第一篇 分子生物学基本原理
分子生物学 第一章 绪论 PPT课件
逆转录酶
1970年， Baltimore和 Temin等同时各自发现了 逆转录酶，打破了遗传学的中心法则，使真核基因 的制备成为可能
1973年Cohen完成第一个基因工程实验 经体外重组获得杂合DNA 杂合子转化入大肠杆菌
所需元件： 限制性内切酶 连接酶 载体 受体细胞
基因工程过程示意图
①从细胞中分离 出DNA
2.DNA is a double helix
DNA is a double helix
3.The central dogma
定向基因改造设想
设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
设想二 能否让细菌“吐出”蚕丝？
设想三
能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵 的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了 可以定向改造生物的新技术——基因工程。
① ②
③ ④
②限制酶截取 DNA片断
③分离大肠杆菌 中的质粒
⑤ ⑥
④ DNA重组
⑤用重组质粒转 化大肠杆菌
⑥培养大肠杆菌克 隆大量基因
Two Methods for Delivering DNA into Plant Cells
分离毒素蛋白基因
将毒素基因插入 到Ti质粒中
制备抗虫 转基因植 物。
Friedrich Miescher (1844-1895)
1869年 法国的米歇尔从白细胞核中分离出DNA
1879年
德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体 1903年
Wilhelm Ludwig Johannsen 1857～1927
美国细胞学家萨顿提出了遗传的染色体学说
1909年
丹麦生物学家约翰逊创造了基因（gene）一词
分子生物学的原理和技术
分子生物学的原理和技术随着科技的不断进步，人类对生命的认知也越来越深入。
生物是整个宇宙中最奇妙的存在，它们通过分子的运作，完成了一系列几乎无法想象的复杂操作。
分子生物学便是探究这一奥妙的重要领域。
本文将为读者介绍分子生物学的原理和技术。
I. 原理分子生物学主要探究生物分子在生命过程中的功能和作用。
生物分子包括核酸、蛋白质和多糖等基本生物大分子。
这些分子构成了生命体系中复杂的基因组和调控系统，控制了生命的各种生化反应和生理过程。
一、核酸核酸是生命体的遗传物质，分为DNA和RNA。
DNA具有双螺旋结构，在其中存储了生物个体的所有遗传信息。
RNA则是DNA 信息的转录和翻译产物，是调控基因表达的关键因素。
二、蛋白质蛋白质是生命体内基本的催化剂和功能分子，具有高度的多样性和特异性。
它们通过特定的折叠形态和相互作用，实现了复杂的识别、结构、代谢和信号传导等功能。
三、多糖多糖是一类长链分子，由许多简单的单糖分子组成。
它们在生物体内主要作为能量储存和结构支撑的重要分子，如纤维素、淀粉和糖原等。
II. 技术分子生物学在研究生物分子的结构和功能方面采用了多种现代技术，其中常用的包括：一、PCR技术PCR技术是基于DNA聚合酶的体外DNA复制技术。
它可快速扩增目标基因片段，是基因检测、DNA重组和基因表达分析等领域的常用技术之一。
二、DNA测序技术DNA测序技术是分子生物学研究中必不可少的技术之一，可用于准确确定DNA序列及其变异情况。
随着测序技术的不断发展，特别是二代测序技术的出现，DNA测序已越来越方便快捷。
三、蛋白质质谱技术蛋白质质谱技术是利用高分辨质谱仪对生物体内蛋白质进行分析的技术。
该技术可以通过打破蛋白质分子，获得蛋白质的序列信息、结构和功能等。
四、DNA芯片技术DNA芯片技术是基于微阵列科技的高通量分析技术。
它可在一张小芯片上同时检测大量的DNA序列或基因表达水平，快速地获得诸如基因型分析和表达谱分析等相关信息。
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(全套课件557P)
分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。
它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。
本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。
目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。
它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。
1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。
1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。
它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。
2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。
本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。
2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。
本节将介绍DNA复制的过程和机制。
2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。
本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。
3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。
分子生物学第一章基因
第八页，共五十六页。
DNA序列测定 即核酸DNA分子一级结构的测定，是现代分子生物学一项重要技术。
序列分析的目的有二：
1）确证性测序
通过测序对突变进行定位和鉴定，应用时测定野生型基因上 同源区和突变体的相应序列，直接在一张胶片上比较二者序 列差异（已知基因序列）。
基因的研究简史:
➢1909年,Johannsen首先使用基因(gene)一词;
➢1926年,Morgan发表了基因论; ➢20世纪40年代,Bendle和Tatum提出了一个基因,一个酶的学
说; ➢20世纪50年代,Benzer提出了顺反子的概念; ➢20世纪60年代,遗传密码的破译使人们对基因表达的机 理有了更多的了解; ➢20世纪90年代,形成了基因的现代概念;
第七页，共五十六页。
（一）DNA的一级结构与功能 1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息
DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都 贮存在DNA分子中。
这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子
上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不 同了。
DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列
第一页，共五十六页。
本章要点:
➢基因的基本概念及基因的结构特点;
➢结构基因中储存的遗传信息; ➢基因结构变异及其与疾病的关系;
第二页，共五十六页。
基因的基本概念:
➢基因的现代生物学概念:基因决定遗传性状的表达,基 因存在于染色体及线粒体DNA上,呈直线排列,并世代相 传; ➢基因的现代分子生物学概念:基因是核酸分子中储存 遗传信息的遗传单位,是RNA和蛋白质相关遗传信息的基 本存在形式;是指储存RNA序列信息和有功能的蛋白质多 肽链序列信息以及表达这些信息所必须的全部核苷酸序 列;
分子生物学-分子生物学技术的原理及其应用
遗传变异与进化
研究基因组的突变、遗传变异和物种进化过程。
生物工程与基因治疗
应用分子生物学技术进行
2
将目标基因插入携带载体中，实现基因
的复制和传递。
3
PCR技术
通过反复复制DNA片段，快速扩增目标 DNA序列。
基因测序技术
通过测定DNA碱基序列，获得基因组的 信息。
未来发展趋势和前景
分子生物学技术的不断发展将为医学、农业、环境等领域带来更多应用，推动科学研究和社会发展。
分子生物学-分子生物学 技术的原理及其应用
分子生物学的定义
分子生物学是研究生物体的分子基础和机制的科学，涉及生命的DNA、RNA和蛋白质等分子的结构、功能和 相互作用。
分子生物学的研究领域
基因结构与表达
研究基因的结构、转录过程和蛋白质合成调控 机制。
信号转导与细胞通讯
研究细胞内信号传递、细胞通讯和细胞命运决 定。
分子生物学技术的应用
生物工程
利用基因工程技术改良农作物、制造药物等。
功能基因研究
研究基因在生物体内的功能和作用机制。
基因改良
改良农作物和家畜，提高产量和品质。
医学诊断
通过基因检测诊断疾病，提供个性化医疗方案。
基因治疗
通过修复异常基因或引入正常基因来治疗遗传 性疾病。
检验食品安全
利用基因检测技术检测食品中的有害成分。
分子生物学原理--基因工程ppt课件
分子生物学原理
整合
• 整合： 噬菌体感染大肠杆菌的第一步
噬菌体粘附于细胞壁上，将自身的 DNA注入菌体中。 此 DNA可与细菌染色 体重组，成为细菌染色体的一部分。
• 溶原菌：整合了噬菌体基因组的细菌。
• 裂解： 噬菌体感染大肠杆菌的第二步
DNA利用菌体的酶系统，复制自身及 外壳蛋白，组装成大量新 噬菌体，并将 细菌涨破。
第十四章 基因重组与基因工程
10/28/2024
分子生物学原理
基因重组：genomic recombination 重组DNA：recombinant DNA
10/28/2024
分子生物学原理
第一节、自然界的基因重组
• 转化：transformation • 整合：integration • 转导：transduction • 转位：transposition
10/28/2024
分子生物学原理
转位
• 转位：一个或一组基因从一处转到基因 组的另一个位置。
• 这些游动的基因称为转位子(transposon)。
10/28/2024
分子生物学原理
转 位
10/28/2024
分子生物学原理
第二节、基因工程
• 基因工程：是用分离纯化或人工合成的 DNA在体外与载体DNA结合，成为重组 DNA，用以转化宿主，筛选出能表达重 组DNA的活细胞，加以纯化、传代、扩 增，成为克隆。也叫基因克隆或重组 DNA技术。
切割后与原来载体比较。
• 利用核酸杂交和放射自显影进行鉴定：用目 的基因作探针监测宿主DNA是否重组体。
10/28/2024
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
•灭 活法筛 选重组 体。
分子生物学基础理论
1 蛋白质的合成过程
蛋白质的合成是一个复杂而精确的过程，包括转
蛋白质的降解机制
2
录、剪接和翻译等步骤，涉及到DNA的信息传递
蛋白质的降解是细胞内常见的生理现象，通过泛
和mRNA的翻译。
素-蛋白酶体系统和溶酶体等方式进行，保证细胞
内蛋白质的平衡和更新。 3 蛋白质合成与降解的调控
蛋白质的合成与降解受到多种因素的调控，包括
分子生物学基础理论
探索生命科学的核心知识
目录
01 分子生物学的基本概念 03 DNA和RNA的合成与降解 05 基因表达的调控机制
02 生物大分子的结构和功能 04 蛋白质的合成与降解 06 分子生物学在医学中的应用
01 分子生物学的基本概 念
分子生物学的基本概念
1 分子生物学的定义
分子生物学是研究生物分子结构、功能及其相互
RNA的转录机制
RNA的转录是基因表达的第 一步，通过RNA聚合酶的作 用，DNA的信息被转化为 RNA，为蛋白质的合成做准 备。
DNA和RNA的降解 途径
DNA和RNA的降解包括自然 老化、损伤修复以及某些特 殊条件下的主动降解，这些 降解过程保证了生物体的正 常运行。
04 蛋白质的合成与降解
蛋白质的合成与降解
利用分子生物学技术，可以 深入理解药物与生物大分子 的相互作用机制，从而设计 出更有效、更安全的药物， 推动医药科技的进步。
分子生物学在遗传病 研究中的应用
通过对遗传病相关基因的深 入研究，可以揭示遗传病的 发生机制，为遗传病的预防 和治疗提供新的思路和方法 。
谢谢大家
基因表达、信号通路和环境因素等，确保细胞内
蛋白质的功能和数量的稳定。
05 基因表达的调控机制