生物化学 10.分子生物学
简述生物化学与分子生物学的关系
生物化学与分子生物学是生命科学中两个重要的学科，它们密切相关，但又各自有着不同的研究对象和范畴。
下面将通过对生物化学和分子生物学的定义、研究内容、发展历程以及两者之间的关系进行简述，帮助读者更好地理解这两门学科的内涵和通联。
一、生物化学的定义和研究内容1. 生物化学是研究生物体内化学成分和化学反应的科学，是化学和生物学的交叉学科。
2. 生物化学研究的主要内容包括生物大分子（蛋白质、核酸、多糖和脂类）的结构、性质和功能，生物代谢过程的机理和调控，以及生物体内的营养物质转化和能量代谢等。
二、分子生物学的定义和研究内容1. 分子生物学是研究生物体内生物分子结构和功能的学科，主要关注生命现象的分子机理和调控机制。
2. 分子生物学的研究内容包括基因结构与表达调控、蛋白质合成与功能、细胞信号转导、基因工程技术等。
三、生物化学与分子生物学的关系1. 两者的通联a. 生物化学和分子生物学都是以化学分子为研究对象，关注生物体内的分子结构和功能。
b. 两者在研究方法和手段上有很多相似之处，如核酸和蛋白质的纯化、酶反应的动力学研究等。
c. 生物化学与分子生物学的发展成就也为两者的交叉融合提供了丰富的研究素材和方法。
2. 两者的区别a. 生物化学主要关注生物大分子的结构、性质和代谢途径，侧重于化学反应和能量转化的研究。
b. 分子生物学主要关注生物分子的功能和调控机理，重点在于基因组学、蛋白质组学等高通量数据的挖掘和分析。
四、生物化学与分子生物学的发展历程1. 生物化学的发展历程a. 19世纪末，生物化学作为一个独立的学科逐渐形成，代表人物有梅耶（F. Miescher）等。
b. 20世纪初，生物化学进入蛋白质和酶的研究阶段，代表人物有费尔霍夫（E. Fischer）等。
c. 20世纪中叶以后，生物化学进入生物大分子和代谢途径的研究阶段，代表人物有林纳斯·鲍林（L. Pauling）等。
2. 分子生物学的发展历程a. 20世纪50年代，DNA的双螺旋结构的发现标志着分子生物学的诞生，代表人物有沃森（J. Watson）和克里克（F. Crick）等。
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释分子生物学考试重点一、名词解释1、分子生物学(molecular biology)：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。
2、C值(C value)：一种生物单倍体基因组DNA的总量。
在真核生物中，C值一般是随生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等生物。
3、DNA多态性(DNA polymorphism)：DNA多态性是指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异。
4、端粒(telomere)：端粒是真核生物线性基因组DNA末端的一种特殊结构，它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。
5、半保留复制(semi-conservative replication)：DNA 在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。
这样形成的两个DNA分子与原来DNA 分子的碱基顺序完全一样。
一次，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA 的半保留复制。
6、复制子(replicon)：复制子是指生物体的复制单位。
一个复制子只含一个复制起点。
7、半不连续复制(semi-discontinuous replication)：DNA 复制过程中，一条链的合成是连续的，另一条链的合成是中断的、不连续的，因此称为半不连续复制。
8、前导链(leading strand)：与复制叉移动的方向一致，通过连续的5W聚合合成的新的DNA链。
9、后随链(lagging strand)：与复制叉移动的方向相反，通过不连续的5\T聚合合成的新的DNA链。
10、AP位点(AP site)：所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核酸位点的糖昔水解酶，它能特异性切除受损核昔酸上N-B糖昔键，在DNA链上形成去嘌吟或去嘧啶位点，统称为AP位点。
11、cDNA(complementary DNA)：在体外以mRNA 为模板，利用反转录酶和DNA聚合酶合成的一段双链DNA。
生物化学与分子生物学 ppt课件
学科
杂志总数 >10
平均引用指数
>30杂志数
总论 化学 物理 数学 生物
3 2 5 1 38
17.8 11.8 22.0 18.2 19.1
0 0 2 0 7
• 下面让我们来看一看从1910年到现在分子生物学史上的一 些情况。
1910年，德国科学家Kossel获得了诺贝尔生理医学奖， 他首先分离出腺嘌呤、 胸腺嘧啶、和组氨酸。 1959年，Uchoa发现了细菌的多核苷酸磷酸化酶，成 功地合成了核糖核酸，研究并重建了将基因内的遗传信息 通过RNA中间体翻译成蛋白质的过程。而Kornberg则实现 了DNA分子在细菌细胞和试管内的复制。他们共同分享了 当年的诺贝尔生理医 学奖。 1962年，Watson和Crick因为在1953年提出了DNA 的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共享诺贝尔生理医学奖， 后者通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了Watson和 Crick 的DNA模型。
PCR、转基因(transgene)、基
因剔除（gene knock out）等
核酶(ribozyme)的发现 人类基因组计划(human genome project) 后基因组研究（蛋白质组学proteomics）
• 1985年5月，加州大学校长Robert提出测定人
类基因组全序列 • 1986年3月，诺贝尔奖获得者Dulbecco首次提 出人类基因组计划的概念 • 1990年10月，正式启动人类基因组计划 • 1999年7月，中国科学院遗传研究所承担了1%
1993年，Roberts和Sharp由于在断裂基因方面的工 作而荣获诺贝尔生理医学奖。 Mullis由于发明PCR仪而与 第一个设计基因定点突变的Smith共享诺贝尔化学奖。
生物化学与分子生物学人卫版教材全集ppt课件
03
分子生物学基础
DNA、RNA和蛋白质的结构与功能
01
DNA双螺旋结构
DNA是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的双螺
旋结构，碱基位于内侧，通过氢键相互配对，磷酸和脱氧糖在外侧构成
基本骨架。
02
RNA种类与结构
RNA是单链结构，根据功能不同分为mRNA、tRNA和rRNA。mRNA
是蛋白质合成的直接模板；tRNA具有携带氨基酸进入核糖体的功能；
rRNA是核糖体的主要成分，参与蛋白质合成。
03
蛋白质结构与功能
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有复杂的空间构
象和多样的生物学功能。
生物催化剂与代谢途径
总结词
介绍生物催化剂和代谢途径的基本概 念和作用。
详细描述
生物催化剂是指酶，具有高效性和专 一性，能够加速生物体内的代谢反应 。代谢途径是指一系列相互关联的生 化反应序列，是生物体内物质转化和 能量转化的基础。
生物氧化与能量转换
总结词
介绍生物氧化和能量转换的过程和作用。
详细描述
对人类社会的影响与意义
医领域
生物化学与分子生物学的发展将有助于疾病的早期诊断、 预防和治疗，提高人类的健康水平和生活质量。
工业领域
利用生物化学与分子生物学的原理和技术，开发新的工业 生产技术和工艺，降低能耗和环境污染，促进可持续发展 。
农业领域
通过分子生物学和基因工程技术的应用，培育出抗逆、抗 病、优质、高产的农作物新品种，提高农业生产效率和粮 食安全水平。
生物化学与分子生物学
第二章 蛋白质的结构与 功能 Structure and Function of Protein
•
蛋白质在生命过程中具有重要作用
几乎一切生命现象都要通过蛋白质的结构与功 能而体现出来
•收缩蛋白
•机体的运动
•酶 •贮存蛋白 •调节蛋白
•结构蛋白
•催化作用
•贮存功能 •调节代谢活动 •结构和支持作用
了酶学基础
•
重要成果
营养学：发现了人类必需氨基酸、必需脂肪酸 和多种维生素
内分泌：发现了多种激素，并将其分离、合成 酶学：酶结晶获得成功 物质代谢：对生物体内主要物质的代谢途径已基本确定•来自•近年来生物化学的研究进展
DNA双螺旋结构的提出
重组DNA技术
PCR、转基因(transgene)、基 因剔除（gene knock out）等
•
一、组成蛋白质的基本单位——氨基酸 （amino acid）
（一）氨基酸的结构通式：
•α
•α
•
•
（二） 氨基酸的分类
1. 非极性氨基酸：7种，包括5种脂肪族氨 基酸、苯丙氨酸、一般脯氨酸也列入此类 。它们的R基团具有疏水性，不易溶于水 。一般说来其侧链越大，疏水作用也越强 。
•
•
2. 极性氨基酸：8种，包括3种含羟基氨 基酸（酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸）、色 氨酸和蛋氨酸、2种酰胺氨基酸、和半胱 氨酸。它们的R基团有极性，但不解离， 或仅极弱地解离，有亲水性。半胱氨酸 和酪氨酸的侧链极性最强。
•
常见的生物活性肽
谷胱甘肽（glutathione,GSH）：机体内重
要的还原剂
•
•
多肽类激素
催产素（9肽）、加压素（9肽） 、促肾上腺 皮质激素（39肽） 、促甲状腺释放激素（3肽 ）
分子生物学与生物化学
分子生物学与生物化学分子生物学是研究生物体分子结构、功能及其相互作用的学科，而生物化学是研究生物体生命现象中的化学反应及其机制的学科。
这两个学科在研究生物领域中占据重要的地位，并且相互交叉、互为支撑。
一、分子生物学的基本概念和研究方法分子生物学的研究对象是生物体内的分子，主要包括蛋白质、核酸、糖类等。
通过分析这些分子的结构和功能，可以揭示生物体的遗传信息、代谢途径、信号传导等基本生命过程。
分子生物学的研究方法包括PCR技术、DNA测序、基因克隆、蛋白质表达与纯化、电泳分析等，这些方法的发展和应用不仅促进了分子生物学的快速发展，也推动了生物化学的进步。
二、生物化学在分子生物学中的应用生物化学是研究生物体内化学反应的学科，关注生命现象中的物质转化和能量变化。
它与分子生物学的关系密切，生物化学的研究成果为分子生物学提供了理论基础和实验手段。
例如，生物化学研究揭示了DNA的结构与遗传物质的信息传递之间的关系，为DNA的克隆和测序奠定了基础；同时，生物化学还深入研究了蛋白质的结构与功能，为蛋白质工程和药物研发提供了重要依据。
三、分子生物学在生物化学中的应用分子生物学的研究成果为生物化学提供了更深入的认识和解释。
分子生物学通过研究生物基因组、蛋白质组等大规模生物信息的收集和分析，提供了对生物化学反应的全局认识。
例如，通过基因表达谱研究，可以了解到不同组织、不同生理状态下基因表达的变化，揭示生物体内多种生化途径的调控机制。
此外，分子生物学还应用于疾病诊断与治疗，例如通过检测特定基因的突变以确定遗传性疾病的发生风险，或利用基因工程技术研发靶向治疗药物。
四、分子生物学和生物化学的发展趋势随着科学技术的不断进步，分子生物学与生物化学的研究方法不断更新和完善。
高通量测序技术、质谱分析、结构生物学等技术的发展，为我们揭示更多生物分子的组成和功能提供了更多手段。
此外，生物信息学、系统生物学等新兴学科的出现使得研究者能够更好地整合和分析大规模生物数据，实现对生物体系的系统级理解。
生物化学和分子生物学
1．5生物化学和分子生物学1．什么是生物化学。
生物化学（简称“生化”）是医学的重要基础学科之一。
它是用化学的原理和方法探讨生命现象的科学领域，可概括称为“生命的化学”。
其研究涉及生物体的化学组成；生物膜、酶、维生素、代谢、激素；遗传生化；组织与血液生化；分子病；营养与衰老的分子基础等。
2．什么是分子生物学。
分子生物学是20世纪从生物化学扩展建立的一门生命科学的新学科，它从分子水平上研究生命现象的物质基础，探讨细胞的大分子、亚细胞结构和染色体，蛋白质与核酸，并重点揭示基因的结构、复制、转录与翻译，遗传信息的维持、传递和表达，以及细胞信号的转导等。
3．生化和分子生物学与临床医学有何联系。
这两门学科与临床医学有着十分密切的联系，通过生化与分子生物学技术，有助于从分子水平阐明许多疾病的发病机制，为它们的预防和治疗提供新思路和新途径，例如近年来已发现2型糖尿病是一种多基因遗传异质性疾病，在不同患者可能由不同基因变异而发病，又如细胞癌基因，促癌基因与抑癌基因参与了某些癌肿的发生和发展。
4．细胞有哪两大类。
它们的结构如何。
根据它们在进化中的低位和结构的复杂程度，可将细胞分为两大类。
（1）原核细胞：一般较小，为1~10um，其外部由细胞膜包围，膜外紧贴着细胞壁，胞质中含有一环状DNA，分布于核区。
另外，还含有核糖体、中间体、糖原粒和脂肪滴，但不含线粒体和内质网。
细菌、立克次体和支原体等属原核细胞。
（2）真核细胞：其结构可分为细胞膜、细胞质和细胞核3部分。
真核细胞含有的亚细胞显微结构又分为膜相结构和非膜相结构。
前者包括细胞膜、核膜和各种由膜包绕的细胞结构，如线粒体、高尔基复合体、溶酶体和内质网等。
膜相结构的膜统称为生物膜；后者指没有膜环绕的各种细胞结构，如核糖体、染色质、核仁等。
5．生物膜的化学组成是什么。
生物膜是由脂类、蛋白质和糖类组成的复杂结构，前两者又是所有膜的主要成分。
在同一细胞核不同细胞的不同生物膜中，它们的组成却相差悬殊。
生物化学与分子生物学
生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学是现代生物科学中重要的分支领域。
它们研究生物体内分子结构、功能与相互作用的规律，为人们深入了解生命的本质和机制提供了重要的理论支持。
本文将从生物化学和分子生物学的基本概念入手，探讨它们的研究内容和应用前景。
一、生物化学的基本概念生物化学是研究生物体内化学成分及其相关反应的科学。
它主要关注生物分子的组成、结构和功能。
生物化学的研究对象包括蛋白质、核酸、糖类、脂类等，以及这些分子之间的相互作用和反应机制。
通过研究生物分子的化学性质及其在生命活动中的功能，生物化学揭示了生命现象背后的化学本质。
二、分子生物学的基本概念分子生物学是研究生物体内分子结构和功能的科学。
它以分子尺度的研究为基础，研究生物分子的组装、结构与功能关系，揭示生命现象的分子机理。
分子生物学关注基因的结构与功能、蛋白质的合成与调控、细胞信号传导等分子水平的生物现象，并研究这些分子事件在个体发育、遗传传递、疾病发生等方面的作用机制。
三、生物化学与分子生物学的关系生物化学和分子生物学是紧密相关的两个学科，它们相互依存、相互补充，共同构建了现代生物科学的基础。
生物化学研究为分子生物学提供了丰富的生物分子结构和功能信息，为深入了解生物分子的结构与功能奠定了基础。
而分子生物学则以生物化学为理论依据，通过技术手段的发展，揭示了生物分子在细胞和生物体层面的具体行为，为生物化学的理论提供了支持。
四、生物化学与分子生物学的应用前景生物化学和分子生物学的研究成果在许多领域具有广泛的应用前景。
例如，在医药领域，生物化学和分子生物学为新药研发提供了理论基础和技术手段，有助于发现和设计更安全、更高效的药物。
在农业领域，这两个学科的研究可以为作物品质改良和抗病虫害育种提供重要的依据。
此外，生物化学和分子生物学还在环境保护、食品安全等方面具有重要的应用价值。
综上所述，生物化学与分子生物学是现代生物科学中的重要学科，它们以生物分子为研究对象，揭示了生命的化学本质和分子机理。
生物化学与分子生物学教材课件全集
基因编辑技术
基因编辑技术是指通过人工手段对生物体 基因进行精确编辑和修改的技术，如 CRISPR-Cas9技术等。
基因组学
基因组学是指研究生物体基因组的学科， 包括基因组测序、基因组功能和基因组演 化等方面的研究。
生物信息学
生物信息学是指利用计算机科学和数学的 方法和手段，研究生物系统的信息性质、 信息过程和信息规律的科学。
蛋白质的合成是通过mRNA的 翻译实现的，核糖体是蛋白质 合成的场所。
核酸代谢
01
02
03
04
核酸是生物体内重要的遗传物 质，通过核酸代谢，生物体可
以合成和降解核酸。
DNA的复制是核酸代谢的重 要途径，它通过一系列酶促反 应将DNA复制成精确的副本
。
DNA的转录是另一种核酸代 谢途径，它通过一系列反应将
合成生物学定义
合成生物学是一门通过设计和构建人 工生物系统来探索生命现象的科学。
合成生物学研究内容
合成生物学主要研究如何设计和构建 人工生物系统，包括基因线路、细胞 工厂和人工组织等。
合成生物学应用
合成生物学在药物研发、生物能源、 生物安全和环境保护等领域具有广泛 的应用价值。
跨学科研究与应用
01
系统生物学与合成生物学
系统生物学定义
系统生物学是一门研究生物系统中所 有组成成分的相互关系的科学。
系统生物学研究内容
通过研究生物系统中各个组分之间的 相互作用和相互调控，揭示生物系统 的整体行为和功能。
系统生物学应用
系统生物学在药物研发、疾病诊断和 治疗、生物工程和环境保护等领域具 有广泛的应用价值。
领域具有广泛的应用价值。
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THANKS
生物化学必看知识点总结优秀
引言概述:生物化学是研究生物体内化学成分的组成、结构、功能以及各种生物化学过程的机理的学科。
掌握生物化学的基本知识是理解生物体内各种生命现象的基础，也是进一步研究生物医学、生物工程等领域的必备知识。
本文将从分子生物学、酶学、代谢、蛋白质和核酸等五个方面，总结生物化学中必看的知识点。
正文内容:1.分子生物学1.1DNA的结构和功能1.1.1DNA的碱基组成1.1.2DNA的双螺旋结构1.1.3DNA的复制和转录过程1.2RNA的结构和功能1.2.1RNA的种类和功能区别1.2.2RNA的结构和特点1.2.3RNA的转录和翻译过程1.3蛋白质的结构和功能1.3.1氨基酸的结构和分类1.3.2蛋白质的三级结构和四级结构1.3.3蛋白质的功能和种类1.4基因调控1.4.1转录调控和翻译调控1.4.2基因的启动子和转录因子1.4.3RNA的剪接和编辑1.5遗传密码1.5.1遗传密码的组成和特点1.5.2密码子的解读和起始密码子1.5.3用户密码监测2.酶学2.1酶的分类和特点2.1.1酶的命名规则和酶的活性2.1.2酶的结构和功能2.1.3酶的催化机制2.2酶促反应动力学2.2.1酶反应速率和反应速率常数2.2.2酶的最适温度和最适pH值2.2.3酶的抑制和激活调节2.3酶的应用2.3.1酶工程和酶的改造2.3.2酶在医学和工业上的应用2.3.3酶和药物相互作用3.代谢3.1糖代谢3.1.1糖的分类和代谢路径3.1.2糖酵解和糖异生3.1.3糖的调节和糖尿病3.2脂代谢3.2.1脂的分类和代谢途径3.2.2脂肪酸的合成和分解3.2.3脂的调节和脂代谢疾病3.3氮代谢3.3.1氨基酸的合成和降解3.3.2尿素循环和氨的排出3.3.3蛋白质的降解和合成3.4核酸代谢3.4.1核酸的合成和降解途径3.4.2核酸的功能和结构特点3.4.3DNA修复和基因突变3.5能量代谢调节3.5.1ATP的合成和利用3.5.2代谢途径的调节和平衡3.5.3能量代谢和细胞呼吸4.蛋白质4.1蛋白质的结构和维持4.1.1蛋白质结构的层次和稳定性4.1.2蛋白质质量控制和折叠4.2蛋白质表达和合成4.2.1蛋白质的翻译和翻译后修饰4.2.2蛋白质的定位和运输4.2.3蛋白质合成的调节和失调4.3蛋白质与疾病4.3.1蛋白质异常与疾病的关系4.3.2蛋白质药物和治疗策略4.3.3蛋白质组学在疾病研究中的应用5.核酸5.1DNA的复制和修复5.1.1DNA复制的机制和控制5.1.2DNA损伤修复和维持稳定性5.1.3DNA重组和基因转座5.2RNA的合成和调控5.2.1RNA转录的调节和翻译5.2.2RNA剪接和编辑5.2.3RNA和疾病的关系5.3RNA干扰和基因沉默5.3.1RNA干扰机制和调控5.3.2RNA干扰在基因治疗中的应用5.3.3RNA沉默和抗病毒防御总结:生物化学是研究生物体内化学成分和生物化学过程的重要学科，掌握其中的关键知识点对于理解生命的本质和生物体的正常功能至关重要。
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释分子生物学是一门研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。
在这个领域中涉及的名词众多，下面将对其中几个重要的名词进行解释。
1. DNA（脱氧核糖核酸）：DNA是所有生物体细胞中存在的分子，它存储并传递遗传信息。
DNA分子由两条互补的链组成，这些链由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）构成。
DNA通过形成特定的序列来编码特定的遗传信息。
2. RNA（核糖核酸）：RNA是DNA的一种衍生物，它在细胞中起着多种功能。
有三种主要类型的RNA：信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。
mRNA将DNA上的遗传信息转录成RNA，并通过核糖体翻译成蛋白质。
tRNA在转录过程中将氨基酸带到核糖体，以组装蛋白质。
rRNA则是核糖体的主要组成部分。
3. 基因：基因是DNA分子中的一个特定序列，它编码了生物体的特定遗传信息。
基因通过编码蛋白质的过程来表达其遗传信息，并决定了生物体的特征和功能。
4. 蛋白质：蛋白质是生物体中起关键作用的分子，它们负责几乎所有的生物化学反应。
蛋白质由氨基酸组成，存在于细胞的不同位置和组织中，并承担着诸如结构支持、运输分子、催化反应等多种生物学功能。
5. 基因表达：基因表达是指基因转录成RNA，并最终翻译成蛋白质的过程。
这个过程涉及到多个调控机制，包括转录因子的结合、RNA剪接、翻译起始和终止等。
6. PCR（聚合酶链反应）：PCR是一种体外扩增DNA的方法，它能够在短时间内制备大量特定段的DNA。
PCR是通过循环反应中的DNA变性、引物结合和DNA合成步骤来实现的。
这种技术在基因组学研究、犯罪侦查、疾病诊断等领域得到广泛应用。
7. 克隆：克隆是指通过复制或重复制造相同的DNA或细胞。
分子生物学中的克隆是指在体外制备DNA的多个相同拷贝，这样可以大规模生产重要的蛋白质或研究DNA序列等。
8. 基因编辑：基因编辑是指通过人为方法直接修改生物体的DNA序列，进而改变其遗传信息。
分子生物学
是具有信息功能，由此也称之为生物 信息分子。 对生物大分子的研究，除了确定 其一级结构（基本组成单位的种类、 排列顺序和方式）外，更 重要的是研究其空间结构及其与功能 的关系。分子结构是功能的基础，而 功能则是结构的体现。 生物大分子的功能还通过分子之间的 相互识别和相互作用而实现。例如， 蛋白质与蛋白质的相 互作用在细胞信号转导中起重要作 用； 蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸、 核酸与核酸的相互作用
克隆与功能、疾病相关基因的定泣克 隆及其功能研究均取得了重要的成 果，特别要指出的是，人 类基因组序列草图的完成也有我国科 学家的一份贡献。 第二节当代生物化学研究的主要内容 生物化学的研究内容十分广泛。当代 生物化学的研究主要集中在以下几个 方面。 1.生物分子的结构与功能生物个 体是由千万种化学成分所组成，包括 无机物、有机小分 子和生物大分子。体内生物大分子的 种类繁多，结构复杂，但其结构有一
则，破译了 RNA 分子中的遗传密码 等。这些成果探化了人 们对核酸与蛋白质的关系及其在生命 活动中作用的认识。20 世纪 70 年代， 重组 DNA 技术的建 立不仅促进了对基因表达调控机制的 研究，而且使人们主动改造生物体成 为可能。由此，相继获 得了多种基因工程产品，大ene knockout）动物模型的成功建立是重 组 DNA 技术发展的结果。基因诊断 与基因治疗也是重组
核酸，成为研究的焦 点。例如：50 年代初期发现了蛋白质 的 a 螺旋的二级结构形式；完成了胰 岛素的氨基酸全序列 分析等。更具有里程碑意义的是 J. D. Watson 和 F. H. Crick 于 1953 年提出 DNA 双螺旋结均模 型，为揭示遗传信息传递规律奠定了 基础，是生物化学发展进人分子生物 学时期的重要标志石此 后，对 DNA 的复制机制、DNA 转录 过程以及各种 RNA 在蛋白质合成过 程中的作用进行了深人 研究；提出了遗传信息传递的中心法
生物化学与分子生物学人卫版教材课件全集
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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。
分子生物学名词解释
一、名词解释1、分子生物学（狭义）：研究核酸和蛋白质等大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，主要研究基因的结构和功能及基因的活动。
2、分子生物学（广义):在分子的水平上研究生命现象的科学，涵盖了分子遗传学和生物化学等学科的研究内容。
3、基因：是具有特定功能、能独立发生突变和交换的、“三位一体”的、最小的遗传单位。
4、顺反子：基因的同义词，是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小遗传单位。
5、增色效应：当进行DNA热变性研究时，温度升高单链状态的DNA分子不断增加而表现出A260值递增的效应。
6、变性温度：DNA双链在一定的温度下变成单链，将开始变性的温度至完全变性的温度的平均值称为DNA的变性温度。
7、DNA的复性：DNA在适当的条件下，两条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象。
8、C值：一种生物中其单倍体基因组的DNA总量。
9、C值悖论：C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。
10、重叠基因：共有同一段DNA序列的两个或多个基因。
11、重复基因：基因组中拷贝数不止一份的基因。
12、间隔基因（断裂基因）：就是基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为不编码的序列所隔开。
13、转座子：在基因组中可以移动的一段DNA序列。
14、转座：一个转座子从基因组的一个位置转移到另一个位置的过程。
15、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。
16:、DNA 复制：亲代双链的DNA分子在DNA聚合酶等相关酶的作用下，别以每条单链DNA为模板，聚合与模板链碱基对可以互补的游离的dNTP,合成两条与亲代DNA分子完全相同的子代双链DNA分子的过程。
17、复制子：从复制起点到复制终点的DNA区段称为一个复制子。
18、复制体：在复制叉处装备并执行复制功能的多酶复合体。
19、复制原点（复制起点）：DNA分子中能独立进行复制的最小功能单位。
20、端粒：染色体末端具有的一种特殊结构，对维持染色体的稳定起着十分重要的作用。
生物化学与分子生物学
生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学是研究生命体内生物分子的组成、结构和功能的学科。
它们在生物科学领域中起着重要的作用，并为我们揭示了生命的奥秘。
本文将探讨生物化学与分子生物学的基本概念、研究方法和应用领域。
一、生物化学的基本概念生物化学是研究生物分子化学组成及其与生命现象之间的关系的学科。
生物分子主要包括蛋白质、核酸、碳水化合物和脂类。
通过对这些生物分子的研究，我们可以了解到细胞的结构和功能以及生物体内发生的化学反应。
生物化学在生命科学的发展中起着至关重要的作用。
二、分子生物学的基本概念分子生物学研究的是生物体内生物分子的结构、功能和相互作用等方面的基本原理。
分子生物学的发展与生物化学密不可分，两者相互促进，共同推动了生命科学的进步。
分子生物学的主要技术包括DNA测序、PCR技术、聚合酶链式反应等，这些技术为生物化学的研究提供了强大的工具。
三、生物化学与分子生物学的研究方法生物化学和分子生物学的研究方法主要包括以下几个方面：1. 分离纯化技术：通过离心、电泳、柱层析等方法，将复杂的生物材料分离为单一纯净的生物分子，以便进行后续的研究。
2. 光谱分析技术：包括紫外可见光谱、红外光谱、质谱等，可用于分析生物分子的结构和功能。
3. 克隆与表达技术：通过DNA重组与转染技术，将感兴趣的基因克隆到表达载体中，使其在细胞中得到高效表达，以便进行进一步的研究。
4. 生物信息学技术：通过计算机分析生物数据，包括基因组、蛋白质结构、分子交互作用等，从而揭示生物体内的复杂生命现象。
四、生物化学与分子生物学的应用领域生物化学与分子生物学的应用广泛，涵盖了医学、农业、环境保护等多个领域。
1. 医学应用：通过生物化学与分子生物学的研究，人们能够深入了解疾病的发生机制，发现新的药物靶标，并为临床诊断和治疗提供依据。
2. 农业应用：生物化学与分子生物学的研究使得我们能够改良农作物的抗病性、产量和品质，提高农业生产效益。
分子生物学(全套课件396P)pdf(2024)
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真核生物基因表达的调控
转录因子调控
转录因子通过与DNA结合，激活或抑制特定基因的转录。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA甲基化等方式来影响基因的表达。
2024/1/30
microRNA调控
microRNA通过与mRNA结合，抑制其翻译或促进其降解来调控基 因表达。
与细胞生物学的关系
细胞生物学是研究细胞结构和功能的 科学，而分子生物学则是研究细胞内 生物大分子的结构和功能的科学。两 者在研究对象和研究方法上相互补充 ，共同揭示细胞的生命活动规律。细 胞生物学为分子生物学提供了研究对 象和研究背景，而分子生物学则为细 胞生物学提供了更深入的研究手段和 视角。
2024/1/30
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DNA的复制与修复
01
02
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DNA复制的过程
起始、延伸和终止，其中 涉及多种酶和蛋白质的参 与。
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DNA复制的特点
半保留复制，新合成的 DNA分子中，一条链是旧 的，一条链是新的。
DNA修复的机制
包括直接修复、切除修复 、重组修复和SOS修复等 ，用于维护DNA分子的完 整性。
REPORTING
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RNA的分子组成与结构
RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和碱基三部分组成。
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RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶，其 中，U（尿嘧啶）取代了DNA中的T。
RNA一般为单链长分子，不形成双螺旋结构，但是很多RNA也需要通过 碱基配对原则形成一定的二级结构乃至三级结构来行使生物学功能。
生物化学与分子生物学的关键内容
生物化学与分子生物学的关键内容
生物化学与分子生物学是研究生物体分子结构、功能和生物化学过程的重要学科。
下面是这两个学科的关键内容：
生物化学
- 生物分子：生物化学研究生物体中的各种生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖和脂类等。
了解这些分子的结构、功能和相互作用对于理解生命活动至关重要。
- 代谢：生物体的代谢过程是生命活动的基础，包括能量的获取、转化和利用。
生物化学研究代谢途径、酶的作用以及代谢产物的合成和降解等过程。
- 遗传信息：生物化学研究基因的结构、表达和调控，以及遗传信息的传递和变异。
DNA和RNA的结构、蛋白质合成过程以及遗传密码的解读等都是重要的研究内容。
分子生物学
- DNA复制与转录：分子生物学研究DNA的复制和转录过程。
了解DNA的复制机制和转录调控对于理解基因表达和遗传信息传
递至关重要。
- 蛋白质合成：分子生物学研究蛋白质合成的过程和调控机制。
翻译过程、蛋白质折叠和修饰等是研究的重点。
- 基因调控：分子生物学研究基因的表达调控机制，包括转录
因子的作用、染色质结构和修饰等。
了解基因调控对于理解细胞分化、发育和疾病机制非常重要。
- 分子遗传学：分子生物学研究基因的遗传规律和变异机制。
了解基因突变、基因重组和基因传递对于遗传学研究至关重要。
以上是生物化学与分子生物学的关键内容，通过研究这些内容，可以深入理解生物体的分子机制和生命活动的本质。
分子生物学(完美版)
分子生物学绪论一、学科定义分子生物学是在分子水平研究生物结构和功能，研究生命现象的物质基础和揭示生命过程的基本活动规律的学科。
主要是指遗传、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。
二、研究对象、主要内容1． 对象：从广义的讲：蛋白质及核酸等所有生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴。
2． 主要内容我们学习的基础分子生物学主要包括以下内容：DNA 、染色体及基因组（分子生物学的物质基础）DNA 的复制与修复（遗传信息的世代传递，确保其精确的机制） 基因重组（生物变异与进化）RNA 的生物合成（遗传信息传递中的转录过程，转录后的加工） 蛋白质的生物合成（遗传信息传递中的翻译过程，遗传密码子）基因表达调控（基因的时序表达；3～4万个蛋白质编码基因是否意味着只有3万种蛋白质） DNA 操作技术（分子生物学发展的基础、工具)三、发展简史1．理论基础阶段分子生物学是一门深层的理论与实验科学，它必须在自然科学发展到一定的深度后才逐渐形成。
尤其得益于细胞学、遗传学和生物化学的发展。
2．形成发展阶段由于核酸化学的发展，1953年美国科学家Watson 和英国科学家Crick 在前人的基础上（Chargaff, Wilkins 及Franklin 等），提出了DNA 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（即本课程中第二章的基础）。
分子生物学的研究对生命科学的发展起着巨大的推动作用，受到国际科学界的高度重视，据统计从1910年到2001年，约50多人次科学家荣获诺贝尔化学奖及生理医学奖。
3．未来发展阶段就基因组研究来说，它遵循的基本思路是：基因组→转录组→蛋白质组。
四、分子生物学在生命科学中的位置1．分子生物学是从生物化学发展出来的一门科学。
2．分子生物学与微生物关系密切，曾认为分子生物学主要是E.coli 的分子生物学。
3．与遗传学的关系，均涉及到遗传信息的载体及传递过程，为相辅相成的学科。
生物化学与分子生物学
生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学是生命科学中两个重要的学科领域，它们研究的是生物体内发生的化学反应和分子水平的生物学过程。
生物化学主要关注生物体内的化学成分、结构和功能，而分子生物学则更侧重于研究生物体内的分子结构、功能及其相互作用。
两者密切相关，相辅相成，共同构成了生命科学的重要组成部分。
一、生物化学的基本概念生物化学是研究生物体内化学成分、结构和功能的科学。
生物体是由各种生物大分子组成的，如蛋白质、核酸、多糖和脂类等。
生物化学主要研究这些生物大分子的结构、性质、合成和降解过程，以及它们在生物体内的功能和调控机制。
生物化学的研究对象包括蛋白质结构与功能、酶的催化机制、代谢途径、遗传信息的传递与表达等内容。
1.1 蛋白质结构与功能蛋白质是生物体内最重要的大分子之一，它们参与了几乎所有生命活动的过程。
生物化学研究蛋白质的结构与功能，揭示了蛋白质是如何通过其特定的结构来实现其生物学功能的。
蛋白质的结构包括一级结构（氨基酸序列）、二级结构（α螺旋、β折叠）、三级结构（立体构象）和四级结构（多个蛋白质亚基的组合）。
蛋白质的功能多种多样，包括酶的催化、结构支持、运输、信号传导等。
1.2 酶的催化机制酶是生物体内的生物催化剂，能够加速生物体内化学反应的进行。
生物化学研究酶的催化机制，揭示了酶是如何通过其特定的活性位点与底物结合，并降低反应活化能，从而促进反应的进行。
酶的催化机制包括底物与酶的结合、酶促反应的进行、产物的释放等步骤。
酶的催化活性受到多种因素的调控，如温度、pH值、离子强度等。
1.3 代谢途径代谢是生物体内所有化学反应的总称，包括合成代谢和分解代谢两个方面。
生物化学研究代谢途径，揭示了生物体内各种物质是如何通过一系列酶催化的反应来合成或分解的。
代谢途径包括糖代谢、脂类代谢、核酸代谢等，这些代谢途径相互联系、相互调控，共同维持生物体内稳态。
1.4 遗传信息的传递与表达遗传信息是生物体内的重要信息载体，通过遗传信息的传递与表达，生物体能够传承基因信息、实现基因表达。
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识别并结合复制起点（需Hu蛋白） 催化合成RNA引物。 解开DNA双链。
引入负超螺旋，消除复制叉 6. 拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶） 前进时的扭曲张力。
7. 单链结合蛋白( SSB)
结合于DNA单链上，防止分开的 单链重新互补配对。
•引物(primer)：单链RNA分子（几个~十几个核苷酸）
•原料及能源分子：复制：dNTP (N: A, G, C, T)
合成引物：NTP (N: A, G, C, U)
（一）参与复制的主要酶及蛋白质因子
1. DNA聚合酶 2. DNA连接酶 3. 起始因子( DnaA ) 4. 引物合成酶（DnaG） 5. DNA解螺旋酶(Dna B)
• 复制叉（replication fork） ：生长点
指DNA分子上正在进行复制的部位，此处亲本双链打开， 与新合成的DNA单链形成叉状结构。
概念5
大多数生物
复制的方向性
1. 双向复制
复制从一个起 点向两侧进行，具 两个复制叉。 2. 单向复制
某些原核 生物
复制从一个起 点向一侧进行，具 一个复制叉。
染色体：
1个，DNA/RNA，多数为环状双链分子，但也 有线状或单链分子。
基因组特点： 功能相关的基因常串联在一起，并转录在同 一RNA分子中。 大部分是为蛋白质编码的基因，且每个基因在 DNA分子中只出现一次或几次。 有基因重叠现象。例如：X174 的E基因全部 包含在D基因中。
The organization of prokaryotic genes.
二、染色体、DNA与基因
染色体（chromosome）
①真核细胞中，一个或多个DNA分子与组蛋白等结 合构成一种细密的结构，称为染色体。具有贮存和 传递遗传信息的功能。 ②真核细胞的核DNA、原核细胞的DNA或病毒DNA。
③病毒的RNA。
基因（gene）
DNA分子上携带并传递遗传信息的单位。
实验证据
1958， Meselson&Stahl 稳定同位素15N示踪法
The Meselson-Stahl experiment.
概念2
复制子 (DNA复制的单位)
指基因组上能独立进行复制的单位。含有复制的起点，
并可能含有复制的终点。
• 原核生物具复制终点，真核生物无复制终点。 • 复制子数目及大小：
+ + 2400 1500 修复
pol Ⅲ
概念6
复制速度
复制叉(对) 移动的速度 复制子 4106bp
复制时间/复制子
E.coli DNA 真核生物
105bp / min
40分钟 30 ~ 60分钟
1000-3000 bp / min 100~200Kb
二、原核生物DNA复制的分子机制
（以 E. coli 为例）
概况
•部位：核区 •模板(template)： DNA分子
基因组（genome）:
指生物体所含全部基因（遗传信息）的总和。 对于真核生物，常指单倍体基因组。
C值：单倍体基因组中DNA的含量。
一般来讲，生物体结构和功能越复杂，C值越 大。但实际上并不完全如此。C值与生物体的复杂 程度并不完全对应的现象，称为 C值悖论。
不同生物体的 C值大小
三、原核生物染色体和基因组的特点
四、真核生物基因组的特点：
（1）具重复序列
单一重复序列： 仅出现1次或重复少数几次。 (~50%)
(大部分编码蛋白质的基因)
中等重复序列 重复次数 <104 / 单倍体基因组。 (~30~40%) （组蛋白基因、rRNA和tRNA基因） 高度重复序列 重复次数 >104 / 单倍体基因组，多 为小于10bp的短序列。 (~10%)
原核生物染色体：1个复制起点
真核生物染色体：多个复制起点
• 大肠杆菌DNA的复制起点（Ori C）
• 245 base pairs • 4个9bp序列（DnaA蛋白结合位点） • 3个13bp序列（富含AT, 在DnaA等蛋白影响下可解开双链）
概念4
复制眼和复制叉
Replication of a circular ( left ) and lineal ( middle and right )chromosome.
分子生物学
生物体、染色体和基因
一、原核生物和真核生物的区别
特征 遗传组织 核膜 染色体的数目 核小体结构 核仁 细胞结构 内质网 高尔基体 溶酶体 线粒体 叶绿体 核糖体大小 微管 原核生物 真核生物
无 1 无 无
无 无 无 无 无 70S 无
有 ＞1 有 有
有 有 有 有 植物中有 80S 有
DNA聚合酶
引物
模板
以4种dNTP为底物、需要模板、需要引物、聚合方向为5→3
•大肠杆菌DNA聚合酶：pol Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。
pol Ⅰ
5 3 聚合酶 3 5 外切酶 （校对） 5 3 外切酶 持续合成能力 功能 + + + 3~200 切除引物 修复
pol Ⅱ
遗传信息的传递
DNA
转录
复制
逆转录
RNA
翻译
蛋白质
DNA的复制和修复
概念1
DNA的半保留复制
DNA复制时双链解开，根据 碱基互补原则，分别按照每条 单链的核苷酸顺序合成新链， 以组成新的DNA分子。这样每 个子代DNA分子中的一条链来 自亲代DNA，另一条链是新合 成的，这种复制方式称为半保 留复制。
如：卫星 DNA
(2)具断裂基因（split gene）：
大多数为蛋白质编码的基因都含有内含子和 外显子。由于内含子的存在使基因成为不连续基 因或断裂基因。
• 内含子（intron）：基因中不编码的居间序列， 不出现于成熟的mRNA分子中。 • 外显子（exon）：基因中为蛋白质编码的片段。
The organization of split eukaryotic genes.
原核生物染色体：E.coli DNA
真核生物染色体：பைடு நூலகம்复制子 人
单复制子
4 106bp /复制子
103复制子/条染色体 105bp /复制子
概念3
复制起点（origin）
指存在于DNA分子上100~300bp的多核苷酸 片段，常具有专一的核苷酸顺序，可被细胞内特 异蛋白质识别，从而启动DNA的复制。