现代分子生物学复习资料全
现代分子生物学资料
第一章绪论
编辑：杜华伟
一、三大发现：列文·虎克的细胞学说、焦耳用实验确立的能量守恒定律、达尔文的进化论。
二、分子生物学定义：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。
三、分子生物学研究容：1、DNA重组技术（基因工程）2、基因的表达调控3、生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）4、基因组、功能基因组与生物信息学研究
四、DNA发现的几个实验：美国科学家A VERY用S型和R型致病菌侵染小鼠的实验、美国科学家HERSHEY在1952年从事的同位素分子标记法噬菌体侵染细菌的试验。
第二章染色体与DNA
一、染色体的结构和组成原核生物：DNA形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。真核生物染色体有蛋白质和DNA组成，蛋白质包括组蛋白（H1，H2A、H2B、H3、H4）和非组蛋白。
2、C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。C值往往与种系的进化的复杂程度不一致，某些低等生物却有较大的C 值，这就是著名的“C值反常现象”。
3、DNA的一级结构：指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序，DNA序列是这一概念的简称。
4、双螺旋的基本特点：双链反向平行配对而成；脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在侧；侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C：G）。
5、DNA 的二级结构指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。是有Watson和Crick在1953年共同发现的。分类：右手螺旋（是其通常存在形式）：A-DNA，B-DNA。左手螺旋：Z-DNA。
6、超螺旋：DNA双螺旋结构中，一般每转一圈有十个核苷酸对，双螺旋总处于能量最低状态。正常DNA双螺旋额外的多转或少转几圈，就会出现双螺旋空间结构改变，在DNA分子中形成额外力，若此时DNA分子的末端是固定的或是环状分子，双联不能自由转动，额外的力就不能释放而导致DNA分子部院子空间位置的重排，造成扭曲，即出现超螺旋结构。从DNA到染色体过程的压缩过程：①核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一个阶段，在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩至原尺寸的1/7。②染色质细丝盘绕成螺旋管状的粗丝，每个螺旋管包含6个核小体，其压缩比为6。③螺旋管进一步压缩形成超螺旋，压缩比是40. ④超螺旋圆筒进一步压缩5倍便成为染色体单体。总压缩比是7×6×40×5。
7、DNA的半保留复制：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。
8半不连续复制：DNA复制过程中，前导链的合成以5’——3’方向，随着亲本双链体的解开而连续进行复制；后随链在合成过程中，一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向，按照5’——3’方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链。这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制在生物界是有普遍性的，因而称为双螺旋的半不连续复制。
9、从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子。复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子，故称为复制叉。
10、线性DNA双链的复制方式:⑴、将线性复制子转变为环状或多聚分子。⑵、在DNA末端相处发夹式结构。⑶、在某种蛋白质的介入下，在真正的末端上启动复制。环状双链DNA的复制分为θ型、滚环型和D-环型几种类型。
11、后随链的复制由引发体来引发，引发体像火车头一样在后随链分叉的方向上前进，并在模板上断断续续的引发生成后随链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶III作用合成DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止。由RNaseH降解RNA引物并由DNA聚合酶I将缺口补齐，再由DNA连接酶将两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA。
12、冈崎片段：DNA复制过程中，两条新生链都只能从5'端向3'端延伸，前导链连续合成，滞后链分段合成。这些分段合成的新生DNA片段称冈崎片段。
13、DNA 的修复包括错配修复（恢复错配）、碱基切除修复（切除突变的碱基）、核甘酸切除修复（修复被破坏的DNA ）、DNA 直接修复（修复嘧啶二体或甲基化DNA ）、SOS 系统（DNA 的修复，导致变异）
14、DNA 的转座或叫移位（transposition)：由可移位因子(transposable element) 介导的遗传物质重排现象。 转座子（transposon Tn ）：存在于染色体DNA 上可自主复制和位移的基本单位。
原核生物转座子的类型：1、插入序列 2、复合转座子 3、TnA 家族
15、DNA 的复制酶：①引物合成酶（此酶以DNA 为模板合成一段RNA,这段RNA 作为合成DNA 的引物） ②DNA 聚合酶{原核生物中的DNA 聚合酶（聚合酶Ⅰ主要是对DNA 损伤的修复；以及在DNA 复制时切除RNA 引物并填补其留下的空隙。聚合酶Ⅱ修复紫外光引起的DNA 损伤。聚合酶Ⅲ是 DNA 复制的主要聚合酶，还具有3’-5’外切酶的校对功能，提高DNA 复制的保真性。）（真核生物中的DNA 聚合酶：聚合酶ɑ：引物合成。聚合酶β：损伤修复。聚合酶γ：线粒体DNA 的复制。 聚合酶δ：核DNA 的复制。 聚合酶ε：与后随链合成有关） ③DNA 连接酶：DNA 连接酶在DNA 复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用 ④DNA 拓扑异构酶：拓扑异构酶?：使DNA 一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，同转录有关。拓扑异构酶Π：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA ，作用是将负超螺旋引入DNA 分子。同复制有关。DNA 解螺旋酶 /解链酶：通过水解ATP 获得能量来解开双链DNA 。
第三章
编辑：纪明昌
中心法则：
转录：是指拷贝出一条与DNA 链序列完全相同（除了T →U 之外）的RNA 单链的过程，是基因表达的核心步骤。包括：模板识别，转录起始，转录延伸，转录终止。
转录单元（transcription unit ）一段从启动子开始至终止子结束的DNA 序列。
有意义链和反义链：我们把与mRNA 序列相同的那条DNA 链成为编码链coding strand 或称有意义链sense strand ，并把另一条根据碱基互补原则指导mRNA 合成的DNA 链成为模板链template strand 或称反义链antisense strand 。
原核RNA 聚合酶：全酶: α2ββ′σ 核心酶：α2ββ′ α2ββ′σ（全酶 holoenzyme ）=α2ββ′+σ
真核RNA 聚合酶：根据它们对α-鹅膏蕈碱（α- amanitin ）的敏感性不同分为RNA 聚合酶I 、II 、III 。 RNA 聚合酶I 对α-鹅膏蕈碱不敏感 ，RNA 聚合酶II 对低浓度α-鹅膏蕈碱敏感 ，RNA 聚合酶III 对高浓度α-鹅膏蕈碱敏感
RNA 聚合酶全酶与启动子区闭合双链DNA 结合形成二元闭合复合物（全酶、模板DNA ）
再解链为二元开链复合物，转录起始，形成三元复合物（全酶、模板DNA 、新生RNA ）， 因子释放，RNA 合成开始 启动子定义：指能被RNA 聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA 序列。
原核生物启动子结构
-10 signal (TA TA box,Pribnow box) 酶的紧密结合位点（富含AT 碱基，利于双链打开）
-35 signal （ TTGACA ）提供了RNA 聚合酶全酶识别的信号
transcription start site
–10区和-35区的最佳距离
-10区与-35区的最佳间距大约是16～19bp.
Pribnow 区下降突变（TA TAAT →AATAAT ）
Pribnow 区上升突变（TA TGTT →TA TATT ） 蛋白质
复制翻译RNA
真核生物启动子结构
1、核心启动子（core promoter）指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区
-25bp~-30bp TATA box DNA解链开始转录位置
2、上游启动子元件（upstream promoter element，UPE ）
（1）CAA T box -75左右，RNA聚合酶结合有关
（2）更上游GC box 转录因子结合其上
3、增强子
顺式作用元件(cis-acting element)定义：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。
能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。
反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。
原核与真核生物mRNA的特征比较
原核生物mRNA的特征:
原核mRNA的半衰期短，细菌mRNA的转录、翻译与降解几乎是同时进行
许多原核mRNA以多顺反子的形式存在
原核mRNA的5’端无帽子结构或只有短的Poly（A）尾巴
在起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处，有一段可与核糖体16S rRNA配对结合的、富含嘌呤的3-9个核苷酸的共同序列，一般为AGGA，此序列称SD序列. 使得结合于30S亚基上的起始tRNA能正确地定位于mRNA的起始密码子AUG
真核生物mRNA的特征
真核mRNA的5’端存在帽子结构
有利于核糖体对mRNA的识别，Cap0必需帽子结构具有增强翻译效率的作用：增加mRNA的稳定性，避免核酸酶的作用绝大多数真核mRNA具有Poly（A）尾巴
mRNA穿越核膜的能力有关,影响到mRNA的稳定性和翻译效率。polyA+与polyA-
终止分为两类：
●强终止子－部终止子：不依赖Rho (ρ)因子的终止。
●弱终止子－需要ρ因子（rho factor），又称为ρ依赖性终止子（Rho-dependent terminator
不依赖于ρ因子的终止模板DNA上存在终止转录的特殊信号终止子又称为在终止子，在终止子1、终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡结构2、在终止位点签名有一段4··8个A 组成的序列，所以转录产物的3’端为寡聚U这种结构的存在决定了转录的终止
依赖于ρ因子的终止ρ因子结合于新合成的RNA链，借助水解A TP的能量沿RNA 链运动，当RNA 聚合酶遇终止子停止时，ρ因子追上酶，促使转录终止。
转录后加工
5’端加帽3’端加尾RNA的剪接RNA的编辑
5’端加帽
5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。
①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。
3’端加尾提高了mRNA在细胞质中的稳定性
RNA的剪接（Splicing）生物体含子的主要类型：P98
将转录形成的mRNA前体（pre-mRNA）中的含子剪除，将外显子连接起来的加工过程．
参与RNA剪接的物质：snRNA（核小分子RNA）snRNP（与snRNA结合的核蛋白）
RNA的编辑是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。
含子（intron）：真核细胞基因DNA中的不编码序列，这部分序列并不编码蛋白质，又称间隔序列。
外显子（exon or extron）：真核细胞基因DNA中的编码序列，这部分序列可转录为RNA，并翻译成蛋白质，也称表达序列。．
可译框架（ORF，open reading frame）
真核生物断裂（不连续）基因在表达过程中时必须经历的步骤．
mRNA前体含子的剪接
hnRNA：(heterogenous nuclear RNA) mRNA原始转录产物或前体
snRNA：(small nuclear RNA) 100-300 核苷酸，以U分类：U1-6
snRNP：(small nuclear ribonucleoprotein)
核酶（ribozyme）指一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中的磷酸二酯键的断裂，特异性的剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。
第四章生物信息的传递（下）
从mRNA到蛋白质
编辑：王应卓
遗传密码(genetic code): DNA（或mRNA）中核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系。
（二）遗传密码的性质（特点）
1.密码的连续性：读码无标点、无重叠，阅读方向为5’→3’
2.密码的简并性
?大多数氨基酸都存在几个密码，由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为密码子的简并性（degeneracy）。
密码子碱基数确定和对应性（64个密码子对20种氨基酸）
?确定同一个氨基酸的不同密码称为同义密码（synonymous codons）。
?密码的简并性可以减少碱基突变造成的有害效应。
?在标准遗传密码表中，只有一个密码子的氨基酸是Trp和Met。
3.密码的方向性
?指阅读mRNA模板上的三联体密码时，只能沿5’→3’方向进行。
4.密码的摆动性
1966年，Crick提出摆动假说（Wobble hypothesis）
?tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对时，密码子的第一位、第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或变偶性（wobble）。
?I（肌苷，次黄嘌呤核苷） A、U、C配对。
5.密码的普遍性与特殊性
?遗传密码无论在体还是体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植物而言都通用。
?在真核细胞线粒体中，
?UGA不是终止密码子，是Trp的密码子；
?AUA不是Ile的密码子，而是Met的密码子；
?AGA和AGG不是Arg密码子，而是终止密码子。
第二节tRNA
tRNA：运送特定氨基酸到核糖体上合成蛋白质。
一、tRNA的二级结构
?二级结构：三叶草型
?三级结构：倒L型
?稀有核苷含量多
tRNA的功能
在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部
位。
?3’端CCA－OH上的氨基酸接受臂
?识别氨酰tRNA合成酶的位点
?核糖体识别位点
?反密码子位点
（一）起始tRNA和延伸tRNA
一类特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA为延伸tRNA.
?原核起始tRNA携带fMet
?真核起始tRNA携带Met
氨基酰-tRNA的表示方法：真核生物：Met-tRNAiMet；原核生物：fMet-tRNAifMet。
1、无义突变
?在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子(UAG、UGA、UAA),使蛋白质合成提前终止,合成无功能的或无意义的多肽,这种突变就称为无义突变.
2、错义突变
?错义突变是由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另外一种氨基酸的密码.
3、原核生物翻译过程中核糖体结构模式：P位：肽酰位(peptidyl site)、A位：氨基酰位(aminoacyl site)、E位：排出位(exit site)
(一)原核生物翻译起始复合物形成
1)1、翻译起始需要的几种成分：30S小亚基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、三个翻译起始因子（IF-1、IF-2 、IF-3）、
GTP、50S大亚基、Mg 2＋
四、肽链合成的终止和释放
I.识别：RF（释放因子）识别终止密码，进入核糖体的A位
II.水解：RF使转肽酶变为酯酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放
III.脱离：模板mRNA、RF以及空载tRNA与核糖体脱离
IV.分子伴侣（molecular chaperone）
2、能够在细胞辅助新生肽链正确折叠的蛋白质。是一类序列上没有相关性但有共同功能的保守性蛋白质。
按是否自发性折叠分为：热休克蛋白和伴侣素。
4、信号肽假说：信号肽假说容：
（1）蛋白质合成起始首先合成信号肽
（2）SRP（信号识别蛋白）与信号肽结合，翻译暂停
（3）SRP与SRP受体结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始
（4）信号肽进入膜结构
（5）蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行
（6）蛋白质完全过膜，核糖体解离
●信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端）。
3、蛋白质转运机制：
5、蛋白质降解中泛素的参与：蛋白质的降解依赖于泛素（ubiquitin，Ub）。
泛素由７６个高度保守的氨基酸组成，普遍存在于真核生物中，故名泛素。它最初是从小牛的胰脏中分离出来的。
共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径。26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。
泛素相当于蛋白质被摧毁的标签，被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞的“垃圾处理厂”，在那里被降解。
降解涉及到的三种重要酶：E1,E2,E3的作用：
?E1激活泛素分子，
?E2就负责把泛素分子绑在被降解蛋白质上。
?E3能识别被降解的蛋白质。
7、核糖体循环步骤：核糖体循环包括多肽链合成的进位、转肽、脱落和移位三步反应。
第五章分子生物学的研究方法（上）
编辑：闫国栋
1.基因操作：主要包括DNA分子的切割与连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、核酸序列分析以及基因的人工
合成、定点突变和PCR扩增等。
基因工程：指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入新的宿主细胞并获得持续稳定增值能力和表达。
基因工程技术实际上是核酸操作技术的一部分。
重组DNA技术-基因工程流程
1.分—载体和目的基因的分离
2.切—限制性切酶的应用
3.接—载体与目的基因连接成重组体
4.转—基因序列转入细胞
5.筛—目的基因序列克隆的筛选和鉴定
6.表－目的基因在宿主细胞的表达
限制性切酶切割方式有两种
1）、错位切割，产生互补性的粘性末端。
错位切割所产生的DNA末端，两条链不平齐，一条链凸出，一条链凹进，这种末端称为黏性末端。带有相同黏性末端的DNA分子很容易在末端互补配对，连接成新的重组分子。2）、沿对称轴切割，产生平齐末端基因库，也叫基因组文库，DNA文库（DNA library)
是指用克隆的方法将一种生物的全部基因组长期以重组体方式保持在适当的宿主中。
将生物细胞基因组DNA通过限制性切酶部分酶解后所产生的基因组DNA片段随机地同相应的载体重组、克隆，所产生的克隆群体代表了基因组DNA的所有序列。这样保存的基因组是多拷贝、多片段，当需要某一片段时，可以在这样的“图书馆”中查找（没有目录）。
cDNA文库
首先获得mRNA，反转录得cDNA，经克隆后形成文库。
cDAN文库和基因组文库的不同之处在于，cDNA文库除却了mRNA拼接过程中除去的含子等成分，便于DNA重组的使用。其复杂性比基因文库低得多。
主要用于研究蛋白质的氨基酸顺序，可根据克隆的cDNA分子的核酸序列直接推倒出来。
分子杂交：是通过各种方法将核酸分子固定在固相支持物上,然后用标记的探针与被固定的分子杂交,经显影后显示出目的分子所处的位置的过程.
分子杂交包括：DNA-DNA杂交（原位杂交、点杂交、Southern杂交），DNA-RNA杂交（Northern杂交）及蛋白杂交（Western 杂交）等。
Southern杂交用途：用来检查DNA样品中是否存在有某个特定的基因，而且还可知道其大小及酶切位点的分布。Northern RNA 印迹杂交用途：用来检查基因组中某个特定的基因是否得到转录。
聚合酶链式反应（PCR）
体外酶促合成特异DNA片段的新方法，主要由高温变性、低温退火和适温延伸三个步骤反复的热循环构成.
SNP单核苷酸多态性single nucleotide polymorphism指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性. 只涉及到单个碱基的变异(转换或颠换)，也可由碱基的插入或缺失所致。
环形双链质粒DNA分子具有三种不同构型：
共价闭合环状的SC构型DNA（cccDNA），开环的OC构型DNA（ocDNA），
线性的L构型DNA （LDNA），
三者具有不同的电泳迁移率，可在琼脂糖凝胶电泳中分开。共价闭环>线状>开环
蓝白斑筛选出阳性菌落:
Lac Z’ 半乳糖苷酶基因，在含Xgal培养基上呈蓝色，插入外源DNA，重组子培养呈白色
pUC质粒，可插入外源基因片段长度约10kb。将外源基因插入到MCS中，随质粒的表达而表达，增殖而扩增。外源基因插入到MCS后，β-半乳糖苷酶的活性丧失而不显兰色菌落。如果不插入外源基因，则产生兰色。从而筛选阳性菌落。
第七章
编辑：动药女生
基因表达的方式
?组成性基因表达
?适应性表达（诱导和阻遏表达）
1、组成性基因表达
某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(house-keeping gene)。
无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化
很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性表达。
2、调节蛋白
操纵子(operon)包括俩个区
控制区：1）调节基因（Regulatory gene）——为阻抑蛋白编码基因
2）启动基因（Promoter）——为cAMP受体蛋白（CRP）和RNA聚合酶结合区。
3）操纵基因（0perater）——为阻抑蛋白结合位点。
信息区——由一个或数个结构基因串联在一起组成。
由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位，其中结构基因转录受操纵基因所控制。
?操纵基因是顺式控制元件，阻抑蛋白是反式作用因子
真核生物的顺式作用元件
是指可影响自身基因表达活性的特异DNA 序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强子及沉默子等。
2、调节蛋白
是调节基因转录的蛋白因子，如原核生物的阻遏蛋白和CAP蛋白（降解物基因活化蛋白）、真核生物的基本转录因子和特异转录因子等。
原核基因调控机制的类型与特点
（一）原核基因调控机制的类型
1、负调控negative regulation
在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入某种调节蛋白质后基因活性就被关闭，这样的控制系统就叫做负控系统。
?其调节蛋白质叫做阻遏蛋白
?两种类型：负控诱导和负控阻遏
2、正调控positive regulation
?在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入某种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的控制系统就叫做正控系统。
?其调节蛋白质叫做无辅基诱导蛋白（激活蛋白)
?两种类型:正控诱导和正控阻遏系统
（二）特殊代物调节基因表达的类型
1、可诱导调节
●一些基因在特殊的代物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化.
●调节分解代的操纵子，同时受cAMP-CAP的活性调节
2、可阻遏调节
●一些基因在特殊的代物或化合物的作用下，由原来开启的状态转变为关闭状态，基因的表达被阻遏.
●调节合成代的操纵子
（三）原核生物基因表达调控的特点
●调节的主要环节在转录水平上进行
●σ因子决定RNA聚合酶识别特异性
●主要通过操纵子模式进行调节
●阻遏蛋白对转录的抑制作用（阻遏机制）是普遍存在的负调控作用
原核生物中基因的组织形式
?几个作用相关的基因在染色体上串连排列在一起，由同一个调控系统来控制。
?这样的一个整体称为一个操纵元(operon)。
大肠杆菌至少有6种σ因子
σ70：负责识别一般的启动子
σ54：识别与氮代有关的基因启动子
σ32：识别热激（heat shock）蛋白质基因启动子
。2、细菌的应急反应的机制：应急信号：鸟苷四磷酸（ppGpp）、鸟苷五磷酸（pppGpp）
?诱导物：空载tRNA
乳糖操纵子与负控诱导系统：乳糖操纵子(lac operon)的结构与组成
酶的诱导-lac体系受调控的证据
1、实验证据
?在不含乳糖及β-半乳糖苷的培养基中，lac+基因型每个大肠杆菌细胞大约只有1～2个酶分子。
?如果在培养基中加入乳糖，酶的浓度很快达到细胞总蛋白量的6%或7%，每个细胞中可有超过105个酶分子
2、实验用诱导物
?乳糖
?IPTG(异丙基巯基半乳糖苷)
?TMG(巯甲基半乳糖苷)
?ONPG(O-硝基半乳糖苷)
乳糖操纵子模型
1、Z、Y、A基因的产物为一条多顺反子mRNA
lacZ：编码β-半乳糖苷酶，它可以将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；
lacY：编码半乳糖苷透性酶，它能将乳糖运送透过细菌的细胞壁；
lacA：编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶，进行乳糖代。
2、P区位于I与O之间，O为阻遏物结合位点：阻遏物与O区的结合影响了RNA聚合酶与启动子区结合形成转录起始复合物的效率。
4、CAP的正性调节：A TP在腺苷酸环化酶的作用下转变成环式
?Catabolite activating protein, CAP
?代激活蛋白，是cAmp的受体蛋白
(cyclic Amp receptor protein, CRP)
?cAmp-CAP复合物，是lac操纵元的正调控因子
?无葡萄糖时camp浓度高，反之则低。
5、协调调节
?当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；
?如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子
?仍无转录活性。
?单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；
?若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖
lac操纵子的本底水平表达
因为诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而运转诱导物需要透过酶。
在非诱导状态下有少量（1-5个mRNA分子）lac mRNA合成--本底水平组成型合成。
3、阻遏物lacI基因产物及功能
4、葡萄糖对lac操纵子的影响
?葡萄糖腺苷酸环化酶活性降低ATP 无法转变成cAMP 不能形成CAP-cAMP 复合蛋白RNA 酶无法结合在DNA 上结构基因不表达。
?代物阻遏效应
?研究认为葡萄糖的某些降解产物抑制lac mRNA的合成，这种效应称之为代物阻遏效应.
5、cAMP与代物激活蛋白
cAMP-CRP复合物与启动子区的结合lac mRNA合成起始所必需的，有利于形成稳定的开放型启动子-RNA聚合酶结构。lac基因产物数量上的比较
?Z、Y、A三个基因产物的拷贝数比例为1：0.5：0.2
原因：在翻译水平上的调节
?1、Lac mRNA可能在翻译过程中的核糖体相脱离，从而终止蛋白质链的翻译。
?2、Lac mRNA分子部，A基因比Z基因更易受切酶作用发生降解，故Z基因的完整拷贝数要比A基因多。
（三）操纵子的融合与基因工程
操纵子的融合：由较弱启动子和强启动子的基因形成的融合基因，可以通过强启动子使弱启动子的转录增强，增加蛋白表达量。
四．色氨酸操纵子与负控阻遏系统
特殊代物调节基因活性的类型
●可诱导调节：调节分解代的操纵子，同时受cAMP-CAP的活性调节
●可阻遏调节：调节合成代的操纵子
阻遏型操纵子：辅阻遏蛋白无活性，不能与操纵基因结合，结构基因表达.
●色氨酸操纵子主要参与调控一系列用于色氨酸合成代的酶蛋白的转录合成。当细胞缺乏色氨酸时，此操纵子开放，
而当细胞合成的色氨酸过多时，此操纵子被关闭。
●色氨酸操纵子的调控机制与乳糖操纵子类似，但通常情况下，操纵子处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因
结合而阻遏转录。
●而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转
录关闭。
弱化子与前导肽
?在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列，当操纵子被阻遏时，RNA合成被终止，这段核苷酸起终止转录信号作用.
?起调节作用的是某种氨酰-tRNA的浓度
三）mRNA前导区的序列分析
前导区mRNA上有两个连续的色氨酸密码子；前导序列上有4个分别以1、2、3、4表示的片断能以两种不同的方式进行碱基配对，有时以1－2和3－4配对，有时只以2－3方式互补配对.
●提高效率。
二、稀有密码子对翻译的影响
●实验证据
RNA引物由dnaG基因编码的引物酶催化合成
dnaG、rpoD及rpsU属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子
基因转录出来的三个蛋白相应的mRNA拷贝数大体相同，由于翻译的调控使得蛋白的拷贝数发生了很大的变化。
由于细胞对应于稀有密码子的tRNA较少，高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响了蛋白质合成的总量。
三、重叠基因对翻译的影响
●重叠基因对翻译的影响
●重叠的密码保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。
●偶联翻译是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段。
六、魔斑核苷酸水平对翻译的影响
空载氨酰-tRNA对蛋白质和RNA的合成速度进行调控
（一）严紧控制和松散控制
1、严紧控制（基因型rel＋）
?当细菌处于饥饿条件下，缺乏维持蛋白质合成的氨基酸，其大部分活性区域将被关闭，此称之为严紧控制。
?严紧控制导致两种特殊的核苷酸积累：PPGpp、pppGpp
2、松弛控制（基因型rel-）
●松弛突变株（基因型rel-）去除了严禁控制反应；
●蛋白质合成停止，但RNA的合成速度没有下降；
●氨基酸的匮乏不会导致（p）ppGpp的合成；
●若有严紧因子存在，也能合成（p）ppGpp.
（二）调控机制
?应急信号：
鸟苷四磷酸（ppGpp）、
鸟苷五磷酸（pppGpp）
?诱导物：空载tRNA
第七章真核生物基因表达（下）
真核基因组的结构特点
1、在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在原核生物中常见的多基因操纵子。形式
2、真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。
3、高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的含子。
4、真核生物能有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞某些基因的拷贝数。
一、基因家族
定义：真核基因组中来源相同,结构相似,功能相关的一组基因.可能由某一共同祖先基因经重复和突变产生。
基因家族的种类：简单的多基因家族、复杂多基因家族、发育调控的复杂多基因家族
简单的多基因家族：以串联方式前后相连rRNA
复杂的多基因家族：一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位.。组蛋白基因家族
四、DNA甲基化与基因活性的调控
（一）DNA的甲基化
DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化与表达。
DNA的甲基化能提高该位点的突变频率，因而可作为诱变剂或致癌因子调节基因表达。
1、甲基化的类型：5－甲基胞嘧啶、N6－甲基腺嘌呤、7－甲基鸟嘌呤
Xist X染色体其他位点
甲基化，不转录活性去甲基化，活性
去甲基化，转录失活甲基化，失活
（二）DNA的甲基化机制基因转录的机理
●甲基化达到一定程度时会发生从常规的B-DNA向Z-DNA的过渡。又由于Z-DNA结构收缩，螺旋加深，使许多蛋
白质因子赖以结合的元件缩入大沟而不利于基因转录的起始。
●DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，影响蛋白质与DNA的相互作用；抑制转录因子与启动区DNA的结合
效率。
（三）DNA的甲基化与X染色体
?雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活
?X染色体失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic): 定位在Xq13区（正好是Barr氏小体浓缩部位）
?Xist基因(Xi-specific transcript)：只在失活的X染色体上表达.
真核生物转录水平的调控：RNA聚合酶、顺式作用元件、反式作用因子、转录起始的调控
一、顺式作用元件
顺式作用元件：能与特异性转录因子结合，以决定转录的起始位点、转录效率及转录的时空特异性的DNA序列称顺式作用
元件
（一）启动子promoter：真核基因启动子由核心启动子和上游启动子元件（UPE）两个部分组成.
?在基因转录起始位点(+1)及其5‘上游大约100～200bp以的一组具有独立功能的DNA序列.
?决定RNA聚合酶Ⅱ转录起始点和转录频率的关键元件.
核心启动子(core promoter)：保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列。包括转录起始位点及转录起始位点上游-25～-30bp处的TA TA盒。核心启动子单独起作用时，只能确定转录起始位点并产生基础水平的转录上游启动子元件(upstream promoter element，UPE)：包括通常位于-7Obp附近的CAA T盒(CCAAT)和GC盒(GGGCGG)等；能通过形成转录前复合物调节转录起始的频率，提高转录效率。
真核基因启动子的多元性：并不是每个基因的启动子区都包含这三个UPE
真核基因启动子的UPE对转录起始的决定性作用可能是各个UPE之间的距离，而不是序列本身.。
1、启动子：核心启动子(core promoter)、上游启动子元件(upstream promoter element，UPE)
2、增强子
3、转录因子：TFIID（TBP（TATA-binding protein）、TAFIIs（TBP-associated factors））、TFIIA、TFIIB 、TFIIF 、TFIIE
三、反式作用因子
（一）) 反式作用因子/转录调节因子的概念及特点
凡能与RNA 聚合酶或顺式作用元件相互作用并影响基因表达的调节蛋白。
真核细胞调节蛋白可分为正调控因子和负调控因子
三个功能结构域：DNA识别结合域（BD）；转录激活域(AD)；结合其他蛋白的结合域
1、DNA结合结构域：螺旋-转折-螺旋结构HTH；锌指结构zinc finger；碱性-亮氨酸拉链bZIP；碱性-螺旋-环-螺旋HLH；同源域蛋白homodomain, HD
2、转录激活结构域：酸性α-螺旋结构域(acidic α–helix domain)、富含谷氨酰胺结构域(glutamine-rich domain)、富含脯氨酸结构域(proline-rich domain)
五、真核生物转录水平调控的特点：真核基因转录调节是复杂的、多样；不同的DNA元件组合可产生多种类型的转录调节
方式；多种转录因子又可结合相同或不同的DNA元件；转录因子与DNA元件结合后，对转录激活过程所产生的效果各异，有正性调节或负性调节之分；真核生物的调控多以正性调控为主。
补充：
乳糖操纵子（lac）：1、包括三个结构基因：Z、Y、A以及启动子，控制子和阻遏子。转录时RNA聚合酶首先与启动区结合，通过操纵区向右转录，转录从O区中间开始，按Z-Y-A方向进行，每次转录出来的一条mRNA上都带有这三个基因，转录的调控实在启动区和操纵区进行的。
2、Z、Y、A基因的产物为一条多顺反子mRNA。lacZ：编码β-半乳糖苷酶，它可以将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；lacY：编码半乳糖苷透性酶，它能将乳糖运送透过细菌的细胞壁；lacA：编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶，进行乳糖代。
3、调控方式：负调控：诱导物：实际上是异构乳糖。正调控：葡萄糖腺苷酸环化酶活性降低，A TP无法转变成cAMP不能形成CAP-cAMP复合蛋，RNA 酶无法结合在DNA上结构基因不表达。
真核细胞与原核细胞在基因转录翻译和DNA空间结构方面存在如下几个方面的差异：
在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，类似原核生物中常见的基因操纵子形式不多。2、真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。3、高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，一些有几个或几十个碱基组成的DNA序列，在整个基因组中重复几百万次甚至上万次，此外，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的含子。4、真核生物能有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞某些基因的拷贝数。这种能力在原核生物中也是极为罕见的。5、在原核生物中转录的调节区都很小，大部分位于转录起始位点上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶对它的结合，在真核生物中，基因转录的调节区则大得多，它们可能远离核心启动子达几百个甚至上千个碱基对，虽然这些调节区也能与蛋白质相结合，但是并不直接影响启
动子区对于RNA聚合酶的接受程度，而是通过改变整个所控制基因5’上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。
6、真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物不存在这样严格的空间间隔。
7、许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能被顺利的翻译成蛋白质。
核对：鹏杰司慧民
技术：皓雨俊成
分子生物学与基因工程主要知识点
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
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现代分子生物学 复习提纲 第一章绪论 第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容 1 分子生物学Molecular Biology的基本含义 ?广义的分子生物学：以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究 对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控 等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1 分子生物学的三大原则 1) 构成生物大分子的单体是相同的 2) 生物遗传信息表达的中心法则相同 3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物学的研究内容 ●DNA重组技术（基因工程） ●基因的表达调控 ●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） ●基因组、功能基因组与生物信息学研究 第二节分子生物学发展简史 1 准备和酝酿阶段 ?时间：19世纪后期到20世纪50年代初。 ?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验 DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验 RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 2 建立和发展阶段 ?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括： ?遗传信息传递中心法则的建立 3 发展阶段 ?基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ? 第三节分子生物学与其他学科的关系 思考 ?证明DNA是遗传物质的实验有哪些？ ?分子生物学的主要研究内容。 ?列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
综述：进化论与进化生物学的发展
综述：进化论与进化生物学的发展自达尔文1859年发表《物种起源》（The Origin of Species）一书以来，“进化”（evolution）已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一，进化生物学（evolutionary biology）则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域。 纵观150年来，随着科学界对生物进化现象的认识不断深化，人们对达尔文进化论的理解也随之不断深入，进化论自身也走过了曲折的发展之路。除了像其他任何一种科学理论一样需要补充和修正外，进化论还经受了来自科学领域之外的一次又一次挑战。今天，分子水平的生物进化研究正在蓬勃兴起，人们对进化论的兴趣有增无减，同时也提出了更高的要求，即以进化论为核心的进化生物学研究不仅应能够解释各种复杂生命现象，重建生物的自然历史，而且还应具有一定的预测性和应用潜力。因而，藉纪念达尔文（C. Darwin）诞辰200周年和《物种起源》出版150周年之际，回顾进化论与进化生物学的发展历程，将有助于我们全面了解该领域的科学理论与知识，并用于指导21世纪生命科学的研究。 进化论的科学本质 进化论从本质上改变了人们对地球生命现象的理解。进化论围绕生物多样性的起源与发展，引导人们探索各种生物之间的亲缘关系（或称进化谱系）。例如，作为地球生物的一员，人类究竟何时又是如何在地球上出现的？不同人种或不同人群之间关系如何？人类与其他生物（如细菌）有何种进化上的关联？如此等等，进化论为我们提供了科学的解释。 在进化论中，具有有益性状的生物存在差异的繁殖优势被称为自然选择（natural selection），因为是自然来“选择”提高生物生存与繁殖能力的性状。如果生物的突变性状降低其生存与繁殖能力的话，自然选择就会减少这些性状在生物群体中的扩散。人工选择也是一个类似的过程，但在这种情况下是人而不是自然环境使生物交配以选择理想的性状。最常见的莫过于通过人工选择来获得人们所需的家畜品系和园艺植物品种等。 迄今为止，支持进化论的证据层出不穷，从中华龙鸟化石的发现到酵母实验进化的分析，不胜枚举[1]。近年来比较突出的例子有加拿大北部“大淡水鱼”化石的发现。科学家们根据进化理论和化石分析预测出浅水鱼类向陆地过渡阶段的大致时间，随后他们将目光投向加拿大北部努维特地区的埃尔斯米尔岛，那里有大约37 500万年前的沉积岩。通过四年的努力，科学家们终于从岩层中发掘出命名为“Tiktaalik”（因纽特人的语言中意为“大淡水鱼”）的生物化石，它既具有许多鱼类特征，又具有早期四足动物的典型特征，而它的鳍包含骨骼，可形成类似于有肢动物的肢体，用来移动和支撑躯体[2]。“大淡水鱼”的发现证实了科学家们基于进化论的预测。反过来，对于进化论预测的证实也提高了达尔文理论的可信度。的确，每一种科学理论本质上都要具备对尚未观察到的自然事件或现象作出预测的能力。 另一个经典的例子是科学家们对特立尼达岛阿立波河中的虹鳉鱼进行的观察与实验。按照进化理论，不同时间尺度上的自然选择可能产生全然不同的进化效应。在仅仅几个时代的周期内，生物个体就有可能产生小规模的变异，可称之为微进化（microevolution）。科学家们发现，生活在阿立波河中的虹鳉鱼无论是其幼体还是成体均遭受较大鱼类的捕食，生活在河流上游小溪中的虹鳉鱼只有其幼体会被较小鱼类捕食，因而长期的进化过程导致该河流中的虹鳉鱼个体较小（更易于躲避捕食者），而溪流中的虹鳉鱼则个体较大（不易被较小的鱼类捕食）。科学家们将河流中的虹鳉鱼置于原来没有虹鳉鱼种群的溪流中，发现它们仅仅在20代后就进化出了溪流中虹鳉鱼的特性[3]。 毋庸讳言，在科学上，我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺的，或者是终结性的。然而，迄今为止，许多科学解释已经被人们反复检验，不断增添的新观察结果或新的实验分析很难对其作出重大改变。换言之，科学界已广泛接受这些解释，它们是以观察自然世界获得的证据为基础的。进化理论就是其中一个代表。从这一点出发，我们可以明确地将
分子生物学问题汇总
Section A 细胞与大分子 简述复杂大分子的生物学功能及与人类健康的关系。 Section C 核酸的性质 1.DNA的超螺旋结构的特点有哪些？ A 发生在闭环双链DNA分子上 B DNA双链轴线高卷曲，与简单的环状相比，连接数发生变化 C 当DNA扭曲方向与双螺旋方向相同时，DNA变得紧绷，为正超螺旋，反之变得松弛为负超螺旋。自然界几乎所有DNA分子超螺旋都为负的，因为能量最低。 2.简述核酸的性质。 A 核酸的稳定性：由于核酸中碱基对的疏水效应以及电荷偶极作用而趋于稳定 B 酸效应：在强酸和高温条件下，核酸完全水解，而在稀酸条件下，DNA的核苷键被选择性地断裂生成脱嘌呤核酸 C 碱效应：当PH超出生理范围时（7-8），碱基的互变异构态发生变化 D 化学变性：一些化学物质如尿素，甲酰胺能破坏DNA和RNA二级结构中的 而使核酸变性。 E 粘性：DNA的粘性是由其形态决定的，DNA分子细长，称为高轴比，可被机械力和超声波剪切而粘性下降。 F 浮力密度：1.7g/cm^3,因此可利用高浓度分子质量的盐溶液进行纯化和分析 G 紫外线吸收：核酸中的芳香族碱基在269nm 处有最大光吸收 H 减色性，热变性，复性。 思考题：提取细菌的质粒依据是核酸的哪些性质？ 质粒是抗性基因，，在基因组或者质粒DNA中用碱提取法。 Sectio C 课前提问 1.在1.5mL的离心管中有500μL，取出10 μL稀释至1000 μL后进行检测，测得A260=0.15。 问（1）：试管中的DNA浓度是多少？ 问（2）：如果测得A280=0.078, .A260/A280=？说明什么问题？ (1)稀释前的浓度：0.15/20=0.0075 稀释后的浓度：0.0075/100=0.75ug/ml （2）0.15/0.078=1.92〉1.8，说明DNA中混有RNA样品。 2.解释以下两幅图
分子生物学复习题(有详细标准答案)
分子生物学复习题(有详细答案)
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绪论 思考题：（P9） 1.从广义和狭义上写出分子生物学的定义？ 广义上讲的分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。 狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几个方面？什么是反向生物学？什么是 后基因组时代？ 研究内容： DNA的复制、转录和翻译；基因表达调控的研究；DNA重组技术和结构分子生物学。 反向生物学：是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因结构。 后基因组时代：研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白质图式，人类基因组研究由结构向功能转移。 3、写出三个分子生物写学展的主要大事件（年代、发明者、简要内容） 1953年Watson和Click发表了“脱氧核糖核苷酸的结构”的著名论文，提出了DNA的双螺旋结构模型。 1972~1973年，重组DNA时代的到来。H.Boyer和P.Berg等发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元。 1990~2003年美、日、英、法、俄、中六国完成人类基因组计划。解读人类遗传密码。 4、21世纪分子生物学的发展趋势是怎样的？ 随着基因组计划的完成，人类已经掌握了模式生物的所有遗传密码。又迎来了后基因组时代，人类基因组的研究重点由结构向功能转移。相关学说理论相应诞生，如功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。生命科学又进入了一个全新的时代。 第四章 思考题：（P130） 1、基因的概念如何？基因的研究分为几个发展阶段？ 概念：基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位以及控制形状的功能单位。 发展阶段：○120世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段。 ○220世纪50年代以后，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于分
《分子生物学大(综合)实验》课程介绍(精)
《分子生物学大（综合）实验》课程介绍 课程代码（学校统一编制） 课程名称分子生物学大（综合）实验 英文名称MolecularBiologyBigExperiment 学分：3修读期：第七学期 授课对象：生物科学、生物技术 课程主任：姓名、职称、学位 关洪斌，副教授，博士 课程简介 21世记是生命科学的世记,而分子生物学是带动生命科学的前沿科学。分子生物学是在生物大分子水平上研究细胞的结构、功能及调控的学科,在现代生物学学科发展中的重要性与不容置疑的带头作用是众所周知的。许多重大的理论和技术问题都将依赖于分子生物学的突破。随着分子生物学研究工作的不断深入,相关实验技术方法和技术日新月异的发展。为了适应分子生物学研究工作日益发展的需要,满足培养从事现代生物学研究,尤其是进行分子生物学研究的人才的需要,特设置分子生物学大（综合）实验课程。本课程的教学目标和基本要求是使学习者基本掌握分子生物学实验技术的基本原理和方法,教学内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。通过本实验可提高学生的动手能力和创造性思维能力,较好地掌握分子生物学实验操作和技能，为今后独立进行科研工作打下坚实基础。 实践教学环节（如果有） 实验内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。 课程考核 实验报告 指定教材 自编 参考书目 1.分子生物学实验指导高等教育出版社施普林格出版社，1999 2.彭秀玲,袁汉英等.基因工程实验技术.湖南科学技术出版社,1997 3.吴乃虎.基因工程原理(上下册).科学出版社,1998 4.F.奥斯伯等著:颜子颖,王海林译.分子克隆实验指南(第二版).科学出版社,1998 5.J.萨姆布鲁克等著:金冬雁,黎孟枫等译.精编分子生物学实验指南.科学出版社,1993
现代分子生物学总结(朱玉贤、最新版)
现代分子生物学总结(朱玉贤、最新版)
一、绪论 两个经典实验 1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA 进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。 2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA 复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P 标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。 基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA 嘌呤嘧啶 腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶 染色体 性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。 组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白
真核生物基因组DNA 真核细胞基因组最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C 值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C 值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。 真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组；2、真核基因组存在大量的的重复序列；3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，包括启动子、增强子、沉默子等；7、真核基因组中存在大量的DNA多态性；8、真核基因组具有端粒结构。
现代分子生物学重点
现代分子生物学 第一章 DNA的发现： 1928年，英国Griffith的体内转化实验 1944年，Avery的体外转化实验 1952年，Hershey和Chase的噬菌体转导实验 分子生物学主要研究内容（p11） DNA的重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 基因组，功能基因组与生物信息学研究 第二章 DNA RNA组成 脱氧核糖核酸 A T G C 核糖核酸 A U G C 原核生物DNA的主要特征 ①一般只有一条染色体且带有单拷贝基因； ②整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列组成； ③几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。 染色体作为遗传物质的特点： （1）分子结构相对稳定（贮存遗传信息） （2）通过自我复制使前后代保持连续性（传递遗传信息） （3）通过指导蛋白质合成控制生物状态（表达遗传信息） （4）引起生物遗传的变异（改变遗传信息） C值以及C值反常 C值单倍体基因组DNA的总量 C值反常C值往往与种系进化的复杂程度不一致，某些低等生物却有较大的C值。如果这些DNA 都是编码蛋白质的功能基因，那么，很难想象在两个相近的物种中，他们的基因数目会 相差100倍，由此推断，许多DNA序列可能不编码蛋白质，是没有生理功能的。 DNA的中度重复序列，高度重复序列 中度各种rRNA，tRNA以及某些结构基因如组蛋白基因都属于这一类 高度卫星DNA 核小体 是由H2A H2B H3 H4 各2分子生成的八聚体和约200bp的DNA构成的，H1在核小体外面。 真核生物基因组的结构特点 ①基因组庞大； ②大量重复序列； ③大部分为非编码序列，90％以上； ④转录产物为单顺反子； ⑤断裂基因； ⑥大量的顺式作用元件； ⑦DNA多态性：SNP和串联重复序列多态性； ⑧端粒（telomere）结构。
分子生物学综述
基于特定引物PCR的DNA分子标记技术研究进展 摘要： PCR是一种选择性体外扩增DNA的方法，分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种比较理想的遗传标记技术。SSR、SCAR、SRAP 和TRAP是四种最新发展的基于特定引物PCR的新型DNA分子标记技术，具有简便、高效、重复性好等优点，已在遗传育种的种质资源等各个方面得到广泛应用。介绍了这四种分子标记的基本原理和特点，综述了它们在分子生物学研究中的应用。 关键词：分子标记SSR SCAR SRAP TRAP DNA分子标记技术的研究始于1980年，本质上是指能反映生物个体或种群间基因组某种差异的特异性DNA片段，DNA分子标记大多以电泳谱带的形式表现生物个体之间DNA差异，通常也称DNA的指纹图谱。与其他几种遗传标记相比具有的优越性有：大多数分子标记为显性，对隐性的农艺形状的选择十分便利;基因组变异及其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标形状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。目前DNA分子标记技术已有数十种，主要可分为4大类:基于分子杂交的DNA 分子标记技术;基于随机/特定引物PG R的DNA分子标记技术;基子限制性酶切与PCR技术的分子标记技术;基于芯片技术的DNA分子标记技术。概述新型的基于特定引物PCR的DNA分子标记技术，包括SSR,SCAR,SRAP和TRAP。目前这些I3;VA分子标记技术的应用仍具有相当的局限性，如何将它们有效地利用于分子生物学研究是函待解决的问。 1序列特异扩增区域SCAR 1. 1 SCAR标记的原理 序列特异扩增区域(sequence characterised am-plifiedreginn)简称SCAR标记，是1993年Paran和Michelma记[1]]建立的一种可靠、稳定、可长期利用的RAPD 标记技术。SCAR标记的基本流程:先用随机引物进行RAPD筛选，获取特异的RAPD标记，然后对标记进行克隆和测序，根据测定RADII标记两末端的序列设计一对引物，此引物通常包含有原来的RAPD引物序列，多为20-24，再用该引物对所研究的基因组DNA进行PCR扩增，这样就可以把与原来的RAPI3片段相对应的单一位点鉴定出来。 1. 2 SCAR标记的特点 SCAR标记方便、快捷、可靠，适合于大量个体的快速检测，结果稳定性好，重复性高。由干SCAR标记使用的引物长，因而试验的可重复性高，它克服了RAPD重复性欠佳的弱点，同时具有STS标记的优点，因此比RAPn及其他利用随机引物的方法在基因定位和作图中的应用要好，在分子标记辅助育种、种质资源鉴别等方面有着潜在的应用前景，SCAR标记是共显性遗传的。待检DNA间的差异可直接通过有无扩增产物来显示，这甚至可省却电泳的步骤。由于RAPD 扩增过程中错配几率较高，RAPD标记片段同源性高导致SCAR标记的转化成功
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分子生物学 第一章绪论 分子生物学研究内容有哪些方面？ 1、结构分子生物学； 2、基因表达的调节与控制； 3、DNA重组技术及其应用； 4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章DNA and Chromosome 1、DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。 2、DNA复性：变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 3、Tm(熔链温度)：DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度） 4、退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火 5、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。以Ψ来表示。 6、C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分 9、DNA二级结构的特点：1）DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成；2）DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3）DNA分子表面有大沟和小沟；4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G ≡ C（碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm，每圈螺旋包含10个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构：编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。 特点：1）真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一个基因单独转录，一个基因一条mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序列(9:1) 5）含有大量重复序列 11、Histon(组蛋白)特点：极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H5 12、核小体组成：由组蛋白和200bp DNA组成 13、转座的机制：转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。 非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。 第三章DNA Replication and repair 1、半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱
现代分子生物学课后答案(朱玉贤_第三版)上
第一章绪论 2.写出DNA和RNA的英文全称。 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid）4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。 答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡； 二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。 三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 6.说出分子生物学的主要研究内容。 答：1，DNA重组技术；2，基因表达调控研究；3，生物大分子的结构功能研究----结构分子生物学；4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。 第二章染色体与DNA 3.简述真核生物染色体的组成及组装过程 真核生物染色体除了性细胞外全是二倍体，DNA以及大量蛋白质及核膜构成的核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）构成的扁球状8聚体。 蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分 由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。 2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。 3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色
分子生物学技术在土壤生物修复中的应用研究和展望剖析
分子生物学手段 在土壤污染生物修复中的应用 摘要: 污染土壤的修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复，文章 综述了分子生物学技术包括环境微生物群落降解基因分析、16S rRNA序列 分析技术以及荧光原位杂交技术在生物修复技术中跟踪污染土壤中降解微 生物行为、监测降解基因和微生物群落变化，揭示了其中的分子机制的应 用现状，对各项技术应用中需要注意的问题进行了讨论并对其发展前景进 行了展望。 关键词: 分子生物学；降解基因；16S rRNA；FISH Molecular biology techniques in bioremediation of soil: Current status and future Abstract：This review starts with a brief overview of the molecular biology techniques applied to the bioremediation of soil. The principles of the catabolic gene probe analysis of microbial community, 16S rRNA sequence analysis and fluorescent in situ hybridization (FISH) and their applications to monitoring the fate of contaminant-degrading microorganisms, detecting catabolic gene and analyzing the changes of microbial community in contaminated soil are highlighted. The problems and prospects of these techniques are discussed. Key words: molecular biology; catabolic gene; 16S rRNA; FISH
现代分子生物学总结题库
第一章、基因的结构和功能实体及基因组 1、基因定义 基因（遗传因子）是遗传的物质基础，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，携带有遗传信息的DNA序列，是具有遗传效应的DNA分子片段，是控制性状的基本遗传单位，通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。 2、DNA修复 DNA修复（DNA repairing）是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能；但有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这DNA的损伤而能继续生存。也许这未能完全修复而存留下来的损伤会在适合的条件下显示出来（如细胞的癌变等），但如果细胞不具备这修复功能，就无法对付经常在发生的DNA损伤事件，就不能生存。对不同的DNA损伤，细胞可以有不同的修复反应。3、DNA损伤 DNA损伤是复制过程中发生的DNA核苷酸序列永久性改变，并导致遗传特征改变的现象。情况分为：substitutation （替换）deletion （删除）insertion （插入）exon skipping （外显子跳跃）。 DNA损伤的改变类型：a、点突变：指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤（A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C与T之间的替代）称为转换（transition）；嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换（transvertion）。b、缺失：指DNA链上一个或一段核苷酸的消失。c、插入：指一个或一段核苷酸插入到DNA链中。在为蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核苷酸数不是3的整倍数，则发生读框移动（reading frame shift），使其后所译读的氨基酸序列全部混乱，称为移码突变（frame-shift mutaion）。d、倒位或转位：（transposition）指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处。 e、双链断裂：对单倍体细胞一个双链断裂就是致死性事件。 4、同源重组 同源重组，（Homologus Recombination)是指发生在姐妹染色单体（sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组反应通常根据交叉分子或holiday 结构（Holiday Juncture Structure) 的形成和拆分分为三个阶段，即前联会体阶段、联会体形成和Holiday 结构的拆分。 a、基因敲除 基因敲除（geneknockout），是指对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因去除，或用其它顺序相近基因取代，然后从整体观察实验动物，推测相应基因的功能。这与早期生理学研究中常用的切除部分-观察整体-推测功能的三部曲思想相似。基因敲除除可中止某一基因的表达外，还包括引入新基因及引入定点突变。既可以是用突变基因或其它基因敲除相应的正常基因，也可以用正常基因敲除相应的突变基因。 b、因转移法 同源重组(homologousrecombination)是将外源基因定位导人受体细胞染色体上的方法，因为在该座位有与导人基因同源的序列，通过单一或双交换，新基因片段可替换有缺陷的基因片段，达到修正缺陷基因的目的。位点特异性重组是发生在两条DNA链特异位点上的重组，重组的发生需一段同源序列即特异性位点(又称附着点；attachmentsite，att)和位点特异性的蛋白因子即重组酶参与催化。重组酶仅能催化特异性位点间的重组，因而重组具有特异性和高度保守性。
分子生物学简介
分子生物学（molecular biology ）从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。 重点研究下述领域： （1）蛋白质（包括酶）的结构和功能。 （2）核酸的结构和功能，包括遗传信息的传递。 （3）生物膜的结构和功能。 （4）生物调控的分子基础。 （5）生物进化。 分子生物学是第二次世界大战后，由生物化学,`遗传学,微生物学,病毒学,结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。 随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由RNA转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA 重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。 这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程”。 生物学的研究可以说长期以来都是科研的重点，惟其所涉及的方方面面与人类生活紧密相连。本世纪50年代以前的生物学研究，虽然有些已进入了微观领域，但总的来说，主要是研究生物个体组织、器官、细胞或是亚细胞这些东西之间的相互关系。50年代中期，随着沃森和克里克揭示出DNA分子的空间结构，生物学才真正开始了其揭开分子水平生命秘密的研究历程。到70年代，重组DNA技术的发展又给人们提供了研究DNA的强有力的手段，于是分子生物学就逐渐形成了。顾名思义，分子生物学就是研究生物大分子之间相互关系和作用的一门学科，而生物大分子主要是指基因和蛋白质两大类；分子生物学以遗传学、生物化学、细胞生物学等学科为基础，从分子水平上对生物体的多种生命现象进行研究；分子生物学在理论和实践中的发展也为基因工程的出现和发展打下了良好的基础，因此可以说基因工程就是分子生物学的工程应用。现在基因工程所展现出的强大生命力和巨大的经济发展潜力完全得益于分子生物学的迅猛发展，而且有证据表明，基因工程的进一步发展仍然要依赖于分子生物学研究的发展。 分子生物学是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。自20世纪50年代以来，分子生物学一直是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系。 生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理
分子生物学课程论文
分子生物学课程论文
PCR技术发展与应用的研究进展 王亚纯 09120103 摘要：聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是最常用的分子生物学技术之一，通过变性、退火和延伸的循环来完成核酸分子的大量扩增．定量PCR技术是克服了原有的PCR技术存在的不足，能准确敏感地测定模板浓度及检测基因变异等，快速PCR技术快速PCR在保证PCR反应特异性、灵敏性和保真度的前提下，在更短时间内完成对核酸分子的扩增．mRNA 差异显示PCR技术是在基因转录水平上研究差异表达和性状差异的有效方法之一．近年来已经开展了许多这三方面的研究工作，本文就定量PCR技术、快速PCR技术、mRNA差异显示PCR技术作一综述，以便更好地理解及应用这项技术。 关键字：定量PCR；荧光PCR；快速PCR；DNA聚合酶；mRNA差异显示PCR 0 前言 聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)技术由于PCR简便易行、灵敏度
高等优点，该技术被广泛应用于基础研究。但是，由于传统的PCR技术不能准确定量，且操作过程中易污染而使得假阳性率高等缺点，使其在临床上的应用受到限制[1]。鉴于此，对PCR产物进行准确定量便成为迫切的需要。几经探索，先后出现了多种定量PCR (quantitative PCR，Q-PCR)方法，其中结果较为可靠的是竞争性PCR和荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR，FQ-PCR)。 随着生命科学和医学检测的不断发展，人们越来越希望在保证PCR反应特异性、灵敏性、保真度的同时，能够尽量缩短反应的时间，即实现快速PCR(Rapid PCR or Fast PCR)。快速PCR 技术不仅可使样品在有限的时间内可以尽快得到扩增，而且可以显著增加可检测的样品数量，显然，在大批量样本检测和传染病快速诊断等方面将会有重要的应用前景。例如，快速PCR在临床检测中可大大加快疾病的诊断效率；在生物恐怖袭击时能有效帮助快速鉴定可疑物中有害生物的存在与否；同时，由于PCR已经渗入到现代生物学研究的各个方面，快速PCR的实现必然可以使许多科学研究工作的进展显著加快，最终影
现代分子生物学总结
第一章、基因的结构与功能实体及基因组 1、基因定义 基因(遗传因子)就是遗传的物质基础,就是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称,携带有遗传信息的DNA序列,就是具有遗传效应的DNA分子片段,就是控制性状的基本遗传单位,通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现。 2、DNA修复 DNA修复(DNA repairing)就是细胞对DNA受损伤后的一种反应,这种反应可能使DNA结构恢复原样,重新能执行它原来的功能;但有时并非能完全消除DNA的损伤,只就是使细胞能够耐受这DNA的损伤而能继续生存。也许这未能完全修复而存留下来的损伤会在适合的条件下显示出来(如细胞的癌变等),但如果细胞不具备这修复功能,就无法对付经常在发生的DNA 损伤事件,就不能生存。对不同的DNA损伤,细胞可以有不同的修复反应。 3、DNA损伤 DNA损伤就是复制过程中发生的DNA核苷酸序列永久性改变,并导致遗传特征改变的现象。情况分为:substitutation (替换)deletion (删除)insertion (插入)exon skipping (外显子跳跃)。DNA损伤的改变类型:a、点突变:指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤(A与G之间的相互替代)、嘧啶替代嘧啶(C与T之间的替代)称为转换(transition);嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换(transvertion)。b、缺失:指DNA链上一个或一段核苷酸的消失。c、插入:指一个或一段核苷酸插入到DNA链中。在为蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核苷酸数不就是3的整倍数,则发生读框移动(reading frame shift),使其后所译读的氨基酸序列全部混乱,称为移码突变(frame-shift mutaion)。d、倒位或转位:(transposition) 指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处。e、双链断裂:对单倍体细胞一个双链断裂就就是致死性事件。 4、同源重组 同源重组,(Homologus Recombination)就是指发生在姐妹染色单体(sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。同源重组需要一系列的蛋白质催化,如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等;以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构(Holiday Juncture Structure) 的形成与拆分分为三个阶段,即前联会体阶段、联会体形成与Holiday 结构的拆分。 a、基因敲除 基因敲除(geneknockout),就是指对一个结构已知但功能未知的基因,从分子水平上设计实验,将该基因去除,或用其它顺序相近基因取代,然后从整体观察实验动物,推测相应基因的功能。这与早期生理学研究中常用的切除部分-观察整体-推测功能的三部曲思想相似。基因敲除除可中止某一基因的表达外,还包括引入新基因及引入定点突变。既可以就是用突变基因或其它基因敲除相应的正常基因,也可以用正常基因敲除相应的突变基因。 b、因转移法 同源重组(homologousrecombination)就是将外源基因定位导人受体细胞染色体上的方法,因为在该座位有与导人基因同源的序列,通过单一或双交换,新基因片段可替换有缺陷的基因片段,达到修正缺陷基因的目的。位点特异性重组就是发生在两条DNA链特异位点上的重组,重组的发生需一段同源序列即特异性位点(又称附着点;attachmentsite,att)与位点特异性的蛋白因子即重组酶参与催化。重组酶仅能催化特异性位点间的重组,因而重组具有特异性与高度保守性。 5、碱基错配对修复