现代分子生物学技术
现代分子生物学重点
现代分子生物学1、DNA重组技术：又称基因工程,是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后,按照人们的设计与克隆载体定向连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达,产生影响受体细胞的新的遗传性状。
2、基因组：指某种生物单倍染色体中所含有的基因总数,也就是包含个体生长、发育等一切生命活动所需的遗传信息的整套核酸。
3、功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构与功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。
1、简述分子生物学的基本含义：从广义来讲:分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。
它主要对蛋白质和核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。
从狭义来讲：分子生物学的范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，当然其中也涉及到与这些过程有关的蛋白质与酶的结构和功能的研究2、早期主要有那些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤主要是两个实验：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验步骤：肺炎链球菌转化实验首先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀灭活性以后再侵染小鼠，发现这些死细菌自然丧失了治病能力，再用活的粗糙型细菌（R型）来侵染小鼠，也不能使之发病，因为粗糙型细菌天然无治病能力。
讲经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合在感染小鼠时，实验小鼠都死了，解剖小鼠，发现有大量活的S型（而不是R型）细菌，推测死细菌的中的某一成分转化源将无治病力的细菌转化成病原细菌。
噬菌体侵染细菌的实验：用分别带有S标记的氨基酸和P标记的核苷酸的细菌培养基培养噬菌体，自带噬菌体中就相应的含有S标记的蛋白质或P标记的核酸，分别用这些噬菌体感染没有被放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA复制周期后发现，子代噬菌体中几乎不含带S标记的蛋白质，但含有30%以上的P标记，这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。
现代分子生物学技术在食品和药品微生物检测中的应用
现代分子生物学技术在食品和药品微生物检测中的应用1. 引言1.1 现代分子生物学技术在食品和药品微生物检测中的应用现代分子生物学技术在食品和药品微生物检测中的应用，是当前食品安全和药品质量控制领域的重要发展方向。
传统的微生物检测方法往往耗时长、操作复杂，且容易出现误差，无法满足日益增长的检测需求。
而现代分子生物学技术的应用，极大地提高了微生物检测的准确性和效率。
通过PCR技术，可以快速、准确地检测食品中的细菌、真菌等微生物，避免了传统培养方法需要数日才能获得结果的缺点。
基因测序技术则可以对药品中的微生物进行全面分析，快速确定有无污染。
实时荧光定量PCR技术可以实现微生物数量的快速准确检测，帮助监测食品和药品的质量。
质谱技术在微生物检测中的应用也日益广泛，能够对微生物进行快速鉴定和定量。
单细胞测序技术则可以帮助研究微生物群体的多样性和功能。
这些技术的相互结合，使得微生物检测更加全面、快速、准确。
现代分子生物学技术为食品和药品微生物检测提供了更高效、更准确的方法。
未来随着技术的不断发展，食品和药品微生物检测将更加便捷可靠。
2. 正文2.1 PCR技术在食品微生物检测中的应用PCR技术（聚合酶链式反应）是一种高效、快速、敏感的分子生物学技术，广泛应用于食品微生物检测领域。
其原理是通过DNA聚合酶对目标DNA序列进行扩增，从而使微生物DNA在检测过程中得到放大。
在食品安全检测中，PCR技术可以用于检测食品中的致病菌、霉菌等微生物，保障食品安全。
食品中的微生物污染不仅会影响食品的口感和品质，还可能带来食源性疾病的风险。
利用PCR技术，可以快速准确地检测食品中的微生物，为食品安全提供保障。
PCR技术还能够对不同种类的微生物进行区分，帮助鉴别食品中可能存在的各种微生物，为食品生产企业和监管部门提供重要参考信息。
由于PCR技术具有高效、快速、敏感的特点，因此在食品微生物检测中得到了广泛应用。
未来随着技术的不断发展，PCR技术在食品安全领域的应用将会更加广泛，为食品安全监管提供更为便捷、高效的手段。
现代分子生物学技术在医学检验中的应用价值
现代分子生物学技术在医学检验中的应用价
值
现代分子生物学技术在医学检验中具有广泛的应用价值，包括：
1. 基因诊断和基因治疗：分子生物学技术可以用于确定一些基因疾病的早期诊断，并可以用来制定个性化基因治疗计划。
2. 病毒检测：分子生物学技术可以用来检测病毒感染，包括病毒性肝炎、艾滋病毒等。
3. 检测癌症：分子生物学技术可以用来检测某些癌症的早期诊断，并用来制定个性化治疗方案。
4. 种群基因学：通过分子生物学技术，可以研究不同种群之间的基因差异，以及这些差异如何对疾病的易感性产生影响。
5. DNA鉴定：分子生物学技术可以用于通过DNA分析进行人身份识别。
这在法律和犯罪调查中有重要作用。
总体而言，分子生物学技术在医学检验中的应用价值极高，能够为医学诊断和治疗提供有效的科学依据。
细胞生物学的现代分子生物学方法及应用前景
细胞生物学的现代分子生物学方法及应用前景细胞生物学是研究细胞结构、组成和功能的学科，而分子生物学则涉及到生命活动中分子层面的研究。
二者的结合，为我们深入理解细胞和生命活动提供了强有力的工具。
随着科技的不断发展，分子生物学在细胞生物学中的应用越来越广泛，特别是现代分子生物学方法的不断出现和发展，更是让我们对细胞和生命活动的研究开启了崭新的局面。
一、现代分子生物学方法1. 基因工程基因工程，是指在不同生物体的基因组中进行任意的DNA重组和修饰技术，以期获得特定的基因组合或新的基因型，从而实现生产和改造生物的目的。
基因工程技术包括酶切、连接、转化等多种操作，而最常用的方法是PCR。
PCR是PCR是利用特异性引物，基于模板DNA、DNA聚合酶及其他反应物在体外进行的DNA复制技术。
与传统DNA复制技术相比，PCR效率更高，时间更短，可以快速地在体外复制出大量的DNA。
2. 基因芯片基因芯片是一种多重检测方法，它能够同时检测几百个或者几千个基因的表达情况。
基因芯片的制备包括：光刻、微型车削、阴极氧化、原子喷镀等多个步骤。
将不同的荧光分子分别标记在不同的探针上，再将这些标记的探针由小到大排列在小玻片上，最后用光芯片阅读器对探针信号进行读取，从而获得基因表达信息。
3. 基因组学基因组学是指对生物体基因组的研究，它是现代分子生物学进展过程中的一个重要分支。
与人的遗传史相关的基因组学已经成为一个备受瞩目的研究领域。
人类基因组计划的完成更是使得基因组学的进展受到了空前的推动。
在这个过程中，测序技术的进步可以说是推进基因组学前进的关键。
4. RNA干扰技术RNA干扰技术主要指在体外或体内转染RNA干扰载体，通过调控细胞内RNA的表达，进而改变基因表达。
RNA干扰技术包括siRNA和shRNA等多种表达方式，这些技术使我们可以精确地切断特定的mRNA，从而实现特定基因的沉默。
二、应用前景1. 疾病治疗现代分子生物学的发展为疾病治疗带来了新的策略和工具。
现代分子生物学技术在医学检验中的应用价值
现代分子生物学技术在医学检验中的应用价值现代分子生物学技术在医学检验中具有广泛的应用范围和重要的价值，这些技术正在逐渐改变传统的医学检验方法，为临床诊断和治疗提供更准确、更快速的支持。
随着科技的不断进步和生物学研究的深入，分子生物学技术在医学检验中的应用也在不断拓展和完善。
从早期的基因检测到现在的基因组学、蛋白质组学、细胞分析等领域，分子生物学技术已经成为医学检验中不可或缺的一部分。
一、分子生物学技术在医学检验中的历史与发展分子生物学技术在医学检验中的应用始于20世纪中期，早期的基因检测主要是通过PCR等方法来检测单个基因的变异。
随着科技的进步，研究人员逐渐深入了解到，生物体内的每一个细胞都包含着成千上万个基因，而这些基因的表达和突变状态会直接影响到个体的健康状况。
因此，分子生物学技术的应用范围也随之扩大，不仅可以用于基因检测，还可以用于疾病诊断、药物研发、个性化医疗等方面。
二、分子生物学技术在医学检验中的主要应用领域1. 遗传病筛查：分子生物学技术可以通过对患者基因组的分析，及早发现遗传病的风险因素，从而指导患者进行个性化的预防和治疗。
2. 肿瘤诊断：肿瘤细胞与正常细胞存在着基因组的差异，分子生物学技术可以通过检测肿瘤标志物、基因突变等方式，帮助医生更准确地诊断肿瘤类型和分期，制定更合理的治疗方案。
3. 药物敏感性检测：分子生物学技术可以通过分析患者基因组的差异，预测患者对某些药物的代谢能力和敏感性，从而避免药物副作用，提高治疗效果。
4. 微生物检测：传统的微生物检测方法需要较长的培养时间，而分子生物学技术可以通过PCR、基因芯片等方法，快速检测出微生物的存在并鉴定种类，为感染性疾病的诊断和治疗提供有力支持。
5. 个性化医疗：基于患者基因组信息的个性化医疗已经成为医学领域的热点，分子生物学技术可以为个体提供定制化的诊断和治疗方案，有效提高治疗效果和降低治疗风险。
三、分子生物学技术在医学检验中的应用带来的价值1. 提高诊断准确率：传统的医学检验方法可能存在假阳性或假阴性的情况，而分子生物学技术可以通过直接检测生物标志物或基因突变，避免了这些误差，提高了诊断的准确性。
《现代分子生物学》朱玉贤第五版北大课件-2024鲜版
02
通过影响染色质结构、转录因子活性等方式调控基因表
达。
环状RNA（circRNA）
03
作为miRNA海绵或参与蛋白质翻译调控等方式影响基
因表达。
2024/3/27
17
04
蛋白质合成与功能
2024/3/27
18
遗传密码破译及特点分析
1 2
遗传密码的破译 通过生物化学和遗传学方法，确定mRNA上三个 相邻碱基决定一个氨基酸或其他信息。
主要贡献
朱玉贤教授在基因表达调控、基因组与表观遗传学等领域取得 了重要成果，为推动中国分子生物学的发展做出了杰出贡献。
5
第五版教材特点与更新内容
特点
全面系统地介绍了分子生物学的基本概念、原理和方法，内容新颖，反映了学科最新进展和前沿动态。
更新内容
相较于前一版，第五版教材在基因组编辑、表观遗传学、非编码RNA等领域进行了重要更新和补充。
2024/3/27
6
北大课件使用指南
课件获取
学生可通过北京大学教学平台或相关课程网站下载《现代分子生物学》朱玉贤 第五版的课件。
使用方法
课件按章节进行编排，包含丰富的图表、实例和思考题，有助于学生更课件进行学习。
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7
02
通过细胞筛选和分子生物学方法，鉴定成功 实现基因编辑的细胞克隆。
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未来发展趋势预测与挑战
发展趋势预测
2024/3/27
高通量测序技术的进一步发展，将提高测序速度和准确性，降低成本。
生物信息学方法的不断创新和完善，将提高数据处理和分析的效率和准 确性。
31
未来发展趋势预测与挑战
蛋白质水平调控
现代分子生物学技术发展综述
现代分子生物学技术发展综述20世纪50年代，录Wsaton和crick提出DNA双螺旋结构，标志着现代分子生物学的兴起，为揭开人类重生命现象的本质奠定了基础。
目前，分子生物学是生命科学中发民最快的领域，并且与诸多学科正在进行广泛的交叉与渗透，因此，分子生物学已成为主导21世纪生命科学的前沿科学。
一、现代分子生物学的含义分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘科学，它是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的一门综合性学科。
包括：结构分子生物学、发育生物学、分子细胞生物学、分子神经生物学等。
主要研究基因或DNA 的复制、转录、表达和调控等过程，以及参与这些过程的蛋白质和酶的结构与功能。
二、现代分子生物学研究的内容分子生物学主要包含两个部分研究内容：一是核酸的分子生物学，以研究核酸的结构与功能为主，中心法则是其研究的理论核心。
内容包括：核酸的基因结构、遗传信息的复制、转录与翻译，基因修复与突变、基因的表达与调控基因工程的发展与应用等。
二是蛋白质的分子生物学，以研究蛋白质等大分子的结构与功能为主。
蛋白质具有较大的分子量，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而构成多样化生物个体，所以对蛋白质的研究难度较大。
三、现代分子生物学的主要任务分子水平指的是携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间传递过程中发挥重要作用的蛋白质等生物大分子。
分子水平上研究生命的本质，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，从而为改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
阐明这些分子的结构与功能关系是分子生物学的主要任务。
四、现代分子生物学的发展前景21世纪是生命科学的世纪，分子生物学取得突飞猛进的的发展，分子生物技术让整个社会进入了生物经济时代。
诊断试剂、治疗药物、植物品种、畜用制品、环境工程、再生能源，分子生物技术无处不在，在工业、农业、医药卫生业带来全新的变革。
现代分子生物学技术在医学检验中的应用
现代分子生物学技术在医学检验中的应用摘要:本文讨论了现代分子生物学技术在医学检验中的重要作用及其应用。
通过使用现代分子生物学技术，可以更准确、快速地检测患者的基因突变、病毒感染、过敏反应和营养不良等问题。
这些技术还可以预测患者的急性和慢性疾病，帮助医生针对个体进行定制治疗方案。
综上所述，现代分子生物学技术对于医学检验和实践具有重要的意义。
关键词: 现代分子生物学技术、医学检验、基因突变、病毒感染、过敏反应、营养不良正文:现代分子生物学技术已成为医学检验中不可或缺的一部分。
它既可以更准确、快速地检测患者的基因突变、病毒感染、过敏反应和营养不良等问题，也可以为医生提供更准确的治疗方案和潜在的疾病预测。
接下来，将着重讨论现代分子生物学技术如何改善并有效地改进医学检验。
首先，使用这些技术可以更快速地检测患者的基因突变。
例如，通过聚合酶链反应可以准确地检测某些特定基因位点，对于某些遗传疾病预防有明显的帮助。
此外，现代孢子技术也可以用于快速检测病毒感染，这样就可以更快地进行治疗，避免病情发展到更严重的地步。
此外，现代分子生物学技术还可以用于检测不同的过敏反应，甚至可以用来预测患者的食物过敏发生的风险。
它也可以用于检测营养不良，帮助医生确定营养缺乏的原因，并采取相应的治疗措施。
此外，现代分子生物学技术还可以用来预测患者的急性和慢性疾病，因为它可以准确地预测和识别各种疾病的基因表达及其变化，从而为医生提供针对基因水平的定制治疗方案。
综上所述，现代分子生物学技术在医学检验和实践中扮演着重要的角色。
通过使用这些技术，可以更准确、快速地检测患者的基因突变、病毒感染、过敏反应和营养不良等问题，并为患者提供更精准的治疗方案和潜在的疾病预测，从而改善患者的质量和生活水平。
现在，现代分子生物学技术已经成为医学实践中重要的部分，可以改善患者的诊断和治疗。
这种技术可以提供准确快速的检测以及定制的治疗方案。
首先，现代分子生物学技术可以准确地检测某些特定基因位点，更有效的检测基因突变，对于某些遗传病的预防具有重要意义。
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核酸原位杂交的基本步骤
☻细胞或组织的固定：载玻片 ☻组织细胞杂交前的预处理: 用去垢剂或蛋白酶除
去核酸表面蛋白质
☻探针的选择和标记 ☻杂交 ☻杂交结果检测
检测重组体克隆的菌落杂交技术
5、探针的标记
探针的种类:根据核酸的性质，可分为DNA和RNA探针;根
阴极
DNA加样孔
阳极
大分子量的DNA 移动的慢
小分子量的DNA 移动的快
电泳缓冲液
DNA和RNA被称为多聚阴离子（polyanions），核酸分子放
置在电场当中，会向正电极的方向迁移。在一定的电场强
度下，DNA分子的迁移率，取决于核酸分子本身的大小和
构型。
琼脂糖凝胶电泳
☎琼脂糖凝胶分辨DNA片段的范围为0.2~50kb之间
☻在紫外线的照射下 结合溴化乙锭（简称 EtBr）的DNA分子发 出荧光,每条DNA带中
仅含有0.05μg的微
量DNA也可以被清晰 地检测出来。
电泳操作基本程序
称样
溶解
加热
制板
倒胶
取样 电泳
点样 检测
结果分析ห้องสมุดไป่ตู้
（二） 核酸的分子杂交
将带有互补的特定核苷酸序 列的单链DNA或RNA混合在一 起，其相应的同源区段就会 退火形成双链结构。如果退 火的核酸来自不同的生物有 机体，所形成的双链分子就 被称为杂种核酸分子。
1.DNA的体外切割和连接
1962年Arber 发现限制性核酸内切酶，1967Gellert发现了 DNA 连接酶
限制性酶 连接酶
2. DNA的核苷酸序列分析技术
二、 DNA操作技术
（一） 核酸的凝胶电泳
基本原理：一种分子被放置到电场中，它就会以一 定的速度移向适当的电极，这种电泳分子在电场作用 下的迁移速度，叫做电泳的迁移率，它与电场强度和 电泳分子本身所携带的净电荷数成正比,与分子的摩 擦系数成反比
☎将蛋白质从电泳凝胶中转移到硝酸纤维素滤膜上， 然后同放射性同位素125I标记的特定蛋白质之抗体 进行反应。 主要步骤：
蛋白质样品的制备 SDS-聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳 蛋白质的电转移：硝酸纤维素滤膜 靶蛋白的免疫学检测
Step 1.靶蛋白于第一抗体（一抗）反应
Step
2.与
聚丙烯酰胺凝胶电泳
☎聚丙烯酰胺凝胶分辨范围为1到1000个碱基对之间
☻凝胶浓度越高，孔隙越小，其分辨能力就越强；反之浓 度降低，孔隙就增大，其分辨能力也就随之减弱。
凝胶类型及浓度 0.3%琼脂糖 0.7%琼脂糖 1.4%琼脂糖 4.0%聚丙烯酰胺 10.0%聚丙烯酰胺 20.0%聚丙烯酰胺
分离DNA片段的大小范围（bp） 50 000~1 000 20 000~1 000 6 000~300 1 000~100 500~25 50~1
标记
的第
二抗
体（
Ste p 3. 显
酶标 二抗 ）反 应
色
反
应
：
酶
促
反
应
4、原位杂交（in situ hybridization ）
DNA的定位
RNA定位
将标记的核酸探针与细胞或组织中的核酸进 行杂交，称为原位杂交。
特点:
能在成分复杂的组织中进行单一细胞的研究 不需从组织或细胞中提取核酸，对含量极低的 靶序列灵敏度高
☻常用 的荧光 染料： C5、C3 等
2.Northern blotting （RNA印迹技术）
是将RNA分子从电泳凝胶 转移到硝酸纤维素滤膜或 其他化学修饰的活性滤纸 上，进行核酸杂交的一种 实验方法。
分离的 mRNA (不同长度)
探针 DNA结合
3.Western blotting（蛋白质杂交技术）
膜（DEAE）
步骤：
第一，将分离的核酸样品转移到固体支持物滤膜上－核酸印 迹转移、电泳凝胶核酸印迹法、斑点和狭线印迹法、菌落和 噬菌斑印迹法;
第二，是将具有核酸印迹的滤膜与带有放射性或其它标记的 DNA或RNA探针进行杂交
1、Southern Blotting（DNA印迹技术）
Southern Blotting的过程 （1）碱变性的琼脂糖凝胶电泳分离的DNA （2）通过电泳液的移动转移胶中的DNA （3）固定胶中的DNA （4）预杂交和杂交（放射性和荧光检测） （5）结果检测
Rosalind Franklin
X-ray 光源
DNA
成像
Maurice Wilkins 1953- Franklin & Wilkins
3. 50年代末至60年代，相继提出了"中心法则"和操纵子学说, 成功地破译了遗传密码，充分认识了遗传信息的流动和表达。
Jacob and Monod
（二）两大技术保证：
DNA/DNA 或DNA/RNA
不同 温度 下DNA 的构 型变 化
在大多数核酸杂交反应中，经过凝胶电 泳分离的DNA或RNA分子，都必须通过毛细管 或电导作用被转移到滤膜上，而且是按其在 凝胶中的位置原封不动地“吸印”上去的， 因此，核酸杂交也被称为“印迹杂交”。
材料：尼龙滤膜 、硝酸纤维素滤膜 、二乙氨基乙基纤维素滤
分子生物学研究方法
基因操作
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 基因的人工合成 基因的定点突变 PCR扩增等
核心技术
一、发展历程及基础
（一）三大成就 ：
1、 40年代确定了遗传信息的携带者，即基 因的分子载体是DNA而不是蛋白质，解决了遗 传的物质基础问题；
2. 50年代揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复 制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题；
据是否使用放射性标记物的与否,可分为放射性标记探针和非 放射性标记探针;根据是否存在互补链,可分为单链和双链探 针;根据放射性标记物掺入情况,可分为均匀标记和末端标记 探针。
标记物:核素标记物（同位素标记）：32P、35S、3H等
非核素标记物（非同位素标记）：生物素、地高辛、荧光素
（1）双链DNA探针 缺口平移法
☻ 当双链DNA分子的一条链上产生切口时,E.coli DNA聚合 酶Ⅰ就可将核苷酸连接到切口的3‘羟基末端。
☻ 同时该酶具有从5‘→3’的核酸外切酶活性,能从切口的5‘端 除去核苷酸。
☻ 由于在切去核苷酸的同时又在切口的3‘端补上核苷酸,从 而使切口沿着DNA链移动,用放射性核苷酸代替原先无放 射性的核苷酸，将放射性同位素掺入到合成新链中。