基础分子生物学(生物科学专业用)
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生物科学专业优质课分子生物学导论生物科学专业优质课——分子生物学导论导言:生物科学专业中的分子生物学导论课程是培养学生对生命系统的分子级基础认识的重要课程之一。
本文就分子生物学导论的相关内容展开讨论,以帮助读者加深对该课程的了解和认识。
一、课程介绍分子生物学作为生物科学的重要分支,研究生命系统中生物分子的结构、功能和相互作用。
本课程旨在对分子生物学的基本原理、实验技术和应用领域进行全面介绍,为学生打下坚实的学科基础,并激发其对生物分子的研究兴趣。
二、分子生物学的基本原理1. 生命系统的分子组成:生物体内包含许多复杂的有机分子,如核酸、蛋白质和多糖等,这些分子构成了生物体的基本组成部分。
2. 基因和遗传信息:基因具有存储和传递遗传信息的功能,是生物体遗传特征的基础,而基因的表达和调控则决定了生物的形态和功能。
3. 蛋白质的结构和功能:蛋白质是生物体内最重要的功能性分子之一,它们参与并调控生物体内的各种生命过程。
4. 分子生物学技术:本课程还将介绍一些常用的分子生物学实验技术,如PCR、DNA测序和基因克隆等,以帮助学生掌握实验中的操作技巧。
三、分子生物学的应用领域1. 生物医学研究:分子生物学的技术手段在生物医学研究中得到广泛应用,如基因诊断、基因治疗和肿瘤基因组学等。
2. 遗传工程和转基因技术:利用分子生物学的手段,可以改造生物体的遗传特性,开展遗传工程和转基因技术研究,为农业和生物制药带来重大突破。
3. 生物能源与生物材料:分子生物学的研究也为生物能源和生物材料的开发和利用提供了重要支持,如生物柴油和生物塑料等。
四、优质课程设计为了提高课程的教学质量,以下是一些优质课程设计的建议:1. 合理设置课程目标和学习要求,确保学生了解课程内容的深度和广度。
2. 采用互动式教学方法,鼓励学生参与课堂讨论和小组合作,提高学生的学习动力和兴趣。
3. 提供充足的案例分析和实践操作环节,帮助学生将理论知识转化为实际应用能力。
生物化学与基础分子生物学实验本实验旨在增进学生对于生物化学与基础分子生物学知识的理解,同时也希望借此机会增强学生的实验动手能力和实验数据分析能力。
本实验主要分为两部分,第一部分是生物化学实验,主要包括蛋白质的提取、纯化和酶促反应的研究。
第二部分是基础分子生物学实验,主要涉及DNA的提取、PCR扩增和凝胶电泳检测等。
一、生物化学实验1. 蛋白质的提取蛋白质的提取是研究蛋白质功能和结构的基础。
常用的蛋白质提取方法有机械破碎法、化学破碎法和生物学破碎法等。
本实验以细胞生物学破碎法为主要方法,即利用超声波或手工研磨等方法将细胞破碎。
其中,手工研磨可以选择石英砂或三氧化二铬等研磨介质。
破碎过程中需加入适量浓度等渗液和抑制剂,以防止蛋白质的降解和氧化。
2. 蛋白质的纯化蛋白质的纯化是进一步研究蛋白质结构和功能的关键。
常用的蛋白质纯化方法包括离子交换、凝胶过滤、透析、亲和层析和电泳等方法。
本实验以离子交换和凝胶过滤为主要方法。
其中,离子交换可利用正离子交换和负离子交换两种模式进行,考虑到蛋白质电荷状态的不同以及离子交换树脂的不同选择,从而使得目标蛋白质与其它蛋白质的区分度大大增加。
凝胶过滤则利用凝胶的孔径大小进行分离纯化。
3. 酶促反应的研究酶促反应是生物化学研究的重要组成部分,可以研究酶的特性、动力学以及酶对于特定底物和抑制剂的亲和性等。
本实验选择酶促细胞色素C氧化为模型反应。
反应中需要考虑诸多因素,如温度、pH、反应时间等,同时还需考虑反应体系中酶、底物和抑制剂的摩尔比例关系。
二、基础分子生物学实验1. DNA的提取DNA的提取是基础分子生物学实验的关键步骤,其目的是提高纯度和量。
常用的DNA提取方法有化学法、机械法、热平衡法和离心法等。
本实验以盐酸摇法为主要方法进行DNA的提取。
其中将细胞经过适当处理后加入盐酸和β-己糖苷酯,在恒温和摇动条件下分离得到DNA。
2. PCR扩增PCR是分子生物学中的核心技术之一,是一种复合酶链反应。
生物科学专业课程生物科学专业是一门研究生物学原理和应用的学科,涵盖了生物的各个层面,从分子和细胞水平到生态系统和进化。
下面将介绍生物科学专业的一些核心课程。
1. 分子生物学:分子生物学是生物科学中的基础课程,研究生物分子的结构、功能和相互作用。
课程内容包括DNA、RNA和蛋白质的结构与功能,基因表达调控,遗传变异和突变等。
学生将学习到分子生物学实验技术,如PCR、DNA测序和基因克隆等。
2. 细胞生物学:细胞生物学研究生物体内的基本生物单位——细胞。
课程内容包括细胞的结构和功能,细胞的周期和分裂,细胞信号传导和细胞分化等。
学生将学习到细胞培养和显微镜技术,以及细胞实验方法。
3. 遗传学:遗传学是研究基因传递和变异的学科,是生物科学中重要的一门课程。
课程内容包括遗传物质的结构和功能,遗传变异和突变的机制,遗传与环境的相互作用等。
学生将学习到遗传学实验技术,如基因型分析和基因定位等。
4. 生物化学:生物化学是研究生物分子的化学组成和反应的学科,是生物科学中的重要基础。
课程内容包括生物大分子的结构和功能,酶的催化机制,代谢途径和能量转化等。
学生将学习到生物化学实验技术,如蛋白质纯化和酶动力学等。
5. 生态学:生态学是研究生物与环境相互作用的学科,涵盖了生物的种群、群落和生态系统层面。
课程内容包括生态系统的结构和功能,种群动态和生物多样性,生态位和食物链等。
学生将学习到生态学实验技术,如样地调查和环境监测等。
6. 进化生物学:进化生物学是研究生物种群遗传变化和适应性演化的学科。
课程内容包括进化的基本原理,自然选择和遗传漂变,物种形成和分化等。
学生将学习到进化生物学的实验方法,如分子系统学和比较解剖学等。
7. 微生物学:微生物学是研究微生物的学科,包括细菌、真菌、病毒等微生物。
课程内容包括微生物的结构和功能,微生物的生理和代谢,微生物的分类和演化等。
学生将学习到微生物学的实验技术,如细菌培养和鉴定等。
除了上述核心课程,生物科学专业还有其他选修课程,如植物学、动物学、人类遗传学、发育生物学等,学生可以根据自己的兴趣和职业发展方向进行选择。
《分子生物学》讲稿课程简介课程编号:总学时数:80 周学时:6开课学期:第7学期学分:5本课程是生物科学专业一门重要的专业基础课,主要内容是通过对分子生物学的基本概念、基本理论和基本技能进行系统的阐述,注重学科体系的建立和发展过程,以DNA的结构及功能为主线,以基因表达及调控为视点,加大利用科学实验理解分子生物学概念和理论的内容,把基础知识和前沿技术有机地结合在一起。
考试方式:闭卷考试预修课程:生物化学、细胞生物学教材:现代分子生物学(第三版),朱玉贤等(注:为专科学习时采用的教材)Gene VIII (Benjamin Lewin主编)(注:为接本时的补充教材)教学参考书:1 .Molecular Biology of the Cell (4th Edition by B Alberts)2.Molecular Cell Biology (4th Edition by H Lodish)3.Molecular Biology (2nd Edition by R Weaver)4.分子生物学(Instant Notes in Molecular Biology, 2nd Edition by P Turner)5.Advanced Molecular Biology (by R Twyman)6. 分子细胞生物学(第二版),韩贻仁,山东大学出版社7. Genomes 2, T. A.布朗著,袁建刚等译,科学出版社学时分配表理论课65学时章次内容学时一绪论 3二 DNA是遗传物质 3三 DNA的结构 3四 DNA复制和分子杂交 6五基因突变和修复8六遗传重组 8七基因组及基因作图8八基因转录和RNA加工 9九蛋白质合成 6十基因表达调控 9《分子生物学》理论课程内容课程要求: 按照知识点进行介绍;不拘泥于形式;互相学习,可以随时打断,随时质疑;要求能够在掌握一些知识的情况下熟悉分子生物学的基本原理和技术;要能够提出问题和建议;能自己进行实验设计和结果分析1 绪论[基本要求]通过本部分的学习,学生应对分子生物学的主要研究内容有一个全面系统地了解,对分子生物学的主要研究对象(基因、基因组、染色体)有一个全面的了解。
生物科学专业学什么生物科学是一门探索生命本质、生命机制与规律的学科,这门学科探索的范围包括生物的结构、生命的基础原理、生物行为、生命活动和生物进化等领域。
生物科学是一门非常广泛的学科,在学习中主要包括分子生物学、细胞生物学、组织学、解剖学、发育生物学、遗传学、生物化学、生理学、生态学、进化学等学科。
在学习的过程中,生物科学专业的学生需要掌握一定的基础知识,了解生命机制,熟悉研究方法和技术,为今后从事科学研究和技术应用打下坚实的基础。
1. 分子生物学分子生物学是现代生物学中的一门核心学科,主要研究生物分子结构、功能、相互关系及其在细胞和生物体功能执行过程中的调控与调节机制。
生物科学专业的学生需学习生物分子结构、功能与相互关系及其在生物调控与调节机制中的应用。
2. 细胞生物学细胞是组成生物体的最基本单位,细胞生物学是研究生物细胞各种结构、功能、代谢和生长特性等方面的学科。
生物科学专业的学生需要掌握基本细胞学理论,包括细胞结构和功能,细胞代谢和功能调控等。
3. 组织学组织学是研究不同结构组织的形态、结构及其生理和生化特性的学科。
生物科学专业的学生需要掌握组织学的基本知识,包括人体各种组织的结构、功能、结构与功能的关系等方面。
4. 解剖学解剖学是研究生物体组织结构、器官形态、位置关系及其生理和生化特性的学科。
生物科学专业的学生需要具备基本的解剖学知识和技能,以便对生物体的各种性质进行认识和分析。
5. 发育生物学发育生物学是研究生物个体形成及其增长、发育和生殖的学科。
生物科学专业的学生需要掌握发育生物学的基本知识,了解个体发展机制和生殖机制等方面的知识。
6. 遗传学遗传学是研究基因遗传和变异规律的学科。
生物科学专业的学生需要掌握遗传学的基本知识,包括基因构成、表达调控、基因突变和遗传变异等方面。
7. 生物化学生物化学是研究生物分子的组成、结构与功能、代谢和调控机制等方面的学科。
生物科学专业的学生需要掌握生物化学的基础理论、熟悉生物分子的结构、功能和代谢过程等方面的知识。
基础分子生物学郑用琏pdf基础分子生物学是研究生命基本结构和功能的学科,通过对分子水平的研究,揭示了生命现象背后的奥秘。
而《基础分子生物学》一书,由著名的分子生物学家郑用琏撰写,全面介绍了该领域的核心概念和最新进展。
这本书首先引导读者了解细胞的组成和结构。
细胞是生命的基本单位,通过对细胞内分子的深入研究,我们能够理解生命现象发生的原理。
书中详细介绍了细胞的各种组分,如细胞膜、细胞核、线粒体等,并解析了它们在细胞功能中的作用。
同时,郑用琏教授还提供了一系列实验技术和方法,帮助读者更好地研究细胞组成和结构。
在深入了解细胞的基础上,本书着重介绍了基因的结构和功能。
基因是掌握生物遗传信息的基本单位,通过对基因的研究,我们能够揭示物种多样性、遗传疾病等许多生物现象的本质。
郑教授在《基础分子生物学》一书中详细介绍了DNA的结构和复制过程,并阐述了RNA 的不同类型及其功能。
此外,他还解释了如何应用基因工程技术,通过改变基因表达来研究生物功能和治疗疾病。
这些内容对于理解生命活动的基本机制具有重要的指导意义。
除了细胞和基因的研究,本书还关注了蛋白质的结构与功能。
蛋白质是生物体内最为重要的分子之一,承担着多种生物功能。
书中详细介绍了蛋白质的合成过程,以及其在生物过程中的作用。
郑教授特别强调了蛋白质的结构与功能的关系,阐述了如何通过比较基因组学和蛋白质组学的方法,来深入研究蛋白质的功能和相互作用。
总而言之,《基础分子生物学》这本书全面且系统地介绍了分子生物学的基本概念和最新进展。
无论是对于想进一步了解生命现象本质的科研人员,还是对于学生和教师来说,这本书都是一本不可或缺的重要参考资料。
读者通过阅读这本书,将能够掌握基础分子生物学的核心知识,并在实践中运用这些知识来推动生物科学的发展。
无论是从事分子生物学研究的科学家,还是对生命科学感兴趣的读者,都能从这本书中获得生动、全面且有指导意义的知识。
分子生物学(全套课件396P)pdf目录•分子生物学概述•DNA的结构与功能•RNA的结构与功能•蛋白质的结构与功能•基因表达的调控•分子生物学技术与应用PART01分子生物学概述分子生物学的定义与发展分子生物学的定义分子生物学是研究生物大分子,特别是蛋白质和核酸的结构、功能、相互作用及其在生命过程中的作用机制和调控规律的科学。
分子生物学的发展自20世纪50年代以来,随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、基因工程技术的建立等一系列重大科学事件的发生,分子生物学迅速崛起并渗透到生命科学的各个领域,推动了整个生物科学的飞速发展。
分子生物学的研究对象与任务分子生物学的研究对象主要包括蛋白质、核酸、糖类等生物大分子,以及由这些大分子所组成的各种亚细胞结构和细胞器。
分子生物学的研究任务揭示生物大分子的结构、功能及其相互作用机制;阐明生物大分子在生命过程中的作用机制和调控规律;探索生物大分子的进化与起源等问题。
分子生物学是在遗传学的基础上发展起来的,遗传学为分子生物学提供了研究对象和研究方法。
同时,分子生物学的发展也推动了遗传学的深入研究,使得遗传学从传统的表型遗传学向分子遗传学转变。
生物化学是研究生物体内化学过程的科学,而分子生物学则是研究生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上有一定的重叠和交叉,但侧重点不同。
生物化学更注重生物体内化学过程的动态变化,而分子生物学则更注重生物大分子的静态结构和功能。
细胞生物学是研究细胞结构和功能的科学,而分子生物学则是研究细胞内生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上相互补充,共同揭示细胞的生命活动规律。
细胞生物学为分子生物学提供了研究对象和研究背景,而分子生物学则为细胞生物学提供了更深入的研究手段和视角。
与遗传学的关系与生物化学的关系与细胞生物学的关系分子生物学与其他学科的关系PART02DNA的结构与功能1 2 3脱氧核糖核苷酸,由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。
分子生物学基础分子生物学是研究生物体内生命活动的最基本单位——分子的结构、功能和相互关系的科学。
它是现代生物学的重要分支之一,为我们深入了解生命的奥秘提供了强有力的工具和理论支持。
本文将从基本概念、研究方法和应用等几个方面介绍分子生物学的基础知识。
一、基本概念1.1 DNA与RNADNA(脱氧核糖核酸)是构成遗传信息的分子。
它由核苷酸组成,包括脱氧核糖骨架、磷酸基团和四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶)。
1.2 基因基因是遗传信息的基本单位。
它位于DNA上,通过转录形成RNA,并最终编码成蛋白质。
基因不仅决定了生物个体的遗传特征,还参与了生命过程的调控。
1.3 蛋白质蛋白质是生物体内最重要的功能性分子,负责维持生命的各种活动。
它由氨基酸经肽键连接而成,结构多样,功能多样。
二、研究方法2.1 基因克隆基因克隆是分子生物学中常用的技术手段之一。
通过将DNA片段插入载体(如质粒),再将其导入宿主细胞,使其进行复制和表达,从而研究基因的功能和调控。
2.2 PCR技术PCR(聚合酶链反应)是分子生物学中的一项重要技术。
它通过在体外扩增特定DNA片段,使其数量呈指数级增加,为基因分析和研究提供了高效、快速的手段。
2.3 基因测序基因测序是获得DNA和RNA序列信息的技术。
通过测定DNA或RNA中碱基的排列顺序,可以揭示基因的结构、功能和调控机制,为分子生物学研究提供重要依据。
三、应用领域3.1 基因治疗基因治疗是利用分子生物学的手段来治疗因基因突变引起的疾病。
通过修复、替换或增强患者体内的异常基因,实现疾病的治愈或控制。
3.2 基因工程基因工程是将外源基因导入宿主细胞,使其产生特定的蛋白质或表现特定的性状。
这对农业、医学和工业等领域都有着广泛的应用。
3.3 基因组学基因组学是研究生物体基因组的结构、功能和调控的学科。
它通过对整个基因组的研究,揭示了生命现象的复杂性和多样性。
四、结语分子生物学作为现代生物学的重要组成部分,为我们认识生命的奥秘提供了独特的视角和方法。
生物科学专业基本介绍生物科学专业是指研究生命体的结构、功能和发展变化的学科。
生物科学专业是交叉学科,在生态学、环境科学、医学、农业、工业等领域都有广泛的应用。
本文将为大家介绍生物科学专业的基础知识。
生物科学专业的研究领域生物科学专业的研究领域非常广泛,涉及到生物学原理、生态系统动力学、生物信息学、生物医学工程等方面。
以下列出生物科学专业的一些主要研究领域:•分子生物学:研究生命体分子结构、功能和变化。
•细胞生物学:研究细胞结构、功能和发展。
•生理学:研究生命体功能的基本机制。
•生态学:研究生态系统的构建、演化和分布。
•进化生物学:研究生命体发生、演化和多样性。
•生物化学:研究生命体中化学分子所扮演的角色。
•生物信息学:运用计算技术研究生命体的遗传和物质流动。
•基因工程:研究基因的构建和控制。
生物科学专业的课程设置生物科学专业的课程设置一般分为基础课程和专业课程两个部分。
基础课程主要包括生物学、化学、物理学、数学、计算机科学等方面的知识。
专业课程则包括上述提到的研究领域相应的课程。
以下列出生物科学专业的一些主要课程:基础课程•生物化学•细胞生物学•生理学•遗传学•生态学•有机化学•生物统计学专业课程•分子生物学基础•生态系统动力学•进化生物学•毒理学•生物医学工程•基因工程•生物信息学导论就业前景生物科学专业的就业前景非常广阔,包括以下方向:•学术界:从事科研工作,教学或科研中心工作。
•医药公司:从事药物研发、临床试验、医学信息管理等工作。
•环境保护:从事环境研究、监测和治理。
•农业领域:从事种植、畜牧、养殖等各个方面的研究和管理工作。
•生物技术公司:从事基因工程、生物制品等高科技产品的研发、制造和推广。
总结生物科学专业是一个充满发展机遇的领域,它涵盖了生命体各方面的研究,包括细胞生物学、生物化学、进化生物学等等。
生物学专业的学生将学到生物学基础课程和专业课程,这些课程培养了学生分析问题和解决问题的能力。
生物科学专业本科课程设置简介生物科学专业是研究生物现象、结构和功能的学科,涵盖了生物的多个层面,从分子和细胞水平到整个生态系统。
对于生物科学专业的本科课程设置,旨在提供学生全面的生物学知识和实践技能,培养他们成为生物学领域的专业人才。
课程要求生物科学专业的本科课程设置主要包括以下几个方面的内容:1.基础课程:–生物化学:介绍细胞和生物分子的结构与功能,学习生物化学的基本理论与实验技术。
–细胞生物学:研究细胞结构、功能和组织学,理解一个生物体内细胞的机制和相互作用。
–遗传学:探讨基因的遗传规律、基因组的结构与功能以及遗传变异等。
–分子生物学:学习生物分子的结构、功能和相互作用原理,了解基因表达与调控机制等。
–生态学:研究生物与环境的相互关系,探究生物群落和生态系统的结构和功能。
2.专业核心课程:–生物进化学:了解生物进化的基本概念和理论,学习进化机制和地质历史对生物演化的影响。
–分子遗传学:深入了解基因组结构和功能,学习分子遗传学中的实验技术和分析方法。
–植物学:研究植物的结构与功能,了解植物生长发育、植物地理分布和植物的进化。
–动物学:学习动物的结构和生理特征,了解动物的分类、生态和行为学。
–微生物学:研究微生物的形态、生理和分子机制,理解微生物在生命活动中的重要作用。
3.选修课程:–环境生物学:研究生物在环境中的响应和适应机制,探讨生物与环境之间的互动关系。
–发育生物学:研究生物体的发育过程和调控机制,了解生物发育的分子和细胞基础。
–生物信息学:学习生物数据分析和基因组学的方法与工具,熟悉生物信息学的应用。
–种群生态学:研究物种的数量、分布和相互关系,了解种群在生态系统中的作用。
–分类学与系统学:学习生物分类学的基本原理和方法,探究物种之间的分类关系。
实践环节除了理论课程,生物科学专业的本科课程设置还强调实践环节的培养。
1.实验课程:–生物实验技术:培养学生进行常见生物实验的能力,包括细胞培养、基因工程等实验技术。
分子生物学基础分子生物学是现代生命科学领域中最具活力和前景的学科之一。
它以分子为研究基础,探索生命的奥秘,揭示生物体的生命活动规律。
本文将介绍分子生物学的基础知识,包括DNA、RNA、蛋白质和细胞信号转导等。
一、DNA:生命的遗传密码DNA,即脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid),是生物体的遗传物质,负责储存和传递遗传信息。
DNA由四种碱基组成:腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。
这些碱基按照特定的顺序排列,形成一串串的密码子,指导细胞合成相应的蛋白质。
DNA的复制是生命延续的基础。
在分裂间期,DNA双链解开,形成单链模板,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
在分裂期,DNA双链进一步解开,形成两条单链染色体,分配到两个子细胞中。
二、RNA:翻译过程中的重要角色RNA,即核糖核酸(Ribonucleic Acid),是DNA转录的产物,也是蛋白质合成的中间产物。
RNA分为三种:mRNA、tRNA和rRNA。
mRNA 是编码蛋白质的RNA,携带由DNA转录而来的信息;tRNA是转运RNA,负责将氨基酸转运到核糖体上;rRNA是核糖体RNA,与蛋白质一起构成核糖体,为蛋白质合成提供场所。
在翻译过程中,mRNA根据密码子的顺序指导氨基酸合成多肽链。
tRNA 将氨基酸转运到核糖体上,按照mRNA的密码子顺序依次连接成肽链。
rRNA与蛋白质构成核糖体,为翻译过程提供场所和能量。
三、蛋白质:生命活动的执行者蛋白质是生物体内最重要的分子之一,是生命活动的主要执行者。
蛋白质由氨基酸组成,具有特定的空间构象和功能活性。
不同的蛋白质具有不同的结构和功能,如酶、激素、抗体、载体等。
蛋白质的合成以mRNA为模板,经过翻译过程合成多肽链。
多肽链经过折叠和修饰后形成具有特定结构和功能的蛋白质。
蛋白质的合成和降解受到严格的调控,以确保生命活动的正常进行。
四、细胞信号转导:细胞通讯的基础细胞信号转导是指细胞间通过传递信号分子来实现信息交流和沟通的过程。
基础分子生物学知识点总结一、细胞结构与功能1. 细胞膜细胞膜是细胞的外层膜状结构,由脂质和蛋白质构成。
它在细胞中的作用是保护细胞内部结构,控制物质的进出,并参与细胞间相互作用。
2. 细胞核细胞核是细胞内的一种重要细胞器,包含遗传物质DNA和RNA等。
细胞核的主要功能是储存遗传信息,调控基因表达,并参与细胞分裂。
3. 线粒体线粒体是细胞内的能量中心,参与细胞内的氧化还原反应,生成ATP分子,提供细胞所需的能量。
4. 端粒端粒是染色体末端的一种特殊结构,它在细胞分裂过程中保护染色体的稳定性,对细胞的寿命和衰老起重要作用。
5. 液泡液泡是细胞内的一种囊泡结构,内部含有细胞液和可溶性物质,参与细胞代谢和废物的储存与排泄。
6. 高尔基体高尔基体是细胞内的一种细胞器,主要参与细胞内物质的合成、运输和改造,是细胞分泌的重要场所。
7. 酶酶是一种生物催化剂,可以加速生物化学反应的进行,不参与反应本身的化学性质。
在细胞内,酶是细胞内代谢反应的催化剂,起着十分重要的作用。
8. 细胞骨架细胞骨架是由蛋白质构成的细胞内骨架结构,提供细胞形状的支持,维持细胞内器官的位置和运动,参与细胞的分裂和运输。
9. 细胞质细胞质是细胞内由细胞膜包围的一种基质结构,包含细胞器和细胞液等,是细胞内的主要活动场所。
10. 核糖体核糖体是细胞内的一种参与蛋白质合成的细胞器,含有rRNA和蛋白质,是蛋白质翻译的场所。
二、基因结构和功能1. DNADNA是细胞内的一种重要遗传物质,它包含遗传信息,可以编码生物体的形态和功能;2. RNARNA是DNA的合成产物,主要包括mRNA、tRNA和rRNA等,参与蛋白质的合成和翻译过程。
3. 基因基因是DNA表型表达和遗传的基本单位,是细胞内遗传信息的载体,负责编码蛋白质的合成。
4. 基因表达基因表达是指基因产生相应功能蛋白质的过程,包括转录和翻译两个过程。
5. 转录转录是DNA向RNA的过程,包括启动、延伸和终止三个阶段,是基因表达的第一步。
《927分子生物学基础》是上海交通大学生命科学技术学院生物技术专业本科生的必修课程,也是生物信息学专业本科生的必修课程。
该课程主要包括三个部分的内容,分别为:
分子生物学基础知识:介绍了DNA、RNA和蛋白质的合成和代谢过程,以及基因表达的调控机制等。
基因组学和蛋白质组学:介绍了基因组学和蛋白质组学的基本概念和技术,包括基因组测序、基因表达谱分析、蛋白质组学技术等。
表观遗传学:介绍了表观遗传学的基本概念和技术,包括DNA 甲基化、组蛋白修饰等。
通过学习《927分子生物学基础》,学生可以掌握分子生物学和相关领域的基本概念和技术,了解基因表达的调控机制和基因组学、蛋白质组学、表观遗传学等前沿领域的发展动态,为进一步学习生物技术和生物信息学专业课程打下坚实的基础。
分子生物学基础知识当我们谈论生物学的时候,我们通常会涉及到细胞、DNA、RNA等等的抽象概念,这些概念恰恰是分子生物学的基础。
分子生物学是探究生命到最小单元——分子的生命科学研究领域,因此,了解分子生物学基础知识具有重要的理论和实践意义。
DNA的基本结构DNA,即脱氧核糖核酸,是构成基因的分子,它是由磷酸、糖和四种碱基组成的双链螺旋分子。
其中,磷酸和糖交替排列形成了DNA分子的骨架,碱基连接在骨架之间。
DNA的四种碱基可以分为两类:嘌呤和嘧啶。
嘌呤包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),嘧啶包括胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
在双链螺旋结构中,嘌呤碱基总是与嘧啶碱基成对出现,通过氢键连接在一起。
RNA的基本结构RNA,即核糖核酸,是由磷酸、核糖和四种碱基组成的单链分子。
与DNA不同,RNA分子中的胸腺嘧啶(T)被尿嘧啶(U)所取代。
RNA分子中的四种碱基与DNA分子中的四种碱基相同,它们分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、尿嘧啶(U)和胞嘧啶(C)。
RNA分子需要在细胞核中转录成mRNA,然后再转运到细胞质中进行翻译,最终得到蛋白质。
DNA的复制DNA复制是指DNA分子在细胞分裂期间进行自我复制的过程。
该过程发生在细胞核中,由DNA合成酶以复制双链DNA分子的形式进行。
在DNA复制的过程中,DNA双链解开,单链发生交联,新的碱基被匹配至旧的DNA双链上。
这个过程将导致两条完全相同的DNA分子的形成。
这个过程非常关键,因为在复制出现错误时,对细胞和生物体来说都是不利的。
DNA的转录和翻译DNA不是唯一控制蛋白质生成的分子,还有一个非常重要的分子是RNA。
转录是指DNA的信息被转录成RNA的过程。
在这个过程中,RNA聚合酶复制DNA的信息,将其复制成RNA序列。
与复制不同的是,仅其中一个DNA链被复制,形成一个单链RNA分子。
该RNA分子将被转运至细胞质,然后被翻译成蛋白质。
翻译是指RNA分子在核糖体内被翻译成蛋白质的过程。
分子生物学绪论一、学科定义分子生物学是在分子水平研究生物结构和功能,研究生命现象的物质基础和揭示生命过程的基本活动规律的学科。
主要是指遗传、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。
二、研究对象、主要内容1. 对象:从广义的讲:蛋白质及核酸等所有生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴。
2. 主要内容我们学习的基础分子生物学主要包括以下内容:DNA 、染色体及基因组(分子生物学的物质基础)DNA 的复制与修复(遗传信息的世代传递,确保其精确的机制) 基因重组(生物变异与进化)RNA 的生物合成(遗传信息传递中的转录过程,转录后的加工) 蛋白质的生物合成(遗传信息传递中的翻译过程,遗传密码子)基因表达调控(基因的时序表达;3~4万个蛋白质编码基因是否意味着只有3万种蛋白质) DNA 操作技术(分子生物学发展的基础、工具)三、发展简史1.理论基础阶段分子生物学是一门深层的理论与实验科学,它必须在自然科学发展到一定的深度后才逐渐形成。
尤其得益于细胞学、遗传学和生物化学的发展。
2.形成发展阶段由于核酸化学的发展,1953年美国科学家Watson 和英国科学家Crick 在前人的基础上(Chargaff, Wilkins 及Franklin 等),提出了DNA 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(即本课程中第二章的基础)。
分子生物学的研究对生命科学的发展起着巨大的推动作用,受到国际科学界的高度重视,据统计从1910年到2001年,约50多人次科学家荣获诺贝尔化学奖及生理医学奖。
3.未来发展阶段就基因组研究来说,它遵循的基本思路是:基因组→转录组→蛋白质组。
四、分子生物学在生命科学中的位置1.分子生物学是从生物化学发展出来的一门科学。
2.分子生物学与微生物关系密切,曾认为分子生物学主要是E.coli 的分子生物学。
3.与遗传学的关系,均涉及到遗传信息的载体及传递过程,为相辅相成的学科。
基础分子生物学三、选择题1、RNA 合成的底物是------ ---------。
A dATP, dTTP , dGTP , d CTP BATP, TTP , GTP , CTPC ATP ,GTP, CTP,UTPD 、GTP, CTP,UTP,TTP2.模板DNA的碱基序列是3′—TGCAGT—5′,其转录出RNA碱基序列是:A.5′—AGGUCA—3′ B.5′—ACGUCA—3′C.5′—UCGUCU—3′ D.5′—ACGTCA—3′E.5′—ACGUGT—3′3、转录终止必需。
A、终止子B、ρ因子C、DNA和RNA的弱相互作用 D上述三种4、在转录的终止过程中,有时依赖于蛋白辅因子才能实现终止作用,这种蛋白辅因子称为---- -----。
A σ因子B ρ因子C θ因子D IF因子5.识别RNA转转录终止的因子是:A.α因子 B.β因子 C.σ因子 D.ρ因子 E.γ因子6.DNA复制和转录过程有许多异同点,下列DNA复制和转录的描述中错误的是:A.在体内以一条DNA链为模板转录,而以两条DNA链为模板复制B.在这两个过程中合成方向都为5′→3′C.复制的产物通常情况下大于转录的产物D.两过程均需RNA引物E.DNA聚合酶和RNA聚合酶都需要Mg2+7、核基因mRNA 的内元拼接点序列为。
A、AG……GUB、GA……UGC、GU……AGD、UG……GA8、真核生物mRNA分子转录后必须经过加工,切除---------,将分隔开的编码序列连接在一起,使其成为蛋白质翻译的模板,这个过程叫做RNA的拼接。
A 外显子B 启动子C 起始因子D 内含子9、在真核生物RNA polⅡ的羧基端含有一段7个氨基酸的序列,这个7肽序列为Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser ,被称作。
A C末端结构域B 帽子结构C Poly(A)尾巴D 终止子10.真核生物RNA的拼接需要多种snRNP的协助,其中能识别左端(5’)拼接点共有序列的snRNP 是:A.U1 snRNP B.U2 snRNP C.U5 snRNP E.U2 snRNP+ U5 snRNP四、是非题1、所有的启动子都位于转录起始位点的上游。
( X )2、RNA分子也能像蛋白酶一样,以其分子的空间构型产生链的断裂和和合成所必须的微环境。
(对)3、真核生物的mRNA中的poly A 尾巴是由DNA编码,经过转录形成的。
( X )4、在大肠杆菌RNA聚合酶中,β亚基的主要功能是识别启动子。
( X )5、所有起催化作用的酶都是蛋白质。
( X )五、问答题1. 简述转录的基本过程?答:⑴全酶与启动子结合的封闭型启动子复合物的形成( R位点被σ因子发现并结合)⑵开放型启动子复合物的形成:①RNApol的一个适合位点到达-10序列区域,诱导富含A·T的Pribnow 框的“熔解”,形成12-17bp的泡状物,同时酶分子向-10序列转移并与之牢固结合②开放型启动子复合物使RNApol聚合酶定向③两种复合物均为二元复合物(全酶和DNA )⑶在开放型的启动子复合物中,RNApol的I位点和E位点的核苷酸前体间形成第一个磷酸二酯键(β亚基);三元复合物形成; +1位多为CAT模式,位于离开保守T 6~9 个核苷酸处⑷σ因子解离→核心酶与DNA的亲和力下降起始过程结束→核心酶移动进入延伸过程2.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同.⑴原核生物①原核生物mRNA 的半衰期短。
②许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在。
③其5’端无帽子结构,3’端没有或只有较短的poly(A)。
④原核细胞mRNA(包括病毒)有时可以编码几个多肽。
⑤原核生物常以AUG(有时GUG,甚至UUG)作为起始密码子⑵真核生物:①其5’端存在帽子结构。
②绝大多数真核生物mRNA具有poly(A)尾巴。
③其RNA最多只能编码一个多肽。
④真核生物几乎永远以AUG为起始密码子。
3. 以E.coli为例,说出Prok.启动子结构及各部分功能。
答:启动子由两个部分组成:上游部分— CAP-cAMP结合位点(基因表达调控的正控制位点)CAP:降解物基因活化蛋白,环腺苷酸(cAMP)的受体蛋白下游部分— RNApol的进入(结合)位点,-35 ~ -10,包括识别位点和结合位点1) Sextama 框:-35序列,位于复制起点上游35个核苷酸处的6核苷酸序列,能被RNA 聚合酶全酶识别并结合。
其中,σ亚基在识别中起关键作用。
2) Pribonow 框:-10序列,位于-10处的6核苷酸序列(TATAAT),能使RNA聚合酶识别DNA双链中的反义链,确保转录的链和方向无误。
4.真核生物的RNA聚合酶是如何区分的?有几类? 分别转录哪些RNA?根据对α - 鹅膏蕈碱的敏感性不同而分三类:RNApolⅠ:最不敏感(动、植、昆) RNApol Ⅱ:最敏感 RNApol Ⅲ:不同种类的敏感性不同转录产物:RNApolⅠ:核仁活性所占比例最大转录rRNA(5.8S、18S、 28S)RNApolⅡ:核质主要负责 hnRNA、snRNA 的转录hnRNA(mRNA 前体,核不均一RNA) snRNA(核内小分子 RNA )RNApol Ⅲ:核质负责 tRNA、5S rRNA、Alu序列和部分 snRNA5.真核生物-25 ~ -35区、-70 ~ -80区的保守序列分别是什么?Sextama框 (Sextama Box),-35序列, 大多数启动子中共有序列为TTGACACAAT框(CAAT box):其一致顺序为GGGTCAATCT,是真核生物基因常有的调节区,位于转录起始点上游约-80-100bp处,可能也是RNA聚合酶的一个结合处,控制着转录起始的频率。
6.真核生物有几种启动子?真核生物中有三种不同的RNA聚合酶,因此也有三种不同的启动子:RNA polⅠ启动子、RNA pol Ⅱ启动子、RNA polⅢ启动子。
7.说明poly(A)在分子生物学实验中的应用价值。
a) 可将 oligo (dT) 与载体相连,从总体RNA中分离纯化mRNAb) 用寡聚dT(oligo (dT))为引物,反转录合成 cDNA8.Euk.mRNA帽子的种类。
帽子0 (Cap-0) m7GpppXpYp-------(共有)m7G N7—甲基鸟苷帽子1 (Cap-1) m7GpppXmpYp--------第一个核苷酸的 2’-O 位上产生甲基化(A N6 位甲基化)帽子2(Cap-2) m7GpppXmpYmp第二个核苷酸的 2’-O 位上产生甲基化(A、G、C、U)9.真核生物mRNA的3‘poly(A)的编码情况及其准确生成的机制为何?大多数真核生物的mRNA 3'末端都有由100~200个A组成的Poly(A)尾巴。
生成:a、 RNA末端腺苷酸转移酶(poly(A) 聚合酶)催化前体--ATP反应如下: Mg++ 或 Mn++多聚核糖核酸+nATP ————>多聚核糖核酸(A)n + nPPib、添加位点内切酶(360KDa)切除一段序列———> 由poly(A) 聚合酶催化添加poly(A)内切酶的识别位点(有其它因子参与)切点上游 13-20bp处的AAUAAA,切点下游的 GUGUGUG (单细胞Euk.除外)10.增强子最早在哪里发现?简述它的5个作用特点。
SV40的两个正向重复研究得最清楚(DR),-107~ -178 、-179 ~ -250 ; 各 72bp .该增强子的特点如下:⑴对依赖于TATA框的转录的增强效应高于不依赖的情况⑵距离效应: 离72bp越近的容易起始转录⑶转录方向离开72bp的起始序列优先转录⑷细胞类型的选择:不同类型中作用有差异11.剪接体由哪些成分组成?试述剪接过程中各组分的组装过程及其剪接机制。
剪接体:是以五个不同的小核核糖核酸以及不下于一百个蛋白质所组成的大型核糖核酸蛋白质复合物,称为小核核糖蛋白。
剪接体剪接及自剪接涉及两个步骤的生物化学过程。
两个步骤均需要在RNA间进行转酯反应。
但是tRNA剪接则没有交醋化/转酯化过程。
剪接体及自剪接交酯化反应的发生有特定的次序。
首先,一个在内含子的特定“剪接分支位点”核苷酸会与这个内含子的第一个核苷酸产生转酯化反应,形成两个RNA分子,一个是“内含子套索”另一个则是内含子前的外显子。
第二,第一个外显子最后的核苷酸会与第二个外显子的首个核苷酸产生转酯化反应,连接外显子并释放内含子套索。
12.真核生物mRNA前体内含子剪接的信号序列特征是什么?mRNA前体中内含子的两端边界存在共同的序列,这些序列可能是产生mRNA前体剪接的信号。
多数细胞核mRNA前体中内含子的5’边界序列为GU,3‘边界为AG。
13.剪接分支位点核苷酸是什么?腺嘌呤核糖核苷酸14.什么是选择性剪接?说明选择性剪接在果蝇性别决定中的作用机制。
选择性剪接是指透过对同一个基因转录的相同pre-mRNA使用不同的剪接选择,产生不同的mRNA 异构物,最后产生多种相似却又独特的蛋白质,或是产生出稳定性低的mRNA产物以达到调节基因表现的目的。
15.I型内含子发生改变后,可以产生其他酶的活性吗?如果可以,是哪些活性?这意味着I型内含子的催化中心有什么特点?答:可以。
这些活性包括:RNA聚合酶、内切核酸酶、磷酸酶、连接酶的活性。
将I 型内含子转变成这些酶的能力表明它能结合于RNA的糖—磷酸骨架并能催化在它前后的几个不同反应。
例如,连接是剪切的相反反应。
16.转录涉及模板链和编码链的分离,解释在转录中单链DNA是怎样被保护的。
答:转录过程中控板与编码链分离时,聚合酶覆盖了整个转录泡——从解旋位点到螺旋重新形成位点,因此单链的DNA被保护起来。
与复制不同,转录不需要单链结合蛋白的参与。
17.哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的?答: -35(RNA聚合酶结合位点)、-10(RNA荣合酶起始位点)启动子序列和终止子;18.原核生物与真核生物启动子的主要差别?原核生物TTGACA --- TATAAT------起始位点-35 -10真核生物增强子---GC ---CAAT----TATAA—5mGpp—起始位点-110 -70 -2519.一双链DNA分子如下图所示,在体内它编码五个氨基酸残基的多肽:3’TAC ATG ATC ATT TCA CGG AAT TTC TAG CAT GTA5’5’ATG TAC TAG TAA AGT GCC TTA AAG ATC GTA CAT3’试问:(1).哪条链是转录的模板链?5’ATG TAC TAG TAA AGT GCC TTA AAG ATC GTA CAT3’(2).写出该五个氨基酸残基的多肽。