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第一章 分子生物学的基本操作幻灯片_

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分子生物学技术[1]

分子生物学技术[1]

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分子生物学技术[1]
目前应用较多的非放射性标记物是生物素 (Biotin)和地高辛(digoxigenin)。二者都是半 抗原。生物素是一种小分子水溶性维生素， 对亲和素有独特的亲和力，两者能形成稳 定的复合物，通过连接在亲和素或抗生物 素蛋白上的显色物质(如酶、荧光素等)进行 检测。地高辛是一种类固醇半抗原分子， 可利用其抗体进行免疫检测，原理类似于 生物素的检测。地高辛标记核酸探针的检 测灵敏度可与放射性同位素标记的相当， 而特异性优于生物素标记，其应用日趋广 泛。
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分子生物学技术[1]
为使核酸牢固结合在膜上，通常还将点样 后的膜进行80℃真空烘烤2h。 应用斑点印迹技术，可在一张膜上同时进 行多个样品的检测，操作简便、快速，在 临床诊断中应用较广。适合进行特定基因 的定性及定量研究，但不能鉴定所测基因 的分子量。(2) Southern印迹(Southern blot) 这是指将DNA片段经琼脂糖凝胶电泳分离 后转移到固相支持物上的过程。常规处理 如下，先用限制性内切酶对DNA样品进行 酶切处理，经琼脂糖凝胶电泳将
调节基因（regulatory gene)：编码控制其他 基因表达的RNA或蛋白质产物的基因。 操纵基因（operator): 指接受来自调节基因 合成的调节蛋白的作用，使结构基因转录 活性得以抑制的特定的DNA区段，也称为 控制单元。
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分子生物学技术[1]
储藏在基因中的遗传信息分转录和转译两 步进行表达，这种遗传信息从DNA到RNA 再到蛋白质的流向，在所有的细胞类型中 都是受到高度调节的，同时在有些情况下 也是严格协同的。基因表达的此种严格调 控机理，保证细胞不会浪费能量用于合成 它所不需要的基因产物。

分子生物学基础知识ppt课件

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1皮米
穿过最浓的电子云，发现 更近核的地方反倒清净。 原来离得远了要吸引，离 得近了也会排斥呢，保持 一个最佳的距离才好。 （挺象搞对象呦^_^）什 么？你说电子阴性，原子 核阳性，异性相吸，应该 越近核越密才对？别逗了！ 真要那样越近越吸，越吸 越近，电子还不都撞到核 上去，最后谁也动弹不得！ 可是为什么不是这样呢？ 国家机密！就不告诉你， 吼吼。下图框中的斑点就 是原子核。
(三) mRNA
1、mRNA的特征：
① 含量最少
② 种类繁多
③ 半衰期最短
④ 原核生物mRNA为多顺反子
⑤
真核生物mRNA为单顺反子
2、真核生物mRNA的帽子结构：
①类型
m7G 5’ppp 5’ Np
(O型)
m7G 5’ppp 5’ NmpNp (I型)
m7G 5’ppp 5’ NmpNmpNp (II型)
3. 遗传密码：DNA碱基序列与蛋白质的氨基酸序列之间存 在的对应关系。起始密码：AUG 终止密码：UAA UAG
四、RNA的结构
(一) RNA的结构特征:
1. 组成：核糖 碱基——A U C G 2. 单链，局部形成双链。 3. 含稀有碱基较多——DHU，Tф，甲基化，甲羟化，乙酰化
等
(二) RNA的种类:
0.1皮米
走近点，这就是传说 中的原子核了。10的 －12次方米叫做一皮 米。在0.1皮米的数量 级下看原子核就可以 看出很多个球球来， 它们是带正电的质子 和不带电的中子。
10飞米 原子核的特写。
1飞米
（10－15米）
质子（也可能是中 子）的细部，乱七 八糟一大片。未知 的结构，未知的领 域，那里属于上帝。
1米
醒醒嘿，都被偷窥 啦还不知道呐。

分子生物学本科ppt第一章

分子生物学本科ppt第一章

80%
信号转导途径
信号分子与受体结合后，通过级 联反应传递信息的过程。
基因表达调控
转录调控
DNA上的基因通过转录过程合成mRNA，转录调控决定mRNA的合 成量。
翻译调控
mRNA上的遗传信息通过翻译过程合成蛋白质，翻译调控影响蛋 白质的合成速度和数量。
03
分子生物学技术
基因克隆和DNA测序
基因克隆
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，对特定基因进行精确的修改，如插入、删 除或替换特定碱基。
基因表达ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
转录组分析
通过高通量测序技术，检测特定条件下细胞或组织中所有基因的转录本，以分析 基因表达谱。
蛋白质组分析
利用质谱等技术，对细胞或组织中所有蛋白质进行鉴定和定量，以分析蛋白质表 达谱。
分子生物学的发展推动了生物技术的进步，为人类 带来了许多重要的应用，如基因工程、蛋白质工程 、生物制药等。
分子生物学的发展历程
01
02
03
04
19世纪末期
科学家开始研究生物大分子的 结构和功能，如蛋白质和核酸 。
20世纪50年代
20世纪70年代
21世纪初
DNA双螺旋结构的发现，开启 了分子遗传学的研究。
代谢组学
研究生物体内代谢产物的变化和调控，揭示代谢 过程的规律和机制。
02
分子生物学基础知识
生物大分子：DNA、RNA和蛋白质
DNA
脱氧核糖核酸，携带遗传信息的生物大分子，由四 种脱氧核苷酸组成，以双螺旋结构存在。
RNA
核糖核酸，存在于细胞质和细胞核中，分为mRNA 、tRNA和rRNA等类型，参与蛋白质合成。
工业生物技术是指利用微生物和酶的 技术，在工业生产中实现高效、环保 和可持续的生产方式，如生物燃料、 生物塑料等。

分子生物学ppt课件1幻灯片

分子生物学ppt课件1幻灯片
双螺旋DNA拧紧则导致正超螺旋， 而双螺 旋DNA的松开导致负超螺旋。
超螺旋DNA分子比松散分子能量高。对于 负超螺旋，这一能量会使DNA螺旋易于局 部解旋，负超螺旋有利于需要解旋过程的进 行，如转录起始和复制起始。
第三节 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
DNA不仅具有严格的化学组成，还具有特殊的空间结构， 它主要以有规则的双螺旋形式存在，基本特点： DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 DNA分子分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，组成有 一定的规律。
蛋白质 真核染色体
组蛋白 非组蛋白
DNA
蛋白质与DNA完全融合在一起，其蛋白 质与相应DNA的质量比约为2比1
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
大沟和小沟： 大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟 槽和较小沟槽。 在大沟和小沟内的碱基对中的N 和O 原子朝 向分子表面。
结构参数 ：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料

2024版《分子生物学基础》PPT课件

2024版《分子生物学基础》PPT课件
2024/1/24
转录 加工 翻译 调控
以DNA为模板，合成RNA的过程。 RNA聚合酶识别DNA模板链上的 启动子并开始转录，形成RNA链。
在核糖体上，以mRNA为模板， tRNA携带氨基酸进行蛋白质合成 的过程。翻译过程包括起始、延 长和终止三个阶段。
14
04
蛋白质的结构与功能
Chapter
2024/1/24
翻译水平调控
通过影响翻译起始、延伸和终止等过 程来调节蛋白质合成。
2024/1/24
22
真核生物的基因表达调控
转录因子调控
转录因子与DNA结合，激活或抑 制基因转录。
表观遗传学调控
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等 方式影响基因表达。
miRNA调控
miRNA与mRNA结合，抑制其 翻译或促进其降解。
2024/1/24
• 与遗传学的关系：遗传学研究生物遗传信息传递和表达的规律，而分子生物学 则更侧重于研究这些规律背后的分子机制和调控网络。
• 与医学的关系：医学是研究人类疾病发生、发展和防治的学科，而分子生物学 则为医学提供了深入认识疾病本质和治疗手段的基础。例如，通过分子生物学 技术可以研究疾病的基因和分子机制，开发新的药物和治疗方法。
作为生物催化剂，加速生物体内的化学反应。
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白运输氧气等。
2024/1/24
18
蛋白质的功能与分类
如肌球蛋白，参与肌肉收 缩等。
如激素蛋白，具有调节生 物体代谢的作用。
如抗体蛋白，具有免疫作 用。
2024/1/24
免疫功能
调节功能
19
运动功能
蛋白质的功能与分类
根据分子形状分类
24

分子生物学PPT课件

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RNA、微小RNA、时序RNA） 翻译的自我调节 翻译后水平的调控
谢谢大家！
高级结构的形成（折叠、亚基缔合、辅基 连接）
靶向输送（翻译－运转同步机制 ，Cotranslation ；翻译后转运，Post-translation ）
原
核
生
物 概述 基
因 表
原核基因调节特点
达
调
控
基因表达（Gene expression） 基因表达调控的基本原理 基因表达的调控方式
其与DNA的结合
转座引起插入突变 造成插入位点靶DNA的少量碱基
对重复 插入位点出现新基因 引起染色体畸变 转座引起的生物进化 切除效应 外显子改组
转座机制与细菌的转座子类 似（玉米的Ac-Ds元件、果 蝇的P元件）
转作机制类似逆转录病毒 （果蝇的Copia元件）
RNA
RNA合成的特点
核mRNA的 拼接体的拼接
类型ⅰ 自我拼接
类型ⅱ自我 拼接
剪接、3’末端CCA结构、碱基修饰 内含子切除（核酸酶的作用，不是
转酯反应） 连接外显子
蛋 白 参与蛋白质生物合成的物质 质 的 蛋白质生物合成过程 生 物 蛋白质合成的干扰与抑制 合 成 蛋白质的降解
mRNA tRNA 核蛋白体 酶 供能物质、无机离子
遗传密码 密码子 密码子的特点 ORF
通用性； 连续性； 方向性； 简并性； 摆动性； 专一性。
二级结构
三级结构 种类
起始tRNA 延长tRNA
识别位点
同工tRNA
◆ 氨基校酸正接tR受N位A点
◆ 氨酰—tRNA合成酶识别位 点 ◆ 核糖体识别位点 ◆ 反密码子
功能 类型
对氨基酸有极高的专一性 对tRNA具有极高专一性 校对作用（水解位点）

分子生物学 PPT课件

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目前蛋白质组研究中最有效的分析鉴定技术之一
由两相组成：
第一相：等电聚焦凝胶电泳
(根据蛋白质电荷差异) 第二相：SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳 (根据蛋白质分子量差异)
2-D Electrophoresis
+
pH 3 pH 7.5
–
pH 10
+
pH 3 pH 7.5
–
pH 10
+
pH 3 pH 7.5
课程主要内容


第一章 生物大分子的分离纯化
第二章 分子生物学常用技术（PCR、核酸 分子杂交、基因测序、生物芯片等）

第三章 基因工程 第四章 基因敲除与RNA干扰 第五章 细胞培养技术
蛋白质组和蛋白质组学
蛋白质组（proteome）是指特定细胞、组织乃至机
体作为一个生命单元中所有蛋白质的集合，即某一时
蛋白质 溶解
平衡
样品制备
2-DE 技术
图像分析技术
通过2-DE得到的蛋白质分离图谱，需要经
过摄像或扫描转换为以像素为基础的、具有 不同灰度强弱和一定边界方向的斑点电脑信 号。
2-DE获得的蛋白质图谱
二、蛋白质的鉴定－质谱技术

原理 样品分子离子化后，根据不同离子间的质量
和电荷比值（m/e）的差异确定分子量。
②蛋白质分离：2-DE、双向高效液相色谱、毛细管电泳等；
③图象分析； ④蛋白质鉴定：包括氨基酸组成及序列分析，用于肽质量指纹 图、肽序列标签鉴定及相对分子量精确测定的质谱技术（MS） 或MS联用技术、蛋白芯片技术等；
蛋白质组研究技术
⑤蛋白质与核酸的相互作用：凝胶阻滞分析，染色体免疫沉淀， DNAaseI足纹分析，核酸-蛋白质杂交实验；

分子生物学 第一章 绪论 PPT课件

分子生物学 第一章 绪论 PPT课件

Friedrich Miescher (1844-1895)
1869年 法国的米歇尔从白细胞核中分离出DNA
1879年
德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体 1903年
Wilhelm Ludwig Johannsen 1857～1927
美国细胞学家萨顿提出了遗传的染色体学说
1909年
丹麦生物学家约翰逊创造了基因（gene）一词
解决可能引发的伦理,法律和社会问题
物种 DNA数量
HBV 3.2kb
噬菌体 49kb
大肠杆 4000kb
酵母 17000kb
果蝇 164000kb
人 3000000kb
分级鸟枪测序法
基因组DNA细菌人工染色体 DNA克隆的排序（物理作图）
分段测序
随机打断后克隆 DNA测序
DNA序列的组装
基因组测序 的一般流程
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理和医学奖
1975年 D.Baltimore 逆转录酶，DNA病毒
诺贝尔生理和医学奖
H.M.Temin
R.Dolbeco
1978年 W.Arber
DNA限制性内切酶
诺贝尔生理和医学奖
D.Nathens
H.O.Smith
1980年 P.Berg
1994 Transgenic tomatoes sold in the shops
Two methods of producing transgenic mice
转基因 动物的 一般制 备过 程。
转基因动 物的一般 制备过程 （续）。
1988 Transgenic sheep
1989 a transgenic pig

分子生物学基础-绪论PPT教学课件

分子生物学基础-绪论PPT教学课件
• 1953年Watson 和Crick 发现了DNA的双螺旋结构.
• 1957年，Kornberg在大肠杆菌中发现DNA聚合酶 I.
2021/01/21
3
. 1958年M．Meselson和F．W．Stahl 提出了DNA半保留复制 模型.
．1959年S．Ochoa发现RNA聚合酶.
．1965年，S．W．Holley完成了第一个酵母丙氨酸 tRNA的 核苷酸全序列测定
2021/01/21
9
四、分子生物学在医学领域的应用
（一） 疾病诊断
（1）Mckusick著人类基因和遗传病。 单基因病：1996年1487种， 至2001年，12714种，增加11327种
（2）老年人三大疾病： 心脏病、高血压、糖尿病属多基因遗传。
2021/01/21
10
（3）早老性痴呆
医学上称为阿尔茨海默氏病(Alzheimer disease AD) 易感基因：1、14、19、21 1：早老素基因Ⅱ，发病年龄较晚
集落刺激因子colony stimulating factor,CSF
肿瘤坏死因子tumor necrosis factor,TNF
松2弛021素/01/r21elaxin
溶血栓剂thrombolytics
6
1992年利用生物工程技术的产品的专利在全世界有2000 种以上，有400多种基因工程药物目前正在临床试验中，处于 实验室研制阶段的数以千计。在美国较大的生物技术公司有
2021/01/21
7
2、基因工程疫苗 40年代以前,由受染动物组织制备的病毒疫苗为第一代
产品(狂犬病疫苗等) ； 在40—60年代,由受染组织培养细胞制备的为第二代(如
脊髓灰质炎、麻疹、风疹、腮腺炎 苗等 ); 60年代以来, 用基因工程技术生产的病毒疫苗则为第三

分子生物学1-ppt课件

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24
（二）人类基因组研究
人类的全部遗传信息包含在23对染色体上，每个基因组 由3.3×109核苷酸组成,编码约4万个基因。人类基因组研究 的对象是人类基因组，因此也称为“基因组学”。“人类 基因组计划”（Human Genomic Project .HGP）是人类 科学史上与阿波罗登月计划及曼哈顿原子弹计划相媲美的 伟大科学工程，于1990年正式出台和实施，该计划的主要 科学目标是绘制遗传连锁图、物理图、序列图和转录图。
30
二、分子生物学在基因诊断方面的应用
利用现代分子生物学和分子遗传学的技术和方法，直接监测基 因结构及其表达水平变化，从而对疾病作出诊断的方法。
1、应用分子生物学技术诊断遗传病 如杜氏肌营养不良症由抗肌萎缩蛋白基因决定的，该基因全长 2000多kb,包含79个外显子，该基因的突变是导致发病的根本 原因，而突变多发生在9个易发热点区，根据突变易发热点区 的核苷酸序列设计9对引物，采用多重PCR可对患者进行诊断。
35
（二）重组抗体药物
单克隆抗体：2019年达200亿美元
目前正在开发中的抗体数百种，已有150个产品已 进入临床研究阶段。临床适应症以癌症最多，约占 50%，其次是自身免疫性疾病，约占18%，感染占 13%，心血管疾病占6%，器官移植引起的排斥占5%， 其他占8%。
36
（三）细胞因子类药物
细胞因子是一类由免疫细胞及相关细 胞分泌的具有调节细胞功能的高活性的 小分子蛋白质。通过与细胞表面的受体 作用后发挥广泛的生物学作用。
质是DNA 2. 50年代，Watson-Crick提出了DNA结构的双螺
旋模型 3. 50年代，Crick提出了遗传学中心法则 4 . 60年代， Nirenberg等人破译了遗传密码
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Second replication
2020/8/4
Matt Meselson
Conservative Model
Semiconservative Model
3. 50年代末至60年代，相继提出了"中心法则"和操纵子学说,成 功地破译了遗传密码，充分认识了遗传信息的流动和表达。
2020/8/4
Jacob and Monod
Recombinant
2020/8/4
DNA
DNA ligase
SV40 DNA
仅仅能在体外利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶进行 DNA的切割和重组远不能满足基因研究的需要。
DNA片段在体外不具备自我复制能力，要想得到足够量 和足够纯度的DNA，必须将它们连接到具备自主复制能力 的DNA分子上（载体上），并转入寄主细胞中进行繁殖。
Heat killed S cells mixed with living R cells
Living S cells in blood sample from dead mouse
Results
2020/8/4
1952年Hershey和Chase证实噬菌体DNA侵染细菌实验
2020/8/4
2. 50年代揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半 保留复 制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题；
Ligase
限制酶的发现——细菌的限制与修饰现象
2020/8/4
2020/8/4
酶类
重组DNA实验中常见的主要工具酶
功能
限制性核酸内切酶(II型) DNA连接酶
识别并在特定位点切开DNA 通过磷酸二酯键把两个或多个DNA片段连接成一个DNA分子
DNA聚合酶I（大肠杆菌） 反转录酶 多核苷酸激酶
2020/8/4
1972 - Paul Berg,
Produced first recombinant DNA using EcoRI
RI recognition sites
EcoRI cuts DNA into fragments
λ phage DNA
Sticky end
The two fragments stick together by base pairing
1928 Frederick Griffith &1944 Oswald Avery
Transformation of Streptococcus pneumoniae
Bacterial Strain
Living
Living
S cells
R cells
capsule
Injection
Heat killed S cells
1972年，Cohen等人又报道，经氯化钙处理的大肠杆菌细胞同样 能够摄取质粒DNA。
从此，大肠杆菌就成了分子克隆中最常用的转化受体。
2020/8/4
1973 - Boyer, Cohen & Chang
Transform E. coli with recombinant plasmid
Kanamycin resistance gene
末端转移酶 DNA外切酶III λ噬菌体DNA外切酶 碱性磷酸酯酶
按5'到3'方向加入新的核苷酸，补平DNA双链中的缺口
按照RNA分子中的碱基序列，根据碱基互补原则合成DNA链 把磷酸基团加到多聚核苷酸链的5'-OH末端（进行末端标记 实验或用来进行DNA的连接 在双链核酸的3'末端加上多聚单核苷酸 从DNA链的3'末端逐个切除单核苷酸 从DNA链的5'末端逐个切除单核苷酸 切除位于DNA链5'或3'末端的磷酸基团
2020/8/4
1958 -Matthew Meselson & Franklin Stahl proved that DNA replication in bacteria follows the semiconservative pathway
Parent cell
Frank Stahl
First replication
这就是基因克隆，或分子克隆 。
2020/8/4
分子克隆的载体---具备自主复制 能力的DNA分子 （vector），如 病毒、噬菌体和 质粒等小分子量 复制子都可以作 为基因导入的载 体。
2020/8/4
1970年Mandel和Higa发现，大肠杆菌细胞经适量氯化钙处理后， 能有效地吸收λ噬菌体DNA。
外源核酸分子在另一种不同的寄主细胞中的繁衍 与性状表达的过程.
基因工程技术区别于其它技术的根本特征：具有 跨越天然物种屏障、把来自任何生物的基因置于 毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力。
2020/8/4
1.1 重组DNA发展史-------
三大成就 ：
1. 40年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分子载体是 DNA而不是蛋白质，解决了遗传的物质基础问题；
2020/8/4
Rosalind Franklin
X-ray source
Crystallized DNA
Photographic film
Maurice Wilkins 1953- Franklin & Wilkins
Description of the structure of DNA
Francis Crick & James Watson
Stanley Cohen &
Annie Chan
Plasmid pSC101
第一章 分子生物学的基本操作幻灯片
分子生物学研究从20世纪中叶开始高速发展的 最主要原因——
现代分子生物学研究方法、特别是基因操作和 基因工程技术的进步。
基因操作
2020/8/4
DNA分子的切割与连接 核酸分子杂交
凝胶电泳
细胞转化 核酸序列分析 基因的人工合成 基因的定点突变
PCR扩增
• 基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒 或其它载体分子，构成遗传物质的新组合，使之 进入原先没有这类分子的寄主细胞内并进行持续 稳定的繁殖和表达。
两大技术保证：
1.DNA的体外切割和连接
1962年Arber 发现限制性核酸内切酶，1967Gellert发现了 DNA 连接酶 DNA ligase covalently links two DNA strands
3’
5’
Restriction enzyme
Ligase
5’
2020/8/4
3’
Restriction enzyme