分子生物学-1概论
自然辩证法概论---复习资料
自然辩证法概论复习资料绪论一、自然辩证法的研究对象二、自然辩证法的学科性质三、自然辩证法的发展历程四、自然辩证法的主要内容一、研究对象（一）自然辩证法的概念自然辩证法是关于自然界和科学技术发展的一般规律，以及人类认识自然界、改造自然界的一般方法的科学。
（二）自然辩证法的研究对象自然辩证法的研究对象由自然界、科学技术以及人对自然界的认识和改造三大部分所构成。
二、学科性质就研究领域而言，自然辩证法是马克思主义的一部分。
就学科名称而言，自然辩证法又称“科学技术哲学”，即哲学的二级学科。
就学科定位而言，自然辩证法是介于哲学和具体自然科学学科之间的交叉学科。
三、发展历程（一）恩格斯的开创性工作（二）后人对它的传播和发展四、主要内容（一）自然观（二）科学技术观（三）科学技术方法论第一编自然观、自然观的概念自然观即对自然界的基本观点或基本看法，具体而言就是对自然的本原、构成、演化过程和人和自然之间关系的看法和观点。
二、自然观发展的历史形态古代素朴自然观近代形而上学自然观现代辩证唯物主义自然观当代系统自然观第一讲古代自然观一、古中国自然观■二、古希腊自然观三、古印度自然观四、古代自然观的特点一、古中国天地混沌如鸡子，盘古生其中。
万八千岁，天地开辟，阳清为天，阴浊为地，盘古在其中，一日九变，神于天，圣于地，天日高一丈，地日厚一丈，盘古日长一丈，如此万八千岁，天数极高，地数极深，盘古极长，后乃有三皇。
一一《三五历记》1.元气说世界上的万事万物都是由肉眼看不见的、微小的气组成的。
这种气就叫“元气”。
元气是天地万物之原始，万物皆是由气之聚合而产生，气聚则物生，气散则物亡。
气不仅是构成自然界各种事物的基本成分，而且也是构成人体的基本成分。
庄子说：“人之生也，气之聚也。
聚则为生，散则为死。
”“气者，生之元也” 一《淮南子•原道训》“天地者，元气之所生，万物之祖也”一《白虎通义•天地》2.阴阳学说阴阳的区分：阴是有形的、黑暗的、静止的、雌性的、下降的……；阳是无形的、明亮的、运动的、雄性的、上升的……。
质粒分子生物学与质粒技术
图1-10 F质粒接合转移区的结构（66.6-100 kb区） 质粒接合转移区的结构（66. kb区
traA：性菌毛亚基； traA：性菌毛亚基； traS和traT：表面排斥； traS和traT：表面排斥； traY：缺口酶； traY：缺口酶； traN和traG：杂交对稳定； traN和traG：杂交对稳定； traM：转移信号； traM：转移信号； traI：DNA解旋酶 traI：DNA解旋酶； 解旋酶；
traD：驱动单链DNA转移 traJ、finO、finP： traD：驱动单链DNA转移；traJ、finO、finP：调节基因 转移；
3.2 细菌染色体的诱动
细菌的染色体与质粒的转移原点oriT序列共 细菌的染色体与质粒的转移原点oriT序列共 价连接， 染色体作为质粒DNA 的延伸部分被转 价连接 ， 染色体作为质粒 DNA的延伸部分被转 移 。 可以利用这一功能定位染色体基因 ， 以及 可以利用这一功能定位染色体基因， 获得含有染色体片段的质粒。 获得含有染色体片段的质粒。
毒力基因（22）：virA, virB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11, virC1C2, 毒力基因（22）：virA, virB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11, virC1C2, virD1D2D3D4, virE1E2, virG, virD1D2D3D4, virE1E2, virG, virH T-DNA基因（16）：tms1, tms2, tmr, nos, acs(2), e, 5, 6a, 6b, 21-h, DNA基因（16）：tms1, tms2, tmr, nos, acs(2), 6a, 6b, 21rolBrolB-h, 5-h, IS ORF(2), tiorf174 ORF(2), tiorf174 复制基因（3）：repA, reB, 复制基因（3）：repA, reB, repC 接合基因（20）：traCDG, traAFB, traM, traR, traI, 接合基因（20）：traCDG, traAFB, traM, traR, traI, trbBCDEJKLFGHI 其它基因（50）；未鉴定的ORF（84） 其它基因（50）；未鉴定的ORF（84） 引自：K. 引自：K. Suzuki et al. / Gene 242 (2000) 331-336 331-
微生物遗传与分子生物学
微生物遗传与分子生物学（5*15+1*25=100分）本课程主要涉及到微生物中主要的模式菌株:原核微生物: 放线菌(链霉菌),大肠杆菌,芽孢杆菌,乳酸菌，古菌等。
真核微生物：汉逊酵母，酿酒酵母，白念珠菌等。
第一章概论基因的符号：每个基因：如色氨酸基因trp；同一表型的不同基因：如trpA或trpB等。
当染色体上发生缺失时可用Δ表示（如ΔtrpA或ΔtrpA）；基因突变：如亮氨酸缺陷型leu-；抗药性基因：r表示抗性，加s表示敏感如链霉素抗性基因表示为strr，敏感基因表示为strs。
1、微生物基因突变一般分几种类型,突变有什么生物学意义?（谭老师）基因突变可从突变发生方式和突变引起的表型改变和遗传物质改变等方面进行分类。
按突变体表型特征的不同，可把突变分为以下4个类型:1). 形态突变型2). 生化突变型3). 致死突变型:按突变所引起的遗传信息的改变，又可把突变分为：1). 错义突变2). 同义突变3). 无义突变根据遗传物质的结构改变，可分为碱基置换、移码、DNA片段插入和缺失。
根据突变发生的方式，可分为自发突变和诱发突变。
突变的生物学意义：基因突变导致了基因表达出来的性状发生了改变，对突变个体本身来讲，绝大多数是有害的，因为现有的生物基本上都适应了现在的环境。
但是环境是可变的，如果生物不变，那就很可能被淘汰。
所以，对整个生物群体来说，突变使群体不会灭亡。
环境不断改变，生物通过不断突变而适应, 也就使其被保存下来。
最终，物种的面貌特征与祖先不同，所以说，突变是生物进化的内因，是进化的主要动力。
无数事实说明了一个真理，即宇宙间的所有物种变是绝对的，不变则是相对的。
2、应用于链霉菌基因组编辑与大片段DNA克隆的技术都有哪些？能否用在你们今后的实验中？（刘钢老师）基因组编辑是指在基因组水平上对DNA序列进行改造的遗传操作技术。
原理是构建一个人工内切酶，在预定的基因组位置切断DNA，切断的DNA在被细胞内的DNA修复系统修复过程中会产生突变，从而达到改造基因组的目的。
分子生物学 分子生物学研究法
5‘ 供者
探针
3‘ 受者
Taqman法 分子信标(molecular beacon)法
高效液相色谱 ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ质谱分析法 DNA芯片技术（DNA chip）
SNP数据库
国立生物技术信息中心 德国的HGBAS网站
JST的数据库
2.5基因打靶(gene targeting)
通过DNA定点同源重组，改变基因组中 的某一特定基因，在生物活体内研究该 基因的功能。(反向遗传学)
抗原－抗体 特异性结合
SDS-PAGE 后转膜
基因表达产 物――蛋白
的检测
ELISA 原理和用途类似于Western blot,但在酶标板中操作，无需SDSPAGE转膜，操作简单，可批量检测，并可半定量测定。
Southern blot
Northern blot
Western blot
双脱氧法测序
gradient gel electrophoresis,DGGE) 原理:当双链DNA在变性梯度凝胶中进行 到与DNA变性温度一致的凝胶位置时， DNA发生部分解链，电泳迁移率下降， DNA链中有一个碱基改变时，会在不同 的时间发生解链，因影响电泳速度变化 的程度而被分离。
荧光共振能量传递 (fluorescent resonance energy transfer, FRET)
基因敲除(gene knockout)：定向敲除 基因敲入(gene knockin)：定向替代
基因打靶的必备条件
胚胎干细胞(ES细胞)
能在体外培养，保留发育的全能性
打靶载体
Neo（新霉素）阳性筛选标志 HSV-tk阴性筛选标志：单纯疱疹病毒
(herpes simplex virus) 胸腺嘧啶激酶 (thymidine kinase)
分子生物学概论
DNA双螺旋 DNA双螺旋 结构模型
RNA复制 复制 复 制 转录 翻译
DNA
反转录
RNA RNA
Protein
分子生物学中心法则
基因工程转基因海带
基因工程转基因烟草
转胃安素番茄
高锌西洋番茄
转MT黄瓜 MT黄瓜
转虾青素胡萝卜
高铁青椒
痢疾疫苗土豆
二十世纪的三大科技计划
曼哈顿计划— 曼哈顿计划—制造原子弹 阿波罗计划— 阿波罗计划—登月球 人类基因组计划—了解人类自身， 人类基因组计划—了解人类自身，操纵 生命。其意义比以上两个计划更为深远 生命。
HGP的划时代贡献
带动了生命科学、 带动了生命科学 、 生物医 药科学及医学的革命 促进全世界生物及医药工 业界的加速发展 引起基因测序、 基因专利、 引起基因测序 、 基因专利 、 基因及数据库的商业应用 的国际性竞争 促使生物医药工业界制定 及使用全世界通用的生物 信息数据、 信息数据 、 软件与数据库 标准与命名系统
对脂类、 对脂类、糖类和氨基酸的性质进行了较为系统的研究 发现了核酸 化学合成了简单的多肽 酵母发酵过程中“可溶性催化剂( )”的发现 酵母发酵过程中“可溶性催化剂(酶)”的发现
建立与发展阶段
(20c初 20c中叶 (20c初-20c中叶) 中叶)
重要分子的发现和物质代谢途径的确定
营养学方面:发现了人类必需氨基酸, 营养学方面:发现了人类必需氨基酸,必需脂肪酸和 多种维生素 内分泌学方面: 内分泌学方面:发现了多种激素 酶学发面: 酶学发面:酶结晶获得成功 物质代谢方面: 物质代谢方面:确定了生物体内主要的物质代谢途径
The total synthesis of crystalline bovine insulin
高考生物分子生物学
高考生物分子生物学生物分子学是生物学的一个重要分支，也是高考生物中的重点内容之一。
它研究生物体内的分子组成、结构及其功能，以及分子在生物体内的相互作用和调控，试图解释生物体内发生的一系列生命现象。
以下将从分子的组成、结构和功能三个方面进行详细介绍。
首先，生物体内的分子主要由碳、氢、氧、氮、磷等元素组成，其中脂类、糖类、蛋白质和核酸是生物体内最基本的有机分子。
脂类是由甘油与脂肪酸通过酯化反应而形成的物质，它在细胞膜的结构和功能中起着重要作用。
糖类分子主要由碳、氢、氧三种元素构成，是生物体内重要的能量源，并参与细胞识别、免疫等多种生物学过程。
蛋白质是生物体内最重要的大分子，由氨基酸以多肽键连接而成。
蛋白质参与几乎所有的生命活动，具有结构功能、调节功能以及运输功能等多种重要作用。
核酸是生物体内存储遗传信息的分子，分为DNA和RNA两类，在生物体内参与复制、转录和翻译等重要过程。
其次，生物体内的分子结构多样，形状各异。
例如脂类分子具有疏水性的脂肪酸尾部和亲水性的甘油头部，通过排列不同的脂肪酸尾部形成不同的脂类结构，从而影响细胞膜的流动性和通透性。
糖类分子的结构多样，可以形成单糖、双糖或多糖，比如葡萄糖、果糖、蔗糖等。
蛋白质分子的结构复杂多样，包括一级结构（由氨基酸序列确定）、二级结构（α-螺旋和β-折叠）、三级结构（空间构型）和四级结构（多个多肽链间的组合形成的复合物或者单个多肽链的自身折叠）。
核酸分子通常呈双螺旋结构，由磷酸、糖和碱基组成。
最后，生物体内的分子具有多种功能。
脂类分子主要用于能量储存和细胞膜的结构。
糖类分子参与能量代谢、免疫反应以及细胞信号传导等多种重要生物过程。
蛋白质具有多样的功能，包括结构功能（参与细胞骨架的形成）、调节功能（如激素、酶）、运输功能（如血红蛋白）等。
核酸分子是遗传信息的储存和传递者，DNA通过遗传信息的复制和准确传递确保后代的遗传稳定性，而RNA参与遗传信息的转录和翻译，将DNA上的遗传信息转换为蛋白质。
核酸血液筛查上海浩源
血筛核酸检测的内对照设计理念
中心理念：监测全程的实验过程包含病毒核酸提取、反转录 、及扩增过程的效率。
内对照选用：最好能达到上述三个条件，且能顾及仿真病毒 的安全性。
P36
核酸血液筛查系统
核酸血液筛查系统
核酸检测样本汇集设备
自动化核酸提取设备
PCR扩增和扩增产物的检测设备
May 7, 2019
P37
血站核酸检测样本的采集、运送和保存 May 7, 2019
标本的采集-离心
离心条件
800-1600g 20min 离心分离的时间要求—HCV RNA 和HIV RNA 研究方式不同（样本、检测）结论差异大
离心时间 完成地点
P45
血站核酸检测样本的采集、运送和保存 May 7, 2019
May 7, 2019
第一步：细胞的裂解： 破碎细胞，并向溶液 中加入磁珠。
P11
第二步：结合核酸：pH较 低，在高盐环境下，硅胶磁 珠带正电荷，选择性的与优 化试剂中的核酸结合
核酸血液筛查相关技术
磁珠法提取核酸
May 7, 2019
第三步：洗涤：用洗 涤液将非核酸成分冲 洗分离（为清洗干净 该步骤可以重复多 次）。
加热或碱性条件下， DNA在“糖-磷酸骨架”处断裂
模板无法扩增
P30
核酸血液筛查相关技术
dUTP-UNG作用示意图
May 7, 2019
P31
核酸血液筛查相关技术
dUTP-UNG优缺点
May 7, 2019
优点
缺点
1.防止含dU产物的污染 2.不影响目的片段的扩增 3.作用条件简单，易实现。
Text
5’
Taq
3’
PCR技术简介(1)
分子生物学概论 ‐‐ PCR技术简介前言一滴残留在裙子上的精液使得美国总统Bill Clinton不得不坦承他与白宫实习生有不正当的关系。
因为他知道现在的生物科技就连一个精子也能被用来做为证据。
这种将极微量的生物标本化为可供鉴定的现代技术正是PCR(Polymerase chain reaction)‐‐聚合酶链式反应具有的特色之一。
这也是分子生物医学令人震撼的一例。
何谓PCR简单的说，PCR就是利用DNA聚合酶对特定基因做体外或试管内 (In Vitro) 的大量合成。
基本上它是利用DNA聚合酶进行专一性的连锁复制.目前常用的技术,可以将一段基因复制为原来的一百亿至一千亿倍。
PCR的要素基本的PCR须具备１.要被复制的DNA模板 (Template) ２.界定复制范围两端的引物(Primers). ３.DNA聚合酶 (Taq. Polymearse) 4.合成的原料及水。
PCR的反应包括三个主要步骤，分别是1). Denaturation 2). Annealing of primers, and 3). Extension of primers。
所谓 Denaturing乃是将DNA加热变性， 将双股的DNA加热后转为单股DNA以做为复制的模板. 而Annealing 则是令 Primers于一定的温度下附着于模板DNA两端。
最后在DNA聚合酶 (e.g. Taq‐polymerase) 的作用下进行引物的延长 (Extension of primers)及另一股的合成。
PCR的历史PCR的发展可以说是从DNA合成酵素的发现缘起。
DNA合成酵素最早于1955年发现 (DNA polymerase I), 而较具有实验价值及可得性的Klenow fragment of E. Coli 则是于70年代的初期由Dr. H. Klenow 所发现, 但由于这个酵素是一种易被热所破坏之酵素, 因此不符合一连串的高温连锁反应所需。
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结构、识别、调节、 催化、转运、运动、 免疫等
真核细胞的结构特点
DNA 以染色质 形式存在于细 胞核中
细胞核
核糖体
线粒体 含有 mtDNA
滑面内质网 线粒体
粗面内质网 高尔基体
溶酶体
原核细胞的结构特点
基因组 DNA 存在 于类 (拟) 核中
人类微生物组计划 ( Human
Microbiome Project, HMP ) 旨在对人体不同部位 (包括鼻 腔，口腔，皮肤，胃肠道和 泌尿生殖道) 的微生物群落进 行定性，并分析这些微生物 在人类健康和疾病中的作用。
第一部分 核酸分子的组成和结构
核酸 (nucleic acid) 是由核苷酸组成的生物大分子。
• 脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)：储 存遗传信息。
• 核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)：传递遗传信 息，指导蛋白质的生物合成。
医学分子生物学
马究核酸和蛋白质的结构与功 能的学科。
在分子水平上阐述基因的结构、基因组的复 制、基因的表达和调节、蛋白质与核酸的相互作 用、蛋白质与蛋白质的相互作用。
Replication 基因组
基因表达
基因
基因表达是极其复杂的过程，多种因素 控制 mRNA 和蛋白质的生成以及蛋白质 的平衡。
医学分子生物学 (供长学制 学生和研究生用) 田余祥 秦宜德 主编
ISBN 7030379551 科学出版社 (2013)
第一篇 遗传物质的结构基础 (第 1-3 章) 第二篇 遗传信息的传递及其调控 (第 4-8 章) 第三篇 分子生物学常用的方法与技术 (第 9-12 章) 第四篇 专题篇 (第 13-19 章)
利用分子生物学技术解决以下问题：
• 致病机理的研究 • 药物作用靶点 (标) 及药物研发 • 蛋白质药物 • 基因诊断 • 基因治疗 • 疫苗
主要内容
• 生物大分子 (核酸、蛋白质) 的结构 • 基因和基因组 • 遗传信息传递 (DNA 复制和修复；RNA 转录；蛋白质生
物合成) • 基因表达及其调控 • 常用的分子生物学技术 (基因克隆及表达、DNA 测序、
构成 DNA 的核苷酸 构成 RNA 的核苷酸
NMP 核苷一磷酸 NDP 核苷二磷酸 NTP 核苷三磷酸
DNA 分子的结构
DNA 的一级结构 (primary structure)
DNA 的二级结构 (second structure)
DNA 的高级结构
超螺旋结构 (supercoil) 染色质 (chromatin)
DNA 的一级结构
四种脱氧核糖核苷酸或四种 碱基的排列顺序称为 DNA 的一级结构。
ATGCGACGACGCGTGCTGACGGTGTGCCTGGCGCTCGTCTTGTGTGTGGT GGTTGTTCTCGCGGGTGGTTACTGGCTGTCGAATTCGCGGACGTTCCAGG TGGCCGGCGCGTTGGTTCATCGCGTTTCGACGCCCGAGAAGGTCGTCGCG TTGACGCTCGACGACGGGCCCACCGACGCGACACGTGTGGTGTTGCGCAC GCTGGCCGCCGCGCGGGTGCCCGCGACGTTCTACCTGACCGGGCGCGAAC TCGAAGCCGCACCCGATCTGGGTGCGGCCATCGCGGCGGCCGGACACGAG ATCGGCAATCACAGCTTCTCGCACCGGCGCATGGTGCTCATGTCATCGAA AACCGTTGCTTCCGAGCTGGAACGCACCGATGCCGCGATCCGCGCGACGG GCTACACCGGGCCCATCACTTTCCGGCCGCCGTACGGCAAGAAGCTCTGG TCGCTCCCCCGCTACCTTGCGGAGCATGACCGGATCTCGGTGACGTGGGA TGTGGAACCCGACTCGGCGACCGAACCCACGGCCGACGAGATCGTCGCGC AGACCGTCGACCAGGTGCGCCCGGGTTCGATCATCCTGCTACATGCCATG TACGGCAGTCGCGGGCCGACGCGCGCGGCGCTGCCGCGGATCATCTCCGA ATTGCAGTCAGCCGGATACCGTTTCGTCACGGTGTCGCAACTGATCGGGA TGTCGTGA
第十四章 基因结构和表达变化与疾病的关系 第十五章 可遗传的基因组变异与人类疾病易感性 第十六章 感染性疾病相关基因 第十七章 信号转导异常与细胞增殖和凋亡相关性 第十八章 细胞间通讯与 T 细胞应答调控 第十九章 在基因水平诊断疾病 第二十章 基因治疗研究 第二十一章 药物相关的分子生物学研究 第二十二章 分子生物学的新兴研究领域 第二十三章 生物信息学在基因和蛋白质研究中的应用
4. Roche Applied Science, Lab FAQS
医学分子生物学 (供8年制 及7年制临床医学等专业用) 冯作化 主编
ISBN 7-117-06927-9 人民卫生出版社 (2005)
第一章 绪论 第二章 基因 第三章 基因组 第四章 基因组核酸的复制 第五章 DNA 损伤与修复 第六章 基因的表达 第七章 翻译后功能蛋白质的形成和降解 第八章 基因表达的调控 第九章 细胞间通讯与信号转导 第十章 细胞增殖和凋亡的分子机制 第十一章 基因分析的基本策略 第十二章 基因功能分析的基本策略 第十三章 基因工程与基因体外表达
核酸分子杂交、PCR等) • 基因诊断与基因治疗 • 基因功能的研究方法
参考书
1. 冯作化主编，医学分子生物学 (供8年制及7年制临床医学 等专业用) ，人民卫生出版社 (2005) 2. 田余祥 秦宜德主编，医学分子生物学 (供长学制学生和 研究生用)，科学出版社 (2013)
3. Cornel Mülhard, Molecular Biology and Genomics (The Experimenter Series), Academic Press (2007)
细胞间与细胞信号转导的分子机制 细胞增殖与分化的分子机制 细胞凋亡的分子机制 衰老的分子机制 肿瘤发生发展与转移的分子机制 基因诊断与基因治疗 “组学”与生物信息学
1. What Is Molecular Biology? 2. Fundamental Methods 3. The Tools 4. The Polymerase Chain Reaction 5. RNA 6. Cloning DNA Fragments 7. Hybridization: How to Track Down DNA 8. DNA Analysis 9. Investigating the Function of DNA Sequences 10. Using Computers