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1、基本内容基本内容 第一篇第一篇 基因基因 第二篇第二篇 蛋白质蛋白质 第三篇第三篇 细胞信号转导的分子机制（略）细胞信号转导的分子机制（略） 第四篇第四篇 细胞增殖、分化与细胞凋亡的分子机制细胞增殖、分化与细胞凋亡的分子机制 第五篇第五篇 分子生物学实验技术分子生物学实验技术 分子生物学（分子生物学（ molecular biology) )是从分子水是从分子水平（基因水平）去研究或解释一切生物学现象，平（基因水平）去研究或解释一切生物学现象，并在分子水平上改造和利用生物的一门学科。并在分子水平上改造和利用生物的一门学科。 基因工程、细胞工程、生物工程、核酸与蛋白基因工程、细胞工程、生物工程、
2、核酸与蛋白质相互作用。质相互作用。 基因工程基因工程是指在人工可以控制的条件下将基因是指在人工可以控制的条件下将基因剪切或重新组合，再导入到生物体内，使这些剪切或重新组合，再导入到生物体内，使这些基因在其中表达并遗传下去。基因在其中表达并遗传下去。基本概念基本概念注释注释 分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命本分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规质、生命活动及其规 的科学。因此分子生物学的科学。因此分子生物学必须研究分子，但是其研究的侧重点必须研究分子，但是其研究的侧重点不是不是化学化学，而是而是生物学生物学，是从分子水平研究生命及其规，是从分子水平研究生命及其规
3、。 病毒病毒 单细胞生物单细胞生物 多细胞生物多细胞生物 分子水平生命活动主要是通过核酸和蛋白质这两分子水平生命活动主要是通过核酸和蛋白质这两类生物大分子的类生物大分子的活动活动来实现的。来实现的。基因的概念基因的概念 遗传学概念：遗传学概念：18651865年孟德尔在提出年孟德尔在提出“遗传遗传”的概的概念时提出的，即基因代表了生物体内任何一种遗念时提出的，即基因代表了生物体内任何一种遗传物质（生物的某一种性状）。传物质（生物的某一种性状）。 分子生物学概念：分子生物学概念：18681868年生化学家发现了核酸（核内酸性物质）年生化学家发现了核酸（核内酸性物质）19251925年年 荚膜（光
4、滑、荚膜（光滑、型）型）型活菌体致病型活菌体致病; ;无荚膜无荚膜（粗糙、（粗糙、型）型）19441944年美国科学家用提出的核酸代替菌体，取得同样年美国科学家用提出的核酸代替菌体，取得同样效果。核酸效果。核酸 基因基因 生物大分子结构研究概念：生物大分子结构研究概念：应用物理学和化学研应用物理学和化学研究核酸大分子究核酸大分子结构和功能结构和功能。基因与基因组的概念基因与基因组的概念 基因基因是生物体的遗传物质，一般是指与生物体某是生物体的遗传物质，一般是指与生物体某些性状有关的核酸（结构基因），以及负责调节些性状有关的核酸（结构基因），以及负责调节控制基因活动的调控基因。控制基因活动的调控
5、基因。 生物体内全部基因称为生物体内全部基因称为基因组（基因组（genome)genome)，包括了，包括了任何染色体体内中的任何一个基因，是一个很庞任何染色体体内中的任何一个基因，是一个很庞大的范围。大的范围。 基因工程技术基因工程技术是要从基因组中分离、纯化、扩增是要从基因组中分离、纯化、扩增某一个目的基因。某一个目的基因。分子克隆技术分子克隆技术 是利用单细胞是利用单细胞( (如大肠杆菌如大肠杆菌) )进行无性繁殖的技术进行无性繁殖的技术 基因的剪切、重组、转化、增殖、分离基因的剪切、重组、转化、增殖、分离 重组重组DNADNA的转化需要载体的转化需要载体, ,最常用的为质粒最常用的为质
6、粒, ,很多质很多质粒本身就是大肠杆菌中提取出来的粒本身就是大肠杆菌中提取出来的, ,是大肠杆菌中是大肠杆菌中染色体外可以复制的环状染色体外可以复制的环状DNA,DNA,可以出入于大肠杆可以出入于大肠杆菌。菌。 重组后的质粒被引入到大肠杆菌中的过程为重组后的质粒被引入到大肠杆菌中的过程为转化转化。限制性内切酶限制性内切酶 没有限制性内切酶的发现和应用就没有分子生物没有限制性内切酶的发现和应用就没有分子生物学的发展。学的发展。 “核酸限制性内切酶核酸限制性内切酶”是一类能识别双链是一类能识别双链DNADNA中特中特定碱基顺序的核酸水解酶，基本上都是从原核生定碱基顺序的核酸水解酶，基本上都是从原核
7、生物中发现提取的。其原本的功能是生物抗击外来物中发现提取的。其原本的功能是生物抗击外来DNADNA的侵袭，犹似高等动物的免疫系统。主要原理的侵袭，犹似高等动物的免疫系统。主要原理是以内切方式水解核酸链中磷酸二酯键是以内切方式水解核酸链中磷酸二酯键 5 5-P -P 3 3-OH-OH型型: :复合功能酶复合功能酶, ,兼有修饰、切割两种特性，识别位兼有修饰、切割两种特性，识别位点和切割位点不一致，不能形成特异片段。点和切割位点不一致，不能形成特异片段。型：与型：与型相似。型相似。型：通常所说的限制性内切酶，识别序列为型：通常所说的限制性内切酶，识别序列为4 46 6个个bpbp。载体载体(ve
8、ctor)(vector) 载体载体是携带靶是携带靶DNADNA片段进入宿主细胞进行扩增和表片段进入宿主细胞进行扩增和表达的工具。达的工具。 质粒（质粒（plasmid)plasmid)为最常用的载体。细菌染色体外为最常用的载体。细菌染色体外小型双链环状小型双链环状DNADNA复制子，对细菌的某些代谢活动复制子，对细菌的某些代谢活动和抗药性表型有一些作用。质粒载体是在天然质和抗药性表型有一些作用。质粒载体是在天然质粒基础上人工改造拼接而成，其不仅可以在细菌粒基础上人工改造拼接而成，其不仅可以在细菌中复制，同时在添加真核细胞复制信号和启动子中复制，同时在添加真核细胞复制信号和启动子后，可构建成真
9、核细胞复制表达的穿梭质粒，用后，可构建成真核细胞复制表达的穿梭质粒，用途非常广泛。途非常广泛。 其他载体：其他载体：噬菌体、粘粒、病毒等噬菌体、粘粒、病毒等基因研究的几种重要分析方法基因研究的几种重要分析方法 限制性内切酶酶谱分析限制性内切酶酶谱分析 核酸分子杂交核酸分子杂交 核苷酸序列分析核苷酸序列分析限制性内切酶谱限制性内切酶谱 利用内切酶的功能对基因组或单个基因进行酶切，利用内切酶的功能对基因组或单个基因进行酶切，经过多种酶（至少三个）的多个切点的反复比较，经过多种酶（至少三个）的多个切点的反复比较，可以得到某一基因的酶切图谱。可以得到某一基因的酶切图谱。 如在某些疾病（特别是遗传病）时
10、，基因结构或如在某些疾病（特别是遗传病）时，基因结构或碱基序列发生变化（突变、缺失、插入），此时碱基序列发生变化（突变、缺失、插入），此时酶切图谱会有改变。利用限制性片段长度多态性酶切图谱会有改变。利用限制性片段长度多态性（RFLPRFLP）进行分析。）进行分析。核酸分子杂交（核酸分子杂交（hybridization)hybridization) 具有一定同源性的两条单链在一定条件下（适宜具有一定同源性的两条单链在一定条件下（适宜的温度和离子强度等），可按碱基互补原则退火的温度和离子强度等），可按碱基互补原则退火形成双链，杂交过程是高度特异性的。形成双链，杂交过程是高度特异性的。 杂交的双方是
11、待测序列（靶序列）和探针，通常杂交的双方是待测序列（靶序列）和探针，通常探针是经过标记的（同位素、生物素、化学发光探针是经过标记的（同位素、生物素、化学发光物质），靶序列可以是克隆的基因片段，也可以物质），靶序列可以是克隆的基因片段，也可以是基因组，可以在体外进行（杂交膜上），也可是基因组，可以在体外进行（杂交膜上），也可以在细胞内进行（原位杂交）。以在细胞内进行（原位杂交）。 cDNAcDNA芯片为杂交检测的一个发展。芯片为杂交检测的一个发展。核苷酸序列分析核苷酸序列分析 （sequencing)sequencing)测序分析测序分析是基因研究中最精确的分析，所以又称为是基因研究中最精确的分
12、析，所以又称为一级结构分析。一级结构的了解是进一步分析基一级结构分析。一级结构的了解是进一步分析基因结构和功能关系的前提，同时对基因表达、调因结构和功能关系的前提，同时对基因表达、调控的研究也是非常重要的。控的研究也是非常重要的。 主要方法是主要方法是sangersanger提出的酶法（末端终止法）提出的酶法（末端终止法）和和MaxamMaxam、GilbertGilbert提出的化学降解法。提出的化学降解法。 现在在此基础上将测序工作自动化，大大加快现在在此基础上将测序工作自动化，大大加快了测序的速度，正是有了自动测序技术，才能提了测序的速度，正是有了自动测序技术，才能提前完成了人类基因组的测序工作。前完成了人类基因组的测序工作。