现代分子生物学总结ppt课件
合集下载
现代分子生物学课件
分子生物学的建立和发展阶段 主要进展: 50年代提出了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制, 解决了遗传物质的自我复制和世代交替问题; 50年代末至60年代, 提出了“中心法则”和操纵子学说, 成功地破译了遗传密码, 阐明了遗传信息的流动与表达机制。 P. 11
2.主要研究内容
#2022
分子生物学的研究内容 DNA重组技术
（1）DNA 重组技术（基因工程/遗传工程/基因操作/基因克隆/分子克隆） 在体外将不同的 DNA 片段 (整个基因或基因的 一个部分) 按照人们的设计定向连接起来后，转入 特定的受体细胞，使重组基因在受体细胞中与载体 同时复制并得到表达，从而赋予生物体新的遗传特 性, 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物 产品。
DNA重组操作主要包括: DNA (基因组和质粒DNA) 提取和纯化 PCR (聚合酶链反应) 基因扩增 DNA聚合酶 DNA分子切割 限制性内切酶 DNA片段与载体连接 DNA连接酶 DNA凝胶电泳 细胞转化及重组子的筛选与鉴定等
பைடு நூலகம்
构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中
分子生物学的基本原理 （p 11)
生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规
都是相同的。
某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定
则。
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。
了它的属性。
第一章 绪论 三. 主要研究内容
分子水平是指 携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着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主要是指 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, 从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
分子生物学PPT课件
04 蛋白质的结构与功能
蛋白质的化学组成与结构
蛋白质的基本组成单 位
氨基酸，具有氨基和羧
基的有机化合物。
氨基酸的种类
20种常见氨基酸，根据 侧链R基的不同进行分 类。
蛋白质的一级结构
氨基酸的线性排列顺序 ，包括肽键和二硫键的 连接。
蛋白质的高级结构
二级结构（α-螺旋、β折叠等）、三级结构和 四级结构。
01
其他RNA
如miRNA、snRNA等，在基因表达调控、 RNA加工等方面发挥作用。
04
03
RNA的合成与加工
01
02
03
转录
以DNA为模板，通过RNA 聚合酶的作用，合成RNA 的过程。
加工
新合成的RNA需要经过一 系列加工过程，如剪接、 修饰等，才能成为成熟的 RNA分子。
转录后调控
通过RNA干扰、RNA编辑 等方式对RNA进行转录后 水平的调控，影响基因的 表达。
03
DNA连接酶的种类和应用
04
重组DNA分子的构建和筛选
PCR技术及其应用
01
PCR技术的原理及步骤
02
03
04
引物的设计与优化
PCR反应体系的组成及优化
PCR技术的应用举例
基因克隆与基因工程
基因克隆的定义和原理 基因表达载体的构建和选择
基因工程的基本步骤 基因工程的应用举例
分子生物学在医学、农业等领域的应用
医学领域的应用
基因诊断、基因治疗、药物研 发等
工业领域的应用
酶工程、发酵工程、生物制药 等
农业领域的应用
转基因作物、基因编辑育种、 农业生物技术等
环境领域的应用
环境监测、污染治理、生态修 复等
现代分子生物学ppt课件
现代分子生物学ppt课件
目录
• 分子生物学概述 • 基因与基因组 • DNA复制与修复 • RNA转录与加工 • 蛋白质翻译与修饰 • 基因表达调控 • 分子生物学技术与应用
01 分子生物学概述
分子生物学的定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的 结构和功能，以揭示生命现象本 质的科学。
重组DNA技术的应用
阐述重组DNA技术在基因克隆、基因表达、基因治疗等领域的应 用。
重组DNA技术的优缺点
分析重组DNA技术的优点，如高效、精确等，同时也指出其存在 的缺点，如安全性问题等。
PCR技术原理，包括引物设计、DNA聚合酶的作用 等。
PCR技术的应用
基因表达的调控
研究基因表达在时间和空间上的调控机制， 包括转录因子、表观遗传学等。
分子生物学与生物学的关系
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学研究生物大分子的结构和功能，是揭示生命现象本
质的基础科学。
分子生物学推动生物学的发展
02
随着分子生物学理论和技术的不断发展，生物学的研究领域不
断拓宽，研究水平不断提高。
microRNA调控
一类非编码小RNA分子，通过与靶mRNA结合抑制其翻译或促进 其降解来调节基因表达。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
细胞分化和发育
能量代谢平衡
响应生物和非生物胁迫
基因表达调控使生物能够根据 不同环境条件调整其生理和代 谢状态，以维持生存和繁殖。
在细胞分化和发育过程中，基 因表达调控确保不同类型细胞 具有独特的表型和功能。
列举PCR技术在DNA片段扩增、基因突变分析、基因表达分析等领 域的应用。
目录
• 分子生物学概述 • 基因与基因组 • DNA复制与修复 • RNA转录与加工 • 蛋白质翻译与修饰 • 基因表达调控 • 分子生物学技术与应用
01 分子生物学概述
分子生物学的定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的 结构和功能，以揭示生命现象本 质的科学。
重组DNA技术的应用
阐述重组DNA技术在基因克隆、基因表达、基因治疗等领域的应 用。
重组DNA技术的优缺点
分析重组DNA技术的优点，如高效、精确等，同时也指出其存在 的缺点，如安全性问题等。
PCR技术原理，包括引物设计、DNA聚合酶的作用 等。
PCR技术的应用
基因表达的调控
研究基因表达在时间和空间上的调控机制， 包括转录因子、表观遗传学等。
分子生物学与生物学的关系
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学研究生物大分子的结构和功能，是揭示生命现象本
质的基础科学。
分子生物学推动生物学的发展
02
随着分子生物学理论和技术的不断发展，生物学的研究领域不
断拓宽，研究水平不断提高。
microRNA调控
一类非编码小RNA分子，通过与靶mRNA结合抑制其翻译或促进 其降解来调节基因表达。
基因表达调控的生物学意义
适应环境变化
细胞分化和发育
能量代谢平衡
响应生物和非生物胁迫
基因表达调控使生物能够根据 不同环境条件调整其生理和代 谢状态，以维持生存和繁殖。
在细胞分化和发育过程中，基 因表达调控确保不同类型细胞 具有独特的表型和功能。
列举PCR技术在DNA片段扩增、基因突变分析、基因表达分析等领 域的应用。
现代分子生物学课件()生物信息的传递(上)
转录的终止
转录终止于特定的终止子 区域，RNA聚合酶在此处 停止合成RNA链。
DNA的翻译
翻译的起始
mRNA与核糖体结合，形 成翻译起始复合物。
翻译的延伸
核糖体沿着mRNA移动， 并连续合成多肽链，直到 遇到终止密码子。
翻译的终止
核糖体遇到终止密码子时 停止合成多肽链，释放出 合成的多肽链。
03
了解信号转导、基因表达调控和细胞 信号转导等不同类型的信息传递方式。
02
DNA的复制、转录与翻译
DNA的复制
复制的起始
DNA复制起始于特定的起始点， 称为复制子或复制起始位点。
半保留复制
DNA复制过程中，每条新链都是 以原有的母链作为模板，形成互补 链，因此每个DNA分子都保留了 原有的遗传信息。
信号转导与基因表达调控的异常 可以导致多种疾病的发生和发展，
如癌症、心血管疾病、代谢性疾 病等。
这些异常可以包括信号转导通路 的异常激活、基因表达调控的异 常调节、信号分子和酶的突变等。
深入了解信号转导与基因表达调 控的机制，有助于发现新的药物 靶点和治疗策略，为疾病的预防
和治疗提供新的思路和方法。
当核糖体遇到终止密码子时，肽链合成停 止，释放出合成的多肽链。
蛋白质表达的调控
转录水平调控
基因的转录是蛋白质合成的第一 步，转录水平的调控主要通过调 节基因的转录效率和起始时间来
实现。
翻译水平调控
翻译水平的调控主要通过影响 mRNA的稳定性、翻译起始和肽
链延伸等过程来实现。
蛋白质修饰
蛋白质的磷酸化、乙酰化、甲基 化等修饰可以影响蛋白质的活性
调控细胞功能 生物信息传递参与调控细胞的各种功能，包括代 谢、增殖、分化和凋亡，对维持机体稳态具有重 要意义。
分子生物学课件ppt
转基因技术
转基因技术是将外源基因导入生物体，实现基因的过 表达或补充。转基因技术的关键在于选择合适的载体 和导入方法。
THANKS
感谢观看
基因编辑技术的应用
基因编辑技术在许多领域都有广泛的应用，如罕见病治疗、癌症免疫治疗、农业育种等。 通过基因编辑技术，可以实现对特定基因的敲除、敲入或修饰，以达到治疗或改良的目的 。
基因编辑技术的伦理问题
虽然基因编辑技术具有巨大的潜力，但也引发了伦理和法律等方面的争议。在应用基因编 辑技术时，需要充分考虑伦理和法律问题，确保技术的合理应用和规范发展。
发展趋势
基因组学、蛋白质组学、代谢组学等 多组学研究，跨学科交叉融合，生物 信息学和计算生物学的发展等。
02
分生物学基本概念
基因与DNA
基因
基因是生物体内携带遗传信息的最小 单位，负责编码蛋白质或RNA分子 。
DNA
DNA是生物体的主要遗传物质，由四 种不同的脱氧核苷酸组成，通过特定 的序列排列储存遗传信息。
高通量测序
高通量测序是指一次可以对大量DNA或RNA分子进行序列测定的技术。高通量测序技术极大地提高了 基因组学和转录组学研究的效率，为生物医学研究提供了强大的工具。
04
分子生物学应用
生物医药研究
01
02
03
药物设计与开发
利用分子生物学技术，研 究药物与靶点的相互作用 ，提高药物的疗效和降低 副作用。
分子生物学前沿研究
表观遗传学研究
01
表观遗传学研究
表观遗传学是研究基因表达的调控机制，通过研究DNA甲基化、组蛋
白修饰等机制，揭示基因表达的调控规律，以及环境因素对基因表达的
影响。
02
完整版《分子生物学》 ppt课件
底物
模板 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
识别 起始 延伸 终止
启动子（－10区、－35区） 转录单位相关概念 CAP位点 识别过程
不依赖ρ因子的终止子: 内在终止子（intrinsic terminator ） 依赖ρ因子的终止子（ ρ-dependent terminator ）有发夹结构，但GC含量少， 无U串
核mRNA内含子的剪接 Ⅰ内含子的剪接 Ⅱ类内含子的剪接 反式剪接
核mRNA的 拼接体的拼接
类型ⅰ 自我拼接
类型ⅱ自我 拼接
剪接、3’末端CCA结构、碱基修饰 内含子切除（核酸酶的作用，不是
转酯反应） 连接外显子
蛋 白 参与蛋白质生物合成的物质 质 的 蛋白质生物合成过程 生 物 蛋白质合成的干扰与抑制 合 成 蛋白质的降解
一般模式 复制型转座模式 非复制型转座模式 保守型转座模式 TnA转座模式
通过反义RNA的翻译水平控制 甲基化作用控制转座酶合成及
其与DNA的结合
转座引起插入突变 造成插入位点靶DNA的少量碱基
对重复 插入位点出现新基因 引起染色体畸变 转座引起的生物进化 切除效应 外显子改组
动子：（上游控制元件），－165～ －40，影响转录的频率。
♠ -25bp:TATA盒（Hogness box）,识别起 始位点
♠ -75bp:CAAT盒(CAATCT) ，决定启动子
♠ -110bp:GC盒的(G转G录GC频G率G)，R调N控A起始聚和合酶I的启动子
转录频率
RNA聚合酶Ⅱ的启动子
分子生物学 Molecular Biology
总结复习 Review and Summarize
2020/12/22
1
绪论
引言 分子生物学简史 分子生物学的研究内容 分子生物学进展 分子生物学展望
现代分子生物学课件
现代分子生物学课件一、引言分子生物学是研究生物大分子（如DNA、RNA和蛋白质）的结构、功能和相互作用的科学。
随着科学技术的飞速发展，现代分子生物学已经取得了许多重要的突破，为生命科学、医学、农业等领域的研究和应用提供了强大的理论和技术支持。
本课件旨在介绍现代分子生物学的基本原理、技术方法和研究进展，以帮助学生更好地理解分子生物学的基本概念，掌握相关实验技术，并为未来的科研工作打下坚实的基础。
二、DNA的结构与功能DNA是生物体内携带遗传信息的分子，其双螺旋结构由两条互相缠绕的链组成。
DNA分子由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞状细胞素）组成，它们通过氢键相互配对，形成碱基对。
DNA 的主要功能是存储和传递遗传信息，指导蛋白质的合成，从而调控生物体的生长、发育和代谢等生命活动。
三、基因的表达与调控基因的表达是指DNA序列转化为功能蛋白质的过程，包括转录和翻译两个阶段。
转录是指DNA模板上的信息被复制成RNA分子的过程，翻译是指RNA分子被翻译成蛋白质的过程。
基因的表达受到多种因素的调控，包括转录因子、染色质结构、DNA甲基化等。
这些调控机制确保了基因在适当的时空条件下表达，从而维持生物体的正常生理功能。
四、分子生物学技术1.PCR（聚合酶链反应）：一种在体外扩增DNA片段的技术，具有高灵敏度、高特异性和操作简便等特点。
2.克隆技术：将DNA片段插入到载体中，使其在宿主细胞中复制和表达的技术。
3.基因敲除和敲入：通过基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）对生物体的基因进行精确修改，以研究基因的功能。
4.蛋白质组学：研究生物体内所有蛋白质的表达、修饰和相互作用的技术。
5.代谢组学：研究生物体内所有代谢物的种类、含量和变化的技术。
五、现代分子生物学研究进展1.基因组学：人类基因组计划的完成，揭示了人类基因组的整体结构和功能。
2.系统生物学：通过整合生物学数据，研究生物系统的整体行为和调控机制。
2024版《现代分子生物学》朱玉贤第五版北大课件
翻译后加工
新生肽链经过加工修饰，如剪切、 折叠、修饰等，成为具有生物活性 的蛋白质。
20
蛋白质翻译后加工修饰类型举例
2024/1/28
N-端fMet或Met的切除
新生肽链N-端的甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸通常被切 除。
二硫键的形成
半胱氨酸残基之间可以形成二硫键，对蛋白质的稳 定性和活性有重要作用。
化学修饰
生物工程
表观遗传学机制可以影响细胞的分化和发育，因此通过表观遗传学手段来改造细胞或生物体可能成为一种新 的生物工程技术。例如，利用表观遗传学手段来实现细胞重编程和再生医学应用。
26
06
现代分子生物学技术应用与 发展趋势
2024/1/28
27
DNA测序技术原理及应用领域拓展
DNA测序技术原理
通过特定的生物化学方法，将 DNA片段化并逐一测定其碱基序 列，从而获得完整的基因序列信
组修复等。
DNA损伤修复对于维持细胞基 因组稳定性和防止突变具有重要
意义。
2024/1/28
11
基因突变与遗传多样性
基因突变是指DNA序列中碱基的替换、 插入或缺失。
基因突变是生物进化的原材料，对于 生物适应环境和进化具有重要意义。
2024/1/28
基因突变可以产生新的等位基因，增 加遗传多样性。
序列比对与注释
01
利用生物信息学方法对基因序列进行比对和注释，揭示基因功
能和进化关系。
基因表达谱分析
02
通过高通量测序技术，研究基因在不同条件下的表达谱变化，
解析基因调控网络。
蛋白质结构与功能预测
03
利用生物信息学方法预测蛋白质的三维结构和功能，为药物设
计和蛋白质工程提供理论支持。
新生肽链经过加工修饰，如剪切、 折叠、修饰等，成为具有生物活性 的蛋白质。
20
蛋白质翻译后加工修饰类型举例
2024/1/28
N-端fMet或Met的切除
新生肽链N-端的甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸通常被切 除。
二硫键的形成
半胱氨酸残基之间可以形成二硫键，对蛋白质的稳 定性和活性有重要作用。
化学修饰
生物工程
表观遗传学机制可以影响细胞的分化和发育，因此通过表观遗传学手段来改造细胞或生物体可能成为一种新 的生物工程技术。例如，利用表观遗传学手段来实现细胞重编程和再生医学应用。
26
06
现代分子生物学技术应用与 发展趋势
2024/1/28
27
DNA测序技术原理及应用领域拓展
DNA测序技术原理
通过特定的生物化学方法，将 DNA片段化并逐一测定其碱基序 列，从而获得完整的基因序列信
组修复等。
DNA损伤修复对于维持细胞基 因组稳定性和防止突变具有重要
意义。
2024/1/28
11
基因突变与遗传多样性
基因突变是指DNA序列中碱基的替换、 插入或缺失。
基因突变是生物进化的原材料，对于 生物适应环境和进化具有重要意义。
2024/1/28
基因突变可以产生新的等位基因，增 加遗传多样性。
序列比对与注释
01
利用生物信息学方法对基因序列进行比对和注释，揭示基因功
能和进化关系。
基因表达谱分析
02
通过高通量测序技术，研究基因在不同条件下的表达谱变化，
解析基因调控网络。
蛋白质结构与功能预测
03
利用生物信息学方法预测蛋白质的三维结构和功能，为药物设
计和蛋白质工程提供理论支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
整理课件
4
分子生物学的研究内容 1、DNA重组技术（基因工程） 目的是将不同的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。
整理课件
5
分子生物学的研究内容 2、基因表达调控研究（转录或翻译水平） 原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平；真
整理课件
3
证明DNA是遗传物质的两个关键性试验
2、Hershey和Chase的噬菌体DNA侵染细菌实验： 当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷
酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记 核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌， 经过1-2个噬菌体DNA复制周期后进行检测，子代噬菌 体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含有30%以上的 32P标记。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。
分析整理，从中发现新的规律，在基因组或系统 水平上全面分析基因的功能。
整理课件
8
染色体（chromosome） 亲代将自己的遗传物质以染色体的形式传给子代，
保持了物种的稳定性和连续性，所以染色体在遗 传上起着主要作用，是遗传物质的主要载体。 染色体包括DNA和蛋白质两大部分。 染色体特征：分子结构相对稳定；能自我复制；能 够指导蛋白质的合成；能够产生可遗传的变异。
核生物基因表达的调控可以发生在各种不同的水 平上。 基因表达调控主要表现在信号转导研究、转录因子 研究及RNA剪辑3个方面。
整理课件
6
分子生物学的研究内容 3、结构分子生物学 包括结构的测定、结构运动变化规律的探索以及结
构与其生物学功能相互关系的建立3个主要研究方 向。
整理课件
7
分子生物学的研究内容 4、基因组 在测定基因组序列的基础上，借助计算机技术对其
整理课件
11
非组蛋白的一般特性： 1、多样性：种类多，包括：酶类、骨架蛋白、肌动蛋白、肌球 蛋白、原肌蛋白等。 2、组织特异性：同一个体的不同组织，基因表达的差异与组织 专一性有关。 3、种属特异性：不同物种，组蛋白存在保守性，非组蛋白差异 很大，反映物种的多样性。
整理课件
12
真核生物基因组DNA特点：
分子生物学 总结一
整理课件
1
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 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。广义上，分子生物学包括对蛋白质和核 酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平 上阐明生命现象和生物规律。
整理课件
2
证明DNA是遗传物质的两个关键性试验
1、Avery的肺炎双球菌转化试验：
先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀灭活性以后、以及活 的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠，发现这些细菌 自然丧失了致病能力。当将烧煮杀死的S型细菌和活 的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。 解剖死鼠，发现有大量活 的S型（而不是R型细菌）。 实验证明，死细菌DNA进行了可遗传的转化，从而导 致了小鼠死亡。
整理课件
9
真核细胞染色体的组成
蛋白质
组蛋白
非组蛋白
（
H1、H2A、H2B、H3、H4 染色体的结构蛋白
）
高速泳动蛋白：与DNA的超螺
+
旋结构有关。
DNA
= 核小体
DNA结合蛋白：与DNA的复制 或转录有关的酶或调解物质。
A24非组蛋白：功能不详。
整理课件
10
组蛋白的一般特性： 1、进化上的极端保守性（ H3、H4 最保守）； 2、无组织特异性； 3、肽链上氨基酸分布具有不对称性（碱性氨基酸集中分布在N 端的半条链上）； 4、存在较普遍的修饰作用（甲基化、乙基化、磷酸化等）； 5、富含赖氨酸的组蛋白的H5。
13
真核细胞DNA序列分类：
1、不重复序列，如多数的结构基因（单拷贝基因）等； 2、中度重复序列，如rRNA（28S、5.8S及18S rRNA ）以及
部分结构基因（组蛋白）等； 3、高度重复序列，如卫星DNA（真核生物特有，不转录）。
整理课件
14
பைடு நூலகம்
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。
C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。 C值反常现象：指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，
即基因组的大小与遗传复杂性之间没有必然联系，某些低等 的生物C值却很大，如一些两栖类动物的C值甚至比哺乳动物 还大。
整理课件