2010分子生物学绪论
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可编辑修改精选全文完整版第一章绪论1、分子生物学简史:分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子形态、结构特征及其重要性、规律性而相互联系的科学,是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘,由被动的适应自然界到主动的改造和重组自然界的基础科学。
2、分子生物学发展阶段第一阶段:分子生物学发展的萌芽阶段第二阶段:分子生物学的建立和发展阶段第三阶段:分子生物学的深入发展和应用阶段3、分子生物学的主要研究内容DNA重组技术;基因表达调控研究;生物大分子的结构与功能的研究;基因组、功能基因组与生物信息学的研究第二章染色体与DNA1、名词解释:不重复序列:在单倍体基因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列。
真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝。
中度重复序列:每个基因组中10~104个拷贝。
平均长度为300 bp,一般是不编码序列,广泛散布在非重复序列之间。
可能在基因调控中起重要作用。
常有数千个类似序列,各重复数百次,构成一个序列家族。
高度重复序列:只存在于真核生物中,占基因组的10%~60%,由6~10个碱基组成。
卫星DNA(satellite DNA):又称随体DNA。
卫星DNA是一类高度重复序列DNA。
这类DNA是高度浓缩的,是异染色质的组成部分。
微卫星DNA(microsatellite DNA):又称短串联重复序列,是真核生物基因组重复序列中的主要组成部分,主要由串联重复单元组成。
重叠基因(overlapping gene,nested gene):具有部分共同核苷酸序列的基因,及同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。
重叠的序列可以是调控基因也可以是结构基因部分。
多顺反子(polycistronic mRNA ) :编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA 。
单顺反子(monocistronic mRNA) :只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
DNA的转座:又称移位(transposition),是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
引言概述正文内容一、基因调控1.转录调控转录因子的作用原理和分类转录因子与启动子结合的调控机制三维基因组结构对转录调控的影响2.翻译调控起始子的识别和选择性剪接对翻译的调控作用转运RNA在翻译调控中的作用翻译后修饰对蛋白质功能的影响3.表观遗传调控DNA甲基化的作用原理和调控组蛋白修饰与染色质结构的调控关系非编码RNA在表观遗传调控中的角色二、遗传变异1.突变类型和突变机制点突变和缺失突变的形成机制重排突变对基因功能的影响突变的遗传传递和遗传性疾病2.基因组变异染色体重排的种类和遗传机制序列重复和插入序列导致的基因组变异基因组变异与进化的关系3.突变的检测技术基于PCR的突变检测方法下一代测序技术在突变检测中的应用突变检测在遗传疾病诊断和治疗中的意义三、DNA修复1.DNA损伤的类型和原因化学物质和辐射对DNA的损伤氧化应激和DNA氧化损伤的产生机制DNA复制过程中的错误修复2.DNA修复机制直接修复和间接修复的原理和区别错误配对修复机制单链断裂和双链断裂的修复机制3.DNA修复与人类疾病遗传性DNA修复缺陷疾病的常见类型DNA修复缺陷与肿瘤形成的关系DNA修复在药物研发和个体化治疗中的应用四、人类疾病与分子生物学1.疾病基因的发现和功能研究基于全基因组关联分析的疾病基因发现功能研究的方法和策略疾病基因的功能解析和路径相关性分析2.分子诊断和治疗遗传疾病的分子诊断方法基于基因编辑的治疗策略基于RNA干扰技术的治疗研究3.新兴领域与前沿技术CRISPRCas9基因编辑技术及其应用前景单细胞测序技术在研究和诊断中的应用在分子生物学研究中的潜在作用总结分子生物学作为现代生物学的重要分支,通过研究生物体内分子的结构和功能,揭示了生命的基本原理和机制。
基因调控、遗传变异、DNA修复和人类疾病是分子生物学的重要研究方向。
了解这些方面的知识对于理解生命的本质,以及疾病的发生和治疗具有重要意义。
随着技术的发展和人类对生物学问题的更深入探索,分子生物学将持续为人类健康和科学进步做出贡献。
绪论一、医学分子生物学的概念分子生物学(molecular biology)是在分子水平研究生命现象的科学,以研究生命现象的本质为目的,通过对生物大分子核酸、蛋白质等结构、功能及相互作用等的研究来阐明生命的分子基础,探讨生命的奥秘。
医学分子生物学是利用分子生物学的理论与技术,从分子水平研究疾病的发生发展机制,疾病的预测与风险评价,疾病的临床诊断与治疗,疾病的预防与控制的科学。
目前,分子生物学是生命科学中发展最快的领域,并且与诸多学科有着广泛的交叉与渗透,它是生命科学的前沿学科。
二、医学分子生物学研究内容医学分子生物学研究的主要内容有:①生物大分子的结构与功能及分子间的相互作用。
主要研究核酸、蛋白质、酶的结构与功能及蛋白质与蛋白质、核酸与核酸、核酸与蛋白质、核酸与其它生物大分子之间的相互作用。
②基因与基因组。
③遗传信息的传递、表达与调控。
④细胞的增殖与分化:包括癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。
⑤细胞通讯与细胞内信号传导。
⑥分子生物学技术:主要包括分子杂交技术、聚合酶链反应技术、基因工程与蛋白质工程等。
⑦基因与疾病。
⑧基因诊断与基因治疗。
三、分子生物学的发展史分子生物学的重大发现构成了分子生物学的发展历程。
尤其是20世纪50年代,Watson 和Crick提出的DNA双螺旋结构,标志着现代分子生物学的兴起,为揭开人类生命现象的本质,探究疾病现象,实现个性化医学奠定了基础。
1944年,Oswald T. Avery等进行了肺炎双球菌转化实验,证明了遗传物质是DNA。
1953年,Watson和Crick发现了DNA的二级结构—双螺旋结构。
1954年,Crick提出了遗传信息传递的“中心法则”。
1958年,Meselson和Stahl用实验证实了DNA半保留复制模型。
1967年,在大肠杆菌中发现了DNA连接酶。
1969年,Pardue和John等用放射性标记DNA或28S RNA发明了原位杂交技术(ISH)。
第一章绪论1.分子生物学(Molecular Biology)是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、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示生物世界的奥秘,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。
狭义的概念偏重于核酸(基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制过程。
也涉及与这些过程相关的蛋白质与酶的结构与功能的研究2.功能基因组学(Functional Genomics or post—Genomics)基因的识别与鉴定基因功能信息的提取与证实基因表达谱的绘制 (microarray)蛋白质水平上基因互作的探测3.蛋白质组学(Proteome)1994年由Wilkins等提出蛋白质组的概念:一个基因组所表达的全部蛋白质。
基因组----固定蛋白质组----动态4.生物信息学(Bioinformatics) 生物大分子的结构与功能信息通过计算机语言到分辨,提取,分析,比较,预测生物信息。
第三章核酸的结构与功能1.DNA 的一级结构:DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式(3´-5´磷酸二酯键)和排列顺序叫做DNA 的一级结构,简称为碱基序列。
一级结构的走向的规定为5´→3´。
不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列顺序,因此携带有不同的遗传信息。
Chargaff首先注意到DNA碱基组成的某些规律性,在1950年总结出DNA碱基组成的规律:·腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等,即 A=T。
·鸟嘌呤和胞腺嘧啶的摩尔数也相等,即G=C。
·含氨基的碱基总数等于含酮基碱基总数,即A+C=G+T。
·嘌呤的总数等于嘧啶的总数,即A+G=C+T。
2.DNA的双螺旋模型特点:a. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。
b. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧,作为可变成分的碱基位于内侧,链间碱基按A—T,G—C配对(碱基配对原则,Chargaff定律)c.右手反平行双螺旋,d.主链位于螺旋外侧,碱基位于内侧两条链e.间存在碱基互补f.螺旋的螺距为3.4nm,直径为2nm,g.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力3.DNA的双螺旋结构稳定因素:·氢键·碱基堆集力·正负电荷的作用发夹(hairpin):当同一个核酸分子中一段碱基序列附近紧接着一段它的互补序列时,核酸连有可能自身回折配对产生一个反平行的双螺旋结构4.凸环(bulge loop):当互补序列在分子中距离较远时,形成双链区域时产生较大的单链环,如果两个可能的互补序列中的一个包含一段不配对的多余序列时产生凸环。