福建农林大学分子生物学课件.ppt
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分子生物学ppt课件1幻灯片
双螺旋DNA拧紧则导致正超螺旋， 而双螺 旋DNA的松开导致负超螺旋。
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
分子生物学(共19张PPT)
04
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成与结构
氨基酸通过肽键连 接形成多肽链，即 蛋白质的一级结构 。
多条多肽链组合在 一起，形成蛋白质 的三级结构。
蛋白质的基本组成 单位是氨基酸，共 有20种常见氨基酸 。
多肽链经过盘绕、 折叠形成二级结构 ，主要形式包括α螺旋和β-折叠等。
在特定条件下，蛋 白质可形成四级结 构，由多个亚基组 成。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究对象与任务
研究对象
主要包括DNA、RNA、蛋白质Байду номын сангаас生 物大分子，以及它们之间的相互作用 和调控机制。
研究任务
揭示生物大分子的结构、功能及其相 互作用机制；阐明基因表达调控的分 子机制；探索生物大分子在生命过程 中的作用和意义。
转录因子
01
真核生物中存在大量转录因子，它们与DNA特定序列结合，激
活或抑制基因转录。
表观遗传学调控
02
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变染色质结构，影响
基因表达。
microRNA调控
03
microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结合，抑制其翻
译或促进其降解，从而调节基因表达。
基因表达调控的分子机制
发育生物学研究生物体的发育过程，而分子 生物学则揭示了发育过程中基因表达和调控 的分子机制。
02
DNA的结构与功能
DNA的分子组成与结构
DNA的基本组成单位
脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖 和碱基组成。
DNA的碱基
DNA的双螺旋结构
完整版《分子生物学》 ppt课件
底物
模板 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
识别 起始 延伸 终止
启动子（－10区、－35区） 转录单位相关概念 CAP位点 识别过程
不依赖ρ因子的终止子: 内在终止子（intrinsic terminator ） 依赖ρ因子的终止子（ ρ-dependent terminator ）有发夹结构，但GC含量少， 无U串
核mRNA内含子的剪接 Ⅰ内含子的剪接 Ⅱ类内含子的剪接 反式剪接
核mRNA的 拼接体的拼接
类型ⅰ 自我拼接
类型ⅱ自我 拼接
剪接、3’末端CCA结构、碱基修饰 内含子切除（核酸酶的作用，不是
转酯反应） 连接外显子
蛋 白 参与蛋白质生物合成的物质 质 的 蛋白质生物合成过程 生 物 蛋白质合成的干扰与抑制 合 成 蛋白质的降解
一般模式 复制型转座模式 非复制型转座模式 保守型转座模式 TnA转座模式
通过反义RNA的翻译水平控制 甲基化作用控制转座酶合成及
其与DNA的结合
转座引起插入突变 造成插入位点靶DNA的少量碱基
对重复 插入位点出现新基因 引起染色体畸变 转座引起的生物进化 切除效应 外显子改组
动子：（上游控制元件），－165～ －40，影响转录的频率。
♠ -25bp:TATA盒（Hogness box）,识别起 始位点
♠ -75bp:CAAT盒(CAATCT) ，决定启动子
♠ -110bp:GC盒的(G转G录GC频G率G)，R调N控A起始聚和合酶I的启动子
转录频率
RNA聚合酶Ⅱ的启动子
分子生物学 Molecular Biology
总结复习 Review and Summarize
2020/12/22
1
绪论
引言 分子生物学简史 分子生物学的研究内容 分子生物学进展 分子生物学展望
《分子生物学》课件
介绍CRISPR-Cas9系统的原理 及在基因编辑中的应用。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
《分子生物学全套》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
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
分子生物学概论PPT课件
2021/8/2
18
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由于分子生物学的发展和渗透，各种生理 和病理现象都可能从基因水平找到答案。
肿瘤发生与癌基因和肿瘤抑制基因。 药物的耐药性与抗药基因。 表明生物机体各种各样的生命现象及生理和病 理表现，几乎无一不与基因有关。
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由于分子生物学在医学上的不断渗 透和影响，导致基础医学和临床医学从 基因水平来探讨多种多样的生命现象， 基因诊断和基因治疗的开展是分子生物 学在医学领域中应用的典范。
DNA ligase
2021/8/2
DNA
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三、分子生物学与医学
2021/8/2
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人类对疾病的认识：
1.从机体表型来认识疾病,即根据现象和 检查所获知的症状与体征。
2.从组织细胞的病理、生理变化来分析和 诊断疾病。
使人类积累了十分丰富的医学资料。但都 不能从本质上真正认识疾病发生的根本原因， 更不能从根本上治愈疾病和阐明疾病的发病机 制。
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内容概要
1.分子生物学的定义 2.分子生物学的研究内容 3.分子生物学与医学
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一、分子生物学的定义
从分子水平研究生物大分子的结构与功 能从而阐明生命现象本质的科学 ，主要指 遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修 复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。
狭义基因治疗：目的基因导入靶细胞后 与宿主细胞内的基因发生整合、成为宿 主基因组的一部分，目的基因表达产物 起治疗疾病的作用。
广义基因治疗：包括通过基因转移技术， 使目的基因得到表达，封闭、剪切致病基 因的mRNA，或自杀基因产物催化药物 前体转化为细胞毒性物质，杀死肿瘤细胞， 从而达到治疗疾病的目的。
分子生物学ppt课件完整版
rRNA
核糖体RNA，是核糖体的组 成部分，参与蛋白质的合成。
13
其他RNA
如miRNA、snRNA、 snoRNA等，在基因表达调控 、RNA加工等方面发挥作用
。
RNA的功能与调控
遗传信息传递
RNA作为遗传信息的传递者，将DNA上的遗传信息转录 到mRNA上，再通过翻译合成蛋白质。
基因表达调控
RNA在基因表达调控中发挥着重要作用，如miRNA可以 通过与mRNA结合抑制其翻译，从而影响基因表达。
分子生物学是生物学的重要分支
分子生物学从分子水平上揭示生命现象的本质，为生物学的发展提供了重要的理论基础和 技术手段。
分子生物学推动生物学的发展
随着分子生物学理论和技术的不断发展，生物学的研究领域不断拓宽，研究深度不断提高 。例如，基因编辑技术的出现为遗传病的治疗和农作物遗传改良提供了新的手段。
生物学为分子生物学提供研究对象和背景知识
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
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03
RNA的结构与功能
2024/1/25
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RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
2024/1/25
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，以揭示生命现象本 质的科学。
分子生物学的发展
经历了从DNA双螺旋结构的发现 到基因组学、蛋白质组学等高通 量技术的发展过程。
4
分子生物学的研究内容
基因与基因组的研究
DNA复制、转录与翻译的研究
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construction of chromosome
RNA splicing
discovery of split gene； splicing during gene expression domain
•
ribozyme
Cech: catalytic RNA molecules Cuenoud(1995):catalytic DNA molecules
生物信息学
医药科学
化学生物学
海洋资源
生物材料
环境保护
学科交叉是创新之源
• 学科交叉融合是科学发展的趋势。 • 斯坦福大学、哈佛大学、普林斯
顿大学等成立了跨越生物学、物 理学、化学等多个学科的交叉科 学研究所或研究中心。
“化学生物学”将成为21世纪重
要的新兴交叉学科
• 2000年3月25－26日，由国家自然科学基 金会化学部主持召开了“化学生物学” 研讨会。来自北京大学、清华大学、北 京医科大学、中国科技大学、中山大学、 兰州大学、四川大学、中国科学院研究 所、中国科学院上海有机化学研究所、 中国科学院上海药物研究所、军事医学 科学院等，对“化学生物学（chemical Biology）” 讨论。
样品制备技术
• 蛋白质的提取原理、分级法 提取技术方案及策略
• 生物体液中蛋白质的亲和提 取及与质谱快速鉴定技术
双向凝胶电泳技术
• 双向电泳技术原理 • 2D胶的不同染色技术和应用策略 • 2D重复性研究及高重复性、高匹
配率的实施 • 2D图谱分析技术及分析
生物质谱技术和生物信息分析
• MALDI-TOF生物质谱仪原理、应用和进展 • MALDI-TOF特点、对样品的要求 • 银染法进行MALDI-TOF质谱分析的技术 • 蛋白质肽质量指纹图谱分析及数据库 • Q-TOF生物质谱仪原理、特点及蛋白质序
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 基因组测序关键技术 • 人类功能基因组 • 植物功能基因组 • 特殊微生物功能基因组 • 重要病原微生物功能基因组
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 基因、蛋白质表达及调控 • 基因定点整合与高效转移 • 蛋白质组学 • 结构基因组学 • 基因Knock-out、Knock-in技术 • 基因沉默
origin of life: RNA? DNA?
Gene expression
sequence time position
control elements
regulator elements
• TATA box • GC box • enhancer • silencer
• Zinc finger • leucine zipper • helix--loop--
国 • 2001.1.4-6 北京，“国家生物安全软科学第三次会” • 2001.5.国务院《农业转基因生物安全管理条例》 • 2002.1.农业部三个配套管理办法 《农业转基因生物安全评价管理办法》 《农业转基因生物进口安全管理办法》 《农业转基因生物标识管理办法》
生物安全—态度
• 转基因标识(把权力留个消费者) Fujian : Mar.20,2002—GMFOOD
算技术，传统叫“计算生物学” • 近10年生物学研究从描述、定性的“经
典”模式中脱胎，进入以机制、定量的 “信息生物学”时代。
定义
从事对生物信息的获取、加 工、储存、分配、分析和释读， 并综合运用数学、计算机科学和 生物学工具，以达到理解数据中 生物学含义的目标。
基因组数据库与Bioinformatics
• 生物安全具有广泛性、潜在性、复 杂性、严重性
• 趋利避害、贯彻法规、风险性研究、 环境监测、公众监督
生物安全—问题
• 如何对国外进行限制？ • 小区试验、中间试验、环境释放界定？ • 标记基因的消除 • 标识问题 • 安全机构体系建设—如何协调各部门？
helix • Looping theory
Life: how long?
telomere girase DNA de-methylation DNA damage and repair biological clock gene
生物信息学
概况
• 新兴的交叉学科 • 研究材料是生物学数据，采用方法是计
学研究方法和平台技术
三层次重要内容
• 基因组信息学 • 蛋白质结构计算与模拟 • 分子与药物设计
The proteome & proteomics
• 2 D----electrophoresis • Mass spectrometry • bioinformatics
本世纪生命科学中最有前瞻性、 挑战性学科
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 新型重要工业酶制剂 • 纳米生物技术产品 • 植物突变体库构建筛选 • 农作物分子标记、新品种 • 畜禽分子标记或聚合育种新品种 • 优质、高产转基因农作物新品种
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 优质、高产转基因林草新品种 • 作物品种设计 • 畜禽转基因新品种 • 水产、养殖鱼类等转基因新品种 • 转基因蔬菜 • 转基因花卉
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 干细胞体外培养诱导分化和治疗 • 重大及感染性疾病快速检测与诊断
试剂 • 重要致病微生物的宿主防御 • 血液代用品及新型血液制品 • 微生物新型生理活性物质及次生代
谢产物
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 生物可降解塑料 • 环境污染物治理 • 生物能源和重组微生物燃料 • 微生物采油、采矿 • 生物芯片 • 生物法生产重要化工产品
国际上出现了“化学生物学” 这一新兴交叉学科
• 鼓励更多的化学家去参与利用化学的手 段来深入研究生物过程中问题的工作。
• 学科出现的明显标志就是近年来美国一 些大学如哈佛大学和耶鲁大学将他们的 化学系的名称改为化学和化学生物学系， 以及一些有关这个学科的专门杂志如 “化学生物学的新视点（Current Opinion in Chemical Biology）”的出现。
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 重组微生物制剂 • 微生物肥料 • 生物农药 • 微生物饲料 • 基因工程禽疫苗
化学生物学
化学生物学
方向 • 高端的基础研究与产业研发相结合。 • 是多学科交叉的新兴学科 目标 • 整合科研机构，建立化学生物学硬
件平台、软件平台。
化学生物科学中心的网络
• 结构基因组学 • 比较基因组学 • 功能基因组学 • 蛋白质组学
蛋白质组学
• 基因组中的基因是否全部被转录和翻译？ • 基因产物表达量的变化和规律如何？ • 蛋白质如何进行修饰和功能表达？ • 开放阅读框预测和新功能开发？
蛋白质组学
• 蛋白质组学技术研究进展及 在生命科学领域中的应用
• 采用蛋白质组学技术进行快 速药物筛选
• DBJ、NCBI、NBI 2002.4 1872GB数据， 1600万条记录，355个数据库
• 84种生物测序完成，449种正在测序。 • 转录组、调控组、代谢组、信号组、酶
组……(ome)时代。 • 通过比对，确定物种进化关系。
三方面科学基础
• 需要发达的、复杂的、可相互交 流的数据库系统
• 需要强有力的创新算法和软件 • 需要自动化大规模高通量的生物
Gene expression and regulation
基因功能
学习 语言 记忆 生老病死
chromosome
Gene: coding sequence： continous（bacteria） discontinous(eukaryotes):
exon and intron non-coding sequence: regulation or in the
研究内容
1、从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体生 理过程具有调控作用的物质，并以这些生物活性小分 子作为探针，研究它们与生物靶分子的相互识别和信 息传递的机理。
2、发现自然中分子进化和生物合成的基本规律，从而 为合成更多样性的分子提供新的理论和技术；
3、作用于新靶点的新一代的治疗药物； 4、提供更多样性分子的组合化学； 5、基于研究金属酶和仿生材料等领域的生物无机化学； 6、对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术。
列测定
技术
• 全蛋白释放细胞破碎 • 细胞全蛋白单向凝胶电泳分离 • 细胞全蛋白双向凝胶电泳分离 • 双向电泳图谱分析 • 目的蛋白选择与取样 • 蛋白质亚基分离和质谱分析 • 目的蛋白质酶解与多肽鉴定 • 生物质谱仪测定肽质量指纹图谱 • 肽质量指纹图谱的信息分析
Hale Waihona Puke 我国重点高新技术领域 技术预测与关键技术
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 高通量筛选 • 人类SNP • 药物基因组学 • 药物分子设计及虚拟筛选 • 药物靶点发现与确证 • 转基因或基因修饰实验动物模型
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 生物技术药物（包括疫苗）制备 • 化学合成药物原料 • 天然药物原料 • 药物新剂型及给药系统 • 辅料制备与生产工艺 • 药物质量控制及标准化 • 生物技术药物安全及药效评价
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 蛋白质结构预测 • 新型生物工程产品的下游技术 • 生物信息 • 生物信息的开发、加工和利用 • 生物信息数据库的构建 • DNA计算机
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 生物转基因安全 • 生物技术产品的质量控制 • 极端环境微生物资源 • 生物催化和生物转化 • 生物反应器 • 动物生物反应器
发展前景的产业
• 华尔街化学生物科技股的市值高达3000 多亿美元。
• 美国前史丹福大学校长威廉米勒 （William F. Miller）曾表示，未来化学 生物科技与信息科技的整合，以及纳米 技术的研发将成为科技发展的主流。
RNA splicing
discovery of split gene； splicing during gene expression domain
•
ribozyme
Cech: catalytic RNA molecules Cuenoud(1995):catalytic DNA molecules
生物信息学
医药科学
化学生物学
海洋资源
生物材料
环境保护
学科交叉是创新之源
• 学科交叉融合是科学发展的趋势。 • 斯坦福大学、哈佛大学、普林斯
顿大学等成立了跨越生物学、物 理学、化学等多个学科的交叉科 学研究所或研究中心。
“化学生物学”将成为21世纪重
要的新兴交叉学科
• 2000年3月25－26日，由国家自然科学基 金会化学部主持召开了“化学生物学” 研讨会。来自北京大学、清华大学、北 京医科大学、中国科技大学、中山大学、 兰州大学、四川大学、中国科学院研究 所、中国科学院上海有机化学研究所、 中国科学院上海药物研究所、军事医学 科学院等，对“化学生物学（chemical Biology）” 讨论。
样品制备技术
• 蛋白质的提取原理、分级法 提取技术方案及策略
• 生物体液中蛋白质的亲和提 取及与质谱快速鉴定技术
双向凝胶电泳技术
• 双向电泳技术原理 • 2D胶的不同染色技术和应用策略 • 2D重复性研究及高重复性、高匹
配率的实施 • 2D图谱分析技术及分析
生物质谱技术和生物信息分析
• MALDI-TOF生物质谱仪原理、应用和进展 • MALDI-TOF特点、对样品的要求 • 银染法进行MALDI-TOF质谱分析的技术 • 蛋白质肽质量指纹图谱分析及数据库 • Q-TOF生物质谱仪原理、特点及蛋白质序
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 基因组测序关键技术 • 人类功能基因组 • 植物功能基因组 • 特殊微生物功能基因组 • 重要病原微生物功能基因组
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 基因、蛋白质表达及调控 • 基因定点整合与高效转移 • 蛋白质组学 • 结构基因组学 • 基因Knock-out、Knock-in技术 • 基因沉默
origin of life: RNA? DNA?
Gene expression
sequence time position
control elements
regulator elements
• TATA box • GC box • enhancer • silencer
• Zinc finger • leucine zipper • helix--loop--
国 • 2001.1.4-6 北京，“国家生物安全软科学第三次会” • 2001.5.国务院《农业转基因生物安全管理条例》 • 2002.1.农业部三个配套管理办法 《农业转基因生物安全评价管理办法》 《农业转基因生物进口安全管理办法》 《农业转基因生物标识管理办法》
生物安全—态度
• 转基因标识(把权力留个消费者) Fujian : Mar.20,2002—GMFOOD
算技术，传统叫“计算生物学” • 近10年生物学研究从描述、定性的“经
典”模式中脱胎，进入以机制、定量的 “信息生物学”时代。
定义
从事对生物信息的获取、加 工、储存、分配、分析和释读， 并综合运用数学、计算机科学和 生物学工具，以达到理解数据中 生物学含义的目标。
基因组数据库与Bioinformatics
• 生物安全具有广泛性、潜在性、复 杂性、严重性
• 趋利避害、贯彻法规、风险性研究、 环境监测、公众监督
生物安全—问题
• 如何对国外进行限制？ • 小区试验、中间试验、环境释放界定？ • 标记基因的消除 • 标识问题 • 安全机构体系建设—如何协调各部门？
helix • Looping theory
Life: how long?
telomere girase DNA de-methylation DNA damage and repair biological clock gene
生物信息学
概况
• 新兴的交叉学科 • 研究材料是生物学数据，采用方法是计
学研究方法和平台技术
三层次重要内容
• 基因组信息学 • 蛋白质结构计算与模拟 • 分子与药物设计
The proteome & proteomics
• 2 D----electrophoresis • Mass spectrometry • bioinformatics
本世纪生命科学中最有前瞻性、 挑战性学科
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 新型重要工业酶制剂 • 纳米生物技术产品 • 植物突变体库构建筛选 • 农作物分子标记、新品种 • 畜禽分子标记或聚合育种新品种 • 优质、高产转基因农作物新品种
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 优质、高产转基因林草新品种 • 作物品种设计 • 畜禽转基因新品种 • 水产、养殖鱼类等转基因新品种 • 转基因蔬菜 • 转基因花卉
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 干细胞体外培养诱导分化和治疗 • 重大及感染性疾病快速检测与诊断
试剂 • 重要致病微生物的宿主防御 • 血液代用品及新型血液制品 • 微生物新型生理活性物质及次生代
谢产物
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 生物可降解塑料 • 环境污染物治理 • 生物能源和重组微生物燃料 • 微生物采油、采矿 • 生物芯片 • 生物法生产重要化工产品
国际上出现了“化学生物学” 这一新兴交叉学科
• 鼓励更多的化学家去参与利用化学的手 段来深入研究生物过程中问题的工作。
• 学科出现的明显标志就是近年来美国一 些大学如哈佛大学和耶鲁大学将他们的 化学系的名称改为化学和化学生物学系， 以及一些有关这个学科的专门杂志如 “化学生物学的新视点（Current Opinion in Chemical Biology）”的出现。
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 重组微生物制剂 • 微生物肥料 • 生物农药 • 微生物饲料 • 基因工程禽疫苗
化学生物学
化学生物学
方向 • 高端的基础研究与产业研发相结合。 • 是多学科交叉的新兴学科 目标 • 整合科研机构，建立化学生物学硬
件平台、软件平台。
化学生物科学中心的网络
• 结构基因组学 • 比较基因组学 • 功能基因组学 • 蛋白质组学
蛋白质组学
• 基因组中的基因是否全部被转录和翻译？ • 基因产物表达量的变化和规律如何？ • 蛋白质如何进行修饰和功能表达？ • 开放阅读框预测和新功能开发？
蛋白质组学
• 蛋白质组学技术研究进展及 在生命科学领域中的应用
• 采用蛋白质组学技术进行快 速药物筛选
• DBJ、NCBI、NBI 2002.4 1872GB数据， 1600万条记录，355个数据库
• 84种生物测序完成，449种正在测序。 • 转录组、调控组、代谢组、信号组、酶
组……(ome)时代。 • 通过比对，确定物种进化关系。
三方面科学基础
• 需要发达的、复杂的、可相互交 流的数据库系统
• 需要强有力的创新算法和软件 • 需要自动化大规模高通量的生物
Gene expression and regulation
基因功能
学习 语言 记忆 生老病死
chromosome
Gene: coding sequence： continous（bacteria） discontinous(eukaryotes):
exon and intron non-coding sequence: regulation or in the
研究内容
1、从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体生 理过程具有调控作用的物质，并以这些生物活性小分 子作为探针，研究它们与生物靶分子的相互识别和信 息传递的机理。
2、发现自然中分子进化和生物合成的基本规律，从而 为合成更多样性的分子提供新的理论和技术；
3、作用于新靶点的新一代的治疗药物； 4、提供更多样性分子的组合化学； 5、基于研究金属酶和仿生材料等领域的生物无机化学； 6、对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术。
列测定
技术
• 全蛋白释放细胞破碎 • 细胞全蛋白单向凝胶电泳分离 • 细胞全蛋白双向凝胶电泳分离 • 双向电泳图谱分析 • 目的蛋白选择与取样 • 蛋白质亚基分离和质谱分析 • 目的蛋白质酶解与多肽鉴定 • 生物质谱仪测定肽质量指纹图谱 • 肽质量指纹图谱的信息分析
Hale Waihona Puke 我国重点高新技术领域 技术预测与关键技术
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 高通量筛选 • 人类SNP • 药物基因组学 • 药物分子设计及虚拟筛选 • 药物靶点发现与确证 • 转基因或基因修饰实验动物模型
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 生物技术药物（包括疫苗）制备 • 化学合成药物原料 • 天然药物原料 • 药物新剂型及给药系统 • 辅料制备与生产工艺 • 药物质量控制及标准化 • 生物技术药物安全及药效评价
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 蛋白质结构预测 • 新型生物工程产品的下游技术 • 生物信息 • 生物信息的开发、加工和利用 • 生物信息数据库的构建 • DNA计算机
我国重点高新技术领域技术预 测与关键技术
• 生物转基因安全 • 生物技术产品的质量控制 • 极端环境微生物资源 • 生物催化和生物转化 • 生物反应器 • 动物生物反应器
发展前景的产业
• 华尔街化学生物科技股的市值高达3000 多亿美元。
• 美国前史丹福大学校长威廉米勒 （William F. Miller）曾表示，未来化学 生物科技与信息科技的整合，以及纳米 技术的研发将成为科技发展的主流。