第五章_分子生物学研究方法(朱玉贤版)
生物学考研资料课后答案朱玉贤《现代分子生物学》(第5版)笔记和课后习题
朱玉贤《现代分子生物学》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）详解完整版>精研学习网>无偿试用20％资料全国547所院校视频及题库资料考研全套>视频资料>课后答案>往年真题>职称考试试读（部分内容）隐藏第1章绪论1.1复习笔记【知识概览】【重难点归纳】一、分子生物学概述分子生物学是从分子水平研究生物结构、组织和功能的一门学科，以核酸、蛋白质等生物大分子的结构、形态及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用和功能为研究对象。
1进化论1859年，达尔文提出“物竞天择，适者生存”的进化论思想。
2细胞学说（1）细胞的发现17世纪末叶，荷兰的Leeuwenhoek用自制的世界上第一架光学显微镜，首次发现了单细胞生物。
（2）细胞学说的建立19世纪德国人Schleiden和Schwann提出细胞学说。
其基本内容为：①细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
②细胞是一个相对独立的单位，既有它“自己”的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
③新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。
3经典遗传学①孟德尔（Gregor Mendel）发现并提出遗传学定律：分离定律和自由组合定律。
②摩尔根（Morgan）提出遗传学第三定律：连锁交换定律。
4DNA的发现（1）肺炎链球菌转化实验①1928年，英国科学家Griffith等人通过肺炎链球菌转化感染小鼠实验提出“转化因子”。
②1944年，Avery证明DNA是遗传物质。
（2）噬菌体侵染实验1952年，Hershey和Chase通过噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质。
二、分子生物学的发展简史本部分只列出部分常考的重要事件，如表1-1所示。
表1-1分子生物学发展的重要事件三、分子生物学主要研究内容现代分子生物学研究内容主要包括：DNA重组技术；基因表达调控研究；结构分子生物学；基因组、功能基因组与生物信息学。
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第二章染色体与DNA染色体（chromosome）是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。
真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
原核生物(prokaryote) ：DNA形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。
染色体由DNA和蛋白质组成。
蛋白质由非组蛋白和组蛋白（H1,H2A,H2B,H3,H4）DNA和组蛋白构成核小体。
组蛋白的一般特性：P24①进化上的保守性②无组织特异性③肽链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组蛋白的可修饰性:甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。
⑤H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%）(鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5)组蛋白的可修饰性在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。
H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。
所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白所携带的正电荷。
这些组蛋白修饰的意义：一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。
2、DNA1) DNA的变性和复性■变性（Denaturation) DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。
■增色效应(Hyperchromatic effect)在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。
■融解温度（Melting temperature ，Tm ) 变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。
生理条件下为85-95℃影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，甲酰胺等■复性（Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。
2024版朱玉贤现代分子生物学第四版
朱玉贤现代分子生物学第四版•绪论•基因与基因组•DNA复制与修复•转录与转录后加工•蛋白质翻译与翻译后加工•基因表达的调控•基因工程与基因组学01绪论分子生物学的定义与发展分子生物学的定义分子生物学是研究生物大分子，特别是蛋白质和核酸的结构、功能及其相互作用的一门科学。
分子生物学的发展自20世纪50年代以来，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、基因工程技术的建立等，分子生物学得到了迅速的发展，并在医学、农业、工业等领域产生了广泛的应用。
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发育和进化中的作用。
DNA复制、转录与翻译的过程与调控研究DNA的复制、转录和翻译等过程及其调控机制，揭示生物体遗传信息传递的规律。
蛋白质的结构与功能研究蛋白质的结构、功能及其与生物体代谢和生理功能的关系。
基因表达的调控研究基因表达的时空特异性及其调控机制，揭示生物体发育和适应环境的分子基础。
包括DNA 重组技术、基因克隆技术、核酸序列分析技术等，用于研究基因的结构和功能。
分子生物学实验技术生物信息学方法细胞生物学和遗传学方法结构生物学方法利用计算机科学和数学的方法对生物大分子数据进行处理和分析，揭示生物大分子的结构和功能。
通过细胞培养和遗传学手段研究基因在细胞和组织中的表达和功能。
利用X 射线晶体学、核磁共振等技术解析生物大分子的三维结构，揭示其结构与功能的关系。
02基因与基因组基因的概念与结构基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的基本因子。
基因的结构包括编码区和非编码区，编码区又可分为外显子和内含子。
基因通过DNA序列的特异性来实现其遗传信息的传递和表达。
基因组的组成与特点基因组是一个生物体所有基因的总和，包括核基因组和细胞器基因组。
基因组具有高度的复杂性和多样性，不同生物体的基因组大小和基因数量差异巨大。
基因组中存在着大量的重复序列和非编码序列，这些序列在生物进化、基因表达和调控等方面发挥着重要作用。
分子生物学第五章分子生物学研究法1
5· 2· 1 核酸的凝胶电泳
1. 基本原理 根据分子大小、构型或形状的差异和 带净电荷数，可通过电泳将蛋白质或核酸 分子混合物中的各种成分彼此分离。
DNA和RNA多核苷酸链称为多聚阴离子(磷 酸基团)，在电场中会向正电极的方向迁 移。
在一定的电场强度下，DNA分子的迁移速 度，取决于核酸分子本身的大小和构型。 这就是应用凝胶电泳技术分离DNA片段的 基本原理。
基因工程：在体外将核酸分子插入载 体分子中，使之进入寄主细胞内并进 行持续稳定的繁殖和表达。
跨越天然物种屏障、把来自任何生 物的基因置于毫无亲缘关系的新的 寄主生物细胞之中的能力，是基因 工程技术区别于其他技术的根本特 征。
本章将在回顾重组DNA技术史上主 要事件基础上，讨论DNA操作技术、 基因克隆的常用载体系统以及基因 的分离与鉴定等3个环节。
复性
5’
PCR的实现
1985年美国PE-Cetus公司人类遗传研究室的Mullis 等发明了具有划时代意义的聚合酶链反应。其原理类 似于DNA的体内复制，只是在试管中给DNA的体外合 成提供以致一种合适的条件---摸板DNA ，寡核苷酸引 物，DNA聚合酶，合适的缓冲体系，DNA变性、复性 及延伸的温度与时间。
PCR是80年代中期发展起来的体外核 酸扩增技术。 PCR技术是生物医学领域中 的一项革命性创举和里程碑。
【开发史】
这项技术的发明人是Kary Mullis。1983 年，在一家生物高技术公司（Cetus）工作 的Mullis着手解决用简单的方法鉴定某一段 DNA的技术问题，有一天晚上他驱车在北部 加州101号高速公路上，灵机一动想到了一 个实际上可以无限扩增某段DNA的简单方法， 即PCR。
朱玉贤 第三版 现代分子生物学 重点
分子生物学课程教学讲义朱玉贤第一讲序论二、现代分子生物学中的主要里程碑分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的根底学科。
当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的，科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然的一局部，而以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代社会中最具活力的科学。
从1847年Schleiden和Schwann提出"细胞学说"，证明动、植物都是由细胞组成的到今天，虽然不过短短一百多年时间，我们对生物大分子--细胞的化学组成却有了深刻的认识。
孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而Morgan的基因学说那么进一步将"性状"与"基因"相耦联，成为分子遗传学的奠基石。
Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。
在蛋白质化学方面，继Sumner在1936年证实酶是蛋白质之后，Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次说明胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河。
而Kendrew和Perutz利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白〔myoglobin〕及血红蛋白〔hemoglobin〕的三维结构，论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用，成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。
1910年，德国科学家Kossel第一个别离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。
1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸，实现了将基因内的遗传信息通过RNA翻译成蛋白质的过程。
同年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。
1962年，Watson〔美〕和Crick〔英〕因为在1953年提出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。
第五章 分子生物学研究法
究的基本方法。
重组DNA技术包括了一系列的基因操作步骤。
基因克隆操作一般步骤：
（1）获得目的基因；
（2）与克隆载体连接，形成新 的重组DNA分子；
（3）用重组DNA分子转化受体 细胞，并能在受体细胞中复 制和遗传； （4）对转化子筛选和鉴定； （5）对获得外源基因的细胞或 生物体通过培养，获得所需 的遗传性状或表达出所需要 的产物。
以色列科学家
阿达. 约纳特
对核糖体结构和功能的研究。三位科学家都采用了X 射线蛋白质晶体学的技术，标识出了构成核糖体的成 千上万个原子。
2012年诺贝尔化学奖
两位美国科学家罗伯特· 莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz）和布莱恩· 克比尔卡（Brian K. Kobilka）因 “G蛋白偶联受体研究”获得2012年诺贝尔化学奖。 二人将平均分享800万瑞典克朗奖金。
2012年诺贝尔生理学或医学奖
2012年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓，京都大学物质-细胞统合系统 据点iPS细胞研究中心长山中伸弥、英国发育生物学家约翰· 戈登因在细胞核重新编 程研究领域的杰出贡献而获奖。
一、什么是重组DNA技术？
按照人的意愿，应用酶学的方法, 在体外将各种来
源的遗传物质 DNA 与 载体 接合成具有自我复制能力 的重组 DNA 分子，继而通过转化或转染宿主细胞， 使其在细胞中扩增和繁殖，以获得该 DNA 分子的大 量拷贝，表达相关基因的产物，是进行基因功能研
限制性核酸内切酶作用后产生两种末端：
HincⅡ
GTCGAC CAGCTG
BamH I
GGATCC CCTAGG
GTC GAC + CAG CTG
平末端(blunt end)
朱玉贤 现代分子生物学第三版课后习题及答案
现代分子生物学课后习题及答案（共10章）第一章 绪论1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？2. 分子生物学研究内容有哪些方面？3. 分子生物学发展前景如何？4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？答案：1. 分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它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，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。
狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
所谓在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。
这里的分子水平指的是那些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。
这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2. 分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。
由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。
分子生物学课件重点整理朱玉贤
第二章染色体与DNA染色体（chromosome）是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。
真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
原核生物(prokaryote) ：DNA形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。
染色体由DNA和蛋白质组成。
蛋白质由非组蛋白和组蛋白（H1,H2A,H2B,H3,H4）DNA和组蛋白构成核小体。
组蛋白的一般特性：P24①进化上的保守性②无组织特异性③肽链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组蛋白的可修饰性:甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。
⑤H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%）(鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5)组蛋白的可修饰性在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。
H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。
所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白所携带的正电荷。
这些组蛋白修饰的意义：一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。
2、DNA1) DNA的变性和复性■变性（Denaturation) DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。
■增色效应(Hyperchromatic effect)在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。
■融解温度（Melting temperature ，Tm ) 变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。
生理条件下为85-95℃影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，甲酰胺等■复性（Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。