C4-Gene mutation and exchange 分子生物学双语课程PPT
生物专业英语教学案 分子遗传学与基因组编辑

生物专业英语教学案分子遗传学与基因组编辑生物专业英语教学案分子遗传学与基因组编辑IntroductionThe study of molecular genetics and genome editing plays a crucial role in the field of biology. This educational case aims to provide students with a comprehensive understanding of these topics and their practical applications. By the end of this lesson, students will gain knowledge about the principles of molecular genetics and genome editing techniques.I. Molecular GeneticsA. Introduction to Molecular Genetics1. Definition and Importance of Molecular Genetics2. Key Concepts: DNA, RNA, and ProteinB. DNA Structure and Replication1. Overview of DNA Structure2. Complementary Base Pairing3. DNA Replication ProcessC. Transcription and Translation1. Transcription Process: DNA to RNA2. Genetic Code and mRNA Codons3. Translation Process: mRNA to ProteinD. Genes and Genomes1. Gene Definition and Functions2. Types of Genes: Structural, Regulatory, and Non-coding3. Genomes: Prokaryotes vs. EukaryotesII. Genome Editing TechniquesA. Introduction to Genome Editing1. Definition and Importance of Genome Editing2. Molecular Tools for Genome Editing3. Applications in Biotechnology and MedicineB. CRISPR-Cas9 System1. Overview of CRISPR-Cas92. Components and Mechanism of Action3. Targeting and Cleavage of DNAC. Genome Editing Methods1. Homology-Directed Repair (HDR)2. Non-Homologous End Joining (NHEJ)3. Base Editing and Epigenome EditingD. Ethical Considerations of Genome Editing1. Potential Benefits and Risks2. Ethical Guidelines and Regulations3. Discussions on Controversial CasesIII. Applications of Genome EditingA. Plant Biotechnology1. Crop Improvement and Increased Yield2. Disease Resistance and Pest Control3. Nutritional EnhancementB. Animal Biotechnology1. Disease Modeling and Drug Development2. Livestock Improvement and Genetic Engineering3. Conservation Efforts and Endangered Species RecoveryC. Human Gene Therapy1. Treatment of Genetic Disorders2. Cancer Immunotherapy3. Ethical and Moral ImplicationsConclusionThis comprehensive molecular genetics and genome editing teaching case provides students with a solid foundation in understanding the principles and applications of these fields. With the knowledge gained, students will be equipped to explore further research and advancements in molecular genetics and contribute to the field of biology.。
分子生物学双语课程的教与学

O 引 言
以能力和 素质培 养 为 主 ; 习分 子 生物 学 的基 础 学
华 中师范 大学 的《 分子 生物学 ( 双语 ) 课程 于 》 20 0 2年开始 执 行 。现 有 6名 教 师 参 加 这 项 课 程
知识 ; 习分子生 物学研究 方 法 ; 习英语专 业书பைடு நூலகம் 学 学
籍 的阅读 ; 学习分 子生物 学专业 英语 术语 ; 高学 提
J u n l fHih rCo r s o d n eEd c to Na u a ce c s o r a g e re p n e c u ain( t r lS in e ) o
的教学工 作 , 教学团 队成员全 部具 有博 士学位 , 均
为海外 留学 回国人 员 , 别 负 责对 生 物科 学 专 业 分
生 的 国际竞 争力 , 学 生具 备 进 入 生命 科 学领 域 使 国内外先进 实验室 深造 的条件 。其 目的不是 灌输 学生 一些 知识 , 是培养学 生 自学 , 而 主动学 习和 自
第 2 3卷第 4期
21 0 0年 8月
高等 函授 学报 ( 自然 科学版 )
J u n lo g e re p n e c u a in Na u a ce c s o r a fHih rCo r s o d n eEd c to ( t r l in e ) S
Vo . 3 No 4 I2 .
了此 门课 程 在教 材 选 用 、 授课 及 考 核 方 式等 方 面 的特 色 。并提 出 了开 展 分子 生 物 学 双 语 课 程 的 难 点和 相 应 的 应 对措 施 , 以期 能 为 其他 院校 开展 分 子 生物 学双 语 课 程提 供 了一 定 的 参 考 和 借 鉴 。
2024年《分子生物学》全册配套完整教学课件pptx

运输功能
如载体蛋白,血红蛋白等 ,在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白,参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素,生长因子等,调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白,动物体 内的肌红蛋白等,储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息,制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用,指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因, 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术,修复或敲除癌症 相关基因,抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义,同时也是疾病发生发展的重要因素。
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22
原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
26
DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤,如碱 基错配,可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基,再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤,如嘧啶 二聚体,通过切除一段包含受损部
2024分子生物学(全套课件396P)pdf

分子生物学(全套课件396P)pdf目录•分子生物学概述•DNA的结构与功能•RNA的结构与功能•蛋白质的结构与功能•基因表达的调控•分子生物学技术与应用PART01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分子生物学是研究生物大分子,特别是蛋白质和核酸的结构、功能、相互作用及其在生命过程中的作用机制和调控规律的科学。
分子生物学的发展自20世纪50年代以来,随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、基因工程技术的建立等一系列重大科学事件的发生,分子生物学迅速崛起并渗透到生命科学的各个领域,推动了整个生物科学的飞速发展。
分子生物学的研究对象与任务分子生物学的研究对象主要包括蛋白质、核酸、糖类等生物大分子,以及由这些大分子所组成的各种亚细胞结构和细胞器。
分子生物学的研究任务揭示生物大分子的结构、功能及其相互作用机制;阐明生物大分子在生命过程中的作用机制和调控规律;探索生物大分子的进化与起源等问题。
分子生物学是在遗传学的基础上发展起来的,遗传学为分子生物学提供了研究对象和研究方法。
同时,分子生物学的发展也推动了遗传学的深入研究,使得遗传学从传统的表型遗传学向分子遗传学转变。
生物化学是研究生物体内化学过程的科学,而分子生物学则是研究生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上有一定的重叠和交叉,但侧重点不同。
生物化学更注重生物体内化学过程的动态变化,而分子生物学则更注重生物大分子的静态结构和功能。
细胞生物学是研究细胞结构和功能的科学,而分子生物学则是研究细胞内生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上相互补充,共同揭示细胞的生命活动规律。
细胞生物学为分子生物学提供了研究对象和研究背景,而分子生物学则为细胞生物学提供了更深入的研究手段和视角。
与遗传学的关系与生物化学的关系与细胞生物学的关系分子生物学与其他学科的关系PART02DNA的结构与功能1 2 3脱氧核糖核苷酸,由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。
分子生物学(英文版)

Chapter 3 Nucleic Acid1. Physical and chemical structure of DNA●Double-stranded helix● Major groove and minor groove● Base pairing● The two strands are antiparallel● G+C content (percent G+C)● Satellite DNASatellite DNA consists of highly repetitive DNA and is so called because repetitions of a short DNA sequence tend to produce a different frequency of the nucleotides adenine, cytosine, guanine and thymine, and thus have a different density from bulk DNA — such that they form a second or ’satellite’ band when genomic DNA is separated on a density gradient。
2。
Alternate DNA structureTwo bases have been extruded from base stacking at the junction. The white line goes from phosphate to phosphate along the chain。
O is shown red, N blue, P yellow and C grey.3. Circular and superhelical DNADNA can also form a double-stranded, covalently-closed circle。
2024年度现代分子生物学课件完整版

DNA重组的方式与意义
01
02
03
04
同源重组
发生在同源序列之间的重组, 包括交叉互换和非交叉互换两
种类型
位点特异性重组
发生在特定DNA序列之间的 重组,需要特定的重组酶催化
2024/3/24
转座重组
通过转座子的移动实现的 DNA重组
DNA重组的意义
促进生物进化,产生生物多样 性;参与基因表达调控;修复
翻译水平调控
通过mRNA的稳定性、翻译起始速率等因素控 制蛋白质合成的数量和质量。
表观遗传学调控
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式影响基因表 达的可遗传变化。
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适应环境变化
使生物体能够根据不同环境条件调整基因表达模式 ,以维持内环境稳定。
细胞分化与发育
在细胞分化和发育过程中,基因表达调控确保不 同细胞类型具有独特的表型特征。
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分子生物学的研究内容
生物大分子的结构与功能
遗传信息的传递与表达
研究生物大分子如蛋白质、核酸等的结构 特点、理化性质以及生物功能。
研究DNA复制、RNA转录和蛋白质翻译等 遗传信息传递过程及其调控机制。
基因表达的调控
细胞信号传导与基因表达调控
研究基因表达的时空特异性以及环境因素 对基因表达的影响。
蛋白质相互作用研究
利用酵母双杂交、免疫共沉淀等技术研究蛋 白质之间的相互作用及其功能。
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蛋白质测序
利用质谱等技术对蛋白质序列进行测定,包 括肽质量指纹图谱、蛋白质组学等。
蛋白质表达与功能分析
通过基因工程手段在特定宿主中表达目标蛋 白质,研究其结构和功能。
《分子生物学》课程教学大纲

《分子生物学》课程教学大纲课程代码:0700163课程负责人:刘青珍课程中文名称: 分子生物学课程英文名称:Molecular Biology课程类别:必修课程学分数:3课程学时数:54授课对象:生科院国际班、弘毅班、生物学基地班、生物学技术基地班、化学生物学基地班本课程的前导课程:生物化学,遗传学,细胞生物学一、教学目的本课程在生物化学、遗传学和细胞生物学基本知识的基础上,从生物大分子水平阐述基因组的保持、基因组的表达和基因表达调控的机制;并在掌握理论知识的基础上,系统介绍基本分子生物学技术的原理及其应用。
本课程授课内容是学生将来从事生物学研究所需掌握的基础理论知识。
因此,在讲授理论知识的同时,我会提醒学生注意相关知识与科学研究之间的联系,以促进学生的科研思维能力,为学生今后从事科研工作奠定一定基础。
本课程是英文或双语授课, 以提高学生在分子生物学相关知识方面的英语听力、英语思维能力和英语表达能力,为学生适应研究生学习阶段阅读英文文献的要求和顺利进入日趋国际化的工作岗位打好基础。
二、教学任务重点掌握:原核生物和真核生物保持和表达遗传信息及基因表达调控的分子机制。
掌握:常规分子生物学技术原理。
熟悉:在基因组保持、表达和基因调控中主要酶和蛋白质的结构和作用机制;分子生物学技术在鉴定、诊断和治疗中的作用。
三、课程内容与学时分配课程内容与学时分配表第一章相互认识及课程简介1.认识学生、了解学生的英语水平, 并据此初步确定授课语言比例及英语语速。
2.课程介绍:介绍教学目标和方法及教学内容和安排。
3.促使学生开始像科学家一样思考。
4.完成学习小组分组。
第二章基因组保持1-核酸与染色体的结构(教材第6至第7章)第一节DNA的结构与拓扑异构酶重点:DNA的双螺旋结构与DNA的功能和复制之间的关系,以及DNA拓扑异构酶在解决细胞中DNA拓扑结构中的重要性。
第二节RNA的结构与核酶重点:RNA可以折叠成高级结构的机制,不同核酶的结构与功能。
2024《分子生物学全套》ppt课件

ppt课件contents •分子生物学概述•基因与基因组结构•DNA复制与修复机制•转录与翻译过程调控•蛋白质组学与代谢组学研究方法•现代分子生物学技术应用•生物信息学在分子生物学中应用•分子生物学前沿领域及未来发展趋势目录分子生物学概述分子生物学定义与特点分子生物学定义分子生物学特点以分子为研究对象,阐明生命现象的本质;与多学科交叉融合,推动生命科学的发展;实验技术手段不断更新,提高研究效率和准确性。
分子生物学发展历程早期发展阶段现代分子生物学阶段分子生物学研究内容及方法研究内容研究方法基因与基因组结构基因概念及功能基因功能基因定义基因通过编码蛋白质或参与生物体的各种生理和生化过程,从而控制生物的性状和表现。
基因分类基因组组成与结构特点基因组定义基因组是指一个生物体内所有基因的总和。
基因组组成基因组包括编码区和非编码区,其中编码区包含结构基因和调控基因,非编码区则包含一些重要的调控元件和重复序列。
基因组结构特点不同生物的基因组具有不同的结构特点,如原核生物基因组较小且连续,真核生物基因组较大且存在大量的重复序列和间隔区。
转录后水平调控转录后水平调控主要涉及mRNA 的加工、剪接、运输和降解等过程,通过这些过程可以影响mRNA 的稳定性和翻译效率。
基因表达概念基因表达是指基因转录成mRNA ,再翻译成蛋白质的过程。
基因表达调控机制生物体通过多种机制对基因表达进行调控,包括转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控和表观遗传调控等。
转录水平调控转录水平调控是最主要的基因表达调控机制,包括启动子、增强子、沉默子等顺式作用元件和反式作用因子的相互作用。
基因表达调控机制DNA复制与修复机制DNA复制过程及影响因素DNA复制过程影响因素DNA损伤类型及修复方式损伤类型包括碱基错配、单链断裂、双链断裂、碱基修饰等,这些损伤可能导致遗传信息的改变或丢失。
修复方式包括直接修复、切除修复、重组修复和跨损伤修复等,这些修复方式能够识别和修复DNA损伤,维护基因组的稳定性。
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l IS
target site
target sequence repeats directly flanked the IS
General pattern of DNA transposon
4.4.1.2 Composite transposon
A composite transposon has protein coding DNA segments flanked by inverted, repeated sequences that can be recognized by transposase enzymes.
repair
Comparing of 5 - methyl cytosine deamination and cytosine deamination
4.2 DNA repair
1 Mismatch repair
2 Uracil-N-glucosidic bond system
Glycosylase
4.4.1 Transposons and their structural characteristics
➢ Insertion sequences, IS ➢ Composite transposon ➢ TnA family
4.4.1.1 IS element
Insertion sequences are small relative to other transposable elements and only code for proteins (usually the transposase ) implicated in the transposition activity, allowing the IS to move, and also one regulatory protein which either stimulates or inhibits the transposition activity.
4.4.2 Transposons in eukaryotes 4.4.2.1 Transposons in maize
Autonomous element Nonautonomous element
(1)Ac-Ds system
11bp Ac
Ds
transposable element 是引起玉米糊粉层花斑不稳定 现象的遗传因子
糖基酶
Mismatch base
3 Photoreactivation
The pyrimidine dimer blocks DNA replication
photolyase binding energy Cut C-C bond
release
4 Excision repair(dark repair )
4.4.2.2 Transposons in Drosophila melanogaster
There are two kinds: ➢P ➢ Copia
31bp
The copia element is ~5000 bp long, with identical direct terminal repeats of 276 bp. Each of the direct repeats itself ends in related inverted repeats. A direct repeat of 5 bp of target DNA is generated at the site of insertion. The divergence between individual members of the copia family is slight, <5%; variants often contain small deletions.
Chapter Ⅳ
Gene mutation and exchange
4.1 Mutation
Mutations are heritable permanent changes (Addition, deletion, transition etc.) in the base sequence of DNA. It is the main factor in biological evolution.
(6) Isomerization (7)Branch migration
Meslson-Radding Model
2 Site-specific recombination
This involves the exchange of nonhomologous but specific pieces of DNA and is mediated by proteins (enzyme) that recognize specific DNA sequences.
Also known as general recomination, this process involve the exchange of homologous regions between two DNA molecules.
Example: The eukaryotic nonsister chromatid
Definition: A region of DNA that exhibits an
unusually high propensity to mutate. One of the main reasons is the modifications of the
bases, that deamination of 5- methylcytosine forming thymine.
chr.9
c
Ds
CI CcI i
SH Bz
Ac
Ds
cCiI
SsHh Bz
large colored sectors
Wx
Wx
(2)Spm-dSpm system
13bp
Spm/dSpm has two genes. tnpA consists of 11 exons that are transcribed into a spliced 2500 base mRNA. tnpB may consist of a 6000 base mRNA containing ORF1 + ORF2.
Transcripts of copia are found as abundant poly(A)+ mRNAs, representing both full-length and part-length transcripts. The mRNAs have a common 5' terminus. Several proteins are produced, probably involving events such as splicing of RNA.
base mutation by hydroxylamine
Structure of base analog
keto form enol form
5-BU caused the A-T to the G-C conversion
Pairing of 2 – amino purine and cytosine
recombination can be divided into three types:
➢
Homologous recombination;
➢
Site-specific recombination;
➢
Transpositional recombination
4.3.1 Homologous recombinantion
Conversion the A-T to the G-C caused by 2 – aminopurine(2-AP)
Some mutagenicities intercalate agent
Mutation mechanism induced by intercalate agent
3 Hot spot of mutation
exchange; Transformation of bacteria; bacterial transduction, etc.
4.3.1.1 Holliday model
4.3.1.2 Meslson-Radding model
There are 7 steps:
(1)Nicking (2)Strand displacement (3)Single-strand invasion (4)Loop cleavage (5)Strand assimilation
Composite transposons will also often carry one or more genes conferring antibiotic resistance.
4.1.1.3 TnA family
TnA family is about 5000bp, which is much greater than the insertion sequence. The same as composite transposon, TnA family also carries the gene who is responsible for its own transposition and other gene such as resistance gene β-amine acyl enzyme (AmpR) . It has no IS, but there are terminal repeat sequences of about 37-38bp in the end.