现代分子生物学
复习提纲
第一章绪论
第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容
1 分子生物学Molecular Biology的基本含义
广义的分子生物学：以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。
狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
分子生物学的三大原则
1) 构成生物大分子的单体是相同的
2) 生物遗传信息表达的中心法则相同
3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同
分子生物学的研究内容
●DNA重组技术（基因工程）
●基因的表达调控
●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）
●基因组、功能基因组与生物信息学研究
第二节分子生物学发展简史
1 准备和酝酿阶段
时间：19世纪后期到20世纪50年代初。
确定了生物遗传的物质基础是DNA。
DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验
DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验
RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程
2 建立和发展阶段
1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。
主要进展包括：
遗传信息传递中心法则的建立
3 发展阶段
基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。
第三节分子生物学与其他学科的关系
思考
证明DNA是遗传物质的实验有哪些
分子生物学的主要研究内容。
列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
第二章染色体与DNA
第一节染色体
1.作为遗传物质的染色体特征:
分子结构相对稳定
能够自我复制
能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程;
能够产生遗传的变异。
2 真核细胞染色体组成
(1) DNA(2) 蛋白质（包括组蛋白和非组蛋白）(3) 少量的RNA
组蛋白：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成、维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例
非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全清楚
3.染色质和核小体
染色质是一种纤维状结构，由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
4.真核生物基因组DNA的C值和重复序列
C值(C Value)：指一种生物单倍体基因组的DNA总量。
注意：
生物体进化程度高低与C值不成明显线性相关；
亲缘关系相近的生物C值却相差大。
高等生物的C值不一定比低等生物的C值高。
C值变化范围宽意味着生物基因组中含有大量的无编码功能的重复序列。
DNA序列可分为3类:
(1)不重复序列：是主要的结构基因
(2)中度重复序列
各种rRNA、tRNA、组蛋白基因以及某些结构基因属于这一类。
中度重复序列往往分散在不重复序列之间。
(3)高度重复序列――卫星DNA ：不转录序列。
思考：
DNA的C值和重复序列.
5.原核生物基因组特点
1）原核生物的基因组很小，大多只有一条染色体，且DNA含量少，没有重复序列。
注意：染色体外遗传基因的概念：即细菌的质粒、真核生物的线粒体、高等植物的叶绿体等所含有的DNA和功能基因。
2）结构简练
3）存在转录单元：
原核DNA序列中功能相关的基因丛集在基因组的特定部位，形成转录单元，它们可被一起转录为可翻译多个蛋白质的mRNA分子，这种mRNA叫多顺反子mRNA。
注意：原核生物的mRNA是多顺反子mRNA；真核生物mRNA是单顺反子mRNA
4）有重叠基因：在一些细菌和动物病毒中同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。
6.真核生物基因组的结构特点
真核基因组庞大
存在大量的重复序列
90%以上为非编码序列
转录产物为单顺反子
断裂基因，含有内含子
有大量顺式作用元件（见第八章）
存在大量的DNA多态性
具有端粒结构
第二节DNA的结构
的一级结构：
指四种核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸，也称为碱基顺序
2. DNA的二级结构
定义：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。
双螺旋结构模型的要点：
①脱氧核糖和磷酸通过3’,5’磷酸二酯键交互连接，成为螺旋链的骨架。
②碱基互补配对
③螺旋参数：螺旋直径２nm。螺旋每旋转一周10对碱基，每个碱基的旋转角度为36°；螺距；碱基平面之间的距离为。
④大沟小沟：大沟(2. 2nm)小沟(1. 2nm)
4.维持DNA双螺旋的力：氢键、碱基堆集力（包括疏水作用力和范德华力。）、磷酸基团间的静电斥力、碱基分子内能
总之:
氢键和碱基堆集力有利于DNA维持双螺旋结构，而静电斥力和碱基分子内能则不利于DNA维持双螺旋结构。
5.双螺旋结构的基本形式：A，B，Z型双螺旋
Z-DNA有什么生物学意义呢
Z-DNA在热力学上是不利的。带负电荷的磷酸根距离太近，产生静电排斥。
DNA链的局部不稳定区的存在就成为潜在的解链位点。
DNA解链是DNA复制和转录等过程中必要的环节，因此Z-DNA的结构与基因表达调控有关。
6.DNA的超螺旋结构(三级结构)
超螺旋的类型：负超螺旋、松弛DNA、正超螺旋（转化相关物质：拓扑异构酶、溴化乙锭）
超螺旋的意义：
①超螺旋形式是DNA分子复制和转录的需要；
②超螺旋可使DNA分子形成高度致密的状态从而得以容纳于有限的空间。
7. DNA的理化性质---变性和复性
常用的变性方法：热变性、碱变性
核酸变性程度的鉴定－紫外测定法：
第三节DNA的复制概述
1 DNA复制的基本机理－半保留复制
DNA半保留复制的意义：
保证DNA代谢的稳定性。稳定性是相对的，变异是绝对的
2 DNA复制的起点、方向和速度
1)起点：
复制子: 从复制原点（ori ）到终点，组成一个复制单位。
原核生物：只有一个复制子
真核生物: 多个复制子
2)方向：
双向等速复制：大多数生物体内DNA。
单向进行：有些病毒（如腺病毒等）、质粒DNA及线粒体DNA。
不对称复制：在一定时期内DNA只复制一条链的情况。
如线粒体的D-环复制和噬菌体的滚环复制方式。
3 复制的几种方式
1)线状DNA双链的复制
2)环状DNA双链的复制：θ型、滚环复制、D环
思考：
原核生物基因组特点。
DNA双螺旋结构模型的要点
DNA的变性和复性
DNA复制的几种方式。
第四节原核生物和真核生物DNA复制特点
1 原核生物复制的特点
1)DNA双螺旋的解旋
解旋酶(helicase)：
解开氢键，形成单链。利用ATP水解获得的能量来打断氢键；二聚体或六聚体形式存在；作用方向：大部分为5'→3',
单链结合蛋白（SSBP）：
功能：稳定单链DNA。特点：SSBP与螺旋酶不一样，不具备酶的活性，不和ATP结合。SSBP可以重复使用
DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase)：既能水解、又能连接磷酸二酯键
DNA拓扑异构酶功能：
在DNA复制时，拓扑酶可松驰超螺旋，有利于复制叉的前进。
DNA复制完成后，拓扑酶可将DNA分子引入超螺旋，使DNA形成染色质。
2)DNA复制的引发
引发：DNA复制需要合成RNA引物，这段RNA引物的合成称为引发。
DNA复制为什么需要引物(Primer)
答案：DNA聚合酶只能催化dNTP到已有核酸链的游离3’-OH上，而不能从游离核苷酸起始DNA链的合成。
3)冈崎片段与半不连续复制
4)复制的终止：
5)DNA聚合酶
2 真核生物复制的特点
1）多个复制子，双向复制
2）复制子相对较小
3）复制终止通过复制叉的相遇而终止
4）复制起点为自主复制序列（ARS）
3 DNA复制的调控
原核生物和真核生物DNA复制的比较
相同点：
1）半保留复制方式2）半不连续复制3）DNA 螺旋酶, SSBP4）RNA 引物
不同点：
1）复制起点（单、多）2）复制子（大小、多少）3）复制叉移动的速度
4）冈崎片段的大小5）端粒和端粒酶6）DNA聚合酶7）引物酶
思考题
名词解释
复制子半保留复制岗崎片段
简答题
1.DNA复制为何选择RNA作为引物
2.大肠杆菌DNA复制起始过程如何，有哪些因子参与
3.原核生物DNA复制的形式有哪几类
4.真核与原核复制的比较
第五节DNA的修复
1 错配修复
2 切除修复（碱基、核甘酸）
3 重组修复
4 DNA直接修复
5 SOS系统: SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是
能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复，细胞有较高的突变率。SOS反应是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。对原核生物将会产生高变异，对高等动物则是致癌的。
第六节DNA的转座
1.转座子（transponson,简称Tn）, 又称易位子，是指存在于染色体DNA上可以自主复制和位移的一段DNA序列。
2.转座子类型：
细菌转座子
1）IS （插入序列2) Tn （复合转座子）3）TnA （TnA family）
真核生物转座子特点：（1）两端有IR（2）内部有转座酶等基因；
3.转座的遗传学效应：引起插入突变、产生新基因、引起染色体畸变、引起生物进化
4.玉米中控制因子家族
1)自主性元件：Ac 有自主剪接和转座的能力。
2) 非自主性元件：Ds
单独存在是稳定的；不能自发地转座，当基因组中存在与非自主性元件同家族的自主性元件时，它才具备转座功能，成为与自主性因子相同的转座子，不论这自主元件位于何处。
问答题
①什么是转座子转座子有哪几种类型
②什么叫做Ds-Ac因子
③错配修复和切除修复的机制。
第三章生物信息的传递（上）
——从DNA到RNA
1.基本概况
编码链与模板链:
与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链（有意义链、正(+)链）；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA 合成的DNA链称为模板链（无意义链、负(-)链）。
结构基因：DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。
转录单元: 一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
RNA合成的基本特征：
1)5’→3’方向；
2)底物三磷酸核苷酸（NTP）
3)不对称转录，以单链DNA为模板。
4)不需要引物，合成是连续的。
5)对一个基因组来说，转录只发生在一部分基因，且每个基因的转录都受到相对独立的控制。
2.转录的基本过程
1）模板识别:
与原核生物的不同，真核生物的RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要一些被称为转录调控因子的辅助蛋白质按特定顺序结合于启动子上，RNA聚合酶才能与之相结合并形成复杂的前起始复合物，以保证有效地起始转录。
2)转录起始
3)转录延伸：即是RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后，核心酶沿着模板DNA移动并使新生RNA链不断伸长的过程。
4)转录终止
3.转录机器的主要成分
转录酶:原核生物的RNA聚合酶、真核生物的RNA聚合酶(RNA polⅠ、RNA polⅡ、RNA pol Ⅲ)
转录复合物
思考：
RNA聚合酶如何找到DNA上需要转录的那个基因的特异性启动子
因子功能特点
（1）σ因子负责模板链的选择和转录的起始
（2）提高RNA聚合酶对启动子区的亲和力
（3）σ因子不参与转录延伸过程，在转录起始后RNA聚合酶上释放出来
只有全酶才能在正确位置起始转录。核心酶能在DNA模板上合成RNA，但不能在正确位置起始转录。
核心酶和全酶的区别：核心酶没有σ因子
4.启动子与转录过程
1）原核生物的启动子结构特点：
转录起始点:常见序列为CAT，A为起始点
-10区:
结构特点：保守序列：TATAAT 较丰富，易于解链。
功能：(1) RNA pol结合位点；(2) 形成开放启动复合体；(3) 使RNA pol定向转录。
-35区：
结构特点：
其保守序列TTGACA 与-10序列，相隔16-19bp
功能：
(1)RNA pol的识别位点。(2) 不同σ亚基识别不同启动子，调控不同基因的转录起始。
增强子：具有增加启动子的作用。
增强子的特点：
远距离效应。
无方向性。可位于靶基因的上游、下游或内部。
顺式调节。只调节位于同一染色体上的靶基因。
无物种和基因特异性。可连接到异源基因上发挥作用
有组织特异性。需要特定的蛋白因子参与。
有相位性。其作用与DNA的构象有关。
2)真核生物的启动子
核心启动子：保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区。作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始
上游启动子元件：控制转录效率、频率
其他元件：八碱基区域、KB元件、ATF元件
思考：
RNA聚合酶如何找到DNA上的一个特异性的启动子
原核生物启动子的结构特点
真核生物启动子的结构特点
转录因子：凡是转录起始过程必需的蛋白质，只要它不是聚合酶的组成成分，就可将其定义为转录因子（transcription factor, TF).
抗终止作用：ρ因子的作用被抵消，使得RNA聚合酶通过终止子继续转录后面的基因
5.原核生物与真核生物mRNA的特征比较
原核生物mRNA的特征
●mRNA转录产物是成熟的，不需修饰即可直接进行翻译；
●半衰期短
●多以多顺反子的形式存在
●5’端无“帽子”结构，3’端没有或只有较短的poly（A）结构。无内含子，mRNA是连续的
●S – D 序列：使rRNA正确定位于起始密码子
真核生物mRNA的特征
●5’ 端存在“帽子”结构
●多数mRNA 3’ 端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）
●以单顺反子的形式存在
●前体mRNA有内含子，是断裂基因。
注意：
单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。
5’端帽子结构的功能：a. 翻译起始的必要结构，b. 增加mRNA的稳定性c. 有助于mRNA越过核膜
polyA尾巴的功能: 与mRNA从细胞核转送到细胞质有关。稳定mRNA结构，保持生物半衰期。与真核mRNA的翻译效率有关：
6.内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰
核酶(ribozyme) (核糖核酸酯酶)：具有催化功能的RNA分子。
作用特点：核酶既是催化剂又是底物，随着反应最终消失。
思考题
名词解释：
转录单位、转录起点、启动子、终止子
简答题：
1、简述因子在转录起始中的作用
2、简述原核生物基因启动子的结构
3、简述原核生物转录终止的两种机制
4. RNA聚合酶II的启动子有哪些基本元件，各元件的作用是什么
5.碱基替换编辑、插入编辑与点突变（碱基替换、碱基增加）有何不同
6.真核生物转录和原核生物转录的差异
7.转录和复制都是合成的过程，二者有何不同
8.内含子的“功能”及其在生物进化中的地位。
9.核酶的意义和应用有哪些
在生物进化中的地位
第四章生物信息的传递---从mRNA到蛋白质
遗传密码——三联子
1 遗传密码
遗传密码（genetic code）：mRNA中蕴藏遗传信息的碱基顺序。
2 遗传密码的性质
（1）密码的连续性
（2）密码的简并性
（3）密码的通用性和特殊性
（4）密码子的摆动性
密码子和tRNA数量
如果有几个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的密码子都对应于各自独立的tRNA。
第一、二位碱基相同的密码子，则共用一种tRNA。
tRNA的结构、功能与种类
的空间结构
（1）三叶草的二级结构
a、氨基酸接受臂:功能：负责携带氨基酸。
b、TψC臂:功能：负责和核糖体上的rRNA 识别结合；
c、反密码子臂:功能：负责对mRNA上的密码子的识别与配对。
d、D环:功能：起连接作用
e、额外环:功能：在tRNA三维结构中连接两个区域（D环-反密码子环和TψC-受体臂）。
f、含丰富的稀有碱基:每个tRNA分子至少含有2个稀有碱基，最多有19个
（2）“ L”形三级结构
2 tRNA的功能
1) 解读mRNA的遗传信息
2) 运输的工具，运载氨基酸
3 tRNA的种类:起始tRNA和延伸tRNA; 同工tRNA; 校正tRNA AA-tRNA合成酶的功能：
1)能识别tRNA。
2)能识别氨基酸，它对两者都具有高度的专一性。
核糖体的结构与功能
核糖体发挥生物学功能的5个活性位点
①mRNA结合位点；
②结合AA-tRNA位点（A位）；
③结合肽基tRNA位点（P位）；
④空载tRNA移出位点（E位）；
⑤形成肽键的位点(转肽酶中心) 。
核糖体的功能
小亚基: 负责对模板mRNA进行序列特异性识别
大亚基: 负责携带AA-tRNA、肽键的形成等
蛋白质合成的过程
1)氨基酸的活化
氨基酸＋ATP —→氨基酰-AMP ＋PPi
氨基酰-AMP＋tRNA —→氨基酰-tRNA ＋AMP
2)翻译的起始
a)核糖体大小亚基分离
b)30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。
c)起始tRNA 的结合
起始因子生物学活性
IF-1防止tRNA过早与核糖体A位点结合。
IF-2帮助fMet-tRNAfmet与30S小亚基结合
IF-3与30S小亚基结合，防止过早与50S亚基结合促进fMet-tRNAfmet向P位点迁移
3)肽链的延伸
AA-tRNA与核糖体结合(进位): 主要是密码子-反密码子的识别；需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种
延伸因子
肽键的生成:
移位。核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子。
4)肽链的终止：肽链释放，tRNA逐出，核糖体与mRNA解聚。
真核与原核蛋白质合成的异同
真核原核
核糖体80S 70S
含蛋白数量多于80 少于60
起始tRNA tRNA met tRNAfmet
启动eIF十多种IF三种
小亚基先与tRNA结合先与mRNA结合
延长 EF1,EF2 EF-Tu EF-Ts EF-G
终止RF RF1，RF2，RF3
5)蛋白质前体的加工
N-端f-Met或Met的切除
二硫键的形成
特定氨基酸的化学修饰
切除新生肽链中的非功能片段
蛋白质的空间折叠
分子伴侣：能在细胞内辅助新生肽链正确折叠的一类蛋白质。分为两类：热休克蛋白家族、伴侣素家族蛋白质的运转机制
翻译运转同步机制：分泌蛋白质大多是以同步机制运输的。
翻译后运转机制：由细胞质进入细胞器的蛋白质大多是以翻译后运转机制运输的。
第五、六章分子生物学研究法(略)
第七章基因表达与调控（上）
——原核基因表达调控模式
绪论
1 基因表达的方式
永久性表达：指不大受环境变动而变化的一类基因表达。维持细胞最低限度功能所不可少的基因。
适应性表达：指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
应环境条件变化基因表达水平增高的现象，这类基因被称为可诱导的基因；
随环境条件变化而基因表达水平降低的现象相应的基因被称为可阻遏的基因。
2 基因表达调控的生物学意义
适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）
维持个体发育与分化（真核）
原核生物基因调控总论
操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。
操纵子的基本组成：
调控基
结构基因（structural gene）：编码蛋白质或RNA的任何基因。
调控基因（regulator gene）：参与其他基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。
操纵基因（operator gene，O）：调控蛋白特异性结合的一段DNA序列；
启动子(promoter, P) ：能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。
终止子(terminator, T) ：给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。
负转录调控:
在没有调控蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调控蛋白质后基因表达活性便被关闭。
相应的调控蛋白称为阻遏蛋白；
正转录调控:
如果在没有调控蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调控蛋白质后基因活性就被开启。
相应的调控蛋白称为激活蛋白。
可诱导调控：在某些物质的诱导下使基因活化。
可阻遏调控：基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积
累而将其关闭，阻遏了基因的表达。
辅阻遏物(corepressor)：作用于调控蛋白，引起基因表达阻抑的小分子物质。
诱导物（inducer）：作用于调控蛋白，引起诱导发生的小分子物质。
效应物（effector）：在操纵子系统中某些特定的物质能与调控蛋白结合，使调控蛋白的空间构像发生变化，从而改变其对基因转录的影响的特定物质。
安慰诱导物：
如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为安慰诱导物，如IPTG（异丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。
乳糖操纵子(lac)与负控诱导系统
代谢激活蛋白（catabolite activator protein , CAP）由Cap基因编码，能与cAMP形成复合物。结合cAMP后成为有活性的CAP，称为CRP
ATP camp
腺苷酸环化酶
CAP只有与cAMP结合才有活性，而cAMP 受葡萄糖水平的控制。
葡萄糖含量高------ cAMP水平低
葡萄糖含量低------ cAMP水平高
葡萄糖效应:酵解途径中某些代谢产物是cAMP活性的抑制剂。因此，葡萄糖效应又叫降解物的遏阻效应。
色氨酸操纵子与负控阻遏系统
色氨酸trp操纵子的结构
E D C B A
P启动子O操纵子L前导序列trpA~E为结构基因t终止子trpR调控基因
前导序列trp L :在trp mR NA 5’端trpE基因的起始密码前一个长162bp的mRNA片段。起着随色氨酸浓度升高降低转录的作用；
弱化子(attenuator, a ) ：也称内部终止子，DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列。
弱化作用要具备三个重要的条件：
1) 前导序列中要有相应氨基酸的密码子
2) 具备四组配对区
3) 转录和翻译必须耦联
色氨酸trp操纵子的结构特点
(1)调控基因trpR和trpABCDE不连锁；
(2)操纵基因在启动子内
(3)启动子和结构基因不直接相连，二者被前导序列(Leader) 所隔开
(4)有弱化子
trp操纵子的调控系统
1）无Trp时：阻遏物→不结合操纵基因
当缺乏色氨酸时,该操纵子开放表达
2）有Trp时：阻遏物+Trp →结合操纵基因
当存在色氨酸时，该操纵子关闭
转录水平上其它调控:
σ因子的调节作用
组蛋白类似蛋白的调节作用
转录调控因子的作用
抗终止因子的调节作用
转录后调控
1. mRNA自身结构元件对翻译起始的调节
1) 起始密码子的调节:AUG 最常用的起始密码子
2) SD序列的调控:SD序列与核糖体和mRNA的结合有关。
2. mRNA稳定性对转录水平的影响
3. 调节蛋白的调控作用
4. 反义RNA的调节作用
反义RNA 通过互补的碱基与特定的mRNA结合，并改变所配对mRNA分子的构象，导致翻译过程被开启或者关闭，也可能导致目标mRNA分子的快速降解。
5. 稀有密码子对翻译的影响: 影响蛋白质合成的总量
6. 重叠基因对翻译的影响
7. 翻译的阻遏:QB噬菌体复制酶可作为翻译阻遏物对基因表达进行调控。
8. 魔斑核苷酸水平对翻译的影响
当大肠杆菌处于氨基酸饥饿时，在体内出现两种异常的核苷酸，人们称之为魔斑I和魔斑II。后来才知道，魔斑I 就是ppGpp，魔斑II就是pppGpp。
ppGpp：鸟苷四磷酸pppGpp：鸟苷五磷酸有时候合写为(p)ppGpp
第八章基因的表达与调控(下)
—真核基因表达调控的一般规律
真核生物基因调控可分为两大类：
瞬时调控或称可逆性调控;发育调控或称不可逆调控
真核生物的基因结构和转录活性
1.真核与原核生物基因结构和转录翻译的差异
①单顺反子②核小体③不转录区域和内含子④基因重排和基因扩增
④转录调节区⑥转录和翻译的时空间隔⑦成熟和剪接
2.基因家族:真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。
3.内含子:指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸
序列。
4.真核生物DNA水平上的基因调控:
a)染色质结构的影响:转录前，染色质在特定区域解旋松弛，核小体结构的消除或改变，形成自由DNA。
b)基因扩增:是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期内产生的基因产物以满足生长发
育的需要，是基因活跃的一种方式。
c)基因重排和移位:基因重排是将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录。
d)基因丢失: 在细胞分化过程中，丢掉某些基因而去除其活性。
甲基化抑制基因转录的机理
DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。
真核生物基因转录机器的主要组成
1）启动子：
核心启动子：指保证RNA聚合酶II转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，如转录起始点和上游的TATA框；
功能：确定转录起始位点并产生基础水平的转录
上游启动子成分UPE：如CAAT框，GC框等；
功能：调节转录起始的频率，提高转录效率。
增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。
增强子的特性
A、增强效应十分明显。
B、增强效应与其位置和取向无关。
C、大多为重复序列（50bp）。
D、其增强效应有严密的组织和细胞特异性,与特定蛋白因子相互作用才能发挥功能。
E、没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；
F、许多增强子还受外部信号的调控。
增强子的作用原理
（1）影响模板附近的DNA结构
（2）将模板固定在细胞核内特定位置
（3）可能作为反式作用因子或RNA聚合酶II进入染色质结构的“入口”。
顺式作用元件：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。如：真核生物启动子和增强子
反式作用因子：由其它基因表达产生的，直接或间接结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。如：阻遏蛋白是反式作用因子，RNA聚合酶也是。
2）转录模板
3）RNA聚合酶II：
4）转录蛋白质因子
思考：
1.什么是转录因子
转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。
2.转录因子和反式作用因子的关系
转录因子是起正调控作用的反式作用因子。
DNA结合域包括DNA结合结构域和转录活化结构域
DNA结合域的结构花式/基元
螺旋-转角-螺旋结构（helix-turn-helix，HTH）
锌指结构（Zinc finger ）
同源异形结构域（Homeodomains，HD）
螺旋-环-螺旋结构（helix-loop-helix，HLH）
亮氨酸“拉链” （leucine zipper ）
转录水平上的基因表达调控
1. 蛋白质的磷酸化对基因转录的调控
蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程是生物体内普遍存在的信息传导调节方式
存在于细胞质膜上的受体，根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体，G蛋白偶联受体和跨膜蛋白激酶受体。
2. 蛋白质乙酰化对基因表达的影响：组蛋白的高乙酰化是活跃转录染色质的一个标志，而低乙酰化则与转录抑制
有关。
3. 激素对基因表达的影响
4. 热激蛋白对基因表达的影响
其他水平上的表达调控
1.RNA的加工成熟
rRNA和tRNA的加工成熟
rRNA加工有两个内容：一个是分子内的切割，另一个是化学修饰。原核生物rRNA主要是碱基甲基化，而真核生物rRNA则主要是核糖甲基化。
mRNA的加工成熟
5′末端加“帽子”
3′末端加上poly(A)
RNA的剪接
核苷酸的甲基化修饰等
2.翻译水平的调控
第九章疾病与人类健康
一、致癌基因与原癌基因，基因治疗与基因工程的区别
原癌基因（proto-oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。
致癌基因（oncogene ）最初是定义为病毒携带的、能够引起靶细胞的转化基因。大部分病毒性癌基因具有细胞副本，参与正常细胞功能，这些细胞基因称为原癌基因(Proto-Oncogenes)，并在特定情况下它们在细胞中的变异或异常活性与肿瘤形成息息相关。
基因治疗在基因水平上治疗疾病的方法。包括基因置换、基因修正、基因修饰、基因失活、引入新基因等。
基因工程按人们意愿设计，通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性
二、人类基因组测序的科学意义
1、HGP（人类进行基因组计划）对人类疾病基因研究的贡献
2、HGP对医学的贡献
3、HGP对生物技术的贡献
4、HGP对制药工业的贡献
5、HGP对社会经济的重要影响
6、HGP对生物进化研究的影响
Ps：7、HGP带来的负面作用
侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私。
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
分子生物学作业 一、名词解释 1.断裂基因 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区相互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，这些基因成为断裂基因。 2.单核苷酸多态性 单核苷酸多态性是由基因组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。单核苷酸多态性被认为是一种能稳定遗传的早期突变。 一、简答题 1.简述真核生物基因组的结构与功能特点。 ①真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核 内，除配子细胞外，体细胞内基因组是双份的（即双倍体），有两份同源的基因组。 ②真核生物的基因转录产物为单顺反子。即一个结构基因经过转 录生成一个mRNA分子，再翻译生成一条多肽链。 ③真核生物基因组存在重复序列，重复次数可达百万次以上。 ④真核生物基因组中不编码的区域多于编码的区域。 ⑤真核生物的大部分基因都含有内含子，因此，基因是不连续的
（断裂基因）。 ⑥真核生物基因组远远大于原核生物的基因组，具有多复制起始 点，而每个复制子的长度较小。 2.试述双向凝胶电泳技术的基本原理。 双向凝胶电泳技术是指第一向的固相pH梯度等电聚焦电泳与第二向SDS-PAGE组成的分离系统，也称双向聚丙烯酰胺凝胶电泳，简称2-DE。等电聚焦电泳是基于蛋白质等电点（pI）的差异进行分离，SDS-PAGE则是根据蛋白质分子量（Mw）的不同进行分离。 其中等电聚焦指：在电场中电泳基质形成一个从正极到负极不断增大的PH梯度，由于蛋白质为两性电解质，带负电荷的蛋白质分子向正极移动，待正电荷的蛋白质分子向负极移动，当蛋白质分子运动到各自的PI处时，所带净电荷变为零，于是停止迁移而留在该位置上，这种不同的蛋白质分别聚焦在各自的PI处，形成一条狭窄稳定的区带而彼此分开的现象就称为等电点聚焦。 SDS-PAGE是在PAGE系统中加入SDS和还原剂后所组成的电泳系统。SDS是一种阴离子去垢剂，疏水端能插入蛋白质分子内，破坏蛋白质分子内的氢键及疏水作用，改变蛋白质分子的三级和四级结构；还原剂则断裂蛋白质分子内的二硫键，使蛋白质分子去折叠，结构变得舒展。蛋白质分子与SDS充分结合后，形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物，所带负电荷大大超过蛋白质分子原有的电荷量，消除了不同分子间原有电荷的差异。蛋白质-SDS复合物在聚丙烯酰胺凝胶电泳系统中的迁移率不再与电荷相关，而主
现代分子生物学 复习提纲 第一章绪论 第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容 1 分子生物学Molecular Biology的基本含义 ?广义的分子生物学：以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究 对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控 等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1 分子生物学的三大原则 1) 构成生物大分子的单体是相同的 2) 生物遗传信息表达的中心法则相同 3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物学的研究内容 ●DNA重组技术（基因工程） ●基因的表达调控 ●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） ●基因组、功能基因组与生物信息学研究 第二节分子生物学发展简史 1 准备和酝酿阶段 ?时间：19世纪后期到20世纪50年代初。 ?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验 DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验 RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 2 建立和发展阶段 ?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括： ?遗传信息传递中心法则的建立 3 发展阶段 ?基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ? 第三节分子生物学与其他学科的关系 思考 ?证明DNA是遗传物质的实验有哪些？ ?分子生物学的主要研究内容。 ?列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
综述：进化论与进化生物学的发展自达尔文1859年发表《物种起源》（The Origin of Species）一书以来，“进化”（evolution）已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一，进化生物学（evolutionary biology）则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域。 纵观150年来，随着科学界对生物进化现象的认识不断深化，人们对达尔文进化论的理解也随之不断深入，进化论自身也走过了曲折的发展之路。除了像其他任何一种科学理论一样需要补充和修正外，进化论还经受了来自科学领域之外的一次又一次挑战。今天，分子水平的生物进化研究正在蓬勃兴起，人们对进化论的兴趣有增无减，同时也提出了更高的要求，即以进化论为核心的进化生物学研究不仅应能够解释各种复杂生命现象，重建生物的自然历史，而且还应具有一定的预测性和应用潜力。因而，藉纪念达尔文（C. Darwin）诞辰200周年和《物种起源》出版150周年之际，回顾进化论与进化生物学的发展历程，将有助于我们全面了解该领域的科学理论与知识，并用于指导21世纪生命科学的研究。 进化论的科学本质 进化论从本质上改变了人们对地球生命现象的理解。进化论围绕生物多样性的起源与发展，引导人们探索各种生物之间的亲缘关系（或称进化谱系）。例如，作为地球生物的一员，人类究竟何时又是如何在地球上出现的？不同人种或不同人群之间关系如何？人类与其他生物（如细菌）有何种进化上的关联？如此等等，进化论为我们提供了科学的解释。 在进化论中，具有有益性状的生物存在差异的繁殖优势被称为自然选择（natural selection），因为是自然来“选择”提高生物生存与繁殖能力的性状。如果生物的突变性状降低其生存与繁殖能力的话，自然选择就会减少这些性状在生物群体中的扩散。人工选择也是一个类似的过程，但在这种情况下是人而不是自然环境使生物交配以选择理想的性状。最常见的莫过于通过人工选择来获得人们所需的家畜品系和园艺植物品种等。 迄今为止，支持进化论的证据层出不穷，从中华龙鸟化石的发现到酵母实验进化的分析，不胜枚举[1]。近年来比较突出的例子有加拿大北部“大淡水鱼”化石的发现。科学家们根据进化理论和化石分析预测出浅水鱼类向陆地过渡阶段的大致时间，随后他们将目光投向加拿大北部努维特地区的埃尔斯米尔岛，那里有大约37 500万年前的沉积岩。通过四年的努力，科学家们终于从岩层中发掘出命名为“Tiktaalik”（因纽特人的语言中意为“大淡水鱼”）的生物化石，它既具有许多鱼类特征，又具有早期四足动物的典型特征，而它的鳍包含骨骼，可形成类似于有肢动物的肢体，用来移动和支撑躯体[2]。“大淡水鱼”的发现证实了科学家们基于进化论的预测。反过来，对于进化论预测的证实也提高了达尔文理论的可信度。的确，每一种科学理论本质上都要具备对尚未观察到的自然事件或现象作出预测的能力。 另一个经典的例子是科学家们对特立尼达岛阿立波河中的虹鳉鱼进行的观察与实验。按照进化理论，不同时间尺度上的自然选择可能产生全然不同的进化效应。在仅仅几个时代的周期内，生物个体就有可能产生小规模的变异，可称之为微进化（microevolution）。科学家们发现，生活在阿立波河中的虹鳉鱼无论是其幼体还是成体均遭受较大鱼类的捕食，生活在河流上游小溪中的虹鳉鱼只有其幼体会被较小鱼类捕食，因而长期的进化过程导致该河流中的虹鳉鱼个体较小（更易于躲避捕食者），而溪流中的虹鳉鱼则个体较大（不易被较小的鱼类捕食）。科学家们将河流中的虹鳉鱼置于原来没有虹鳉鱼种群的溪流中，发现它们仅仅在20代后就进化出了溪流中虹鳉鱼的特性[3]。 毋庸讳言，在科学上，我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺的，或者是终结性的。然而，迄今为止，许多科学解释已经被人们反复检验，不断增添的新观察结果或新的实验分析很难对其作出重大改变。换言之，科学界已广泛接受这些解释，它们是以观察自然世界获得的证据为基础的。进化理论就是其中一个代表。从这一点出发，我们可以明确地将
分子生物学复习题(有详细答案)
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绪论 思考题：（P9） 1.从广义和狭义上写出分子生物学的定义？ 广义上讲的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的现象和生物学规律。 狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几个方面？什么是反向生物学？什么是 后基因组时代？ 研究内容： DNA的复制、转录和翻译；基因表达调控的研究；DNA重组技术和结构分子生物学。 反向生物学：是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因结构。 后基因组时代：研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白质图式，人类基因组研究由结构向功能转移。 3、写出三个分子生物写学展的主要大事件（年代、发明者、简要内容） 1953年Watson和Click发表了“脱氧核糖核苷酸的结构”的著名论文，提出了DNA的双螺旋结构模型。 1972~1973年，重组DNA时代的到来。H.Boyer和P.Berg等发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元。 1990~2003年美、日、英、法、俄、中六国完成人类基因组计划。解读人类遗传密码。 4、21世纪分子生物学的发展趋势是怎样的？ 随着基因组计划的完成，人类已经掌握了模式生物的所有遗传密码。又迎来了后基因组时代，人类基因组的研究重点由结构向功能转移。相关学说理论相应诞生，如功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。生命科学又进入了一个全新的时代。 第四章 思考题：（P130） 1、基因的概念如何？基因的研究分为几个发展阶段？ 概念：基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位以及控制形状的功能单位。 发展阶段：○120世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段。 ○220世纪50年代以后，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于分
现代分子生物学第六章作业 09级一班芮世杭222009317011027 1，列举两种研究基因表达模式的方法并简述其原理。 （1）基因表达序列分析技术（SAGE）是一种以DNA序列测定为基础定量分析全基因组表达模式的技术能够直接读出任何一种细胞类型或组织的基因表达信息在转录组水平上，任何长度超过9—10个碱基的核苷酸片段都可能代表一种特异性核苷酸的转录产物，因此，用特定限制性核酸内切酶分离转录产物中具有基因特异性的9—10个碱基的核苷酸序列并制成标签。将这些序列标签连接，克隆，测序后，根据其占总标签数的比例即可分析其对应编码基因的表达频率。 （2）原位杂交技术（ISH）是用标记的核酸探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织，细胞，间期核及染色体上对核酸进行定位和相对定量研究的一种手段，分为RNA和染色体原位杂交两大类。RNA原位杂交用放射性或非放射性标记的特异性探针与被固定的组织切片反应。若细胞中存在与探针互补的mRNA分子，两者杂交产生双链RNA，课通过反射性标记或经酶促免疫显色，对该基因的表达产物做出定性定量分析。 （3）基因芯片技术（FISH）对寡核苷酸探针做特殊的修饰和标记，用原位杂交与靶染色体或DNA上特定的序列结合，再通过与荧光素分子相耦联的单克隆抗体来确定该DNA序列在染色体上的位置。 2，简述基因芯片技术对分子生物学研究的意义。 解某些基因对特定生长发育阶段的重要性；基因芯片还可用于进行基因诊断，可建立正常人特定组织、器官的基因芯片，给出标准杂交信号图。用可疑病人的cDNA做探针与之杂交，检查哪些基因的表达受抑制或激活，另可研究表达基因的生物学特性。 3，比较酵母双杂交技术和免疫共沉淀技术在研究蛋白质相互作用方面的优缺点？ （1）酵母双杂交技术称Two-hybrid system也叫interaction trap（相互作用陷井），是90年代初发展起来的分离基因的新方法，可用于分离能与已知靶蛋白质（target protein）相互作用的基因。 基本原理： 真核生物的转录因子大多是由两个结构上分开、功能上独立的结构域组成的。如GAL4的N端1-147aa是DNA结合域（BD），其C端768-881aa是转录激活域（AD）。一般情况下，AD能与GAL4效应基因启动子上游的特定DNA区段（UAS）相结合，而此时，AD 则推动了转录起始。 若用基因工程的方法，将GAL4 AD和BD分别克隆到不同的载体上，导入同一细胞株中表达，效应基因无法被激活,但可把来自不同转录因子的AD或BD区域连成一个功能基因。 主要实验过程： a. 选择缺失GAL4编码基因的酵母寄主菌株-SFY526或HF7c； b. 构建带有GAL1 UAS-启动子-lac Z（His3）的转化载体; c. 把已知的靶蛋白质编码基因克隆到pGBT9的多克隆位点上，把所有cDNA都克隆到pGAD424载体上，构成cDNA表达文库。 d. 从大肠杆菌中分别提取这两种重组质粒DNA，共转化感受态酿酒酵母菌株。 e. 将共转化的酵母菌株涂布于缺少Leu，Trp和His的培养基上，筛选表达相互作用的杂种蛋白的阳性菌落。
《分子生物学大（综合）实验》课程介绍 课程代码（学校统一编制） 课程名称分子生物学大（综合）实验 英文名称MolecularBiologyBigExperiment 学分：3修读期：第七学期 授课对象：生物科学、生物技术 课程主任：姓名、职称、学位 关洪斌，副教授，博士 课程简介 21世记是生命科学的世记,而分子生物学是带动生命科学的前沿科学。分子生物学是在生物大分子水平上研究细胞的结构、功能及调控的学科,在现代生物学学科发展中的重要性与不容置疑的带头作用是众所周知的。许多重大的理论和技术问题都将依赖于分子生物学的突破。随着分子生物学研究工作的不断深入,相关实验技术方法和技术日新月异的发展。为了适应分子生物学研究工作日益发展的需要,满足培养从事现代生物学研究,尤其是进行分子生物学研究的人才的需要,特设置分子生物学大（综合）实验课程。本课程的教学目标和基本要求是使学习者基本掌握分子生物学实验技术的基本原理和方法,教学内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。通过本实验可提高学生的动手能力和创造性思维能力,较好地掌握分子生物学实验操作和技能，为今后独立进行科研工作打下坚实基础。 实践教学环节（如果有） 实验内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。 课程考核 实验报告 指定教材 自编 参考书目 1.分子生物学实验指导高等教育出版社施普林格出版社，1999 2.彭秀玲,袁汉英等.基因工程实验技术.湖南科学技术出版社,1997 3.吴乃虎.基因工程原理(上下册).科学出版社,1998 4.F.奥斯伯等著:颜子颖,王海林译.分子克隆实验指南(第二版).科学出版社,1998 5.J.萨姆布鲁克等著:金冬雁,黎孟枫等译.精编分子生物学实验指南.科学出版社,1993
现代分子生物学 第一章 DNA的发现： 1928年，英国Griffith的体内转化实验 1944年，Avery的体外转化实验 1952年，Hershey和Chase的噬菌体转导实验 分子生物学主要研究内容（p11） DNA的重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 基因组，功能基因组与生物信息学研究 第二章 DNA RNA组成 脱氧核糖核酸 A T G C 核糖核酸 A U G C 原核生物DNA的主要特征 ①一般只有一条染色体且带有单拷贝基因； ②整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列组成； ③几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。 染色体作为遗传物质的特点： （1）分子结构相对稳定（贮存遗传信息） （2）通过自我复制使前后代保持连续性（传递遗传信息） （3）通过指导蛋白质合成控制生物状态（表达遗传信息） （4）引起生物遗传的变异（改变遗传信息） C值以及C值反常 C值单倍体基因组DNA的总量 C值反常C值往往与种系进化的复杂程度不一致，某些低等生物却有较大的C值。如果这些DNA 都是编码蛋白质的功能基因，那么，很难想象在两个相近的物种中，他们的基因数目会 相差100倍，由此推断，许多DNA序列可能不编码蛋白质，是没有生理功能的。 DNA的中度重复序列，高度重复序列 中度各种rRNA，tRNA以及某些结构基因如组蛋白基因都属于这一类 高度卫星DNA 核小体 是由H2A H2B H3 H4 各2分子生成的八聚体和约200bp的DNA构成的，H1在核小体外面。 真核生物基因组的结构特点 ①基因组庞大； ②大量重复序列； ③大部分为非编码序列，90％以上； ④转录产物为单顺反子； ⑤断裂基因； ⑥大量的顺式作用元件； ⑦DNA多态性：SNP和串联重复序列多态性； ⑧端粒（telomere）结构。
现代分子生物学第四章作业（5-13题） 222009317011128 牛旭毅2011.10.15 5，比较原核与真核的核糖体组成？ 答：相同点：核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子。 不同点：（1）原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。真核生物核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。（2）大肠杆菌核糖体小亚基由21种蛋白质组成，分别用S1……S21表示，大亚基由33种蛋白质组成，分别用L1……L33表示。真核生物细胞核糖体大亚基含有49种蛋白质，小亚基有33种蛋白质。 6，什么是SD序列？其功能是什么？ 答：定义：因澳大利亚学者夏因(Shine)和达尔加诺(Dalgarno)两人发现该序列的功能而得名。信使核糖核酸(mRNA)翻译起点上游与原核16S 核糖体RNA或真核18S rRNA 3′端富含嘧啶的7核苷酸序列互补的富含嘌呤的3～7个核苷酸序列(AGGAGG)，是核糖体小亚基与mRNA结合并形成正确的前起始复合体的一段序列。 功能：此序列富含A-G，恰与16SRNA3’端富含T-C的序列互补，因此mRNA 与核蛋白体sRNA容易配对结合。因此SD序列对mRNA的翻译起重要作用。 7，核糖体有哪些活性中心？ 答：核糖体有多个活性中心，即mRNA结合部位、结合或接受AA- tRNA部位（A 位）、结合或接受肽酰-tRNA的部位（P位）、肽基转移部位及形成肽键的部位（转肽酶中心），此外还应有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。 8，真核生物与原核生物在翻译起始过程中有什么区别？ 答：原核生物的起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角标），30s小亚基首先与mRNA 模板相结合，再与fMet-tRNA(fMet上角标）结合，最后与50s大亚基结合。 真核生物的起始tRNA是Met-tRNA(Met上角标），40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合，再与模板mRNA结合，最后与60s大亚基结合生成起始复合物。真核生物蛋白质生物合成的起始机制与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNA （Met上角标）不甲酰化，mRNA分子5' 端的“帽子”参与形成翻译起始复合物。9，链霉素为什么能预制蛋白质合成？ 答：链霉素是一种碱性三糖，干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，并导致mRNA的错读。若以poly（U）作模板，则除苯丙氨酸（UUU）外，异亮氨酸（AUU）也会掺入。链霉素的作用位点在30S亚基上。
现代分子生物学总结(朱玉贤、最新版)
一、绪论 两个经典实验 1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA 进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。 2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA 复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P 标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。 基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA 嘌呤嘧啶 腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶 染色体 性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。 组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白
真核生物基因组DNA 真核细胞基因组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蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C 值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C 值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。 真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，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，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，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。
基于特定引物PCR的DNA分子标记技术研究进展 摘要： PCR是一种选择性体外扩增DNA的方法，分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种比较理想的遗传标记技术。SSR、SCAR、SRAP 和TRAP是四种最新发展的基于特定引物PCR的新型DNA分子标记技术，具有简便、高效、重复性好等优点，已在遗传育种的种质资源等各个方面得到广泛应用。介绍了这四种分子标记的基本原理和特点，综述了它们在分子生物学研究中的应用。 关键词：分子标记SSR SCAR SRAP TRAP DNA分子标记技术的研究始于1980年，本质上是指能反映生物个体或种群间基因组某种差异的特异性DNA片段，DNA分子标记大多以电泳谱带的形式表现生物个体之间DNA差异，通常也称DNA的指纹图谱。与其他几种遗传标记相比具有的优越性有：大多数分子标记为显性，对隐性的农艺形状的选择十分便利;基因组变异及其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标形状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。目前DNA分子标记技术已有数十种，主要可分为4大类:基于分子杂交的DNA 分子标记技术;基于随机/特定引物PG R的DNA分子标记技术;基子限制性酶切与PCR技术的分子标记技术;基于芯片技术的DNA分子标记技术。概述新型的基于特定引物PCR的DNA分子标记技术，包括SSR,SCAR,SRAP和TRAP。目前这些I3;VA分子标记技术的应用仍具有相当的局限性，如何将它们有效地利用于分子生物学研究是函待解决的问。 1序列特异扩增区域SCAR 1. 1 SCAR标记的原理 序列特异扩增区域(sequence characterised am-plifiedreginn)简称SCAR标记，是1993年Paran和Michelma记[1]]建立的一种可靠、稳定、可长期利用的RAPD 标记技术。SCAR标记的基本流程:先用随机引物进行RAPD筛选，获取特异的RAPD标记，然后对标记进行克隆和测序，根据测定RADII标记两末端的序列设计一对引物，此引物通常包含有原来的RAPD引物序列，多为20-24，再用该引物对所研究的基因组DNA进行PCR扩增，这样就可以把与原来的RAPI3片段相对应的单一位点鉴定出来。 1. 2 SCAR标记的特点 SCAR标记方便、快捷、可靠，适合于大量个体的快速检测，结果稳定性好，重复性高。由干SCAR标记使用的引物长，因而试验的可重复性高，它克服了RAPD重复性欠佳的弱点，同时具有STS标记的优点，因此比RAPn及其他利用随机引物的方法在基因定位和作图中的应用要好，在分子标记辅助育种、种质资源鉴别等方面有着潜在的应用前景，SCAR标记是共显性遗传的。待检DNA间的差异可直接通过有无扩增产物来显示，这甚至可省却电泳的步骤。由于RAPD 扩增过程中错配几率较高，RAPD标记片段同源性高导致SCAR标记的转化成功
分子生物学作业 第一次 1、Promoter：（启动子）一段位于结构基因5…端上游、能活化RNA聚合酶的DNA序列，是RNA聚合酶的结合区，其结构直接关系转录的特异性与效率。 2、Cis-acting element：（顺式作用元件）影响自身基因表达活性的非编码DNA序列，组成基因转录的调控区包括：启动子、增强子、沉默子等 一、简述基因转录的基本特征。（作业）P35 二、简述蛋白质生物合成的延长过程。P58 肽链的延伸由于核糖体沿mRNA5 ′端向3′端移动，开始了从N端向C端的多肽合成。 起始复合物，延伸AA-tRNA，延伸因子，GTP,Mg 2+，肽基转移酶 每加一个氨基酸完成一个循环，包括: 进位：后续AA-tRNA与核糖体A位点的结合 起始复合物形成以后，第二个AA-tRNA在EF-Tu作用下，结合到核糖体A位上。 通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP复合物，参与下一轮循环。 需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子。 转位：P位tRNA的AA转给A位的tRNA,生成肽键； 移位：tRNA和mRNA相对核糖体的移动； 核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子，二肽酰－tRNA2进入P位，去氨酰-tRNA 被挤入E位，空出A位给下一个氨酰-tRNA。移位需EF-G并消耗GTP。 三、真核细胞mRNA分子的加工过程有哪些？P40 1、5’端加帽 加帽指在mRNA前体刚转录出来或转录尚未完成时，mRNA前体5’端在鸟苷酸转移酶催化下加G,然后在甲基转移酶的作用下进行甲基化。 帽子的类型 0号帽子(cap1) 1号帽子(cap1) 2号帽子(cap2) 2、3’端的产生和多聚腺苷酸花 除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3?末端都有poly(A)序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40～200个A 。 大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，1/3没有。 带有poly(A)的mRNA称为poly(A)+， 不带poly(A)的mRNA称为poly(A)－。 加尾信号： 3?末端转录终止位点上游15～30bp处的一段保守序列AAUAAA。 过程： ①内切酶切开mRNA3?端的特定部位； ②多聚A合成酶催化加poly(A)。 3、RNA的剪接
第一章绪论 2.写出DNA和RNA的英文全称。 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid）4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。 答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡； 二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。 三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 6.说出分子生物学的主要研究内容。 答：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。 第二章染色体与DNA 3.简述真核生物染色体的组成及组装过程 真核生物染色体除了性细胞外全是二倍体，DNA以及大量蛋白质及核膜构成的核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）构成的扁球状8聚体。 蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分 由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。 2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。 3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色
分子生物学手段 在土壤污染生物修复中的应用 摘要: 污染土壤的修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复，文章 综述了分子生物学技术包括环境微生物群落降解基因分析、16S rRNA序列 分析技术以及荧光原位杂交技术在生物修复技术中跟踪污染土壤中降解微 生物行为、监测降解基因和微生物群落变化，揭示了其中的分子机制的应 用现状，对各项技术应用中需要注意的问题进行了讨论并对其发展前景进 行了展望。 关键词: 分子生物学；降解基因；16S rRNA；FISH Molecular biology techniques in bioremediation of soil: Current status and future Abstract：This review starts with a brief overview of the molecular biology techniques applied to the bioremediation of soil. The principles of the catabolic gene probe analysis of microbial community, 16S rRNA sequence analysis and fluorescent in situ hybridization (FISH) and their applications to monitoring the fate of contaminant-degrading microorganisms, detecting catabolic gene and analyzing the changes of microbial community in contaminated soil are highlighted. The problems and prospects of these techniques are discussed. Key words: molecular biology; catabolic gene; 16S rRNA; FISH
分子生物学（molecular biology ）从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。 重点研究下述领域： （1）蛋白质（包括酶）的结构和功能。 （2）核酸的结构和功能，包括遗传信息的传递。 （3）生物膜的结构和功能。 （4）生物调控的分子基础。 （5）生物进化。 分子生物学是第二次世界大战后，由生物化学,`遗传学,微生物学,病毒学,结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。 随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由RNA转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA 重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。 这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程”。 生物学的研究可以说长期以来都是科研的重点，惟其所涉及的方方面面与人类生活紧密相连。本世纪50年代以前的生物学研究，虽然有些已进入了微观领域，但总的来说，主要是研究生物个体组织、器官、细胞或是亚细胞这些东西之间的相互关系。50年代中期，随着沃森和克里克揭示出DNA分子的空间结构，生物学才真正开始了其揭开分子水平生命秘密的研究历程。到70年代，重组DNA技术的发展又给人们提供了研究DNA的强有力的手段，于是分子生物学就逐渐形成了。顾名思义，分子生物学就是研究生物大分子之间相互关系和作用的一门学科，而生物大分子主要是指基因和蛋白质两大类；分子生物学以遗传学、生物化学、细胞生物学等学科为基础，从分子水平上对生物体的多种生命现象进行研究；分子生物学在理论和实践中的发展也为基因工程的出现和发展打下了良好的基础，因此可以说基因工程就是分子生物学的工程应用。现在基因工程所展现出的强大生命力和巨大的经济发展潜力完全得益于分子生物学的迅猛发展，而且有证据表明，基因工程的进一步发展仍然要依赖于分子生物学研究的发展。 分子生物学是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。自20世纪50年代以来，分子生物学一直是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系。 生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理
现代分子生物学与基因工程作业 姓名________________班级_____________学号________________ 1、绝大多数的真核生物染色体中均含有HI、H2A、H2B、H3和H4五种组蛋白，在不同物种之间它们的保守性表现在（） A．H3和H4具有较高的保守性，而H2A和H2B的保守性比较低 B. H2A和H2B具有较高的保守性，而H3和H4的保守性比较低 C. H1和H4具有较高的保守性，而H3和H2B的保守性比较低 D. H1和H3具有较高的保守性，而H4和H2B的保守性比较低 2、下列叙述哪个是正确的（） A. C值与生物体的形态学复杂性成正相关 B. C值与生物体的形态学复杂性成负相关 C. 每个门的最小C值与生物体的形态学复杂性是大致相关的 C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量。不同物种的C值差异很大，随着生物体的进化 3、真核DNA存在于（） A. 线粒体与微粒体内 B. 线粒体与高尔基体内 C. 线粒体与细胞核内 D.细胞核与高尔基体内 E. 细胞核与溶酶体内 4、在核酸分子中核苷酸之间的连接方式是（） A. 2‵-3‵磷酸二酯键 B. 2‵-5‵磷酸二酯键 C. 3‵-5‵磷酸二酯键 D.糖苷键 5、所有生物基因组DNA复制的相同之处是（） A. 半保留复制 B. 全保留复制 C. 嵌合型复制 D. 偶联型复制 6、复制子是（） A. 细胞分离期间复制产物被分离之后的DNA片段 B. 复制的DNA片段和在此过程中所需的酶和蛋白 C. 任何自发复制的DNA序列（它与复制起始点相连） D. 复制起点和复制叉之间的DNA片段 7、在原核生物复制子中，下列哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核酸（） A.DNA聚合酶I B.DNA聚合酶II C.DNA聚合酶III D. 连接酶
分子生物学课程论文
PCR技术发展与应用的研究进展 王亚纯 09120103 摘要：聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是最常用的分子生物学技术之一，通过变性、退火和延伸的循环来完成核酸分子的大量扩增．定量PCR技术是克服了原有的PCR技术存在的不足，能准确敏感地测定模板浓度及检测基因变异等，快速PCR技术快速PCR在保证PCR反应特异性、灵敏性和保真度的前提下，在更短时间内完成对核酸分子的扩增．mRNA 差异显示PCR技术是在基因转录水平上研究差异表达和性状差异的有效方法之一．近年来已经开展了许多这三方面的研究工作，本文就定量PCR技术、快速PCR技术、mRNA差异显示PCR技术作一综述，以便更好地理解及应用这项技术。 关键字：定量PCR；荧光PCR；快速PCR；DNA聚合酶；mRNA差异显示PCR 0 前言 聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)技术由于PCR简便易行、灵敏度
高等优点，该技术被广泛应用于基础研究。但是，由于传统的PCR技术不能准确定量，且操作过程中易污染而使得假阳性率高等缺点，使其在临床上的应用受到限制[1]。鉴于此，对PCR产物进行准确定量便成为迫切的需要。几经探索，先后出现了多种定量PCR (quantitative PCR，Q-PCR)方法，其中结果较为可靠的是竞争性PCR和荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR，FQ-PCR)。 随着生命科学和医学检测的不断发展，人们越来越希望在保证PCR反应特异性、灵敏性、保真度的同时，能够尽量缩短反应的时间，即实现快速PCR(Rapid PCR or Fast PCR)。快速PCR 技术不仅可使样品在有限的时间内可以尽快得到扩增，而且可以显著增加可检测的样品数量，显然，在大批量样本检测和传染病快速诊断等方面将会有重要的应用前景。例如，快速PCR在临床检测中可大大加快疾病的诊断效率；在生物恐怖袭击时能有效帮助快速鉴定可疑物中有害生物的存在与否；同时，由于PCR已经渗入到现代生物学研究的各个方面，快速PCR的实现必然可以使许多科学研究工作的进展显著加快，最终影