分子生物学
分子生物学的基本含义(p8)
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。
分子生物学与其它学科的关系
分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。
生物化学与分子生物学关系最为密切:
生物化学是从化学角度研究生命现象的科学，它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。传统生物化学的中心内容是代谢，包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。
分子生物学则着重阐明生命的本质----主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。
细胞生物学与分子生物学关系也十分密切:
传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。探讨组成细胞的分子结构比单纯观察大体结构能更加深入认识细胞的结构与功能，因此现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。
分子生物学则是从研究各个生物大分子的结构入手，但各个分子不能孤立发挥作用，生命绝非组成成分的随意加和或混合，分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用，尤其是细胞整体反应的分子机理，这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢。
第一章序论
1859年发表了《物种起源》，用事实证明“物竞天择，适者生存”的进化论思想。
指出：物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的，彻底否定了“创世说”。达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。
意义：达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论，是生物科学史上最伟大的创举之一，具有不可磨灭的贡献。
细胞学说
细胞学说的建立及其意义
德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。
经典遗传学
两条基本规律:
统一律：当两种不同植物杂交时，它们的下一代可能与亲本之一完全相同；
分离规律：将不同植物品种杂交后的F1代种子再进行杂交或自交时，下一代就会按照一定的比例分离，因而具有不同的形式。
1865年发表《植物杂交试验》，直到1900年才被人们重新发现。孟德尔被公认为经典遗传学的奠基人。
现代遗传学
Morgan及其助手第一次将代表某一特性的基因同染色体联系起来，使科学界普遍认识了染色体的重要性并接受了孟德尔的遗传学原理。
Morgan特别指出：种质必须由某些独立的要素组成，我们把这些要素称为遗传因子或基因。
第二节分子生物学发展简史
准备和酝酿阶段（19世纪后期到20世纪50年代初）
对生命本质的认识上的两点重大突破：
1．确定了蛋白质是生命的主要基础物质
2．确定了生物遗传的物质基础是DNA
现代分子生物学的建立和发展阶段（20世纪50年代初到70年代初）
这一阶段以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。在此期间的主要进展包括：
遗传信息传递中心法则的建立
对蛋白质结构与功能的进一步认识
DNA双螺旋发现的意义：
确立了核酸作为信息分子的结构基础；
提出了碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；
从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础。
Crick于1954年所提出遗传信息传递的中心法则（Central Dogma ）：
初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段（20世纪70年代后至今）
基因工程技术的出现作为标志。其间的重大成就包括：
重组DNA技术的建立和发展
基因组研究的发展
单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展
基因表达调控机理
细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域
第三节分子生物学的主要研究内容
一．DNA重组技术（recombinant DNA technology）
定义：又称为基因工程，根据分子生物学和遗传学的原理，将一种生物的遗传物质DNA转移到另一生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达出所需要的产物。
DNA重组技术的应用：
利用微生物基因工程生产重组基因工程药物
转基因植物和动物体细胞克隆
基因表达与调控的基础研究
二．生物大分子的结构功能研究
三．基因组、功能基因组与生物信息学的研究
基因组、蛋白质组与生物信息学
基因组(Genome)：细胞或生物体一条完整单体的全部染色体遗传物质的总和。
人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）：测定出人基因组全部DNA3109硷基对的序列、确定人类约5-10万个基因的一级结构。
基因组、蛋白质组与生物信息学
蛋白组计划（Proteome project）:又称为后基因组计划或功能基因组计划，用于揭示并阐明细胞、组织乃至整个生物个体全部蛋白质及其功能。
生物信息学（Bioinformatics）:是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
四．基因表达调控研究
第二章染色体与DNA
本章内容
1.染色体
2. DNA的结构
3. DNA的复制
4.原核生物和真核生物DNA复制特点
5. DNA的修复
6. DNA的转座
第一节染色体(chromosome)
概念：
染色体(chromosome)：原指真核生物细胞分裂中期具有一定形态特征的染色质。现在这一概念已扩大为包括原核生物及细胞器在内的基因载体的总称。
染色质(chromatin)：由DNA和蛋白质构成，在分裂间期染色体结构疏松，称为染色质。其实染色质与染色体只是同一物质在不同细胞周期的表现。
常染色质(euchromatin)：是进行活跃转录的部位，呈疏松的环状，电镜下表现为浅染，易被核酸酶在一些敏感的位点(hypersensitive sites)降解。
异染色质(heterochromatin)：在间期核中处于凝缩状态，无转录活性，也叫非活动染色质(inactive chromatin)，是遗传惰性区。在细胞周期中表现为晚复制，早凝缩，即异固缩现象(heteropycnosis)。
原核细胞与真核细胞特征分析
染色体特性：
分子结构相对稳定
能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性
能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程
能够产生可遗传的变异
真核细胞染色体的组成
DNA 30%--40 %
组蛋白(histone) 30%--40%
非组蛋白(NHP) 变化很大
少量RNA
染色体中的蛋白质
组蛋白(histone)：一类小的带有丰富正电荷(富含Lys、Arg)的核蛋白，与DNA 有高亲和力。
组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体。组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3及H4。
非组蛋白(non-histone protein)：是染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质，所以又称为序列特异性DNA结合蛋白。
组蛋白具有如下特性：
1、进化上的极端保守性。
2、无组织特异性。
3、肽链上氨基酸分布的不对称性。
4、组蛋白的修饰作用。
5、富含赖氨酸的组蛋白H5。
非组蛋白：
非组蛋白大约占组蛋白总量的60－70%，种类很多。
（1）HMG蛋白(high mobility group protein)，能与DNA结合(不牢固)，也能与H1作用,可能与DNA的超螺旋结构有关。
（2）DNA结合蛋白：可能是一些与DNA的复制或转录有关的酶或调节物质。
（3）A24非组蛋白：与H2A差不多，位于核小体内，功能不祥。
非组蛋白的一般特性：
1.非组蛋白的多样性；
非组蛋白的量大约是组蛋白的60%～70%，但它的种类却很多，约在20-100种之间，其中常见的有15-20种。
2.非组蛋白的组织专一性和种属专一性。
DNA
C值：通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。
C值反常现象：真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。
染色体中的DNA
根据DNA的动力学研究，真核细胞DNA可分为：
高度重复序列：几百→几万copy。如：卫星DNA和微卫星DNA。
中度重复序列：10→几百copy。如：各种rDNA、tDNA及组蛋白基因。
低度重复序列：2→10 copy。如：血红蛋白。
单拷贝序列：大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列。只有一个拷贝。如：蛋清蛋白。
染色体折叠
DNA
核小体
螺线管
圆筒
超螺旋
（1）核小体
染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。核小体(nucleosome)：DNA绕在组蛋白八聚体(H2A、H2B、H3、H4各一对)核心外1.8
周(146bp)，形成核小体核心颗粒。
（2）螺线管
10nm的染色质细丝盘绕成螺旋管状的30nm纤维粗丝，
通称螺线管（solenoid）。螺线管的每一螺旋包含6个核小体，其压缩比为6。这种螺线管是分裂间期染色质和分裂中期染色体的基本组分。
（3）上述螺线管可进一步压缩形成超螺旋。由30nm螺线管缠绕而成一细长、中空的圆筒，直径为4 000nm，压缩比是40。
（4）超螺旋进一步压缩1/5便成为染色体单体，总压缩比是7×6×40×5，将近一万倍。
原核生物基因组
特点：
1、结构简练
2、存在转录单元多顺反子mRNA
3、有重叠基因
Sanger1977在《Nature》上发表了ΦX174 DNA的全部核苷酸序列，正式发现了重叠基因。
第二节 DNA的结构
一、DNA的一级结构
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。
基本特点
①DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对，它的组成有一定的规律。这就是嘌呤与嘧啶配对，而且腺嘌呤（A）只能与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）只能与胞嘧啶（C）配对。
2、DNA的二级结构
DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
通常情况下，DNA的二级结构分两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA；另一类是左手螺旋，即Z-DNA。
3、DNA的高级结构
DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两大类。
DNA分子的超螺旋化可以用一个数学公式来表示：
L=T+W其中L为连接数（linking number），是指环形DNA分子两条链间交叉的次数。只要不发生链的断裂，L是个常量。T为双螺旋的盘绕数（twisting number），W为超螺旋数（writhing number），它们是变量。
2．3DNA的复制
2.3.1 DNA的半保留复制机理
2.3.2复制的起点、方向和速度
2.3.3复制的几种主要方式
一、DNA的复制
1、DNA的半保留复制
每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA的半保留复制（semiconservative replication）。DNA 的这种半保留复制保证了DNA在代谢上的稳定性。
2、复制的起点与方向
一般把生物体的复制单位称为复制子（replicon）。一个复制子只含一个复制起点。
多复制子：DNA复制时，原核生物一般只有一个起始位点，而真核生物则有多个起始位点，因而在复制时呈现多复制泡，也称为多复制子。
DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速复制方式进行的（图2-18）。复制叉以DNA分子上某一特定顺序为起点，向两个方向等速生长前进。
拓扑异构酶I
拓扑异构酶I解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起点处解开双链。参与解链的除一组解链酶外，还有Dna蛋白等。
DNA解链酶（DNA helicase）
DNA解链酶能通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。
单链结合蛋白（SSB蛋白）
SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。所以，SSB蛋白只保持单链的存在，并不能起解链的作用。
3、DNA的半不连续复制与冈崎片段
DNA复制时，短时间内合成的约1000个核苷酸左右的小片段，称之为冈崎片段(Okazaki fragment)
DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段，然后再由连接酶连成大分子DNA。现在已知一般原核生物的冈崎片段要长些，真核生物中的要短些。进一步研究还证明，这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的，因而称之为双螺旋的半不连续复制。
DNA链的延伸：
DNA复制体(replisome)：在复制叉附近，形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和解链酶构成的类似核糖体大小的复合体，称为DNA复制体。
4、滞后链的引发
DNA复制时，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由DNA 聚合酶从RNA引物3'端开始合成新的DNA链。滞后链的引发过程往往由引发体（primosome）来完成。引发体由6种蛋白质n、n'、n''、Dna B、C和I共同组成，只有当引发前体（preprimosome）把这6种蛋白质合在一起并与引发酶（primase）进一步组装后形成引发体，才能发挥其功效。
5、链的终止
当复制叉前移，遇到20bp重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物能阻挡复制叉的继续前移，等到相反方向的复制叉到达后在DNA拓扑异构酶IV的作用下使复制叉解体，释放子链DNA。
6、复制的几种方式
(1)环状DNA双链的复制
环状双链DNA的复制可分为θ型、滚环型和D-环型几种类型。
(a) θ型
复制的起始点涉及到DNA双链的解旋和松开，形成两个方向相反的复制叉。前导链DNA开始复制前，复制原点的核酸序列被转录生成短RNA链，作为起始DNA复制的引物。
(b) 滚环型（rolling circle）
这是单向复制的特殊方式。如ΦX174的双链环状DNA复制型（RF）就是以这种方式复制的。DNA的合成由对正链原点的专一性切割开始，所形成的自由5‘端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖，使其3’—OH 端在DNA聚合酶的作用下不断延伸。在这个过程中，单链尾巴的延伸与双链DNA 的绕轴旋转同步。
（c）D-环型（D-loop）
这也是一种单向复制的特殊方式。这种方式首先在动物线粒体DNA的复制中被发现。双链环在固定点解开进行复制。但两条链的合成是高度不对称的，一条链上迅速合成出互补链，另一条链则成为游离的单链环（即D-环）。
（2）线性DNA双链的复制
[1]The Shine-Dalgarno sequence(AGGAGG), proposed by Australian scientists John Shine and Lynn Dalgarno,[1] is a ribosomal binding site located upstream of the start codon AUG. It is a consensus sequence that helps recruit the ribosome to the mRNA to initiate protein synthesis by aligning it with the start codon. The complementary sequence (CCUCCU), is called the anti-Shine-Dalgarno sequence and is located at the 3' end of the 16S rRNA in the ribosome.Mutations in the Shine-Dalgarno sequence can reduce translation. This reduction is due to a reduced mRNA-ribosome pairing efficiency, as evidenced by the fact that complementary mutations in the anti-Shine-Dalgarno sequence can restore translation.When the Shine-Dalgarno sequence and the anti-Shine-Dalgarno sequence pair, the translation initiation factors IF2-GTP, IF1, IF3, as well as the initiator tRNA fMet-tRNA(fMET) are recruited to the ribosome.Shine-Dalgarno sequence vs. ribosomal S1 protein in Gram-negative bacteria, however, Shine-Dalgarno sequence presence is not obligatory for ribosome to locate initiator codon, since deletion of anti-Shine-Dalgarno sequence from 16S rRNA doesn't lead to translation initiation at non-authentic sites. Moreover, numerous prokaryotic mRNAs don't possess Shine-Dalgarno sequences at all. What principally attracts ribosome to mRNA initiation region is apparently ribosomal protein S1, which binds to AU-rich sequences found in many prokaryotic mRNAs 15-30 nucleotides upstream of start-codon. It should be noted, that S1 is only present in Gram-negative bacteria, being absent from Gram-positive species.SD序列（16S互补区）是位于原核生物mRNA 起始密码子（AUG）上游5~10个核苷酸处，一段富含嘌呤的序列。 其与核糖体小亚基中的16S rRNA的3’末端互补配对，促进mRNA 的翻译。 [2]ORF：An open reading frame (ORF) is a portion of a gene’s sequence that contains a sequence of bases, uninterrupted by stop sequences, that could potentially encode a protein. When a new gene is identified and its DNA sequence deciphered, it is still unclear what its corresponding protein sequence is. This is because, in the absence of
实验指导 目录 实验一分子生物学实验室常用仪器及使用方法实验二质粒DNA的提取－碱裂解法 实验三琼脂糖凝胶电泳 实验四限制性内切核酸酶的酶切与鉴定 实验五大肠杆菌感受态细胞的制备及转化 实验六动物组织细胞基因组 DNA提取 实验七 DNA的定量 实验八 PCR基因扩增 实验九琼脂糖凝胶电泳分离与纯化目的DNA 实验十 DNA重组 实验十一动物组织细胞总RNA的提取 实验一分子生物学实验室常用仪器及使用
事实证明，在科学飞速发展的今天，无论从事哪个领域的研究，要想突破，除了有良好的理论基础外，更重要的是依赖于先进的技术和优良的仪器设备以及良好的研究环境。一个标准的分子生物学实验室除了具有一般生物学实验室的常规仪器设备外，还具有一些特殊用途的仪器，这些仪器一般较精密，价格昂贵。下面介绍这些仪器的使用方法和注意事项。 一、冷冻离心机 低温分离技术是分子生物学研究中必不可少的手段。基因片段的分离、酶蛋白的沉淀和回收以及其它生物样品的分离制备实验中都离不开低温离心技术，因此低温冷冻离心机成为分子生物学研究中必备的重要仪器。在国内，有多个厂家生产冷冻离心机，本实验室的高速冷冻离心机为GL-20G-Ⅱ型（上海安亭），落地式。配有角式转头：6×50ml、12×10ml和12×1.5ml。极限转速20000rpm。 1. 安装与调试 离心机应放置在水平坚固的地面上，应至少距离10cm以上且具有良好的通风环境中，周围空气应呈中性，且无导电性灰尘、易燃气体和腐蚀性气体，环境温度应在0～30℃之间，相对湿度小于80%。试转前应先打开盖门，用手盘动转轴，轻巧灵活，无异常现象方可上所用的转头。转子准确到位后打开电源开关，然后用手按住门开关，再按运转键，转动后立即停止，并观察转轴的转向，若逆时针旋转即为正确，机器可投入使用。 2. 操作程序 （1）插上电源，待机指示灯亮；打开电源开关，调速与定时系统的数码管显示的闪烁数字为机器工作转速的出厂设定，温控系统的数码管显示此时离心腔的温度。 （2）设定机器的工作参数，如工作温度，运转时间，工作转速等。 （3）将预先平衡好的样品放置于转头样品架上，关闭机盖。 （4）按控制面板的运转键，离心机开始运转。在预先设定的加速时间内，其运速升至预先设定的值。 （5）在预先设定的运转时间内（不包括减速时间），离心机开始减速，其转速在预先设定的减速时间内降至零。 （6）按控制面板上的停止键，数码管显示dedT，数秒钟后即显示闪烁的转速值，这时机器已准备好下一次工作。 3. 注意事项 （1）离心机应始终处于水平位置，外接电源系统的电压要匹配，并要求有良好的接地线，机器不使用，要拔掉电源插头。
现代分子生物学 复习提纲 第一章绪论 第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容 1 分子生物学Molecular Biology的基本含义 ?广义的分子生物学：以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究 对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控 等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1 分子生物学的三大原则 1) 构成生物大分子的单体是相同的 2) 生物遗传信息表达的中心法则相同 3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物学的研究内容 ●DNA重组技术（基因工程） ●基因的表达调控 ●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） ●基因组、功能基因组与生物信息学研究 第二节分子生物学发展简史 1 准备和酝酿阶段 ?时间：19世纪后期到20世纪50年代初。 ?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验 DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验 RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 2 建立和发展阶段 ?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括： ?遗传信息传递中心法则的建立 3 发展阶段 ?基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ? 第三节分子生物学与其他学科的关系 思考 ?证明DNA是遗传物质的实验有哪些？ ?分子生物学的主要研究内容。 ?列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
绪论 思考题：（P9） 1.从广义和狭义上写出分子生物学的定义？ 广义上讲的分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。 狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸（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、表达和调节控制等过程。其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几个方面？什么是反向生物学？什么是 后基因组时代？ 研究内容： DNA的复制、转录和翻译；基因表达调控的研究；DNA重组技术和结构分子生物学。 反向生物学：是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因结构。 后基因组时代：研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白质图式，人类基因组研究由结构向功能转移。 3、写出三个分子生物写学展的主要大事件（年代、发明者、简要内容） 1953年Watson和Click发表了?脱氧核糖核苷酸的结构?的著名论文，提出了DNA的双螺旋结构模型。 1972~1973年，重组DNA时代的到来。H.Boyer和P.Berg等发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元。 1990~2003年美、日、英、法、俄、中六国完成人类基因组计划。解读人类遗传密码。 4、21世纪分子生物学的发展趋势是怎样的？ 随着基因组计划的完成，人类已经掌握了模式生物的所有遗传密码。又迎来了后基因组时代，人类基因组的研究重点由结构向功能转移。相关学说理论相应诞生，如功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。生命科学又进入了一个全新的时代。 第四章 思考题：（P130） 1、基因的概念如何？基因的研究分为几个发展阶段？ 概念：基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位以及控制形状的功能单位。 发展阶段：○120世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段。 ○220世纪50年代以后，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于分
蛋白质合成后的分泌及加工修饰 不论是原核还是真核生物，在细胞浆内合成的蛋白质需定位于细胞特定的区域，有些蛋白质合成后要分泌到细胞外，这些蛋白质叫做分必蛋白。在细菌细胞内起作用的蛋白质一般靠扩散作用而分布到它们的目的地。如内膜含有参与能量代谢和营养物质转运的蛋白质；外膜含有促进离子和营养物质进入细胞的蛋白质；在内膜与外膜之间的间隙称为周质，其中含有各种水解酶以及营养物质结合蛋白。 真核生物细胞结构更为复杂，而且有多种不同的细胞器，它们又具有各不相同的膜结构，因此合成好的蛋白质还要面临跨越不同的膜而到达细胞器械，有些蛋白质在翻译完成后还要经过多种共价修饰，这个过程叫做翻译后处理。 （一）细菌中蛋白质的越膜 细胞的内膜蛋白，外膜蛋白和周质蛋白是怎样越过内膜而到其目的地的呢？绝大多数越膜蛋白的N端都具有大约15-30个以疏水氨基酸为主的N端信号序列或称信号肽。信号肽的疏水段能形成一段α螺旋结构。在信号序列之后的一段氨基酸残基也能形成一段α螺旋，两段α螺旋以反平行方式组成一个发夹结构，很容易进入内膜的脂双层结构，一旦分泌蛋白质的N端锚在膜内，后续合成的其它肽段部分将顺利通过膜。疏水性信号肽对于新生肽链跨膜及把它固定的膜上起一个拐掍作用。之后位于内膜外表面的信号肽酶将信号肽序列切除。当蛋白质全部翻译出来后，羧端穿过内膜，在周质中折叠成蛋白质的最终构象（图1）。
图1蛋白质合成后的分泌过程 （二）真核生物蛋白质的分泌 真核生物不但有细胞核、细胞质和细胞膜，而且还有许多膜性结构的细胞器，在细胞须内合成的蛋白质怎样的到达细胞的不同部位呢？了解比较清楚的是分泌性蛋白质的转运。 像原核细胞一要，真核细胞合成的蛋白质N端也有信号肽也能形成两个α螺旋的发夹结构，这个结构可插入到内质网的膜中，将正在合成中的多肽链带和内质网内腔。80年代中期在胞浆中发现一种由小分子RNA和蛋白质共同组成的复合物，它能特异地与信号肽识别而命名为信号肽识别颗粒。它的作用是识别信号肽与核糖体结合并暂时阻断多肽链的合成。内质网外膜上的SRP受体，当ARP与受体结合后，信号肽就可插入内质网进入内腔，被内质网内膜壁上的信号肽酶水解除去SRP与受体结合后，信号肽就可插入内质网进入内腔，被内质网内腔壁上的信号肽酶水解除去SRP与受体解离并进入新的循环，而信号肽后序肽段也进入内质网内腔，并开始继续合成多肽链（图2）。
分子生物学（molecular biology ）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。现在基因工程所展现出的强大生命力和巨大的经济发展潜力完全得益于分子生物学的迅猛发展，而且有证据表明，基因工程的进一步发展仍然要依赖于分子生物学研究的发展。 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
第一章绪论 一．分子生物学的含义及其研究内容： 1. 分子生物学的含义： 广义：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、规侓性和互相关系的科学，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。 狭义：研究范畴偏重于核酸（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。（也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构、功能的研究） 2. 分子生物学的研究内容： （1）分子生物学的三条基本原理： 构成生物体各类有机大分子的单体在不同的生物体中都是相同的。 生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则。 某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。 （2）研究内容： DNA重组技术 DNA重组技术的应用前景： 用于大量生产某种在正常细胞代谢中产量很低的多肽：如激素、抗生素、酶类、抗体等，提高产量，降低成本，使许多有用多肽得到广泛的应用。 用于定向改造某些生物基因组结构,使其具备的特殊经济价值或功能提高、扩大 用于基础研究 基因表达调控研究 原核生物：基因组、染色体结构简单。转录、翻译在同一时间和空间内发生，调控主要在转录水平。 真核生物：存在细胞核结构。转录、翻译过程在时间、空间上都被隔开，且转录、翻译后存在复杂的信号加工过程。 调控：三个水平上 信号传导研究 转录因子研究 RNA剪辑 生物大分子的结构、功能研究 又称：结构分子生物学 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。 研究方向：结构的测定 结构运动变化规律 结构与功能相关关系 常用手段：X射线衍射的晶体学（三维结构及运动规律） 三维核磁共振，多维核磁研究液相结构 二．分子生物学简史： 三．分子生物学在生命科学中的地位： 与生物化学 与微生物学 与遗传学 与细胞生物学 与发育生物学
16S rDNA鉴定细菌的方法 细菌16S rDNA鉴定主要分为7个部分： 1.提取细菌基因组DNA, 2.设计/选择引物进行PCR扩增，电泳检测纯度与大小。 3.琼脂糖凝胶电泳分离 4.胶回收目的片段 5.目的片段测序。 6.BLAST比对获取相似片段。 7.构建系统进化树 试剂： 1、培养基：通常选择组分简单且细菌生长良好的培养基（培养基组分过于复杂会影响DNA 的提取效果，也可以在裂解细菌前用TE缓冲液对菌体进行洗涤。）。 2、1M Tris-HCl (pH7.4, 7.6, 8.0)（1L）：121.1g Tris，加浓盐酸约（70ml, 60ml, 42ml），高温高盐灭菌后，室温保存。冷却到室温后调pH，每升高1℃，pH大约下降0.03个单位。 3、0.5M EDTA（pH8.0）（1L）：186.1g Na2EDTA?2H2O，用NaOH调pH至8.0（约20g）,高温高压灭菌，室温保存。 4、10×TE Buffer(pH7.4，7.6，8.0)（1L）：组分：100 mM Tris-HCl，10 mM EDTA。1M Tris-HCl （pH7.4，7.6，8.0）取100ml，0.5M EDTA（pH8.0）取20ml。高温高压灭菌，室温保存。1×TE Buffer用10×TE Buffer稀释10倍即可。 5、10%SDS（W/V）：称10g，68℃加热溶解，用浓盐酸调pH至7.2。室温保存。用之前在65℃溶解。配置时要戴口罩。 6、5M NaCl：称292.2gNaCl，高温高压灭菌，4℃保存。 7、CTAB/NaCl（10%CTAB，0.7M NaCl）：溶解4.1g NaCl，加10g CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），加热搅拌。用之前在65℃溶解。 8、氯仿/异戊醇：按氯仿：异戊醇=24：1（V/V）的比例加入异戊醇。 9、酚/氯仿/异戊醇（25：24：1）：按苯酚与氯仿/异戊醇=1：1的比例混合Tris-HCl平衡苯酚与氯仿/异戊醇。 10、TAE缓冲液：使用液1×：0.04 mol/L Tris-乙酸，0.001 mol/L EDTA。浓储存液50×：242g Tris，57.1 ml 冰醋酸，100 ml 0.5 mol/L EDTA (pH8.0)。 11、6×上样缓冲液（100 ml）：0.25%溴酚蓝（BPB），40%蔗糖，10 mmol/L EDTA (pH8.0)（0.2 ml），4℃保存。 12、0.6%琼脂糖凝胶：称取0.3g琼脂糖用TAE溶液配置50 ml。
第一章名词解释 1.基因（gene）是贮存遗传信息的核酸（DNA或RNA）片段，包括编码RNA和蛋白质的结构基因以及转录调控序列两部分。 2. 结构基因（structural gene）指基因中编码RNA和蛋白质的核苷酸序列。它们在原核生物中连续排列，在真核生物中则间断排列。 3.断裂基因（split gene真核生物的结构基因中，编码区与非编码区间隔排列。 4. 外显子（exon）指在真核生物的断裂基因及其成熟RNA中都存在的核酸序列。 5.内含子（intron）指在真核生物的断裂基因及其初级转录产物中出现，但在成熟RNA中被剪接除去的核酸序列。 6.多顺反子RNA（polycistronic/multicistronic RNA）一个RNA分子上包含几个结构基因的转录产物。原核生物的绝大多数基因和真核生物的个别基因可转录生成多顺反子RNA。 7.单顺反子RNA（monocistronic RNA）一个RNA分子上只包含一个结构基因的转录产物。真核生物的绝大多数基因和原核生物的个别基因可转录生成单顺反子RNA。 8. 核不均一RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA）是真核生物细胞核内的转录初始产物，含有外显子和内含子转录的序列，分子量大小不均一，经一系列转录后加工变为成熟mRNA。 9. 开放阅读框（open reading frame, ORF）mRNA分子上从起始密码子到终止密码子之间的核苷酸（碱基）序列，编码一个特定的多肽链。 10.密码子（codon） mRNA分子的开放读框内从5' 到3' 方向每3个相邻的核苷酸（碱基）为一组，编码多肽链中的20种氨基酸残基，或者代表翻译起始以及翻译终止信息。
分子生物学 分子生物学的基本含义(p8) 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。 分子生物学与其它学科的关系 分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。 生物化学与分子生物学关系最为密切: 生物化学是从化学角度研究生命现象的科学，它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。传统生物化学的中心内容是代谢，包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。 分子生物学则着重阐明生命的本质----主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。 细胞生物学与分子生物学关系也十分密切: 传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。探讨组成细胞的分子结构比单纯观察大体结构能更加深入认识细胞的结构与功能，因此现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。 分子生物学则是从研究各个生物大分子的结构入手，但各个分子不能孤立发挥作用，生命绝非组成成分的随意加和或混合，分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用，尤其是细胞整体反应的分子机理，这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢。 第一章序论 1859年发表了《物种起源》，用事实证明“物竞天择，适者生存”的进化论思想。 指出：物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的，彻底否定了“创世说”。达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。 意义：达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论，是生物科学史上最伟大的创举之一，具有不可磨灭的贡献。
名词解释 1. 基因 产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 2. 基因组 是生物体内遗传信息的集合，是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。 3. 顺反子 表示一个起作用的单位，一个顺反子所包括的一段DNA与一个多肽链的合成相对应。是基因的基本功能和转录单位，一个基因可有几个顺反子。 4. 基因表达 DNA分子在时序和环境的调节下有序地将其所承载的遗传信息通过转录和翻译系统转变成蛋白质分子，执行各种生理生化功能，完成生命的全过程。 5. ribozyme 具有像酶那样催化功能的RNA分子。 6. SD序列 原核生物起始密码AUG上游7～12个核苷酸处的一段保守序列，能与16SrRNA3’端反向互补，被认为在核糖体－mRNA的结合过程中其作用。 7. RFLP 限制性片断长度多态性。指限制性酶切位点上的遗传差异。这些差别引起相关限制性酶切割产生不同长度片段。RELPs可用于遗传作图，将基因组与常见的遗传标记联系起来。 8. 限制性内切酶 是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并在相关位置切割DNA双链结构的核酸内切酶。 9. 内含子和外显子 DNA分子中能转录到mRNA前体分子中但会在翻译前被切除的非编码区序列称内含子。而编码区称为外显子。 10. C值和C值反常现象 C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量，一般随生物进化而增加，但也存在某些低等生物的C值比高等生物大，即C值反常现象。原因是真核生物基因组中含大量非编码序列。 11. 卫星DNA
在DNA链上串联重复多次的短片段碱基序列。因能在密度梯度离心中区别与主DNA峰而单独成小峰而得名。 12. 重叠基因 一段能够携带多种不同蛋白质信息的DNA片段。 13. 断裂基因 在DNA分子的结构基因内既含有能转录翻译的片段，也含有不转录翻译的片段，这类基因称断裂基因。 14. 复制子 DNA分子上一个独立的复制单位，包括复制原点。 15. 同义突变 DNA上一个碱基对的突变并不影响它所编码的蛋白质的氨基酸序列现象，因为改变后的密码子和改变前的密码子是简并密码子编码同一种氨基酸。 16. PCR 聚合酶链式反应。扩增样品中的DNA量和富集众多DNA分子中的一个特定的DNA序列的一种技术。在该反应中，使用与目的DNA序列互补的寡核苷酸作为引物，进行多轮的DNA 合成。每一轮中都包括DNA变性，引物退火和在Tap DNA聚合酶催化下的DNA合成反应。 17. DNA芯片 以点样法将RNA扩增得到的cDNA片断高密度地排列于玻片上制成的微阵列芯片又称为DNA 芯片(DNAchip)或cDNA微阵列(cDNA Microarray)。 18. 滚环复制 一种双链环状DNA单向复制模式，复制叉沿环形模板复制，新合成的链将前一反应中合成的链置换出，形成与环状模板链互补的线性序列。 19. θ型复制 一种双链环状DNA双向复制模式，在复制原点形成两个方向相反的复制叉，分别以两条环状单链DNA为模板进行复制，最后形成两个相同并相互分离的环状双链DNA。 20. 复制原点 复制起始处的DNA 序列。 21. 引物 与一条DNA链配对的短序列(通常是RNA)，提供自由3’末端OH，使DNA聚合酶从引物3’端开始合成DNA新链。
分子生物学重要概念解释 A Abundance (mRNA 丰度)：指每个细胞中mRNA 分子的数目。 Abundant mRNA (高丰度mRNA)：由少量不同种类mRNA组成，每一种在细胞中出现大量拷贝。 Acceptor splicing site (受体剪切位点)：内含子右末端和相邻外显子左末端的边界。 Acentric fragment (无着丝粒片段)：(由打断产生的)染色体无着丝粒片段缺少中心粒，从而在细胞分化中被丢失。 Active site (活性位点)：蛋白质上一个底物结合的有限区域。 Allele (等位基因)：在染色体上占据给定位点基因的不同形式。 Allelic exclusion (等位基因排斥)：形容在特殊淋巴细胞中只有一个等位基因来表达编码的免疫球蛋白质。 Allosteric control (别构调控)：指蛋白质一个位点上的反应能够影响另一个位点活性的能力。 Alu-equivalent family (Alu 相当序列基因)：哺乳动物基因组上一组序列，它们与人类Alu家族相关。Alu family (Alu家族)：人类基因组中一系列分散的相关序列，每个约300bp长。每个成员其两端有Alu 切割位点(名字的由来)。 α-Amanitin(鹅膏覃碱)：是来自毒蘑菇Amanita phalloides 二环八肽，能抑制真核RNA聚合酶，特别是聚合酶II 转录。 Amber codon (琥珀密码子)：核苷酸三联体UAG，引起蛋白质合成终止的三个密码子之一。 Amber mutation (琥珀突变)：指代表蛋白质中氨基酸密码子占据的位点上突变成琥珀密码子的任何DNA 改变。 Amber suppressors (琥珀抑制子)：编码tRNA的基因突变使其反密码子被改变，从而能识别UAG 密码子和之前的密码子。 Aminoacyl-tRNA (氨酰-tRNA)：是携带氨基酸的转运RNA，共价连接位在氨基酸的NH2基团和tRNA 终止碱基的3`或者2`-OH 基团上。 Aminoacyl-tRNA synthetases (氨酰-tRNA 合成酶)：催化氨基酸与tRNA 3`或者2`-OH基团共价连接的酶。Amphipathic structure(两亲结构)：具有两个表面，一个亲水，一个疏水。脂类是两亲结构，一个蛋白质结构域能够形成两亲螺旋，拥有一个带电的表面和中性表面。 Amplification (扩增)：指产生一个染色体序列额外拷贝，以染色体内或者染色体外DNA形式簇存在。Anchorage dependence (贴壁依赖)：指正常的真核细胞需要吸附表面才能在培养基上生长。 Aneuploid (非整倍体)：组成与通常的多倍体结构不同，染色体或者染色体片段或成倍丢失。 Annealing (退火)：两条互补单链配对形成双螺旋结构。 Anterograde (顺式转运)：蛋白质质从内质网沿着高尔基体向质膜转运。 Antibody (抗体)：由B 淋巴细胞产生的蛋白质(免疫球蛋白质)，它能识别特殊的外源“抗原”，从而引起免疫应答。 Anticoding strand (反编码链)：DNA 双链中作为膜板指导与之互补的RNA 合成的链。 Antigen (抗原)：进入基体后能引起抗体(免疫球蛋白质)合成的物质。 Antiparallel (反式平行)：DNA双螺旋以相反的方向组织，因此一条链的5`端与另一条链的3`端相连。Antitermination protein (抗终止蛋白质)：能够使RNA聚合酶通过一定的终止位点的蛋白质。 AP endonucleases (AP 核酸内切酶)：剪切掉DNA 5`端脱嘌呤和脱嘧啶位点的酶 Apoptosis (细胞凋亡)：细胞进行程序性死亡的能力；对刺激应答使通过一系列特定反应摧毁细胞的途径
第一章绪论 1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或 DNA 的复制、转录、表达和 调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、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。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 2. 分子生物学研究内容有哪些方面？ 分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组 成部分。由于 50 年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存 储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。 B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3. 分子生物学发展前景如何？ 21 世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因 组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。 4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 社会意义：人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有 重大科学意义、经济效益和社会效益。 1）.极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化； 2）.促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业； 3）.基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。 科学意义： 1）确定人类基因组中约 5 万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能 2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节 3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA 复制、基因转录及表达调控中 的影响与作用 4）研究空间结构对基因调节的作用
第0章绪论 一、名词解释 1.分子生物学 2.单克隆抗体 二、填空 1．分子生物学的研究内容主要包含（）、（）、（）三部分。 三、是非题 1、20世纪60年代，Nirenberg建立了大肠杆菌无细胞蛋白合成体系。研究结果发现poly(U)指导了多聚苯丙氨酸的合成，poly(G)指导甘氨酸的合成。（×） 四、简答题 1. 分子生物学的概念是什么？ 2. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 3. 分子生物学研究内容有哪些方面？ 4. 分子生物学发展前景如何？ 5. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 6．简述分子生物学发展史中的三大理论发现和三大技术发明。 7. 简述分子生物学的发展历程。 8. 二十一世纪生物学的新热点及领域是什么？ 9. 21世纪是生命科学的世纪。20世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。试阐述分子生物学研究领域的三大基本原则，三大支撑学科和研究的三大主要领域？ 答案： 一、名词解释 1.分子生物学：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。
2.单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 二、填空 1.结构分子生物学，基因表达与调控，DNA重组技术 三、是非题 四、简答题 1. 分子生物学的概念是什么？ 答案： 有人把它定义得很广：从分子的形式来研究生物现象的学科。但是这个定义使分子生物学难以和生物化学区分开来。另一个定义要严格一些，因此更加有用：从分子水平来研究基因结构和功能。从分子角度来解释基因的结构和活性是本书的主要内容。 2. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、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。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 3. 分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来
1.（1）说明基因组的大小和基因组复杂性的含义 基因组的大小：指在基因组中DNA的总量 基因组复杂性：指基因组中所有单一序列的总长度 （2）这个基因组的大小怎样？4000bp （3）这个基因组的复杂性如何？450 bp 2.试比较原核生物与真核生物的翻译 原核生物与真核生物的翻译比较如下：仅述真核生物的，原核生物与此相反。 ①起始Met不需甲酰化 ②无SD序列，但需要一个扫描过程 ③tRNA先于mRNA与核糖体小亚基结合 ④起始因子比较多 ⑤只一个终止释放因子 3.试比较真核生物与原核生物mRNA转录的主要区别 原核生物：操纵子RNA聚合酶核心酶加δ因子不需加工与翻译相偶联类核 真核生物：单基因RNA聚合酶Ⅱ聚合酶加转录因子需加工故与翻译相分离核内 4.激活蛋白（CAP）对转录的正调控作用 环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP，cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP。当大肠杆菌生长在缺乏葡萄糖的培养基中时，CAP合成量增加，CAP具有激活乳糖（Lac）等启动子的功能。一些依赖于CRP的启动子缺乏一般启动子所具有的典型的-35区序列特征（TTGACA）。因此RNA聚合酶难以与其结合。 CAP的存在（功能）：能显著提高酶与启动子结合常数。主要表现以下二方面： ①CAP通过改变启动子的构象以及与酶的相互作用帮助酶分子正确定向，以便与-10区结合，起到取代-35区功能的作用。 ②CAP还能抑制RNA聚合酶与DNA中其它位点的结合，从而提高与其特定启动子结合的概率。 5.原核生物与真核生物启动子的主要差别 原核生物 TTGACA——TATAA T——起始位点 -35 -10 真核生物 增强子——GC——CAAT——TA TAA——5mGpp——起始位点 -110 -70 -25 6.比较DNA复制和RNA转录的异同 相同点：DNA复制和RNA转录在原理上是基本一致的，体现在： ①这两种合成的直接前提是核苷三磷酸，从它的一个焦磷酸键获得能量促使反应走向合成 ②两种合成都是一个酶为四种核苷酸工作 ③两种合成都是以DNA为模板 ④合成前都必须将双链DNA解旋成单链 ⑤合成的方向都是5-3 7.假设从一种生物抽提了核酸，你将用什么简便的方法，区别它是DNA或RNA？是单股或双股？ 我们可用紫外分光光度计对抽提的核酸进行鉴定。因为不同的核苷酸有不同的吸收特性，纯品DNA在260nm与280nm的OD值之比为1.8，纯DNA应为2.0。根据OD值之比即可判断是DNA还是RNA。