朱玉贤现代分子生物学第四版-第一章绪论
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目录第1章绪论 (4)1.1复习笔记 (4)1.2课后习题详解 (5)1.3名校考研真题详解 (7)第2章染色体与DNA (10)2.1复习笔记 (10)2.2课后习题详解 (17)2.3名校考研真题详解 (22)第3章生物信息的传递(上)——从DNA到RNA (36)3.1复习笔记 (36)3.2课后习题详解 (44)3.3名校考研真题详解 (49)第4章生物信息的传递(下)——从mRNA到蛋白质 (62)4.1复习笔记 (62)4.2课后习题详解 (71)4.3名校考研真题详解 (78)第5章分子生物学研究法(上)——DNA、RNA及蛋白质操作技术 (90)5.1复习笔记 (90)5.2课后习题详解 (96)5.3名校考研真题详解 (101)第6章分子生物学研究法(下)——基因功能研究技术 (114)6.1复习笔记 (114)6.2课后习题详解 (120)6.3名校考研真题详解 (124)第7章原核基因表达调控 (132)7.1复习笔记 (132)7.2课后习题详解 (138)7.3名校考研真题详解 (140)第8章真核基因表达调控 (147)8.1复习笔记 (147)8.2课后习题详解 (154)8.3名校考研真题详解 (158)第9章疾病与人类健康 (168)9.1复习笔记 (168)9.2课后习题详解 (174)9.3名校考研真题详解 (177)第10章基因与发育 (182)10.1复习笔记 (182)10.2课后习题详解 (183)10.3名校考研真题详解 (185)第11章基因组与比较基因组学 (186)11.1复习笔记 (186)11.2课后习题详解 (189)11.3名校考研真题详解 (192)第1章绪论1.1复习笔记一、分子生物的概念分子生物学是从分子水平研究生物结构、组织和功能的一门学科,以核酸、蛋白质等生物大分子的结构、形态及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用和功能为研究对象。
现代分子生物学笔记(朱玉贤版)第一讲序论二、现代分子生物学中的主要里程碑分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,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。
当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的,科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然的一部分,而以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代社会中最具活力的科学。
从1847年Schleiden和Schwann提出"细胞学说",证明动、植物都是由细胞组成的到今天,虽然不过短短一百多年时间,我们对生物大分子--细胞的化学组成却有了深刻的认识。
孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识,而Morgan的基因学说则进一步将"性状"与"基因"相耦联,成为分子遗传学的奠基石。
Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型,为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。
在蛋白质化学方面,继Sumner在1936年证实酶是蛋白质之后,Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次阐明胰岛素的一级结构,开创了蛋白质序列分析的先河。
而Kendrew和Perutz利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白(myoglobin)及血红蛋白(hemoglobin)的三维结构,论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用,成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。
1910年,德国科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤,胸腺嘧啶和组氨酸。
1959年,美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸,实现了将基因内的遗传信息通过RNA 翻译成蛋白质的过程。
同年,Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。
1962年,Watson(美)和Crick(英)因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获Noble生理医学奖,后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。
现代分子生物学课后习题集及答案(朱玉贤现代分子生物学课后习题及答案(共10章)第一章绪论1.你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的?2. 分子生物学研究内容有哪些方面?3. 分子生物学发展前景如何?4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么?答案:1.分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科,它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,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。
狭义:偏重于核酸的分子生物学,主要研究基因或 DNA 的复制.转录. 达和调节控制等过程,其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
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。
所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传. 生殖.生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明,从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内.细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。
这些生物大分子均具有较大的分子量,由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息,并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统,由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2. 分子生物学主要包含以下三部分研究内容:A.核酸的分子生物学,核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息,因此分子遗传学(moleculargeics)是其主要组成部分。
由于50 年代以来的迅速发展,该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术,是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核酸/基因组的结构.遗传信息的复制.转录与翻译,核酸存储的信息修复与突变,基因达调控和基因工程技术的发展和应用等。
基础分子生物学Molecular Biology 李云锋博士副教授资源环境学院植物病理学系yunfengli@ 667857从分子水平上掌握细胞的功能并揭示生命的本质。
,分子生物学,浙江大学出版社,现代分子生物学(第四版),高等教创世说与进化论”李云锋yunfengli@1744-1829),法国伟大的博物学家,较早期的进化论者之一,《动物哲学》。
1809-1882),英国著Adam Sedgwick第一章家养状态下的变异第二章自然状态下的变异第四章自然选择即适者生存cell theory”),)(德国):创立细胞学说细胞是生物体的基本构成单位,在与生物体相同的生理经典的生物化学与遗传学”现代生物学。
1822-豌豆杂交试验遗传因子经典遗传学果蝇杂交实验连锁遗传1910年李云锋yunfengli@”1928年,Griffith与肺炎双球菌1944年艾弗瑞肺炎双球菌转化实验遗传物质DNA限制性内DNA连DNA分DNA连接酶的发现大肠杆菌对外来侵入的限制性内切酶的存在。
CC Richardson)发等用这两种酶成功进行了λ-噬菌分子生物学的概念及主要研究内容和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子生物学的诞生可以与细胞的发现、进化论的奠定世纪自然科学伟大成就之一。
分子生物学的三条基本原理李云锋yunfengli@、核酸的分子生物学:研究核酸的结构及其功能、蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子—蛋白质的结构与研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。
生物体各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示初兴起的技术科学,限制性内切酶、DNA连接酶及其他工具酶的发现与应用是这一技术得以建立的关键。
结构分子生物学研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化大麦POD的结构图、基因组、功能基因组与生物信息学研究一个细胞(或生物体)内所有基因的组合。
研究基因组内每个基因的具体功能及其相。
现代分子生物学课后习题集及答案(朱玉贤现代分子生物学课后习题及答案(共10章)第一章绪论1.你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的?2.分子生物学研究内容有哪些方面?3.分子生物学发展前景如何?4.人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么?答案:1.分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科,它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屮的作用为研究对象,是当前生命科学屮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。
狭义:偏重于核酸的分子生物学,主要研究基因或DNA的复制.转录.达和调节控制等过程,其屮也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
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。
所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传.生殖. 生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明,从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内.细胞间通讯过程屮发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。
这些生物大分子均具有较大的分子量,由简单的小分子核昔酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息,并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统,由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2.分子生物学主要包含以下三部分研究内容:A.核酸的分子生物学,核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息,因此分子遗传学(moleculargeics)是其主要组成部分。
由于50年代以来的迅速发展,该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术,是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核酸/基因组的结构.遗传信息的复制.转录与翻译,核酸存储的信息修复与突变,基因达调控和基因工程技术的发展和应用等。
第一章绪论[要点难点]1.必须掌握分子生物学的基本概念;2.一般了解分子生物学发展简史,特别是那些与分子生物学发展有密切关系的关键事件;3.熟悉分子生物学的研究内容和它的一些分支学科;4.探讨分子生物学的发展趋势。
[主要内容](一)分子生物学的基本概念1.分子生物学术语2.分子生物学的任务(二)分子生物学诞生的背景及发展简史发展史表1.早期的分子生物学发展动态2.现代分子生物学的发展(三)分子生物学的研究内容1.DNA重组技术2.基因表达调控3.结构分子生物学4.基因组5.功能基因组6.生物信息学(四)分子生物学发展前景展望、它与其它学科的关系[习题]一、名词解释1.分子生物学(Molecular biology)2.DNA重组技术(Recombinant DNA techniques)3.基因(gene)二、填空题1.分子生物学是研究核酸等生物大分子的、、及其重要性和规律性的科学,是人类从水平上真正揭开生物世界的奥秘,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。
2.分子生物学主要研究核酸在细胞生命过程中的作用,包括的复制、以及基因的规律,所以,这门学科其实应该叫做核酸生物学(biology of nucleic acid)。
3.1869年米歇尔(Friedrich Miescher)分离出。
4.1928年格里菲斯(Frederick Griffith)发现了一种可以在细菌之间转移的。
5.1953年沃森(James Watson)和克里克(Francis Crick)在杂志上发表DNA双螺旋结构的论文。
正是由于这个模型,他们获得年诺贝尔奖。
6.D.Baltimore;H.Temin,美国科学家。
由于他们各自发现了,打破了中心法则,该酶能使mRNA反转录成,使真核基因的克隆表达成为可能,为病毒学、遗传学、基因工程作出了重大贡献,他们获得年诺贝尔奖。
7.1972年Paul Berg创造出第一个分子。
第一章绪论分子生物学分子生物学的基本含义 (p8)分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,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。
分子生物学与其它学科的关系分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的,凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。
它虽产生于上述各个学科,但已形成它独特的理论体系和研究手段,成为一个独立的学科。
生物化学与分子生物学关系最为密切 :生物化学是从化学角度研究生命现象的科学,它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。
传统生物化学的中心内容是代谢,包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。
分子生物学则着重阐明生命的本质----主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。
细胞生物学与分子生物学关系也十分密切:传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。
探讨组成细胞的分子结构比单纯观察大体结构能更加深入认识细胞的结构与功能,因此现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。
分子生物学则是从研究各个生物大分子的结构入手,但各个分子不能孤立发挥作用,生命绝非组成成分的随意加和或混合,分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用,尤其是细胞整体反应的分子机理,这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢。
第一章序论1859年发表了《物种起源》,用事实证明“物竞天择,适者生存”的进化论思想。
指出:物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的,彻底否定了“创世说”。
达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。
意义:达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论,是生物科学史上最伟大的创举之一,具有不可磨灭的贡献。
细胞学说细胞学说的建立及其意义德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺共同提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位。
第1章绪论一、选择题1953年,Watson和Crick提出()。
A.多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋B.DNA的复制是半保留的,常常形成亲本——子代双螺旋杂合链C.三个连续的核苷酸代表一个遗传密码D.遗传物质通常是DNA而非RNA【答案】A【解析】1953年,Watson和Crick提出DNA反向平行的双螺旋结构模型,为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。
DNA双螺旋结构的基本特点是:①DNA由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成,且为反向平行。
②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架。
③两条链上的含氮碱基排列在内侧,并遵循碱基互补配对原则(即A与T,G与C配对)通过氢键结合形成碱基对。
二、名词解释1.分子生物学答:分子生物学是指研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。
其基本原理为:(1)构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的;(2)生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的原则;(3)某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。
分子生物的研究方面主要包括:(1)重组DNA技术(基因工程);(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。
2.基因答:基因是指产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列,基因的本质是DNA分子上具有编码功能的一个片段。
基因是遗传的基本单位,按功能可分为结构基因和调节基因,其中结构基因是指可被转录为mRNA,并被翻译成蛋白质多肽链的DNA序列;调节基因是指可控制结构基因表达的DNA序列。
三、简答题1.中心法则的主要内容是什么?答:中心法则(central dogma)是由Crick于1954年提出,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。
中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译的过程;也可以从DNA传递给DNA,即完成DNA的复制过程。
绪论一、名词1、分子生物学 Molecular Biology2、中心法则 Central Dogma二、问答1、简述孟德尔、摩尔根、Avery、沃森和克里克、雅各布和莫诺,尼伦伯格和科拉纳等人对分子生物学发展的贡献2、早期验证遗传物质是DNA的实验有哪些,具体过程是?3、分子生物研究的内容包括哪些?●DNA的复制、转录与翻译●DNA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1章、染色体与DNA第一节、染色体与DNA名词1、DNA双螺旋:两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双链结构.2、DNA三级结构:DNA 双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构。
3、核小体:是由核心颗粒(H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体)和连接区DNA(大约200bpDNA)组成4、卫星DNA:又称随体DNA。
因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的异染色质成分,其碱基组成与主体DNA不同,因而可用密度梯度离心。
卫星DNA通常是高度串联重复的DNA5、端粒(Telomere):是位于真核细胞线性染色体末端的特殊结构,由一段重复串联的DNA序列与端粒结合蛋白构成.6、端粒T环结构:端粒形成T环结构使染色体末端封闭起来,免遭破坏.7、单顺反子:真核基因转录产物为单顺反子,即一条mRNA模板只含有一个翻译起始点和一个终止点,因而一个基因编码一条多肽链或RNA链。
8、断裂基因(splitting gene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9、间隔基因(Interrupted gene):由于这组基因发生突变时会导致果蝇体节模式发生间隔缺失现象,所以将它们称为间隔基因10、外显子 (Exon) 是真核生物基因的一部分,它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来,并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质11、内含子(Intron ) 在转录后的加工中,从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列12、单核苷酸多态性 Single Nucleotide Polymorphism,SNP:主要是指在基13、微卫星DNA Microsatelite DNA:重复单位序列最短,只有2~6bp,串联14、简单序列重复 simple sequence repeat,SSR:基因组中以少数几个核苷酸( 多数为2 ~4 个) 为单位多次串联重复组成的长达几十个核苷酸的序列15、3',5'—磷酸二酯键:是四种脱氧核苷酸相连形成多聚脱氧核苷酸链之间的连接方式,即由前一核苷酸的3’-OH与下一位核苷酸的5’位磷酸间形成磷酸二酯键,构成一个线性大分子。
现代分子生物学要点总结(朱玉贤版)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。