分子生物学基础

2002年12月完成小 鼠基因组序列草图
水稻（Oryza sativa）
基因组比较紧致，为小麦的1/37，是禾本科植物的首选测序 对象；
12条染色体；约为人类基因组的七分之一，大约4.3亿bp。
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非洲爪蟾（Xenopus lavias）
1个受精卵在24小时内分裂到各种器官初具雏形的程度
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斑马鱼（Danio rerio）
身体透明的小鱼，生活周期约3个月，是研究脊椎动物发育 过程的良好对象。
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二、生命的分子组成
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从化学成分看，生物体内除了水、无机盐类、离子，主要 有4类分子，其中3类可以形成大分子。
小分子 单糖、双糖
脂肪酸 核苷酸 氨基酸
大分子 多糖、淀粉、糖原、纤维素
十字花科草本，生活周期为6周，是理想的模式植物； 5条染色体，全基因组长约1.0×108 bp。
植物中的“果蝇” ——拟南芥
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小鼠（Mus musculus）
基因组大小与人类相近，约30亿个核苷酸对，有19条染色 体；
1999年小鼠基因 组测序项目启动
20分02子年生物8月学基完础成小鼠 基因组物理图谱
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模式生物(Model Organisms)
模式生物基因组计划是人类基因组计划的一个重要组成部分
为人类基因组研究做方法学和组织工作的准备
（1）将从模式生物中得到的数据和资料与人类基因组比较，通过不同生物基 因序列的同源性来阐明人类相应基因的功能； （2）通过研究小而简单的模式生物的基因组，积累经验，发展技术； （3）对模式生物的研究亦具有重要的经济价值。
作为信号分子
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2. 脂类（lipids）
碳水化合物，含C、H、O三种元素，H:O远大于2，某些脂 类含有P、N； 不溶于水，但溶于非极性溶剂； 中性脂肪、磷脂、类固醇、萜类
细胞的结构（真核和原核）
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生物分类体系
Carolus Linnaeus（1707-1778） 瑞典博物学家
Linnaeus在《Systema Naturae》 中创立生物分类体系
双命名法（binomial nomenclature） 每个物种的科学名称由两部分组成： 属名加种名，属名在前，第一个字母 大写；种名在后，小写；其后还可标 注发现的地名或发现者的名字；采用 拉丁文
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分子生物学基础
一、生物分类体系
界（kingdom） 门（phylum） 纲（class） 目（order） 科（family） 属（genus） 种（species）
动物界(Animalia) 脊索动物门(Chordata) 脊椎动物亚门(Vertebtata) 哺乳动物纲(Mammalia) 真兽亚纲(Eutheria) 灵长目(Primates) 类人猿亚目(Anthropoidea) 人科(Hominidae) 人属(Homo) 人种(sapiens)
果蝇（Drosophila melanogaster） 打开诺贝尔奖的钥匙
生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少、易于 观察、容易诱发变异等特点 ；
全基因组长约1.8亿bp。
果蝇：遗传学和分子发育生
物学的国王
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果蝇的4对染色体照片
拟南芥（Arabidopsis thaliana）
核糖核酸RNA、脱氧核糖核酸DNBaidu Nhomakorabea 蛋白质
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1. 糖类（carbohydrates）
碳水化合物，含C、H、O三种元素，比例一般为1:2:1。 小分子：单糖、双糖、三糖 大分子（由单糖构成的多糖）：淀粉、糖原、纤维素
糖的生物功能
作为燃料（是生命活动所需的能源）
重要的中间代谢物
参与生物大分子组成
超-（super-）；亚-（sub-）
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生物“界”的划分
三界说、四界说、五界说、六界说
六界说：
真细菌 古细菌 原生生物 真菌 植物 动物
原核生物 真核生物
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原核生物（真细菌、古细菌）
原核生物(prokaryote)：由原核细胞构成的单细胞生物 DNA分子无核膜包裹，遗传信息量小；
电镜下的蝌蚪形噬菌体分子生物学基础
病毒（Virus）
不具有细胞形态结构，仅由核酸和蛋白质构成； 如：人艾滋病毒HIV、SARS冠状病毒 体积小，10～300nm； 严格的专性细胞内寄生； 对抗生素不敏感。
电子显微镜下的SARS冠状病毒
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100nm
放大了15万倍的 H5N1型禽流感病毒
大肠杆菌（Escherichia coli）
属于真菌界的单细胞真核生物； 有16条染色体，全基因组于1996年测定：遗传学上的里程 碑
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秀丽线虫（Caenorhabitidis elegans, worm）
细胞数目一定：成虫细胞数目只有959个，其中包括302个 神经元；
有6条染色体，全基因组于1998年测定，长9.7Mb
分子生物学基础荧光显微镜下的秀丽线虫
模式生物的基因组结构相对于人类基因组来说，比较简单，在 基因组测序时可以为人类基因组计划提供借鉴，更重要的是对这 些模式生物体的功能基因的认识可以为认识人类基因组的功能提 供更多的帮助。
四大“模式生物”：酵母、线虫、果蝇、小鼠 分子生物学基础
噬菌体（Bacteriophage）
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒 如：大肠杆菌噬菌体(coliphages) 遗传物质：单链/双链、环状/线状、DNA/RNA
人类研究得最为详尽的模式生物：结构简单，基因组小，无内含
子，无性繁殖，可人工培养。因此，作为分子生物学及相关基础生物学研究 的材料，是一种良好的模式生物
K12菌株，全基因组于1997年测定，长460万bp
长度1.6 m，单细胞原核生物，繁殖快。
大肠杆菌及其 全基因组
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酵母（Saccharomyces cerevisiae, yeast）
细胞小，直径为0.2~10m，有细胞壁；
细胞内无细胞器。
真核生物（原生生物、真菌、植物、动物）
真核生物(eukaryote)：由真核细胞构成的单细胞、多细胞生 物
有核膜包裹的完整细胞核，核内DNA借助组蛋白形成多个 染色体；
细胞体积较大，直径为10~100m；
细胞内有功能专一的细分胞子生器物。学基础