第十二章病毒的分子生物学详解

2020 生物技术专业-分子生物学第一章：绪论1.基因表达的实质是遗传信息的转录和翻译。

2.基因的表达调控主要发生在转录水平和翻译水平上。

3.分子生物学发展过程概括为三个阶段：人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段、重组DNA技术的建立和发展阶段、重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段。

第二章：核酸的结构与功能1、判断、填空与选择考点：1.DNA 是主要的遗传物质。

2.核苷酸之间通过3’，5’磷酸二酯键连接形成核酸。

3.核苷酸是核酸的基本结构单位。

4.染色体分为常染色质和异染色质两类。

5.染色质分为组成型异染色质和兼性异染色质两类。

6.核酸是多核苷酸，核苷酸由含氮碱基、戊糖、磷酸构成。

核苷酸可以分解为核苷和磷酸，核苷可以分解为含氮碱基和戊糖。

7.稳定双螺旋结构的因素：碱基对之间形成的氢键、碱基堆积力、正负电荷的作用。

8.提出双螺旋模型有三个证据：X射线衍射法、DNA碱基等比例规律、DNA分子密度9.B-DNA是大多数DNA在细胞中的构象。

10.B-型螺旋就是Watson和Crick双螺旋√11.DNA每旋转一周，大约10个碱基对。

√12.染色质由最基本的结构单元核小体组成。

13.所有mRNA的3’端都有poly（A）结构。

×组蛋白mRNA的3’端无poly（A）结构14.检测DNA变性最简单的定性和定量方法是紫外吸收光谱变化。

15.Tm主要和DNA均一性、G-C碱基对含量、介质中离子强度有关。

16.DNA复性的两个必要条件是离子强度和较高的温度。

17.测定复性程度的3种方法：①减色效应②抗S1核酸酶水解DNA的量③羟基磷灰石柱层析。

18.分子杂交的类型与区分：①鉴定 DNA： Southern 印迹法；②鉴定 RNA： Northern 印迹法；③鉴定蛋白质：Western 印迹法。

第三章：基因与基因组的结构与功能1、判断、填空与选择考点：1.基因是遗传的基本单位，突变单位以及控制性状的功能单位。

泛基因阶段孟德尔的遗传因子阶段摩尔根的基因阶段顺反子阶段操纵子阶段现代基因阶段DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。

合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。

一个基因应包含不仅是编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列、5′非翻译序列、内含子以及3′非翻译序列等所有的核酸序列（蛋白质基因和RNA基因）。

根据其是否具有转录和翻译功能可以把基因分为三类第一类是编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能，包括编码酶和结构蛋白的结构基因以及编码阻遏蛋白的调节基因第二类是只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因第三类是不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括启动基因和操纵基因。

原核生物基因组：染色体基因组（chromosomal genome）染色体外基因组（extrachromosomal genome ）真核生物基因组：染色体基因组（chromosomal genome）染色体外基因组（extrachromosomal genome ）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称为 C value paradox，又称C值悖论）病毒基因组很小，且大小相差较大病毒基因组可以由DNA组成，或由RNA组成多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成基因重叠基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小的一部份不编码蛋白质形成多顺反子结构病毒基因组都是单倍体（逆转录病毒除外）噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，而真核细胞病毒的基因是不连续的1981年，美国首先发现获得性免疫缺陷征（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS），其病原体是一种能破坏人免疫系统的逆转录病毒1986年，命名为：人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）HIV特异性地侵犯并损耗T细胞而造成机体免疫缺陷HIV如何感染免疫细胞并复制捆绑――当HIV病毒的gp120蛋白捆绑到T-helper细胞的CD4蛋白时，HIV病毒附着到机体的免疫细胞上。

第十二章核酸通论提要1868年Miescher发现DNA。

Altmann继续Miescher的研究，于1889年建立从动物组织和酵母细胞制备不含蛋白质的核酸的方法。

RNA的研究开始于19世纪末，Hammars于1894年证明酵母核酸中的糖是戊糖。

核酸中的碱基大部分是由Kossel等所鉴定。

Levene对核酸的化学结构以及核酸中糖的鉴定作出了重要贡献，但是他的“四核苷酸假说”是错误的，在相当长的时间内阻碍了核酸的研究。

理论研究的重大发展往往首先从技术上的突破开始。

20世纪40年代新的核酸研究技术证明DNA 和RNA都是细胞重要组成成分，并且是特异的大分子。

其时，Chargaff等揭示了DNA的碱基配对规律。

最初是Astbury，随后Franklin和Wilkins用X射线衍射法研究DNA分子结构，得到清晰衍射图。

Watson和Crick在此基础上于1953年提出DNA双螺旋结构模型，说明了基因结构、信息和功能三者之间的关系，奠定了分子生物学基础。

DNA双螺旋结构模型得到广泛的实验支持。

Crick于1958年提出了“中心法则”。

DNA研究的成功带动了RNA研究出现一个新的高潮。

20世纪60年代Holley 测定了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列；Nirenberg等被破译了遗传密码；阐明了3类DNA参与蛋白质生物合成的过程。

在DNA重组技术带动下生物技术获得迅猛发展。

将DNA充足技术用于改造生物机体的性状特征、改造基因、改造物种，统称之为基因工程或遗传工程。

与此同时出现了各种生物工程。

技术革命改变了分子生物学的面貌，并推动了生物技术产业的兴起。

在此背景下，RNA研究出现了第二个高潮，发现了一系列新的功能RNA，冲击了传统的观点。

人类基因组计划是生物学有史以来最伟大的科学工程。

这一计划准备用15年时间（1990-2005年），投资30亿美元，完成人类单倍体基因组DNA3×109bp全部序列的测定。

分子生物学重点基因的定义●基因的概念：编码产物的一段核苷酸序列，其中产物包括RNA和蛋白质●一个典型的真核基因：编码序列----外显子插入外显子之间的非编码序列----内含子5’ &3’端的非翻译区----UTR调控序列●结构基因：决定合成某一种蛋白质分子结构相应的一段DNA。

结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA（信使核糖核酸）,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质。

●调节基因：是调节蛋白质合成的基因。

它能使结构基因在需要某种酶时就合成某种酶,不需要时,则停止合成，它对不同染色体上的结构基因有调节作用。

●housekeeping gene：指生物个体全生命过程的几乎所有细胞中都持续表达的一类基因，它们编码维持细胞生命所需要的共同生化途径●DNA病毒、RNA病毒、类病毒、阮病毒有哪些异同：相同点：都能够复制，都能够进行新陈代谢，都必须要寄生在宿主体内不同点：✓遗传物质不一样：DNA、RNA、以及蛋白质✓结构不一样：类病毒为裸露的RNA颗粒，朊病毒为蛋白质颗粒，而DNA病毒或RNA病毒都有一些衣壳或被膜✓病毒是一类个体微小，无完整细胞结构，含单一核酸（DNA或RNA）型，必须在活细内寄生并复制的非细胞型微生物。

病毒能增殖、遗传和演化，但从本质上区分病毒和其他生物的特征是：①含有单一种核酸（DNA 或RNA）的基因组和蛋白质外壳，没有细胞结构；②在感染细胞的同时或稍后释放其核酸，然后以核酸复制的方式增殖，而不是以二分裂方式增殖；③严格的细胞内寄生性。

病毒缺乏独立的代谢能力，只能在活的宿主细胞中，利用细胞的生物合成机器来复制其核酸并合成由其核酸所编码的蛋白，最后装配成完整的、有感染性的病毒单位，即病毒粒。

病毒粒是病毒从细胞到细胞或从宿主到宿主传播的主要形式。

类病毒类病毒是无蛋白质外壳保护的游离的共价闭合环状单链RNA分子，侵入宿主细胞后自我复制，并使宿主致病或死亡。

类病毒的分子量在0.5～1.2´105朊病毒朊病毒是一类个体极微小的生物，它没有细胞结构，其构成也很简单，一般只有蛋白质组成的外壳和由核酸组成的核心。

第十二章分子生物学常用技术及应用【授课时间】3学时【目的要求】1．掌握基因工程与重组DNA技术相关概念，核酸分子杂交、探针、PCR、DNA 芯片技术、基因诊断和基因治疗的概念。

2．熟悉重组DNA技术、PCR的基本原理及基本反应步骤。

3．了解基因工程在医学中的应用，PCR 的主要用途。

4．了解DNA芯片技术的原理与方法，基因诊断与基因治疗的应用。

【教学内容】1．一般介绍：基因工程2．一般介绍：核酸分子杂交技术3．一般介绍：聚合酶链反应4．一般介绍：DNA芯片技术5．一般介绍：基因诊断与基因治疗【授课学时】3学时第十二章分子生物学常用技术及应用第一节基因工程第二节核酸分子杂交技术第三节聚合酶链反应第四节 DNA芯片技术第五节基因诊断与基因治疗第一节基因工程噬菌体(bacteriophage，phage)是感染细菌的一类病毒，因其寄生在细菌中并能溶解细菌细胞，所以称为噬菌体。

用于感染大肠杆菌的λ噬菌体改造成的载体应用最为广泛。

（一）目的基因的制备目的基因是指所要研究或应用的基因，也就是需要克隆或．基因组DNA文库cDNA文库．聚合酶链式反应（polymerase chain reaction．化学合成（二）目的基因与载体的连接将目的基因或序列插入载体，主要通过DNA（二）Northern 印迹杂交Northern 印迹杂交是指将待测RNA 样品经电泳分离后转移到固相支持物上，然后与标记的核酸探针进行杂交，检测的方法。

其基本原理和基本过程与印迹杂交主要用于检测各种基因转录产物的大小、转录的量及其变化。

（三）斑点及狭缝印迹杂交分子杂交实验①②③目录三、探针的标记（一）探针的特征探针的特点：①要加以标记、带有示踪物，便于杂交后检测，②应是单链，若为双链用前需先行变性为单链；③具有高度特异性，只与靶核酸序列杂交；④标记的探针应具有高灵敏度、稳定、标记方法简便、安全。

（二）探针的种类及制备探针第四节 DNA芯片技术第五节基因诊断与基因治疗。

第十二章基因工程第一节概述基因工程:又称重组体DNA技术或基因操作，是指在体外将不同来源的DNA分子进行重新组合，并使它们在适当的宿主细胞中实现增殖表达的遗传操作。

在分子水平上进行操作，在细胞水平上实现表达。

基因工程的过程主要包括：①获得目的基因片断；②连入合适的载体；③转入受体系统；④筛选重组子；⑤表达外源基因等五个步骤。

特点：1.不受亲缘关系的限制，即打破了物种界限，把不同种类生物的遗传物质组合在一起，人为的将高等生物的基因引入细菌。

2.可以定向地改变生物的遗传特性：利用基因工程技术可以有目的地去的某种基因，并将该基因引入原本没有这种基因的生物，从而改变后者的遗传特性。

3.增加目的基因剂量：大幅度提高了基因产物的水平。

克隆DNA是指得到与目的DNA完全相同的许多DNA分子应用：基因工程在科学研究、医药和工农业生产等多方面都有广泛地应用，为基础研究和生产实际提供了强有力地技术支持。

第二节工具酶及基因工程相关技术一、用于基因科隆地核酸酶分类：1.将DNA切开的酶，主要包括限制性内切酶；2.将四种碱基连接起来成为高分子DNA聚合物的酶，其中主要包括DNA聚合酶、Klenow酶、反转录酶等；3.将双链DNA片断连接起来的酶，主要包括E.coli DNA连接酶和T4连接酶等；4.将DNA片断末端进行修饰的酶，主要包括：末端转移酶、碱性磷酸酶、外切酶、多核苷酸激酶等。

限制性核酸内切酶：与降解作用有关的酶称之为限制性核酸内切酶。

修饰酶：起修饰作用的酶称作修饰酶。

在限制酶识别序列的个别碱基发生甲基化作用，所以修饰酶又称之为甲基化酶。

限制修饰系统：甲基化酶和限制酶共同组成“限制修饰系统”目前的限制修饰系统可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型1.Ⅰ型它的酶含有三个亚基：（1）H sdS－识别特定DNA序列；（2）H sdM－具有甲基化功能；（3）H sdR－具有限制性内切酶功能。

只有当三个亚基组成复合体后，全酶才有活性。

其甲基化及内切酶活性紧密偶联。

《病毒学》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务病毒作为最简单的模式生物，在生命科学发展过程中扮演了重要角色。

病毒学的发展使人们对生物的本质有了全面的认识，也促进了分子生物学的发展。

人类对病毒的认识直接关系到人类自身的生活与健康。

《病毒学》是生命科学类相关专业的一门十分重要的专业选修课。

本课程的基本要求：1．了解病毒与人类的关系，病毒学新的研究方法及最新发展趋势；2．理解病毒与宿主的相互作用关系；3．掌握病毒的主要形态结构特点、生物学特性、病毒学的基本研究技术以及常见病毒病的发生规律和防控措施。

三、学时分配四、教学内容及教学要求第一章绪论——病毒学概述第一节病毒与人类的关系1．病毒引起的人类和动植物疾病2．病毒的应用习题要点：如何客观地理解病毒的存在第二节病毒学发展简史1．病毒的发现2．病毒学发展简史习题要点：病毒的发现给我们什么启示第三节病毒的进化与起源1．病毒的进化2．病毒的起源习题要点：如何理解有关病毒起源的3种假说第四节病毒的特点及定义1．病毒的特点2．病毒与其它微生物的比较习题要点：掌握病毒的特点本章重点、难点：掌握病毒的特点本章教学要求：了解病毒学的发展历史；理解病毒与人类生活的关系；掌握病毒的特点。

第二章病毒的形态与结构第一节病毒的形态与大小1．病毒的形态2．病毒的大小习题要点：病毒一般形态和大小第二节病毒的组成及其功能1．病毒的结构组成2．病毒结构成分的相应功能习题要点：病毒的主要成分及其功能第三节病毒粒子的对称性习题要点：病毒粒子的3种对称方式本章重点、难点：病毒的结构特点及主要成分的功能本章教学要求：了解病毒的结构特点；理解病毒的存在与其结构组成的关系；掌握病毒的主要成分及其功能。

第三章病毒的增殖第一节用于病毒复制研究的实验系统习题要点：大肠杆菌——噬菌体实验系统的建立第二节病毒的复制周期1．病毒的一步生长曲线2．病毒侵染宿主的过程习题要点：病毒侵染宿主的一般过程第三节病毒的非增殖感染1．病毒非增殖感染的类型2．温和噬菌体习题要点：病毒非增殖感染的机制本章重点、难点：病毒侵染宿主的一般过程，不同类型病毒侵染宿主的比较。

《分子生物学》教案第一章：分子生物学概述1.1 分子生物学的定义和发展历程1.2 分子生物学的研究内容和方法1.3 分子生物学的重要性和应用领域第二章：DNA与基因2.1 DNA的结构和功能2.2 基因的概念和作用2.3 基因的表达和调控第三章：RNA与蛋白质3.1 RNA的结构和功能3.2 蛋白质的结构和功能3.3 蛋白质合成和调控第四章：酶与催化作用4.1 酶的定义和特性4.2 酶的分类和作用机制4.3 酶的研究方法和应用第五章：分子生物学实验技术5.1 分子克隆与基因工程5.2 PCR技术及其应用5.3 蛋白质分离和鉴定技术5.4 生物信息学在分子生物学中的应用第六章：基因表达调控6.1 基因表达的转录和翻译过程6.2 真核生物的转录调控机制6.3 翻译调控和后修饰机制第七章：蛋白质结构与功能7.1 蛋白质结构的基本层次7.2 蛋白质功能的多样性7.3 结构决定功能的原则第八章：信号传导与细胞代谢8.1 细胞信号传导的基本概念8.2 细胞信号传导的主要途径8.3 信号传导与细胞代谢的调控第九章：基因组学与遗传变异9.1 基因组学的基本概念和方法9.2 基因组结构和变异类型9.3 遗传变异在疾病和进化中的作用第十章：分子生物学在生物技术与医学中的应用10.1 基因克隆与基因治疗10.2 重组蛋白药物的开发与应用10.3 分子诊断与个性化医疗10.4 生物芯片技术及其应用第十一章：分子生物学实验设计与分析11.1 实验设计的原则和方法11.2 实验数据的收集与分析11.3 实验结果的验证与解释第十二章：蛋白质相互作用与网络12.1 蛋白质相互作用的机制12.2 蛋白质相互作用网络的构建与分析12.3 蛋白质相互作用在生物学中的意义第十三章：RNA干扰与基因沉默13.1 RNA干扰机制及其作用13.2 基因沉默技术在研究中的应用13.3 RNA干扰在医学和生物技术领域的应用第十四章：病毒分子生物学14.1 病毒的基本结构与生命周期14.2 病毒基因组的复制与表达14.3 病毒与宿主细胞的相互作用第十五章：分子生物学在生物技术与医学中的应用案例分析15.1 基因治疗与基因编辑技术的应用15.2 生物制药与重组蛋白的应用15.3 分子诊断与个性化医疗的实践案例重点和难点解析第一章：分子生物学概述重点：分子生物学的定义和发展历程，研究内容和方法，重要性和应难点：分子生物学研究方法的理解和应用。

新冠病毒的分子生物学研究进展随着新冠病毒的全球爆发，分子生物学研究成为了防控该病毒的关键环节。

分子生物学领域的研究者们正在努力探究新冠病毒的分子结构、生命活动和感染机制，以期找到有效的治疗方案和疫苗。

本文将探讨新冠病毒分子生物学研究的现状和进展。

一、新冠病毒的分子生物学特征新冠病毒是一种RNA病毒，其基因组长度约为30kb，包含30个具有功能的基因。

该病毒主要由四种蛋白质构成，分别是S蛋白、E蛋白、M蛋白和N蛋白。

其中S蛋白是新冠病毒进入人体细胞的关键蛋白质，也是病毒感染机制的关键环节。

研究人员利用X射线晶体学和电子显微镜等技术，成功解析了新冠病毒的S蛋白和其他关键蛋白质的分子结构。

这些结构信息不仅揭示了新冠病毒的感染机制和生命周期，也为疫苗和药物研发提供了重要基础。

二、治疗新冠病毒的分子生物学研究进展目前，新冠病毒的治疗主要以对症治疗为主，如降温、氧疗等。

铁离子离子螯合剂等化学药物对于低病毒载量的患者也有一定的治疗效果。

但治疗新冠病毒的有效药物仍在研发中。

分子生物学研究者们开展了一系列新冠病毒药物筛选试验，旨在探索针对病毒的靶向药物。

其中最为瞩目的是“抗病毒药物重组方案研究”，该研究利用药物筛选和分子生物学手段，筛选出对新冠病毒具有抑制作用的药物，并将其重组，提高治疗效果和安全性。

三、研发新冠病毒疫苗的分子生物学研究进展研发新冠病毒疫苗是当前防疫工作的主要任务之一。

分子生物学研究者们正在通过不同的途径研发新冠病毒疫苗，其中最为有望的是mRNA疫苗和重组病毒载体疫苗。

mRNA疫苗是利用基因工程手段将新冠病毒的基因编码序列转化为mRNA，并注射到人体内，通过人体自身机制表达病毒蛋白，从而诱导免疫反应。

现在，已有多家国际科研机构发布了mRNA疫苗的研究成果，且在临床试验中取得一定的效果。

重组病毒载体疫苗则是将新冠病毒的基因片段插入非致病病毒中，制成疫苗，注射到人体内后，通过人体免疫反应来预防新冠病毒感染。

分子生物学‎名词解释第二章核酸的结构‎与功能1. DNA的变‎性与复性(denat‎urati‎on and renat‎urati‎on of DNA): 双链DNA‎(dsDNA‎)在变性因素‎(如过酸、过碱、加热、尿素等)影响下,解链成单链‎DNA(ssDNA‎)的过程称之‎为DNA变‎性。

DNA变性‎后，生物活性丧‎失，但一级结构‎没有改变，所以在一定‎条件下仍可‎恢复双螺旋‎结构。

热变性的D‎NA经缓慢‎冷却后，两条互补链‎可重新恢复‎天然的双螺‎旋构象，这一现象称‎为复性，也称退火。

2．核酸分子杂‎交(hybri‎dizat‎ion of nucle‎ic acids‎)：是核酸研究‎中一项最基‎本的实验技‎术。

其基本原理‎就是应用核‎酸分子的变‎性和复性的‎性质,使来源不同‎的DNA(或RNA)片段,按碱基互补‎关系形成杂‎交双链分子‎。

杂交双链可‎以在DNA‎与DNA链‎之间,也可在RN‎A与DNA‎链之间形成‎。

这种现象称‎为核酸分子‎杂交。

简称杂交（hybri‎dizat‎ion)3．增色效应与‎减色效应(hyper‎chrom‎ic effec‎t and hypoc‎hromi‎ c effec‎t): DNA变性‎时，双螺旋松解‎，碱基暴露，OD260‎值增高称之‎为增色效应‎；除去变性因‎素后，单链DNA‎依碱基配对‎规律恢复双‎螺旋结构，OD260‎值减小称为‎减色效应。

4. 核酶（riboz‎yme）：核酶是具有‎催化功能的‎RNA分子‎。

大多数核酶‎通过催化转‎磷酸酯和磷‎酸二酯键水‎解反应参与‎RNA自身‎剪切、加工过程。

5．探针：探针是经过‎特殊标记的‎核酸片段，具有特定的‎序列，能够与待测‎的核酸片段‎互补结合，因此可用于‎检测核酸样‎品中的基因‎。

第八章核苷酸代谢‎1. 从头合成途‎径(de novo synth‎esis pathw‎ay): 利用磷酸核‎糖、氨基酸、一碳单位及‎CO2等简‎单物质为原‎料合成嘌呤‎或嘧啶核苷‎酸的过程,称为从头合‎成途径，是体内的主‎要合成途径‎。