第三章 生物信息的传递(上)--从DNA到RNA
基因信息传递一般顺序
基因信息传递一般顺序
基因信息传递的一般顺序可以概括为以下几个主要步骤：
1. DNA 复制：在细胞分裂过程中，DNA 分子会进行自我复制，将基因信息传递给新的细胞。
DNA 复制是通过一种称为半保留复制的机制进行的，其中每个新合成的 DNA 分子都包含了原始 DNA 分子的一条链。
2. 转录：在 DNA 复制后，基因信息被转录成 RNA 分子。
转录是由 RNA 聚合酶将 DNA 上的基因信息转录成对应的 RNA 序列的过程。
RNA 分子可以根据其功能分为三种类型：mRNA （信使 RNA）、tRNA（转移 RNA）和 rRNA（核糖体 RNA）。
3. 翻译：转录产生的 mRNA 分子会离开细胞核并进入细胞质中，与核糖体结合。
核糖体根据 mRNA 上的密码子序列，将对应的氨基酸连接成多肽链，这个过程称为翻译。
在翻译过程中，tRNA 分子将氨基酸运输到核糖体上，以正确的顺序形成多肽链。
4. 后转录修饰：在转录和翻译过程之后，新合成的多肽链可能需要进行一系列的修饰和加工步骤，以形成具有正确结构和功能的蛋白质。
这些修饰包括切除起始和终止密码子、添加或切除氨基酸、折叠和形成二硫键等。
5. 基因表达调控：基因信息的传递过程受到多种机制的调控，以确保细胞在适当的时间和地点表达特定的基因。
这些调控机制包括转录前、转录后和翻译后水平的调控，以及表观遗传修饰等。
以上是基因信息传递的一般顺序，但在不同的生物体和细胞类型中，具体的细节和调控机制可能会有所不同。
基因工程PPT课件 第一章 绪论
Figure 1
This figure is purely diagrammatic. The two ribbons symbolize the two phophate-sugar chains, and the horizonal rods the pairs of bases holding the chains together. The vertical line marks the fibre axis.
❖基因表达调控研究
基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译。在个体生长发育 过程中生物遗传信息的表达按一定时序发生变化（时序调节） ，并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。
原核生物的基因组和染色体结构都比较简单，转录和翻译在同 一时间和空间内发生，基因表达的调控主要发生在转录水平。
真核生物转录和翻译过程在时间和空间上都被分隔开，且在转 录和翻译后都有复杂的信息加工过程，其基因表达的调控可以 发生在各种不同的水平上。其基因表达调控主要表现在信号传 导研究、转录因子研究及RNA剪辑3个方面。
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注：文档资料素材和资料部分来
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，但目前主要研究基因的结构与 功能、复制、转录、表达和调控，确切地应称为分 子遗传学。
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第一节 引 言
DNA
mRNA
16S rRNA
tRNA
生物 大分子
蜘蛛毒素 金属硫蛋白
第三节 分子生物学的研究内容 ❖分子生物学的研究内容：
DNA重组技术 基因表达调控研究 结构分子生物学 基因组、功能基因组与生物信息学研究
第3章 RNA的转录-终止-mRNA的区别
第三章 生物信息的传递
——从DNA到RNA
第四节 终止与抗终止
在转录的过程中，提供转录终止信号的序列称为 终止子(terminator)。无论是原核生物还是真核生物， 通过控制转录的终止来对转录进行调控，也是基因表 达调控的重要手段。
一、原核生物的终止子
(1)不依赖ρ因子的终止子(内在终止子)：
发夹结构(富含GC对)：为转录的终止提供了机会 多聚U串：RNA聚合酶与模板的解离提供信号
(2)依赖ρ因子的终止子
ρ因子可识别终止位点上游50-90bp的区域。分析这段RNA 序列发现，C含量多，G含量少。另外，依赖ρ因子的终止子虽 有发夹结构，但GC含量低，缺少U串。
二、真核生物的终止子
目前了解较少。不同的RNA聚合酶有不同的终止子。
第四节 终止与抗终止
三、抗终止作用
抗终止(antitermination) 由于不同的生理要求， 在转录过程中有时即使遇到终止信号，仍然需要继续 转录的现象，是细菌操纵子和噬菌体基因表达调控的 一种方式。
DNA
5 3
RNA
RNA聚合酶
核糖体 原核生物转录过程中的羽毛状现象
原核生物多顺反子的翻译
mRNA的次级结构可能控制翻译的起始
原核生物mRNA的5’和3’端特点
2、真核生物mRNA的特征
A、 5’端存在帽子结构
分子生物学考点整理1
分子生物学考点整理符广勇朱兰第一章．绪论一、分子生物学概念分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子结构与功能相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界奥秘、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、重组DNA技术又称基因技术，是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同的DNA片段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。
三、基因表达的调控基因表达的调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及RNA剪辑三个方面。
四、转录因子转录因子是能与基因5`端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
第二章．染色体与DNA一、染色体上的蛋白质染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。
根据凝胶电泳性质可以把组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4。
这些组蛋白都含有大量的赖氨酸和精氨酸。
二、组蛋白的特性1．进化上的极端保守性不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4。
2.无组织特异性到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白这两个例外。
3．肽链上氨基酸分布的不对称性碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。
4.组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化。
5.富含赖氨酸的组蛋白H5三、HMG蛋白叫高迁移率蛋白四、真核细胞DNA序列的分类1.不重复序列2.中度重复序列3.高度重复序列重复序列的意义：若某一重复序列出现错误，对基因的影响不大，稳定性较高；在短时间内可同时产生大量的基因产物。
重复序列的应用:应用于分子标记的作用：卫星DNA（便于分子标记）和微卫星DNA五、真核生物基因组与原核生物基因组的区别1.真核基因组庞大，原核生物基因组小2.真核基因组存在大量的重复序列，原核基因组没有重复序列3.真核基因组大部分是非编码序列，原核基因组大多是编码序列4.真核基因组的转录产物为单顺反子，原核基因组转录产物多为多顺反子5.真核基因是断裂基因，有内含子结构，原核基因为连续基因，几乎没有内含子结构6.真核基因组存在大量的顺式作用原元件，包括启动子、增强子和沉默子等，原核基因组基本没有增强子和沉默子7.真核基因组存在大量的DNA多态性，原核基因组很少有8.真核基因组具有端粒结构，原核基因组没有端粒结构六、重叠基因（Overlapping gene）指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上的基因的组成部分。
现代分子生物学复习重点
现代分子生物学复习重点现代分子生物学复习资料第一章绪论分子生物学：是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构及其重要性、规律性和相互关系的科学分子生物学的主要研究内容1、DNA重组技术2、基因表达调控研究3、生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学4、基因组、功能基因组与生物信息学研究5、DNA的复制转录和翻译第二章染色体与DNA半保留复制：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。
这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样，因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA半保留复制DNA半不连续复制：DNA双螺旋的两条链反向平行，复制时，前导链DNA的合成以5′-3′方向，随着亲本双链体的解开而连续进行复制；后随链在合成过程中，一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照5′-3′方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制称为DNA的半不连续复制原核生物基因组结构特点：1、基因组很小，大多只有一条染色体2、结构简练3、存在转录单元，多顺反子4、有重叠基因真核生物基因组的结构特点：1、真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组2、真核基因组存在大量的重复序列3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90％以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要区别4、真核基因组的转录产物为单顺反子5、真核基因是断裂基因，有内含子结构6、真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子，沉默子等7、真核基因组中存在大量的DNA多态性8、真核基因组具有端粒结构DNA转座（移位）是由可移位因子介导的遗传物质重排现象DNA转座的遗传学效应：1、转座引入插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化转座子分为插入序列和复合型转座子两大类环状DNA复制方式：θ型、滚环型和D-环型第三章生物信息的传递（上）从DNA到RNA转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程启动子：是一段位于结构基因5′段上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性原核生物启动子结构：存在位于-10bp处的TATA区和-35bp处的TTGACA区，其是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列（促进转录终止的DNA序列）终止子的类型：不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子增强子：能增强或促进转录起始的序列增强子的特点：1、远距离效应2、无方向性3、顺式调节4、无物种和基因的特异性5、具有组织特异性6、有相位性7、有的增强子可以对外部信号产生反应上升突变：增加Pribnow区共同序列的同一性，将Pribnow区从TATGTT变成TATATT的启动子突变，会提高启动子的效率，提高乳糖操纵子基因的转录水平下降突变：把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT的启动子突变，会大大降低其结构基因的转录水平RNA编辑及其生物学意义：RNA的编辑是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入、删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息的改变生物学意义：1、校正作用2、调控翻译3、扩充遗传信息RNA的再编码：mRNA在某些情况下不是以固定的方式被翻译，而可以改变原来的编码信息，以不同的方式进行翻译，科学上把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码比较原核和真核基因转录起始位点上游区的结构：1、原核基因启动区范围较小，一般情况下，TATAAT的中心位于-10——-7，上游-70——-30区为正调控因子结合序列，-20——+1区为负调控因子结合序列；真核基因调控区较大，TATAA/TA区位于-30——-20，而-110——-40区为上游激活区-2、除Pribnow区之外，原核基因启动子上游只有TTGACA区作为RNA聚合酶的主要结合位点，参与转录调控；而真核基因除了含有可与之相对应的CAAT区之外，大多数基因还拥有GC区和增强子区第四章翻译：所谓翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个核苷酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
分子生物学名词解释
名词解释第一章绪论1 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。
2 DNA重组技术是将不同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。
3 功能基因组学又往往被称为后基因组学，它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质得研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
第二章染色体与DNA1组蛋白是染色体的结构蛋白，其与DNA组成核小体。
2 C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。
3 DNA的一级结构即是指四种核苷酸的连接及排列顺序，表示该DNA分子的化学构成。
4DNA二级结构是指两条多核苷酸链反相平行盘绕所生成的双螺旋盘绕结构。
5DNA的高级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构。
6核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。
八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。
每个核小体只有一个H1。
7DNA的半保留复制是DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。
8复制时，双链DNA要解开成两股链进行，使复制起点呈叉状，被称为复制叉。
9复制子为生物体DNA的复制单位。
10错配 (mismatch)：DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)11缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。
12插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。
13框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。
分子生物学重点完整版
第一章绪论1953年，Watson和Crick提出双螺旋模型。
1983年，美国遗传学家McClintock由于在50年代提出并发现了可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理学奖或医学奖。
第二章染色体与DNA染色体组成：（1）组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4。
（2）非组蛋白（3）DNA（4）RNA染色体包装：①核小体：200bp左右DNA分子盘绕在H2A、H2B、H3、H4各两分子生成的八聚体外，H1位于核小体外。
7②螺线管：染色细丝盘绕成而成，每一个螺旋包含6个核小体。
6③超螺旋：30个30nm螺线管缠绕而成。
40④染色体：超螺旋圆筒进一步压缩。
5真核生物基因组特点：①基因组庞大；②基因组存在大量重复序列；③大部分为非编码序列；④转录产物为单顺反子；⑤断裂基因，有内含子结构；⑥存在大量顺式作用元件；⑦存在大量的DNA多样性，包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性；⑧具有端粒结构。
C值：生物单倍体基因组DNA的总量。
原核生物基因组特点：①结构简练；②存在转录单元；③有重叠基因。
DNA的一级结构：4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示该DNA分子的化学构成。
DNA的二级结构：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
①右手螺旋：A-DNA：与B-DNA比大沟变窄，小沟变宽。
每圈螺旋11个碱基对B-DNA：是大多数DNA的构象。
相邻碱基对平面之间的距离为0.34nm，即顺中心轴方向，每个0.34nm有一个核苷酸，以3.4nm为一个结构重复周期，双螺旋的直径为2.0nm。
②左手螺旋：Z-DNA：每圈螺旋含12对碱基，大沟平坦，小沟深而窄，核苷酸构象順反相间，螺旋骨架成呈Z字形。
DNA的变性：DNA溶液温度接近沸点或者pH较高时，DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程。
复性是热变性的DNA经缓慢冷却，从单链恢复成双链的过程。
Tm值：DNA在260nm处吸光度最大。
将吸光度相对温度变化绘制曲线，吸光度增大到最DNA的解链温度（熔点）。
分子生物学考试大纲
第一部分课程性质与目标一、课程性质和特点《分子生物学》课程是我省高等教育自学考试生物工程专业（独立本科段）的一门重要的专业必修课程，通过本课程的学习要求学生熟知核酸（尤其是DNA）的基本生物化学特性，生物信息的储存、传递与表达过程，特别是基因的一般结构与生物功能，基因表达的调控原理。
掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了解现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与人类基因组计划、克隆技术的新成果和新进展。
激发学生对生命本质探索的热情，培养具备生命科学的基本知识和较系统的生物技术及其产业化的科学原理和工艺技术过程的基本理论和基本技能，能在生物产业领域的公司、工厂等企业单位从事生物工程及其高新技术产品生产、开发研究和企业经营管理工作的高级应用人才。
本课程在内容上共分十章，第一章介绍了分子生物学研究的主要内容及发展简况。
第二章是染色质、染色体、基因和基因组，重点介绍了遗传物质的分子结构、性质和功能，重点介绍了核酸的结构、功能、变性、复性和杂交等基本概念，也介绍了病毒核酸的相关知识和反义技术特点。
染色质和染色体的形态、组成和功能，基因的概念、功能和基本特征，基因组的概念、结构特点及有关基因组研究中基本理论和内容。
DNA的复制、突变、损伤和修复，主要介绍了DNA复制的过程、基因突变损伤和修复功能转座子结构特征和转座机制、以及遗传重组的机制。
第三、四章主要从动态角度探讨了遗传物质的运动的基本规律。
第三章是转录，重点介绍了转录的基本原理、转录过程及转录后加工过程和机制。
第四章是蛋白质的翻译，内容包括遗传密码、蛋白质合成、蛋白质的运转及蛋白质合成后的折叠和修饰加工，最后从应用的角度介绍了功能蛋白质研究的最新进展。
第五章介绍了分子生物学目前常用的基本研究方法。
第六、七章是基因表达的调控，分别从原核生物和真核生物两方面介绍了基因表达在转录和翻译水平上调控的机制。
第八章主要介绍了一些人类疾病的分子机制，以及基因治疗的概念。
现代分子生物学(第四版)朱玉贤课件 PPT 第1章 绪论
主要教材与参考书
1.《现代分子生物学》 第3版（2007）朱玉贤、李毅、郑晓峰
2. 现代生物学精要(Instant Notes)系列 《分子生物学》第二版（2002）刘进元 《Molecular Biology》2e P.C.turner,et al 3. Principles of Biochemistry
1994 Gilman Rodbell 美国
1995
Lewis Nusslein-Volhard Wieschaus
美国 德国 美国
建立DNA测序方法
诺贝尔生理医学奖
建立和发展了单克隆抗体技术
诺贝尔生理医学奖
发现可移动癌基因
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理医学奖
G蛋白在细胞内信息传导中的作用 诺贝尔生理医学奖
发现了控制果蝇体节发育的基因
诺贝尔生理医学奖
年份
科学家
Doherty 1996 Zinkernagel
国籍
澳 瑞士
1997 Prusiner
美
Furchgott
美
1998
Ignarro Murad
1999 Blobel
美
Carlsson
德
2000 Greengard
预计到2020年，生物医药占全球药品的比重 将超过1/3，生物质能源占世界能源消费的比 重将达5%左右，生物基材料将替代10%-20%的 化学材料。
生物制造、生物能源、生物环保等一 批新兴产业正在快速形成。
据Ernst＆Young研究报告，2010年生 物环境、生物工业处理、生物海洋技术世界市 场规模将达到 134亿美元、327亿美元、288 亿美元。
现代分子生物学2020名词解释
第一章绪论1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。
2医学分子生物学是分子生物学的一个重要分支,是从分子水平上研究人体和疾病相关生物在正常和疾病状态下的生命活动及其规律, 从分子水平上开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科学。
3顺反子是编码一条多肽链的单位。
有关基因就是一个顺反子4 C值(C value :单倍体基因组中 DNA 的含量。
第二章染色体与 DNA1基因:基因是产生一条多肽链或功能 RNA 所必须的全部核苷酸序列 , 是决定遗传性状的功能单位。
2基因组:细胞或生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和。
3C 值矛盾也称 C 值悖论,指生物体的进化程度与基因组大小之间不完全成比例的现象。
4DNA 的一级结构是指 4种脱氧核苷酸的连接(磷酸二酯键及其排列顺序, DNA 序列是这一概念的简称。
5DNA 的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。
6DNA 的高级结构是指 DNA 双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。
是一种比双螺旋更高层次的空间构象。
7DNA 的半保留复制是由亲代 DNA 生成子代 DNA 时, 每个新形成的子代DNA 中, 一条链来自亲代 DNA ,而另一条链则是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
8复制子是 DNA 复制时在复制的局部将链解开,形成复制单位,称为复制子。
9 复制叉是复制时 DNA 双链解开分成二股单链‚新链沿着张开的二股单链生成,复制中形成的这种 Y 字形的结构称为复制叉10 DNA 的半不连续复制是 DNA 复制时其中一条子链的合成是连续的,而另一条子链的合成是不连续的,故称半不连续复制。
11前导链是在 DNA 复制时,合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链; 合成方向与复制叉移动的方向相反,形成许多不连续的片段,最后再连成一条完整的 DNA 链为滞后链。