《植物分子生物学》PPT课件
合集下载
花发育分子生物学ppt课件
近年来, 通过对拟南芥、金鱼草和矮牵牛等模式植物花发 育的研究, 分离鉴定了一大批与植物花发育相关的基因, 为阐 明植物花发育的分子机理奠定了坚实的基础, 同时, 也促进了 多年生植物花发育分子机理的研究。
二、开花诱导及其基因调控
植物顶端分生组织从营养生长向生殖生长转变受控 于外界环境和植物体内在的信号, 这一过程称为开花诱 导，也叫开花决定。
不同植物进化过程中演化出不同的生殖策略：一些 植物的开花时间受光照、温度、水分、营养等环境因子 的影响，以使植物能在最适条件下开花结果。另一些植 物对环境变化不敏感，由营养生长的积累量等内部信号 引起开花。缺乏营养和干旱等胁迫也可引起开花。
不同木本园艺植物童期长度
中文名称
拉丁学名
科属
童期长度
月季
Rosa×hybrida 蔷薇科蔷薇属
八仙花 Hydrangea macrophylla 长日照植物 0°C处理4–6周
GA3 0–250 mg·L–1可促进开花，浓 度高开花早
百合 Lilium spp.
兼性长日照植物0–13°C处理30–110天
100–500 mg·L–1GA3处理花期提前
3.赤霉素(GA)途径
GA途径中, GA介导的DELLA蛋白降解的分子机制目前研究 得比较清楚。DELLA是C端保守, N端存在DELLA和VHYNY 2个 保守酸性结构域的一类蛋白的总称, 属于GRAS(GAI、RGA和 SCR)蛋白家族。DELLA蛋白位于细胞核中, 在没有GA的情况下, 它阻遏植物的发育; 但当DELLA蛋白上的GA信号感知区接收到 GA信号后, 这种蛋白的阻遏作用便被解除。植株表现出正常的 GA反应和生长发育。如果改变DELLA蛋白的结构, 植物就不能 感知GA信号。在拟南芥中, GA通过促进整合子基因SOC1、LFY 和FT的表达促进开花。
植物生理与分子生物学课件-9[1].14
![植物生理与分子生物学课件-9[1].14](https://img.taocdn.com/s3/m/202dc51cfad6195f312ba6d9.png)
植物生理学与分子生物学Plant Physiology and Molecular Biology植物生理与分子生物学课程安排第一篇分子与细胞生物学基础第二篇光合作用第三篇营养与水分第四篇呼吸与代谢第五篇生长发育第六篇植物信号与信号转导第七篇植物与环境第一篇分子与细胞生物学基础内容植物基因组的研究方法： 主要研究目标：基因组学概述基因组（genome）:单倍体全部基因组研究内容：基因组学基因组学(Genomics)(Genomics)(Genomics)：：基因组学的分类：结构基因组学（structural genomics）：意义：功能基因组学（functional genomics）：主要研究内容::主要研究内容基因的识别、鉴定和克隆。
基因结构与功能及其相互关系的研究。
基因表达调控的研究。
目标：：目标静态动态任务：： 任务比较基因组学（comparative genomics）概念的含义：比较基因组学的应用：目前从模式生物基因组研究中得出一些规律：研究意义：药物基因组学(Medical Genomics) ：营养基因组学(Nutritional Genomics)： 次级代谢生物信息学(Bioinformatics)：仅仅从基因的角度来研究是远远不够的。
蛋白质组学蛋白质组学(proteomics)(proteomics)最终目标：： 最终目标生物基因组大小基因组大小（（bp ）T4噬菌体T4 phage2.0×105大肠杆菌Escherichia coli 4.2×106酵母Sccharomyces cereviside 1.5×107拟南芥Arabidopsis thaliana 1.0×108线虫Caenorhbditis elegans 1.0×108果蝇Drosophila melanogaste r 1.65×108水稻Oryza sativa 4.3×108小鼠Mus musculus3.0×109人类Homo sapiens 3.3×109玉米Zea mays5.4×109小麦Triticum aestivum1.6×1010不同生物基因组大小基因组学的发展1. 人类基因组计划弹计划阿波罗登月计划《癌症研究的转折点：测序人类基因组》基因组计划？四张图四张图——————遗传图遗传图遗传图、、物理图物理图、、转录图转录图、、序列图基因组研究大事年表。
植物分子系统学 ppt课件
•插入或缺失：主要是IR缺失、基因或内含子缺失、非编码区的插入或缺失。 在豆科及裸子植物中的松柏类等一些植物中缺失反向重复序列IR。烟草和地钱 中的三个内含子在水稻中缺失。在非编码区的插入或缺失经常发生，而在编码 区插入或缺失常是3bp或3的倍数，而并不打破其原来的阅读框架。
•序列变异：cpDNA相当保守，进化速率平均每年每个位点约0.2-1.0×10-9，
分子系统学研究中应用最为广泛的基因之一。
ITS序列在裸子植物中变异很大，尤其是长度变异非常显著，因此一般
认为ITS不适用于裸子植物的系统发育研究。但在被子植物中，ITS区由于
序列短(600-700bp)、两端连接高度保守区、拷贝数多、长度保守、一致
进化、进化速率较快等特点，适用于科内，尤其是近缘属间及种间甚至居群
仅为核基因组的1/5。而在编码蛋白质的基因中，碱基置换率与核基因极为相
似，显示出同样的自然选择压的结果。一般来说，非编码区的突变率要明显高
于编码区。在cpDNA中，不同区域的突变率也有差异，LSC的突变率高于SSC。
另外还存在一些突变的热点植区物分。子系统学
17
2．叶绿体DNA资料与植物系统学
2.3 cpDNA在植物系统学的应用
植物分子系统学
10
1．核DNA资料与植物系统学
rDNA资料的植物系统学应用
A．18S 基因 序列长约1850bp。18S基因序列分析对揭示植物高等级分类群间的
系统发育关系具有重要意义，进化速率慢，适用于科级以上水平的研究， 1998年以前已经成功的运用到藻类、藓类、蕨类、裸子植物、低等金缕 梅类和毛茛类、单子叶植物等的系统学研究。
C．ETS及IGS序列 rDNA重复单位中的外转录间隔区ETS位于18S基因的上游，其长
植物发育分子生物学.ppt
转录产物被有选择性地加工控制开花时间活性的蛋白质。FCA 通过促进在第三个内含子中切断
链并进行多聚腺苷酸的修饰，形成一条无活性的转录产物，降低活性产物
的量而实现对其本身表达的负调控。FCA的这种负调控需要与其C端WW蛋白
质结合位点结合的FY基因蛋白产物的共同作用。
决定开花的途径被Boss等人（plant cell,16:S18）分为使能够开花（花决定） 和促进开花两类。
促进开花的途径有光周期、激素、光质、环境温度等，这类途径激活开花基因的表 达，被称为综合者（integrator）。
另一类基因通过控制开花抑制基因的表达影响开花，这类基因是enable pathway的基因，它们使开花能够进行。
Resetting, Repression, and Promotion Phases in the Life Cycle
Pathways That Enable or Promote the Floral Transition Determine Flowering Time
一、使开花能够进行的途径
由花序生长顶端生长延长形 成花序，在花序上的顶端和腋 间分生组织形成花分生组织。
第一节 开花决定
开花决定是在整个生活周期中一系列环境因素和内在因素共同控制的有序的基因表 达调控控制下植物营养生长向生殖生长的转变，即茎营养分生组织向花序分生组织 的转变。
从种子或幼苗阶段开始，就已经开始了花决定的基因表达调控，春化作用 （vernalization）决定开花与否就是一种早期控制花发育的表达调控的例 子，营养生长过程中环境中光周期的长短、光质（红外/远红外、蓝光的照 射）以及植物内在的因素如赤霉素、碳水化合物代谢等因素都能诱导花的 形成。这些内外因素通过开花决定基因的表达调控，诱导花的发端，从而 决定开花的时间。
2024年高级植物生理学第一章-植物生理与分子生物学(共111张PPT)
ABC1 和 ABC2 是不同的基因；
abc4-1 和 abc4-2为相同基因的不同等位基因；
3 植物基因的结构
克隆植物中编码蛋白质基因的方法：
① 根据蛋白质测序结A克隆。
拟南芥mtDNA 376kb ，人mtDNA为16.6kb，前者比后者 RNA基因多1个，蛋白质基因27:13。
在同一细胞 中可有不同长度的mtDNA。
mtDNA有分子内、分子间重组，也可与核、叶绿体基因组 DNA重组。因此mtDNA的重排、序列加倍、与外源DNA整合的几 率很高，由此产生新的嵌合基因。细胞质雄性不水稻 菠菜 小麦 玉米
已知DNA序列的植物质体基因组
长度/bp P基因数 R基因数
154478
88
45
155939
102
45
163953
118
46
134525
108
54
150725
100
47
134545
84
50
140387
111
47
GenBank编号 NC-000932 NC-001897 NC-002693 NC-001320 NC-002202 NC-002762 NC-001666
DNA 核小体
螺线管 超螺线管 染色单体
核小体
③ 真核基因组中存在着重复序列。 高度重复序列；中度重复序列；单一序列。
④ 真核基因属于断裂基因，编码序列中存在有内含子 。
DNA(基因)
前导区
编码区
extron
intron
尾部区
mRNA
起始密码
终止密码
⑤ 真核基因转录调控区很大，可远离启动子上千个碱 基。
多数 被子植物 cpDNA在120~160kb之间；
abc4-1 和 abc4-2为相同基因的不同等位基因；
3 植物基因的结构
克隆植物中编码蛋白质基因的方法：
① 根据蛋白质测序结A克隆。
拟南芥mtDNA 376kb ，人mtDNA为16.6kb，前者比后者 RNA基因多1个，蛋白质基因27:13。
在同一细胞 中可有不同长度的mtDNA。
mtDNA有分子内、分子间重组，也可与核、叶绿体基因组 DNA重组。因此mtDNA的重排、序列加倍、与外源DNA整合的几 率很高，由此产生新的嵌合基因。细胞质雄性不水稻 菠菜 小麦 玉米
已知DNA序列的植物质体基因组
长度/bp P基因数 R基因数
154478
88
45
155939
102
45
163953
118
46
134525
108
54
150725
100
47
134545
84
50
140387
111
47
GenBank编号 NC-000932 NC-001897 NC-002693 NC-001320 NC-002202 NC-002762 NC-001666
DNA 核小体
螺线管 超螺线管 染色单体
核小体
③ 真核基因组中存在着重复序列。 高度重复序列；中度重复序列；单一序列。
④ 真核基因属于断裂基因，编码序列中存在有内含子 。
DNA(基因)
前导区
编码区
extron
intron
尾部区
mRNA
起始密码
终止密码
⑤ 真核基因转录调控区很大，可远离启动子上千个碱 基。
多数 被子植物 cpDNA在120~160kb之间；
《植物分子生物学》课件
CHAPTER
04
植物信号转导与表观遗传学
植物生长素的信号转导
生长素合成
生长素在植物体内通过色氨酸合成，经过一系列酶促反应生成。
信号转导途径
生长素通过与受体结合，激活下游的转导因子，引发一系列的信号 转导反应，调控植物生长和发育。
转导机制
生长素信号转导过程中涉及多种蛋白质的磷酸化、去磷酸化等修饰， 以及基因表达的调控，最终影响植物细胞的生长和分化。
当前发展
目前，植物分子生物学的研究已经深入到基因组学、转录组学、蛋白质组学等多个层面， 研究手段和技术也在不断更新和进步。
未来展望
未来，植物分子生物学将继续发挥重要作用，特别是在农业和园艺等领域的应用将更加广 泛和深入。同时，随着技术的进步和研究的深入，植物分子生物学将会有更多的突破和创 新。
CHAPTER
02
植物基因组与ห้องสมุดไป่ตู้录组学
植物基因组的结构与功能
结构特征
植物基因组通常较大，含有大量的重 复序列和复杂的染色体结构。它们还 包含大量的基因，这些基因编码了参 与各种生命活动的蛋白质。
功能研究
植物基因组的功能研究主要集中在基 因表达、调控和进化等方面。这些研 究有助于理解植物生长、发育和应对 环境压力的机制。
植物转录组的调控机制
转录因子
转录因子是调控基因表达的关键分子，它们可以激活或抑制特定基因的表达。在植物中，转录因子在响应生物和 非生物胁迫、以及在发育过程中发挥重要作用。
miRNA和siRNA
microRNA (miRNA) 和 small interfering RNA (siRNA) 是两种重要的非编码RNA，它们通过与mRNA结合来 调控基因的表达。这些RNA在植物的生长发育和胁迫响应中发挥关键作用。
植物生理学课件：第十三章 植物分子生物学模式植物拟南芥
美国学者Redei(1970)做了详细研究；
1980 年公布了拟南芥的详细遗传图谱；
1987年在美国密歇根洲立大学召开了专 门国际会议；
1990年确立了拟南芥的长期研究目 标。到2000年底完成基因组测序， 并强调要把其研究成果得到应用；
1996年成立的一个拟南芥基因组测 序的国际合作组开始工作。
周期8/16h or 12/12h
拟南芥的突变体类型
形态突变株 生物化学突变株 以生理和激素为特征的突变株
aba mutant
WUS mutant
图片来自：中科院植物研究所种康实验室的徐云远研究员
拟南芥的遗传转化方法
•真空渗入法 •速蘸法
拟南芥的准备
培养室内的拟南芥（Arabidopsis
2000年底公布了5条染色体的测序 结果和分析报告
拟南芥的生物学特性
植株个体小15-20cm，栽培方便，占地 面积小；
生育期短40天，种子小(0.2ug)，结实 多
自花受粉，人工授粉容易 整个植株由下面根 及莲座叶 、茎、茎生
叶和总状花序组成，花由4个花瓣呈十字 对称排列、花萼4片、花药6枚，2个心 皮。
thaliana gl1）苗长至抽薹1cm高时，剪去苔的尖端使次生花
序生长（勿剪去整个苔），剪时刀口应位于最高茎生叶的 上方（使腋生花序的茎位于茎生叶的基部），4天后植株有 侧枝并已经有一些花蕾，就可以进行农杆菌转化。
农杆菌的培养 分别接种含目的质粒的农杆菌GV3101于10mlYEB的 液体培养基（含125mg/l Rif, 100mg/l Kan）中预
制备kan抗性的MS选择平板，T0代种子消 毒后，用无菌水清洗3次后，将种子平铺在MS 选择培养基上（50ug/l Kan），4℃下春化3 天 后 ， 移 入 生 长 箱 中 （ 22℃ 恒 温 ， 光 强 为 130-140 umol.m-2s-1）,7天后挑选T1代阳 性植株。阳性植株特征：真叶健康成深绿色， 根伸长至培养基中，而非抗Kan植株叶发黄， 且苗小。将抗Kan的植株从选择培养基上挑出， 转移到正常MS培养基上，继续生长一周后移
1980 年公布了拟南芥的详细遗传图谱；
1987年在美国密歇根洲立大学召开了专 门国际会议；
1990年确立了拟南芥的长期研究目 标。到2000年底完成基因组测序， 并强调要把其研究成果得到应用；
1996年成立的一个拟南芥基因组测 序的国际合作组开始工作。
周期8/16h or 12/12h
拟南芥的突变体类型
形态突变株 生物化学突变株 以生理和激素为特征的突变株
aba mutant
WUS mutant
图片来自：中科院植物研究所种康实验室的徐云远研究员
拟南芥的遗传转化方法
•真空渗入法 •速蘸法
拟南芥的准备
培养室内的拟南芥（Arabidopsis
2000年底公布了5条染色体的测序 结果和分析报告
拟南芥的生物学特性
植株个体小15-20cm，栽培方便，占地 面积小；
生育期短40天，种子小(0.2ug)，结实 多
自花受粉，人工授粉容易 整个植株由下面根 及莲座叶 、茎、茎生
叶和总状花序组成，花由4个花瓣呈十字 对称排列、花萼4片、花药6枚，2个心 皮。
thaliana gl1）苗长至抽薹1cm高时，剪去苔的尖端使次生花
序生长（勿剪去整个苔），剪时刀口应位于最高茎生叶的 上方（使腋生花序的茎位于茎生叶的基部），4天后植株有 侧枝并已经有一些花蕾，就可以进行农杆菌转化。
农杆菌的培养 分别接种含目的质粒的农杆菌GV3101于10mlYEB的 液体培养基（含125mg/l Rif, 100mg/l Kan）中预
制备kan抗性的MS选择平板，T0代种子消 毒后，用无菌水清洗3次后，将种子平铺在MS 选择培养基上（50ug/l Kan），4℃下春化3 天 后 ， 移 入 生 长 箱 中 （ 22℃ 恒 温 ， 光 强 为 130-140 umol.m-2s-1）,7天后挑选T1代阳 性植株。阳性植株特征：真叶健康成深绿色， 根伸长至培养基中，而非抗Kan植株叶发黄， 且苗小。将抗Kan的植株从选择培养基上挑出， 转移到正常MS培养基上，继续生长一周后移
植物营养与分子生物学PPT课件
(C) (D) WT plants grown in the presence of 200 mM NaCl.
(E) Transgenic plants in the presence of 200 mM NaCl.
2001, 19 :765-768 nature biotechnology44
Plant Ionomics
16
17
AMT1 family of NH4+ transporters
18
Model for the feedback regulation of the AtAMT1.1 gene by N metabolites.
19
20
P
A model for secondary Pi transport across the plasma membrane.
2525citrateacetatephosphatefephosphateatpadpcotransportcitrateacetatephosphatefeacetatefecitratefereductasefechannelcitratefecytosolsoil2626firsthighaffinitytransporterhkt1yeasttrk1trk2transportmutantcdnalibrary59kdacontain12membranespanningdomainsexpressionxenopusoocytesgaveriselargeinwardcurrents2727克隆到的编码k转运蛋白的植物基因基因物种定位kat1拟南芥保卫细胞和维管组织kst1马铃薯保卫细胞和花芽akt1拟南芥表皮和皮层根组织akt213拟南芥skt1马铃薯根叶的表皮组织skt2马铃薯skt3马铃薯kco1拟南芥花全株小苗叶skor拟南芥根星型细胞hkt1小麦根内皮层根维管结构atkup1拟南芥atkup2拟南芥hvhak1大麦2828反向转运子主要功能是维持细胞原生质膜保持较低的ca浓度
(E) Transgenic plants in the presence of 200 mM NaCl.
2001, 19 :765-768 nature biotechnology44
Plant Ionomics
16
17
AMT1 family of NH4+ transporters
18
Model for the feedback regulation of the AtAMT1.1 gene by N metabolites.
19
20
P
A model for secondary Pi transport across the plasma membrane.
2525citrateacetatephosphatefephosphateatpadpcotransportcitrateacetatephosphatefeacetatefecitratefereductasefechannelcitratefecytosolsoil2626firsthighaffinitytransporterhkt1yeasttrk1trk2transportmutantcdnalibrary59kdacontain12membranespanningdomainsexpressionxenopusoocytesgaveriselargeinwardcurrents2727克隆到的编码k转运蛋白的植物基因基因物种定位kat1拟南芥保卫细胞和维管组织kst1马铃薯保卫细胞和花芽akt1拟南芥表皮和皮层根组织akt213拟南芥skt1马铃薯根叶的表皮组织skt2马铃薯skt3马铃薯kco1拟南芥花全株小苗叶skor拟南芥根星型细胞hkt1小麦根内皮层根维管结构atkup1拟南芥atkup2拟南芥hvhak1大麦2828反向转运子主要功能是维持细胞原生质膜保持较低的ca浓度
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
《植物分子生物学》课件
植物基因表达与调控
深入了解植物基因的表达过 程以及如何调控基因表达。
植物生长与发育
植物生长发育及其调控
探索植物的生长过程以及调控机制。
植物荷尔蒙及其功能
研究植物激素的不同类型和它们在植物生长发育中 的功能。
植物逆境胁迫响应与调节
1 植物胁迫响应机制
了解植物如何应对各种逆境胁迫条件，并保 持生存和生长。
2 植物逆境调节与进化
研究植物在逆境环境下的调节机制以及进化 过程。
植物与环境互作
1
植物对环境的感知与应答
探索植物如何感知和应答环境变化以优
植物环境信号传导机制
2
化生存条件。
研究植物如何通过信号传导网络来响应 环境条件。
植物生物技术应用
植物分子改良和转基因技术
利用分子生物学工具改良植物基因组和开发转基 因植物。
植物生产和生物工程
探索将植物用于生产和生物工程的应用，如生药、 食品和能源。
结论
植物分子生物学的重要性和应用
了解植物分子生物学在研究、农业和药物开发等方 面的重要性。
展望植物分子生物学未来的前景
探讨植物分子生物学领域的未来发展方向和创新机 会。
《植物分子生物学》PPT 课件
这个课件将为您介绍植物分子生物学的重要性和应用，包括植物分子基础、 生长与发育、逆境胁迫响应与调节、植物与环境互作以及植物生物技术应用 等内容。
ห้องสมุดไป่ตู้
植物分子基础
植物生物学基础
了解植物的基本特征、组织 结构和生理功能。
植物细胞结构与功能
研究植物细胞的不同部分以 及它们在植物生长和发育中 的功能。
《分子生物学全套》ppt课件
分子生物学定义
分子生物学是一门从子水平研究生 物大分子的结构和功能的科学，主要 关注DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的复制、转录、翻译和调控等过 程。
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
分子生物学研究内容及方法
研究内容
包括基因和基因组的结构与功能、DNA损伤与修复、基因表达的调控、蛋白质 组学的研究以及疾病产生的分子基础等。
研究方法
包括基因克隆与表达、蛋白质分离与纯化、PCR技术、基因敲除与敲入、高通 量测序技术、生物信息学分析等。这些方法的应用使得分子生物学研究更加深 入和广泛。
阔前景。
下一代测序技术在分子生物学中应用
下一代测序技术原理
基于大规模并行测序的原理，一次可对数百万至数十亿个DNA分 子进行测序。
测序数据分析
包括序列比对、变异检测、基因表达量分析等，以揭示基因组的结 构和功能。
下一代测序技术的应用
在疾病诊断、个性化医疗、物种鉴定和进化生物学等领域发挥重要 作用。
非编码RNA与疾病关系
非编码RNA异常表达与多种疾病相关，如肿瘤、心血管疾 病等，可作为疾病诊断和治疗的新靶点。
非编码RNA研究前景
随着高通量测序技术和生物信息学发展，非编码RNA研究 将更加深入，为疾病防治提供新思路和新方法。
合成生物学在分子生物学中应用前景
合成生物学概念及研究范畴
合成生物学是一门新兴交叉学科，旨在通过设计和构造新的生物部件、系统和机器来理解 和操控自然生物系统。
RNA产物。
影响因素
包括DNA模板的序列和 结构、RNA聚合酶的活 性和选择性、转录因子
分子生物学是一门从子水平研究生 物大分子的结构和功能的科学，主要 关注DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的复制、转录、翻译和调控等过 程。
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
分子生物学研究内容及方法
研究内容
包括基因和基因组的结构与功能、DNA损伤与修复、基因表达的调控、蛋白质 组学的研究以及疾病产生的分子基础等。
研究方法
包括基因克隆与表达、蛋白质分离与纯化、PCR技术、基因敲除与敲入、高通 量测序技术、生物信息学分析等。这些方法的应用使得分子生物学研究更加深 入和广泛。
阔前景。
下一代测序技术在分子生物学中应用
下一代测序技术原理
基于大规模并行测序的原理，一次可对数百万至数十亿个DNA分 子进行测序。
测序数据分析
包括序列比对、变异检测、基因表达量分析等，以揭示基因组的结 构和功能。
下一代测序技术的应用
在疾病诊断、个性化医疗、物种鉴定和进化生物学等领域发挥重要 作用。
非编码RNA与疾病关系
非编码RNA异常表达与多种疾病相关，如肿瘤、心血管疾 病等，可作为疾病诊断和治疗的新靶点。
非编码RNA研究前景
随着高通量测序技术和生物信息学发展，非编码RNA研究 将更加深入，为疾病防治提供新思路和新方法。
合成生物学在分子生物学中应用前景
合成生物学概念及研究范畴
合成生物学是一门新兴交叉学科，旨在通过设计和构造新的生物部件、系统和机器来理解 和操控自然生物系统。
RNA产物。
影响因素
包括DNA模板的序列和 结构、RNA聚合酶的活 性和选择性、转录因子
植物分子生物学ppt课件
（1）基因工程技术：将异源基因在目标植物体内进行有效的表达。理论上讲， 可作为在超积累植物或具有高生物量的植物体中进行表达并对重金属污染土壤有 修复作用的目的基因主要是参与重金属吸收、转运、转化、隔离、络合及挥发等 过程的基因。
（2）接种菌根强化植物吸收技术：通过给植物接种菌根真菌来缓解重金属对植 物的影响,促进重金属污染土壤植物的栽培、生长，继而达到修复重金属污染土 壤的目的。
Meagher研究表明烟草能使毒性较大的 Hg2+转化为气态的单质汞。
.
8
（4）根际过滤：即通过耐性植物根系特性，改变根际环境使重金属的形态发生改 变，然后通过植物根系的吸收、积累和沉淀保持在根部，减少其在土壤中的移动性， 根系表面积越大效果越好。根际过滤适用于修复水体中的重金属污染，如一些水浮 莲、浮萍等都具有较强的吸附能力。
化学修复：向土壤中投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、 拮抗或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。
常用改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作 用的有机物质
.
4
植物修复
1983年，美国科学家 Chaney首次提出了植物修复 的理论，利用植物对重金属化 合物的吸收、富集和转化能力 把土壤、水体和大气中残存的 重金属污染物吸收、富集到植 物体内，然后收获植物，通过 焚烧等方法回收重金属，由此 减少进入土壤或者水体中重金 属的含量，实现环境修复的目 标。
2016年度博士研究生基础专业课课程考核
重金属污染植物修复研究进展
课程名称： 植物分子生物学 开课导师：xxxxxx 研究员
报告人： xxxxx
导师：xxxxx 研究员
.
1
1. 研究背景
重金属是一类重要的环境污染物, 当环境中重金属数量超过某一临界值时, 就会 对植物产生一定的毒害作用。目前土壤中重金属污染物主要有铜(Cu)、镉(Cd)、汞 (Hg)、铅(Pb)和铬(Cr)等。
植物分子生物学植物基因的同源克隆PowerPoint 演示文稿
18
植物总RNA提取的难点 1.内外源RNase的污染。 2.多酚类物质的干扰 3.蛋白质的干扰 4.多糖的干扰
19
创造一个无RNase的环境
20
1.器械的消毒：用0.1%DEPC—二乙基焦碳酸盐 （Diethyl Pyrocarbonate )浸泡处理2hr以上， 然后高压灭菌去除DEPC；或高温（250℃） 干热消毒4hr以上或200℃干热消毒过夜。
9
植物DNA提取的难点
1.多酚类物质的干扰:多酚类物质被氧化后，与DNA 分子发生不可逆的结合，使提取的DNA样品呈棕 褐色。
2.多糖类物质的干扰：多糖与DNA形成粘稠的胶状 复合物，DNA被包埋在这种复合物中难于溶解。
3.其它次生物质的干扰：乳胶、树脂等，与DNA共 沉淀。 这种褐色、粘稠的DNA不易被限制性内切酶和Taq DNA聚合酶所识别，从而导致PCR扩增和酶切的 失败 。
29
植物RNA提取过程中蛋白质污染的排除
30
1.在冷冻条件下研磨植物材料，以抑制 RNase的活性。 2.在提取缓冲液中加入蛋白质变性剂（苯 酚、胍、SDS、CTAB等）。 3.利用蛋白酶K降解蛋白质。 4.利用苯酚、氯仿抽提。 5.用70%高氯酸钠溶液沉淀蛋白质。
31
植物DNA和RNA的检测
5.研磨时加入大分子聚合物或吸附剂除多酚： PVP、PVPP：2-6.0%（W/V）；活性炭： 0.1-0.3%（W/V）。
13
6.高盐去多糖法：在氯仿/异戊醇的抽提后的水相 中加入0.5V的5MNaCl混匀，然后加入2V的无 水乙醇沉淀DNA，大部分多糖留在上清液中； 在DNA的水溶液中，加入5MNaCl使其终浓度 为0.5-3.0M，以2.0M除糖效果最好。
植物基因的同源克隆
植物总RNA提取的难点 1.内外源RNase的污染。 2.多酚类物质的干扰 3.蛋白质的干扰 4.多糖的干扰
19
创造一个无RNase的环境
20
1.器械的消毒：用0.1%DEPC—二乙基焦碳酸盐 （Diethyl Pyrocarbonate )浸泡处理2hr以上， 然后高压灭菌去除DEPC；或高温（250℃） 干热消毒4hr以上或200℃干热消毒过夜。
9
植物DNA提取的难点
1.多酚类物质的干扰:多酚类物质被氧化后，与DNA 分子发生不可逆的结合，使提取的DNA样品呈棕 褐色。
2.多糖类物质的干扰：多糖与DNA形成粘稠的胶状 复合物，DNA被包埋在这种复合物中难于溶解。
3.其它次生物质的干扰：乳胶、树脂等，与DNA共 沉淀。 这种褐色、粘稠的DNA不易被限制性内切酶和Taq DNA聚合酶所识别，从而导致PCR扩增和酶切的 失败 。
29
植物RNA提取过程中蛋白质污染的排除
30
1.在冷冻条件下研磨植物材料，以抑制 RNase的活性。 2.在提取缓冲液中加入蛋白质变性剂（苯 酚、胍、SDS、CTAB等）。 3.利用蛋白酶K降解蛋白质。 4.利用苯酚、氯仿抽提。 5.用70%高氯酸钠溶液沉淀蛋白质。
31
植物DNA和RNA的检测
5.研磨时加入大分子聚合物或吸附剂除多酚： PVP、PVPP：2-6.0%（W/V）；活性炭： 0.1-0.3%（W/V）。
13
6.高盐去多糖法：在氯仿/异戊醇的抽提后的水相 中加入0.5V的5MNaCl混匀，然后加入2V的无 水乙醇沉淀DNA，大部分多糖留在上清液中； 在DNA的水溶液中，加入5MNaCl使其终浓度 为0.5-3.0M，以2.0M除糖效果最好。
植物基因的同源克隆
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
植物分子生物学
生物信息学基础(10学时)
唐玉荣 tangyurong@
主要内容
1. 绪论
2学时
2. 分子数据库及NCBI序列检索
3. 双序列比对及BLAST比对工具 4学时
4. 多序列比对和分子系统发育
4学时
5. 核酸和蛋白质序列分析工具
主要参考书
1.基础生物信息学及应用，蒋彦等，清华大学 出版社
蛋白数据库
SWISS-PROT(蛋白序列数据库) /swissprot/
BioSino
网址： /
HKBIC
网址： .hk/
MBC
网址： .tw/index.php
TUBIC
网址： /
EMBL
NIH
DDBJ
• GenBank数据库
–基因组DNA数据库 –对应于表达基因的cDNA数据库 –表达序列标签(ESTs) –序列标签位点(STS) –基因组测序序列(GSSs) –高通量基因组序列(HTGS)
• 其它核酸数据库
• HIV Database(HIV序列数据库)
/content/index
数学
计算机
生物信息学
生物
1.3 生物信息学目标任务
• 收集和管理生物分子数据 • 数据分析和挖掘 • 开发分析工具和实用软件
–生物分子序列比较工具 –基因识别工具 –生物分子结构预测工具 –基因表达数据分析工具
1.4 生物信息学研究内容
序列比对 (Sequence Alignment) 蛋白质结构预测 计算机辅助基因识别 非编码区分析和ＤＮＡ语言研究 分子进化和比较基因组学 序列重叠群装配 遗传密码的起源 基于结构的药物设计 基因表达谱分析 ,代谢网络分析 ,基因
• GenBank
（ NCBI , National Center for Biotechnology Information 美国国家生物技术信息中心维护）
• DDBJ
（ NIG, National Institute of Genetics日本国立遗传学研 究所维护）
NCBI
GenBank
EBI
Sanger
网址： 主要提供基因组研究相关的数 据与分析工具
SIB
网址： http://www.isb-sib.ch/
ANGIS
网址： .au/
NIG
网址： http://www.nig.ac.jp/index-e.html
2.生物信息学方法与实践，张成岗、贺福初， 科学出版社
3.生物信息学，赵国屏等，科学出版社 4.生物信息学—基因和蛋白质分析的使用指南，
李衍达，清华大学出版社 5.生物信息学与功能基因组学，孙之荣主译，
化学工业出版社
6. Bioinformatics :sequence and genome analysis, David W. Mount, 科学出版社
国内
北京大学生物信中心（CBI）
中国科学院上海生命科学研究院生物信息中心 （BioSino）
香港中文大学生物信息中心（HKBIC） 台湾分子生物信息中心（MBC） 天津大学生物信息中心（TUBIC） 国家人类基因组南方研究中心（CHGC）
CBI
网址： 是EMBnet的中国节点。
2004 44,575,745,176 40,604,319
2005 56,037,734,462 52,016,762
数据和知识的矛盾产生了生物信息学
1.2 生物信息学定义
生物信息学(Bioinformatics):
是一门交叉科学，它包含了生物信息的获 取、处理、存储、分发、分析和解释等在 内的所有方面，它综合运用数学、计算机 科学等工具，来阐明和理解大量生物数据 所包含的生物学意义。
CHGC
网址：
/
2. 分子数据库及NCBI序列检索
2.1 分子数据类型
核酸序列数据
生
最基本
物
蛋白质序列数据
分
子 生物分子结构数据
信
息 生物分子功能数据
直观 复杂
2.2 分子数据库 核酸数据库
• EMBL
（ European Molecular Biology Laboratory欧洲分子生 物学实验室数据库 ，EBI维护）
日本国立遗传学研究所（NIG）
NCBI
网址： / 包含了公共数据库、生物信 息工具及应用等多种资源。 与很多生物信息软件相关的 站点及资源有链接。
NCBI站点图
EBI
/ 包含了生物数据库、 软件等多种资源，很 多都有相当优秀的使 用指导帮助
芯片设计和蛋白质组学数据分析等
1.5 国内外生物信息网址
国外
美国国家生物技术与信息中心（NCBI） 欧洲分子生物学网络组织（EMBnet）
专业节点： 欧洲生物信息研究所（英国，EBI） Sanger研究所（英国，Sanger）
国家节点： 瑞士 (SIB) 澳大利亚 (ANGIS)
7. Instant Notes in Bioinformatics (影 印版), 科学出版社
1. 绪论
1.1 生物信息学产生背景
Year 1982 1983 …. 2003
GenBank Data
Base Pairs Sequences
680,338
606
2,274,029
2,427
….
….
36,553,368,485 30,968,418
• IMGT(ImMunoGeneTics数据库含有与免疫系统有
关的核酸序列数据 ) /imgt/
• dbEST (序列表达标记数据库)
/dbEST/index.html
• EPD(真核启动子数据库)
http://www.epd.isb-sib.ch/
生物信息学基础(10学时)
唐玉荣 tangyurong@
主要内容
1. 绪论
2学时
2. 分子数据库及NCBI序列检索
3. 双序列比对及BLAST比对工具 4学时
4. 多序列比对和分子系统发育
4学时
5. 核酸和蛋白质序列分析工具
主要参考书
1.基础生物信息学及应用，蒋彦等，清华大学 出版社
蛋白数据库
SWISS-PROT(蛋白序列数据库) /swissprot/
BioSino
网址： /
HKBIC
网址： .hk/
MBC
网址： .tw/index.php
TUBIC
网址： /
EMBL
NIH
DDBJ
• GenBank数据库
–基因组DNA数据库 –对应于表达基因的cDNA数据库 –表达序列标签(ESTs) –序列标签位点(STS) –基因组测序序列(GSSs) –高通量基因组序列(HTGS)
• 其它核酸数据库
• HIV Database(HIV序列数据库)
/content/index
数学
计算机
生物信息学
生物
1.3 生物信息学目标任务
• 收集和管理生物分子数据 • 数据分析和挖掘 • 开发分析工具和实用软件
–生物分子序列比较工具 –基因识别工具 –生物分子结构预测工具 –基因表达数据分析工具
1.4 生物信息学研究内容
序列比对 (Sequence Alignment) 蛋白质结构预测 计算机辅助基因识别 非编码区分析和ＤＮＡ语言研究 分子进化和比较基因组学 序列重叠群装配 遗传密码的起源 基于结构的药物设计 基因表达谱分析 ,代谢网络分析 ,基因
• GenBank
（ NCBI , National Center for Biotechnology Information 美国国家生物技术信息中心维护）
• DDBJ
（ NIG, National Institute of Genetics日本国立遗传学研 究所维护）
NCBI
GenBank
EBI
Sanger
网址： 主要提供基因组研究相关的数 据与分析工具
SIB
网址： http://www.isb-sib.ch/
ANGIS
网址： .au/
NIG
网址： http://www.nig.ac.jp/index-e.html
2.生物信息学方法与实践，张成岗、贺福初， 科学出版社
3.生物信息学，赵国屏等，科学出版社 4.生物信息学—基因和蛋白质分析的使用指南，
李衍达，清华大学出版社 5.生物信息学与功能基因组学，孙之荣主译，
化学工业出版社
6. Bioinformatics :sequence and genome analysis, David W. Mount, 科学出版社
国内
北京大学生物信中心（CBI）
中国科学院上海生命科学研究院生物信息中心 （BioSino）
香港中文大学生物信息中心（HKBIC） 台湾分子生物信息中心（MBC） 天津大学生物信息中心（TUBIC） 国家人类基因组南方研究中心（CHGC）
CBI
网址： 是EMBnet的中国节点。
2004 44,575,745,176 40,604,319
2005 56,037,734,462 52,016,762
数据和知识的矛盾产生了生物信息学
1.2 生物信息学定义
生物信息学(Bioinformatics):
是一门交叉科学，它包含了生物信息的获 取、处理、存储、分发、分析和解释等在 内的所有方面，它综合运用数学、计算机 科学等工具，来阐明和理解大量生物数据 所包含的生物学意义。
CHGC
网址：
/
2. 分子数据库及NCBI序列检索
2.1 分子数据类型
核酸序列数据
生
最基本
物
蛋白质序列数据
分
子 生物分子结构数据
信
息 生物分子功能数据
直观 复杂
2.2 分子数据库 核酸数据库
• EMBL
（ European Molecular Biology Laboratory欧洲分子生 物学实验室数据库 ，EBI维护）
日本国立遗传学研究所（NIG）
NCBI
网址： / 包含了公共数据库、生物信 息工具及应用等多种资源。 与很多生物信息软件相关的 站点及资源有链接。
NCBI站点图
EBI
/ 包含了生物数据库、 软件等多种资源，很 多都有相当优秀的使 用指导帮助
芯片设计和蛋白质组学数据分析等
1.5 国内外生物信息网址
国外
美国国家生物技术与信息中心（NCBI） 欧洲分子生物学网络组织（EMBnet）
专业节点： 欧洲生物信息研究所（英国，EBI） Sanger研究所（英国，Sanger）
国家节点： 瑞士 (SIB) 澳大利亚 (ANGIS)
7. Instant Notes in Bioinformatics (影 印版), 科学出版社
1. 绪论
1.1 生物信息学产生背景
Year 1982 1983 …. 2003
GenBank Data
Base Pairs Sequences
680,338
606
2,274,029
2,427
….
….
36,553,368,485 30,968,418
• IMGT(ImMunoGeneTics数据库含有与免疫系统有
关的核酸序列数据 ) /imgt/
• dbEST (序列表达标记数据库)
/dbEST/index.html
• EPD(真核启动子数据库)
http://www.epd.isb-sib.ch/