下载文档原格式
（完整）北大分子生物学讲义_朱玉贤编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（完整）北大分子生物学讲义_朱玉贤）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为（完整）北大分子生物学讲义_朱玉贤的全部内容。
北大生命科学院分子生物学课程教学讲义朱玉贤第一讲序论略二、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。
以颁奖短视频方式展示：2020年诺贝尔化学奖授予法国女科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷和美国女科学家珍妮弗·道德纳，以表彰她们在基因组编辑方法研究领域作出的贡献。
•基因编辑定义：是一种可以在基因组水平上对DNA序列进行改造的遗传操作技术。
•基因编辑原理：通过特异的内切酶复合体，精确识别细胞内DNA片段中靶点的核苷酸序列,在预定的位置切割D NA，切断的DNA被细胞内的DNA修复系统的精确编辑(基因编辑---修正，删除，插入)从而达到定点改造基因
的目的。
•基因编辑三大主要技术：第一代：ZF N（锌指核酸酶，1996年）；第二
代：TALEN（转录激活样效应因子核
酸酶，2011年）；第三代：CRISPR/C as（成簇的规律性间隔的短回文重复序列，2013年）。
•CRISPR/Cas9基因编辑原理：CRISPR-CAS系统的组成主要包括:由不连续的重复序列R( repeat)与长度相似的间隔序列S( spacers)间隔排列而
成的CRISPR簇，前导序列L( lead er)以及一系列CRISPR相关蛋白基因cas。
•。
分子生物学教学大纲一、课程概述分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学，是现代生命科学的重要基础。
本课程旨在使学生系统地掌握分子生物学的基本概念、基本理论和基本实验技术，了解分子生物学在生命科学领域的应用和发展趋势，培养学生的科学思维能力和创新能力。
二、课程目标1、知识目标掌握核酸的结构与功能、基因的概念和结构、基因表达与调控等分子生物学的基本概念和基本理论。
熟悉 DNA 复制、转录、翻译等遗传信息传递的过程和机制。
了解基因工程、基因组学、蛋白质组学等分子生物学的前沿领域和研究方法。
2、能力目标能够运用分子生物学的理论和方法分析和解决生命科学中的实际问题。
具备一定的实验设计和实验操作能力，能够进行简单的分子生物学实验。
具有查阅和分析分子生物学相关文献的能力，能够跟踪学科前沿进展。
3、素质目标培养学生的科学思维和创新意识，提高学生的科学素养和综合能力。
培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学精神。
三、课程内容1、绪论分子生物学的定义和研究内容分子生物学的发展历程分子生物学与其他学科的关系2、核酸的结构与功能核酸的化学组成和一级结构DNA 的二级结构和高级结构RNA 的结构与分类核酸的理化性质和研究方法3、基因与基因组基因的概念和结构基因组的结构和功能真核生物和原核生物基因组的特点基因家族和基因簇4、 DNA 的复制DNA 复制的基本过程参与 DNA 复制的酶和蛋白质DNA 复制的调控原核生物和真核生物 DNA 复制的特点5、转录转录的基本过程RNA 聚合酶和转录因子启动子和终止子转录后的加工和修饰6、翻译遗传密码和密码子的特点tRNA、rRNA 和核糖体的结构与功能蛋白质合成的过程翻译后的加工和修饰7、基因表达调控原核生物基因表达调控真核生物基因表达调控表观遗传学调控8、基因工程基因工程的基本原理和操作步骤工具酶和载体目的基因的获取和克隆基因工程的应用9、基因组学基因组学的概念和研究内容基因组测序技术比较基因组学和功能基因组学10、蛋白质组学蛋白质组学的概念和研究内容蛋白质组学的研究技术蛋白质组学的应用四、教学方法1、课堂讲授采用多媒体教学手段，结合图片、动画和视频等，讲解分子生物学的基本概念、基本理论和实验技术，使学生能够直观地理解和掌握。
分子生物学教案模版《分子生物学》教案一、课程性质必修课二、教学目的要求分子生物学是一门近年来发展迅速并且在生命科学领域里应用越来越广泛、影响越来越深远的一个学科。
从学科角度来讲，分子生物学函盖面非常广，与生物化学和细胞生物学等生命科学主干课程有一些交叉。
在学习本课程之前，要求学生已掌握了必要的数、理、化知识，并学习了植物学、动物学、微生物学与生物化学等基础课程。
通过对本课程的学习，使学生掌握基因概念在分子水平上的发展与演变、基因的分子结构和特点、基因的复制、基因表达（在转录、翻译水平）的基本原理、基因表达调控的基本模式、基因发生突变与交换及DNA遗传多型性检测的分子生物学原理，了解新兴起的基因组学和后基因组学研究现状。
通过与实验课相结合，系统地介绍与基因克隆相关的DNA技术，使学生们掌握一些基本的分子生物学技术。
三、教材及有关参考书朱玉贤等，《现代分子生物学》高等教育出版社，2002Benjamin Lewin编著余龙等主译，《Gene Ⅷ》科学出版社，2005赵寿元等，《现代遗传学》高等教育出版社，2001孙乃恩等，《分子遗传学》南京大学出版社，1990四、适用专业生物科学、生物技术、生物工程、科学教育等专业五、授课学时36学时六、课程内容第一章绪论教学目的：使学生对分子生物学的发展简史、分子生物学的研究内容及发展前景有较全面的了解。
教学重点、难点：基因概念的发展与演变；对现代遗传学各发展阶段的认识。
课时安排：4学时教学内容：一、什么是分子生物学？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。
二、分子生物学的发展简史从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。
现代分子生物学朱玉贤一、教学内容本节课的教学内容选自现代分子生物学教材，主要涵盖第五章“基因表达的调控”的相关内容。
具体包括：基因表达的概念、转录和翻译的过程、调控元件的作用及其在生物体内的意义。
二、教学目标1. 让学生理解基因表达的概念，掌握转录和翻译的过程。
2. 培养学生了解调控元件的作用，理解基因表达调控在生物体内的意义。
3. 提高学生运用分子生物学知识分析问题和解决问题的能力。
三、教学难点与重点重点：基因表达的概念、转录和翻译的过程、调控元件的作用。
难点：基因表达调控的机制和意义。
四、教具与学具准备教具：多媒体教学设备、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、彩色笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过介绍医学领域中基因治疗的应用，引发学生对基因表达调控的兴趣。
2. 知识讲解：详细讲解基因表达的概念、转录和翻译的过程，以及调控元件的作用。
3. 例题讲解：分析具体的基因表达调控实例，引导学生理解调控机制。
4. 随堂练习：设计相关的练习题目，巩固所学知识。
5. 小组讨论：分组讨论基因表达调控在生物体内的意义，分享各自的见解。
六、板书设计板书内容主要包括：基因表达的概念、转录和翻译的过程、调控元件的作用、基因表达调控的意义。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述基因表达的概念及其意义。
（2）请画出转录和翻译的过程示意图。
（3）举例说明调控元件在基因表达调控中的作用。
2. 答案：（1）基因表达是指基因在生物体内转化为蛋白质的过程，其意义在于实现生物体的遗传信息传递和生物学功能的执行。
（2）转录是指DNA模板链上的核苷酸序列转化为mRNA的过程，翻译是指mRNA上的核苷酸序列转化为蛋白质的过程。
（3）调控元件是指在基因表达过程中，能够影响基因转录和翻译的DNA序列，如启动子、增强子等。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过实践情景引入、知识讲解、例题讲解、随堂练习、小组讨论等形式，使学生掌握了基因表达的概念、转录和翻译的过程，以及调控元件的作用。
朱玉贤现代分子生物学第四版•绪论•基因与基因组•DNA复制与修复•转录与转录后加工•蛋白质翻译与翻译后加工•基因表达的调控•基因工程与基因组学01绪论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、功能及其相互作用的一门科学。
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，分子生物学得到了迅速的发展，并在医学、农业、工业等领域产生了广泛的应用。
基因与基因组的结构与功能研究基因的结构、表达调控及其在生物体发育和进化中的作用。
DNA复制、转录与翻译的过程与调控研究DNA的复制、转录和翻译等过程及其调控机制，揭示生物体遗传信息传递的规律。
蛋白质的结构与功能研究蛋白质的结构、功能及其与生物体代谢和生理功能的关系。
基因表达的调控研究基因表达的时空特异性及其调控机制，揭示生物体发育和适应环境的分子基础。
包括DNA 重组技术、基因克隆技术、核酸序列分析技术等，用于研究基因的结构和功能。
分子生物学实验技术生物信息学方法细胞生物学和遗传学方法结构生物学方法利用计算机科学和数学的方法对生物大分子数据进行处理和分析，揭示生物大分子的结构和功能。
通过细胞培养和遗传学手段研究基因在细胞和组织中的表达和功能。
利用X 射线晶体学、核磁共振等技术解析生物大分子的三维结构，揭示其结构与功能的关系。
02基因与基因组基因的概念与结构基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的基本因子。
基因的结构包括编码区和非编码区，编码区又可分为外显子和内含子。
基因通过DNA序列的特异性来实现其遗传信息的传递和表达。
基因组的组成与特点基因组是一个生物体所有基因的总和，包括核基因组和细胞器基因组。
基因组具有高度的复杂性和多样性，不同生物体的基因组大小和基因数量差异巨大。
基因组中存在着大量的重复序列和非编码序列，这些序列在生物进化、基因表达和调控等方面发挥着重要作用。
朱玉贤分子生物学教案
【篇一：《分子生物学》教案】
教案
课程名称：分子生物学
学时数：36
授课对象：生物技术专业、生物科学专业
主讲教材：《分子生物学》第三版朱玉贤等. 科学出版社.2008
参考资料：《molecular biology》 robert f.weaver科学出版社影印版
《分子生物学》精要速览影印版. turner.pc et al 科学出版社2001 《gene Ⅶ》lewin.b. oxford university press1999
1
2
3
4
5
【篇二：分子生物学教案[1]】
《分子生物学》教案
一、课程性质必修课
二、教学目的要求
分子生物学是一门近年来发展迅速并且在生命科学领域里应用越来越广泛、影响越来越深远的一个学科。
从学科角度来讲，分子生物学函盖面非常广，与生物化学和细胞生物学等生命科学主干课程有一些交叉。
在学习本课程之前，要求学生已掌握了必要的数、理、化知识，并学习了植物学、动物学、微生物学与生物化学等基础课程。
通过对本课程的学习，使学生掌握基因概念在分子水平上的发展与演变、基因的分子结构和特点、基因的复制、基因表达（在转录、翻译水平）的基本原理、基因表达调控的基本模式、基因发生突变与交换及dna遗传多型性检测的分子生物学原理，了解新兴起的基因组学和后基因组学研究现状。
通过与实验课相结合，系统地介绍与基因克隆相关的dna技术，使学生们掌握一些基本的分子生物学技术。
三、教材及有关参考书
朱玉贤等，《现代分子生物学》高等教育出版社，2002
benjamin lewin编著余龙等主译，《gene Ⅷ》科学出版社，2005
赵寿元等，《现代遗传学》高等教育出版社，2001
孙乃恩等，《分子遗传学》南京大学出版社，1990
四、适用专业
生物科学、生物技术、生物工程、科学教育等专业
五、授课学时
36学时
六、课程内容
第一章绪论
教学目的：使学生对分子生物学的发展简史、分子生物学的研究内容及发展前景有较全面的了解。
教学重点、难点：基因概念的发展与演变；对现代遗传学各发展阶段的认识。
课时安排：4学时
教学内容：
一、什么是分子生物学？
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。
二、分子生物学的发展简史
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。
总结与分子生物学相关的诺贝尔奖。
三、分子生物学的主要研究内容
1． dna重组技术------基因工程
基因工程指将不同dna片段（如某个基因或基因的一部分）按照人
们的设计定向连接起来，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。
dna重组技术有着广阔的应用前景：
①在生物技术制药领域中的应用。
如：利用基因工程技术改造传统
的制药工业；利用克隆的基因表达生产有用的肽类和蛋白质药物或
疫苗。
2．基因表达调控
因为蛋白质分子参与并控制了细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质
结构和合成时序的信息都由核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码，表现为特定的核苷酸序列，所以基因表达实质上就是遗传信息的转
录和翻译。
在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定的时
序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。
原核生物的基因组和染色体结构都比真核生物简单，转录和翻译在
同一时间和空间内发生，基因表达的调控主要发生在转录水平。
真
核生物有细胞核结构，转录和翻译过程在时间和空间上都被分隔开，且在转录和翻译后都有复杂的信息加工过程，其基因表达的调控可
以发生在各种不同的水平上。
基因表达调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及rna剪辑3个方面。
3．生物大分子结构功能----结构分子生物学
生物大分子的结构功能研究（又称结构分子生物学）一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备
两个前提:首先，它拥有特定的空间结构（三维结构）；其次，在它
发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。
结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动
变化与其生物学功能关系的科学。
它包括结构的测定、结构运动变
化规律的探索及结构与功能相互关系的建立3个主要研究方向。
最
常见的研究三维结构及其运动规律的手段是x射线衍射的晶体学
（又称蛋白质晶体学），其次是用二维核磁共振和多维核磁研究液
相结构，也有人用电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱
学方法研究生物高分子的空间结构。
4．功能基因组学与生物信息学研究
先后完成了包括从大肠杆菌、酿酒酵母到线虫等十余种模式生物基
因组全序列的测定工作，并于2002年2月12日完成人类基因组测
序工作。
世界两大最著名的学术刊物－nature和science同时发表了人类基因组全序列。
基因组测序工作的进展是非常令人振奋的。
但是也随之产生了新问题。
大
量涌出的新基因数据迫使我们不得不考虑这些基因编码的蛋白质有什么功能这个问题。
在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。
因此读懂基因组称为后基因组时代的生命科学领域面临的巨大的挑战。
在功能基因组时代，应用生物信息学方法，高通量地注释基因组所有编码产物的生物学功能是一个重要的特征。
生物信息学是在各种“组学”研究的推动下发展起来的.传统的研究方法是只研究某一个基因或蛋白质或转录产物，而“组学“的研究是采用高通量的技术分析细胞中全部的基因和蛋白质，这样势必会产生海量的信息，因此，人们必须寻求一种高速度、高效率、大规模的方式积累数据处理分析方法。
四、分子生物学展望
未来的发展方向：
不同模式生物基因调控网络的比较分析；rna介导的基因表达调控网络；表观遗传（epigenetic）信息的整合；从数据整合到系统生物学（systems biology）。
第二章遗传的物质基础－dna
教学目的：使学生了解并掌握dna的结构与功能
教学重点、难点：dna的一级结构的测定，dna的二级结构及超螺旋结构。
课时安排：4学时
教学内容：
第一节dna的一级结构
一、一级结构的构成
所谓dna的一级结构，就是指4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该dna分子的化学构成。
核苷酸序列对dna高级结构的形成有很大影响，如b-dna中多聚（g-c）区易出现左手螺旋dna（z-dna），而反向重复的dna片段易出现发卡式结构等。
二、一级结构的序列测定
目前所用的dna测序方法是在末端终止法的基础上发展起来的。
由英国科学家sanger提出的。
sanger在生物大分子的序列测定方面做出了杰出贡献。
他曾在1953年利用小片段重迭法成功测定了胰岛
素51个氨基酸序列，并获得诺贝尔奖。
1977年又利用末端终止法
测定了?x174噬菌体得dna序列，第二次获得诺贝尔奖。
末端终止法又称为双脱氧法，基本原理是模拟体内dna的复制过程
在体外合成dna，通过测定dna片段的相对长度来推断核苷酸序列。
至于成分大家不要死记，可以回忆一下dna复制过程需要哪几种组分：模板、dntp、引物、dna聚合酶，其中一种dntp的磷酸基团用
p32标记。
除此之外还需要每个管中分别加入一种ddntp。
ddntp
是双脱氧核苷酸，由于在3?位上缺少-oh，无法与下一个单体之间形成磷酸二酯键，因此，一旦掺入dna链的延伸后，便终止dna的合
成这样，在dna聚合酶的作用下核苷酸链不断延伸，我们可以调整dntp和ddntp的浓度，使ddntp在每个位置上都有一个掺入的机会。
每个管都会产生一系列长短不一的dna片段，其共同特征是末端的
最后一个碱基是相同的。
我们将所得的所有dna片段进行凝胶电泳，长度不同，泳动的速度不同。
8%-20%的聚丙烯酰胺可将相差一个碱
基的dna片段区
【篇三：分子生物学教案】
教案
学院生物工程课程名称分子生物学适用专业生物科学课程
类型专业必修课
课程教案
课程教案。
