础
Physical interactions involved in protein folding 1) Covalent bonding 2) Hydrogen bonding 3) Ionic bonding 4) Van der Waals forces 5) Hydrophobic interaction