武汉大学 分子生物学全部课程 3-50页文档资料
2024年《分子生物学》全册配套完整教学课件pptx
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
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基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
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原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
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DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
分子生物学全套课件96P课件-精品文档97页
Reads, not template
The recorded is the sequence of dNTP flow; FLOWGRAM; Reads averaging 400 bases; Homopolymer repeats up to six nucleotides; The number of dNTPs added is directly proportional to the light signal, with fluctuation.
Molecular Biology: The biology (structure and function) of macro-molecules
Protein Nucleic acid (DNA/ RNA/
Coding-/ non-coding/ functional/ junk/ ... Fatty acid Polysaccharide (sugar) Small molecules
Emulsion PCR: 1 – 2 - 2n; synchronically,
PicoTiterPlate
adenosine 5′phosphosulphate
+ sulphate
SCcoamnnpiuntger+
Pyrosequencing: Templates are prepared by emPCR, with 1–2 million beads deposited into PTP wells. Smaller beads with attached sulphurylase and luciferase surround the template beads. Individual dNTPs flow sequentially across the wells, dispensed in a predetermined order. On incorporation of the complement dNTP, released PPi is converted to ATP, producing light from the oxidation of luciferin to oxyluciferin. Reads averaging 400 bases are recorded as flowgrams. For homopolymer repeats up to six nucleotides, the number of dNTPs added is directly proportional to the light signal. Insertions are the most common error type, followed by deletions.
2024分子生物学(全套课件396P)pdf
分子生物学(全套课件396P)pdf目录•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•分子生物学技术与应用PART01分子生物学概述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、相互作用及其在生命过程中的作用机制和调控规律的科学。
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一系列重大科学事件的发生，分子生物学迅速崛起并渗透到生命科学的各个领域，推动了整个生物科学的飞速发展。
分子生物学的研究对象与任务分子生物学的研究对象主要包括蛋白质、核酸、糖类等生物大分子，以及由这些大分子所组成的各种亚细胞结构和细胞器。
分子生物学的研究任务揭示生物大分子的结构、功能及其相互作用机制；阐明生物大分子在生命过程中的作用机制和调控规律；探索生物大分子的进化与起源等问题。
分子生物学是在遗传学的基础上发展起来的，遗传学为分子生物学提供了研究对象和研究方法。
同时，分子生物学的发展也推动了遗传学的深入研究，使得遗传学从传统的表型遗传学向分子遗传学转变。
生物化学是研究生物体内化学过程的科学，而分子生物学则是研究生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上有一定的重叠和交叉，但侧重点不同。
生物化学更注重生物体内化学过程的动态变化，而分子生物学则更注重生物大分子的静态结构和功能。
细胞生物学是研究细胞结构和功能的科学，而分子生物学则是研究细胞内生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上相互补充，共同揭示细胞的生命活动规律。
细胞生物学为分子生物学提供了研究对象和研究背景，而分子生物学则为细胞生物学提供了更深入的研究手段和视角。
与遗传学的关系与生物化学的关系与细胞生物学的关系分子生物学与其他学科的关系PART02DNA的结构与功能1 2 3脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。
分子生物学(全套课件557P)
分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。
它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。
本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。
目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。
它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。
1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。
它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。
2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。
本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。
2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。
本节将介绍DNA复制的过程和机制。
2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。
本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。
3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。
分子生物学-武汉大学
刘青珍 武汉大学生命科学学院Biblioteka 第16章 原核生物的基因调控
本章内容
1. 本章概要 2. 转录调控的原理 3. 转录起始的调控：细菌中的实例 4. 实例 - λ 噬菌体的调控
3. 转录起始的调控：细菌中的实例
第三个例子 NtrC 和MerR： 通过变构而非招募起作用的激活子
在变构激活中 RNA聚合酶可以结合启动子 但形成的复合物没有转录活性 激活子引发复合物变构并激活转录
NtrC 有ATPase 活性 且从距基因较远处起作用
NtrC 控制参与氮代谢的基因表达 如 glnA 基因 有独立的激活域和DNA 结合域 只在氮水平低时与DNA 结合 诱导RNA聚合酶构象改变 引发从闭合式复合物向开放式复合物的转变
低氮水平- 信号 NtrC 磷酸化和构象改变 暴露DNA 结合区 NtrC 结合DNA 与结合在glnA 启动子上的 RNA聚合酶的54 直接互作 激活NtrC ATPase 活性，为 其聚合酶构象改变提供能量 转录开始
噬菌体Φ29 的P4 蛋白 抑制启动子的逃离 （在不同启动子中作用不同） 结合到强启动子PA2c：抑制 结合到弱启动子PA3：激活
抑制子以多种方式作用
抑制RNA 聚合酶与启动子结合：Lac 抑制子 抑制从闭合式复合物到开放的复合物的转变 E.coli Gal 抑制子 抑制启动子逃离 噬菌体Φ 29 P4 蛋白（在不同启动子中作用不同）
MerR 通过扭曲DNA 激活转录
MerR 控制merT 基因 它编码一种抗汞酶 在汞的存在下 MerR 结合到merT 启动子的﹣10 和﹣35 序列之间 的一段序列上 通过改变DNA 构象激活merT 表达
没有DNA 结合区和激活区的区分 结合与激活紧密相关
武大分子生物学第一周-8
?
DNA 可能是关键的遗传物质
1944, Oswald T. Avery
转化活性: 脱氧核糖核酸酶(-) 核酸酶(+) 各种蛋白酶(+)
DNA是关键的遗传物质
DNA 复制的三种可能机制
验证 DNA 复制过程中 两条互补链的分开
讨论！！！
讨论！！！
无细胞系统/合成几分钟/脉冲标记几秒钟 (低于合成完整 肽链需要的时间)/分离并完整肽链/胰蛋白酶处理/检测放 射性强度/分析结果/得出结论
2. 预习教材第七章。
我很期待和你们一起学习分子生物学！
让我们一起努力， 使这门课程成为
我们人生中一次美好的经历！
我们下周见！
孟德尔第一定律： F2 代中显隐性性状的比率是 3：1
自由组合定律 (孟德尔第二定律)
---当对多个性状进行检测时， 子代中出现了具有重组性状 的豌豆
孟德尔第二定律： F2 代中显性、两种杂合、隐性性状
的比率是 9 ： 3 ： 3：1
11992288,, FFrreeddeerriicckk GGrriiffffiitthh
分子生物学
刘青珍 武汉大学生命科学学院
本周内容
1. 欢迎你 2. 课程介绍：内容/目的/ 课程安排/考核方式 3.第一篇 化学和遗传学：简介 – 授课方式
4.开始尝试： 像研究者一样思考 良好的学术表达：清晰、逻辑、简洁
《分子生物学全套》ppt课件
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》课程教学大纲
武汉大学《分子生物学》课程教学大纲课程英文名称：Molecular Biology 课程类别：必修课程学分数：3 课程学时数：54授课对象：本院生物类所有本科生本课程的前导课程：生物化学一、教学目的.本课程主要是从生物大分子的角度来阐述基因组的复制和基因组的表达机制（DNA→ RNA→蛋白质），以及基因调控机制。
通过与实验课结合，将系统介绍基本的分子生物学技术，包括后基因组技术。
本课程是英语教学试验课，旨在使学生习惯使用英语进行“听、想、叙述”分子生物学相关内容，为学生进入研究生学习和进入日趋国际化的工作岗位奠定基础。
二、教学要求1．重点掌握“原核生物和真核生物复制和表达其遗传信息，以及基因表达调控的分子机制：包括发生过程，主导和参与各过程的酶和因子（反式作用因子和顺式作用元件）”。
2.掌握“常规分子生物学技术，包括基因克隆和表达的技术，研究生物大分子相互作用的技术，模式生物和后基因组分子生物学技术。
”3.熟悉“在基因组保持，表达和基因调控中主要酶和蛋白质的结构和作用机制；以及基因调控与发育和疾病的关系。
分子生物学技术在鉴定、诊断和治疗中的作用。
”三．课程内容与学时分配第一章课程简介与分子生物学发展史（教材第1至第5章）第一节课程介绍－教学目标和方法第二节课程介绍－教学内容和安排第三节分子生物学发展史1－蒙德尔的生物观重点：从名人的研究经历学法则、长智慧第四节分子生物学发展史2－核酸承载遗传信息重点：从重大发现学法则、开思路第五节化学弱相互作用与强相互作用决定大分子的结构第二章核酸结构（教材第6章）第一节 DNA的结构与拓扑异构酶重点：DNA的双螺旋结构与DNA的功能和复制之间的关系，以及DNA拓扑异构酶在解决细胞中DNA拓扑结构中的重要性第二节 RNA的结构与核酶重点：RNA可以折叠成高级结构的机制，不同核酶的结构与功能第三章 DNA复制（教材第8章）第一节 DNA复制的化学本质和DNA聚合酶的催化机制重点：DNA复制的化学反应，聚合酶的结构与催化第二节 DNA复制的过程－原核重点：不同蛋白因子是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同，不同DNA聚合酶的作用第三节 DNA复制的过程－真核重点：不同蛋白因子和聚合酶是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同第四节同一复制叉中先导链和滞后链同时被复制的机制重点：Sliding clamps和Clamp loader的作用，Trombone复制模型第五节 DNA复制起始的调控－普遍机制和原核机制重点：Replicator-initiator互作模型；E. coli的OriC，DnaA-ATP 水平，SeqA蛋白的作用第六节 DNA复制起始的调控－真核重点：Pre-RC (复制前复合物)的形成和调控第七节 DNA复制起始的结束重点：原核－II型拓扑异构酶的作用；真核－染色体复制的末端问题以及端粒酶的作用第四章基因表达1－转录（教材第12章）第一节 RNA聚合酶与转录循环内容：RNA聚合酶的种类和特征，RNA聚合酶催化的转录步骤，转录复合物在转录过程中的结构改变第二节细菌的转录循环1－启动子和因子第三节细菌的转录循环2－转录的起始，延伸和终止第四节真核转录1－RNA聚合酶II及其介导的前体mRNA转录起始重点：核心启动子的结构，以及普通转录因子组装起始复合物的过程其他内容：因为染色体高级结构的原因，体内转录需要Mediator复合物的作用第五节真核转录2－RNA聚合酶II转录的延伸重点：RNA聚合酶II CTD结构域所结合蛋白因子的顺序置换与前体mRNA的5'加帽，内含子剪接，3'加尾和转录终止第六节真核转录3－RNA聚合酶I和III转录rRNA和tRNA，小RNA的机制第五章基因组表达2－RNA剪接（教材第13章）第一节不同类型内含子分布和RNA剪接的化学性质第二节 I型和II型内含子核酶的剪接机制重点：结构和催化的化学反应第三节真核生物蛋白编码基因内含子的剪接－剪接体的组装，重排和催化重点：剪接体的组分（snRNPs）；剪接体的组装、重派和催化之间的关系第四节可变剪接重点：生物学意义，调控机制第五节其他加工过程内容：选择性剪接体包含不同的snRNPs，RNA编辑，mRNA转运第六章基因组表达3－翻译与遗传密码（教材第14－15章）第一节 mRNA的功能内容：开放阅读框决定多肽序列，原核和真核mRNA上的翻译元件第二节转运RNA的功能，结构，以及氨基酸装载过程重点：氨基酸装载的识别功能第三节核糖内容：核糖体（翻译机器）组装与循环，翻译的化学特性，核糖体的催化功能。
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pair with each other. (Related to replication and transcription)
Maintenance of the Genome
Ch 6: The structures of DNA and RNA Ch 7: Chromosomes, chromatins and the nucleosome Ch 8: The replication of DNA Ch 9: The mutability and repair of DNA Ch 10: Homologous recombination at the molecular level Ch 11: Site-specific recombination and transposition of DNA
Welcome Each of You to My Molecular
Biology Class
Molecular Biology of the Gene, 5/E --- Watson et al. (2019)
Part I: Chemistry and Genetics Part II: Maintenance of the Genome Part III: Expression of the Genome Part IV: Regulation Part V: Methods
3/08/05
CHAPTER 6
The Structures of DNA and RNA
How do the structures of DNA and RNA account for their functions?
OUTLINE
1.DNA Structure 2.DNA Topology 3.RNA Structure
have the complementary sequence 3’-
4
TACAG-5’
(Related to repltness of the rules for “Waston-Crick” pairing
derives from the complementarity both of shape and of hydrogen bonding properties between adenine and thymine and between guanine and cytosine.
3
DNA STRUCTURE ( )
The Two Chains of the Double Helix Have Complementary Sequences
Watson-Crick Base Pairing
Example: If sequence 5’-ATGTC-3’ on
one chain, the opposite chain must
A:C incompatibility
DNA STRUCTURE ( )
Hydrogen Bonding Is Important for the Specificity of Base Pairing
The hydrogen bonds between complementary bases contribute to the thermodynamic stability of the helix (why?) and the specificity of base pairing
Space-filling model
Nucleoside & Nucleotide, the fundamental building block of DNA
phosphoester bond
glycosidic bond
Phosphodiester linkages: repeating, sugar-phosphate backbone of the polynucleotide chain
3/08/05
Part II: Maintenance of the Genome
Dedicated to the structure of DNA and the processes that propagate, maintain and alter it from one cell generation to the next
N1
DNA STRUCTURE ( )
Each bases has its preferred tautomeric form (Related to Ch 9)
2
DNA STRUCTURE ( )
The two strands of the double helix are held together by base pairing in an antiparallel orientation, Which is a
DNA polarity: is defined by the asymmetry of the nucleotides and the way they are joined.
Bases in DNA
adenine
purines
N9
guanine
cytosine
pyrimidines
thymine
5 Stacking interactions between bases
significantly contribute to the stability of DNA double helix
DNA STRUCTURE
DNA STRUCTURE ( )
DNA is composed of polynucleotide chains
Structure: twisting around each other in the form of a double helix.
1
Schematic model