分子生物学基础PPT第一章
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现代分子生物学课件
分子生物学的建立和发展阶段 主要进展: 50年代提出了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制, 解决了遗传物质的自我复制和世代交替问题; 50年代末至60年代, 提出了“中心法则”和操纵子学说, 成功地破译了遗传密码, 阐明了遗传信息的流动与表达机制。 P. 11
2.主要研究内容
#2022
分子生物学的研究内容 DNA重组技术
（1）DNA 重组技术（基因工程/遗传工程/基因操作/基因克隆/分子克隆） 在体外将不同的 DNA 片段 (整个基因或基因的 一个部分) 按照人们的设计定向连接起来后，转入 特定的受体细胞，使重组基因在受体细胞中与载体 同时复制并得到表达，从而赋予生物体新的遗传特 性, 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物 产品。
DNA重组操作主要包括: DNA (基因组和质粒DNA) 提取和纯化 PCR (聚合酶链反应) 基因扩增 DNA聚合酶 DNA分子切割 限制性内切酶 DNA片段与载体连接 DNA连接酶 DNA凝胶电泳 细胞转化及重组子的筛选与鉴定等
பைடு நூலகம்
构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中
分子生物学的基本原理 （p 11)
生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规
都是相同的。
某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定
则。
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。
了它的属性。
第一章 绪论 三. 主要研究内容
分子水平是指 携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。 分子水平上研究生命的本质主要是指 对遗传、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。
第一章 绪论3分子生物学课件
1.3 分子生物学与生物化学之间的关系
分子生物学发展的三大支撑学科： 1、细胞学：研究细胞的结构与功能。细胞的化学组
成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中
的定位及功能。 2、遗传学：研究基因的遗传与变异。基因结构，基 因复制，基因表达，基因重组，基因突变。 3、生物化学：研究活性物质代谢规律。
第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元，标志
着人类认识生命本质并能主动改造生命的新时期开始，
1980年。
5. 1975年，Kohler和Milstein巧妙地创立了
淋巴细胞杂交瘤技术，获得了珍贵的单克隆抗体；
1984年。
6. 1975-1977年，Sanger和Gilbert发明了 DNA序列测定技术；1977年第一个全长5387个核苷 酸的Φ X174基因组序列由Sanger测定完成；1980年， 1958年。
划，2003年4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经
过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。
3. PCR技术的建立（1983年，Mullis，PCR被喻 为加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”的 技术，1993年）。 4. 单克隆抗体及基因工程抗体的发展和应用 （生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激 素、胰岛素等，疾病的诊断、治疗和研究）。 5. 基因表达调控机理（反义RNA技术、RNAi干扰、 基因芯片）。 6. 细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域（G 蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。 7. 基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新 的前沿领域。
分子结构生物学 分子发育生物学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子遗传学 分子数量遗传学
分子神经生物学
分子育种学 分子肿瘤学
第一篇 分子生物学基本原理(共57张PPT)
3. 窄宿主型质粒和广宿主型质粒
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
分子生物学第一章绪论详解演示文稿
，共55页。
二、现代分子生物学的建立和 发展阶段
第二十八页，共55页。
1、 DNA双螺旋模型的提出
1962年，Watson和Crick因为在1953年5月25日 的《Nature》提出DNA的反向平行双螺旋模型 而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过 X射线衍射证实了Watson-Crick模型。
第二十一页，共55页。
Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试验 • 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽提物 • 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
第二十二页，共55页。
3．断裂基因
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序 列不连续的间断基因被称为断裂基因。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
第十一页，共55页。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发现 了可移动遗传因子（jumping gene或称mobile element）而获得Nobel奖。
第三十五页，共55页。
1968年，Nirenberg，Holley和Khorana共享诺贝尔生 理医学奖
• Nirenberg：破译DNA遗传密码； • Holley：阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证
实了所有tRNA具有结构上的相似性；
• Khorana：第一个合成了核酸分子，并且人工复制 了酵母基因。
第十四页，共55页。
分子生物学发展简史
第十五页，共55页。
二、现代分子生物学的建立和 发展阶段
第二十八页，共55页。
1、 DNA双螺旋模型的提出
1962年，Watson和Crick因为在1953年5月25日 的《Nature》提出DNA的反向平行双螺旋模型 而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过 X射线衍射证实了Watson-Crick模型。
第二十一页，共55页。
Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试验 • 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽提物 • 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
第二十二页，共55页。
3．断裂基因
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序 列不连续的间断基因被称为断裂基因。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
第十一页，共55页。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发现 了可移动遗传因子（jumping gene或称mobile element）而获得Nobel奖。
第三十五页，共55页。
1968年，Nirenberg，Holley和Khorana共享诺贝尔生 理医学奖
• Nirenberg：破译DNA遗传密码； • Holley：阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证
实了所有tRNA具有结构上的相似性；
• Khorana：第一个合成了核酸分子，并且人工复制 了酵母基因。
第十四页，共55页。
分子生物学发展简史
第十五页，共55页。
分子生物学基础
精准医学
个性化治疗 精准诊断
科学项目
人类蛋白质组计划 基因功能研究
结束语
分子生物学的发展是人类智慧和努力的结晶。继 续深入研究生物分子的结构和功能，有助于解开 生命的奥秘。让我们共同努力，探索更多关于生 命的奇迹。
感谢观看
THANKS
rRNA的合成
核糖体组成部分
调控机制
rRNA是核糖体的组成部分， 参与蛋白质合成过程
rRNA的合成受核糖体 RNA聚合酶调控
效率影响
rRNA在细胞内的丰度决定 了蛋白质合成的效率
总结
RNA在细胞内扮演着重要角色，不同类型的 RNA具有特定的生物学功能。mRNA经过剪接 生成多种亚型，tRNA参与蛋白质合成，rRNA 是核糖体的组成部分，对蛋白质合成效率起关键 作用。
基因表达调控的应用
癌症治疗
利用基因调控技术研究肿 瘤发生机制 开发靶向治疗方法
遗传疾病治疗
通过基因编辑技术矫正遗 传缺陷 探索基因疾病的治疗新途 径
RNA干扰技术
通过RNA介导干扰沉默基 因表达 应用广泛且有效
CRISPR-Cas9系统
高效的基因编辑技术 革命性地改变了基因调控 领域的研究
未来基因调控技 术的展望
分子生物学基础的重要性
核心位置
生命科学的核心
科学基础
为健康、农业、 环境等领域的发
展提供支持
细胞活动
与分子水平的调 控和表达有关
未来发展趋势
01 高通量测序
推动分子生物学的发展
02 精准医学
引领医疗技术的发展
03 科学项目
人类蛋白质组计划等大型项目加速基因解读
未来发展趋势
高通量测序
大规模测序技术 加速基因研究
分子生物学 PPT课件
• 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经 生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科 学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如 分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病 毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。 分子生物学是生命科学的核心前沿。
• 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百 态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例 如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外， 遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核 酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋 白质的有序合成，也表现出高度一致性。
• （五）小分子RNA研究进展
• 1993年，Lee RC等发现线虫(C.elegans) lin-4基 因编码的小分子RNA，其长度为22～61个核苷 酸——反义RNA。
• 反义RNA能与lin-14 mRNA的3ˊ非翻译区 （untranslated region，UTR）反义互补结合，阻 断lin-14的翻译，降低线虫早期发育阶段lin-14 蛋白的水平。
• 因此，分子生物学技术已成为推动生物 科学的各个领域向分子水平发展的重要 工具或手段，也是服务于人类和社会， 推动医药和工、农业发展的强大动力。
二、分子生物学的研究内容
• 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 • 1、核酸分子生物学： • 主要研究核酸的结构及其功能。 • 2、蛋白质分子生物学：
• 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、 DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、 二级结构和三维结构与功能的分析技术。
• 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分 子生物学技术的核心。
• 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基 因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。
《分子生物学基础》PPT课件
可分为纤维状蛋白质和球状蛋白质两 大类。
根据化学组成分类
可分为简单蛋白质和结合蛋白质两大 类。
2024/1/24
20
05
基因表达的调控机制
Chapter
2024/1/24
21
原核生物的基因表达调控
转录水平调控
蛋白质水平调控
通过改变RNA聚合酶的活性或选择性 来影响基因转录。
通过蛋白质修饰、降解等方式来影响 蛋白质的稳定性和活性。
《分子生物学基础》PPT课件
2024/1/24
1
目录
2024/1/24
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 基因表达的调控机制 • 分子生物学的应用与展望
2
01
分子生物学概述
Chapter
2024/1/24
3
分子生物学的定义与发展
2024/1/24
rRNA
核糖体RNA，是核糖体的组成成分 ，参与蛋白质合成。结构特点包括 多个茎环结构和特定的功能区域。
13
RNA在基因表达中的作用
转录后的RNA需要经过加工才能 成为成熟的mRNA、tRNA或 rRNA。加工过程包括剪接、修饰 和折叠等。
RNA在基因表达调控中发挥着重 要作用。例如，microRNA可以 通过与mRNA结合抑制其翻译， 从而调控基因表达水平。
农业生产管理
应用分子生物学技术，对农业生产过程中的环境、土壤、水源等 进行监测和调控，提高农业生产的可持续性。
2024/1/24
27
分子生物学在工业领域的应用
生物制药
利用分子生Байду номын сангаас学技术，生产重组蛋白、抗体等生物药物，用于治疗 和预防疾病。
根据化学组成分类
可分为简单蛋白质和结合蛋白质两大 类。
2024/1/24
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05
基因表达的调控机制
Chapter
2024/1/24
21
原核生物的基因表达调控
转录水平调控
蛋白质水平调控
通过改变RNA聚合酶的活性或选择性 来影响基因转录。
通过蛋白质修饰、降解等方式来影响 蛋白质的稳定性和活性。
《分子生物学基础》PPT课件
2024/1/24
1
目录
2024/1/24
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 基因表达的调控机制 • 分子生物学的应用与展望
2
01
分子生物学概述
Chapter
2024/1/24
3
分子生物学的定义与发展
2024/1/24
rRNA
核糖体RNA，是核糖体的组成成分 ，参与蛋白质合成。结构特点包括 多个茎环结构和特定的功能区域。
13
RNA在基因表达中的作用
转录后的RNA需要经过加工才能 成为成熟的mRNA、tRNA或 rRNA。加工过程包括剪接、修饰 和折叠等。
RNA在基因表达调控中发挥着重 要作用。例如，microRNA可以 通过与mRNA结合抑制其翻译， 从而调控基因表达水平。
农业生产管理
应用分子生物学技术，对农业生产过程中的环境、土壤、水源等 进行监测和调控，提高农业生产的可持续性。
2024/1/24
27
分子生物学在工业领域的应用
生物制药
利用分子生Байду номын сангаас学技术，生产重组蛋白、抗体等生物药物，用于治疗 和预防疾病。
分子生物学第一章基因
顺序。因此测定DNA的碱基排列顺序是分子生物 学的基本课题之一。
第八页，共五十六页。
DNA序列测定 即核酸DNA分子一级结构的测定，是现代分子生物学一项重要技术。
序列分析的目的有二：
1）确证性测序
通过测序对突变进行定位和鉴定，应用时测定野生型基因上 同源区和突变体的相应序列，直接在一张胶片上比较二者序 列差异（已知基因序列）。
基因的研究简史:
➢1909年,Johannsen首先使用基因(gene)一词;
➢1926年,Morgan发表了基因论; ➢20世纪40年代,Bendle和Tatum提出了一个基因,一个酶的学
说; ➢20世纪50年代,Benzer提出了顺反子的概念; ➢20世纪60年代,遗传密码的破译使人们对基因表达的机 理有了更多的了解; ➢20世纪90年代,形成了基因的现代概念;
第七页，共五十六页。
（一）DNA的一级结构与功能 1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息
DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都 贮存在DNA分子中。
这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子
上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不 同了。
DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列
第一页，共五十六页。
本章要点:
➢基因的基本概念及基因的结构特点;
➢结构基因中储存的遗传信息; ➢基因结构变异及其与疾病的关系;
第二页，共五十六页。
基因的基本概念:
➢基因的现代生物学概念:基因决定遗传性状的表达,基 因存在于染色体及线粒体DNA上,呈直线排列,并世代相 传; ➢基因的现代分子生物学概念:基因是核酸分子中储存 遗传信息的遗传单位,是RNA和蛋白质相关遗传信息的基 本存在形式;是指储存RNA序列信息和有功能的蛋白质多 肽链序列信息以及表达这些信息所必须的全部核苷酸序 列;
第八页，共五十六页。
DNA序列测定 即核酸DNA分子一级结构的测定，是现代分子生物学一项重要技术。
序列分析的目的有二：
1）确证性测序
通过测序对突变进行定位和鉴定，应用时测定野生型基因上 同源区和突变体的相应序列，直接在一张胶片上比较二者序 列差异（已知基因序列）。
基因的研究简史:
➢1909年,Johannsen首先使用基因(gene)一词;
➢1926年,Morgan发表了基因论; ➢20世纪40年代,Bendle和Tatum提出了一个基因,一个酶的学
说; ➢20世纪50年代,Benzer提出了顺反子的概念; ➢20世纪60年代,遗传密码的破译使人们对基因表达的机 理有了更多的了解; ➢20世纪90年代,形成了基因的现代概念;
第七页，共五十六页。
（一）DNA的一级结构与功能 1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息
DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都 贮存在DNA分子中。
这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子
上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不 同了。
DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列
第一页，共五十六页。
本章要点:
➢基因的基本概念及基因的结构特点;
➢结构基因中储存的遗传信息; ➢基因结构变异及其与疾病的关系;
第二页，共五十六页。
基因的基本概念:
➢基因的现代生物学概念:基因决定遗传性状的表达,基 因存在于染色体及线粒体DNA上,呈直线排列,并世代相 传; ➢基因的现代分子生物学概念:基因是核酸分子中储存 遗传信息的遗传单位,是RNA和蛋白质相关遗传信息的基 本存在形式;是指储存RNA序列信息和有功能的蛋白质多 肽链序列信息以及表达这些信息所必须的全部核苷酸序 列;
分子生物学--绪论 ppt课件
• 第二个实验室是加州理工学院的大化学家 莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)实验室。在此 之前，鲍林已发现了蛋白质的α螺旋结构。
• 第三个则是个非正式的研究小组，沃森到 剑桥大学做博士后时，虽然其真实意图是 要研究DNA分子结构，挂着的课题项目却 是研究烟草花叶病毒。比他年长12岁的克 里克当时正在做博士论文，论文题目是 “多肽和蛋白质：X射线研究”。
• 在同一期Nature上，还发表了弗兰克林和威尔金 斯的两篇论文，以实验报告和数据分析支持了沃 森、克里克的论文。
威尔金斯(Maurice Wilkins 1916~2004) 英国物理 学家，剑桥大学
弗兰克林（Rosalind Franklin 1920~1958）英国 物理学家，剑桥大学 分辨出了DNA的两种构型，并成功地拍摄了它 的X射线衍射照片。
分子生物学
主要内容
• 分子生物学的开端 • 生物大分子 • DNA的复制和修复 • 转录 • 翻译 • 分子生物学的研究方法
第一章 分子生物学的开端
内容提要 • 分子生物学开端的标志事件 • 证明DNA就是遗传物质的主要历史事件 • 分子生物学的学科特征
问题1：
科学史上哪些事件和分子生物学的诞生 关系密切？
• 1951年，23岁的生物学博士沃森来到卡文迪什实 验室做博后。到剑桥之前，曾经做过用同位素标 记追踪噬菌体DNA的实验，坚信DNA就是遗传物 质。
关于卡文迪什实验室
• 素以世界物理学家的圣地“麦加”和培养人才的 “苗圃”著称的英国剑桥大学卡文迪什实验室， 由于面向世界广揽优秀的科学人才，在放射性、 原子物理、核物理、分子生物学、射电天文学和 凝聚态物理等方面，取得了大量举世关注的重大 成就。
• 第一个学说是“序列假说”，它认为一段核酸的 特殊性完全由它的碱基序列所决定，碱基序列编 码一个特定蛋白质的氨基酸序列，蛋白质的氨基 酸序列决定了蛋白质的三维结构。
分子生物学总结 PPT课件共32页
第三章 复制
一、DNA复制概况
▪ 概念： Replicon、 replication bubbles、 Replication
fork、 semi-coservative replication、 semidiscontinuocos replication、 Okazaki fragment、 leading strand、 lagging strand
组成 • 端粒结合蛋白 • 端粒的功能（※） ：保护染色体结构和功能的
完整性 • 端粒酶的作用机制 • 端粒、端粒酶与衰老、肿瘤的关系※
第四章 转录和转录后加工
转录
• 1.概念（※） ：transcription、 promoter、 terminator、 read-through、 transcription factors、 Cis-acting elements、 Trans-acting factors、 ribozyme、 alternative splicing、
• 疾病： Thalassemia(地中海贫血)
3. discontinuous gene
• 概念※ ：不连续基因（discontinuous gene ） 、
外显子（exon ） 、内含子（intron ） • 证据（理解）：R环结构、限制性内切酶分析 • 外显子和内含子的连接区 • （※） … …的可变调控： 组成性剪接、选择性
• 2.概述：转录和DNA复制的区别、 Template(模板) • 3.E.coli RNA聚合酶：全酶 、核心酶 、功能
• 4.转录过程
• 模板的识别：启动子、 -10序列、-35序列
• 起始
• 延伸
• 终止：不依赖ρ因子的终止子、依赖于ρ因子的终止子
《分子生物学基础》课件
近年来，随着基因组学、蛋白 质组学和生物信息学等新兴领 域的发展，分子生物学的研究 范围和应用领域不断扩大和深 化。
目前，分子生物学已经成为生 命科学领域中最重要的学科之 一，对于未来的生命科学研究 和新技术的开发具有重要的推 动作用。
02
分子生物学基本概念
基因与DNA
基因是生物体遗传信息的载体， 由DNA分子组成。
DNA是双螺旋结构，由四种不 同的脱氧核苷酸组成，通过碱基
配对维持其稳定性。
DNA复制是遗传信息传递的关 键过程，通过半保留复制确保遗
传信息的准确传递。
蛋白质与酶
蛋白质是生物体的重要组成成分，具有多种结构 和功能。
酶是生物体内具有催化功能的蛋白质，能够加速 化学反应的速率。
酶的活性受多种因素调节，包括温度、pH值、抑 制剂和激活剂等。
分子生物学具有跨学科的特点，涉及到化学、物理学、生物学等多个领域的知识。
分子生物学的研究方法和技术手段多种多样，包括基因组学、蛋白质组学、生物信 息学等。
分子生物学的重要性
分子生物学是现代生物学的核心学科之一，对于理解 生命的本质和机制具有重要意义。
分子生物学在医学、农业、工业等领域有着广泛的应 用，对于疾病的诊断和治疗、新药的研发和农业生产
VS
详细描述
干细胞研究涉及胚胎干细胞和成体干细胞 等多种类型。在再生医学中，通过诱导干 细胞定向分化或利用干细胞的旁分泌效应 ，可以实现受损组织的修复和再生。目前 ，干细胞治疗已在多种疾病中取得初步成 效，如糖尿病、帕金森病等。
表观遗传学在疾病研究中的应用
总结词
表观遗传学是研究基因表达水平上遗传信息的变异和传递的学科，与疾病的发生和发展 密切相关。
详细描述
分子生物学 第一章 绪论 PPT课件
Friedrich Miescher (1844-1895)
1869年 法国的米歇尔从白细胞核中分离出DNA
1879年
德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体 1903年
Wilhelm Ludwig Johannsen 1857～1927
美国细胞学家萨顿提出了遗传的染色体学说
1909年
丹麦生物学家约翰逊创造了基因（gene）一词
解决可能引发的伦理,法律和社会问题
物种 DNA数量
HBV 3.2kb
噬菌体 49kb
大肠杆 4000kb
酵母 17000kb
果蝇 164000kb
人 3000000kb
分级鸟枪测序法
基因组DNA细菌人工染色体 DNA克隆的排序（物理作图）
分段测序
随机打断后克隆 DNA测序
DNA序列的组装
基因组测序 的一般流程
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理和医学奖
1975年 D.Baltimore 逆转录酶，DNA病毒
诺贝尔生理和医学奖
H.M.Temin
R.Dolbeco
1978年 W.Arber
DNA限制性内切酶
诺贝尔生理和医学奖
D.Nathens
H.O.Smith
1980年 P.Berg
1994 Transgenic tomatoes sold in the shops
Two methods of producing transgenic mice
转基因 动物的 一般制 备过 程。
转基因动 物的一般 制备过程 （续）。
1988 Transgenic sheep
1989 a transgenic pig
现代分子生物学(第四版)朱玉贤课件 PPT 第1章 绪论
特别是基因的一般结构与生物功能，基因活 性的修饰与调节； 4. 掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原 理，了解现代分子生物学基本研究方法； 5.了解基因组与比较基因组学的新成果， 新进展。
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。
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。
现代分子生物学第一章 绪论 PPT课件
25
序列图：核苷酸组成的序列图。
一般说来，“基因组学”主要解决的问题是基因组的 “结构”，即上述4张结构图，目前，HGP已经初步完 成，并由“结构”向“功能”转移，即：“后基因组学” (post-genomics)。
26
（四）后基因组学大致包含下述内容 1. 人类基因的识别和鉴定 2. 基因功能信息的提取和鉴定 1) 人类基因突变体的系统鉴定 2) 基因表达图谱的绘制 3) “基因改变一功能改变”的鉴定 4) 蛋白质水平，修饰状态和相互作用的探测 3. 基因表达的调控 4. 信号传导
论文6000～8000篇，平均篇/10.8秒问世。 （二）人类科技知识，19世纪是每50年增加1倍，当前是 每
3～5年增加1倍。工程师知识半衰期是5年。
3
（三）1973年，Cohen Group利用重组DNA技术第一 次实现了细菌遗传性状转移（terr+NerSr→terrNer）, 导致 了基因工程技术诞生。至今不到30年，人类已 拥有克隆羊、克隆猪……的技术，可以复制1个生命 体。
5
（三）当代科学技发展有2种形式：一是突破，二是融 合。突破是线性的，即从研究开发新一代科技成果取 代原有一代的科技成果。融合是非线性的，即混合原 有不同领域科技，进而发展新产品，造成革命性市场， 它们是互补和合作的结果。
（四）基因工程技术既是突破，也是融合，既是科学，
也是技术。它们是分子生物学，生物化学，遗传学、
7
二、分子生物学与其它学科的交叉
生命过程是一个多层次、连续的整合过程。基因和分子 研究是认识生命过程的深入层次，这个层次的研究结果对 于基因后生命现象如生理表现，病理表现，病生理表现， 具有重要意义。
生命科学中一些最重要的课题需要分子生物学渗入， 如细胞生长、分化、衰老，凋亡，个体发育和神经活动等 研究。分子生物学与这些研究活动结合在一起，形成新的 生长点和新的边缘学科，较为突出的者有：
序列图：核苷酸组成的序列图。
一般说来，“基因组学”主要解决的问题是基因组的 “结构”，即上述4张结构图，目前，HGP已经初步完 成，并由“结构”向“功能”转移，即：“后基因组学” (post-genomics)。
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（四）后基因组学大致包含下述内容 1. 人类基因的识别和鉴定 2. 基因功能信息的提取和鉴定 1) 人类基因突变体的系统鉴定 2) 基因表达图谱的绘制 3) “基因改变一功能改变”的鉴定 4) 蛋白质水平，修饰状态和相互作用的探测 3. 基因表达的调控 4. 信号传导
论文6000～8000篇，平均篇/10.8秒问世。 （二）人类科技知识，19世纪是每50年增加1倍，当前是 每
3～5年增加1倍。工程师知识半衰期是5年。
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（三）1973年，Cohen Group利用重组DNA技术第一 次实现了细菌遗传性状转移（terr+NerSr→terrNer）, 导致 了基因工程技术诞生。至今不到30年，人类已 拥有克隆羊、克隆猪……的技术，可以复制1个生命 体。
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（三）当代科学技发展有2种形式：一是突破，二是融 合。突破是线性的，即从研究开发新一代科技成果取 代原有一代的科技成果。融合是非线性的，即混合原 有不同领域科技，进而发展新产品，造成革命性市场， 它们是互补和合作的结果。
（四）基因工程技术既是突破，也是融合，既是科学，
也是技术。它们是分子生物学，生物化学，遗传学、
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二、分子生物学与其它学科的交叉
生命过程是一个多层次、连续的整合过程。基因和分子 研究是认识生命过程的深入层次，这个层次的研究结果对 于基因后生命现象如生理表现，病理表现，病生理表现， 具有重要意义。
生命科学中一些最重要的课题需要分子生物学渗入， 如细胞生长、分化、衰老，凋亡，个体发育和神经活动等 研究。分子生物学与这些研究活动结合在一起，形成新的 生长点和新的边缘学科，较为突出的者有：
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第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学 分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。 5．发育生物学与分子生物学 分子生物学还对发育生物学研究产生了巨大的影响。人们早就知道， 个体生长发育所需的全部信息都是储存在DNA序列中的，如果受精卵中 的遗传信息不能按照一定的时空顺序表达，个体发育规律就会被打乱， 高度有序的生物世界就不复存在。大量分子水平的实验证明，同源转换 区(homeobox)及同源转换结构域(homeolomain)在个体发育过程中发挥了 举足轻重的作用。专家估计，这个领域的研究将为发育生物学带来一场 革命。
分子生物学基础
第一章 绪 论
第一节 概述
一、分子生物学的基本含义 广义上讲，对蛋白质和核酸等生物大分子结构和功能的 研究都属于分子生物学的研究范畴，也就是从分子水平阐述 生命的现象和生物学规律。例如，蛋白质的结构、运动和功 能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构与功能和跨膜运输 等。从这个角度看，分子生物学几乎已经包括了生物学领域 的许多方面。但实际上，随研究的深入，这些内容已逐步发 展成了各自独立的学科。因此，目前人们常采用狭义的概念， 分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质—基因或DNA 的结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 当然也涉及到与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的 研究。
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学 细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
第一节 概述
二、分子生物学的主要研究内容 它的研究内容主要有以下几个方面： 1．DNA的复制、转录和翻译 2．基因表达调控的研究 3．DNA重组技术 4．结构分子生物学 5．基因与基因组以及功能基因组的研究
第二节 分子生物学发展简史
一、分子生物学的建立和发展 1．准备和酝酿阶段 2．现代分子生物学的建立和发展阶段 3．初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段
第二节 分子生物学发展简史
三、分子生物学的现状与展望 1．功能基因组学 2．蛋白质组学 3．生物信息学Leabharlann 第二节 分子生物学发展简史
二、分子生物学与其它学科的关系 1．分子生物学与生物化学 分子生物学是从分子水平研究生命现象。生物化学是从 分子水平研究生命化学现象。在研究方向上，分子生物学主 要是研究蛋白质、核酸和其它生物大分子的结构与功能，以 及它们之间的相互作用，着重解决细胞中信息传递和代谢调 节的问题。而生物化学主要研究大、小分子在生命活动中的 代谢过程，即重点是分子的代谢转化。 从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。