4生物信息的传递(下)
分子生物学第四章生物信息的传递下
实验5: 多聚三核苷酸为模板时也可能只合 成2种多肽：
5’…GUA GUA GUA GUA GUA…3’ 或5’…UAG UAG UAG UAG UAG…3’ 或5’…AGU AGU AGU AGU AGU…3’
3）氨基酸的“活化”与核糖体结合技 术
如果把氨基酸与ATP和肝脏细胞质共 培养，氨基酸就会被固定在某些热稳定且 可溶性RNA分子上。现将氨基酸活化后的 产物称为氨基酰-tRNA，并把催化该过程 的酶称为氨基酰合成酶。
3）氨基酸的“活化”与核糖体结合技 术
以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、 UGU等为模板，在含核糖体、AA-tRNA的反应 液中保温后通过硝酸纤维素滤膜，只有游离的 AA-tRNA因相对分子质量小而通过滤膜，而核糖 体或与核糖体结合的AA-tRNA则留在滤膜上，这 样可把已结合与未结合的AA-tRNA分开。
受体臂（acceptor arm）由配对的杆状结构和 3’端末配对的3-4个碱基所组成（CCA），最 后一个碱基—OH可以被氨酰化。
TφC臂是根据3个核苷酸命名的，其φ表示拟 尿嘧啶，是tRNA分子不常见的核苷酸。
反密码子臂是根据位于套索中央的三联Fra bibliotek密 码子命名的。
D臂是根据它含有二氢尿嘧啶（dihydrouracil） 命名的。
由于第二种读码方式产生的密码子UAG是 终止密码，不编码任何氨基酸，因此，只产生 GUA（Val）或AGU（Ser）。
实验6: 以随机多聚物指导多肽合成。
生态系统的信息传递
生态系统的信息传递生态系统的信息传递生态系统是由生物群落和非生物因素所组成的，是一个互相作用、互相影响的系统。
在生态系统内部，信息传递也是十分重要的，它通过各种方式传递着，影响着生态系统的平衡和稳定。
一、各种生物之间的信息传递在生态系统内，不同类型、不同种类的生物之间存在着各种信息传递。
其中最常见也最容易被人们察觉的就是声音的传递。
比如鸟类之间的鸣叫声、兔子之间的叫声、青蛙之间的鸣叫声等。
这些声音是生物之间传递信息的重要方式，意义深远。
在信息传递中，声音传递的作用不仅仅是传达简单的情感，更重要的是信息交流和求偶行为等。
另外一种比较常见的信息传递方式是视觉传递。
在野外，不同的动物之间通过观察彼此的身体姿态、色彩、距离、动作等来进行相互认识和信息传递。
例如，在野生动物园中，水牛等动物在水中泡浴时，如果在远处观察，会发现由于水波的缘故，水牛只露出脚和嘴。
其实，她还有一个语言与姿态的传递方式——她弯曲着脖子，发出声音，向同伴示意泡浴的好地方。
感觉嗅觉也是常用的信息传递方式。
在生态系统内，许多动物都会使用嗅觉进行信息交流，比如大象在鼻子上喷出的水汽就能够把相应信息传递给其他大象，它们可以通过对方的这个变化来获得所需的信息。
另外，在陆地上，很多动物会使用气味来标记自己的领地，于是，其他动物就可以通过闻到这些味道来识别这个地盘的主人，进而决定是否前来争夺。
二、生态系统内的生物与非生物的信息传递除了生物之间的信息传递之外，生物与非生物之间也存在着信息交流。
例如，光线是不同地区生态系统的一个重要因素，它有很大的影响力。
太阳光照射的时间、强度等条件，对植物的生长发育和动物的育种或迁徙等有着非常深刻的影响。
另外，气温也是生态系统内重要的非生物环境因素之一。
在温度变化的情况下，周围的生物都会根据自己的生理、生态习性或繁殖需求来调节自己的体温，并且还会作出相应的行动来适应环境变化，比如在温度过高的时候，植物的叶子就会倾斜，从而减少叶子的面积，避免过度蒸腾，减轻水分流失。
课程思政背景下的分子生物学课程教学改革探索
课程思政背景下的分子生物学课程教学改革探索杨红花1,秦宏伟2,林科1,朱红艳1㊀(1.泰山学院生物与酿酒工程学院,山东泰安271000;2.泰山学院历史学院,山东泰安271000)摘要㊀泰山学院是山东省首批应用型大学建设高校,而分子生物学课程是生物技术专业的一门核心课程㊂基于该课程的教学模式和应用现状,在课程思政背景下进行了教学改革探索㊂在对教学目标重构的基础上,将思政目标合理融入,体现了专业课程和思政课的同向同行㊂通过科学史的教育㊁引入社会热点以及梳理知识点等方式挖掘课程思政元素,并将其合理融入课堂教学㊂通过线上和线下混合式教学㊁第二课程和创新能力的培养等措施对课程思政融入路径进行探索,同时采取多种措施提升专业教师的思政教学能力㊂通过教学改革,教学团队的理论和授课能力得到明显提高,学生在自身修养㊁专业素质和理想信念等方面也得到了提升㊂该课程的思政教学探索为分子生物学知识传授和思政育人目标的融合提供了有效途径,为构建高等学校全方位思政教育体系㊁落实高校立德树人根本任务奠定了基础㊂关键词㊀课程思政;分子生物学;教学改革中图分类号㊀S -01㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2023)11-0273-04doi :10.3969/j.issn.0517-6611.2023.11.065㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):Exploration on the Teaching Reform of Molecular Biology Course under the Background of Course Ideology and PoliticsYANG Hong-hua 1,QIN Hong-wei 2,LIN Ke 1et al㊀(1.College of Biology and Brewing Engineering,Taishan University,Tai an,Shan-dong 271000;2.College of History,Taishan University,Tai an,Shandong 271000)Abstract ㊀Taishan University is one of the first applied universities in Shandong Province.Molecular biology is a core course for biotechnology major.Based on the teaching mode and application status of this course,we explored the teaching reform of this course under the background of curriculum ideology and politics.Based on the reconstruction of the teaching objectives of this course,the ideological and political objectives were reasonably integrated,thus the professional courses and ideological and political courses were brought into the same direction.Through the education of scientific history,introducing social focus and combing the knowledge points,the ideological and political elements of this course were excavated and reasonably integrated into the class teaching.The path of integrating the ideological and political elements into the course was explored through various measures,including online and offline mixed teaching,the second course,the innovation ability s cultivation,etc ..And many measures were taken to promote the ideological and political teaching ability of professional teachers.Through the teaching re-form,the theory and teaching ability of the teaching team were notably improved,the self-ability,professional quality,and the ideals and be-liefs of students were also improved.The ideological and political teaching exploration of this course provided an effective path for the integra-tion of knowledge transferring and ideological and political education goals,which laid the foundation for the construction of the all-round ideo-logical and political education system for colleges and universities.Key words ㊀Course ideology and politics;Molecular biology;Teaching reform基金项目㊀泰山学院第十三批教学改革课题(SZ202014)㊂作者简介㊀杨红花(1976 ),女,山东济南人,教授,博士,从事园艺植物种质资源与生物技术育种研究㊂收稿日期㊀2022-07-28㊀㊀2020年5月印发‘高等学校课程思政建设指导纲要“,强调高校要在深化教育教学改革的同时,充分挖掘各类课程思想政治资源,发挥好每门课程的育人作用,全面提高人才培养质量[1]㊂以润物细无声的方式将课程思政育人元素融入课程㊁推进课堂,是每一位高校专业课教师的育人目标㊂由于专业课程是课程思政建设的重要载体,专业课教师在传授知识时要特别注意发挥该课程的德育育人功能[2-3]㊂泰山学院是山东省首批应用型大学建设高校,分子生物学是泰山学院生物技术专业人才培养方案中的核心课程,根据学校分子生物学课程的教学模式和应用现状,笔者在课程思政背景下对该课程进行了教学改革探索㊂通过重构该课程教学目标以及挖掘思政元素,并采取有效教学手段融入课程教学,达到润物无声的德育效果,为构建高等学校点㊁面㊁体全方位思政教育体系,落实高校立德树人根本任务奠定基础㊂1㊀分子生物学课程教学目标的重构分子生物学是在分子水平上探究生命现象及分析生命本质的一门课程㊂该课程教学内容主要包括以下方面:①染色体与DNA㊁复制㊁突变及修复;②转录㊁转录后加工及加工后修饰;③翻译㊁翻译后加工及修饰;④原核和真核生物基因表达调控机制;⑤分子生物学研究方法㊂泰山学院在应用型大学的办学定位指导下,结合生物技术专业的特点,对教学目标进行了重构㊂在知识目标上,以基因的分子生物学为主线,掌握染色体与DNA 的基本结构㊁生物信息的表达与调控等基本特征,掌握分子生物学的基础理论和基础知识,熟悉分子生物学实验技术,了解分子生物学的学科前沿发展动态,关注学科研究中的热点问题㊂在能力目标上,培养学生的实验动手能力和解决问题能力,要求具备一定的分子生物学技术以及参与其相关领域应用研究㊁产品研发和创新性工作的能力㊂在素质目标上,提高学生的科学素养,树立正确的科学观,树立严谨的科学精神,践行社会主义核心价值观,培育深厚的爱国情感和民族自豪感㊂课程目标是对整个课程教学的定位㊂通过重构课程教学目标,将思政目标作为一项重要内容融入教学,从而实现了专业课程与思政课的同向同行㊂2㊀分子生物学课程思政教学改革的实践2.1㊀思政元素的挖掘途径2.1.1㊀通过科学史的教育,提升学生的科学素养㊂科学史蕴含着丰富的教育营养,通过揭示科学结论的发现过程,介绍科学家的生平事迹及奋斗历程,培养学生的科学精神[4-5]㊂安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2023,51(11):273-276㊀㊀㊀绪论一般以学科㊁课程背景介绍为主,与其他章节相比,更容易融入思政元素㊂分子生物学的绪论主要讲述该学科的发展历程以及科学家们在学科发展背景下的奋斗历程㊂对分子生物学科学发展史的融入式教学,一方面可以增长学生的知识和见识,提高学生对生命科学的兴趣;另一方面,通过讲解具有价值引领作用的中国故事,激发学生对专业学习的兴趣,激发学生的爱国情怀,激励学生为中华民族伟大复兴而努力奋斗㊂在分子生物学授课过程中,课程教学团队通过介绍科学家的故事,弘扬前辈对科学真理的探索精神和团结协作精神,激励学生汲取榜样的力量,形成内在的学习动力㊂分子生物学教学中的典型科学史思政教学案例见表1㊂表1㊀分子生物学教学中的典型科学史思政教学案例Table 1㊀The typical cases of ideological and political teaching in the history of science in the teaching of molecular biology course序号No.章节Chapter主要内容Main contents思政教学中的科学史教育Science history education in the ideological and political teaching1第一章绪论分子生物学发展简史介绍中国科学家的贡献,如人工合成胰岛素㊁体外合成RNA 等,培养学生的民族自豪感和自信心以及对分子生物学的学习兴趣和热情;介绍诺贝尔奖获得者的事迹,激发学生对科学研究的兴趣和热情,提高学生的科研素养2第二章染色体与DNADNA 的二级结构Wilkins㊁Franklin㊁Waston 和Crick 等科学家的共同努力下,提出了DNA 二级结构的理论,培养学生的创新精神以及对未知世界的探索精神3第三章生物信息的传递(上)真核生物mRNA 内含子的加工修饰通过施一公团队解析高分辨率酵母剪接体结构的案例,介绍其研究经历与突出贡献,让学生感受中国的科研实力和科学家的人格魅力,引导学生树立民族自豪感,培养学生的家国情怀4第四章生物信息的传递(下)蛋白质的加工修饰介绍1965年中国科学家在 一穷二白 的背景下人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素,使学生感受老一辈科学家强烈的民族责任心㊁高度的国家使命感和锐意创新的科学精神5第五章分子生物学研究法实时荧光定量PCR 技术通过新型冠状病毒试剂检测盒自主研发以及中国抗疫全面胜利的案例,培养学生的国家和民族自豪感以及专业责任感6第六章原核基因表达调控乳糖操纵子通过介绍雅各布㊁莫诺德等科学家的科研实践和科学发现过程及经典实验,培养学生的科学态度㊁科学精神㊁批判意识和创新思维能力7第七章真核基因表达调控真核生物转录调控通过介绍罗杰㊃科恩伯格的 真核生物转录的分子基础 研究获得2006年诺贝尔化学奖的事迹,培养学生勇于探索㊁不怕失败的精神2.1.2㊀从社会热点中引入思政故事㊂每年课程组教师都积极参加国内分子生物学与生物化学有关的学术会议,同时学校内部也不定期举办现代教育技术培训㊂通过上述活动,使教师们牢牢把握住国内分子生物学与生物化学领域的最新科研动态以及以学生为中心的课程建设途径㊂同时,还可以通过查阅文献以及关注相关研究部门每年公布的研究动态㊂另外,根据文献计量分析每年发布的热点前沿与新兴前沿,也可以了解分子生物学相关学科的最新发展动态[6]㊂社会热点广泛受到社会关注并在社会中形成重大影响㊂例如,在讲授实时荧光定量PCR 时,结合的社会热点就是近些年对社会和人民生活造成特别影响的新型冠状病毒㊂通过讲授PCR 反应的精准扩增与PCR 各反应要素之间的互相协作至关重要,另外结合疫情防控,讲授志愿者和医护人员坚守岗位㊁兢兢业业㊁团结互助㊁敢于奉献的精神㊂此外,在讲授基因编辑知识点时,通过讲授2019年北京大学教授邓宏魁通过基因编辑治疗艾滋病和白血病患者的正面案例,同时结合2018年贺建奎 基因编辑婴儿 的反面案例,让同学们明确要严格遵守科学道德和学术规范㊂课程组成员汇总了分子生物学中社会热点有关的思政教学案例,具体见表2㊂表2㊀分子生物学教学中典型的社会热点思政教学案例Table 2㊀The typical ideological and political teaching cases of hot social issues in the teaching of molecular biology course序号No.章节Chapter主要内容Main contents社会热点中的思政教学案例Ideological and political teaching cases in social hot spots1第一章绪论诺贝尔奖获得者事迹通过介绍屠呦呦青蒿素的发现和研究以及袁隆平院士与杂交水稻的案例,培养学生的自主创新精神㊁自信心和民族自豪感2第二章染色体与DNADNA 的半保留复制;DNA 损伤与修复以2017年‘细胞“杂志对DNA 复制方式的最新报道为例,通过介绍最新学科进展,激发学生的好奇心和兴趣,培养学生的创新意识和能力;通过介绍日本向海洋倾倒核废水的事件,让同学们了解环境污染的危害,建立环境保护意识和社会责任感3第三章生物信息的传递(上)mRNA 内含子剪接体2021年西湖大学施一公团队在‘科学“期刊发文首次解析次要剪接体,让同学们学习自主创新㊁勇于探索的精神,增强探索未知㊁追求真理㊁勇攀科学高峰的责任感和使命感4第五章分子生物学研究法实时荧光定量PCR;基因编辑以2020年新冠肺炎疫情为例,介绍中国疫苗研发的独立自主创新精神㊁爱国主义精神以及医护工作者大爱无私的精神,增强学生的民族自豪感和爱国主义精神;通过介绍贺建奎 基因编辑婴儿 事件,使同学们在批判中明确要严格遵守科学道德和学术规范5第七章真核基因表达调控DNA 甲基化修饰围绕DNA 新修饰6mA 的巨大争议,引导学生学会正常的学术讨论,采取审慎的态度,切勿盲目跟风下结论,同时培养学生不断创新㊁不怕失败的精神2.1.3㊀从梳理知识点中获取思政元素,合理融入课堂教学㊂美国著名神经科学家㊁耶鲁大学医学院教授Paul D.MacLean曾经说过: 如果一件事情不与一种情感联系在一起,那它就是不存在的 [7]㊂这句话充分说明任何课程内容都蕴含着丰富的思想政治教育元素㊂知识点不仅是教学的基本单元,而且是思政元素的重要承载点㊂例如,在教学过程中知识点所472㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年涉及的人㊁事㊁物等都可能蕴含着丰富的思政元素㊂专业课教师要做个有心人,始终坚持育人导向,不断梳理和更新教学内容,提炼课程思政元素,将育人理念渗透到教学内容中㊂该课程教学大纲经过3轮修订,所用教材为朱玉贤教授等编写的‘现代分子生物学“㊂分子生物学既是生命科学领域承前启后的一门重要学科,又是该领域的前沿带头学科之一,具备知识点众多㊁有前沿性以及难度较大等特点㊂笔者以中心法则为主线,结合前沿性和应用性,对重点知识点进行了梳理,重点凝练了DNA 复制㊁转录后的加工修饰㊁原核与真核生物基因表达调控以及最新的分子生物学研究方法㊂梳理的知识点既涵盖了该课程的基本概念和理论,又体现了学科的最新前沿进展㊂讲授知识点时,通常采用案例法和讨论法等㊂例如,在讲授真核生物端粒复制时,通过将诺贝尔奖获得者关于端粒的研究和生活中端粒酶相关延缓衰老化妆品等案例导入新课,通过介绍 克隆羊 多莉早衰的案例引导学生进行讨论㊂通过案例和讨论式教学,加深学生对端粒酶和细胞衰老㊁癌症发生的认识,从而在润物细无声中融入健康生活㊁适度运动并保持良好心态等思政元素[8-9],另外介绍中国克隆之父童第周先生不畏艰辛追求科学的精神品质㊂2.2㊀分子生物学思政教学改革措施2.2.1㊀线上和线下教学相结合㊂混合式教学是利用优质线上资源,采用线上和线下2种方式开展教学㊂通过2种教学方式的有机结合,既发挥了教师引导㊁启发㊁监控教学过程的主导作用,又充分体现了学生作为学习过程主体的积极性㊁主动性与创造性[10]㊂根据学校‘混合式教学管理办法“,利用课程组建立的山东省高校联盟课程 分子生物学 以及超星和雨课堂平台的线上资源,积极开展线上和线下混合式教学㊂由于该课程具有知识点多㊁知识更新速度快等特点,按照 两性一度 金课的标准建成了山东省高校联盟课程 分子生物学 ㊂以线上资源为载体,充分发挥教师的引导作用,深入挖掘思政元素㊂例如,在线上讲授蛋白质翻译后的加工修饰时,通过介绍1965年9月17日我国首次人工合成牛胰岛素如何解决一对二硫键拆开后能否正确连接形成有活性的蛋白质构象问题,让同学们认识到人工合成牛胰岛素凝聚了中国老一辈科学家的智慧,倾注了广大科研人员的心血和汗水,也让同学们学习科学家的艰苦奋斗㊁团结协作精神,老一辈科学家对 科学强国梦 的执着追求,对科学真理的不懈探索精神㊁严谨求实的科学态度㊂在线下,通过观看相关视频和课堂讨论,加深了对 胰岛素 精神的认识,这种乐于奉献的胰岛素精神犹如一座历史的灯塔永远照耀在新时代生命科学人的心头㊂线上和线下教学相结合的混合式思政教学融入途径如图1所示㊂通过线上资源和线下课堂讲授的混合式教学,充分利用课前预习时间,同时结合知识点,开展课堂讨论,提高学生的学习内驱力,引发学生的情感共鸣,激发学生的民族自豪感,树立为人民服务的意识,培养学生的爱国主义情怀和工匠精神㊂图1㊀线上和线下混合式思政教学融入途径Fig.1㊀Integration path of online and offline ideological and political teaching2.2.2㊀第二课堂与创新能力培养相结合㊂‘高等学校课程思政建设指导纲要“提出:综合运用第一课堂和第二课堂,努力扩展课程思政建设方法和途径[11]㊂泰山学院生物与酿酒工程学院具有高级职称和博士学位的教师比例在80%以上,教师们的科研课题大多涉及分子生物学与生物化学等相关技术,鼓励学生积极参与教师的科研课题㊂例如,2016届毕业生尤琳琳曾参加杨继建博士的国家自然基金项目,这不仅锻炼了该同学的实践动手能力,而且在实际科研项目中让学生养成了良好的科研思维㊂2016年该生以笔试㊁面试第一名的成绩,考取了中国科学院上海分院微生物学专业硕博连读研究生,并于2019年以第一作者在国际顶级期刊‘NatureCommunications“发表论文㊂除了参与教师科研项目外,积极鼓励学生申请国家大学生创新创业项目和参加 挑战杯 中国大学生创业计划竞赛㊁全国大学生生命科学竞赛㊁山东省大学生科技节相关竞赛等㊂通过第二课堂的参与,同学们的专业自信心得到了较大提升,并提高了解决问题的实践操作能力㊂2021年2019级宋洪源团队论文‘泰皇菊茎尖脱毒及脱毒效果检测“获得全国大学生生命科学竞赛(科学探究类)省区三等奖㊂虽未入围国赛,但在实验操作过程中同学们掌握了RNA 提取以及RT -PCR 技术,并建立了菊花病57251卷11期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨红花等㊀课程思政背景下的分子生物学课程教学改革探索毒基因的分子检测技术㊂这不仅培养了学生的动手操作能力,而且让学生学会了勇于探索㊁不怕失败的科研精神,增强了学生为社会服务的自信心,集体荣誉感明显提升,在大赛参与过程中同学们也表现出不怕苦㊁不怕累㊁追求完美的精神品质㊂2.2.3㊀通过采取多种措施提升专业教师的课程思政教学能力㊂课程教学团队由3名专业教师㊁1名思政课教师等组成,通过积极参加全国生物化学与分子生物学教学研讨会以及系列高校课程思政教学培训班等,收获了思政教学经验并获得了相关培训证书,提升了课程思政技能和教学能力㊂同时,鼓励团队成员积极参加国家和省级分子生物学教学比赛,获得了山东省生物化学与分子生物学会第二届青年教师微课大赛特等奖㊁山东省第六届 超星杯 高校教师教学比赛(信息化教学比赛)一等奖等荣誉,在比赛中提升了教学能力并积累了经验㊂通过分子生物学课程授课团队共同研讨和示范授课,明确了课程思政融入专业课的目标,充分发挥了团队成员的特长和优势,同时集思广益,采取多种措施将思政资源和思政教学方法融入专业课教学㊂通过教学改革,学生的学习效果得到了有效提升,对教师教学及课程的满意度明显提高㊂3㊀分子生物学课程思政教学改革的成效自从实施线上线下混合式教学模式并适当融入思政案例以来,学生对该课程的学习兴趣明显提高,学生学习的主动性大大提高,有效学习时间从课堂授课时间向课前和课后延伸,独立思考能力得到逐步提高,团队协作能力和实践操作能力也明显提升㊂结合思政教学的经验,申请并获批校级分子生物学课程思政教学改革与实践课程教学改革研究项目㊂在教学过程和教学改革中完善了教学资源并将课程思政融入课程,重构了课程教学目标,修改并完善了课程思政教学大纲㊂另外,调整了教学内容,在课堂教学环节深入挖掘了教学内容中的思政元素㊂通过课程思政的实施,教学团队的理论水平明显提高,学生在自身修养㊁专业素质以及理想信念等方面也有了较大提升㊂4㊀结语习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调:要用好课堂教学这个主渠道,提升思想政治教育亲和力和针对性,满足学生成长发展需求,其他各门课都要守好一段渠㊁种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应[12]㊂自专业课程融入思政教学以来,课程组成员深刻认识到课堂教学适当融入思政案例能增强学生对专业课的思想认同㊂但是,在专业思政教学中不能生搬硬套,不能为了思政而将专业课讲成思政课㊂选择合适的途径或策略将思政元素润物细无声地融入专业课教学,才能真正达到春雨润物㊁育人于心的效果[13]㊂参考文献[1]罗晓婷,许春鹃,洪芦燕,等.生物化学与分子生物学 四融入四结合课程思政教学体系的构建与应用[J].生命的化学,2021,41(10):2307-2314.[2]林英,司春灿,罗嗣佳妮.思政元素融入 分子生物学 课程教学的探索与思考[J].景德镇学院学报,2020,35(2):53-57.[3]于立娟,张媛英,翟静.医学生物化学和分子生物学 课程思政 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分子生物学总复习期末考试总复习
分子生物学课程重点，以及一份真题。
1、绪论（1）分子生物学的概念分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐明蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸之间的互作及其基因表达调控机理的学科。
（3）经典历史事迹1928年格里菲斯证明了某种转化因子是遗传物质1944年艾弗里做了肺炎双球杆菌转换实验1953年沃森和克里克提出双螺旋结构桑格尔两次诺贝尔学奖2、染色体与 DNA（1）真核生物染色体具体组成成分为：组蛋白、非组蛋白和DNA。
在真核细胞染色体中，DNA与蛋白质完全融合在一起，其蛋白质与相应DNA的质量之比约为2:1。
这些蛋白质在维持染色体结构中起着重要作用。
（2）组蛋白组蛋白是染色体的结构蛋白，其与DNA组成核小体。
根据其凝胶电泳性质可将其分为H1、H2A、H2B、H3及H4。
组蛋白含有大量的赖氨酸和精氨酸，其中H3、H4富含精氨酸，H1富含赖氨酸。
H2A、H2B 介于两者之间。
H1易分离，不保守；组蛋白的特性：①进化上的极端保守，②无组织特异性；③肽链上分布的不对称性；组蛋白的修饰作用⑤富含赖氨酸的组蛋白H5（3）C值反常现象C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。
一般情况，真核生物C值是随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。
（4）DNA的结构•DNA的一级结构即是指四种核苷酸的连接及排列顺序，表示该DNA分子的化学构成。
•DNA二级结构是指两条多核苷酸链反相平行盘绕所生成的双螺旋盘绕结构。
DNA的二级结构分两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA；另一类是左手螺旋，即Z-DNA。
DNA三级结构：是双螺旋进一步缠绕，形成核小体，染色质，染色体等超螺旋结构，5、每轮碱基数10•DNA的高级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构。
超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式（非唯一形式），可分为正超螺旋和负超螺旋两类，它们在不同类型的拓扑异构酶（通过催化DNA链的断裂和结合，从而影响DNA的拓扑状态。
分子生物学考点整理1
分子生物学考点整理符广勇朱兰第一章．绪论一、分子生物学概念分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子结构与功能相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界奥秘、由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
二、重组DNA技术又称基因技术，是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同的DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。
三、基因表达的调控基因表达的调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及RNA剪辑三个方面。
四、转录因子转录因子是能与基因5`端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
第二章．染色体与DNA一、染色体上的蛋白质染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。
根据凝胶电泳性质可以把组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4。
这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸。
二、组蛋白的特性1．进化上的极端保守性不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4。
2.无组织特异性到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白这两个例外。
3．肽链上氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。
4.组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化。
5.富含赖氨酸的组蛋白H5三、HMG蛋白叫高迁移率蛋白四、真核细胞DNA序列的分类1.不重复序列2.中度重复序列3.高度重复序列重复序列的意义：若某一重复序列出现错误，对基因的影响不大，稳定性较高；在短时间内可同时产生大量的基因产物。
重复序列的应用:应用于分子标记的作用：卫星DNA（便于分子标记）和微卫星DNA五、真核生物基因组与原核生物基因组的区别1.真核基因组庞大，原核生物基因组小2.真核基因组存在大量的重复序列，原核基因组没有重复序列3.真核基因组大部分是非编码序列，原核基因组大多是编码序列4.真核基因组的转录产物为单顺反子，原核基因组转录产物多为多顺反子5.真核基因是断裂基因，有内含子结构，原核基因为连续基因，几乎没有内含子结构6.真核基因组存在大量的顺式作用原元件，包括启动子、增强子和沉默子等，原核基因组基本没有增强子和沉默子7.真核基因组存在大量的DNA多态性，原核基因组很少有8.真核基因组具有端粒结构，原核基因组没有端粒结构六、重叠基因（Overlapping gene）指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上的基因的组成部分。
生态系统信息传递的4种基本形式
生态系统信息传递的4种基本形式生态系统是由生物群落与环境因子相互作用而形成的自然系统。
信息传递在生态系统中起着重要作用，它能够促进生物之间的相互作用、调节生态过程、维持生态平衡。
生态系统信息传递的基本形式有四种：化学信号、声音信号、视觉信号和电信号。
化学信号是生态系统中最常见的信息传递形式之一。
生物体通过释放化学物质来传递信息，例如植物通过释放挥发性化合物来吸引传粉者，昆虫通过释放信息素来吸引异性，细菌通过释放信号分子来协调群体行为等。
化学信号的传递往往具有高度选择性和特异性，能够准确地传递信息，并且对环境影响较小。
声音信号是许多生物用来传递信息的重要方式。
例如，鸟类通过鸣叫来表达自己的领地主张、警示同类或吸引异性，鲸类通过发出特定频率的声音来进行迁徙和交流。
声音信号的传递可在空间上较远距离传播，能够达到广泛的受众，并具有较高的时效性。
视觉信号是生物之间常用的信息传递方式之一。
通过改变体色、姿势、运动等方式，生物能够向其他个体传递特定的信息。
例如，动物通过繁殖季节的发情色或威胁姿势来吸引或威慑对方，植物通过花朵的颜色和形状来吸引传粉者。
视觉信号的传递方式直观简洁，能够快速有效地传递信息，并且在空间上具有较高的定位准确性。
电信号是一些生物体内部传递信息的重要方式。
例如，神经系统通过神经元之间的电信号传递来调节生物体的生理功能，维持机体的平衡。
电信号的传递速度快，能够实现远距离的信息传递，并具有高度的精确性和时效性。
生态系统中的信息传递形式多种多样，每种形式都有其独特的优势和适应性。
化学信号能够准确选择性地传递信息，适用于复杂的生态系统；声音信号能够远距离传播并具有较高的时效性，适用于广泛的受众；视觉信号能够直观简洁地传递信息，并具有较高的准确性；电信号能够快速有效地传递信息，适用于机体内部的调节与协调。
这些信息传递形式在生态系统中相互交织、相互作用，共同构建起复杂的生物网络，维系着生态系统的稳定与平衡。
生物通信中的信息储存和传递
生物通信中的信息储存和传递生物通信是生物学中一个非常重要的研究领域，它涉及到生物个体之间的信息传递和交流，可以说是生命活动的一个必要组成部分。
而在生物通信中，信息的储存和传递则是非常关键的一环。
本文将通过对生物通信中信息储存和传递机制的探究，来深入了解生物通信的奥秘和微妙。
一、生物通信的信息储存和传递生物通信中的信息传递是指生物在生命过程中，通过某种方式（如声音、视觉、化学物质等），向其他个体传递自己的信息。
这些信息可以是各种各样的，如求偶、警示危险、求食等等。
而在进行信息传递的过程中，信息的储存和传递则是非常关键的。
因为只有通过有效的信息储存和传递机制，信息才能够准确地被传递到接收者，并在接收者身上产生相应的反应。
二、生物通信中基于化学信号的信息储存和传递在生物通信中，化学信号是非常常见的一种信息传递方式。
化学信号可以通过各种方式进行传递，如通过气味、化学物质等。
而在进行化学信号的传递过程中，信息储存和传递则是非常关键的。
以哺乳动物之间的化学信号传递为例，哺乳动物主要通过气味进行信息传递。
当哺乳动物需要向其他个体传递信息时，它会通过自己的体味、泪液或尿液等方式，释放出一些信息素。
这些信息素被其他个体感知、接收，从而产生相应的感受或反应。
例如，雌性动物会释放出一种叫做性激素的信息素，来吸引雄性动物的注意和兴趣。
而在这个过程中，信息素的储存和传递非常重要。
因为只有在信息素存活时间较长、可以较远距离传递的情况下，信息素才能够被其他个体感知到，并在其他个体身上产生相应的反应。
因此，对于储存和传递信息素的机制进行研究，是非常有必要的。
三、生物通信中基于基因表达的信息储存和传递另外一个非常有趣的话题是生物通信中基于基因表达的信息储存和传递。
在这种情况下，基因表达可以被看做是一种信息的编码和传递方式。
通过基因编码产生不同蛋白质，从而在细胞和器官之间传递信息，如肌肉的运动、神经元的兴奋、生殖器官的发育等。
在基因表达过程中，RNA分子的储存和传递则是非常重要的。
分子生物学名词解释
名词解释第一章绪论1 分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐明蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸之间的互作及其基因表达调控机理的学科。
2 DNA重组技术是将不同DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。
3 功能基因组学又往往被称为后基因组学，它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质得研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
第二章染色体与DNA1组蛋白是染色体的结构蛋白，其与DNA组成核小体。
2 C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。
3 DNA的一级结构即是指四种核苷酸的连接及排列顺序，表示该DNA分子的化学构成。
4DNA二级结构是指两条多核苷酸链反相平行盘绕所生成的双螺旋盘绕结构。
5DNA的高级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构。
6核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。
八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。
每个核小体只有一个H1。
7DNA的半保留复制是DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。
8复制时，双链DNA要解开成两股链进行，使复制起点呈叉状，被称为复制叉。
9复制子为生物体DNA的复制单位。
10错配 (mismatch)：DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)11缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。
12插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。
13框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。
分子生物学4 生物信息的传递(下)——从RNA到蛋白质
第四章生物信息的传递（下）从——从mRNA到蛋白质第四节蛋白质合成的生物学机制五、蛋白质前体的加工新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能变为有功能的蛋白质。
1. N端fMet或Met的切除细菌新合成的肽链第一个氨基酸残基是什么？（甲酰甲硫氨酸）。
真核生物新合成的肽链第一个氨基酸残基是什么？（甲硫氨酸）。
细菌蛋白质N端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解，不管是原核生物还是真核生物N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。
有些新生蛋白质在去掉N端一部分残基后变成有功能的蛋白质。
有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的mRNA可翻译成很长的多肽链，含多种病毒蛋白，经过蛋白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的蛋白质分子。
2. 二硫键的形成mRNA中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫键，这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。
3. 特定氨基酸的修饰（1）氨基酸侧链的修饰包括磷酸化、糖基化、甲基化、乙酰化、羟基化和羧基化。
A、磷酸化：主要由多种蛋白激酶催化，发生在丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等氨基酸的侧链。
B、糖基化：大多数糖基化是由内质网中的糖基化酶催化的。
C、甲基化：蛋白质的甲基化是由N-甲基转移酶催化的，该酶主要存在于细胞质基质中。
甲基化包括发生在Arg（精氨酸）、His（组氨酸）和Gln（谷氨酰胺）的侧链的N-甲基化以及Glu（谷氨酸）和Asp（天冬氨酸）侧基的O-甲基化。
D、乙酰化：N-乙酰转移酶催化多肽链的N端乙酰化。
发生在赖氨酸侧链上的ε-NH2.（2）蛋白质N-糖基化修饰糖蛋白主要是通过蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基加上糖基出现的。
在内质网膜内侧的脂肪酸长链被磷酸化后加上由N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖组成的低聚糖链。
在糖基化过程中，先切去信号肽，再由低聚糖转移酶催化将N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、葡萄糖组成的低聚糖链转移到肽链N-端的天冬氨酸残基上。
Membrance（膜）oligosacchary I transferase（低聚糖转移酶）Dolichol phosphate（磷酸脂多萜醇）N-Acetylglucosamine（N-乙酰葡萄糖胺）Mannose（甘露糖）Glucose（葡萄糖）Asn（天冬氨酸）（3）蛋白质N-糖基化的主要场所是内质网4. 切除新生肽链中非功能片段（1）前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图新合成的胰岛素前体是前胰岛素原，必须先切去信号肽变成胰岛素原，再切去B-肽，才变成有活性的胰岛素。
第四章 生物信息的传递(下)--从mRNA到蛋白质习题答案
第四章生物信息的传递（下）--从RNA到蛋白质习题一名词解释1．密码子(codon)2．同义密码子(synonymous codon)3．反密码子(anticodon)4．信号肽(signal peptide)5．简并密码(degenerate code)6．氨酰基部位(aminoacyl site)7．肽酰基部位(peptidy site)8．肽基转移酶(peptidyl transferase)9．氨酰- tRNA合成酶(amino acy-tRNA synthetase)二英文缩写符号1．IF（initiation factor）：2．EF（elongation factor）：3．RF（release factor）：4．hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：5．fMet-tRNA f ：6．Met-tRNA i ：三填空题1．蛋白质的生物合成是以______作为模板，______作为运输氨基酸的工具，_____作为合成的场所。
2．细胞内多肽链合成的方向是从_____端到______端，而阅读mRNA的方向是从____端到____端。
3．核糖体上能够结合tRNA的部位有_____部位，______部位。
4．蛋白质的生物合成通常以_______作为起始密码子，有时也以_____作为起始密码子，以______，______，和______作为终止密码子。
5．SD序列是指原核细胞mRNA的5ˊ端富含_____碱基的序列，它可以和16SrRNA的3ˊ端的_____序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。
6．原核生物蛋白质合成的起始因子（IF）有_____种，延伸因子（EF）有_____种，终止释放（RF）有_____种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有_____种，终止释放因子有_____种。
7．原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是_____。
8．某一tRNA的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_____和_____。
现代分子生物学(第四版)朱玉贤课件 PPT 第1章 绪论
主要教材与参考书
1.《现代分子生物学》 第3版（2007）朱玉贤、李毅、郑晓峰
2. 现代生物学精要(Instant Notes)系列 《分子生物学》第二版（2002）刘进元 《Molecular Biology》2e P.C.turner,et al 3. Principles of Biochemistry
1994 Gilman Rodbell 美国
1995
Lewis Nusslein-Volhard Wieschaus
美国 德国 美国
建立DNA测序方法
诺贝尔生理医学奖
建立和发展了单克隆抗体技术
诺贝尔生理医学奖
发现可移动癌基因
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理医学奖
G蛋白在细胞内信息传导中的作用 诺贝尔生理医学奖
发现了控制果蝇体节发育的基因
诺贝尔生理医学奖
年份
科学家
Doherty 1996 Zinkernagel
国籍
澳 瑞士
1997 Prusiner
美
Furchgott
美
1998
Ignarro Murad
1999 Blobel
美
Carlsson
德
2000 Greengard
预计到2020年，生物医药占全球药品的比重 将超过1/3，生物质能源占世界能源消费的比 重将达5%左右，生物基材料将替代10%-20%的 化学材料。
生物制造、生物能源、生物环保等一 批新兴产业正在快速形成。
据Ernst＆Young研究报告，2010年生 物环境、生物工业处理、生物海洋技术世界市 场规模将达到 134亿美元、327亿美元、288 亿美元。
CHAPTER4翻译
Prokaryotic mRNA (polycistrionic) Eukaryotic mRNA (monocistrionic)
Ribosome binding site (RBS) or SD-sequence in prokaryotic mRNA, complementary with the sequence at the 3’ end of 16S rRNA.
4.1.1 三联子密码及其破译
4.1.2 遗传密码的性质
1. 密码子的连续性。密码间无间断也没有重叠， 即起始密码子决定了后续密码子的位置。 2.简并性(degeneracy)：由一种以上密码子编码 同一个氨基酸的现象。61个编码氨基酸，3个终止 密码子UAA(赭石)，UAG(琥珀)，UGA(蛋白石)。 3. 密码子的通用性与特殊性。密码子对各种生物 都适用。但也有特殊性：支原体中UGA编码色氨 酸，嗜热四膜虫中UAA编码谷氨酰胺。
tRNA合成酶等
OUTLINE
4.1 三联子密码及mRNA的5‘端结构 4.2 tRNA 4.3 核糖体 4.4 原核生物蛋白质合成的过程 4.5 真核生物蛋白质合成的过程 4.6 翻译的调控 4.7 新生肽的加工和折叠 4.8 蛋白质运转机制
4.1 三联子密码
密码子:mRNA上3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上 的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为密码子。
SD与核糖体小亚基内16S rRNA的3’端一段富 含嘧啶的序列形成互补，使得结合于30S亚基 上的起始tRNA正确定位于mRNA的起始密码 子AUG。
真核mRNA的5’端序列
真核mRNA5‘端具有m7GpppN的帽子结构， 缺乏SD序列，只有当甲基化形成帽子结 构时才能有效翻译。
真核生物的翻译过程(王2)
eRF 1能够识别3个终止密码子
eRF 3 释放因子在多肽链释放后刺激 I类（eRF 1 ）释放因子从核糖体中解离出来。
谢谢！
eIF -4B
结合mRNA,促进mRNA扫描定位起始AUG
eIF -4E
eIF -4G eIF -5 eIF -6
eIF -4F复合物的成分，结合mRNA5’帽子
eIF -4F复合物的成分，结合eIF -4E和PAB 促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基 促进核糖体分离成大小亚基
40S
elF-2
二、肽链合成延长
真核生物延伸因子：eEF-1 、eEF-2 eEF-1（相对于原核的EF-Tu、 EF-Ts）
能够促进AA-tRNA进入A位点
eEF-2（相当于EF-G）
促进卸载tRNA的释放
真核细胞核糖体没有E位，转位时卸载的tRNA直 接从P位脱落。
三、肽链合成的终止
mRNA上终止密码子出现在A位 真核细胞的I类和II类释放因子各有一种： eRF1
② met Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP 60S Met ①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6 elF-5
③ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB ADP+Pi
mRNA
④
各种elF释放 GDP+Pi
40S
60S Met 真核生物翻译起始 复合物形成过程
第4章
生物信息的传递(下)
--从mRNA到蛋白质
真核生物的翻译
（注意与原核生物的各个过程进行对比）
一、翻译的起始
1.起始氨基酸： Met-tRNAiMet 2. 起始复合物结合顺序：
第四章生物信息的传递(下)---从mRNA到蛋白质-P
▪ 在真核生物细胞核内合成的mRNA，要运送 到细胞质，才能翻译生成蛋白质。
▪ 所谓翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个 特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一 个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过 程。
▪ 无义突变的校正tRNA会与释放因子 竞争识别密码子；错义突变的校正 tRNA则与该密码的正常tRNA竞争。 这些都会影响校正的效率。
▪ 无义突变的校正基因tRNA不仅能校 正无义突变，也会抑制该基因3’末 端正常的终止密码子，导致翻译过 程的通读，合成更长的蛋白质，这 对细胞会造成伤害。
▪ 一个基因错义突变的校正也可能使另一 个基因错误翻译，因为如果一个校正 tRNA在突变位点通过取代一种氨基酸 的方式校正了一个突变，它也可以在另 一位点这样做，从而在正常位点上引入 与前述突变位点对应的氨基酸，造成错 误。
1·起始tRNA和延伸tRNA
▪ 有一类能特异地识别mRNA模板上起始密 码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称 为延伸tRNA。
▪ 原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸 (fMet)，原核生物中Met-tRNAfMet必须首先 甲酰化生成fMet一tRNAfMet才能参与蛋白 质的生物合成。
▪ 受体臂：链两端碱基序列互补形成的杆状结 构；3’端有未配对的3～4个碱基；3’端的 CCA，最后一个碱基2'烃基可被氨酰化。
▪ TψC臂：其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子 所拥有的不常见核苷酸。
▪ 反密码子臂：位于套索中央有三联反密码子。
▪ D臂：含有二氢尿嘧啶。
酪
5’ 酪氨酰- tRNA
生态系统信息传递的4种基本形式
生态系统信息传递的4种基本形式生态系统中的信息传递是生物之间相互作用的重要方式之一。
通过信息传递，生物可以感知环境变化、调节行为和适应环境。
在生态系统中，有四种基本形式的信息传递：化学信号、声音信号、视觉信号和触觉信号。
下面将详细介绍这四种形式及其在生态系统中的作用。
1. 化学信号化学信号是一种通过释放化学物质来传递信息的方式。
在生态系统中，许多生物都会释放特定的化学物质，如激素、挥发性有机化合物等，来与其他个体进行交流。
这些化学物质可以通过空气、水或者直接接触传播。
在昆虫界中，蚂蚁会释放一种称为“信息素”的化学物质来标记食物来源或者警示其他蚂蚁。
当一只蚂蚁找到了食物源头时，它会释放信息素沿着回家的路线，以吸引其他同类前来寻找食物。
这样一来，整个蚁群就能够高效地获取食物资源。
另外一个例子是植物界中的根际通讯。
当一棵植物受到威胁，比如被害虫侵袭，它会释放出特定的化学物质来警示周围的植物。
这些化学信号可以使周围的植物产生防御性化合物，以抵御害虫的攻击。
化学信号在生态系统中起到了信息传递和协调行为的重要作用，它们能够帮助个体识别同类、寻找食物和避开危险。
2. 声音信号声音信号是通过声波传播来传递信息的一种形式。
在水中，声音能够远距离传播，并且能够穿过障碍物。
在水生生态系统中，许多生物利用声音进行交流。
在鲸类中，雄鲸会发出特定的歌唱来吸引雌鲸或者展示自己的存在。
这些歌曲可以传播数百公里，并且可以持续数小时。
通过歌唱，雄鲸能够吸引到配偶或者警告其他雄性不要侵犯其领地。
另一个例子是蛙类中的求偶呼叫。
雄性蛙会发出特定的叫声来吸引雌性蛙。
每个物种都有独特的叫声模式，因此雌性蛙可以通过听到叫声判断出叫声的来源和个体特征。
声音信号在生态系统中起到了识别同类、求偶、警告和领地宣示等重要作用，它们能够帮助个体找到配偶、避免竞争和保护自己的资源。
3. 视觉信号视觉信号是通过光传播来传递信息的一种形式。
在陆地生态系统中，许多生物依赖视觉信号进行交流。
生物信息的传递
生物信息的传递生物信息的传递是生物学研究的重要领域之一，是指在生物体内通过一系列生物过程将遗传信息、代谢信息等从一个细胞、组织、器官传递到另一个细胞、组织、器官的过程。
1. DNA复制和转录生物信息的传递始于DNA复制和转录，DNA作为遗传信息的载体，通过复制和转录来使得生物个体的基因信息传递给下一代个体。
DNA复制是指DNA双链分离后由DNA聚合酶进行拓展复制形成两个完全相同的DNA分子。
转录是指DNA分子的信息被转录成RNA分子的过程，RNA是将DNA信息传递到细胞质中进行翻译的中介物质。
DNA复制和转录是生物信息传递的第一步。
2. RNA翻译RNA在细胞质中被翻译成蛋白质，RNA翻译是生物信息传递的第二步。
在此过程中，mRNA被核糖体识别并和tRNA匹配，通过tRNA上的氨基酸和mRNA上对应的密码子形成蛋白质链。
3. 蛋白质后修饰和传递蛋白质在合成后还需要经过修饰以及进一步传递。
蛋白质后修饰是指蛋白质在合成后需要进一步翻译，修饰成为完整、活性的蛋白质。
蛋白质在细胞内还需要进一步被传递到其他细胞或基质中完成其生物学功能。
4. 细胞信号传递细胞信号传递指的是细胞内外信息的传递过程，管理着各种生命活动，细胞信号主要由信号分子、受体分子和信号转导分子构成。
信号分子和细胞表面受体分子的结合将激活信号转导分子，从而激活信号传递通路，使得生物信息得以产生、传递以及执行。
综上所述，生物信息的传递是非常复杂的，由DNA复制和转录、RNA翻译、蛋白质后修饰和传递以及细胞信号传递等多个过程组成。
这些过程紧密联系，共同构建了生物体内信息传递网络。
通过细致地了解生物信息传递的各个环节，可以更好地理解生命活动的本质，以及为疾病治疗、基因编辑等领域的研究提供更好的基础。
第四章 生物信息的传递(下)2
“Large” 50S subunit
tRNA (3 bound)
“Small” 30S subunit
真核生物中，所有正在进行蛋白质合成
的核糖体都不是在细胞质内自由漂浮， 而是直接或间接与细胞骨架结构有关联 或者与内质网膜结构相连的（图4-8）。 细菌核糖体大都通过与mRNA相互作用，
被固定在核基因组上。
图4-8 结合在内质网上的核糖体。左，电 镜下看到的胰腺细胞粗糙内质网；右， 局部放大后的草图。
表4-9 大肠杆菌核糖体基本成分
核糖体
沉降系数 70S
小亚基
30S
大亚基
50S
总体相对分子质量
主要rRNA（碱基数）
2.52×106
9.30×105
1.59×106
16S（1 541） 23S（2 904）
tRNA高级结构上的特点为 我们提供了研究其生物学功 能的重要线索，因为tRNA上 所运载的氨基酸必须靠近位 于核糖体大亚基上的多肽合 成位点，而tRNA上的反密码 子必须与小亚基上的mRNA相 配对，所以分子中两个不同 的功能基团是最大限度分离 的。这个结构形式很可能满 足了蛋白质合成过程中对 tRNA的各种要求而成为tRNA 的通式，研究证实tRNA的性 质是由反密码子而不是它所 携带的氨基酸所决定的。
tRNA的稀有碱基含量非常丰富，约有70 余种。每个tRNA分子至少含有2个稀有 碱基，最多有19个，多数分布在非配对 区，特别是在反密码子3'端邻近部位出 现的频率最高。
4.2.2
tRNA的L形三级结构
酵母和大肠杆菌tRNA的三级结构都呈L形 折叠式。这种结构是靠氢键来维持的，tRNA 的三级结构与AA- tRNA合成酶的识别有关。 通过分子重排产生另一对双螺旋，受体臂 和T ψ C臂的杆状区域构成了第一个双螺旋， D臂和反密码子臂的杆状区域形成了第二个 双螺旋。
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27
28
无悔无愧于昨天，丰硕殷实 的今天，充满希望的明天。
29
起始阶段 （1）在核内合成mRNA前体，加工并与多种蛋
白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其 二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。 （2）Met-tRNAiMet （3） 起始复合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet （4）没有SD序列。5’cap 和3’ ployA参与形成翻 译起始复合物.
25
蛋白的定向转运机制
1.信号肽假说
(1)分泌蛋白 翻译-转运同步机制 (2)细胞器(叶绿体, 线粒体等) 翻译后转运机制 (3)膜蛋白(ER等) 两者兼有 (4)核定位 翻译后转运机制
2. 信号肽, 导肽, 核定位信号的特点
26
蛋白质的降解
细菌: Lon蛋白酶 真核: 泛素(ubiquitin) 降解
Ala-tRNAala;
起始tRNA fmet-tRNAfmet： (原核生物） Met-tRNAimet 起始tRNA (真核生物）
met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸(真核生物）
9
tRNA的二级结构 和三级结构
三叶草型 倒L型
10
氨基酰-tRNA合成酶
既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该氨基酸的tRNA。 氨酰tRNA合成酶的专一性很高，共有20种，每一种只用于单一种氨
4、fmet-tRNA的结合：
fMet-tRNA进入小亚基的P位, 反密码子与mRNA起始密码子配对;
5、大亚基结合
13
6. 延伸
Step 1：进位 (注册) (1) 一个新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位 (2) 校对（proofreading）:如错误的氨酰 tRNA进入了A位 （反密码子与密码子不能很好配对），可进行校正.
17
18
GTPase与翻译
IF-2、EF-Tu、EF-G、RF3等因子都需 要与GTP结合，并通过GTP水解而发挥 作用
它们是G蛋白（G proteins），具有内在 的GTPase活性
19
Generalized G protein cycle
腺苷酸交换蛋白 GTAase激活蛋白
20
真核生物蛋白质合成的特点
21
起始密码子的寻找---扫描模型
扫描（scanning）
找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就可 开始翻译 22
第一个AUG不一定是起始密码 与在其周围，往往有共同序列Kozak 序列
CCRCCAUGG (R,嘌呤=G/A) 还与高级结构有关
23
肽链的翻译后加工
（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫键的形成 （3）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等 （4）多聚蛋白前体的切割, 切除新生肽链中非功能片段, 信号肽的处理. （5）蛋白质剪接：除去蛋白质内含子（intein）
2. 核糖体解离
翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来 每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，以让新的翻
译起始复合物形成 核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助
12
3. mRNA与小亚基结合:
AUG上游8~13个碱基处存在SD序列能与小亚基中16S rRNA 3` 端序列互补。
基酸与相应tRNA的结合 (氨基酸专一, tRNA有多个). 氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPi 氨基酰-tRNA合成酶可发挥较对功能，使误载的氨基酰-tRNA从tRNA
上释下，保证遗传信息翻译的准确性。
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原核生物的蛋白翻译
1. tRNA装载
在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使 氨基酸连接到tRNA 3’端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA)
(2) 接着释放因子和tRNA从核糖体解离 (3) 最后，核糖体与mRNA解离，核糖体大小亚基解离
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多聚核糖体（polyribosome)
在一条mRNA链上常结合有多个核糖体，呈串珠状排 列，同时进行多肽链的合成。
每个独立的核糖体都能合成一条完整的多肽链，因此 从同一模板上同时能合成多条多肽链。可提高mRNA 的利用率和蛋白质生物合成的速度。
mRNA 密码子碱基
A,C,U A,G C ,U
1. 密码子的第三位 / 反密码子的第一位; 2. G = U; 3. G X I; 4. I 只出现在反密码子上; 5. 书写规则 5’3’
密码子与反密码子配对的摆动现象
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密码子: GCA, AUG, CGU 反密码子: GCA, AUG, CGU , I AC
AA-tRNA
四. 蛋白质前体的加工, 折叠
五. 蛋白的定向转运
六. 蛋白的降解
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密码子的特点
遗传密码：三联体密码 遗传密码的特点：
连续性 有起始密码(AUG, (原核中也用GUG))和终止密码(UAA,UAG,UGA) 简并性 摆动性 通用性 偏好性
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mRNA 5′ mRNA 5′ mRNA 5′
mRNA 5‘ 多肽 N
AUCGACCUGAGC 3′
4
20 (×)
AUCGACCUGAGC 3′
42=16
20 (×)
AUCGACCUGAGC 3′
43=64
20 (√)
UUUUUUUUUUUU
3‘
Phe-Phe-Phe-Phe
C
三联体密码（triplet code)
5
tRNA
反密码子碱基
I
UG
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核糖体
小亚基原核 真核
小亚基 30s 40s
大亚基 50s 60s
-----------------------------
合计: 70s 80s
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tRNA：接合器
一种tRNA只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种 tRNA结合。(tRNA数目>20)
结合位点为：3`端CCA-OH。
(6) 新生肽链的折叠 (7) 亚单位聚合
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新生肽链的折叠
折叠酶(foldase)或分子伴侣(molecular chaperone)
分子伴侣:是一个结构上互不相同的蛋白质 家族,可识别肽链的非天然构象,促进蛋白 质正确折叠。如热休克蛋白（heat shock protein,HSP)70与60。
Step 2：转肽 大亚基的23S rRNA, 肽基转移酶, 形成肽键
Step 3：移位
mRNA与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动1个密码子的距离， 使肽基tRNA进入P位，而原在P位的tRNA离开核糖体
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7. 终止
(1) 翻译到达终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应位 点，促使肽链与tRNA的连结断开
生物信息的传递(下)
从mRNA到蛋白质
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蛋白翻译通论
一.合成过程
1. 翻译的起始----2. 肽链的延伸----3. 肽链的终止及释放
二. 蛋白质生物合成体系
1、mRNA; 2、核糖体; 3、氨基酸; 4、 tRNA; 5、氨基酰tRNA 合成酶; 6.起始因子、延长因子和终止因子
三.氨基酸的活化与搬运