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现代分子生物学(课堂PPT)

REPORTING

目录

分子生物学概述

基因与基因组

DNA复制与修复

转录与翻译

基因表达调控

分子生物学技术与应用

PART

01

分子生物学概述

REPORTING

分子生物学是一门从分子水平研究生物大分子的结构和功能的科学，主要关注DNA、RNA和蛋白质等生物大分子的复制、转录、翻译和调控等过程。

分子生物学经历了从基因组学到蛋白质组学、代谢组学等多组学研究的历程，技术手段不断革新，推动了生命科学领域的快速发展。

分子生物学发展

分子生物学定义

基因与基因组

转录与翻译

蛋白质组学

生物信息学

01

02

03

04

研究基因的结构、功能、表达调控以及基因组的结构、功能和演化等。

研究从DNA到RNA的转录过程和从RNA到蛋白质的翻译过程，揭示基因表达的调控机制。

研究细胞内所有蛋白质的种类、数量、功能、相互作用及其动态变化等。

利用计算机科学和数学的方法对生物大分子序列进行分析，挖掘其中的信息和规律。

生物化学研究生物分子的化学变化，而分子生物学则关注这些化学变化如何在分子水平上影响生物体的结构和功能。

与生物化学的关系

遗传学从宏观角度研究生物遗传和变异的规律，而分子生物学则从分子水平上揭示这些规律的内在机制。

与遗传学的关系

细胞生物学研究细胞的结构和功能，而分子生物学则关注细胞内的生物大分子如何在分子水平上实现这些结构和功能。

与细胞生物学的关系

医学关注人类健康和疾病的治疗，而分子生物学则为医学提供了从分子水平上理解疾病发生和发展机制的基础。

与医学的关系

PART

02

基因与基因组

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基因的定义

基因是遗传信息的基本单位，决定生物体遗传特征的一段DNA序列。

基因的结构

基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显子和内含子，外显子负责编码蛋白质，内含子则在转录过程中被剪切掉。

基因突变

基因突变是指基因序列发生改变，包括点突变、插入、缺失等形式，可能导致遗传信息的改变和疾病的发生。

基因组的定义

01

基因组指一个生物体内所有基因的总和，包括核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组等。

基因组的组成

02

基因组由DNA序列组成，包括基因编码区、非编码区和调控序列等。

基因组的特点

03

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组成差异很大。同时，基因组还具有稳定性和可变性，既保持遗传信息的稳定传递，又能在一定条件下发生变异和进化。

基因表达的概念

基因表达是指基因转录成mRNA，再翻译成蛋白质的过程，是实现遗传信息从DNA到蛋白质传递的重要途径。

基因表达的调控

基因表达受到多种因素的调控，包括转录因子、表观遗传修饰、microRNA等。这些调控因素可以影响基因转录和翻译的效率，从而控制蛋白质的合成和生物体的表型。

基因表达与疾病的关系

基因表达的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、遗传病等。因此，研究基因表达的调控机制对于理解疾病的发生和治疗具有重要意义。

PART

03

DNA复制与修复

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起始、延伸、终止三个阶段，涉及多种蛋白质和酶的参与，确保DNA的准确复制。

DNA复制的过程

半保留复制，即新合成的DNA分子中，一条链是旧的，一条链是新的，保证了遗传信息的连续性。

DNA复制的特点

通过碱基互补配对原则，保证了DNA复制的精确性，避免了遗传信息的改变。

DNA复制的精确性

包括碱基损伤、单链断裂、双链断裂等，可由内源性因素（如代谢产物）或外源性因素（如紫外线、化学物质）引起。

DNA损伤的类型

包括直接修复、切除修复、重组修复和SOS修复等，针对不同的损伤类型，采用不同的修复机制。

DNA修复的机制

保证了遗传信息的稳定性和细胞的正常生理功能，避免了突变和癌变等严重后果。

DNA修复的意义

维持生物体的遗传稳定性

DNA复制和修复机制保证了生物体遗传信息的稳定性和连续性，避免了因遗传信息改变而导致的生物性状改变。

DNA是生物体的重要遗传物质，其稳定性和完整性对于生物体的正常生理功能至关重要。DNA复制和修复机制保证了DNA的稳定性和完整性，从而保证了生物体的正常生理功能。

DNA损伤如果得不到及时修复，可能导致基因突变和癌变等严重后果。DNA复制和修复机制可以及时发现并修复DNA损伤，避免这些严重后果的发生。

保证生物体的正常生理功能

避免突变和癌变的发生

PART

04

转录与翻译

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转录的定义

转录的模板

转录的特点

以DNA为模板，合成RNA的过程。

DNA的一条链。

不需要引物，不连续，有校对机制。

翻译的特点

需要tRNA作为适配器，需要多种酶和因子的参与，有校对机制。

翻译的产物

多肽链，进一步加工成为蛋白质。

翻译的模板

mRNA。

翻译的定义

以mRNA为模板