分子生物学1-绪论
分子生物学第一章绪 论
Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试 验
• 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽 提物
• 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
• Avery在1944年的报告中这样写道：当溶 液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物 质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉 线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的 其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解 纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯 度。这一物质具有很强的生物学活性，初 步实验证实它很可能就是DNA。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发 现了可移动遗传因子（jumping gene或称 mobile element）而获得Nobel奖。
Barbra McClintock
• 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。
一、基因的发展
1. Mendel的遗传因子阶段 2. 摩尔根的基因阶段 3. 顺反子阶段 4. 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
• Mendel提出：生物的某种 性状是由遗传因子负责传 递的。是颗粒性的，体细 胞内成双存在，生殖细胞 内成单存在。遗传因子是 决定性状的抽象符号。
T2噬菌体感染试验 （1952年，Hershey & Chase）
病毒重建试验
杂种病毒的感染 特征和蛋白质外 壳的特性是由其 中的RNA决定的， 而不是蛋白质决
定的
结论
1.分子生物学绪论(蛋白质、蛋白组、蛋白组学)
一、蛋白质组研究的开端及蛋白质组含义
（一）1.人类基因 组计划由美国科学 家于1985年率先提 出，1990年正式启 动，美国、英国、 法国、德国、日本 和中国科学家共同 参与。
26 june 2000
1990--2001年，人类基因组序列草图的完成，宣告了
“后基因组时代”的到来，其主体是功能基因组学
直肠癌：
Sanchez等对15例结肠癌和13例正常人的结 肠上皮进行2-DE。建立了包括882和861个斑点 的结肠癌及正常人结肠粘膜的标准胶图。结果 发现在分子量为13kD和pI值为5.6处的蛋白质仅 出现在结肠癌的组织中。经鉴定为：钙粒蛋白B （calgranulin B）及钙卫蛋白（calprotectin）。
/Web/Search/index.htm
ldbESTCSITE 序列模体 http://www.expasy.ch/sport/prosite.html BLOCKS 保守序列 / ProDom蛋白质域http://protein.toulouse.inra.fr/prodom.html SBASE蛋白质域http://base.icgeb.trieste.it/sbase/ 二维电泳(2DPAGE): WORLD-2DPAGE国际2DPAGE库的完整索引
国内研究现状： 国家自然科学基金委于1997年设立了重大项目 “蛋白质组学技术体系的建立”.
中国科学院生物化学研究所、军事医学科学院 与湖南师范大学已启动蛋白质组研究.
中国科学院上海生命科学研究院、军事医学科 学院与复旦大学相继成立了专门的蛋白质组学 研究中心.
国内研究现状：在“重大疾病的功能蛋白质组学” 方面取得了良好的起步:
heidelberg.de/Services/PeptideSearch/PeptideSearchIntro.html
分子生物学 PPT课件
• 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经 生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科 学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如 分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病 毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。 分子生物学是生命科学的核心前沿。
• 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百 态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例 如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外， 遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核 酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋 白质的有序合成，也表现出高度一致性。
• （五）小分子RNA研究进展
• 1993年，Lee RC等发现线虫(C.elegans) lin-4基 因编码的小分子RNA，其长度为22～61个核苷 酸——反义RNA。
• 反义RNA能与lin-14 mRNA的3ˊ非翻译区 （untranslated region，UTR）反义互补结合，阻 断lin-14的翻译，降低线虫早期发育阶段lin-14 蛋白的水平。
• 因此，分子生物学技术已成为推动生物 科学的各个领域向分子水平发展的重要 工具或手段，也是服务于人类和社会， 推动医药和工、农业发展的强大动力。
二、分子生物学的研究内容
• 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 • 1、核酸分子生物学： • 主要研究核酸的结构及其功能。 • 2、蛋白质分子生物学：
• 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、 DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、 二级结构和三维结构与功能的分析技术。
• 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分 子生物学技术的核心。
• 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基 因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。
分子生物学基础第一章绪论 第二节分子生物学发展简史
第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学
分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。
从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学 细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
第二节 分子生物学发Hale Waihona Puke 简史三、分子生物学的现状与展望
1．功能基因组学 2．蛋白质组学 3．生物信息学
分子生物学基础
第一章 绪 论
分子生物学考点整理1
分子生物学考点整理符广勇朱兰第一章．绪论一、分子生物学概念分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子结构与功能相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界奥秘、由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
二、重组DNA技术又称基因技术，是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同的DNA片段按照人们的设计定向连接起来，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。
三、基因表达的调控基因表达的调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及RNA剪辑三个方面。
四、转录因子转录因子是能与基因5`端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
第二章．染色体与DNA一、染色体上的蛋白质染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。
根据凝胶电泳性质可以把组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4。
这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸。
二、组蛋白的特性1．进化上的极端保守性不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4。
2.无组织特异性到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白这两个例外。
3．肽链上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.组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化。
5.富含赖氨酸的组蛋白H5三、HMG蛋白叫高迁移率蛋白四、真核细胞DNA序列的分类1.不重复序列2.中度重复序列3.高度重复序列重复序列的意义：若某一重复序列出现错误，对基因的影响不大，稳定性较高；在短时间内可同时产生大量的基因产物。
重复序列的应用:应用于分子标记的作用：卫星DNA（便于分子标记）和微卫星DNA五、真核生物基因组与原核生物基因组的区别1.真核基因组庞大，原核生物基因组小2.真核基因组存在大量的重复序列，原核基因组没有重复序列3.真核基因组大部分是非编码序列，原核基因组大多是编码序列4.真核基因组的转录产物为单顺反子，原核基因组转录产物多为多顺反子5.真核基因是断裂基因，有内含子结构，原核基因为连续基因，几乎没有内含子结构6.真核基因组存在大量的顺式作用原元件，包括启动子、增强子和沉默子等，原核基因组基本没有增强子和沉默子7.真核基因组存在大量的DNA多态性，原核基因组很少有8.真核基因组具有端粒结构，原核基因组没有端粒结构六、重叠基因（Overlapping gene）指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上的基因的组成部分。
分子生物学总结知识点
分子生物学总结知识点(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--分子生物学总结知识点分子生物学总结知识点篇一：分子生物学总结第一章绪论1、细胞学说1847年由德国科学家施莱登和施旺提出。
细胞学说的主要内容有：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。
2、分子生物学的概念：分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐明蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间的相互作用的关系及其基因表达调控机理的学科。
3、中心法则1958年由克里克提出4、分子生物学的研究内容：a：DNA重组技术（基因工程）b：基因的表达调控c：生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）d：基因组、功能基因组与生物信息学研究RNA复制逆转录蛋白质【名词解释】：1、同功tRNA：多个tRNA携带一种氨基酸，这些tRNA称为同功tRNA。
2、iRNA：即起始RNA，DNA合成的引物3、核酶：即具有催化作用的一类RNA分子。
4、端粒酶：是一种自身携带模板RNA的逆转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒内3’端的寡聚核苷酸片段，包含两个活性位点，即逆转录酶活性和核酸内切酶活性。
5、反义核酸：是根据碱基互补原理，用人工合成或生物体自身合成的特定互补的DNA或RN段（或其化学修饰的衍生物），能够与目的序列结合，通过空间位阻效应或诱导RNase活性，在复制、转录、剪接、mRNA转运及翻译等水平，抑制或封闭目的基因的表达。
第二章核酸的结构与功能1、染色质的类型分为两种类型：常染色质和异染色质。
常染色质处于伸展状态，碱性染料着色浅而均匀；异染色质处于凝集状态，碱性染料着色较深。
2、染色质蛋白质分为两类：组蛋白和非组蛋白。
分子生物学名词解释
名词解释第一章绪论1 分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐明蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸之间的互作及其基因表达调控机理的学科。
2 DNA重组技术是将不同DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，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。
3 功能基因组学又往往被称为后基因组学，它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质得研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
第二章染色体与DNA1组蛋白是染色体的结构蛋白，其与DNA组成核小体。
2 C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。
3 DNA的一级结构即是指四种核苷酸的连接及排列顺序，表示该DNA分子的化学构成。
4DNA二级结构是指两条多核苷酸链反相平行盘绕所生成的双螺旋盘绕结构。
5DNA的高级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构。
6核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。
八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。
每个核小体只有一个H1。
7DNA的半保留复制是DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。
8复制时，双链DNA要解开成两股链进行，使复制起点呈叉状，被称为复制叉。
9复制子为生物体DNA的复制单位。
10错配 (mismatch)：DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)11缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。
12插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。
13框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。
分子生物学教学大纲
分子生物学教学大纲一、引言分子生物学是生物学中重要的分支之一，研究生物体内分子结构和功能的基本规律，对于理解生命现象和指导生物科研具有重要意义。
本教学大纲旨在系统性地介绍分子生物学的基本知识，帮助学生建立正确的分子生物学思维方式，培养分子生物学研究的基本技能。
二、课程设置1.第一章：绪论- 介绍分子生物学的研究对象和研究方法- 解释基本的分子生物学术语和概念2.第二章：DNA结构和功能- 讲解DNA的结构特点和功能- 探讨DNA复制和修复的机制3.第三章：RNA结构和功能- 介绍RNA的类型和功能- 讨论转录和翻译的原理及过程4.第四章：基因调控- 解释基因表达的调控机制- 探讨基因调控与细胞分化的关系5.第五章：蛋白质结构和功能- 介绍蛋白质的合成和功能- 分析蛋白质的结构与功能之间的关系6.第六章：基因工程技术- 介绍基因克隆、DNA测序等基因工程技术的原理- 探讨基因工程技术在生物科学和医学领域的应用7.第七章：分子生物学研究方法- 介绍PCR、Western blot等分子生物学实验技术的原理和操作方法- 开展分子生物学实验操作训练三、教学目标通过本课程的学习，学生将能够：1. 掌握分子生物学的基本概念和基本原理2. 理解DNA、RNA、蛋白质的结构与功能3. 熟练掌握分子生物学实验技术的操作方法4. 熟悉基因工程技术的原理和应用5. 培养科学研究和实验操作的能力四、教学方法本课程将采用多种教学方法，包括讲授、实验操作、案例分析、小组讨论等，以帮助学生全面理解和应用分子生物学知识。
五、教学要求1. 学生需认真听讲，积极参与课堂讨论和实验操作2. 学生需完成规定的课程作业和实验报告3. 学生需按时参加考试，考核其对分子生物学知识的掌握情况六、总结通过本课程的学习，学生将能够全面了解分子生物学的基本原理和实验技术，奠定坚实的分子生物学基础，为今后的学术研究和职业发展奠定基础。
愿学生在本课程中取得优异的成绩，不断提升自己对于生物科学的理解和实践能力。
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The composition of genes
1944, Avery
The relationship between genes and proteins
1941, George Beadle & EL Tatum
Oswald Avery (1877-1955) Great job, Not Nobel Prize winner
1961 S Brenner, F Jacob Discovered messenger RNA M Meselson 1966 Marshall Nirenberg Finished unraveling the genetic code Har Gobind Khorana 1972 Paul Berg Made the first recombination DNA in vitro 1973 H Boyer, S Cohen First used a plasmid to clone DNA 1977 W Gilbert, F Sanger Worked out methods to determine the sequence of bases in DNA 1977 Frederick Sanger Determined the base sequence of an entire viral genome (ΦΧ174) 1977 P Sharp, R Roberts Discovered introns in genes 1990 LC Tsui, F Collins, Found the gene that is responsible for J Riordan cystic fibrosis
1953, J Waston, F Crick. 1958, M Meselson, F Stahl
- How genes direct the production of polypeptides
1966, M Nirenberg, HG Khorana
- How genes accumulate mutations - Gene cloning
1997 Ian Wilmut and others Cloned a sheep (Dolly) from an adult udder cell 1998 The genome of Caenerhabditis elegans, a small soil nematode, was completely sequenced (97Mb) 1999 Drosophila melanogaster (fruitfly) genome completely sequenced (175 Mb) 2000 Completion of the Arabidopsis thaliana sequence (157 Mb) Human genome draft version finished (3200 Mb) 2002 Presentation of human genome by Celera Genomics and the collaborating group of laboratories supported by public foundation Now RNAi, epigenetics, proteomics … 2007, Jame waston, first personnel genome 2007, skin cell to stem cell
Molecular biology
Lesson program
Contents Period
2 6 6 12 12 4 2 4 48
Introduction Cell and biological macromolecules DNA damage,repair,recombination and transposition Research methods commonly used Gene transcription and regulation RNA processing and RNPs Genetic codons and tRNA Protein synthesis Totally
1910 1916 1913 1927 1931
Thomas Hunt Morgan Demonstrated that genes are on Calvin Bridges chromosome AH Sturtevant Constructed a genetic map HJ Muller Induced mutation by X-rays Harriet Creighton, Obtained physical evidence for Barbara McClintock recombination 1941 G Beadle, EL Tatum Proposed the one gene-one enzyme hypothesis 1944 O Avery, C Mcleod Identified DNA as the material M McCarty genes are made of 1953 J Waston, F Crick Determined the structure of DNA R Franklin, M Wilkins 1958 Matthew Meselson, Demonstrated the semiconservative Franklin Stahl replication of DNA
Classical genetics
Gregor Mendel 1822-1884
Thomas Hunt Morgan 1866-1945 Nobel prize (1933)
Molecular genetics
The discovery of DNA
1869, Friedrich Miescher
1990 J Waston and others Launched the Human Genome Project to map the entire human genome and, ultimately to determine its base sequence 1991 WF Anderson First successful gene therapy performed and others on two girls with severe combined immunodeficiency,bubble-boy syndrome 1993 The Huntington’s Identified the Huntington’s disease gene Disease Group 1995 Craig Venter Determined the base sequences of the Hamilton Smith genomes of two bacteria 1996 Many investigators Determined the base sequence of the genome of one yeast 1997 F Blattner, Determined the base sequence of the T Horiuchi, genome of Escherichia coli and others
James Waston (1928-) Francis Crick (1916-2004) Nobel Prize winners in 1962
Molecular biology time line
1859 Charles Darwin 1865 Gregor Mendel 1869 1900 1902 1902 1908 Published On the Origin of Species Advanced the principles of segregation and independent assortment Friedrich Miescher Discovered DNA HD Vries, C Correns Rediscovered Mendel’s principles EV Tschemak Archibald Garrod Noted the first genetic disease W Sutton, T Boveri Proposed the chromosome theory GH Hardy Formulated the Hardy-Weinberg W Weinberg principle
Cold Spring Harbor Laboratory, 1953
Martha Chase (1930- ) and Alfred Hershey (1908 – 1997, Nobel Prize winner in 1969)
Activities of genes
- How genes are replicated
Definition
Molecular biology seeks to
explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biocheel Prize in Physiology and Medicine
1990-1999 1990 - Joseph E. Murray and E. Donnall Thomas, United States, for their discoveries about organ and cell transplantation in the treatment of disease" 1991 - Erwin Neher and Bert Sakmann, Federal Republic of Germany, for finding what single ion channels do in cells 1992 - Edmond H. Fischer, Switzerland and the United States, and Edwin G. Krebs, United States, for finding reversible protein phosphorylation as a biological control mechanism 1993 - Richard J. Roberts, United Kingdom, and Phillip A. Sharp, United States, for their discoveries of split genes 1994 - Alfred G. Gilman, and Martin Rodbell, United States, for finding G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells 1995 - Edward B. Lewis, United States, Christiane Nü sslein-Volhard, Federal Republic of Germany, and Eric F. Wieschaus, United States, for finding how embryonic development is changed by genes 1996 - Peter C. Doherty, Australia, and Rolf M. Zinkernagel, Switzerland, for finding how the immune system knows which cells are virus-infected 1997 - Stanley B. Prusiner, United States, for his discovery of Prions, proteins that make people sick 1998 - Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro and Ferid Murad, United States, for finding how nitric oxide works as a signalling molecule in the cardiovascular system 1999 - Gü nter Blobel, United States, for the discovery that proteins have built-in signals that control their transport and localization in the cell