分子生物学发展历程PPT课件
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分子生物医学PPT课件
研究生物体所有基因的组成、结构、 功能及相互关系的科学。
包括DNA测序技术、生物信息学分析 技术、基因编辑技术等。
基因组学的研究内容
包括基因组的测序、组装、注释、比 较基因组学等。
人类基因组计划及意义
人类基因组计划的目标
01
测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。
人类基因组计划的意义
疾病预测和诊断价值
疾病预测
通过分析生物标志物的变化，可 以预测疾病的发生和发展趋势。
疾病诊断
生物标志物可以作为疾病诊断的客 观指标，提高诊断的准确性和可靠 性。
个体化医疗
根据生物标志物的差异，可以为患 者制定个体化的治疗方案，提高治 疗效果。
04
细胞信号传导与调控机 制
细胞信号传导途径和受体类型
分子生物医学PPT课 件
contents
目录
• 分子生物医学概述 • 基因与基因组学 • 蛋白质组学与生物标志物 • 细胞信号传导与调控机制 • 免疫系统与免疫治疗策略 • 分子诊断技术与应用 • 生物信息学在分子生物医学中应用
01
分子生物医学概述
定义与发展历程
定义
分子生物医学是研究生物大分子 及其相互作用在生命过程中的作 用机制和调控规律的学科。
智能化发展
临床应用拓展
结合人工智能、大数据等技术，实现自动 化、智能化的分子诊断流程，提高诊断效 率。
随着分子诊断技术的不断成熟和成本的降 低，其在临床上的应用将更加广泛，包括 早期筛查、个性化治疗等领域。
07
生物信息学在分子生物 医学中应用
生物信息学基本概念和方法
生物信息学定义
利用计算机科学、数学和统计学等方法研究生物 信息的科学。
分子生物学PPT课件
顺式作用元件〔cis-acting element〕 反式作用因子〔trans-acting
element〕 真核生物启动子 增强子 转录因子〔trans-criptional factor,
TF) 转录过程
近启动子：〔核心启动子〕，－40～ ＋5，决定转录起始的准确位置。远启
动子：〔上游控制元件〕，－165～ －40，影响转录的频率。
膜受体介导的信息传递
cAMP -Ａ激酶 途径
磷脂酰肌醇途径
酪氨酸蛋白激酶 途径
胞内受体介导的信息传递
rRNA
RNA的加工成熟
tRNA mRNA
转录起始的选择 选择性加工 mRNA的稳定性
mRNA的构造 翻译的起始调节 可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始
调控 选择性翻译 小分子RNA的调控〔反义RNA、干
制 复制的过程
复制的保真性
复制的调控
定义
半保存复制 特点
类型〔线型、环状〕
参与DNA复制的物质
底物 模板 引物 DNA聚合酶 解链酶 引物酶 单链结合蛋白 拓扑异构酶 连接酶
复制起始 复制的过程 延伸
终止
复制起始点 复制方向 引发体的形成
DNApolⅠ和 Ⅲ的3′－5′活性 RNA引物起始复制，引物最终除去，
扰RNA、微小RNA、时序RNA〕 翻译的自我调节 翻译后程度的调控
谢谢
染色质构造对基因表达的影响 DNA的甲基化与去甲基化 染色体(质)丧失 基因扩增 基因重排
顺式作用元件 反式作用因子〔类型、构造〕 转录起始的调节〔转录起始复合物、
反式作用因子的活性、作用方式〕 RNA聚合酶 真核基因转录调控的主要形式 应答元件的作用机制 真核基因转录后程度上的调控
医学分子生物学ppt完整版
2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
分子生物学发展的历程
遗传学是依靠逻辑分析 的推理性科学
二十世纪中叶的遗传学家们不再 满足于基因的抽象观念! 将研究的前沿聚焦到揭示基因的 本质和它们的作用机制!
进 入
研究遗传物质－基因的本质 理解基因调控生化代谢过程
遗传学和生物化学是 分子生物学发展的根基 分子生物学是遗传学和
生物化学融合的结果
1.3.2. 分子生物学史的 第一个重要发现
King’s Lab. London Univ. Maurice Wilkins
35y Francis Crick
1952年（ 8年后）
M. Delbruck，S.E. Luria，A. Hershey 对噬菌体繁殖过程的研究
证明了DNA是主要的遗传物质
M. Delbruck S.E. Luria A. Hershey
Phage T2
DNA是主要 的遗传物质
Phage T2 transduction experiment.
One gene － One enzyme
1941年，George Beadle和Edward Tatum
Neurospora crassa （粉色面包霉菌）
提出的“ one gene ─ one enzyme”的假说
（获得1958年Nobel奖）
说明了基因的生化作用本质是控制酶的合成
生物化学和遗传 学之间的联合迈 出的第一步，也 是分子生物学的 第一个重要发现
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa..) • 等位的遗传因子彼此分离、独立分配 • 非等位遗传因子间自由组合到配子中
等着瞧吧， 我的时代总有一天会来临！
Mendel临终前说；
Gregor Mendel 1822-1884
二十世纪中叶的遗传学家们不再 满足于基因的抽象观念! 将研究的前沿聚焦到揭示基因的 本质和它们的作用机制!
进 入
研究遗传物质－基因的本质 理解基因调控生化代谢过程
遗传学和生物化学是 分子生物学发展的根基 分子生物学是遗传学和
生物化学融合的结果
1.3.2. 分子生物学史的 第一个重要发现
King’s Lab. London Univ. Maurice Wilkins
35y Francis Crick
1952年（ 8年后）
M. Delbruck，S.E. Luria，A. Hershey 对噬菌体繁殖过程的研究
证明了DNA是主要的遗传物质
M. Delbruck S.E. Luria A. Hershey
Phage T2
DNA是主要 的遗传物质
Phage T2 transduction experiment.
One gene － One enzyme
1941年，George Beadle和Edward Tatum
Neurospora crassa （粉色面包霉菌）
提出的“ one gene ─ one enzyme”的假说
（获得1958年Nobel奖）
说明了基因的生化作用本质是控制酶的合成
生物化学和遗传 学之间的联合迈 出的第一步，也 是分子生物学的 第一个重要发现
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa..) • 等位的遗传因子彼此分离、独立分配 • 非等位遗传因子间自由组合到配子中
等着瞧吧， 我的时代总有一天会来临！
Mendel临终前说；
Gregor Mendel 1822-1884
现代分子生物学ppt课件
• 翻译后的转运机制：细胞膜受体 • 核定位蛋白的转运机制：核定位序列 • 蛋白质的降解：蛋白酶水解、N端氨基酸影
响半衰期
第五章 分子生物学研究方法
知识要点
• 分子克隆技术的过程 • 分子杂交的概念 • PCR反应步骤
分子克隆RE、ligase • 重组DNA分子导入寄主细胞：细菌转化 • 重组体克隆的筛选：蓝白斑筛选、抗生素
第四章 生物信息的传递（下）
知识要点
• 三联体遗传密码 • tRNA的结构与功能 • 核糖体的结构与功能
• 蛋白质合成机制 • 蛋白质转运机制
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
C值矛盾
DNA结构
• DNA的一级结构 • DNA的二级结构——双螺旋模型
影响DNA二级结构稳定的因素 • DNA的高级结构——正超螺旋和负超螺旋
DNA复制
• 半保留复制 • 半不连续复制 • 复制的起点、方向和速度 • DNA聚合酶：原核 真核 • 原核生物和真核生物DNA复制的差别
第三章 生物信息的传递（上）
知识要点
• RNA转录过程和转录后加工 • 启动子与增强子、终止与抗终止 • 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
RNA转录过程
• 不对称转录 • 原核生物RNA聚合酶：核心酶＋因子 • 真核生物RNA聚合酶：分类、特征、转录
产物 • 起始（启动子）、延伸、终止（终止信号）
原核与真核启动子的特征 增强子的概念和作用特点 终止和抗终止
响半衰期
第五章 分子生物学研究方法
知识要点
• 分子克隆技术的过程 • 分子杂交的概念 • PCR反应步骤
分子克隆RE、ligase • 重组DNA分子导入寄主细胞：细菌转化 • 重组体克隆的筛选：蓝白斑筛选、抗生素
第四章 生物信息的传递（下）
知识要点
• 三联体遗传密码 • tRNA的结构与功能 • 核糖体的结构与功能
• 蛋白质合成机制 • 蛋白质转运机制
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
C值矛盾
DNA结构
• DNA的一级结构 • DNA的二级结构——双螺旋模型
影响DNA二级结构稳定的因素 • DNA的高级结构——正超螺旋和负超螺旋
DNA复制
• 半保留复制 • 半不连续复制 • 复制的起点、方向和速度 • DNA聚合酶：原核 真核 • 原核生物和真核生物DNA复制的差别
第三章 生物信息的传递（上）
知识要点
• RNA转录过程和转录后加工 • 启动子与增强子、终止与抗终止 • 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
RNA转录过程
• 不对称转录 • 原核生物RNA聚合酶：核心酶＋因子 • 真核生物RNA聚合酶：分类、特征、转录
产物 • 起始（启动子）、延伸、终止（终止信号）
原核与真核启动子的特征 增强子的概念和作用特点 终止和抗终止
分子生物学(共19张PPT)
04
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成与结构
氨基酸通过肽键连 接形成多肽链，即 蛋白质的一级结构 。
多条多肽链组合在 一起，形成蛋白质 的三级结构。
蛋白质的基本组成 单位是氨基酸，共 有20种常见氨基酸 。
多肽链经过盘绕、 折叠形成二级结构 ，主要形式包括α螺旋和β-折叠等。
在特定条件下，蛋 白质可形成四级结 构，由多个亚基组 成。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究对象与任务
研究对象
主要包括DNA、RNA、蛋白质Байду номын сангаас生 物大分子，以及它们之间的相互作用 和调控机制。
研究任务
揭示生物大分子的结构、功能及其相 互作用机制；阐明基因表达调控的分 子机制；探索生物大分子在生命过程 中的作用和意义。
转录因子
01
真核生物中存在大量转录因子，它们与DNA特定序列结合，激
活或抑制基因转录。
表观遗传学调控
02
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变染色质结构，影响
基因表达。
microRNA调控
03
microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结合，抑制其翻
译或促进其降解，从而调节基因表达。
基因表达调控的分子机制
发育生物学研究生物体的发育过程，而分子 生物学则揭示了发育过程中基因表达和调控 的分子机制。
02
DNA的结构与功能
DNA的分子组成与结构
DNA的基本组成单位
脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖 和碱基组成。
DNA的碱基
DNA的双螺旋结构
现代分子生物学与环境科学PPT.
三. 分子生物学的研究内容
3. 细胞信号转导的分子生物学 ❖ 信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，
明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的 所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的 网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术 方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是 当前分子生物学发展最迅速的领域之一。
现代分子生物学与环境科学
现代分子生物学与环境科学
第一部分 绪论
一. 分子生物学的定义 二. 分子生物学的发展历程 三. 分子生物学的研究内容 四. 分子生物学展望
一. 分子生物学的定义
一. 分子生物学的定义
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 界的基础学科。
二. 分子生物学的发展历程
2.现代分子生物学的建立和发展阶段 这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年
Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现 代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本 理论建立和发展的黄金时代。在此期间的主要进展 包括： ❖ 遗传信息传递中心法则的建立 ❖ 对蛋白质结构与功能的进一步认识
四. 分子生物学展望
例如：在地球上千姿万态的生物携带庞大的生命信息，迄今 人类所了解的只是极少的一部分，还未认识核酸、蛋白质组 成生命的许多基本规律；又如即使到2005年我们已经获得人 类基因组DNA3x109bp的全序列，确定了人的5-10万个基因 的一级结构，但是要彻底搞清楚这些基因产物的功能、调控、 基因间的相互关系和协调，要理解80%以上不为蛋白质编码 的序列的作用等等，都还要经历漫长的研究道路。可以说分 子生物学的发展前景光辉灿烂，道路还会艰难曲折。
分子生物学ppt课件
基因组大小(Mb)
0.58 1.83 4.20 4.60 13.50 12.50 466 165 97 2700 3000
基因数
470 1743 4100 4288 6034 4929 30000 13601 18424 30000 25000
染色体数*
无 无 无 无 16 16 21 4 6 20 23
包括：
结构基因组学
功能基因组学
三个亚领域.
比较基因组学
28
29
一、病毒基因组 二、原核生物基因组 三、真核生物基因组
30
一、病毒基因组
基因组（genome） 1个配（精子或卵子），1个单倍 体细胞或1个病毒所包含的全套遗传物质的总和。病毒核酸 或为DNA或为RNA，可以统称为病毒染色体。
完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不 受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。
分子生物学
Molecular Biology
1
What is Molecular Biology?
分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命规律和生命本质 的学科。
核心内容是从分子水平研究基因和基因的活动，这些活动主要 通过核酸和蛋白质的活动来实现。
医学分子生物学主要研究人体生物大分子和大分子体系的结构、 功能、相互作用及其与疾病发生、发展的关系。
16
三、基因的结构特点和分类
基因的结构
结构基因：编码区序列（coding region sequence ）
在细胞内表达为蛋白质或功能RNA的DNA序列
转录调控序列：非编码序列（non-coding sequence）
基因表达需要的调控区（regulatory region）序列， 包括启动子（promoter）、增强子（enhancer）等。
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1859 Charles Darwin
从根基上动摇 了上帝创造万 物的“创世说”
1839-1847 Matthias Schleiden
Theodor Schwann
身世不同 志同道合
• 生物体由细胞组成 • 所有组织的最基本单元---形状相似，高度分化的细胞 • 细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律
提出的“ one gene ─ one enzyme”的假说 （获得1958年Nobel奖）
说明了基因的生化作用本质是控制酶的合成
生物化学和遗传 学之间的联合迈 出的第一步，也 是分子生物学的 第一个重要发现
G. Beadle & E. Tatum
1.3.3.
分子生物学领 域里的孟德尔
奥斯瓦德·埃弗里
1.3. 分子生物学 发展的历程
MILESTONE
medal
Half a pound of 23-karal gold. 2.5 inches across
近半个世 纪以来
近半个世 纪以来
1.3.1. 分子生物学支 撑学科的崛起
”物种起源”
进化论
物竟天择 自然选择 适者生存 生存斗争
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa) • 等位的遗传因子独立分离 • 非等位遗传因子间自由组合地分配到配子中
等着瞧吧， 我的时代总有一天会来临
Mendel临终前说；
Gregor Mendel 1822-1884
"for his discoveries concerning the role played by the Chromosome in heredity , demonstrated that genes are on the chromosome"
Biochemistry的双重使命：
分析细胞的组成成分（静态生化） 研究物质的代谢规律（动态生化）
十九世纪末到二十世纪初 生物化学的重要发展时期
• 组成蛋白质的20种基本氨基酸被揭示 • 蛋白质中连接氨基酸的“肽键”被证实 • 糖酵解途径、尿素循环、三羧酸循环的发现 • “pH” 概念，“缓冲”系统，“胶体”理论 • 大分子之间以氢键和离子键互作重要性的揭示
The Nobel Prize in Chemistry 1946
James Batcheller Sumner
Cornell University
"for his discovery that enzymes can be crystallized"
John Howard Northrop
Rockefeller Institute USA Wendell Meredith Stanley
Delbruck
Luria
1969 Nobel medal
D.H.L成功的因素 • 人们已经认识到DNA可能在遗传过程中重要作用
1958 J. Lederberg (33y)
Phage transduction
The Nobel Prize 1959
S. Ochoa (54y)
Rich phosphate bonds of ATP --- Energy
A. Kornberg (41y)
Isolation of
DNA polymerase I
"for their preparation of enzymes and virus proteins in a pure form"
Rockefeller Institute USA
The Nobel Prize in Chemistry 1958
Frederick Sanger
"for his work on the structure of proteins, especially that of insulin"
进 入
研究遗传物质－基因的本质 理解基因调控生化代谢过程
遗传学和生物化学是 分子生物学发展的根基 分子生物学是遗传学和
生物化学融合的结果
1.3.2. 分子生物学史的 第一个重要发现
One gene － One enzyme
1941年，George Beadle和Edward Tatum Neurospora crassa （粉色面包霉菌）
证明DNA是转化因子 The lifelong pity was due to….. 科学家对核酸的了解还知之甚少 DNA分子的功能也就更不为人知 蛋白质可能是遗传专一性的决定分子 DNase失活实验中未能完全排除对蛋白酶的失活
第一个动摇了“蛋白质是基因”的理 念奠定了“DNA是遗传物质”的理论
基础
Oswald Avery
的历史贡献
1948. retired, The Nobel committee has been criticized for not recognizing Avery’s achievement before his death ( 1877-1955 )
1928-1944 进行16年的肺炎链球菌遗传转化研究
尽管Avery的实验 未引起概念的革命
但他的研究工作引起了Erwin Chargaff的极大兴趣 为提出DNA双螺旋结构模型起到了非常重要的作用
1952年（ 8年后）
M. Delbruck，S.E. Luria，A. Hershey 对噬菌体繁殖过程开展了深入的研究
证明了DNA是主要的遗传物质
Hershey
Cytology
“进化论” ＋ “细胞学”
观察、比较、鉴定 的描述性生物学
实验性的生命科学
遗传因子假说
(Hypothesis of the inherited factor G. J. Mendel 1866. )
• 生物性状由遗传因子控制 • 亲代传给子代的是遗传因子(A,a….) • 遗传因子在体细胞内成双(AA,aa)
1933
Thomas Hunt Morgan
早期的遗传学家们研究基因
Forward Genetics 在不知基因化学本质的前提下
分析突变体在世代间的传递规律 研究基因的特性和染色体的定位 描述基因突变和染色体变异效应
遗传学是依靠逻辑分析 的推理性科学
二十世纪中叶的遗传学家们不再 满足于基因的抽象观念! 将研究的前沿聚焦到揭示基因的 本质和它们的作用机制!