分子生物图谱
现代分子生物实验技术PPT(上)
3. Ct值与起始模板的关系 每个模板的Ct值与该模板的起始拷贝数的对数(Log值）存在线 性关系，起始拷贝数越多，Ct值越小。利用已知起始拷贝数的 标准品可作出标准曲线，其中纵坐标代表起始拷贝数的对数， 横坐标代Ct值。因此，只要获得未知样品的Ct值，即可从标准 曲线上计算出该样品的起始拷贝数。
• 将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段，并与合 适的载体重组后导入宿主细胞进行克隆。这些存在于所有 重nomic library: a storable collection of cellular clones that contains copies of every sequence in the whole genome inserted into a suit基因, 也可以克隆调控基因, 有利于研究基因的结构、功 能和调控机理。
常用的琼脂糖凝胶电泳缓冲液
缓冲液 Tris-乙酸 （TAE） 工作溶液 1×:0.04mol/L Tris-乙酸 0.001mol/L EDTA 贮 存 液（1000 ml） 50×: 242g Tris 57.1ml冰乙酸 100ml0.5mol/L EDTA （pH8.0） 10×: 108g Tris 15.5ml85%磷酸（ 1.679g/ml） 40ml 0.5mol/L EDTA （pH8.0） 5×: 54g Tris 27.5g 硼酸 20ml 0.5mol/L EDTA （pH8.0）
核酸电泳技术要点
• 制备凝胶：准确称取琼脂糖粉末，以电泳缓冲液（ TAE/TBE）溶解，微波加热至沸腾，待温度降至约60℃ 时，加EB液，混匀后，迅速倒入预先制好胶槽内。 • 电泳：随着电压的增高，电泳分辨率反而下降，对于大分 子DAN片断。电场强度不宜高于5V/cm。 但对于小片断的 DNA可以5-20 V/cm电压电泳。
国内分子生物学知识图谱的构建及解读
国内分子生物学知识图谱的构建及解读一、本文概述确定研究范围：需要明确知识图谱所涵盖的分子生物学领域，例如基因表达调控、蛋白质互作网络、代谢途径等。
数据收集：收集相关的生物信息学数据，这可能包括基因序列、蛋白质结构、功能注释、文献报道的实验结果等。
实体识别与关系抽取：从收集的数据中识别出关键的实体（如基因、蛋白质、代谢物等）以及它们之间的关系（如激活、抑制、催化等）。
知识整合：将不同来源和类型的数据进行整合，形成一个统一的知识体系。
图谱构建：利用图谱构建工具或编程语言，将实体和关系可视化为节点和边，创建知识图谱。
解读与应用：对知识图谱进行解读，挖掘生物学意义，支持科学研究和决策制定。
例如，通过分析蛋白质互作网络找到关键调控节点，或通过代谢途径分析寻找潜在的药物靶点。
更新与维护：随着科学研究的进展，知识图谱需要不断更新和维护，以保持其准确性和时效性。
通过这些步骤，可以构建出一个反映分子生物学领域知识的图谱，为研究者提供一个直观、全面的信息平台，促进科学发现和技术创新。
二、国内分子生物学知识图谱的构建在当前的科学研究领域，分子生物学扮演着至关重要的角色。
为了更好地整合和利用国内在这一领域的研究成果，构建一个全面、系统的分子生物学知识图谱显得尤为必要。
本章节将详细介绍国内分子生物学知识图谱的构建过程，以及在构建过程中所采用的方法和技术。
知识图谱的构建始于数据的收集与整理。
我们通过多种途径，包括但不限于学术期刊、会议论文、专利文献以及科研机构的公开数据，收集了大量与分子生物学相关的信息。
这些信息涵盖了基因、蛋白质、代谢途径、细胞信号传导等多个方面，为构建知识图谱提供了丰富的原始数据。
数据预处理是构建知识图谱的关键步骤。
在这一阶段，我们对收集到的数据进行清洗、标准化和整合，以确保数据的质量和一致性。
通过使用自然语言处理技术和生物信息学工具，我们从文本中提取出关键概念、实体及其相互关系，为后续的知识图谱构建打下坚实基础。
药学分子生物
遗传物质单位
2.色质纤维 间期染色质呈纤维状。
DNA双螺旋
添加标题
核小体（一级结构）
添加标题
染色单体（四级结构）
添加标题
螺线体（二级结构）
添加标题
压缩7倍
添加标题
超螺线管（三级结构）
添加标题
压缩6倍
添加标题
压缩40倍
添加标题
压缩5倍
添加标题
共计压缩8400倍
染色单体： 着丝粒：主缢痕：着丝粒所在部位两染色单体缩窄 次溢痕：有的染色体在长、短臂上还存在缩窄区或浅染区，称为次缢痕。 随体：近端着丝粒染色体短臂末端有一球形小体 核仁组织区：近端着丝粒染色体随体和短臂相连的柄部含有rDNA，可转录形成rRNA,与核仁形成有关，也称核仁组织者区。
Splicing
1．人类线粒体的基因排列得非常紧凑，除与mtDNA复制及转录有关的一小段区域外，无内含子序列。在37个基因之间，基因间隔区总共只有87bp,只占DNA总长度的的0.5%，有些基因之间没有间隔，有时基因有重叠，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相衔接。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中一个重要功能区域。 2．mtDNA为高效利用DNA。有5个阅读框架，缺少终止密码子，仅以U或UA结尾。 3．mtDNA的突变率高于核中DNA，并且缺乏修复能力。 4．mtDNA为母系遗传。 5.部分mtDNA的密码子不同于核内DNA的密码子。
Hemoglobin beta subunit gene
Introns: intervening sequences within a gene that are not translated into a protein sequence. Collagen has 50 introns. Exons: sequences within a gene that encode protein sequences Splicing: Removal of introns from the mRNA molecule.
分子生物学技术在病原微生物检验的应用——医疗小常识科普
分子生物学技术在病原微生物检验的应用——医疗小常识科普最近几年，由于科学技术的迅猛发展，在病原微生物检测过程中，利用分子生物学技术在某种程度上，大大推动了向新型微生物经验方法的转变。
其在检测微生物上面应用很广泛，而且优势也日益突出，分子生物学技术能够通过对生物大分子功能、机理和生物合成的研究，达到检测的目的，从而提高检测的准确性。
今天，将为大家带来一些有关分子生物技术的相关应用介绍，让我们来一起了解一下。
一、什么是分子生物学技术？在生物研究领域中，由于生物技术的进步，人们对生物的认识正逐步向微观层面推进。
对生物体的研究早已由生物体深入到了器官组织上，再到更微小细胞，从微小的细胞结构又深入到了核酸和蛋白的分子水平上来，人们发现可以通过检测分子水平的线性结构将同物种进行横向对比，从而发现同一物种不同个体和不同生理状态的区别。
这就为生物学和医学的各个领域提供了一个强有力的技术平台。
分子生物学是一种基本的技术科学。
主要从事RNA、 DNA、蛋白质的结构、功能调节以及对它们之间的联系和作用等进行研究，是一种新的微生物检测手段，通过这种手段，可以使检测对象更加广泛，检测结果更加准确。
二、分子生物学技术的优点是什么？近几年，分子生物学已被广泛地用于微生物检测，并取得了很好的成效，并受到有关科研单位和有关部门的一致好评，对农业、医药、食品工业的迅速发展起到了巨大的推动作用。
在微生物检验领域属于一种全新的技术，该技术的应用扩大了微生物的检验范围，在对病原菌进行检测的时候，一般会使用到PCR（聚合酶链式反应）技术、基因芯片技术、蛋白质指纹图谱技术和核酸探针技术等等，为微生物的检验提供了新的途径，使诊断更加快速、简便和准确。
从而推动生物研究的可持续发展。
三、在病原微生物检验中生物分子学技术的具体应用1、PCR（聚合酶链式反应）技术PCR是一种在生命科学中被广泛应用的分子生物学技术，该技术是由延伸、退火、变性等几个反应构成，利用体外酶促进 DNA片段的生成，经过这些反应的持续循环最终达到对 DNA扩增的目的。
分子标记与遗传图谱
分子标记与遗传图谱AFLP的原理是基于PCR技术扩增基因组DNA限制性片段，基因组DNA先用限制性内切酶切割，然后将双链接头连接到DNA片段的末端，接头序列和相邻的限制性位点序列作为引物结合位点。
限制性片段用二种酶切割产生，一种是罕见切割酶，一种是常用切割酶。
选择特定的片段进行PCR扩增，由于在所有的限制性片段两端加上带有特定序列的“接头”，用与接头互补的但3’端有几个随机选择的核苷酸的引物进行特异PCR扩增，只有那些与3’端严格配对的片段才能得到扩增。
再在有高分辨力的测序胶上分开这些扩增产物，用放射性法、荧光法或银染染色法均可检测之。
该技术包括三个步骤： DNA被限制性内切酶切割，然后与AFLP聚核苷酸接头 adapter 连接；利用PCR方法，通过变性、退火、延伸循环，选择性扩增成套的限制性片段，经过多次循环，可使目的序列扩增到0.5～1μg；利用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离扩增的DNA片段。
利用一套特别的引物在不需要知道DNA序列的情况下，可在一次单个反应中检测到大量的片段。
由于AFLP扩增可使某一品种出现特定的DNA 谱带，而在另一品种中可能无此谱带产生；这种通过引物诱导及DNA扩增后得到的DNA多态性可作为一种分子标记；所以说AFLP技术是一种新的而且有很大功能的DNA指纹技术。
简单序列长度多态性 Simple Sequence Length Polymorphisms,SSLP 限制性片断长度或PCR产物长度因为小卫星或微卫星随机重复数量的变化形成的差异。
SSLP具有多等位性，有两种SSLP常用于作图：小卫星序列：又称可变串联重复，其重复单位为数十个核苷酸。
微卫星序列：或简单重复序列，其重复单位为1-6个核苷酸，由10-50个重复单位串联组成。
微卫星序列的应用比小卫星序列的应用普遍的多，原因有二：小卫星序列大多集中在染色体的端部；而微卫星序列在整个基因组中分布广密度高；微卫星序列PCR分析：PCR扩增的DNA长度少于300bp时，反应既快速又精确。
2024年度现代分子生物学ppt课件
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
基因与基因组的结构与功能
研究基因的结构、表达调控及其在生物体中 的功能。
蛋白质的结构与功能
研究蛋白质的结构、功能及其相互作用。
质的基础科学。
分子生物学推动生物学的发展
02
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
Байду номын сангаас
断拓宽，研究水平不断提高。
生物学为分子生物学提供研究对象和背景
03
生物学的研究对象包括各种生物及其生命现象，为分子生物学
提供了丰富的研究材料和背景知识。
6
02 基因与基因组
2024/3/24
7
基因的概念与结构
2024/3/24
02
基因编辑技术的应用
阐述基因编辑技术在基因功能研究、基因治疗、农作物遗传改良等领域
的应用。
03
基因编辑技术的优缺点
分析基因编辑技术的优点，如高效、精确等，同时也指出其存在的缺点
和伦理问题。
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THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
2024/3/24
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现代分子生物学ppt课件
2024/3/24
1
2024/3/24
目录
• 分子生物学概述 • 基因与基因组 • DNA复制与修复 • RNA转录与加工 • 蛋白质翻译与修饰 • 基因表达调控 • 分子生物学技术与应用
2
01 分子生物学概述
《分子生物图谱》课件
转录组分析
总结词
转录组分析是研究基因表达和调控的重要手段，通过分析不同生理或病理条件 下转录本的表达情况，揭示生物体的生命活动规律。
详细描述
转录组分析包括转录本测序、差异表达分析和可变剪接分析等。这些技术能够 检测基因在不同条件下的表达水平，并发现基因表达的差异和可变剪接现象， 从而揭示基因的表达调控机制。
它以图形、图表、图片等形式呈现， 帮助研究者更好地理解生物大分子的 性质和功能，从而为生命科学领域的 研究提供有力支持。
分子生物图谱的用途
01
分子生物图谱在生命科学领域中 具有广泛的应用，如结构生物学 、分子生物学、药物设计等。
02
通过分子生物图谱，研究者可以 更好地理解生物大分子的结构和 功能，从而为新药研发、疾病治 疗等提供理论支持和实践指导。
蛋白质组学技术
总结词
蛋白质组学技术是研究蛋白质表达、 功能和相互作用的重要手段，通过分 析蛋白质的表达和修饰，揭示生物体 的蛋白质调控机制。
详细描述
蛋白质组学技术包括蛋白质分离、质 谱分析和免疫印迹等。这些技术能够 检测蛋白质的表达水平、修饰状态和 相互作用，从而揭示蛋白质的功能和 调控机制。
表观遗传学技术
药物作用机制研究
通过分析药物与生物分子之间的相互作用，深入了解药物的作用机制，为新药研发提供科学依据。
生物进化研究
物种分类
分子生物图谱可以用于物种的分子分类 ，为生物进化研究提供更准确、可靠的 分类依据。
VS
生物进化历程
通过比较不同物种的分子生物图谱，可以 深入探究生物的进化历程和演化机制。
生态与环境监测
的深入发展。
系统生物学研究
通过对不同组学的整合分析，可以 从系统生物学角度全面揭示生命活 动的规律和机制。
分子生物学在微生物检验中的应用(精)
分子生物学在微生物检验中的应用南京军区福州总医院全军临床检验研究所兰小鹏21 世纪是以分子生物学为代表的生命科学的时代，近年来,随着现代生物技术的快速发展,人类基因组计划的完成,尤其是生物化学、免疫学、生物仪器及计算机理论与技术的进步，分子生物学技术在医学、遗传学、法医学、生物学等各个领域广泛应用, 新的诊断技术和方法不断涌现并被广泛应用于微生物检测，为传染病的流行病学调查、基因的多样性、微生物的生物学特性、微生物的致病性和药物的耐受性、微生物的生物降解能力等各个方面提供了重要的信息。
一．核酸杂交法最初应用于微生物检测的分子生物学技术是基因探针方法,它是用带有同位素标记或非同位素标记的DNA 或RNA 片段来检测样本中某一特定微生物核苷酸的方法。
核酸杂交有原位杂交、打点杂交、斑点杂交、Sorthern杂交、Northern杂交等,核酸分子探针又可根据它们的来源和性质分为DNA探针、cDNA探针、RNA探针及人工合成的寡聚核苷酸探针等。
其原理是通过标记根据病原体核酸片段制备的探针与病原体核酸片段杂交,观察是否产生特异的杂交信号。
核酸探针技术具有特异性好、敏感性高、诊断速度快、操作较为简便等特点。
目前,已建立了多种病原体的核酸杂交检测方法,尤其是近年来发展起来的荧光原位杂交技术(FISH) 更为常用。
二．质粒DNA图谱分型技术细菌质粒分析是较早被使用的对病原微生物流行病学进行调查的分子分型技术。
这种技术包括萃取质粒DNA ,通过琼脂糖凝胶电泳分离DNA。
由于不同菌株质粒DNA序列和大小不同,通过琼脂糖凝胶电泳分离得到的DNA质粒图谱也将不同,因此,与流行病相关的分离株能够被分类分型。
质粒图谱分析的再现性和分辨力可通过限制性内切酶消化质粒而提高。
虽然2个不相关质粒有相同的分子量, 但性内切酶位点的位置和频率是不同的。
但质粒是可移动的非染色体遗传物质,细菌能自发的失去或很容易的获得,结果流行病相关的菌株可以展示不同质粒指纹图谱。
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Major site for sorting and modifications of proteins and lipids rough ER------transport vesicles------Golgi------Glycoproteins
Peroxisomes
Peroxisome: contain enzymes for degrading amino acids and fatty aids
Mitochondria
•Size: 1.5-2.0 in length, 0.5-1.0 um in diameter •Approx the same as E. coli •Maternal inheritance •Many copies: occupying ¼ of the cytoplasmic volume •Role: produce ATP •Encode: proteins and RNAs
Lethal factor-cleaves members of mitogen-activated protein kinase kinase (MAPKK),
interrupting the signaling pathways Edema factor-adenylate cyclase Protective antigen-mediates two factors by binding to a cellular receptor
Catalase 2H202------------------2H20 +02
Lysosomes
Lysosomes : 1) nuclease for degrading DNA and RNA 2) Protease for degrading proteins and other enzymes for degrading polysacchrides and lipids 3) lysosomes exist only in animal cells (plant --vacuoles for degrading macromolecules)
Glyoxisomes 乙ห้องสมุดไป่ตู้酸循环体
Found mainly in plant seeds
Fatty acids---Acetyl CoA Microbodies: Peroxisomes +Glyoxisomes
Viruses
Baltimore Classification Structure Life Cycles
Fimbriae and pili: Short hair-like structure and attach other cells (essential infecting other organisms) Spores: A small, often unicelluar, reproductive unit of plants, algae, fungi, protoza, and bacteria
The 20 amino acids of proteins
•Acidic: aspartic acid; glutamatic acids •Basic: lysine, arginine & histidine •Aromatic: tyrosine, tryptophan and phenylalanine •Sulfur: cysteine, methionine •Uncharged hydrophilic: serine, threonine, asparagine, glutamine •Inactive hydrophobic: glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine •Special structure: proline •Salt bridge: interaction between + & - R groups, important stabilizing force in proteins •Disufide bonds: strong force for stabilizing the globular structure •Methionine: synthesis of all peptide chains starts from methionine •Proline: the only amino acid has its R group and amino group directly connectedoften located at the turn of a peptide in the 3-D structure of a protein
*Archea: Methnogens (anaerobic) Extreme halophiles (dead sea) Extreme thermophiles (hot spring, geysers)
Eukaryotic Cell (contain a nucleus)
Protista, fungi, animals and plants
Molecular Biology
Obligatory course for biology students Prerequisite: General biology, Biochemistry
Cells:
Prokaryotic Cell (does not have nucleus)
Archaebacteria and eubacteria
Endoplasmic reticulum
Rough ER: process newly synthesized peptides from ribosome
Smooth ER: involved in the synthesis and metabolism of lipids
Golgi apparatus
The life cycle of Viruses
1 ) Attachment: viral surface protein---host cell receptor e.g: HIV GP120 --- CD4 & Chemokine receptor (T cell)
2) Penetration: endocytosis
Anthrax and Biological Weapons
Bacterium: Bacillus anthracis
•Cutaneous (skin) •Gastrointestinal •Inhalation
Pathogenesis of Anthrax Gram + 2 major virulence factors: •Poly-D-glutamic acid capsule: protecting from being killed by phagocyte •Anthrax toxins: lethal factor edema factor protective antigen
Basic Cellular Components
Cytoplasm: proteins, ribosome, metabolites and ions Plasma membrane: phospholipid bilyer, associated proteins and carbohydrates DNAs, mtDNA
3) Uncoating: viral capsid degraded by viral enzyme or host enzyme 4) Replication: assembly viral proteins and DNA or RNAs 5) Release: escape from host cell by causing cell rupture (lysis)
Life cycle Lytic cycle: phages replicate rapidly and eventually cause lysis of the host cell
Lysogenic cycle: the viral DNA circularizes and integrates into the host DNA
Prokaryotic cells
Bacteria: Gram-negative- Cell wall (3 layers: Periplasmic space; peptidoglycan; outer membrane) Gram-positive-Cell wall (thicker peptidoglycan layer) *Quite sensitive to lysozyme and penicillin Capsule and slime: The hydrophilic gel surrounding the cell wall in most bacteria Flagella: Long, rigid protein roads, facilitating the movement of motile bacteria
Protein structure and function
•Building Blocks—amino acids •Peptides •Secondary structure •Three dimensional structure •Enzymes •Membrane protein •Miscellaneous proteins
mtDNA
Chloroplasts
•Thylakoloids 类囊体 •Chlorophylls: located on the Thylakoloid membrane to absorb light for photosynthesis Light