《分子生物学基础》课件

分子生物学基础欢迎来到分子生物学的奇妙世界!本课程旨在为您提供分子生物学的坚实基础,涵盖从核酸结构到基因表达调控，再到前沿技术的广泛内容。我们将深入

探讨生命科学的核心原理，并探索分子生物学在医学、农业和环境科学等领

域的应用。通过本课程的学习，您将掌握分子生物学的基本概念、研究方法

和实验技术，为未来的学习和研究奠定坚实的基础。考核方式本课程的考核方式包括平时成绩和期末

考试。平时成绩占30%,包括课堂参与

、作业和实验报告；期末考试占70%,

包括选择题、填空题、简答题和论述题

。考核内容涵盖本课程的所有知识点，重点考察学生对基本概念、基本理论和

基本实验技能的掌握程度。学习要求学生应认真预习、复习，积极参与课堂讨

论和实验操作，按时完成作业和实验报告

。学生应具备一定的生物学和化学基础，

能够独立查阅文献资料，并运用所学知识

解决实际问题。鼓励学生积极思考，勇于

提问，培养科学探究精神。课程目标本课程旨在使学生掌握分子生物学的基本概念、基本理论和基本实验技能，了解

分子生物学的发展历史和前沿动态，培养

学生的科学思维和创新能力。学生将能

够运用所学知识解决实际问题，并为进一

步深入研究分子生物学奠定基础。课程介绍以德电子系魄技术和生能报术为修托，在出相基漂表面构建微型生物化学分断系机，主单科学天中的许多不连续过景(样品盖、生化反区检连度化，微型化，以女现对系自质、标服择生物大子准确，快速，高通保检著基因芯片隔术

蓝雄绑阵利国白所芯片挂术-

请自展(期/款体)柳师列genechin文称DNA

芯对，DNA

绝解判晓容核苷酸ONA进行高语量，大期碟、#行分析的核术待别T

品中的核进行定性和定量分析0MM

水

平

SMP芯片，aTey

CGH8片、DMA单福化芯片m4N4

芯片，milcnoRNA苏

片植愿基因南资、基因8NP,DNA

护基化检而望因表达水平等芯片微阵列制备样品制备分子杂交数据分析品损术描作简单，自动化程度昌，序判款量大，检兹高，应用起画产、成本相时性在码物研究中的应用(培养纪胞再物阳后表达自

析

。韩2得喻作用的蜜白质肥点立的用于白励相五作用的尿典方法，磨吴定聚自族免度共实定友痘与复合物汉浆、westem

印检期三大步骤是出属堵地租对障立的DNA结合结构罐彩转染激活

错棕城共同京点这一顾理西建立的在赫母继单内分

析集白落-蛋白质祖互作用的研究方法。阅指免应荧光黄光共姬造是将够分析电泳注移非望动分析felectrocnoratemoulityshilt

.MSA)也棉凝酸迁移分析oei

shin一

伸在修外研究善白质身核黄帽互作用的术，是

基医颗调控研究的昼典方法，速

一

授术显初用于

陋

究DNA

蜻合缩白和特

DNA序列的相互作用的

济

突

RNA

结

者

银白

和

定的A序电染连移事重动分析EMSA前母单盈交DNA与蛋白质推互作用

1

定义分子生物学是研究生物大分子(如

核酸和蛋白质)的结构、功能及其

相互作用，以及这些分子在生命活

动中的作用机制的学科。它试图从

分子水平上阐明生命现象的本质，

揭示生物的遗传、发育、代谢和调

控等过程的规律。

2

发展历史分子生物学的发展可以追溯到20

世纪初，随着生物化学、遗传学和

物理学等学科的发展，人们开始从

分子水平上研究生命现象。20世

纪50年代，DNA

双螺旋结构的发现

标志着分子生物学的诞生。此后，

分子生物学迅速发展，取得了许多

重要成果，如遗传密码的破译、基因工程技术的建立等。3

研究内容分子生物学的研究内容包括核酸和蛋白质的结构与功能、基因的复制、转录和

翻译、基因表达调控、基因重组和突变、病毒和细菌遗传、真核生物基因组、

细胞信号转导、细胞周期与凋亡、癌症的分子生物学以及分子生物学实验技术等。第一章：分子生物学概述系白质与痛白质相互作用

研

整

术生

3

月场环余交注术对其他学科的影响分子生物学对其他学科产生了深远的影响。在

医学领域，分子生物学为疾病的诊断、治疗和预

防提供了新的手段，如基因诊断、基因治疗和疫

苗开发等。在农业领域，分子生物学为作物改良

和病虫害防治提供了新的方法，如转基因作物和

分子标记辅助育种等。在生命科学中的地位分子生物学是生命科学的核心学科之一，它为生

命科学的其他分支学科提供了理论基础和研究

方法。分子生物学的研究成果不仅加深了我们

对生命现象的理解，而且为解决医学、农业和环

境科学等领域的实际问题提供了新的思路和方法。在环境科学领域分子生物学为环境监测和生物修复提供了新的

技术，如环境DNA

分析和微生物修复等。此外，

分子生物学还为新药开发、生物材料和生物能

源等领域的发展提供了重要的技术支持。分子生物学的重要性新模与功E生物化学方法生物化学方法是研究生物大分子的结构、性质和功能的常用方法。包括

蛋白质分离纯化、酶活性测定、代谢途径分析等。这些方法可以帮助我

们了解生物大分子的基本特征和功能，为分子生物学研究提供基础数据遗传学方法遗传学方法是研究基因的遗传、变异和表达的常用方法。包括突变体筛选、基因定位、遗传图谱构建等。这些方法可以帮助我们了解基因的结

构和功能，以及基因在生命活动中的作用。物理学方法物理学方法是研究生物大分子结构和相互作用的重要方法。包括X射线

晶体衍射、核磁共振、质谱等。这些方法可以帮助我们了解生物大分子

的三维结构和动态变化，为分子生物学研究提供重要的结构信息。分子生物学的研究方法DNA结构DNA

(脱氧核糖核酸)是生物体内的遗传物质，携带着生物体的遗传信息。DNA

分子由两条长链组成，这两条链相互缠绕形成

双螺旋结构。DNA的结构特点决定了其能够稳定地存储和传递

遗传信息，并参与基因的复制、转录和修复等过程。RNA结构RNA

(核糖核酸)是生物体内的另一种重要的核酸，参与蛋白质的合成和基因表达调控等过程。RNA

分子通常是单链结构，

但也可以形成复杂的二级和三级结构。RNA

的结构多样性使其

能够执行多种生物学功能，如mRNA.tRNA和rRNA等。第二章：核酸结构DNA双螺旋结构

沃森-克里克模型沃森-克里克模型是DNA双螺旋结构的经典模型，由詹姆斯

·沃森和弗朗西斯

·克里克于1953年提出。该模型指出，DNA

分子由两条反向平行的链组成，这两条链相互缠绕形成双螺旋结构。DNA的骨架由脱氧核糖和

磷酸基团组成，碱基位于螺旋内部，碱基之间通过氢键连接。

2

碱基配对原则碱基配对原则是DNA双螺旋结构的重要特征，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。这种碱基配对

原则保证了DNA

复制的准确性，并为基因的转录和翻译提供了模板。DNA的化学组成核苷酸结构DNA的基本组成单位是核苷酸，每个核苷酸由一个脱氧核糖、一个磷酸

基团和一个含氮碱基组成。DNA中的碱基有四种：腺嘌呤

(A)

、鸟嘌呤(G)、

胞嘧啶

(C)和胸腺嘧啶(T)。核苷酸通过磷酸二酯键连接形成

DNA链。磷酸二酯键磷酸二酯键是连接DNA链中相邻核苷酸的化学键，由一个核苷酸的3'-羟基与另一个核苷酸的5'-磷酸基团脱水形成。磷酸二酯键的形成使DNA链

具有方向性，DNA

链的两端分别是5'端和3'端。磷酸基团mRNAmRNA(信使RNA)

携带DNA的遗传信息，作

为蛋白质合成的模板。

mRNA

的序列决定了蛋

白质的氨基酸序列。mRNA

在细胞核中合成

,然后转移到细胞质中

与核糖体结合，指导蛋

白质的合成。tRNAtRNA

(转运RNA)

负责将氨基酸运送到核糖体

,参与蛋白质的合成。

每个tRNA

分子都携带

特定的氨基酸，并能够

识别mRNA

上的特定密

码子。tRNA

的结构特

点使其能够与mRNA

和

核糖体相互作用，保证

蛋白质合成的准确性。rRNArRNA

(核糖体RNA)

是

核糖体的重要组成部分

,参与蛋白质的合成。

rRNA

具有催化活性，能够催化肽键的形成。rRNA的结构特点使其

能够与mRNA

和tRNA相互作用，促进蛋白质合成的进行。Biosample

1

Biosample

2Input

IP₂a050205100,000-

(

2.4

×10')Numberofsignficaandreproducible

(DRpPRNA

的类型和功能Numberofsignificantlyenriched

peaks

in

Rep1orRep2Number

ofclustersRN112PWlot001signhcantlyenrichedNA的

复半保留复制半保留复制是指DNA

复制过程中，新合成的DNA

分子由一条旧链和一条新链组成。这种复制方式保证了遗传信息的准确传递，

使子代细胞能够继承母代细胞的遗传特征。复制起始复制起始是指DNA

复制从特定的起始点开始。在原核生物中，通常只有一个复制起始点；而在真核生物中，有多个复制起始点

。复制起始点的选择受到多种因素的调控，包括DNA序列、蛋

白质因子等。2第三章：DNA

复制解旋酶解旋酶负责解开DNA双螺旋结构，为DNA

复制提供单链模板。解旋酶通过消耗ATP能量，破坏DNA

链间的氢键，使DNA双螺旋结构解开。引物酶引物酶负责合成RNA引物，为DNA聚合

酶提供起始点。DNA聚合酶只能从已有

的引物上延伸DNA

链，因此引物酶在DNA

复制过程中起着重要的作用。DNA聚合酶DNA

聚合酶是DNA

复制的核心酶，负责催化DNA

链的合成。DNA

聚合酶具有

聚合活性和校对活性，能够保证DNA复

制的准确性。不同类型的DNA

聚合酶

具有不同的功能，参与不同的复制过程0DNA复制的酶系统复制复制叉冈崎片段DNA聚合酶ⅢDNA连接酶原核生物DNA234原核生物DNA

复制通常从一个复制起始点开始，形成两个复制叉，沿着环状DNA分子双向复制。由于DNA聚合酶只能从5'端向3'端延伸DNA链，因此一条链可以连续复制，称为前导链；而另一条链只能不连续复制，形成冈崎片段。冈崎片段需要

DNA连接酶连接成完

整的DNA

链。DNA

聚合酶Ⅲ是原核生物DNA

复制的主要酶，具有高效的聚合活性和校对活性。真核生物DNA

复制与原核生物DNA

复制有所不同。真核生物DNA

分子是线性的，而且长度较长，因此需要多个复制起始点才能保证复制的效率。真核生物DNA复制是多拷贝复制，即每个复制起始点都能够启动一次复制。端粒复制是真核生物DNA复制的一个特殊问题，端

粒酶能够延伸端粒，保证染色体的稳定性。2多拷贝复制真核生物DNA

复制复制起始点端粒酶3核苷酸切除修复核苷酸切除修复是指修复由紫外线、化学物质等引起的DNA损伤。核苷酸切除修复系统能够识别并切除损伤的DNA

片段，然后

利用未损伤的DNA

链作为模板，重新合成DNA

链。核苷酸切除修

复对于保护细胞免受环境因素的损伤至关重要。错配修复错配修复是指修复DNA复制过程中发生的碱基错配。错配修复系统能够识别并切除错配的碱基，然后利用正确的碱基作为模板，

重新合成DNA

链。错配修复对于维持基因组的稳定性至关重要0DNA

修复机制基

因DNA放

大结构示意可能没内含子)启

动

子放

大DNA

单链配对形成mRNADNAmRNA形成成熟根氨基酶肽链一氨基酸肽链折叠成有功能的

蛋白(当然可以多个蛋

白基团形成更复杂的蛋

白)12中心法则中心法则描述了遗传信息的流动方向，即DNA→RNA→蛋白质。DNA是遗传信息的存储和传递者，RNA是遗传信息的中间载体，

蛋白质是生命活动的主要执行者。中心法则是分子生物学的核

心理论之一。转录过程概述转录是指以DNA

为模板合成RNA

的过程。转录过程包括起始、延伸和终止三个阶段。转录的产物是RNA

分子，包括mRNA.tRNA

和rRNA

等。转录过程受到多种因素的调控，包括

DNA序列、蛋白质因子等。第四章：转录IA

直接行使功能外显子内含子程一样基

因mRNA原核生物转录RNA聚合酶原核生物RNA聚合酶是转录的核心酶，负责催化RNA链的合成。原核生物RNA

聚合酶由多个亚基组成，包括α、β、β'和σ等。σ亚基负责识别

启动子，其他亚基负责催化RNA链的合成。2

启动子结构启动子是RNA

聚合酶结合并启动转录的DNA

序列。原核生物启动子通常位于转录起始位点的上游，包括-10区和-35区等。启动子的序列决定

了RNA聚合酶的结合效率和转录的起始位置。geneIntron1

Exon

2Intron

2CDS

CDS

CDSstart

codon;AUG

stop

codons:UGA,UAG,UAA3'UTRCDS(Coding

sequence)n

start

siteRNA

聚合酶ⅢRNA

聚合酶Ⅲ负责转录tRNA

基因和部分小RNA

基因，tRNA

负责将氨基酸运送到核糖体，参与蛋白质的合成。RNA聚合酶Ⅲ的活性受到多种因素的

调控，包括细胞生长状态和发育阶段等。RNA

聚合酶IIRNA聚合酶II负责转录mRNA

基因，mRNA

是蛋白质合成的模板

。RNA

聚合酶I的活性受到多种

因素的调控，包括转录因子和染

色质结构等。RNA聚合酶IRNA聚合酶I负责转录rRNA

基因，rRNA

是核糖体的重要组成部分，

参与蛋白质的合成。RNA

聚合酶I

的活性受到多种因素的调控，包括细胞生长状态和营养条件等。真核生物转录5'帽子结构5'帽子结构是指在mRNA

的5'端添加一个修饰的鸟嘌呤核苷酸。5'帽子结构能够保护mRNA

免受核酸酶的降解，并促进mRNA与核

糖体的结合，从而提高

翻译的效率。3'多聚A

尾3'多聚A尾是指在mRNA

的3'端添加一段

由腺嘌呤核苷酸组成的

序列。3'多聚A

尾能够

保护mRNA

免受核酸酶

的降解，并促进mRNA的转运，从而提高翻译的效率。RNA剪接RNA剪接是指切除mRNA

前体中的内含子，并将外显子连接起来的

过程。RNA

剪接能够去

除mRNA

中非编码序列，

并产生不同的mRNA

异

构体，从而增加蛋白质

的多样性。转录后加工DNA转录RNA

的图解选择性剪接机制选择性剪接是指同一个基因可以产生多个不同的mRNA

异构体。选择性剪接的机制包括内含子保留、外显子跳跃、5'剪接位

点选择和3'剪接位点选择等。选择性剪接受到多种因素的调控，包括剪接因子和RNA结构等。生物学意义选择性剪接能够增加蛋白质的多样性，使同一个基因能够编码多个不同的蛋白质。选择性剪接在发育、分化和疾病等过程中

起着重要的作用。选择性剪接的异常可能导致疾病的发生。mucleobase-containing

compound

metabolic

prRNA(processingRNA

splicingRNA

splicing,via

transesterificationreactions-10Lsemantic

space

yGene

GO

nameRBP47CSCL33RS2Z33HCF107RS2Z32EMB2770RS41AT5G63370mRNAprocessingmRNA

splicing,via

spliceosomespliceosomal

complexassemblymRNAprocessingmRNA

splicing,via

spliceosomespliceosomaltri-snRNP

complex

assemblv

mRNA

splicing,via

spliceosomemRNAsplicing,via

spliceosomenitrogen

compound

metabolic

propost-embryon

ic

developmentsemantic

spacex50/sWTflg22_DAS-5tRNA的结构和功能tRNA(转运RNA)

负责将氨基酸运送到核糖体，参与蛋白质的合成。每个tRNA

分子都携带特定的氨基酸，并能

够识别mRNA

上的特定密码子。

tRNA的结构特点使其能够与mRNA

和核糖体相互作用，保证蛋白质合成的准确性遗传密码遗传密码是指mRNA

上的三联体密码子与氨基酸之间的对应关系。遗传密码

是简并的，即一个氨基酸可以由多个密码子编码。遗传密码是通用的，即几乎所有生物都使用相同的遗传密码。第五章：翻译起始翻译的起始是指核糖体与mRNA

结合，并识别起始密码子的过程。起始密码子通常是AUG,编码甲硫氨酸。起始过程需要起始因子和tRNA

的参与

。延伸翻译的延伸是指核糖体沿着mRNA移动，并按照mRNA上的密码子序

列，将氨基酸添加到肽链上的过程。延伸过程需要延伸因子和tRNA的

参

与

。终止翻译的终止是指核糖体识别终止密码子，并释放肽链的过程。终止密码子包括UAA.UAG和UGA。

终止过程需要释放因子的参与。④

·氨基酸

核

孔③-

DNAUc③

甲

知

乎

@翻译过程23真核生物核糖体真核生物核糖体由60S亚基和40

S亚基组成，总大小为80S。60S亚基包含28

SrRNA.5.8S

rRNA和

5S

rRNA,40S

亚基包含

18S

rRNA。核糖体是蛋白质合成的场所，负责催化肽键的形成o原核生物核糖体原核生物核糖体由50S

亚基和30S

亚基组成，总大小为70S。50S亚基包含23S

rRNA和5S

rRNA,30S亚基包含16S

rRNA。核糖体

是蛋白质合成的场所，负责催化肽键的形成。核糖体结构和功能翻译后修饰1

蛋白质折叠蛋白质折叠是指肽链形成特定的三维结构的过程。蛋白质的折叠受到多种因素的影响，包括氨基酸序列、分子伴侣和环境条件等。蛋白质的

正确折叠是其发挥功能的前提。

2

化学修饰化学修饰是指在蛋白质的特定氨基酸残基上添加化学基团的过程。常

见的化学修饰包括磷酸化、乙酰化、甲基化和糖基化等。化学修饰能

够改变蛋白质的结构和功能，从而调控蛋白质的活性和相互作用。二级结构

三

级

结

构condary

TertiarystructureHelixPolypeptidechainn-canonicalpathwayPri-miRNADebranchingDroshaSpliceosomeDGCR8NUCLEUPre-miRNAExportin5AAAAAADicerRISC

RLCDENDRAXODicerRISCRLCAAAAgo1-4P-bodies:mRNA

storageand/or

degradation概述基因表达调控是指细胞对基因的表达进行控制的过程。基因表达调控能够使细胞在不同的时间和空间表达不同的基因，从而适应不同的环境条件

和生理需求。基因表达调控是生命活动的重要组成部分。调控的必要性基因表达调控对于细胞的生存和发育至关重要。基因表达调控能够使细胞在不同的时间和空间表达不同的基因，从而适应不同的环境条件和生理

需求。基因表达调控的异常可能导致疾病的发生。第六章：基因表达调控Translocation

to

de

and

axonsAgo1-4of

translationCanonicalpathwayAAARNAtrimmingCYTOPLAgoAAA乳糖操纵子乳糖操纵子是原核生物基因表达调控的经典例子。乳糖操纵子包含多个基

因，负责编码乳糖代谢所需的酶。乳

糖操纵子的表达受到乳糖和葡萄糖的

调控，只有在乳糖存在且葡萄糖不存

在的情况下，乳糖操纵子才能被激活色氨酸操纵子色氨酸操纵子是原核生物基因表达调控的另一个例子。色氨酸操纵子包含

多个基因，负责编码色氨酸合成所需

的酶。色氨酸操纵子的表达受到色氨

酸的调控，只有在色氨酸缺乏的情况

下，色氨酸操纵子才能被激活。trprepressorperator

trpE

trpDtrpC

trpB

trpAtrpE

trpD

trpC

trpB

trpA原核生物基因表达调控EDEnzyme

1

Enzyme2ThetrpOperon

SystemEnzymesthatsynthesizetryptophanBEnzyme

3第二次转酯反应AG

一

OH图14-18

剪接过程的二次转酯反应真核生物转录水平调控2沉默子沉默子是能够抑制转录的DNA序列。沉默子通常位于转录起始位点的远端，能够与转录因子结合，并与启动子区域的转录复合

物相互作用，从而抑制转录的效率。增强子增强子是能够增强转录的DNA序列。增强子通常位于转录起始位点的远端，能够与转录因子结合，并与启动子区域的转录复合

物相互作用，从而增强转录的效率。组蛋白修饰组蛋白修饰是指在组蛋白的特定氨基酸残基上添加化学基团的过程。常见的组

蛋白修饰包括乙酰化、甲基化和磷酸化

等。组蛋白修饰能够改变染色质的结构

和功能，从而调控基因的表达。DNA甲基化DNA

甲基化是指在DNA

的胞嘧啶碱基上添加甲基基团的过程。DNA甲基化

能够改变DNA

的结构和功能，从而调控

基因的表达。DNA

甲基化通常与基因的沉默相关。表观遗传调控转录后调控是指在转录完成后，对mRNA

的加工、转运、翻译和降解进行调控的过程。转录后调控能够快速响应环境变化，并精细调控基因的表达。miRNA

(微小RNA)

是一类小的非编码RNA分子，能够通过与mRNA结合，抑制mRNA的翻译或促进mRNA

的降解。RNA

结合蛋白能够与mRNA结合，调控mRNA的稳定性、转运和翻译。mRNA的稳定性是指mRNA在细胞中存在的时长，mRNA的稳

定性受到多种因素的调控。miRNA23RNA结合蛋白mRNA稳定性转录后调控基因重组是指DNA

分子之间发生交换的过程。基因重组能够产生新的基因组合，增加遗传多样性，并参与DNA

修复和染色体分离等过程。同源重组是指发生在具有相似序列的DNA

分子之间的重组。位点特异性重组是指发生在特定DNA序列之间的重组。2第七章：基因重组位点特异性重组同源重组转座机制转座子的转座机制包括切除-插入机制和复制-插入机制。切除-插入机制是指转座子从原来的位置切除，然后插入到新的位置。

复制-插入机制是指转座子复制一份拷贝，然后插入到新的位置，

原来的位置仍然保留转座子。分类转座子是一类能够在基因组中移动的DNA

序列。转座子可以分为DNA

转座子和逆转录转座子。DNA

转座子通过DNA

复制的方

式进行转座，逆转录转座子通过RNA逆转录的方式进行转座。转座子Typsof

Mutatlonsnutation

MissiTACACCGAGGCanscriptionTr5′……anslationemutationranscriptionranslation第八章：基因突变

1

点突变点突变是指DNA

序列中单个碱基的改变。点突变可以分为碱基置换、碱基插入和碱基缺失。碱基置换是指一个碱基被另一个碱基替换。碱

基插入是指在DNA

序列中插入一个碱基。碱基缺失是指从DNA

序列中

删除一个碱基。

框移突变框移突变是指由于碱基插入或碱基缺失，导致阅读框发生改变的突变。

框移突变通常会导致蛋白质的氨基酸序列发生改变，甚至产生终止密码

子，从而导致蛋白质的功能丧失。Typsof

Mutatlonsoutation

MissiTACACCGAGGCanscriptionTr5′……anslationemutationranscriptionranslation自发突变自发突变是指在没有外界诱变剂的作用下发生的突变。自发突变的原因包括DNA

复制错误、DNA

损伤和DNA

修复错误等。自发突变的频率很低

,但由于细胞分裂的持续进行，自发突变仍然是基因组变异的重要来源。诱导突变诱导突变是指在外界诱变剂的作用下发生的突变。诱变剂包括物理诱变剂(如紫外线、X射线)和化学诱变剂(如亚硝酸、烷化剂)等。诱变剂

能够损伤DNA,并导致DNA

复制或修复错误，从而诱发突变。突变的分子机制Transducing

particleIntegration

of

donor

DNAinto

recipient

chromosomeStablegenetransferDestructionof

host

DNASynthesisofvirusDNAand

coat

proteinsViruscapsidsynthesisandvirusassemblyLysisofcellwith

releaseof

phage

particles

andsubsequentinfectionof

another

cellSurvival

ofAbortiveUnsuccessful

genetransfer噬菌体生活周期噬菌体是感染细菌的病毒。噬菌体的生活周期包括吸附、侵染、复制、组

装和释放等阶段。噬菌体可以分为烈

性噬菌体和温和噬菌体。烈性噬菌体

能够裂解细菌，释放子代噬菌体。温

和噬菌体能够整合到细菌的基因组中

,与细菌共存。细菌接合转化转导细菌接合是指细菌之间通过质粒转移DNA的过程。细菌转化是指细菌从环

境中摄取DNA的过程。细菌转导是指

噬菌体将DNA

从一个细菌转移到另一

个细菌的过程。这些遗传物质转移方

式能够增加细菌的遗传多样性，并促

进细菌的进化。第九章：病毒与细菌遗传9Generalized

Transduction

by

Bacteriophages.

See

text

for

details.第十章：真核生物基因组基因组结构真核生物基因组是指真核生物细胞核内的所有遗传物质。真核生物基因组的结构复杂，包括编码基因、非编码基因、重复序

列和转座子等。真核生物基因组的大小差异很大，从几百万个

碱基对到几百亿个碱基对不等。重复序列重复序列是指在基因组中重复出现的DNA序列。重复序列可以分为高度重复序列、中度重复序列和低度重复序列。重复序列

的功能尚不完全清楚，可能与染色体结构、基因表达调控和基

因组进化有关。染色质高级结构染色质高级结构是指核小体进一步折叠和卷曲形成的结构。染色质高级结构能

够更加有效地压缩DNA,并调控基因的

表达。染色质高级结构包括30纳米纤

维、染色质环和染色体等。核小体核小体是染色质的基本结构单位，由DNA

和组蛋白组成。DNA

缠绕在组蛋白八聚体上，形成核小体。核小体能够压缩DNA,

并调控基因的表达。染色体结构IntegrinsCASRACK1

Rap1SpryRao

[CAMPISpredAMPKPKCBFalTpl2/Cot1.AZD6244lon

ChannelsReceptorsErk1eBmMNK12p90RSK

MKP3→CytcplasmicAnchcringcdc25Erk12

MSK12Transciption信号分子和受体细胞信号转导是指细胞接收和响应外界信号的过程。信号分子是细胞间通讯的媒介，受体是细胞接收信号的蛋白质。信号分子

与受体结合，能够激活细胞内的信号通路，从而调控细胞的生理

活

动

。信号传递途径信号传递途径是指从受体到效应分子的一系列分子事件。信号传递途径能够将外界信号转化为细胞内的信号，并放大信号的强

度。信号传递途径包括多种蛋白质和酶，它们的相互作用能够调

控

细

胞

的

生

理

活

动

。第十一章：细胞信号转导MAP

KinaseSignalingcRaf

B-Raf

HeterodimerSL0101

BHD1879//PD98059

U0126经2MEK12MEK1Erk12PYK2RTKssos·chemokines·a-latrotoxinNH₂e₃Effector·enzyme

2

磷脂酰肌醇通路磷脂酰肌醇通路是指由G蛋白偶联受体激活磷脂酶C(PLC),

产生IP3和DAG作为第二信使的信号通路。IP3能

够释放内质网中的钙离子，钙离子能够激活蛋白激酶C(PKC),PKC能够磷酸化多种蛋白质，从而调控细胞的生

理活动。cAMP通路cAMP

通路是指由G蛋白偶联受体激活腺苷酸环化酶，产

生cAMP

作为第二信使的信号通路。cAMP能够激活蛋白

激酶A(PKA),PK

A能够磷酸化多种蛋白质，从而调控细

胞的生理活动。G

蛋白偶联受体信号通路ReceptorOut1MAPK通路MAPK

通路是指由酪氨酸激酶受体激活MAPK

激酶级联反应的信号通路。MAPK

激酶级联反应能够激活MAPK,MAPK

能够磷酸化多种蛋白质，从

而调控细胞的生理活动，包括细胞生长、分化和凋亡等。Pl3K-Akt通路Pl3K-Akt

通路是指由酪氨酸激酶受体激活PI3K,产

生PIP3

的信号通路。PIP3

能够激活Akt,Akt

能够磷酸化多种蛋白质，从而调控细胞的生理活动，

包括细胞生长、增殖和凋亡等。酪氨酸激酶受体信号通路Cell

135,November14,2008C200B

Eisevier

Ine.DOI10.1016/.cell2008.10.039man(出算母)假暗排

第用籍

nFunctionPhaseS.cerevisiae(Budding

Yeast)S.pombeFission

Yeast)D.melanogaster(FruitFiy)X.laevis(ClawedToad)H.sapier(Humarclin-pendentiases

(CdkscProteinkinasecatalyticsubunit,inactiveunloss

bound

toycinandphosphorylated

byCAKCdk1(Cdc2B);alstagesCdk1

(Cdc2):all

stagesCdk1

(Cdc2:M

phaseCdk1(Cde2):M

phaseCdk1

(CdcM

phaseCdk2(Cdc2c):i16s.5.pouibyCdk2G1/S.SCdk2:G1/

SCdk4:G1,growthrequlationCdk4:G1Cdk4,Cd

G1clinsStago-spocificactivatorsofCdk

catalytic

subunitsG1CIn3binds

Cdk¹)Puc1?binds

Cdk1)CyelinDbinds

Cdk4)CyelinDbnds

Cdk4)CyclinD1,

D2,D3bind

Cdk4

Cdk6)G1/SCln1,2(bindCdk1)Puc1,Cig1?ibind

Cdkt)CyelinEbinds

Cdk2)CyclinEohds

Cdk2)CyclinE

bindsCdksCIb5,6bind

Cdk1)Cig2,Cig1?bind

Cdk1)CyclinAbinds

Cdk1)CyclinA1,A2bnd

Cdk2.Cdk1)CyclinA1,

bind

Cak

Cdkt1)MCIb1,2,3,4bind

Cdk1)Cde13bindsCdkt)CyeclinB,B3bind

Cdk1)CyclinB1,B2bnd

Cdkt)CyelinB1,

tbind

Cdkk-actiating

ase(CAK)Phosphorylates

Cdk

subunitat

single

threoninein

active

ste

requredfor

full

Cdk

activtymonomerieCak1(CM1)Csk1Cdk-relatedMes6+cyclin

Mes2)Cdk7(cyclinH)Cdk7(+cycinHCdk7(cycinHCaphase-omotingmplex)iquitinkgaso-

tivatingbunitsStage-spocificachivatorsofmutisubunitAPC

coreAnaphase

onsetCdc20sip1Fizzy

Fzy)Cdc20(p550FzzyLateM.G1cdh1(Hctt)Srw1(Ste9)Fizzy-relatedFz,

RaplCdh1Fiz

related)MelosisAma¹Mtr1Cortex?A细胞周期各阶段细胞周期是指细胞从一次分裂结束到下一次分裂开始的完整过程。细胞周

期包括G1期

、S

期

、G2期和M期

。G1

期是细胞生长和准备DNA

复制的阶段

,S期是DNA

复制的阶段，G2期是细胞准备分裂的阶段，M期是细胞分裂的

阶段。周期蛋白和CDK周期蛋白和CDK

是细胞周期调控的关键分子。周期蛋白的浓度随着细胞周

期的进行而周期性变化，CDK是周期

蛋白依赖性激酶，只有与周期蛋白结

合才能激活。周期蛋白-CDK

复合物

能够磷酸化多种蛋白质，从而调控细

胞周期的进行。inapShot:Cell-Cycle

RegulatorsIvid

O.Morganlversity

of

Califormia,SanFrancisco,CA94143,USA第十二章：细胞周期与凋亡INTERPHASE

MITOSISCYTOKINESISNay

Death

ligands(FASL,TNF-a,TRAIL)Death

receptors(FASR,TNFR1,TRAIL,R1/R2)Stress,DNA,damage

IRE1TRAF2MtochondriaCytochrome

cJHK

p38

MACytochrom

CreleaseCaspase-12BImApil-1←Caspases-9activation

inApoptosomeActivatesCaspase-9MitochondriaActivatesCaspase-3,-6,-7

Apoptosisptosis内源性途径细胞凋亡的内源性途径是指由细胞内部因素引起的细胞凋亡。内源性途径通常是由线粒体释放细胞色素c

激活caspase

蛋白，

从而启动细胞凋亡程序。外源性途径细胞凋亡的外源性途径是指由细胞外部因素引起的细胞凋亡。外源性途径通常是由死亡受体激活caspase

蛋白，从而启动细胞

凋亡

程

序

。细胞凋亡Cycochrom

CProcapase-9←Intrinsic

pathwayCleaves

BidLBidASK1Bcl-2原癌基因原癌基因是指正常细胞中存在的，能够

促进细胞生长和增殖的基因。当原癌基因发生突变或过度表达时，就会转化为

癌基因，从而导致细胞的恶性转化。抑癌基因抑癌基因是指正常细胞中存在的，能够抑制细胞生长和增殖的基因。当抑癌基

因发生突变或失活时，就会导致细胞的

恶性转化。第十三章：癌症的分子生物学癌症的发生是一个多步骤的过程，需要多个基因突变和表观遗传改变的积累。癌症的发生通常包括启动、促进、进展和转移等阶段。基因突变积累是指细胞在分裂过程中逐渐积累基因突变，从而导致细胞的恶性转化。表观遗传改变是指在没有基因突变的情况下，基因表

达发生的改变，这些改变也能够促进癌症的发生。转移血管生成侵袭生长失控启动癌症发生的多步骤理论2345核酸提取是指从生物样品中分离和纯化DNA或RNA的过程。核酸提取的方法包括酚-氯仿提取法、柱层析法和磁珠法等。电泳技术是指利用电场分离带电分子的技术。电泳技术可以用于分离和分析DNA.RNA和蛋白质等。2第十四章：分子生物学实验技术(一)核酸提取电泳技术原理聚合酶链式反应

(PCR)

是一种体外扩增DNA的技术。PCR

的原理是利用DNA

聚合酶，在特定的引物和温度条件下，对DNA

片

段进行指数扩增。PCR

技术具有灵敏、快速和高效的特点，被广

泛应用于分子生物学研究和临床诊断等领域。应用PCR

技术的应用非常广泛，包括基因克隆、基因突变检测、基因表达分析、病原体检测和法医鉴定等。PCR

技术还可以与其他技

术结合，如定量PCR、

逆转录PCR

和数字PCR

等，从而实现更加精

确和灵敏的检测。聚合酶链式反应

(PCR)DNA

测序技术Sanger

法Sanger

法是一种经典的DNA测序技术，由弗雷德里克桑格于1977年发

明。Sanger

法的原理是利用DNA

聚合酶，在ddNTP

的存在下，合成不同

长度的DNA

片段，然后通过电泳分离和荧光检测，确定DNA

序列。2

新一代测序技术新一代测序技术

(NGS)是指近年来发展起来的高通量DNA测序技术

。NGS技术具有通量高、速度快和成本低的特点，被广泛应用于基因

组测序、转录组测序和宏基因组测序等领域。d

to

template

strandLLLLCALCIGLAC

e

strand-5'5′3'5′tionwhenaddATP

is

inserted2.Reaction

iDNA

polymdATPdCTPdGTPdTTPsmallamouI

dideoxynucl4.Newly

syn

recovered.

the

A

lane

shown

as5知酶连酶连

ampr

ampr第十五章：分子生物学实验技术(二)基因克隆基因克隆是指将特定的DNA片段插入到载体中，并在宿主细胞中进行扩增的过程。基因克隆是分子生物学研究的重要手段，

可以用于获取大量的目标基因，并进行后续的功能研究。表达载体构建表达载体是指能够将目标基因在宿主细胞中表达的载体。表达载体通常包含启动子、核糖体结合位点、多克隆位点和终

止子等元件。表达载体的构建是基因表达研究的关键步骤。真核表达系统真核表达系统是指利用酵母、动物细

胞或植物细胞等真核生物作为宿主细

胞，表达外源基因的系统。真核表达

系统能够进行蛋白质的正确折叠和修

饰，更接近天然状态，被广泛应用于蛋

白质药物开发和功能研究等领域。原核表达系统原核表达系统是指利用细菌等原核生物作为宿主细胞，表达外源基因的系

统。原核表达系统具有生长快速、成

本低廉和易于操作的特点，被广泛应

用于蛋白质生产和功能研究等领域。因设计与合成赛尔瑞成一站式服务重组蛋白定制基因表达系统3245转化及小量诱导表达

蛋白大量制备蛋白鉴定蛋白纯化表达质粒2CRISPR/Cas9技术CRISPR/Cas9

技术是一种新兴的基因编辑技术，利用Cas9蛋白和sgRNA,对基因组的特定位置进行切割。CRISPR/Cas9技术具有

操作简单、效率高和成本低的特点，被广泛应用于基因编辑和基

因治疗等领域。同源重组同源重组是一种基因编辑技术，利用细胞自身的DNA

修复机制，将外源DNA

片段插入到基因组的特定位置。同源重组可以用于基因

敲除、基因敲入和基因修复等。基因敲除和基因敲入Genomic

DNA序列比对序列比对是指将两个或多个DNA

或蛋白质序列进行比较，寻找序列之间的相

似性和差异。序列比对是生物信息学的

基础，可以用于基因识别、功能预测和进化分析等。基因预测基因预测是指利用生物信息学方法，在基因组序列中识别基因的位置和结构。

基因预测是基因组注释的重要步骤，可

以为基因功能研究提供基础信息。第十六章：生物信息学基础比较基因组学比较基因组学是指对不同生物体的基因组进行比较分析的学科。比较基因组学能够揭示不同生物体之间的进化关系、基因功能差

异和基因组结构变异等。全基因组测序全基因组测序是指对生物体的整个基因组进行测序的过程。全基因组测序能够获取生物体的所有遗传信息，为基因功能研究、疾

病诊断和药物开发等提供重要数据。基因组学转录组学RNA-Seq

技术RNA-Seq技术是一种高通量的转录组测序技术，能够对细胞或组织中的所有RNA

分子进行定量分析。RNA-Seq技术能够揭示基因表达patterns,发现新的转录本和非编码RNA,并研究基因表达调控机制。转录组数据分析转录组数据分析是指对RNA-Seq

数据进行统计分析和生物信息学分析的过程。转录组数据分析能够识别差异表达基因、

GO

富集分析和KEGG

通路分析等，从而揭示基因表达调控的生物学意义。StrategyInitial

RNA

poolSelection/depletionResulting

RNApoolipt

representationAs

dominatessed

RNAc

DNAipt

representationIAsde-emphasizedLegendgen

immmatnon

ribo

pairLimited

transcript

represe

Abundant

RN/LowLimitedtranscriptrepreAbundant

RN/LowTissueIsolate

RNA,DNAserRNA

PolyAreductionselectioncDNA

captureTotal

RNA2质谱技术质谱技术是一种高灵敏度的蛋白质分析技术，能够对蛋白质的分子量、氨基酸序列和修饰状态进行精确测定。质谱技术是蛋白质组学研究的核心

技术，可以用于蛋白质鉴定、定量和修饰分析等。蛋白质相互作用网络蛋白质相互作用网络是指细胞中蛋白质之间相互作用的集合。蛋白质相互作用网络能够揭示蛋白质的功能和调控机制，并为药物靶点发现和疾病

机

制

研

究

提

供

重

要

信

息

。lenDDAMS1m/zMS2m/z蛋白质组学MS2d

Identi■Sample1■SamplenSILACMS1ntensityIntensityb

AcquisitionIntensity22)MS1IntensityTissue

cros5-sectionsforspatial

assaysSpatially

informed

ligand-receptor

andbigand-receptor-targetanalysis知乎@追风单细胞测序单细胞测序是指对单个细胞的基因组、转录组或蛋白质组进行测序的技术

。单细胞测序能够揭示细胞间的异质

性，为研究细胞分化、发育和疾病机

制提供重要信息。空间转录组学空间转录组学是指在保持细胞空间位置信息的情况下，对组织中的基因表

达进行分析的技术。空间转录组学能

够揭示基因表达的空间分布规律，为研究组织发育、疾病发生和药物作用

机制提供重要信息。第十七章：分子生物学前沿技术Cefubype

dentifcationZFNZFN

(锌指核酸酶)是一种基因编辑工具，由锌指蛋白和核酸内切酶

组成。ZFN能够识别特定的DNA

序列，并对其进行切割，从而实现基因编辑。TALENTALEN

(转录激活因子样效应物核酸酶)是一种基因编辑工具，由

TAL效应物和核酸内切酶组成。TALEN能够识别特定的DNA序列，

并对其进行切割，从而实现基因编辑。CRISPR/Cas9CRISPR/Cas9(规律成簇的间隔短回文重复序列及其相关蛋白9)是

一种基因编辑工具，由Cas9

蛋白和sgRNA组成。CRISPR/Cas9能够识别特定的DNA

序列，并对其