分子生物学之应用与发展
授课教师：李元凤
一、重组DNA (Recombinant DNA)的步骤
1.选择载体(cloning vector)
2.以适当的限制脢(restriction endonuclease)切分载体
3.将欲选殖或增幅之外来DNA与载体接合(ligation)，形成杂合DNA (hybrid
DNA)
4.将杂合DNA送入宿主(host)细胞中，此谓转型(transformation)
5.筛选及鉴定正确之杂合DNA
载体的来源
1.细菌: 细菌体内含有会自行复制之小分子核酸个体
2.噬菌体(bacteriophage)
3.酵母菌(yeast): 酵母菌体内含有会自行复制之核酸个体
重组DNA的来源
1.化学合成
2.大分子DNA以限制脢切成小分子DNA
3.mRNA反转录(reverse transcription)合成cDNA
转型
1.利用细菌转型法将杂合DNA送回细菌体内
2.利用酵母菌转型法将杂合DNA送回酵母菌体内
二、分离与选殖单一基因
1.重组DNA技术可以增幅，或是鉴定未知基因之DNA序列及其功能。若要
选殖基因，则需先建立基因库(genomic library)，筛选各种基因。
2.筛选的方法有数种，最常用的方法之一为南方点墨杂交法(Southern
hybridization)
重组DNA技术的应用
1.重组蛋白质(recombinant protein)之生产
2.基因改造之物种(农作物或微生物)
3.基因治疗(gene therapy)
三、以聚合脢连锁反应(polymerase chain reaction, PCR)来增幅DNA
1.如果DNA序列已知的话，则可用PCR来大量增幅此DNA片段
2.PCR反应需要三种主要成分: 人工合成的DNA引子(primers)，耐热DNA聚
合脢(polymerase)及去氧核糖核甘酸(dATP, dTTP, dCTP, dGTP)
3.PCR以下列三个步骤做循环反应: 变性(denaturation)，黏合(annealing)及
DNA合成(polymerization)反应
四、PCR的应用
1.医学诊断(medical diagnostics): 传染性病源，遗传疾病，癌症
2.法医学(Forensics): DNA fingerprint
五、微点阵(Microarray)及生物晶片(Biochip)
1.将探针(通常是DNA或cDNA)以高密度点阵排列在一小片基质上，即所谓”
晶片”。
2.待测样本与此晶片上的探针做杂交。只需一次实验，DNA/cDNA晶片就能
够将成千上万的基因序列或表现型式记录下来。
六、以分子遗传学筛检海洋性贫血(Thalassemia)
海洋性贫血是一种先天遗传性的血液疾病，人体之正常红血球含有A，A2 及F三种血红素，这些血红素皆由四条血红蛋白链组成，分为α2β2(HbA),α2δ2(HbA2), α2γ2(HbF)。如基因突变则造成某种血红蛋白链合成不足，而其他蛋白链合成过剩，导致造血不足或易溶血之现象，即为贫血。血红蛋白链基因分析的检体可来自血液，羊水或胎盘之绒毛。DNA分析有下列两种方法:
1.南方点墨杂交法(Southern hybridization)
利用血红蛋白链的基因做探针(probe)与待测DNA杂交，经由电泳分离后，以其特殊之型式诊断是否有基因突变。
2.聚合脢连锁反应(polymerase chain reaction, PCR)
以PCR方法大量复制检体内血红蛋白链的基因，利用限制脢片段长度多型性(restriction fragment length polymorphism, RFLP)或直接作DNA序列分析(sequencing analysis)，检查是否有基因突变。
七、以分子遗传学检定乳癌/卵巢癌之BRCA1 & BRCA2基因变异
大部分的遗传性卵巢癌是由基因BRCA1的变异所引起。近几年之族群研究显示，20%至30%带有BRCA1基因变异的女性，在四十岁之后将有得到卵巢癌的可能性。带有BRCA2基因变异的人则较可能发生早期性乳癌，目前显示近35%的遗传性卵巢癌患者也带有BRCA2基因的变异。BRCA1基因片段先经由聚合脢连锁反应增幅后，以下列三种方法分析其变异(mutation):
●单股DNA结构多型性(SSCP)分析: 不同的DNA序列，电泳分离后之位置
不同，此法可分析DNA是否有变异。
●DNA序列分析(sequencing analysis): 可鉴定DNA之变异位置及种类。
●DNA 晶片(DNA chip)分析: 可同时分析整个BRCA1基因。
参考资料:
1.Becker WM, Kleinsmith LJ, and Hardin J. World of the Cell. The Benjamin
/ Cumming Publishing Company. 2000
2.Brown TA. Genome. BIOS Scientific Publishers, 1999
生物老化与卡路里的关系
授课教师：李元凤
一、细胞老化: 以酵母菌为例
●酵母菌之老化是以母细胞分裂次数计
●限制培养基内之卡路里含量可延长酵母菌20-40%的寿命
●酵母菌寿命延长亦可经由己糖激脢(hexokinase)之失活(己糖激脢促进葡萄
糖之活化)而达成
二、以演化生物学的观点看老化: 果蝇为模式的研究
三、老化指标(Biomarkers of aging) :
●血压，血清葡萄糖，胰岛素，尿酸含量
●葡萄糖代谢及胰岛素调节之能力
●神经纤维委缩
●细胞分裂能力下降
●体质量(BMI)
●肥胖指数
●肺功能，手握力(grip strength)
四、减少50-70%卡路里摄取(caloric restriction)减缓生物细胞老化的速度及老
年疾病的发生
由老鼠实验结果证明，减少30-50%卡路里的摄取
●减缓老化过程(青春常驻)
●延长30%的寿命
●减缓老年疾病的发生(例如癌症，免疫系统，或肠胃方面疾病)
五、经过28年的长期追踪及体检，美国一项以6,505位夏威夷的日本移民为对
象的老化研究显示，，在3,263存活者中，41%的人没有主要疾病，40%的人没有生理及意识上之障碍，19%的人没有以上两者之问题。比较各组之间的生理状况，发现减缓老化之因素主要为低血压，低血糖，不抽烟及避免肥胖。
六、老化的理论基础（之一）
粒线体之自由基论(Mitochondrial free-radical hypothesis)：
粒线体内，ATP合成的同时也产生了自由基，过剩的自由基破坏蛋白
质，脂肪及DNA，因而造成细胞的死亡
七、过剩之糖类会促进细胞老化(之二)
葡萄糖→蛋白质连结(cross link)→蛋白质结构重组→蛋白质组织失去弹性(硬化)→老化
八、基因表现及DNA重组与糖类的关系(之三)
九、限定卡路里的摄取降低动物细胞老化的速度：
●减少自由基的产生，因而降低粒线体的蛋白质和DNA受自由基攻击的
程度
●减少过度或异常的基因表现及DNA重组
●减少蛋白质的连结，维持其正常功能
十、卡路里控制（由医师指导）：
●由年龄~20 岁开始
●逐渐减少卡路里的摄取至正常饮食之~65%
●减低体重至标准之~10-25%
●节制口腹之欲???
副作用，如不易受孕、骨骼疏松症、抵抗力降低…等
参考文献:
1.American Journal of Public Health (1998), 88(10): 1463-1468
2.Science (2000), 289: 2062-2063
3.Science (2000), 289: 2126-212
4.Scientific American (1980-2000): glucose and aging related articles
分子生物学之发展与应用
授课教师：廖辰中
遗传讯息是储存于核酸的序列上，有关核酸的结构及基因表现调节的学门，统称为分子生物学，此学门的应用涵盖医药、农业及环保等不同领域。本课程的授课内容着重于分子生物学基本观念与技术的介绍，并且会举一些常见的例子，让学生了解生物科技的奥妙。本课程上课内容涵盖以下章节：
一、分子生物学简介
a.分子生物学的发展史
b. DNA分子的介绍
c. DNA与蛋白质的关系
二、分子生物学基本技术介绍
a.电泳原理与应用
b.聚合脢连锁反应（polymerase chain reaction :PCR）
c.基因的选殖
e. DNA的重组
f.载体的选择
g.细菌的转型
h.重组基因的表现
三、分子生物学在生物科技的应用
a.重组蛋白质的生产
b.基因改造物种（动物、植物及微生物）
c.基因治疗
d.医学诊断及刑事鉴定
从细胞透视生命
授课教师：廖辰中
从渴望治愈疾病，到探索生命如何运作，许多无法回答的问题都显示，唯有对细胞内部的运作深入的探讨，才能得到解答。现今生物学家了解，生物体是由众多的细胞经由特殊的方式组合而成，所有的生命现象都是透过细胞内的基因所调控；人类基因体计画的完成，不仅开启生命科学的新纪元，更加速我们在生化科技的进步。目前生化科技已深入我们的生活，从食品工业、化学工业、医学工程及农业等，均可见到生物技术的影子。本课程将从细胞的层次，探讨细胞的运作及基因调控，最后将介绍人类基因体计画及其影响。
一、你（妳）该知道的生命现象
a.生命已不是秘密
b.个体与细胞
c.细胞的构造
d.细胞内的大分子
二、生命的密码DNA
a.分子生物学的发展史
b. DNA分子的介绍
c. DNA、RNA与蛋白质间的三角关系
三、基因语言的对话
a.基因的表现
b.基因如何运作
c.基因缺陷与疾病
d.基因缺陷的诊断-亨丁氏舞蹈症
四、人类基因体计画
a.什幺是人类基因体计画
b.人类基因体计画的重要性
c.研究成果的应用
d.生物晶片
参考文献
1.错误！未找到引用源。
基因复制-桃丽羊未来的展望
授课教师：廖辰中
桃丽羊的诞生曾掀起广泛的讨论，并且掀起一阵复制动物的热潮。为何全世界对这复制羊会有如此高的兴趣？本课程将由最基本的遗传分子-DNA作介绍，并探讨基因在生物体内所扮演的角色及有性生殖与无性生殖间的差异。希望藉由此课程，让同学了解桃丽羊的诞生的背后有哪一些重要的技术及复制动物的技术，对未来医药发展的影响。本课程上课内容涵盖以下章节：
一、细胞的复制
a. 有性生殖
b. 无性生殖
c. 有性生殖与无性生殖的比较
二、复制羊桃丽
a.什幺是复制
b.桃丽羊的介绍
c.复制动物的优点及缺点
三、干细胞的研究
a. 什幺是干细胞
b. 脐带血
c. 干细胞的应用
四、复制技术的应用
a.医药上的应用
b.农业上的应用
c.基因转殖动物
d.复制人
生物医药科技
授课教师：彭向阳
1. 生物科技在检验医学预防医学之应用
1.基因鉴定：血缘鉴定、刑事鉴定、遗传性疾病鉴定。
2.病因鉴定：器官性或机能性疾病及传染性疾病之病因鉴定。
3.疫苗。
4.生物医学的检测的结果与健康与生活的相关性。
5.生物医学科技的人性与人文思考。
2. 生物科技与医疗---现在与未来展望
1.生殖科技与不孕症、胚胎基因治疗。
2.器官移植的现在与未来。
3.stem cell。
4.生物复制.。
5.基因治疗。
6.长寿基因与老化基因。
7.生医技术应用该有的人文关怀与人道精神。
A 问题
1.生物医学技术对人类生活、健康及寿命有何影响？请就正负两面论述。
2.何以生物医学技术会成为下一世纪的重要技术？应用范围为何?
3.基因或基因产物是专利、隐私或属于人类全体？请论述。
4.若复制生物的技术有如工厂生产或美容整型般方便，你会运用此一技术进
行生物复制？试述生物复制(包括人, 动物,宠物等)的利弊。
5.如果你的孩子在出生时就可知道自己基因的组成，并预言可能发生的疾
病，你的反应会如何？如果这种疾病在知道的当时是无法治疗的疾病，且将发生于他四十岁左右，要告诉孩子吗？试举出两种疾病微例, 叙述其正反量面的得失。
6.长寿基因使生物延长寿命，对人类或人类全体有好处吗？
B 参考书单
1.诺贝尔的荣耀---生理医学桂冠科学月刊着天下文化科学天地出版
2.基因优势大朏博善着吴丹青译晨星出版
3.基因治疗中部博着章蓓蕾译时报出版
4.23对染色体解读创生奥秘的生命之书马特.瑞德利着商周出版
5.基因大狂潮牛顿编辑部策划牛顿出版
6.金色双螺旋生物科技的无限商机孔伯格着涂可欣等译天下文化出版
7.生物科技大未来理查.奥利佛着曹国维译趋势资讯McGraw-H711出版
8.揭开老化之谜史蒂芬.奥斯泰德着洪兰译商周出版
9.其他基因/生物科技相关报导Newton牛顿杂志中文国际版牛顿出版
抗药性菌的掘起：人与细菌的战争
The challenge of Antibiotic Resistance
授课教师：李元凤
抗生素（antibiotic）：由生物合成的化合物（compound），此类化合物会抑制某些细菌的生长或繁殖，甚至直接杀死细菌
细菌（bacteria）是自然界的成员之一，更是生命过程中不可缺的一分子。大部分的细菌是无害的，且保护动物免受疾病之苦，因为良性菌（占多数）会抑制病菌（占少数）的繁殖。
Characteristics of bacteria:
1.Microscopic in size
2.single-cell
3.abound on parts of the body that make contact with the outer world
过量的抗生素，改变自然界细菌的种类及不同种菌生存的比例，破坏生态系平衡。结果，抗生素促进了抗药性病菌的繁殖。
1.抗药性基因(resistance gene)的作用:
2.合成分解抗生素的酵素（enzyme）
3.修改抗生素作用的目标
4.将抗生素送出菌体
抗药性基因具有传染性：
plasmid
virus
release from dead cells
抗生素的滥用：
1. medicine: a. 病人要求 b. 病人未遵照指示服用
2. animal care
3. agriculture
解决之道：
1.病人遵照指示服用
2.评估含有抗生素成分的保养用品
3.医生减少不必要的抗生素处方
4.医院有效的隔离受感染的病人
5.***发展新的抗生素
人造血的发展与未来
The Search for Blood Substitutes
授课教师：李元凤
血液的组成：见附图
血液的功能：
运输养分，贺尔蒙（hormone）及排泄物
抵抗外来病源的入侵
可凝固血液，防止失血过多
呼吸作用：运送O2和CO2
血红素（hemoglobin）：
由四个polypeptide chains (2 ,2 ) 所组成。每一个polypeptide由140个氨基酸(amino acid)构成，内含一分子血质(heme)及铁(Fe)，为O2的结合部位。
ABO blood group system:
Defined by the presence or absence of antigens A, B, and Rh on the surface of red blood cells.
type A A, AB
type B B, AB
type AB AB universal acceptor
type O A, B, AB, O universal donor
Rh+ Rh+
Rh- Rh+, Rh-
人造血(Blood substitutes)：
1.Chemical-based solution: synthetic oxygen-carrying compounds
a. PFC (perfluorocarbon)
b. Fluosol-DA
c. Oxygent
2. Hemoglobin-based solution: chemically modified free hemoglobin
a. Polyheme: (surgery)
b. HemAssist: (cardiac surgery, hemorrhagic shock, trauma patient)
c. Optro:
d. Hemopure: (trauma, surgery, sickle cell anemia)
e. PEG-hemoglobin: (radiation treatment of certain solid tumors)
人造血的安全考量：
1. 短期使用之副作用有肾功能受损等，长期使用之副作用尚未知
2. PFC-based compounds: 残留量之多寡对人体的影响及过量O2的危险性
3. Hemoglobin-based substitutes: 动物血含传染性病源
人造血的研发及生产费用庞大，成本将会为自然血液的二至五倍。但是，为了解决血荒及疾病传染的问题，人造血的发展及使用是必然的趋势。
卡路里与青春常驻的关系
Is caloric austerity the fountain of youth?
授课教师：李元凤
卡路里(calorie)为热量(energy)的单位
卡路里控制(caloric restriction) == 飢饿== 营养不良
由实验结果证明，限定卡路里的摄取可以减缓动物细胞老化的速度。
In rats/mice:
Consume 30-50% fewer calories will
1.slow the rate of aging (stay "younger" longer)
2.extend life span by up to 30%
3.postpone most late-life diseases (cancers of breast, prostate, immune system, and
gastrointestinal tract)
老化指标(Biomarkers of aging) :
1.blood pressure (increase)
2.glucose and insulin levels in blood (decrease)
3.glucose metabolism (delayed)
4.insulin sensitivity (decrease)
5.muscle mass (decrease)
6.protein synthesis (slow)
Mitochondrial free-radical hypothesis
粒线体之自由基论：老化的理论基础（之一）
粒线体内，ATP合成的同时也产生了自由基如O2和OH，自由基破坏细胞内的蛋白质，脂肪及DNA，因而造成细胞的死亡
限定卡路里的摄取降低动物细胞老化的速度：
1.减少自由基的产生
2.减少粒线体的蛋白质和DNA受自由基攻击的程度
卡路里控制（由医师指导）：Can we make it?
1.由年龄~20 岁开始
2.逐渐减少卡路里的摄取至正常饮食之~65%
3.减低体重至标准之~10-25%
4.节制口腹之欲???
缺点：副作用，如不易受孕、骨骼疏松症、抵抗力降低
医学分子生物学 疾病和基因关系始终是医学领域关注的重大问题。在孟德尔遗传规律被重新认识的初期，就发现许多疾病受到遗传因素的控制，遵守孟德尔遗传因子的传递规律。遗传连锁定律的提出，现代经典遗传学理论体系的完善，极大地促进了对遗传性疾病的认识。上世纪40年代，L Pauling提出了”分子病”的概念，1956年，V Ingram发现血红蛋白β链第六位氨基酸从谷氨酸突变为缬氨酸是导致镰刀状贫血的原因。几乎同时，J.Lejeune发现Down综合症是由于21号染色体三陪体异常所致，系列染色体疾病病因。1976年，H Vanmus 和M Bishop在对肿瘤病毒学的研究中，发现了病毒癌基因，继而又无确定细胞癌基因的存在，此后抑癌基因也相继被发现，建立了肿瘤发生的基因理论，肿瘤被认为是体细胞的遗传病得到了普遍的认可。1983年，将亨廷顿病基因定位于第四号染色体上，1986年，克隆了慢性肉芽肿病的致病基因，同年杜氏肌营养不良和视网膜母细胞瘤的基因，也被定位克隆成功，掀起了单基因遗传病致病基因鉴定和克隆的热潮。世纪之交，人类基因组计划的完成，新的DNA标记的发现，为研究常见病的遗传因素成为了可能，2005年，首次用全基因组关联分析（GWAS），解析了视网膜黄斑变性病的相关基因，揭开了复杂性疾病易感基因确定的序幕，此后，一系列的常见多发疾病基因的GWAS研究，极大地丰富了人们对疾病发病机制的认识，加深了对疾病发生发展机制的认知。今天，疾病和基因关系仍是很长一段时间的重点工作，解析疾病基因,不但可以确定疾病的遗传易感性，有目的的开展预防、诊治，更
重要的是了解疾病新的致病机制，为分子诊断、分子靶向干预提供分子靶点。另一方面，药物作用靶点分子基因在人群的多态性，对药物作用的疗效影响；参与药物吸收、分布、代谢、排泄和毒性（admet）的基因多态性，也会影响药物的疗效，即药物基因组方面的研究，必将成为后基因组时代的重要研究内容。以疾病基因组学和药物基因组学为代表的组学研究进展，将为个体化医疗、精准医学提供理论和实践基础。
分子生物学的产生和发展 一、准备和铺垫 19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破： （1）确定了蛋白质是生命的主要基础物质 1 盖-吕萨克发现酵母可将糖转化为酒精。 2 帕耶恩和珀索兹发现了第一个酶(淀粉糖化酶)。 3 伯齐利厄斯1835年提出了催化作用概念。 4费德里克?威廉?库恩1878年指出在发酵现象中不是酵母本身，而是酵母中的某种物质催化了酵解反应，并给这种物质取名为酶。 5爱德华?毕希纳发现一种离体酵母提取物可以使酒精发酵，即酵母细胞产生一种酶，这种酶引起发酵，他们证明离体酵母提取物可以象活体酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二氧化碳。换句话说，这一转变并不依赖于酵母细胞，而是依赖于无生命的酶。由此奠定了现代生物化学的基石。 6费歇尔对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。（2）确定了生物遗传的物质基础是DNA 1 约翰?米歇尔证明了遗传物质完全不是蛋白质并且不受消化蛋白酶——胃蛋白酶的影响，他同时还证明这种新物质仅仅来自细胞核，因此取名为“核素”。 1889年，阿尔特曼命名了“核酸”一词。 2科塞尔得出，首先在许多情况下核物质分解成两部分，其中之一有蛋白质特性。这部分除正常的蛋白质外，不具有其他原子团。然而，另一部分有特殊的结构，已给它命名为核酸”。 3莱文和雅各布斯鉴定了存在于酵母核酸中的碳水化合物戊糖是核糖，从而纠正了科塞尔认为是六碳糖的观念。 4 1928年，英国军医格里菲斯以老鼠实验发现，将活的良性肺炎双球菌与死的肺炎双球菌混合，可以引起转型，得到活的恶性菌，使老鼠死亡。埃弗里和C.麦克劳德、M.麦卡锡共同发现不同型的肺炎双球菌的转化因子是 DNA。 5由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。 二、现代分子生物学的建立和发展阶段 1沃森与克里克，由于发现DNA双螺旋结构，确立遗传物质复制的机制。 2克里克提出中心法则，中心法则揭示了遗传信息的传递方向，反映了DNA、RNA和蛋白质之间的相互关系。 3人们对蛋白质结构与功能的进一步认识 1哈恩与吉莱斯比发现蛋白质一级结构与功能。 2 安芬森主要研究蛋白质中结构与功能关系，提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的。 3 Werner Arber, Daniel Nathans,Hamilton O. Smith发现并纯化出限制性内切酶。 三、初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 基因工程兴起，人工改变生物遗传特性、定向繁殖自然界从未有过的新物种成为可能，同时对于治疗癌症和一些疾病提供新的方法。 以上简要介绍了分子生物学的发展过程，可以看到在近半个世纪中它是生命科学范围发
分子生物学发展史之我感 19世纪后期到20世纪50年代，分子生物学完成了两大重点突破：确定了蛋白质是生命的主要基础物质；确定了生物遗传的物质是DNA。 1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，这一发现犹如黎明中亮起的第一道曙光，照亮了隐藏在黑暗中的条条大路，为之后的一系列发现照明了方向，由此步入了分子生物学的建立和发展阶段。而后DNA半保留复制模型的确立，DNA作为模板转录RNA，RNA作为模板利用氨基酸合成蛋白质，RNA作为模板转录DNA。这些成果的发现共同建立了以中心法则为基础的分子生物学基本理论体系。 中心法则建立的这一过程大约花了近20年，是几代科学家辛苦专研的共同成果，个人觉得这个发展过程还是很飞速的。看分子生物学发展史，我觉得也是在看诺贝尔化学、生理和医学奖收获史。就以中心法则建立的这一过程来说，每走一小步都是一个突破，都极其重要，往往也标志着下一个突破的到来。没有DNA半保留复制方式的发现，没有RNA聚合酶的发现，就不会有转录的发现，再就不会有翻译等等的发现。这每一小步成果也都建立在科学家大胆创新的思维，合理的实验设计，共同合作和坚持不懈的反复实验基础之上。同时，在获得这一系列成果的过程中，科学家们也创造了更多的实验方法与新技术。这些新方法新技术往往推动一个学科的快速发展，甚至带来一个新的交叉学科。随着分子生物学的进一步发展，已经渗透到各个领域，分子结构生物学，分子细胞生物学，分子遗传学，分子发育生物学…… 20世纪70年代后，以基因工程技术的出现作为新的里程碑，标志人类从认识生命本质到迈出改造生命的步伐。在D.Baltimore、R.Dulbecco和H.M.Temin 发现肿瘤病毒与细胞遗传物质之间的相互作用，以及W.Arber、D.Nathans、H.O.mith发现限制性内切酶并荣获1978年诺贝尔生理或医学奖后，基因工程技术得到迅速发展。这得益于许多分子生物学新技术的不断涌现。M.R.Capecchi、O.Smithies和M.J.Evans凭借“基因打靶技术”共同分享了2007年度诺贝尔生理学或医学奖，“基因打靶”技术利用细胞脱氧核糖核酸(DNA)可与外源性DNA 同源序列发生同源重组的性质，可以定向改造生物某一基因。借助这一从上世纪80年代发展起来的技术，人们得以按照预先设计的方式对生物遗传信息进行精细改造。可以瞄准某一特定基因，使其失去活性，进而研究该特定基因的功能。尽管“基因打靶”技术刚刚诞生20余年，全世界的科学家已经利用该技术先后对小鼠的上万个基因进行了精确研究。根据导致人类疾病的各种基因缺陷，科学家培育了超过500种存在不同基因变异的小鼠，这些变异小鼠对应的人类疾病包括心血管疾病、神经病变，糖尿病和癌症等。评委会认为，是因为其“开创了全新的研究领域”，为人类攻克某些疾病提供了药物试验的动物模型。我对这一技术印象深刻，不仅惊叹于它的革新，更惊叹于其实际应用功能。它在医学领域的应用或将攻克很多人类疾病，给医学进步带来很大利益。所以说，一个学科的发展往往能推动另一学科的发展，学科之间是有界限的，往往也是无界限的。除了基因打靶，更多的技术已经被发现或将要被发现。每一次的技术革新都在影响着人类生活，给人带来更多福祉。这也教诲我们在科研工作中要有发现的眼睛，创新的思维。 学习了分子生物学的发展历史，发现分子生物学是生命科学范围发展最迅速
分子生物学 1.ORF 答:ORF是open reading frame的缩写，即开放阅读框架。在DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码列，叫做一个开放阅读框架。 2.结构基因 答：结构基因（structural genes）可被转录形成mRNA,并翻译成多肽链，构成各种结构蛋白质或催化各种生化反应的酶和激素等。 3.断裂基因 答：基因是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，一个基因不仅仅包括编码蛋白质或 RNA 的核酸序列，还包括保证转录所必需的调控序列、位于编码区 5 ' 端与 3 ' 端的非编码序列和内含子。真核生物的结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因（split gene）。 4.选择性剪接 答：选择性剪接（也叫可变剪接）是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者，在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致不同的表型。 5.C值 答：基因组的大小通常以其DNA的含量来表示，我们把一种生物体单倍体基因组DNA的总量成为C值（C value）。 6.生物大分子 答：生物大分子指的是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达到上万或更多的有机分子。常见的生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类、糖类。 7.酚抽提法 答：酚抽提法最初于1976年由Stafford及其同事提出，通过改良，以含EDTA、SDS及无DNA酶的RNA酶裂解缓冲液破碎细胞，经蛋白酶K处理后，用pH8.0的Tris饱和酚抽提DNA，重复抽提至一定纯度后，根据不同需要进行透析或沉淀处理获得所需的DNA样品。 8.凝胶过滤层析 答：凝胶过滤层析也称分子排阻层析或分子筛层析，利用凝胶分子筛对大小、形状不同的分子进行层析分离，是根据分子大小分离蛋白质混合物最有效的方法之一。 9.多重PCR 答：多重PCR技术是在一个反应体系中加入多对引物，同时扩增出多个核酸片段，由于每对引物扩增的片段长度不同，可用琼脂糖凝胶电泳或毛细管电泳等技术加以鉴别。 10.荧光域值 答：荧光阈值是在荧光扩增曲线上人为设定的一个值，它可以设定在荧光信号指数扩增阶段任意位置上，一般荧光阈值的设置是基线荧光信号的标准偏差的10倍。 11.退火 答：温度突然降至37-58℃时，变性的DNA单链在碱基互补的基础上重新形成氢
分子生物学复习资料 （第一版） 一名词解释 1 Southern blot / Northern blot—DNA斑迹法 / RNA转移吸印技术。是为了检测待检基因或其表达产物的性质和数量（基因拷贝数）常用的核酸分子杂交技术。二者均属于印迹转移杂交术，所不同的是前者用于检测DNA样品；后者用于检测RNA样品。 2 cis-acting element / trans-acting factor—顺式作用元件 / 反式作用因子。均为真核生物基因中的转录调控序列。顺式作用元件是与结构基因表达调控相关、能被基因调控蛋白特异性识别和结合的特定DNA序列，包括启动子和上游启动子元件、增强子、反应元件和poly （A）加尾信号。反式作用因子是能与顺式作用元件特异性结合、对基因表达的转录起始过程有调控作用的蛋白质因子，如RNA聚合酶、转录因子、转录激活因子、抑制因子。 3VNTR / STR—可变数目串联重复序列 / 短串联重复。均为非编码区的串联重复序列。 前者也叫高度可变的小卫星DNA，重复单位约9～24bp,重复次数变化大,变化高度多态性；后者也叫微卫星DNA，重复单位约2～6 bp，重复次数约10～60次，总长度通常小于150bp 。（参考第7题） 4 viral oncogene / cellular oncogene—病毒癌基因 / 细胞癌基因。病毒癌基因指存在于逆转录病毒中、体外能使细胞转化、体内能导致肿瘤发生的基因；细胞癌基因也叫原癌基因，指存在于细胞内，与病毒癌基因同源的基因序列。正常情况下不激活，与细胞增殖相关，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。 5 ORF / UTR—开放阅读框 / 非翻译区。均指在mRNA中的核苷酸序列。前者是特定蛋白质多肽链的序列信息，从起始密码子开始到终止密码子结束，决定蛋白质分子的一级功能；后者是位于前者的5＇端上游和3＇端下游的、没有编码功能的序列，主要参与翻译起始调控，为前者的多肽链序列信息转变为多肽链所必需。 6 enhancer / silencer—增强子 / 沉默子。均为顺式作用元件。前者是一段含多个作用元件的短DNA序列，可特异性与转录因子结合，增强基因的转录活性，可以位于基因任何位置，通常在转录起始点上游-100到-300个碱基对处；后者是前者内含的负调控序列，结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。 7 micro-satellite / minisatellite—微卫星DNA / 小卫星DNA 。卫星DNA是出现在非编码区的串联重复序列，特点是有固定重复单位且重复单位首尾相连形成重复序列片段，串联重复单位长短不等，重复次数大小不一。微卫星DNA即STR；小卫星DNA分为高度可变的小卫星DNA（即VNTR）和端粒DNA。（参考第3题） 8 SNP / RFLP—单核苷酸多态性 / 限制性片段长度多态性。前者是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性，它是人类遗传变异中最常见的一种，占所
谈谈你对分子生物学未来发展的看法？ 21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类认识论上的重大飞跃。生命活动的一致性，决定了二十一世纪的生物学将是真正的系统生物学，是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。 分子生物学是目前自然学科中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。 分子生物学的研究将带动生物科学全面迅速地发展，生物科学的众多分支学科，将在更高层次上实现理论的大综合。 5、比较原核、真核基因组的特点（上海第二军医大硕士研究生入学考试试题） 一、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、原核生物基因主要是单拷贝基因 3、结构简炼 4、存在转录单元(trnascriptional operon)、多顺反子(polycistron) 5、有重叠基因 二、真核生物基因组结构特点 1、真核基因组结构庞大 2、含有大量重复序列 3、非编码序列多 4、转录产物为单顺反子 5、基因不连续性 6、存在大量的顺式作用元件。 7、存在大量的DNA多态性 8、端粒结构 2、简述RNA转录的基本概念基本过程？ 转录(transcription)：DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程称为转录。转录产物有mRNA ，tRNA和rRNA。 转录的基本过程：
1）无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括：模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。 2）全酶上的因子辨认DNA模板上的起始位点，使全酶结合在起始位点上形成全酶-DNA复合物，从而开始“起始反应”； 3）转录开始后，因子立即从复合物上脱落，由核心酶催化RNA的合成； 4）当转录到一定长度时，终止因子识别模板上的终止信号，终止转录，释放转录产物。 简述因子的作用 启动子的识别要靠因子来完成。 10.真核生物的原始转录产物必须经过哪些加工才能成为成熟mRNA，以用作蛋白质合成的模板？ 答：内含子的剪接、编辑、在编码及化学修饰。 简述原核和真核生物mRNA的区别？ 原核生物mRNA的特征: A、半衰期短 B、多以多顺反子的形式存在 C、单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。 D、多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA E、5’端无“帽子”结构，3’端没有或只有较短的poly（A ）结构 F、SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。 真核生物mRNA的特征: a、5’端存在“帽子”结构 b、多数mRNA 3’端具有poly（A ）尾巴（组蛋白除外） C、以单顺反子的形式存在 什么是Pribnow box？它的保守序列是什么？
分子生物学的应用及发展 摘要：本文在文献检索的基础上，对分子生物学的发展简史，基本原理，研究领域等作了简单介绍，阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用，并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。 一前言 生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量，以更新本身的物质组成，而山现生长、繁殖，在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代；同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中，防水分外，有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中，以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题，产生了分子生物学这一学科[1]。 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。 分子生物学的最终目标是远大的，从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度，来理解这五类行为类型：生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系，从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。 分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用，促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速，如转基因动植物等。在医学领域，为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径，使医学科学中原有的学科发生分化组合，医学分子生物学等新的学科分支不断产生，使医学科学发生了深刻的变革，不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。 分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 二分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]：
第一章总论 一、名词解释： 1．单体、有效部位2．一次代谢产物、二次代谢产物3．有效成分、无效成分 ４．正相色谱、反相色谱5．水/醇法、醇/水法 二、填空题： 1．溶剂提取法中选择溶剂的依据__________。 2．色谱法按其基本原理分为________、________、________、________。 3．硅胶为________性吸附剂，适于分离________成分，化合物的极性越大，与吸附剂吸附得越____，越_____被洗脱下来。 4．凝胶色谱法分离天然产物中大分子时，主要依据化合物____________差异。 5．葡聚糖凝胶的商品型号是按其交链度大小分类，并以________表示。英文字母G代表________，后面的阿拉伯数字表示凝胶的吸水量再乘以________的值，如G-25的吸水量为________。 6．分配层析是利用各成分在的两相溶剂中不同而进行分离的层析方法。 7．聚酰胺吸附属于________吸附，是一种用途十分广泛的分离方法，特别适于分离________、________、________类化合物。 8．硅胶活化温度________，时间________，超过________丧失吸附力，硅胶含水量达________不能作吸附剂使用，只能作分配色谱。 9．中药液体制剂常采用“水提醇沉”法，水可以提取如糖类、_________、________、_______ 等成分，醇沉可以沉淀________、__________等物质。 10．使用混合溶剂重结晶时，一般是将样品先溶于__________的溶剂中，在加热的情况下滴加__________溶剂直至__________，再稍滴加__________溶剂使__________后让其渐渐析晶。 11．纸色谱的原理属__________，特别适合于________成分的分离鉴定，如_________、_________、__________等。 12．聚酰胺在含水溶剂中的吸附能力大致有三个规律①__________②__________③__________。 13.硅胶、氧化铝吸附剂的用量一般为试样量的__________倍，试样极性较小、难以分离者， 吸附剂用量可适当提高至试样量的__________倍。 14.TLC展开时，使组分R f值达到__________的溶剂系统可选用为柱色谱分离该相应组分的 最佳溶剂系统。 15.活性炭是__________吸附剂，对__________物质具有较强的吸附力，在水溶液中吸附力 __________，在有机溶剂中吸附力__________。 16.常见的极性有机溶剂有甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇等，欲从水提取也重萃取极性成分，
医学分子生物学复习资料
蛋白质、糖蛋白与蛋白聚糖、脂蛋白、细胞信号传导 名词解释： 1、构型：指一个有机分子中各个原子特有的固定的空间排列。这种排列不经过 共价键的断裂和重新形成是不会改变的。不同构型之间相互转化会涉及化学键 的断裂，构型的改变往往使分子的光学活性发生变化。 2、构象：构成分子的原子和基团因为化学键的旋转而形成在三维空间的不同的 排布、走向。不同的构象之间可以相互转化而不涉及化学键的破裂。构象改变 不会改变分子的光学活性。 3、肽平面：肽键具有部分双键性质而不能自由旋转，这样C、N 原子同它们连接的 O、H和两个 Cα共六个原子就被约束在一个刚性平面上，这个平面被称为肽平面。 4、基序或模体：相邻的几个二级结构相互作用形成有规则的组合体称为超二级 结构，是特殊的序列或结构的基本组成单元，又称为基序或模体。 5、结构域：蛋白质的超二级结构进一步组合折叠成半独立紧密的球状结构域。 6、糖蛋白：在分子组成中以蛋白质为主，其一定部位以共价键与若干糖链（约4%）相连所构成的分子。 7、蛋白聚糖：蛋白聚糖是一类由蛋白质和糖胺聚糖通过共价键相连而成的化合物，其分子中的含糖量通常为50%~90%。 8、血脂：血浆所含的脂类统称为血脂，它包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及游离 脂酸。 9、血浆脂蛋白：在血浆中血脂与蛋白质结合，形成血浆脂蛋白。 10、载脂蛋白：血浆脂蛋白中蛋白质部分称为载脂蛋白。 11、脂蛋白受体：脂蛋白受体是一类位于细胞膜上的糖蛋白，它们能以高亲和 性的方式与其相应的脂蛋白配体相互作用，介导细胞对脂蛋白的摄取和代谢， 从而进一步调节血浆脂蛋白和血脂的水平。 12、细胞通讯（ cell communication）：指一个细胞发出的信息通过介质传递 到另一个细胞产生相应反应的过程。
分子生物学复习题 一、名词解释 1、 Northern Blot P40第九 2、 motif P12第七 3、 open reading frame,ORF P25第八 4、 secondary massager 5、 receptor P73第一 6、 probe 7、 vector P39第三 8、 Gene therapy P44第五 9、癌基因 P94第二 10、 Transgenic animal 11、不对称 PCR 12、多重 PCR 13、蛋白质变性 14、 Enhancer P32第三 15、 cis-acting elements 16、 molecular chaperone 17、 G protein P69第八
18、基因文库 P40第六 19、α-互补 P40第七 20、融合蛋白 21、 DNA 芯片(DNA chips P6第 14 22、 Anti-oncogene P94第三 23、 RFLP P5第四 24、 gene superfamily P5第二 25、 insertion sequence 26、 trans-acting factor P31第六 27、 housekeeping gene P31第四 28、转座子(transposon 29、 Klenow 片断 30、 Structural domain P12第 13 31、 S-D 序列 P25第 10 32、 cDNA 文库 P40第五 33、 Gene targeting 34、 Gene diagnosis P44第一 35、自杀基因 36、不对称转录
名词解释： 基因是核酸中贮存遗传信息的遗传单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 基因组（gencme）：细胞或生物中，一套完整单倍体遗传物质的总和（包括一种生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组。基因组的功能是贮存和表达遗传信息。 SD序列(Shine-Dalgarno sequence,SD sequence) 是mRNA能在细菌核糖体上产生有效结合和转译所需要的序列。SD序列与16S rRNA的3’末端碱基(AUUCCUCCAC-UAG-5’)互补，以控制转译的起始 分子克隆：克隆（clone）：是指单细胞纯系无性繁殖，现代概念是将实验得到的人们所需的微量基因结构，引入适当的宿主细胞中去，在合适的生理环境中进行无性繁殖，从而利用宿主的生理机制繁衍人们所需要的基因结构，并进行表达。由于整个操作在分子水平上进行，所以称为分子克隆（molecular cloning）。 动物克隆(Animal cloning)就是不经过受精过程而获得动物新个体的方法. 基因诊断：就是利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构 （DNA水平）及其表达水平（RNA水平）是否正常，从而对疾病做出诊断的方法。 基因治疗就是将有功能的基因转移到病人的细胞中以纠正或置换致病基因的一种治疗方法，是指有功能的目的基因导入靶细胞后有的可与宿主细胞内的基因发生整合，成为宿主细胞遗传物质的一部分，目的基因的表达产物起到对疾病的治疗作用。 转基因动物就是把外源性目的基因导入动物的受精卵或其囊胚细胞中，并在细胞基因组中稳定整合，再将合格的重组受精卵或囊胚细胞筛选出来，采用借腹怀孕法寄养在雌性动物（foster mother）的子宫内，使之发育成具有表达目的基因的胚胎动物，并能传给下一代。这样，生育的动物为转基因动物。 探针：在核酸杂交分析过程中，常将已知顺序的核酸片段用放射性同位素或生物素进行标记。这种带有一定标记的已知顺序的核酸片段称为探针。 限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）是一类专门切割DNA 的酶，它们能特异结合一段被称为限制酶识别顺序的特殊DNA序列并切割dsDNA。 载体：要把一个有用的基因（目的基因-研究或应用基因）通过基因工程手段送到生物细胞（受体细胞），需要运载工具携带外源基因进入受体细胞，这种运载工具就叫做载体（vector）。 限制性片段长度多肽性分析(RFLP):DNA片段长度多态性分析（restriction fragment length polymer-phism,RFLP）基因突变导致的基因碱基组成或(和)顺序发生改变,会在基因结构中产生新的限制性内切酶位点或使原有的位点消失. 用限制酶对不同个体基因组进行消化时，其电泳条带的数目和大小就会产生改变，根据这些改变可以判断出突变是否存在。 简答题： 1.蛋白质的生物合成过程中的成分参与，参与因子，作用？ mRNA是合成蛋白质的“蓝图（或模板）” tRNA是原料氨基酸的“搬运工” rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装配机（操作台） tRNA mRNA是合成蛋白质的蓝图，核糖体是合成蛋白质的工厂，但是，合成蛋白质的原料——20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此，需要转运RNA把氨基酸搬运到核糖体中的mRNA上 rRNA 核糖体RNA（rRNA）和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体的大小亚基在行使翻译功能即肽链合成时聚合成整体，为蛋白质的合成提供场所。
分子生物学的产生与发展 分子生物学是指从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。不同于传统的生物物理学和生物化学，研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的小分子物质在生物体内的物理、化学变化，分子生物学着重在大分子研究水平上，主要是蛋白质、核酸、直至体系以及部分多糖及其复合体系，阐明整个生物界所共同具有的基本特征。1953年沃森、克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型是分子生物学诞生的标志。而在DNA分子的双螺旋结构模型发现以前，对蛋白质、核酸的发现和认识为后来分子生物学的发展奠定基础，整个分子生物学发展的准备阶段可以追溯到19世纪中期。 一、蛋白质的发现和认识 19时期前半世纪，法国化学家盖·吕萨克发现酵母可以将糖转化为酒精。1833年，帕耶恩和珀索兹从麦芽提取液中得到一种对热不稳定的物质，它可以使淀粉水解为可溶性糖，这种物质是历史上发现的第一个酶——淀粉糖化酶。1835年伯齐利厄斯提出了催化作用概念，生化现象中起催化作用的物质被称为酵素或者生物催化剂。1878年费德里克·威廉·库恩指出，发酵现象中不是酵母本身，而是酵母中的某种物质催化了酵解反映，被给这种物质取名为酶。1897年爱德华?毕希纳发现一种离体酵母提取物可以使酒精发酵，即酵母细胞产生一种酶，这种酶引起发酵，他们证明离体酵母提取物可以象活体酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二氧化碳。也就是说，这一转变并不依赖于酵母细胞，而是依赖于无生命的酶。由此奠定了现代生物化学的基石。德国化学家费歇尔，生物化学的创始人，1899年开始对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。 经过一个半世纪的摸索，人们从酵母中率先认识到能对生物产生催化作用的酶，进而继续研究开始对蛋白质的认识。直到19世纪末期，费谢尔发现蛋白质是由20种氨基酸按不同比例组合而成的。根据不同的排列组合，形成我们机体形形色色的蛋白质物质，成为构成细胞的基本有机物，它们生命活动的主要承担者，至此，对蛋白质的认识开启了人们进一步研究生命的大门，同时也奠定了生物化学的基础。 二、核酸的发现和认识 1869年瑞士生物化学家约翰?米歇尔在蒂宾根研究脓细胞的时候获得了十分重要的发现。当时人们认为脓细胞主要是由蛋白质构成，然而米歇尔注意到某种不属于迄今已知的任何蛋白质物质的存在。事实上，他证明了这种物质完全不是蛋白质并且不受消化蛋白酶——胃蛋白酶的影响。他同时还证明这种新物质仅仅来自细胞核，因此取名为“核素”，1889年，阿尔特曼命名了“核酸”一词。德国生物化学家科塞尔，细胞化学的奠基人，他在著作《细胞核的化学成分》中提到：核物质也是这种组成，化学分析表明，首先在许多情况下核物质分解成两部分，其中之一有蛋白质特性。这部分除正常的蛋白质外，不具有其他原子团。然而，另一部分有特殊的结构，已给它命名为核酸。他又进一步提出，核酸包含4种含氮基团：胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤。1910年因其对蛋白质和核酸的研究荣获诺贝尔生理学与医学奖。至此，核酸进入到研究领域，在接下来的时间里，人们开始对核酸及其性质进行研究。 1909年，俄裔美国生物化学家莱文和雅各布斯通过鉴定存在于酵母核酸中的碳水化合
医学分子生物学 名词解释： 结构基因(structural genes)： 可被转录形成 mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 ORF 开放阅读框架（ open reading frame，ORF ）： 是指DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码。 C值(C-value)： 一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。 C值矛盾/ C值悖论： C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 基因组（genome）： 是指生物体全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域 重叠基因 是指同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。 SNP单核苷酸多态性（singl e nucleotid e polymorphism） 是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。SNP被认为是一种能稳定遗传的早期突变 蛋白质组(proteomics): 指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律. 质谱技术mass spectrometry,MS 样品分子离子化后，根据不同离子间质核比（m/z）的差异来分离并确定分子量 开放阅读框=ORF 基因工程
又称为重组DNA技术，是指将外源基因通过体外重组后导入受体细胞，并使其能在受体细胞内复制和表达的技术。 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE) 是一类能识别和切割双链DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。 逆转录酶 依赖RNA的DNA聚合酶，它以RNA为模板、4种dNTP为底物，催化合成DNA，其功能主要有：1)逆转录作用；2)核酸酶H的水解作用；3)依赖DNA的DNA聚合酶作用。 粘性末端 被限制酶切割后突出的部分就是粘性末端（来自360问答） 载体vector 指能携带外源DNA片段导入宿主细胞进行扩增或表达的工具。载体的本质为DNA。多克隆位点 载体上具有多个限制酶的单一切点（即在载体的其他部位无这些酶的相同切点）称为多克隆位点 报告基因（reporter gene）： 是指处于待测基因下游并通过转录和表达水平来反映上游待测基因功能的基因，又称报道基因。 转化 以质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程称为转化（transformation） 感受态细胞 细胞膜结构改变、通透性增加并具有摄取外源DNA能力的细胞称谓感受态细胞(competent cell)。 碱裂解法 在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。 核酸变性 变性（denaturation）:在某些理化因素的作用下，维系DNA分子二级结构的氢键和碱基堆积力受到破坏，DNA由双螺旋变成单链过程。 核酸复性
分子生物学发展简史准备和酝酿阶段现代分子生物学的建 立和（可编辑） 分子生物学发展简史准备和酝酿阶段现代分子生物学 的建立和 药学分子生物学药学分子生物学 Pharmaceutical Molecular Biology Pharmaceutical生化教研室肖建英绪论 一、分子生物学与药学分子生物学 二、分子生物学发展的回顾 三、分子生物学和现代医药科学绪论 生命是什么生命是什么? ?? 医学和生命科学的永恒主题 ?? 医学和生命科学的永恒主题绪论 一、分子生物学与药学分子生物学 1. 分子生物学Molecular Biology的概念: 1. 分子生物学Molecular Biology的概念: 从分子水平研究生命现象的 科学,是现 代生命科学的“共同语言” 。核心内容是通过生物的物质基础?? 核酸、 蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础 , 从而探讨生命的奥秘。绪论 2、分子生物学的产生与发展: 2、分子生物学的产生与发展:
生物学 生物化学 遗传学 细胞生物学 相互渗透进入细胞水平 生物物理学 相互促进 微生物学 20世纪中叶 有机化学 物理化学 生物学引入生物大分子 分子生物学绪论分子生物学的研究和发展轨迹分子生物学的研究和发 展轨迹 ?分子生物学不断地与其他学科进行深入的横 ?向联系和交叉融合 ? 分子、细胞、整体水平的研究得到和谐统一 ? 表型和基因型的关系得到客观准确解释分子生物学打破了学科的界线 分子生物学把各学科联系在一起病理学药理学 免疫学 生理学 绪论分子生物学与其他学科的结合分子生物学与其他学科的结合 临床医学 分子 生物学
《医学分子生物学》作业 (供“专升本”中西医临床医学专业学生使用 成人教育学院 《医学分子生物学》思考题 1、述 DNA的右手双螺旋模型结构要点。 (1两股反向平行的 DNA 链绕成同轴右手双螺旋,双螺旋表面有大沟和小沟。 (2脱氧核糖和磷酸通过3’,5’-磷酸二酯键相连,构成 DNA 主链,位于双螺旋的外表面,糖基平面与螺旋轴平行;碱基则位于双螺旋的内部,碱基平面与螺旋轴垂直。(3两股 DNA 链通过 Watson-Crick 碱基对结合,即 A 与 T 通过两个氢键结合,G 与 C 通过三个氢键结合,称为碱基互补原则。这样,一股 DNA 的碱基序列决定了另一股DNA 的碱基序列,两股 DNA 链互相称为互补链。(4双螺旋直径为 2cm 2、真核生物基因组结构与功能的特点。 1.真核生物基因组 DNA 是线性分子,其末端序列特殊,由寡核苷酸短串联重复序列构成,称为端粒。 2.真核生物基因组 DNA 有多个复制起点。 3.真核生物有完整的细胞核,核 DNA 与组蛋白、非组蛋白及 RNA 形成染色体结构。 4.每一种真核生物的染色体数目都是一定的,除了配子(精子和卵子是单倍体以外,体细胞一般是二倍体。 5.真核生物基因组序列中仅有不到 10%是编码序列。编码序列在基因组序列中的比例是真核生物、原核生物和病毒基因组的重要区别,而且在一定程度上是生物进化的标尺。
6.真核生物基因组含大量重复序列,包括高度重复序列和中度重复序列。 7.真核生物基冈是断裂基因,即基因是不连续的,由外显子和内含子交替构成。 8.真核生物基因的转录产物是单顺反子 mRNA。 9.真核生物基因组中存在各种基因家族,基因家族成员可以串联在一起,也可以相距很远,但即使串联在一起的基因也是分别表达的。 3、论述参与 DNA 复制的酶和蛋白质及其作用。 原核生物 DNA 的复制过程需要 30 多种酶和蛋白质参加。主要有 DNA 聚合酶、解旋酶、拓扑异构酶、引物酶和 DNA 连接酶等:(1DNA 聚合酶 DNA 聚酶的作用是催化 dNTP 按5'→3'方向合成 DNA。反应只消耗 dNTP,但还有两种成分必不可少:①模板:DNA 聚合酶催化的反应是 DNA 的复制,即合成单链 DNA 的互补链,所以必须为其提供单链 DNA,这就是模板;②引物:有了底物和模板,DNA聚合酶还是不能合成 DNA,因为它不能从无到有合成 DNA 链,只能把脱 氧核苷酸连接在已有核酸的 3'-羟基上,而且该核酸的序列必须与 DNA 模板的3'端序列互补,并形成结合,这已有的核酸就是引物。(2解链、解旋酶类 DNA 具有超螺旋、双螺旋等结构,在复制时,作为模板的亲代 DNA 分子需松弛螺旋,解开双链,暴露碱基,才能按碱基互补原则合成子代 DNA。参与亲代 DNA 双链解链、并将基维持在解链状态的酶和蛋白质主要有解旋酶、拓扑异构酶和单链 DNA 结合蛋白。(3引物酶 DNA 复制需要 RNA 引物,RNA 引物由引物酶催化合成。(4连接酶环状DNA 或冈崎片段合成之后都留下切口,需要一种酶,能催化切口处的 5'-磷酸基与 3'-羟基连接形成磷酸二酯键,这种酶就是 DNA 连接酶。 4、转录与复制的不同点。 ①目的不同,所使用的酶、原料及其它辅助因子不同,转录是合成 RNA,复制是合成 DNA;②方式不同:转录是不对称的,只在双链 DNA 的一条链上进行,只以 DNA 的一条链为模板,复制为半不连续的,分别以 DNA 的两条链为模板,在 DNA 的两条
四、简答题 1.碱基对间在生化和信息方面有什么区别? 2.在何种情况下有可能预测某一给定的核苷酸链中“G”的百分含量? 3.真核基因组的哪些参数影响Cot1／2值? 4.请问哪些条件可促使DNA复性(退火)? 5.为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要? 6.大肠杆菌染色体的分子量大约是2.5×109Da1)，核苷酸的平均分子量是330Da，两个邻近核苷酸对之间的距离是0.34mn；双螺旋每一转的高度(即螺距)是3.4nm，请问： (l)该分子有多长? (2)该DNA有多少转? 7.曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核甘酸的规则重复排列(如， A TCG．A TCG．A TCG．A TCG…)，所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么? 8.为什么在DNA中通常只发现A—T和C—G碱基配对? 9.列出最先证实是DNA(或RNA)而不是蛋白质是遗传物质的一些证据。 10.为什么只有DNA适合作为遗传物质? ll.什么是连锁群?举一个属于连锁基因座的例子。 12.什么是顺反子?用“互补”和“等位基因”说明“基因”这个概念。 13.对于所有具有催化能力的内含子，金属离子很重要。请举例说明金属离子是如何作用的。 14.列出真核生物mRNA与原核生物mRNA的区别。 15.列出各种tRNA所有相同的反应及个别tRNA的特有反应。 16.在体内，rRNA和tRNA都具有代谢的稳定性，而mRNA的寿命却很短,原因何在? 17.为什么真核生物核糖体RNA基因具有很多拷贝? 18.为什么说信使RNA的命名源自对真核基因表达的研究，比说源自对原核基因表达的研究更为恰当?
简述分子生物学发展史 1.从广义上讲，蛋白质和核酸等生物大分子的结构和功能的研究都属于分子生物学研究的范畴。也就是说从分子水平阐明生命现象和生物学规律的科学就叫分子生物学。（如蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机制和动力学，膜蛋白的结构及物质的跨膜运输等都属于分子生物学研究的范围） 2.目前人们常采用狭义的概念，将分子生物学范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究DNA或基因的复制、转录、表达和调控等过程，也涉及到与这些过程有关的酶和蛋白质的结构与功能的研究。 分子生物学的发展大致可以分为三个阶段，第一个是准备和酝酿阶段，第二个是现代分子生物学的建立和发展阶段，第三个是初步认识生命本质并改造生命的深入发展阶段。下面将就这三个阶段的主要任务和功绩做简单的介绍。 第一阶段：在上世纪的后期，巴斯德由于发现了细菌而在自然科学史上留下丰功伟绩，但是他的“活力论”观点，即认为细菌的代谢活动必须依赖完整细胞的看法，却阻碍了生物化学的进一步发展。直至1890～1900年问suchner兄弟证明酵母提出液可使糖发酵之后，科学家们才认识到细胞的活动原来可以再拆分为更细的成分加以研究。此后相继结晶了许多酶，如腺酶（Sumner，1926）、胰蛋白酶（Northrop，1930）及胃蛋白酶（Northrop及Kunitz，1932）等，并且证实了这些物质都是蛋白质。这些成果开辟了近代生物化学的新纪元。事实上，分子生物学正是在科学家们打破了细胞界限之日诞生的。在这以后的几十年间，科学界普遍认为，蛋白质是生命的主要物质基础，也是遗传的物质基础。与此同时，被湮没达35年之久的孟德尔遗传定律（1865），又被重新发现，摩根等在这个定律基础上建立了染色体学说，使遗传学的研究引起了科学界的重视。这个时期，尤其是在第一次世界大战之后，正是物理学空前发达的年代，量子理论和原子物理学的研究表明，尽管自然界的物质变化万千，但是组成物质的基本粒子相同，它们的运动都遵循共同的规律。那么，是否可以应用物理学的基本定律来探讨和解释生命现象呢？不少科学家抱着这个信念投身到生命科学的研究中，从而开始了由物理学家、生化学家、遗传学家和微生物学家等协同作战的新时期，在这个时期里，科学家们各自沿着两条并行不悖的路线进行研究。一派是以英国的Astbury等为代表的所谓结构学派（structurists)，他们主要用ｘ射线衍射技术研究蛋白质和核酸的空间结构，认为只有搞清生物大分子的三维结构，才能阐明生命活动的本质，分子生物学一词正是Astbury在1950年根据他的这一思想首先提出来的。另一学派称为信息学派，他们着眼于遗传信息的研究。它的创始始人之一，德国的Delbruck，本来是原子物理学家，由于矢志于遗传学的研究, 由德国来到美国摩根的遗传学实验室。当他无法用数学表达果蝇的遗传规律时，转而以噬菌体为研究对象，把噬菌体看成为最小的遗传单位，研究其遗传信息的表达和调控。所以这一派也称为噬菌体学派。 在这个时期，分子生物学研究的最重要成果是证明了遗传的物质基础是DNA 而不是蛋臼质，Avery等（1944）证明了使肺炎双球菌由粗糙型转成为光滑型的转化因子是DNA。随后，噬菌体学派的Hershey和chase进一步提出了更加令人信服的证据，他们用蛋白质上标记了放射性硫的噬菌体感染细菌，发现只有噬菌体的DNA被“注射”到细菌体内去并在其中繁殖，而蛋白质则留在细胞之外。