分子生物学课件第16讲
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高三生物一轮复习课件第16讲基因在染色体上伴性遗传与人类遗传病(1)
CC．基因在染色体上呈线性排列
D．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中， 也有相对稳定的形态结构
3．(2022·衡水检测)摩尔根验证“白眼基因只存在于X染色体上，Y染色 体上不含有它的等位基因”的实验是 A．亲本白眼雄果蝇与纯合红眼雌果蝇杂交，F1都是红眼果蝇 B．F1雌雄果蝇相互交配，F2出现白眼果蝇，且白眼果蝇都是雄性 C．F1中的红眼雌果蝇与F2中的白眼雄果蝇交配，子代雌雄果蝇中，
请你大胆推理，基因与染色体的结构关系？
2．萨顿的假说
项目
基因
染色体
在杂交过程中保持完整性和独立 在配子形成和受精过程中，
生殖过程中
性
形态结构相对稳定
体细胞 存在
配子
成对 成单
成对 成单
体细胞中 成对基因一个来自父方，一个来 一对同源染色体，一条来
来源 自母方
自父方，一条来自母方
非同源染色体上的非等位基因自
提示：等位基因位于一对同源染色体的相同位置上，并控制一对相对性状。
4．萨顿提出“基因在染色体上”，但没有证明这一结论。(√) 5．摩尔根利用假说—演绎法证明控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上。 (√) 6．摩尔根果蝇杂交实验证明了基因在染色体上且呈线性排列。(×)
提示：只证明了基因在染色体上。 7．孟德尔和摩尔根都是通过杂交实验发现问题，用测交实验进行验证的。 (√) 8．基因都位于染色体上。(×) 提示：真核生物的细胞核基因都位于染色体上，而细胞质中的基因位于细胞 的线粒体和叶绿体的DNA上。 9．原核细胞中无染色体，原核细胞的基因在拟核DNA或细胞质的质粒DNA 上。(√)
P 红眼(雌) × 白眼(雄)
↓
F1
红眼(雌、雄)
D．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中， 也有相对稳定的形态结构
3．(2022·衡水检测)摩尔根验证“白眼基因只存在于X染色体上，Y染色 体上不含有它的等位基因”的实验是 A．亲本白眼雄果蝇与纯合红眼雌果蝇杂交，F1都是红眼果蝇 B．F1雌雄果蝇相互交配，F2出现白眼果蝇，且白眼果蝇都是雄性 C．F1中的红眼雌果蝇与F2中的白眼雄果蝇交配，子代雌雄果蝇中，
请你大胆推理，基因与染色体的结构关系？
2．萨顿的假说
项目
基因
染色体
在杂交过程中保持完整性和独立 在配子形成和受精过程中，
生殖过程中
性
形态结构相对稳定
体细胞 存在
配子
成对 成单
成对 成单
体细胞中 成对基因一个来自父方，一个来 一对同源染色体，一条来
来源 自母方
自父方，一条来自母方
非同源染色体上的非等位基因自
提示：等位基因位于一对同源染色体的相同位置上，并控制一对相对性状。
4．萨顿提出“基因在染色体上”，但没有证明这一结论。(√) 5．摩尔根利用假说—演绎法证明控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上。 (√) 6．摩尔根果蝇杂交实验证明了基因在染色体上且呈线性排列。(×)
提示：只证明了基因在染色体上。 7．孟德尔和摩尔根都是通过杂交实验发现问题，用测交实验进行验证的。 (√) 8．基因都位于染色体上。(×) 提示：真核生物的细胞核基因都位于染色体上，而细胞质中的基因位于细胞 的线粒体和叶绿体的DNA上。 9．原核细胞中无染色体，原核细胞的基因在拟核DNA或细胞质的质粒DNA 上。(√)
P 红眼(雌) × 白眼(雄)
↓
F1
红眼(雌、雄)
分子生物学全套课件P课件
polony
20 microns
Position overlapped one base one image color order = base adding order = sequence
Reversible terminators: Illumina
Bridge amplification of DNA fragments is randomly distributed across eight channels of a glass slide, to which high-density forward and reverse primers are covalently attached. The solid-phase amplification produces ~80 million molecule clusters (MCs) from individual ssDNA templates. A primer is annealed to the free ends of templates in each MC. The polymerase extends and then terminates DNA synthesis from a set of four reversible terminators (RTs), each labeled with a different dye. Unincorporated RTs are washed away, base identification is performed by four-colour imaging, and blocking and dye groups are removed by chemical cleavage to permit the next cycle. Colour images for a given MC provide reads of ~45 bases. Substitutions are the most common error type.
分子生物学ppt课件
基因组大小(Mb)
0.58 1.83 4.20 4.60 13.50 12.50 466 165 97 2700 3000
基因数
470 1743 4100 4288 6034 4929 30000 13601 18424 30000 25000
染色体数*
无 无 无 无 16 16 21 4 6 20 23
包括：
结构基因组学
功能基因组学
三个亚领域.
比较基因组学
28
29
一、病毒基因组 二、原核生物基因组 三、真核生物基因组
30
一、病毒基因组
基因组（genome） 1个配（精子或卵子），1个单倍 体细胞或1个病毒所包含的全套遗传物质的总和。病毒核酸 或为DNA或为RNA，可以统称为病毒染色体。
完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不 受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。
分子生物学
Molecular Biology
1
What is Molecular Biology?
分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命规律和生命本质 的学科。
核心内容是从分子水平研究基因和基因的活动，这些活动主要 通过核酸和蛋白质的活动来实现。
医学分子生物学主要研究人体生物大分子和大分子体系的结构、 功能、相互作用及其与疾病发生、发展的关系。
16
三、基因的结构特点和分类
基因的结构
结构基因：编码区序列（coding region sequence ）
在细胞内表达为蛋白质或功能RNA的DNA序列
转录调控序列：非编码序列（non-coding sequence）
基因表达需要的调控区（regulatory region）序列， 包括启动子（promoter）、增强子（enhancer）等。
完整版《分子生物学》 ppt课件
底物
模板 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
识别 起始 延伸 终止
启动子（－10区、－35区） 转录单位相关概念 CAP位点 识别过程
不依赖ρ因子的终止子: 内在终止子（intrinsic terminator ） 依赖ρ因子的终止子（ ρ-dependent terminator ）有发夹结构，但GC含量少， 无U串
核mRNA内含子的剪接 Ⅰ内含子的剪接 Ⅱ类内含子的剪接 反式剪接
核mRNA的 拼接体的拼接
类型ⅰ 自我拼接
类型ⅱ自我 拼接
剪接、3’末端CCA结构、碱基修饰 内含子切除（核酸酶的作用，不是
转酯反应） 连接外显子
蛋 白 参与蛋白质生物合成的物质 质 的 蛋白质生物合成过程 生 物 蛋白质合成的干扰与抑制 合 成 蛋白质的降解
一般模式 复制型转座模式 非复制型转座模式 保守型转座模式 TnA转座模式
通过反义RNA的翻译水平控制 甲基化作用控制转座酶合成及
其与DNA的结合
转座引起插入突变 造成插入位点靶DNA的少量碱基
对重复 插入位点出现新基因 引起染色体畸变 转座引起的生物进化 切除效应 外显子改组
动子：（上游控制元件），－165～ －40，影响转录的频率。
♠ -25bp:TATA盒（Hogness box）,识别起 始位点
♠ -75bp:CAAT盒(CAATCT) ，决定启动子
♠ -110bp:GC盒的(G转G录GC频G率G)，R调N控A起始聚和合酶I的启动子
转录频率
RNA聚合酶Ⅱ的启动子
分子生物学 Molecular Biology
总结复习 Review and Summarize
2020/12/22
1
绪论
引言 分子生物学简史 分子生物学的研究内容 分子生物学进展 分子生物学展望
分子生物学(全套课件557P)
分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。
它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。
本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。
目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。
它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。
1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。
它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。
2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。
本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。
2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。
本节将介绍DNA复制的过程和机制。
2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。
本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。
3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。
分子生物学课件(共51张PPT)
二级结构
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
05
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
05
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
分子生物学全套课件96P课件-精品文档97页
Single molecule sequencing with RTs: Helicos
Billions of unamplified ssDNA templates are prepared with poly(dA) tails that hybridize to poly(dT) primers covalently attached to a glass slide. For one-pass sequencing, this primer–template complex is sufficient. Two-pass sequencing involves copying the template strand, removing the original template, and annealing a primer directed towards the surface. Unlike Illumina’s RTs, the four Helicos RTs are labeled with the same dye and dispensed individually in a predetermined order. An incorporation event results in a fluorescent signal. The problem of dephasing, in which thousands of copied templates within a given MC do not extend their primers efficiently, is eliminated using single molecules. Deletions, the most common error type, can be greatly reduced by two-pass sequencing providing ~25 base consensus reads.
2024《分子生物学全套》ppt课件
ppt课件contents •分子生物学概述•基因与基因组结构•DNA复制与修复机制•转录与翻译过程调控•蛋白质组学与代谢组学研究方法•现代分子生物学技术应用•生物信息学在分子生物学中应用•分子生物学前沿领域及未来发展趋势目录分子生物学概述分子生物学定义与特点分子生物学定义分子生物学特点以分子为研究对象，阐明生命现象的本质；与多学科交叉融合，推动生命科学的发展；实验技术手段不断更新，提高研究效率和准确性。
分子生物学发展历程早期发展阶段现代分子生物学阶段分子生物学研究内容及方法研究内容研究方法基因与基因组结构基因概念及功能基因功能基因定义基因通过编码蛋白质或参与生物体的各种生理和生化过程，从而控制生物的性状和表现。
基因分类基因组组成与结构特点基因组定义基因组是指一个生物体内所有基因的总和。
基因组组成基因组包括编码区和非编码区，其中编码区包含结构基因和调控基因，非编码区则包含一些重要的调控元件和重复序列。
基因组结构特点不同生物的基因组具有不同的结构特点，如原核生物基因组较小且连续，真核生物基因组较大且存在大量的重复序列和间隔区。
转录后水平调控转录后水平调控主要涉及mRNA 的加工、剪接、运输和降解等过程，通过这些过程可以影响mRNA 的稳定性和翻译效率。
基因表达概念基因表达是指基因转录成mRNA ，再翻译成蛋白质的过程。
基因表达调控机制生物体通过多种机制对基因表达进行调控，包括转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控和表观遗传调控等。
转录水平调控转录水平调控是最主要的基因表达调控机制，包括启动子、增强子、沉默子等顺式作用元件和反式作用因子的相互作用。
基因表达调控机制DNA复制与修复机制DNA复制过程及影响因素DNA复制过程影响因素DNA损伤类型及修复方式损伤类型包括碱基错配、单链断裂、双链断裂、碱基修饰等，这些损伤可能导致遗传信息的改变或丢失。
修复方式包括直接修复、切除修复、重组修复和跨损伤修复等，这些修复方式能够识别和修复DNA损伤，维护基因组的稳定性。
《分子生物学》课件
介绍CRISPR-Cas9系统的原理 及在基因编辑中的应用。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
分子生物学概论PPT课件
2021/8/2
18
第18页/共41页
由于分子生物学的发展和渗透，各种生理 和病理现象都可能从基因水平找到答案。
肿瘤发生与癌基因和肿瘤抑制基因。 药物的耐药性与抗药基因。 表明生物机体各种各样的生命现象及生理和病 理表现，几乎无一不与基因有关。
2021/8/2
19
第19页/共41页
由于分子生物学在医学上的不断渗 透和影响，导致基础医学和临床医学从 基因水平来探讨多种多样的生命现象， 基因诊断和基因治疗的开展是分子生物 学在医学领域中应用的典范。
DNA ligase
2021/8/2
DNA
15
第15页/共41页
三、分子生物学与医学
2021/8/2
16
第16页/共41页
人类对疾病的认识：
1.从机体表型来认识疾病,即根据现象和 检查所获知的症状与体征。
2.从组织细胞的病理、生理变化来分析和 诊断疾病。
使人类积累了十分丰富的医学资料。但都 不能从本质上真正认识疾病发生的根本原因， 更不能从根本上治愈疾病和阐明疾病的发病机 制。
2021/8/2
1
第1页/共41页
内容概要
1.分子生物学的定义 2.分子生物学的研究内容 3.分子生物学与医学
2021/8/2
2
第2页/共41页
一、分子生物学的定义
从分子水平研究生物大分子的结构与功 能从而阐明生命现象本质的科学 ，主要指 遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修 复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。
狭义基因治疗：目的基因导入靶细胞后 与宿主细胞内的基因发生整合、成为宿 主基因组的一部分，目的基因表达产物 起治疗疾病的作用。
广义基因治疗：包括通过基因转移技术， 使目的基因得到表达，封闭、剪切致病基 因的mRNA，或自杀基因产物催化药物 前体转化为细胞毒性物质，杀死肿瘤细胞， 从而达到治疗疾病的目的。
分子生物学全套课件(2024)
2024/1/26
17
蛋白质在细胞中的作用
蛋白质可以作为酶催化生物体内 的化学反应，维持生命活动的正 常进行。
蛋白质可以作为载体运输物质， 如血红蛋白运输氧气和二氧化碳 。
蛋白质可以作为抗体参与免疫反 应，保护机体免受病原体的侵害 。
蛋白质是细胞结构和功能的基础 ，参与细胞的各种生命活动，如 催化、运输、免疫、调节等。
2024/1/26
21
基因表达调控的分子机制
DNA结合蛋白的作用
识别并结合特定DNA序列，影响基因转录。
染色质结构与基因表达
染色质结构的变化可影响基因的可及性和转 录活性。
2024/1/26
信号转导与基因表达调控
细胞外信号通过信号转导途径影响基因表达 。
转录后调控机制
包括mRNA剪接、转运、定位和降解等过程 对基因表达的调控。
比较基因组学分析
通过比较不同物种或不同个体之间的基因组差异，揭示物种进化、基 因功能等生物学问题。
生物信息学在基因组学中的应用
利用生物信息学方法对基因组数据进行挖掘和分析，发现新的基因、 突变位点以及与疾病相关的遗传变异等。
27
THANK YOU
感谢观看
2024/1/26
28
2024/1/26
8
DNA的复制与修复
01
02
03
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶 段，涉及多种蛋白质和酶 的参与。
2024/1/26
DNA复制的特点
半保留复制、半不连续复 制等。
DNA修复的机制
直接修复、切除修复、重 组修复和SOS修复等，用 于纠正复制过程中产生的 错误。
9
DNA的转录与表达
医学分子生物学PPT课件
基因组特点
基因组具有高度的复杂性 和多样性，同时不同生物 之间的基因组存在显著的 差异。
基因表达调控机制
基因表达概念
基因表达是指基因转录成mRNA并翻 译成蛋白质的过程。
表观遗传学调控
表观遗传学调控是指通过DNA甲基化、 组蛋白修饰等方式对基因表达进行调 控，但不改变DNA序列本身。
基因表达调控
生物体通过多种机制对基因表达进行 精确调控，包括转录水平调控、转录 后水平调控和翻译水平调控等。
05
蛋白质组学研究方法及应 用
蛋白质组学概念及研究内容
蛋白质组学定义
研究生物体或特定细胞类型中所有蛋 白质的科学，包括蛋白质表达、结构、 功能和相互作用等方面。
蛋白质组学研究内容
包括蛋白质表达谱、蛋白质翻译后修饰、 蛋白质相互作用网络等。
蛋白质分离纯化技术
双向凝胶电泳
利用蛋白质的等电点和分子量差 异进行分离，具有高分辨率和高
数据库资源搜索策略
数据库类型
包括核酸序列数据库、蛋白质序列 数据库、结构数据库、基因组数据 库等。
搜索策略
根据研究目的和数据类型，选择合 适的数据库和搜索工具，制定有效 的搜索策略，以获取准确、全面的 数据资源。
序列比对和注释方法
序列比对
通过比较两个或多个生物分子序列的相似性和差异性，来推断它们的结构、功 能和进化关系。常用的序列比对方法包括全局比对和局部比对。
程。
microRNA
通过与mRNA结合，抑 制翻译过程或促进 mRNA降解。
表观遗传调控
通过DNA甲基化、组蛋 白修饰等方式，调控基
因表达。
异常情况对生理功能影响
1 2
转录和翻译异常 导致蛋白质合成异常，影响细胞功能和代谢。
分子生物学(全套课件396P)pptx
DNA修复机制包括直接修复、 切除修复、重组修复和SOS修 复等，用于维护DNA分子的完 整性和稳定性。
PART 03
RNA结构与功能
REPORTING
RNA种类及特点
mRNA（信使RNA）
携带遗传信息，指导蛋白质合成。
rRNA（核糖体RNA）
与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的 场所。
tRNA（转运RNA）
分子生物学(全套课件 396P)pptx
REPORTING
• 分子生物学绪论 • DNA结构与功能 • RNA结构与功能 • 蛋白质合成与功能 • 基因表达调控机制 • DNA损伤修复与重组技术
目录
PART 01
分子生物学绪论
REPORTING
分子生物学定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的结 构和功能，究生物大分子的结构和功能方面有很多交 叉，但分子生物学更侧重于在分子水平上揭示生命现象的本质。
与细胞生物学的关系
分子生物学与细胞生物学在研究细胞的结构和功能方面密切相关，但 分子生物学更侧重于研究细胞内的分子机制和信号传导。
与医学的关系
分子生物学在医学领域有着广泛的应用，如基因诊断、基因治疗和药 物研发等，为医学的发展提供了重要的理论和技术支持。
THANKS
感谢观看
REPORTING
识别并携带氨基酸，参与蛋白质合成。
其他非编码RNA
如microRNA、siRNA等，参与基因表达调 控。
RNA转录后加工与修饰
01
02
03
04
5'端加帽
在mRNA的5'端加上甲基鸟嘌 呤帽子结构，保护mRNA不被
降解。
3'端加尾
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Nanjing University
1，诱导物与操作子上的阻遏蛋白直接结 合的证据 2，诱导物与阻遏蛋白的结合 3，阻遏蛋白与不同DNA的结合 ，阻遏蛋白与不同DNA的结合 （1）不同形式的阻遏蛋白与不同DNA结 ）不同形式的阻遏蛋白与不同DNA结 合的特异性 （2）细胞内阻遏蛋白的结合位点 （3）细胞内阻遏蛋白的存在
Nanjing University
2，CAP的作用 CAP的作用 （1）CAP的结构特征 CAP的结构特征 •CAP是同源二聚体，由两个 CAP是同源二聚体，由 22.5KD的亚基构成 22.5KD的亚基构成 •CAP单体含DNA结合区及转录 CAP单体含DNA结合区及转录 激活区
CAP结合的DNA位点 （2）CAP结合的DNA位点
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第四节 操纵元的其他 操纵元的其他调控形式
一、具有双启动子的半乳糖操纵元 （一）半乳糖代谢 1，半乳糖代谢相关的酶 （1）半乳糖激酶 （2）半乳糖转移酶 （3）半乳糖表异构酶
2，代谢步骤
Nanjing University （1）半乳糖+ATP
半乳糖激酶
半乳糖1-磷酸+ADP+H （2）半乳糖1-磷酸+UDPGlu UDPGal+葡萄糖1-磷酸 （3） UDPGal
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2，分解代谢产物抑制 ，分解代谢产物抑制 •含义：葡萄糖会引起许多操纵元 （包括乳糖操纵元、半乳糖操纵元 和阿拉伯糖操纵元）表达的阻遏 和阿拉伯糖操纵元）表达的阻遏 •原因：葡萄糖引起cAMP含量下 原因：葡萄糖引起cAMP含量下 降，使分解代谢产物激活蛋白失活， 降，使分解代谢产物激活蛋白失活， 从而抑制依赖该蛋白的利用其他碳 从而抑制依赖该蛋白的利用其他碳 源的代谢相关酶的表达
Nanjing University
•CAP与有两个（相反的）五 CAP与有两个（相反的）五 核苷酸序列的位点结合最强， 因为这样两个单体均可结合 DNA
Nanjing University
•相对于RNA 相对于RNA 聚合酶的结 合位点， CAP可以与 CAP可以与 不同的DNA 不同的DNA 位点结合
Nanjing University
（ ２ ） gal 阻 遏 蛋 白 与 galOI 结合可能导致两个操 作子之间的DNA形成环状结 构，两个阻遏蛋白通过相 互作用而强化了阻遏效应
（五）gal操纵元双启动子的意义
Nanjing University
1，半乳糖的双重作用 （1）作为细菌的碳源 （2）UDPGal是细菌细胞壁的重要 前体 2，双启动子的作用 （1）galP1保证细菌可以利用半乳 糖作为碳源 （2）galP2保证有葡萄糖存在时， 细菌可以合成UDPGal
Nanjing University
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3，阻遏蛋白对RNA聚合酶功能的 影响 （1）阻遏蛋白和RNA聚合酶可同 时与DNA结合 （2）阻遏蛋白与DNA的结合能增 强RNA聚合酶结合启动子的能力 （RNA聚合酶与的平衡常数从 1.9*107增加到2.5*109）
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2，cAMP-CAP对S1转录的激活 cAMP-CAP对 及对S 及对S2转录的阻遏 •对galP1：有激活作用 对galP1 •对 galP2 ： cAMP-CAP 结合位 对 galP2 cAMP点离galP 较近，妨碍RNA galP2 RNA聚 点离galP2较近，妨碍RNA聚 合酶与galP galP2 合酶与galP2的结合
三、阻遏蛋白与操作子的相互作用
Nanjing University
（一）操作子上与阻遏蛋白结 合的位点 1，lacI基因的表达特点 2，lac操作子（lacO）与阻遏蛋
白的结合 （1）阻遏蛋白与lacO结合的实 验证据
（2）lacO与阻遏蛋白结合的位 Nanjing University 点及其结构 A，DNA内切核酸酶消化实验证明： 受阻遏蛋白保护区域位于-5 ~ +21(26bp) B，阻遏蛋白保护位点 C，lacO 的结构及其与阻遏蛋白 的结合性质
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（二）araBAD操纵元的调控
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1，araC基因产物及其结合位点 （1）araC基因对araBAD正调控 的遗传学证据 （2）AraC蛋白的2种形式
•Crep ：未结合阿拉伯糖的AraC蛋 白 •Cind：结合阿拉伯糖的AraC蛋白
二、阿拉伯糖操纵元：具有 Nanjing University 双重功能（正调控和负调控） 的调节蛋白 (一)阿拉伯糖代谢酶基因的 操纵元 1，阿拉伯糖调控元
（1）三个参与阿拉伯糖代谢的酶的 Nanjing UniversityE，F，G编码膜结合 蛋白，与阿拉伯糖的结合与转运有 关 •调节基因：araC （2）调控元：由一个调节基因控制 几个操纵元的系统
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2， gal操纵元的启动子（图8－9） gal操纵元的启动子 操纵元的启动子（ （1）gal P1 •转录起始位置：S1（+1） 转录起始位置： 转录起始位置 S1（+1） •转录依赖cAMP-CAP 转录依赖cAMP 转录依赖cAMP•功能：葡萄糖不存在时负责gal操纵元 功能： gal操纵元 功能 葡萄糖不存在时负责gal 的转录 （2）gal P2 •转录起始位置：S2（-5） 转录起始位置： 转录起始位置 S2（ •转录不依赖cAMP-CAP 转录不依赖cAMP 转录不依赖cAMP•功能：葡萄糖存在时负责gal操纵元的 功能： gal操纵元的 功能 葡萄糖存在时负责gal 转录
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（3）AraC结合位点
•araO1 (-110~-140)：与araPC 重 叠 •araO2 (-265~-294) •araI (-40~-78)：下游与RNA聚 合酶结合位点紧密相连，上游与 CAMP-CAP 结 合 位 点 （ -107~-78 ） 紧密相连
C，CAP对RNA聚合酶的作 CAP对RNA聚合酶的作 用取决于两者的相对位置： •CAP位于启动子内部（如 CAP位于启动子内部（如 gal）时，可提高闭合复合物 gal）时，可提高闭合复合物 向开放复合物的转化速率 •当CAP位于启动子临近位置 CAP位于启动子临近位置 （如lac）时，其主要作用是 （如lac）时，其主要作用是 提高最初结合的速率，以形 成开放复合物
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2，araBAD操纵元的组成 （1）结构基因
•araB：编码L-核酮糖激酶 •araA：编码L-阿拉伯糖异构酶 •araD：编码L-核酮糖-5-磷酸表异构酶
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（2）操纵元结构（图8-11）
•araC及araBAD 各有启动子， 但转录方向相反
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• CAP二聚体结合启动子中一个约22bp的序 CAP二聚体结合启动子中一个约22bp的序 列 阻止CAP作用的突变位于保守的五核苷酸 • 阻止CAP作用的突变位于保守的五核苷酸 序列中（TGTGA），该序列可能是识别的 序列中（TGTGA），该序列可能是识别的 必需成分
半乳糖表异构酶 半乳糖转移酶
UDPGlu
•总反应：半乳糖+ATP 葡萄糖1-磷酸+ADP+H
（二）gal操纵元 Nanjing 1，gal操纵元组成 University （1）结构基因（galK，galT，galE） （2）调节基因（galR） •与结构基因相距很远 •诱导物：半乳糖 •galR－突变：造成组成型表达 （3）P/O位点 •galOC突变：造成组成型表达
2，阻遏蛋白四聚体的结构
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3，阻遏蛋白与操作子的结合 4，阻遏蛋白需要组成四聚体才能实现完 全的阻遏作用 （1） lac系统存在多个操作子 （2）阻遏蛋白四聚体可以同时与两个操 作子结合 （3）阻遏蛋白结合第二个操作子影响阻 遏的水平
（三）阻遏蛋白与操作子的解离
（3）阻遏蛋白有效地使RNA聚 合酶与lac启动子上形成一个 很强的关闭式的转录起始复合 物，阻止转录的起始 （4）阻遏蛋白的这种作用对 操纵元的诱导也有促进意
4，上述模式不一定适用于其他系
（二）阻遏蛋白上与操作子结合 Nanjing University 的位点 1，阻遏蛋白单体的结构 （1）长头片段（long ）长头片段（long headpiece） headpiece） （2）短头片段 （3）核心片段（core） ）核心片段（core） （4）铰链区
二、CAP对启动子的正调控 二、CAP对启动子的正调控
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1，cAMP在分解代谢产物抑制中的 cAMP在分解代谢产物抑制中的 作用 • 葡萄糖引起cAMP水平下降是分解 葡萄糖引起cAMP水平下降是分解 代谢产物抑制的原因 • cAMP由腺苷酸环化酶 cAMP由腺苷酸环化酶 （adenylate cyclase，cya） cyclase，cya） 合成 • cya基因突变体对葡萄糖变化没有 cya基因突变体对葡萄糖变化没有 反应
（四）影响阻遏蛋白与操作子相互作用的
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突变体 1，i-突变体 2，iS突变体 3，it突变体 4，i-d突变体 • 等位基因互补 5，Oc突变体
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第四节 分解代谢产物抑制涉及 分解代谢产物抑制涉及 的启动子正调控
1，某些启动子转录的起始需要辅助蛋 ，某些启动子转录的 白质 • 某些启动子缺乏保守的RNA聚合酶 某些启动子缺乏保守的RNA RNA聚合酶 识别位点（-35序列 / Sextama 框） 识别位点（-35序列 和结合位点（-10序列 和结合位点（-10序列 /Pribnow 框），需要辅助蛋白质参与转录的起 始
1，诱导物与操作子上的阻遏蛋白直接结 合的证据 2，诱导物与阻遏蛋白的结合 3，阻遏蛋白与不同DNA的结合 ，阻遏蛋白与不同DNA的结合 （1）不同形式的阻遏蛋白与不同DNA结 ）不同形式的阻遏蛋白与不同DNA结 合的特异性 （2）细胞内阻遏蛋白的结合位点 （3）细胞内阻遏蛋白的存在
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2，CAP的作用 CAP的作用 （1）CAP的结构特征 CAP的结构特征 •CAP是同源二聚体，由两个 CAP是同源二聚体，由 22.5KD的亚基构成 22.5KD的亚基构成 •CAP单体含DNA结合区及转录 CAP单体含DNA结合区及转录 激活区
CAP结合的DNA位点 （2）CAP结合的DNA位点
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第四节 操纵元的其他 操纵元的其他调控形式
一、具有双启动子的半乳糖操纵元 （一）半乳糖代谢 1，半乳糖代谢相关的酶 （1）半乳糖激酶 （2）半乳糖转移酶 （3）半乳糖表异构酶
2，代谢步骤
Nanjing University （1）半乳糖+ATP
半乳糖激酶
半乳糖1-磷酸+ADP+H （2）半乳糖1-磷酸+UDPGlu UDPGal+葡萄糖1-磷酸 （3） UDPGal
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2，分解代谢产物抑制 ，分解代谢产物抑制 •含义：葡萄糖会引起许多操纵元 （包括乳糖操纵元、半乳糖操纵元 和阿拉伯糖操纵元）表达的阻遏 和阿拉伯糖操纵元）表达的阻遏 •原因：葡萄糖引起cAMP含量下 原因：葡萄糖引起cAMP含量下 降，使分解代谢产物激活蛋白失活， 降，使分解代谢产物激活蛋白失活， 从而抑制依赖该蛋白的利用其他碳 从而抑制依赖该蛋白的利用其他碳 源的代谢相关酶的表达
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•CAP与有两个（相反的）五 CAP与有两个（相反的）五 核苷酸序列的位点结合最强， 因为这样两个单体均可结合 DNA
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•相对于RNA 相对于RNA 聚合酶的结 合位点， CAP可以与 CAP可以与 不同的DNA 不同的DNA 位点结合
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（ ２ ） gal 阻 遏 蛋 白 与 galOI 结合可能导致两个操 作子之间的DNA形成环状结 构，两个阻遏蛋白通过相 互作用而强化了阻遏效应
（五）gal操纵元双启动子的意义
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1，半乳糖的双重作用 （1）作为细菌的碳源 （2）UDPGal是细菌细胞壁的重要 前体 2，双启动子的作用 （1）galP1保证细菌可以利用半乳 糖作为碳源 （2）galP2保证有葡萄糖存在时， 细菌可以合成UDPGal
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3，阻遏蛋白对RNA聚合酶功能的 影响 （1）阻遏蛋白和RNA聚合酶可同 时与DNA结合 （2）阻遏蛋白与DNA的结合能增 强RNA聚合酶结合启动子的能力 （RNA聚合酶与的平衡常数从 1.9*107增加到2.5*109）
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2，cAMP-CAP对S1转录的激活 cAMP-CAP对 及对S 及对S2转录的阻遏 •对galP1：有激活作用 对galP1 •对 galP2 ： cAMP-CAP 结合位 对 galP2 cAMP点离galP 较近，妨碍RNA galP2 RNA聚 点离galP2较近，妨碍RNA聚 合酶与galP galP2 合酶与galP2的结合
三、阻遏蛋白与操作子的相互作用
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（一）操作子上与阻遏蛋白结 合的位点 1，lacI基因的表达特点 2，lac操作子（lacO）与阻遏蛋
白的结合 （1）阻遏蛋白与lacO结合的实 验证据
（2）lacO与阻遏蛋白结合的位 Nanjing University 点及其结构 A，DNA内切核酸酶消化实验证明： 受阻遏蛋白保护区域位于-5 ~ +21(26bp) B，阻遏蛋白保护位点 C，lacO 的结构及其与阻遏蛋白 的结合性质
Nanjing University
（二）araBAD操纵元的调控
Nanjing University
1，araC基因产物及其结合位点 （1）araC基因对araBAD正调控 的遗传学证据 （2）AraC蛋白的2种形式
•Crep ：未结合阿拉伯糖的AraC蛋 白 •Cind：结合阿拉伯糖的AraC蛋白
二、阿拉伯糖操纵元：具有 Nanjing University 双重功能（正调控和负调控） 的调节蛋白 (一)阿拉伯糖代谢酶基因的 操纵元 1，阿拉伯糖调控元
（1）三个参与阿拉伯糖代谢的酶的 Nanjing UniversityE，F，G编码膜结合 蛋白，与阿拉伯糖的结合与转运有 关 •调节基因：araC （2）调控元：由一个调节基因控制 几个操纵元的系统
Nanjing University
2， gal操纵元的启动子（图8－9） gal操纵元的启动子 操纵元的启动子（ （1）gal P1 •转录起始位置：S1（+1） 转录起始位置： 转录起始位置 S1（+1） •转录依赖cAMP-CAP 转录依赖cAMP 转录依赖cAMP•功能：葡萄糖不存在时负责gal操纵元 功能： gal操纵元 功能 葡萄糖不存在时负责gal 的转录 （2）gal P2 •转录起始位置：S2（-5） 转录起始位置： 转录起始位置 S2（ •转录不依赖cAMP-CAP 转录不依赖cAMP 转录不依赖cAMP•功能：葡萄糖存在时负责gal操纵元的 功能： gal操纵元的 功能 葡萄糖存在时负责gal 转录
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（3）AraC结合位点
•araO1 (-110~-140)：与araPC 重 叠 •araO2 (-265~-294) •araI (-40~-78)：下游与RNA聚 合酶结合位点紧密相连，上游与 CAMP-CAP 结 合 位 点 （ -107~-78 ） 紧密相连
C，CAP对RNA聚合酶的作 CAP对RNA聚合酶的作 用取决于两者的相对位置： •CAP位于启动子内部（如 CAP位于启动子内部（如 gal）时，可提高闭合复合物 gal）时，可提高闭合复合物 向开放复合物的转化速率 •当CAP位于启动子临近位置 CAP位于启动子临近位置 （如lac）时，其主要作用是 （如lac）时，其主要作用是 提高最初结合的速率，以形 成开放复合物
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2，araBAD操纵元的组成 （1）结构基因
•araB：编码L-核酮糖激酶 •araA：编码L-阿拉伯糖异构酶 •araD：编码L-核酮糖-5-磷酸表异构酶
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（2）操纵元结构（图8-11）
•araC及araBAD 各有启动子， 但转录方向相反
Nanjing University
• CAP二聚体结合启动子中一个约22bp的序 CAP二聚体结合启动子中一个约22bp的序 列 阻止CAP作用的突变位于保守的五核苷酸 • 阻止CAP作用的突变位于保守的五核苷酸 序列中（TGTGA），该序列可能是识别的 序列中（TGTGA），该序列可能是识别的 必需成分
半乳糖表异构酶 半乳糖转移酶
UDPGlu
•总反应：半乳糖+ATP 葡萄糖1-磷酸+ADP+H
（二）gal操纵元 Nanjing 1，gal操纵元组成 University （1）结构基因（galK，galT，galE） （2）调节基因（galR） •与结构基因相距很远 •诱导物：半乳糖 •galR－突变：造成组成型表达 （3）P/O位点 •galOC突变：造成组成型表达
2，阻遏蛋白四聚体的结构
Nanjing University
3，阻遏蛋白与操作子的结合 4，阻遏蛋白需要组成四聚体才能实现完 全的阻遏作用 （1） lac系统存在多个操作子 （2）阻遏蛋白四聚体可以同时与两个操 作子结合 （3）阻遏蛋白结合第二个操作子影响阻 遏的水平
（三）阻遏蛋白与操作子的解离
（3）阻遏蛋白有效地使RNA聚 合酶与lac启动子上形成一个 很强的关闭式的转录起始复合 物，阻止转录的起始 （4）阻遏蛋白的这种作用对 操纵元的诱导也有促进意
4，上述模式不一定适用于其他系
（二）阻遏蛋白上与操作子结合 Nanjing University 的位点 1，阻遏蛋白单体的结构 （1）长头片段（long ）长头片段（long headpiece） headpiece） （2）短头片段 （3）核心片段（core） ）核心片段（core） （4）铰链区
二、CAP对启动子的正调控 二、CAP对启动子的正调控
Nanjing University
1，cAMP在分解代谢产物抑制中的 cAMP在分解代谢产物抑制中的 作用 • 葡萄糖引起cAMP水平下降是分解 葡萄糖引起cAMP水平下降是分解 代谢产物抑制的原因 • cAMP由腺苷酸环化酶 cAMP由腺苷酸环化酶 （adenylate cyclase，cya） cyclase，cya） 合成 • cya基因突变体对葡萄糖变化没有 cya基因突变体对葡萄糖变化没有 反应
（四）影响阻遏蛋白与操作子相互作用的
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突变体 1，i-突变体 2，iS突变体 3，it突变体 4，i-d突变体 • 等位基因互补 5，Oc突变体
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第四节 分解代谢产物抑制涉及 分解代谢产物抑制涉及 的启动子正调控
1，某些启动子转录的起始需要辅助蛋 ，某些启动子转录的 白质 • 某些启动子缺乏保守的RNA聚合酶 某些启动子缺乏保守的RNA RNA聚合酶 识别位点（-35序列 / Sextama 框） 识别位点（-35序列 和结合位点（-10序列 和结合位点（-10序列 /Pribnow 框），需要辅助蛋白质参与转录的起 始