过程分子生物学(1 )
医学分子生物学名词解释-1
1.启动子：启动子是基因转录起始所必须的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一2.增强子：能强化转录起始的序列为增强子或强化子，与启动子一起都可视为基因表达调控中的顺式作用元件。
无论位于靶基因的上游、下游或内部都可以发挥作用。
3.抗终止因子：抗终止因子是指能在特定位点阻止转录终止的一类蛋白。
这些蛋白与RNA聚合酶的核心酶结合，使RNA能越过终止子，继续转录DNA。
4.上游启动子元件：TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件，它们决定转录产物产率高低。
5.帽子结构：通过倒扣GTP和特殊的甲基化修饰而加在真核mRNA5′端的特殊结构，可保护mRNA的稳定，形似帽子而得名。
6.顺式作用元件：是指对基因表达有调节作用的DNA序列，如启动子、增强子等。
其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因。
7.反式作用因子：是指远离受影响的基因之外的基因所编码的产物，又称为转录因子（本质是蛋白质）。
有特异性和非特异性之分。
8.结构基因和调节基因结构基因：编码功能各异的蛋白质或RNA的特异DNA序列。
调节基因：编码那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质(即调控RNA和调控蛋白)的特异DNA序列。
9.组成蛋白和调节蛋白组成蛋白：细胞内有许多种蛋白质的含量几乎不受外界环境的影响，这些蛋白质称为组成蛋白。
调节蛋白:是一类特殊的蛋白质，是调节基因的产物，它们可以影响一种或多种基因的表达。
有两种类型的调节蛋白，即起正调节作用的激活蛋白和起负调节作用的阻遏蛋白。
10.异染色质：细胞间期核内染色质压缩程度较高，碱性染料着色较深的区域。
着丝粒、端粒、次缢痕， DNA主要是高度重复序列，没有基因活性。
11.核小体：核小体是染色体的基本组成单位，它是由DNA和组蛋白构成的，组蛋白H3、H4、H2B、H2A各两份，组成了蛋白质八聚体的核心结构，大约200bp的DNA盘绕在蛋白质八聚体的外面，相邻两个核小体之间结合了1分子的H1组蛋白。
名词解释：分子生物学
名词解释：分子生物学
分子生物学是一门研究生物体及其组织、细胞和分子层面上的
生物学现象和机制的学科。
它探究生物体的结构、功能和相互作用，以及这些过程背后的分子机制。
在分子生物学中，研究者关注的是生命的基本单位——分子。
他们研究DNA、RNA和蛋白质等生物分子的结构和功能，以及它
们在细胞内的相互关系。
分子生物学的研究领域非常广泛。
它包括基因结构和功能的研究，以及基因的表达、转录和翻译过程。
此外，分子生物学也涉及
到进化、遗传学、生物工程和药物研发等领域。
分子生物学的研究方法多样且不断发展。
常用的方法包括
DNA测序、PCR、蛋白质电泳和基因工程技术等。
这些方法使得
研究者能够深入研究生物分子的结构和功能，揭示它们对生物体的
影响。
总体而言，分子生物学对于我们理解生命的奥秘、解决疾病和推动生物技术和医学的发展具有重要意义。
通过研究生物分子的组成和相互作用，我们能够更好地理解生命的起源、进化和机制，为人类的健康和科学研究做出贡献。
分子生物学名词解释1
分子生物学名词解释第二章(主要的:核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、DNA的转座、C值矛盾、前导链与后随链。
)1. C值反常现象(C值矛盾C-value paradox):C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。
C值一般随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。
某些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖动物里面，C值变化也很大。
2.DNA的半保留复制:由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。
3.DNA聚合酶:●以DNA为模板的DNA合成酶●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物●反应需要有模板的指导●反应需要有3 -OH存在●DNA链的合成方向为5 34.DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。
但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用5.DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase)：拓扑异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。
主要集中在活性转录区，同转录有关。
例：大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶Π：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子。
同复制有关。
例：大肠杆菌中的DNA旋转酶6. DNA 解螺旋酶/解链酶（DNA helicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。
E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。
rep蛋白沿3 ’ 5’移动，而解螺旋酶I、II、III沿5 ’ 3’移动。
7. 单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
分子生物学教程
分子生物学教程
分子生物学教程主要涵盖了分子生物学的基础理论和实验技术，包括DNA、RNA和蛋白质的结构和功能，基因表达的调控，以及基因工程技术等内容。
具体来说，分子生物学教程一般包括以下几个部分：
1. 分子生物学基础：介绍分子生物学的基本概念、研究领域和学科发展历程。
2. DNA结构和功能：介绍DNA的基本结构、组成和功能，包括DNA的复制、转录和修复等。
3. RNA结构和功能：介绍RNA的基本结构、组成和功能，包括mRNA、tRNA和rRNA等。
4. 蛋白质结构和功能：介绍蛋白质的基本结构、组成和功能，包括酶、受体和通道等。
5. 基因表达调控：介绍基因表达的调控机制，包括转录调控、转录后调控和表观遗传学等。
6. 基因工程技术：介绍基因工程技术的基本原理和应用，包括基因克隆、基因敲除和基因编辑等。
7. 实验技术：介绍分子生物学实验的基本技术和方法，包括PCR、Western blot、基因表达分析等。
此外，分子生物学教程还包括一些进阶内容，如基因组学、蛋白质组学和代谢组学等新兴领域，以及分子生物学在医学、农业和工业等领域的应用。
总之，分子生物学教程旨在为学生提供全面的分子生物学知识和实验技能，为学生未来的科研或职业发展奠定基础。
分子生物学中的转录和翻译过程
分子生物学中的转录和翻译过程转录和翻译是分子生物学中的两个重要过程。
转录是指从DNA模板合成RNA分子的过程，其中RNA作为信息的中介传递到细胞内的核外，然后供翻译使用。
翻译是指将RNA翻译成蛋白质序列的过程，是生命体系中产生多种功能蛋白质的基础。
本文将分别介绍这两个过程的机制和重要性。
一、转录过程转录是一种基因表达过程，它涉及到模板DNA的开放和RNA合成。
本质上，转录是一种DNA依赖性RNA合成过程，能够启动生物体内大多数核苷酸序列的表达。
相比DNA，RNA分子更易于合成和分解，并且具有许多不同类型：传递RNA（tRNA）、转运RNA（rRNA）和信使RNA（mRNA）等。
转录过程的主要步骤如下：1. 启动子序列的结合：RNA聚合酶必须与某种DNA序列结合才能启动合成RNA的过程。
启动子序列通常位于基因的起始位置，用于指示RNA酶具体在哪一片段开始转录。
2. 开链：RNA酶从DNA双链中打开某一区段，从而产生一个开放的DNA单链。
该单链被稳定地保护，以避免在转录期间被其他元件损坏。
3. 合成RNA：RNA聚合酶沿着单链DNA向前移动，并利用进入口处的核苷酸再合成一个反义核苷酸链的RNA分子。
RNA聚合酶仅将核苷酸添加到5'末端，仅被用作RNA合成起始部分的碱基标志在3'末端停止合成。
整个过程持续到RNA合成末端的终止序列，然后RNA成品释放，并RNA聚合酶从DNA模板中离开。
二、翻译过程翻译是将RNA序列转化为蛋白质的序列的过程，可以分为三个主要步骤：启动、延长和终止。
启动从AUG（起始）密码子开始，在三联码（一种由三个核苷酸组成的密码子，每个三联码都代表一条氨基酸）的作用下继续进行。
翻译过程必须稍微转换一下信息：DNA中的碱基序列被翻译成RNA中的天然核苷酸单元，然后转变为氨基酸的多肽链中的化学信号。
然而，在许多细胞中，许多会影响翻译机制的复杂调节机制也存在。
三、结论转录翻译是基因表达的重要过程，可实现生命中原始信息的继承、分化和增加。
分子生物学的基本原理与方法
分子生物学的基本原理与方法分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科，是现代生物学的重要分支。
本文将介绍分子生物学的基本原理和常用的实验方法。
一、分子生物学的基本原理分子生物学的基本原理是基于遗传物质DNA的复制、转录和翻译过程。
DNA是生物体内的遗传物质，它携带了生物个体的遗传信息。
DNA的复制是指DNA分子通过自我复制过程，使得每个新合成的DNA分子与原始DNA分子具有相同的遗传信息。
转录是指DNA通过酶的作用，产生RNA分子的过程。
转录产生的RNA可以是信使RNA （mRNA）、转运RNA（tRNA）或核糖体RNA（rRNA），这些RNA 分子在翻译过程中发挥重要的作用。
翻译是指RNA分子通过核糖体的作用，将RNA上的密码子翻译成氨基酸序列，合成蛋白质。
分子生物学的基本原理还包括基因的表达调控机制。
基因表达是指基因通过转录和翻译过程产生蛋白质的过程。
在这个过程中，细胞内的信号分子会识别和结合到基因的启动子区域，调控基因的转录水平。
转录因子是一种可以结合到启动子区域的蛋白质，它们可以促进或抑制基因的转录过程。
此外，还有一些表观遗传学的机制，如DNA甲基化和组蛋白修饰等，也参与了基因的表达调控。
二、分子生物学的基本方法1. DNA提取：DNA提取是从生物体组织或细胞中分离纯化DNA的过程。
常用的DNA提取方法包括酚-氯仿法、盐析法和柱层析法等。
2. 聚合酶链式反应（PCR）：PCR是一种用于增加DNA片段数量的方法，它可以在体外通过模拟DNA复制过程，快速地合成大量特定DNA序列。
PCR可以应用于基因检测、DNA序列扩增和基因克隆等领域。
3. 凝胶电泳：凝胶电泳是分子生物学中常用的实验方法，可以将DNA、RNA或蛋白质根据其大小和电荷迁移率分离。
通过观察样品在凝胶上的迁移情况，可以判断目标分子的大小和纯度。
4. 蛋白质表达与纯化：蛋白质表达与纯化是分子生物学中用于获得特定蛋白质的方法。
分子生物学知识：蛋白质翻译的过程及调控
分子生物学知识：蛋白质翻译的过程及调控蛋白质是生物体内最重要的基本分子之一，翻译是蛋白质合成的第二步，是DNA变成蛋白质的过程，也是分子生物学领域研究的一个重要方向。
本文将详细介绍蛋白质翻译的过程和调控机制。
一、蛋白质翻译的基本过程蛋白质翻译是利用mRNA编码信息合成相应氨基酸序列的核糖体的过程。
它包括：识别mRNA上的起始密码子，启动翻译，不断读取mRNA 上的密码子，带有相应氨基酸的tRNA进入到核糖体中，形成肽键，不断合成肽链，显示蛋白质的三维结构，合成终止信号序列，终止翻译。
蛋白质翻译的过程是一个高度精密和高效的生物学过程，涉及到多个组分的协同作用。
其中，核糖体大小会影响识别mRNA上的起始密码子，载体和氨基酸修饰酶与氨基酸配对会影响tRNA的选择，异戊二烯基腺嘌呤和三磷酸腺苷在翻译的实时调控中扮演重要角色，参与调控的成分还包括反式作用元件，转录因子和小分子抑制剂等。
二、蛋白质翻译的调控1.核糖体大小有些原核生物通过改变核糖体大小来对蛋白质翻译进行调控。
多种感受器和蛋白质参与这一过程，如当环境营养缺乏时，Hfq蛋白可促进核糖体70S向50S的转化，从而抑制蛋白质合成。
此外，原核生物还能利用梭菌素等类似物质的抗生素来抑制蛋白质的合成。
2.tRNA的选择tRNAs中含有反式作用元件，这类元件会抑制或促进某些tRNA和核糖体间的接合。
例如ppGpp可作为氨基酸饥饿的信号，抑制酰-tRNA 合成酶，并促进详尽起始密码子使用不同的tRNA。
3.氨基酸与酰化酶配对氨基酸合成的过程包括转化、进入、修饰、以及由活化氨基酸转化而成的酰化实体等，这一过程中，一些特殊酰化实体可作为信号调控翻译速度，例如当丙氨酸浓度较低的时候，一些细菌会使用一个二氢叶酸-腰凝酶作为丙氨酸，同时可以调控不同tRNA对于不同氨基酸的选择。
4.mRNA的选择mRNA上的核糖体启动区，其中以AUG国际起始密码子为中心的25个核苷酸序列，是蛋白质翻译始动的重要标志。
受精过程中的分子生物学机制
受精过程中的分子生物学机制受精是生命的起源，在这一过程中，两个单细胞生物体-精子和卵子-结合并融合成一个新的单细胞生物体-受精卵。
这个过程涉及到复杂的细胞分子生物学机制。
精子及其运动方式精子是由男性生殖系统产生的生殖细胞，它们必须游向卵子才能有效地受精。
精子的运动是由鞭毛和细胞外膜的亚结构所控制。
游离在生殖道中的精子通过化学信号被吸引到靠近卵子的区域。
当到达卵子附近时，精子将利用两种运动方式：跃进运动和游泳运动。
跃进运动使精子能够从粘液中脱颖而出，然后游泳运动能够沿着生殖道充分获得能量，并最终在卵子外膜处捕获。
卵子的形成和特征卵子是由女性生殖系统产生的生殖细胞，与精子一样是体内的单细胞生物体。
卵子的体积是精子的数千倍，但它们不比精子更能活动。
它们具有多到数百个细胞的细胞外膜和一颗形状特殊的细胞核。
在卵子形成过程中，酪氨酸激酶（tyrosine kinase）是卵子中的一个关键蛋白质，它能够使卵子细胞外膜上的受体活性化并有效地参与胞质中的酶和其他生物化学过程。
受精过程中的细胞信号在受精过程中，卵子与精子之间的交互信息是通过细胞间信号传递的方式完成的。
在精子被卵子吸引之后，它们会释放一种酶以破坏卵子上的细胞外膜。
然后卵子会将另外一种酶永久性释放到外面，防止其他精子进入，同时使卵子发生一个方向性的变化，形成卵子-精子接头。
接着，可以分为两个部分：融合和发展。
在融合期间，两个细胞的细胞膜会互相接触并融合，将精子细胞膜上的蛋白质、受体和信号物转移到了卵子膜。
这些信号会通过细胞内的通路传递，并导致卵子第一次分裂。
发展阶段是一个复杂的过程，需要各种不同类型的基因表达进行调节，产生和调配不同的细胞和细胞组织。
同时，营养和其他类型的生物化学特征也要考虑到。
总之，在受精之后，卵子和精子的细胞生物学特征会发生巨大的变化，从而激活发展期间的生命过程。
现代分子和细胞生物学的技术正在帮助我们深入理解生殖细胞之间的信号交互，以及其它发、育相关的病理生理学基础。
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晚期基 因
枯草杆菌的孢子生成过 程 枯草杆菌在对数生长阶段结
束后，培养基中营养物质耗尽， 这时便启动孢子生成过程：先是 DNA复制，隔膜形成，孢衣合成， 母体裂解，孢子释放。最后在细 胞内约40%的mRNA是孢子生
专一性的。
对数生长期细 菌
基因组复 制
隔膜形成
DNA转位至前 孢Fra bibliotek孢衣形成（Lewin‘s GENES X 2010）
1983-？ 过程分子生物学 阶段20世纪80年代 动植物转基因技术的问世
20世纪90年代 人类基因组计划的实施
21世纪00年代 RNA干扰现象的发现
过程分子生物学
1 基因表达的调控机制
2 细胞通讯的分子机 制
3 免疫多样性的分子识 别
4 胚胎发育的基因表达 谱
5 肿瘤发生的分子机制
6 基因组学与系统生 物学
膜激活母体细胞中的sK。即：sF → sE → sG → sK 。
枯草杆菌孢
Spo0A 前孢区
母细胞
子 形成过程中 两 条途径的 s s43
子 因交叉激
sF
活
打开48个基
因
s
s
F
E
SpoII
隔膜
s43
R
SpoIIG
sE
A
sG
SpoIIA
s
s 打开
SpoIVB
G
K
81
sK
激活
个基
表达
因
5h 5h
Spo0 A
性DNA之间的静电引力），但s因子增强了RNA聚合酶与启动子区域的特异性结合。
s
因
子
帮
助
R
N
A
聚合酶识别启动子，同时启动转录。
大肠杆菌启动子与s因子的对应关系 （Lewin‘s GENES
X 2010）
因子/基
氨 基 识别数
因
酸
s 70（rpoD） 613 100
-35区序 列 TTGAC
间隔 区 16-18
通过对100多个大肠杆菌启动子的序列分析，结果表明：大多数具有普通生 理生化功能的基因所属的启动子，具有统一的特征序列。
一个典型的大肠杆菌启动子通常包括下列四个结构要素：
启动子
转录起始位
点
TTGACA AACTGT
16 - 10
bp
-35区 T82T84G78A65C54A45
TATAAT ATATTA
母细胞裂解，孢子释 放
枯草杆菌孢子形成过程中的RNA聚合酶及其 s因当子环境压力（例如营养成份枯竭）时，枯草杆菌细胞内发生一连串的磷酸基团
传递反应，最终导致转录调控因子Spo0A的磷酸化。磷酸化了的Spo0A同时启动两 种不同操纵子的转录，分别表达出sproE和sF。sF一方面启动sG的表达，另一方面又 表达SpoIIR，后者再激活隔膜结合型蛋白SpoIIGA，活化了的SpoIIGA将母体细胞 中表达的sproE裂解为有活性的sE；而在前孢区域内产生的sE均被前孢特有的蛋白酶 摧毁殆尽。母体细胞中sE的活性是激活前孢区域sG所必需的（通过SpoIIA和一种未 知蛋白因子）；而sG的活性又能产生一种信号，跨隔
分别构成RNA聚合酶全酶a2bb’sgp33和a2bb’sgp34。
SPO1噬菌体基因 表
早期基 因
达的级联调控模式
通过更换不同的s因子，
s28
s43
识别并作用于不同基因
的启动子，最终导致这 些基因有次序地级联表
中期基 因
达。前一基因编码后一
s33 / 34
s28
基因表达所需的s因子。
（Lewin‘s GENES X 2010）
在SPO1噬菌体感染过程中的RNA聚合酶及其 s因子SPO1噬菌体感染枯草杆菌后，早期基因表达；4-5分钟后，中期基因表达，
早期基因关闭；8-12分钟后，晚期基因表达，中期基因关闭。早期基因的启动子 由s43（即sA）识别启动，这是枯草杆菌细胞内具有广泛生理生化功能的s因子， 与大肠杆菌中的s70同源，组成a2bb’s43型RNA聚合酶，转录中期基因表达所需的s 因子编码基因gp28。中期基因的启动子由sgp28识别启动，它与枯草杆菌的核心酶 构成a2bb’sgp28型RNA聚合酶全酶，负责转录晚期基因表达所需的s因子编码基因 gp33和gp34。晚期基因的启动子由sgp33和sgp34识别启动，
华东理工大学硕士研究生学位课程
过程分子生物学
张惠展
分子生物学是生命科学的主导性学 科 基因的表达与调控是分子生物学的主题 思 过程想分子生物学是分子生物学理论发展的高 级阶段
1953-1983 基础分子生物学 阶段20世纪50年代 DNA双螺旋模型的建立
20世纪60年代 遗传密码的破译
20世纪70年代 DNA重组技术的诞生
-10区序 列
TATAA
s 54（rpoN） 477
05
CTGAGN
6 bbpp
TTGTCA
s 32（rpoH） 284
30 CCCTATGA
13-15 CCCGATN
s S（rpoS） 330
100
TTGAACA
16-b1p8
TATTAAT
s F（rpoF） 239
40
CTAAA
15 bbpp GCCGATA
5 - 9 bp
结构基因
-10区 T80A95T45A60A50T96
1A 原核生物基因表达的启动开关
a 大肠杆菌启动子的多样性
绝大多数原核生物的RNA聚合酶均由五个亚基组成：a2bb’s（全酶），其中 a2bb’称为（核心酶）。各种原核细菌的a、b、b’亚基呈高度的同源性，唯独s因 子差别较大。RNA聚合酶核心酶对DNA链具有非特异性的亲和力（碱性蛋白与酸
基因表达的调控机制
A 原核生物基因表达的启动开关
B 真核生物多转录因子的协同作 C 用 原核生物的RNA结构调 D 控 真核生物的RNA剪切调 E 控 原核生物反义RNA的调 F 控 真核生物sRNA介导的RNA
干扰 G 真核生物应答元件的转录调
控
1A 原核生物基因表达的启动开关
a 大肠杆菌启动子的多样性
sproE 打开262个基
因
sproK 打开75个基
因
枯草杆菌各类s因子识别启动子的序列偏好性 Science
335 2012
sA
19 bp
sG
17 bp
sB
18 bp
sH
15 bp
sD
15 bp
sK
13 bp
sE
sL
14 bp
sF
17 bp
s E（rpoE） 202
20
GAA
16 bp
YCTAGA
s FecI（fecI） 173
2 TGNCTG
15 bp CGTCTT
1A 原核生物基因表达的启动开关
b 枯草杆菌启动子的多样性
枯草杆菌中存在着大约二十类不同的启动 子，其中有些隶属于正常的生理代谢基因，有 些则隶属于噬菌体感染、孢子生成、次级代谢 过程中的相关基因。