现代分子生物学1遗传物质的性质结构与功能
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现代分子生物学1、DNA重组技术:又称基因工程,是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后,按照人们的设计与克隆载体定向连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达,产生影响受体细胞的新的遗传性状。
2、基因组:指某种生物单倍染色体中所含有的基因总数,也就是包含个体生长、发育等一切生命活动所需的遗传信息的整套核酸。
3、功能基因组:又称后基因组,是在基因组计划的基础上建立起来的,它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构与功能,指导人们充分准确地利用这些基因的产物。
1、简述分子生物学的基本含义:从广义来讲:分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。
它主要对蛋白质和核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。
从狭义来讲:分子生物学的范畴偏重于核酸(或基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程,当然其中也涉及到与这些过程有关的蛋白质与酶的结构和功能的研究2、早期主要有那些实验证实DNA是遗传物质?写出这些实验的主要步骤主要是两个实验:肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验步骤:肺炎链球菌转化实验首先将光滑型致病菌(S型)烧煮杀灭活性以后再侵染小鼠,发现这些死细菌自然丧失了治病能力,再用活的粗糙型细菌(R型)来侵染小鼠,也不能使之发病,因为粗糙型细菌天然无治病能力。
讲经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合在感染小鼠时,实验小鼠都死了,解剖小鼠,发现有大量活的S型(而不是R型)细菌,推测死细菌的中的某一成分转化源将无治病力的细菌转化成病原细菌。
噬菌体侵染细菌的实验:用分别带有S标记的氨基酸和P标记的核苷酸的细菌培养基培养噬菌体,自带噬菌体中就相应的含有S标记的蛋白质或P标记的核酸,分别用这些噬菌体感染没有被放射性标记的细菌,经过1~2个噬菌体DNA复制周期后发现,子代噬菌体中几乎不含带S标记的蛋白质,但含有30%以上的P标记,这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。
现代生物学基础现代生物学是研究生命现象和生命规律的科学,是对生物体结构、功能、发育和演化等方面进行综合研究的学科。
本文将从分子生物学、细胞生物学、遗传学、进化生物学和生态学等方面介绍现代生物学的基础知识。
一、分子生物学分子生物学研究生物体内的生物大分子结构、功能及其相互作用,主要包括DNA、RNA和蛋白质等分子的结构和功能。
DNA是生物体内储存遗传信息的分子,RNA则在遗传信息的转录和翻译过程中起着重要作用。
蛋白质是生物体内最重要的功能分子,广泛参与细胞内的各种生化反应。
分子生物学的研究内容涉及基因结构、DNA 复制、转录和翻译等过程,对于揭示生命的基本机制至关重要。
二、细胞生物学细胞是生物体的基本结构和功能单位,细胞生物学研究细胞的结构、功能和生理过程。
细胞内有各种细胞器,如细胞核、线粒体、高尔基体等,它们各自具有特定的结构和功能。
细胞内的物质运输、信号传导、细胞分裂和凋亡等过程,都是细胞生物学研究的重点。
细胞生物学的发展为其他生物学学科的研究提供了基础。
三、遗传学遗传学研究个体遗传信息的传递和表达,主要涉及基因的结构和功能、基因组的研究和基因突变等。
遗传学的研究方法包括遗传交叉、基因克隆和基因组测序等。
遗传学的发展为遗传疾病的诊断和治疗提供了重要的理论基础。
四、进化生物学进化生物学研究生物种群的遗传变异、演化和分化等过程。
进化生物学的核心理论是达尔文的进化论,通过自然选择和遗传变异等机制,解释了生物种群的多样性和演化。
进化生物学的研究内容包括物种形成、群体遗传结构和适应性进化等,对于揭示生物多样性的起源和演化具有重要意义。
五、生态学生态学研究生物与环境之间的相互关系,包括生物与生物之间、生物与环境之间的相互作用。
生态学的研究内容涉及物种多样性、生态系统结构和功能、生态位和生态适应等。
生态学不仅关注个体和种群的生态行为,还研究生态系统的稳定性和可持续发展等问题。
现代生物学基础涵盖了分子生物学、细胞生物学、遗传学、进化生物学和生态学等多个学科领域。
生物大分子的结构与功能【摘要】我们生物体内存在着多种重要的大分子,包括核酸、蛋白质、多糖和脂质。
这些大分子在维持生命活动中发挥着关键的作用。
核酸作为遗传物质,负责传递遗传信息;蛋白质在代谢和结构方面起着重要作用;多糖是细胞壁和能量的主要来源;脂质则构建细胞膜,并参与信号传导等功能。
这些大分子之间的相互作用也至关重要。
了解生物大分子的结构与功能对于深入理解生命活动至关重要。
未来的研究需要进一步揭示生物大分子的复杂结构及其功能的调控机制,为生物医学、生物工程等领域的发展提供理论支持。
生物大分子的结构与功能直接关系到生物体的生存与发展,值得我们深入研究和探索。
【关键词】生物大分子、结构、功能、核酸、蛋白质、多糖、脂质、相互作用、重要性、未来研究方向、生物学、分子生物学、细胞生物学1. 引言1.1 生物大分子的结构与功能概述生物大分子是构成生物体的重要组成部分,包括核酸、蛋白质、多糖和脂质。
它们在生物体内发挥着各自独特的结构和功能。
核酸是生物体内储存遗传信息的重要分子,包括DNA和RNA。
蛋白质则是生物体内执行各种生物学功能的关键分子,如酶和结构蛋白。
多糖在生物体内起着能量储存和结构支持的作用。
而脂质则是生物体内细胞膜的主要成分,同时也起到能量储存和信号传导的功能。
生物大分子之间存在着复杂的相互作用,包括核酸与蛋白质之间的相互作用、脂质与蛋白质之间的相互作用等。
这些相互作用促使生物体内各种生命活动的进行,如DNA复制、蛋白质合成等。
研究生物大分子的结构与功能对于深入理解生命活动的机理具有重要意义。
未来的研究方向包括探讨生物大分子的结构与功能的更深层次的联系,以及寻找新的生物大分子间的相互作用。
生物大分子的结构与功能的研究不仅有助于揭示生命活动的奥秘,也有望为新药物的研发提供重要依据。
生物大分子的结构与功能的研究将继续在生命科学领域扮演重要角色。
2. 正文2.1 核酸的结构与功能核酸是生物体内非常重要的大分子,它们承载了遗传信息,调控了细胞的生命活动。
分子生物学(molecHarbiology)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。
第一章绪论1.染色体具有哪些作为遗传物质的特征?答: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能够指导蛋白质的合成,从而控制整个生命过程;④能够产生可遗传的变异。
2.什么是核小体?简述其形成过程。
答:由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。
核小体是由H2A,H2B,H3,H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成的。
八聚体在中间,DNA分子盘绕在外,而H1则在核小体外面核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一阶段。
在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心,从而使分子收缩至原尺寸的1/7。
200bpDNA完全舒展时长约68nm,却被压缩在10nm的核小体中。
核小体只是DNA压缩的第一步。
核小体长链200bp→核酸酶初步处理→核小体单体200bp→核酸酶继续处理→核心颗粒146bp3简述真核生物染色体的组成及组装过程答:组成:蛋白质+核酸。
组装过程:1,首先组蛋白组成盘装八聚体,DNA缠绕其上,成为核小体颗粒,两个颗粒之间经过DNA连接,形成外径10nm的纤维状串珠,称为核小体串珠纤维;2,核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体,外径30nm 的螺线管结构;3,螺线管结构再次螺旋化,形成超螺旋结构;4,超螺线管,形成绊环,即线性的螺线管形成的放射状环。
绊环在非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。
4. 简述DNA的一,二,三级结构的特征答:DNA一级结构:4种核苷酸的的连接及排列顺序,表示了该DNA分子的化学结构DNA二级结构:指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构DNA三级结构:指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构6简述DNA双螺旋结构及其在现代分子生物学发展中的意义(1)DNA双螺旋是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的,多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定,一条是5---3,另一条是3-----5。
《现代分子生物学》教学大纲课程名称:现代分子生物学课程类别:专业必修课学时:48 学时学分:3学分考核方式:考试适用专业:生物技术开课学期:第5或6学期一、课程性质、目的任务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。
现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了分子生物学的蓬勃发展。
本课程是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科,也是生物专业的主干课程,分子生物学已成为生物类各专业教学计划中重要的核心课程,因此它是十分重要的一门必修课程,也是培养造就生物技术和生命科学高层次专门人才所需基本素质的重要课程。
本门课程的主要内容包括:染色体与DNA、基因和基因组、现代分子生物学的研究方法与技术、转录、翻译、原核生物基因表达与调控、真核生物基因表达调控、发育与分子调控等,此外,还包括各种讲座。
总之,通过分子生物学知识的传授,培养学生从分子水平上去分析、理解生命现象与过程,提高学生思考与探索生命奥秘的能力,从而为生物技术的分子生物学实验提供详实的理论基础。
二、课程基本要求该课程要求学生掌握现代分子生物学基本理论和基本技术,为其它专业课的学习和今后的发展奠定基础。
在课程学习的同时,要求学生提高思想道德修养、自学能力、专业英语能力、应用知识能力、表达能力、创新能力和科研能力。
三、学时分配四、教学方法与考核(一) 教学方法1.以学科体系为主体,以应用为目的,教学过程加强针对性和实用性。
2.本课程以讲授为主、自学和讨论为辅的方式组织教学,并通过阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论,加深对细胞生物学了解,并掌握该学科的实验技能和操作。