第6章 分子生物学技术
第6章 细菌的分类和命名
细菌的分类等级
具有共性的若干种的组合， 属 具有共性的若干种的组合，应与其它属有明 显的差异。不同的属之间的16S rRNA序列有较大 显的差异。不同的属之间的 序列有较大 差异，差异应大于5～ ％。 差异，差异应大于 ～7％。 是微生物学分类的最基本单元， 种 是微生物学分类的最基本单元，可以认为是 一群性质相似的菌株，与其它菌株群体有明显差异。 一群性质相似的菌株，与其它菌株群体有明显差异。
标准菌株 的菌株。 的菌株。
又叫模式菌株， 又叫模式菌株，具有某种细菌典型特征
种和亚种指定模式菌株（ 种和亚种指定模式菌株（type strain）； ）； 亚属和属指定模式种（ 亚属和属指定模式种（type species）； ）； 属以上至目级分类单元指定模式属（ 属以上至目级分类单元指定模式属（type genus）； ）；
二、数值分类法
原理 根据数值分析，借助电子计算机， 根据数值分析，借助电子计算机，将 拟分类的细菌按其性状相似程度归类定位。 拟分类的细菌按其性状相似程度归类定位。
各种性状同等重要，应用多菌株比较。 各种性状同等重要，应用多菌株比较。 所选性状越多，正确性越高，至少要达到 所选性状越多，正确性越高，至少要达到100个， 个 否则易误判。 否则易误判。
优点：科学、 优点：科学、规范 缺点： 缺点：需要电子计算机
第五节
细菌的分类体系
1、《伯吉氏细菌鉴定手册》（Bergey’s Manual of 伯吉氏细菌鉴定手册》 Determinative Bacteriology)，D. Bergey（美国细菌学家）， Bacteriology)， Bergey（美国细菌学家），
1923年第 1923年第1版，1994年第9版。 年第1 1994年第 年第9
《分子生物学》复习题解答【2010级生物科学(师范)版】
质粒，如酵母和植物。 ④ 原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核。
真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。 ⑤ 真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，
如RNA病毒。
5、转位因子的特点。 （1）结构特点：在转位因子的两端，存在末端重复序列（TIR），在转 位过程中至关重要。 （2）结构特点：绝大多数转位因子含有开放阅读框架（ORF），它可能 编码转座酶，促进转位因子的转位。 （3）结构特点：受体DNA上很短的一段靶序列，由于转位因子的插入，靶序
靶位点连接。最后，填补插入位点两侧的单链区。 （4）分析比较细菌转座子的结构与特点？ 答：1974年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色
5、简述拓扑异构酶的概念、分类、特点及作用机理。 （1）概念：在真核、原核生物中发现有催化双螺旋DNA的超螺旋化或者回
到松弛态的酶类，即负责DNA拓扑异构体的超螺旋与松弛态相互 间的转化，反应都与链的切断——缝合机制相关。 （2）分类：I型拓扑异构酶，II型拓扑异构酶。 （3）特点：既能水解，又能连接磷酸二酯键。 （4）作用机理： ① Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化，作为反应的中间 产物，在原核生物来说是游离型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端与酶形成 共价键，而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端与酶形成共价键。此酯 键中所贮存的能量，可能在切断端的再结合上起着作用。 ② 在Ⅱ型拓扑异构酶中，DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺 旋，这是独特的。其它二个型的酶，除可使超螺旋松弛也需要ATP的 能量外，还可催化促旋酶的催化反应。
7、熔解温度（Tm）
Tm是指DNA的热变性过程中，260nm处的紫外吸收值的增加量达到 最大增量的一半时的温度。 8、拓扑异构酶 拓扑异构酶是指在真核、原核生物中发现有催化双螺旋DNA的超螺旋 化或者回到松弛态的酶类，即负责DNA拓扑异构体的超螺旋与松弛态 相互间的转化，反应都与链的切断——缝合机制相关。 9、双螺旋呼吸作用 双链DNA中配对碱基的氢键不断处于断裂和再生状态之中，特别是稳 定性相对较低的富含A-T的区段，在微观上，常会发生瞬间的单链泡 状结构，这种现象称双螺旋的呼吸作用。 10、镜像重复 镜像重复由反方向完全相同的两个序列组成的重复序列。
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分子生物学名词解释第二章(主要的:核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、DNA的转座、C值矛盾、前导链与后随链。
)1. C值反常现象(C值矛盾C-value paradox):C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它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，这就是著名的“C值反常现象”。
C值一般随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。
某些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖动物里面，C值变化也很大。
2.DNA的半保留复制: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。
3.DNA聚合酶:●以DNA为模板的DNA合成酶●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物●反应需要有模板的指导●反应需要有3 -OH存在●DNA链的合成方向为5 34.DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。
但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用5.DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase)：拓扑异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。
主要集中在活性转录区，同转录有关。
例：大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶Π：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子。
同复制有关。
例：大肠杆菌中的DNA旋转酶6. DNA 解螺旋酶/解链酶（DNA helicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。
E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。
rep蛋白沿3 ’ 5’移动，而解螺旋酶I、II、III沿5 ’ 3’移动。
7. 单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
分子生物学-绪论
DNA
胰岛素基因 1
限制酶
人体细胞
胰岛素 DNA 质粒 2 限制酶
细菌细胞
利用生物工程获得胰岛素
基因工程药品 —— 干扰素 从人血中提取干扰素， 从人血中提取干扰素， 300L血才提取1mg！ 血才提取1mg 300L血才提取1mg！ 人 造 血 液 及 其 生 产
通过基因工程 的方式创造了能合 成人干扰素的大肠 杆菌， 1Kg的培 杆菌，每1Kg的培 养液可提取20 20— 养液可提取20 40mg干扰素 40mg干扰素
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素从猪、 胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 5g的胰岛素， 的胰岛素 格之高可想而知。 格之高可想而知。
将合成的胰岛素 基因导入大肠杆菌， 基因导入大肠杆菌， 每2000L培养液就能产 2000L培养液就能产 100g胰岛素 胰岛素！ 生100g胰岛素！使其 价格降低了30% 30%价格降低了30%-50%!
引言
1.1.3 经典的生物化学和遗传学
相邻氨基酸肽键的形成
19世纪中叶到20世纪初， 19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白 世纪中叶到20世纪初 质的20种基本氨基酸被相继发现。 20种基本氨基酸被相继发现 质的20种基本氨基酸被相继发现。 Fisher
1.1
a.生物化学 a.生物化学
引言
1.1.3 经典的生物化学和遗传学
细胞成分是如何进行 世代相传的？ 世代相传的？
1.1
b. 遗传学
引言
1.1.3 经典的生物化学和遗传学
Gregor Mendel 经典遗传学创始人孟德尔发现并提 经典遗传学创始人孟德尔发现并提 孟德尔 出了遗传学定律 出了遗传学定律 a.统一规律 统一规律： a.统一规律：两种不同植物杂交 时，它们的下一代可能与亲本之一 完全相同。 完全相同。 b.分离规律 分离规律： b.分离规律：不同植物品种杂交 后的F1代种子再进行杂交或自交时， F1代种子再进行杂交或自交时 后的F1代种子再进行杂交或自交时， 下一代就会按照一定的比例发生分 离。
分子生物学 PPT课件
• 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经 生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科 学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如 分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病 毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。 分子生物学是生命科学的核心前沿。
• 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百 态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例 如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外， 遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核 酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋 白质的有序合成，也表现出高度一致性。
• （五）小分子RNA研究进展
• 1993年，Lee RC等发现线虫(C.elegans) lin-4基 因编码的小分子RNA，其长度为22～61个核苷 酸——反义RNA。
• 反义RNA能与lin-14 mRNA的3ˊ非翻译区 （untranslated region，UTR）反义互补结合，阻 断lin-14的翻译，降低线虫早期发育阶段lin-14 蛋白的水平。
• 因此，分子生物学技术已成为推动生物 科学的各个领域向分子水平发展的重要 工具或手段，也是服务于人类和社会， 推动医药和工、农业发展的强大动力。
二、分子生物学的研究内容
• 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 • 1、核酸分子生物学： • 主要研究核酸的结构及其功能。 • 2、蛋白质分子生物学：
• 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、 DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、 二级结构和三维结构与功能的分析技术。
• 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分 子生物学技术的核心。
• 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基 因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。
分子生物学
分子生物学第一章绪论•1定义•广义概念研究核酸与蛋白质等生物大分子的结构与功能，同时从分子水平上阐明生命现象和生物学规律。
•狭义概念研究基因的结构与功能、DNA的复制、转录、表达和调控等过程。
2分子生物学的研究内容•基因与基因组的结构与功能•DNA的复制、转录和翻译•基因表达调控•DNA重组技术•结构分子生物学基因与基因组的结构与功能•20世纪50年代前➟染色体遗传学阶段•20世纪50年代后➟基因的分子生物学阶段•近30年➟反向生物学阶段D N A的复制、转录和翻译•自我复制、转录和翻译•mRNA分子的剪接、加工、编辑及新生肽链折叠成功能性结构基因表达调控•表达的实质是遗传信息的转录与翻译:时序调节表达与环境调控表达•调控阶段:原核生物与真核生物的异同D N A重组技术•应用该技术将不同的片段进行定向的连接，并在特定的受体细胞与载体中同时复制与表达•生产大量在正常细胞代谢中产量低的生物活性物质•定向改造某些生物的基因组结构结构分子生物学•生物大分子发挥功能需具备的条件1. 有特定的空间结构2. 结构与构象的变化•研究内容1. 结构的测定2. 结构运动变化规律的探索3. 结构与功能的相互关系3分子生物学的发展历程•(1944~1966)人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段(DNA是遗传物质）•(1967~1978)重组DNA技术的建立和发展阶段（DNA双螺旋结构，中心法则）•1979年至今，重组DNA技术的应用和分子生物学迅速发展阶段（基因工程技术）孟德尔Gregor Mendel (1822-1884),奥地利科学家，经典遗传学的奠基人•连锁互换规律•画出了果蝇的4对染色体上的基因所排列的位置图。
基因学说,染色体就是基因的载体•摩尔根荣获了1933年诺贝尔生理学及医学奖。
霍普金斯大学•当时未知基因的化学本质，遗传学是依靠逻辑分析的推理性科学1957年，H e i n z F r a e n k e l-C o n r a t和B.S i n g r e的杂合病毒实验：1953年，美国科学家Watson 和英国科学家Crick提出DNA Double Helix model1958年Crick提出中心法则。
微生物分子生物学
生命科学与技术学院研究生课程简介 课程名称：微生物分子生物学（170.522） 英文名称：Microbial Molecular Biology 课程类型：■讲授课程 □实践（实验、实习）课程 □研讨课程 □专题讲座 □其它 考核方式： 考试 教学方式：讲授 适用专业：微生物学，生物化工等专业 适用层次： 硕士■ 博士 □ 开课学期： 秋季 总学时/讲授学时： 32 / 32 学分：2 先修课程要求：微生物学，分子生物学，生物化学 课程组教师姓名 职 称 专 业 年 龄 学术专长 杨洋 副教授 微生物学 38 微生物分子生物学 徐莉 副教授 微生物学 39 微生物分子生物学
课程教学目标： 微生物分子生物学是研究微生物核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能的关系及其对生命活动影响的学科，它又是一门实验性、逻辑性和研究性非常强的学科，它是以各类微生物为材料的分子生物学研究, 试图揭示所有生命类型的普遍规律和共性, 同时也会发现微生物特有的生命特征和现象。本课程主要从分子水平上阐述微生物基因表达及其调控机理的知识体系，使学生在分子水平上对微生物生命现象尤其是微生物基因表达及其调控的研究前沿和研究进展有一个全面系统的了解和认识。 讲授该课程的目标在于不仅仅使学生能够学习和掌握微生物分子生物学的基本知识和基本理论，而且更能够把握本学科的研究前沿和发展趋势，领会科学研究的精髓，掌握科学研究的基本方法，提高学生的科学素养和创新性的思维能力。
教学大纲： 第一章 绪论 第二章 微生物分子生物学研究技术方法的原理及其应用 第三章 细菌的分子生物学 §3.1细菌的基因组 §3.2细菌DNA复制 §3.3细菌DNA的损伤和修复 §3.4细菌mRNA的转录机制 §3.5细菌蛋白质翻译机制 第四章 放线菌的分子生物学 §4.1 链霉菌属的染色体 §4.2 链霉菌中的质粒、转座因子和噬菌体 §4.3 链霉菌发育与分化的分子生物学研究 §4.4 链霉菌抗生素生物合成的分子生物学研究 第五章 丝状真菌的分子生物学 §5.1 丝状真菌的遗传物质 §5.2 丝状真菌中的质粒 §5.3 丝状真菌的转化系统及其特点 §5.4 丝状真菌模式种的基因组学研究 §5.5 白腐真菌的分子生物学研究 §5.6 食用真菌的分子生物学研究 第六章 古生菌的分子生物学 §6.1 古生菌概述 §6.2 古生菌的DNA复制 §6.3 古生菌的mRNA转录 §6.4 古生菌的蛋白质翻译 第七章 原核微生物基因表达的调控 §7.1 概述 §7.2 转录水平的调控 §7.3 操纵子类型 §7.4 转录后的调控 §7.5 双组份信号传导系统 §7.6 原核生物基因表达调控研究的技术和方法 第八章 真核微生物基因表达的调控 §8.1 概述 §8.2 丝状真菌的基因表达调控 §8.3白腐真菌的基因表达调控 §8.4 酵母菌的基因表达调控 §8.5 真核生物基因表达调控研究的技术和方法
分子生物学期末复习资料
、分子生物学期末复习资料检疫1111班）考试题型：1、单项选择（1分/题，共50题）；2、多项选择（分/题，共10题）；3、名词解释（2分/题，共5题）；4、问答题（共15分，4题）；5、论述题（共10分，1题）·第二章基因与基因组一、基因的概念（一）基因概念的发展1、孟德尔：一个因子决定一种性状。
2、摩尔根：性状单位，突变单位和交换单位。
3、顺反子：功能单位，决定一条多肽链的表达4、操纵子：基因表达调控单元（原核）•`•结构基因、调节基因（可表达）•控制基因（启动基因和操纵基因）（二）现代基因概念的发展1、重叠基因：一个基因包含或部分包含另一基因2、断裂基因：内部含间隔区，即由外显子和内含子互相间隔组成的嵌合体3、跳跃基因：转座元件，可移动遗传元件4、假基因：拟基因，没有功能，序列与功能基因相似。
（三）基因的分子生物学定义、是编码多肽链或RNA的DNA片段，包括编码序列：外显子(exon)、插入序列：内含子(intron)、侧翼序列：含有调控序列（四）基因组基因组：一个细胞或病毒的全部遗传信息二、病毒基因组1、病毒基因组核酸的类型（7种）双链DNA（dsDNA）病毒；单链DNA（ssDNA）病毒；双链RNA（dsRNA）病毒；单链正链RNA病毒；单链正链RNA病毒；逆转录RNA病毒；逆转录DNA病毒2、病毒基因组的特点•一种核酸，DNA/RNA ，线性或环形•…•大小相差很大；•一般为单拷贝；•一条或几条核酸链；•连续或间隔；•编码序列大于90%；•相关基因往往丛集形成一个功能单位或转录单元；•有重叠基因。
三、原核生物基因组,1、原核生物基因组特点（1）一般由一条环状双链DNA分子组成；（2）通常只有一个DNA复制起点；（3）结构基因大多组成操纵子；（4）编码序列不重叠（5）没有内含子（6）编码序列（结构基因）在基因组中所占比例较大，基因密度非常高（非编码—调控序列）（7）结构基因多为单拷贝，rRNA基因为多拷贝；[（8）有编码同工酶的同基因（isogene）（9）转座现象：插入序列和转座子等（10）具有多种功能识别区域（往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列。
填空
第2章一、1. DNA聚合酶I(E．coli)的生物功能有（聚合作用）、（5’→3’外切酶作用）和（3’→5’外切酶）作用。
2. （解旋酶）作用是使DNA双螺旋打开，反应需要ATP提供能量。
3. 在DNA复制过程中，改变DNA螺旋程度的酶叫（拓扑异构酶）。
4. DNA生物合成的方向是（5’→3’），冈奇片段合成方向是（5’→3’）。
5. 在DNA合成中负责复制和修复的酶是（DNA聚合酶）。
6. DNA后随链合成的起始要一段短的（RNA引物），它是由（DNA引发酶）以核苷酸的底物合成的。
7. 帮助DNA解旋的（单链结合蛋白（SSB））与单链DNA结合，使碱基仍可参与模板反应。
8. 在DNA复制和修复过程中，修补DNA双螺旋上缺口的酶称为（DNA连接酶）。
9. 复制叉上DNA双螺旋的解旋作用由（DNA解旋酶）催化的，它利用来源于ATP水解产生的能量沿DNA链单向移动。
10. DNA引发酶分子与DNA解旋酶直接结合形成一个（引发体）单位，它可在复制叉上沿后随链下移，随着后移链的延伸合成RNA引物。
11. 证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎双球菌的转化实验）、（噬菌体的侵染实验）。
12. 大肠杆菌的基因组是（一股双螺旋（或双股、双股环状））DNA，它的复制是由单一原点出发按（θ（或双向θ））方向进行。
13. 在DNA复制和修复过程中修补DNA螺旋上缺口的酶称为（DNA连接酶）。
14. 染色体一般由（DNA）和（蛋白质）两部分组成。
15. 核小体一般由（DNA）和（组蛋白）两部分组成16. DNA复制是一个（半保留）的过程，即子代分子的一半来自亲代，而另一半是新合成的。
这个复制特点保证了遗传信息的（高保真性）。
17. DNA后随链合成的起始要一段短的（RNA引物），它是由（DNA引发酶）以核糖核苷酸为底物合成的。
18. 紫外线照射可在相邻两个（胸腺）嘧啶间形成（嘧啶二聚体）。
19. DNA复制时，随后链的延长方向与解链方向相反，其中刚合成的短片段叫做（冈崎片段）。
(NEW)朱玉贤《现代分子生物学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
4.3 名校考研真题详解 第5章 分子生物学研究法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术
5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 5.3 名校考研真题详解 第6章 分子生物学研究法（下）——基因功能研究技术 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 6.3 名校考研真题详解 第7章 原核基因表达调控 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解 7.3 名校考研真题详解 第8章 真核基因表达调控 8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解 8.3 名校考研真题详解
② T2噬菌体感染大肠杆菌实验
a．在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌。
b．用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，分别制备含35S的T2噬菌体和32P的
T2噬菌体。
c．分别用含35S的T2噬菌体和32P的T2噬菌体感染未被放射性标记的大 肠杆菌。
d．培养一段时间后，将混合液离心，检测子代噬菌体放射性。上清液 主要是噬菌体，沉淀物主要是大肠杆菌。
（4）基因组、功能基因组与生物信息学研究
基因组计划是一项国际性的研究计划，其目标是确定生物物种基因组所 携带的全部遗传信息，并确定、阐明和记录组成生物物种基因组的全部 DNA序列。
功能基因组学相对于测定DNA核苷酸序列的结构基因组学，其研究内容 是在利用结构基因组学丰富信息资源的基础上，应用大量的实验分析方 法并结合统计学和计算机分析方法来研究基因的表达、调控与功能，以 及基因间、基因与蛋白质之间和蛋白质与底物、蛋白质与蛋白质之间的 相互作用和生物的生长发育等规律。功能基因组学的研究目标是对所有 基因如何行使其职能从而控制各种生命现象的问题作出回答。
严格地说，重组DNA技术并不完全等于基因工程，因为后者还包括其他
可能使生物细胞基因组结构得到改造的体系。