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1、分子生物学教案【篇一：分子生物教案】 第一章 绪论 分子生物学是从分子水平上研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。 它是从生物化学，遗传学，微生物学和细胞生物学等学科融汇发展而派生出来的边缘学科。 第一节 分子生物学和医学分子生物学的研究范围 一、核酸的分子生物学 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二、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。 三、信号转导的分子生物学 研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。 第二节 分子生物学发展简史 一、准备和酝酿阶段 确定了蛋白质是
2、生命现象的物质基础 确定了dna是生物遗传的物质基础 二、现代分子生物学的建立和发展阶段 中心法则的建立 对蛋白质结构和功能的进一步认识 三、初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 基因工程技术的建立 基因组研究的开展 基因表达调控机制的揭示 信号转导机制研究的深入 第三节 分子生物学与其他学科及医学的关系 一、分子生物学与其他学科及现代医学相辅相成 二、分子生物学促进中医药研究 分子生物学在中医基础理论研究中的应用 分子生物学在中药研究中的应用 第二章 从核酸到基因组 第一节核酸的分子组成 一、碱基（base） 构成核苷酸的碱基分为嘌呤（pu)和嘧啶（py) 腺嘌呤(a), 鸟嘌呤(g
3、), 胞嘧啶(c), 胸腺嘧啶(t)和尿嘧啶(u)。 中含有：、 中含有：、 二、戊糖 中含有核糖 中含有脱氧核糖三、核苷（nucleoside) 和核苷酸(nucleotide) 核苷是由d-核糖或d-脱氧核糖与嘌呤或嘧啶通过糖苷键连接组成的化合物。 核苷酸是核苷与磷酸残基构成的化合物，即核苷的磷酸 第二节的结构 一、dna的一级结构 核酸链的简写式： 1、字符式： p p 2、线条式： 二、dna的二级结构 右手双螺旋结构 dna双螺旋学说的要点 1）两条链沿逆平行方向伸展，围绕同一中心轴盘绕呈右手双螺旋。2）主链在双链的外侧，侧链在双链的内侧。 3）两条链之间的碱基相互配对，配对原则为a
4、-t，g-c。故a/t=1，4）螺旋每上升一圈需10对碱基，螺距为3.4nm。 5）双螺旋的稳定靠氢键和碱基堆砌力。 左手双螺旋结构 十字结构 g/c=1，a+g/t+c=1。 三股螺旋结构 影像重复序列 三、dna的三级结构 闭环双链dna形成超螺旋结构 一些细菌和病毒的dna分子可形成封闭环状，并多扭曲成麻花状的超螺旋结构。 真核生物细胞核dna形成染色体结构 染色体的组成 主要化学成分: dna、rna、组蛋白和非组蛋白。 组蛋白与dna的含量之比接近1:1，是染色体的稳定成分。属于碱性蛋白质，有5种， 即h1、h2a、h2b、h3和h4。 非组蛋白是酸性蛋白质，协助启动dna复制或转录
5、，调控基因表达。 1%3%，含量最少，变化较大，可能通过与组蛋白、非组蛋白相互作 用调控基因表达。 染色体的结构模型 dna三级结构的生物学意义 1. dna分子的长度在双螺旋基础上高度压缩，有利于包装。 2. 高级结构影响dna双螺旋的解链，影响dna与其他分子的作用，从而影响基因表达。 四、线粒体dna的基本结构 线粒体dna为双链闭环分子，不与蛋白质形成核蛋白结构，分散在线粒体基质的不同区域内。 五、端粒与端粒酶 端粒:以线性染色体形式存在的真核基因组dna末端的一种特殊结构。 组成：端粒dna和端粒结合蛋白（tbp）。 结构特点：d（ttaggg）n构成的58kb长的一段特化区。 功能
6、：保护线性dna的完整复制、保护染色体体末端、决定细胞寿命。 端粒酶：促使端粒合成的酶。 组成：rna和蛋白质，是特殊的核糖核蛋白酶复合体。 功能：以自身的rna为模板合成端粒顺序并添加到染色体末端。 六、dna的变性、复性与分子杂交 1.dna变性：指dna分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。变性的实质：氢键断裂 、碱基间的堆积力遭到破坏 。 变性因素：加热、极端的ph、有机溶剂、尿素及甲酰胺等 。 变性后的改变：溶液粘度降低。溶液旋光性发生改变，增色效应。 解链温度 （融解温度 ）tm：核酸分子内50%的双螺旋结构被破坏的温度。 2.dna复性：指变性dna在适当条件下，二条
7、互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的 现象，它是变性的一种逆转过程。 热变性dna一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为退火。 3.分子杂交： 不同来源的核酸变性后，合并在一处进行复性，形成杂化双链的过程。 第二节 rna的结构和功能 rna与dna不同之处是：核糖/脱氧核糖，尿嘧啶/胸腺嘧啶。 包含、四种核苷酸。【篇二：分子生物学教案】 课次：2 教学目的：使学生了解遗传的细胞学基础，以及染色体的结构和畸变。 重点：掌握核小体的结构。 难点： 复习旧课：了解教学效果。 导入新课： 第一章 遗传的细胞学基础（2学时） 第一节 原核生物和真核生物 （提问学生，回答两者的异同） 1 原核生物：原
8、核生物没有真正的细胞核，遗传物质存在于整个细胞中，无核膜，遗传物质dna有时相对集中，以裸露的形式存在，虽能与少量蛋白质结合，但不构成染色体结构。往往把原核生物的核酸分子称作为原核生物染色体。 2 真核生物 有完整的细胞核，遗传物质存在于细胞核中， 遗传物质与特定的蛋白质结合，组装成染色体结构。有线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网等细胞器。有胞质流动。等。 第二节 细胞的结构和功能（自学） 第三节 染色体 1879年，w. flemming提出了染色质（chromatin）这一术语，用以描述染色后细胞核中强烈着色的细丝状物质。 后来的研究证明染色质和染色体（细胞分裂中期）是同一物质在不同细胞周期
9、中的形态表现。 是同一种物质构成，即dna 蛋白质（组蛋白、非组蛋白）少量的rna、无机盐、脂类、糖类， 它们是在细胞周期中呈动态变化，间期为染色质，m期为染色体。 1染色体的形态特征 1.1着丝粒和主缢痕： 着丝粒（centromere）：是染色体上纺锤丝的附着部位。 主缢痕：是细胞分裂中期，染色体上有一不着色的缢缩部位，称为主缢痕，是纺缍体连接丝与染色体的固定接点，能在细胞分裂中把染色体牵引到细胞的两极，使染色体组合到子细胞的核中。 动粒（kinetochore/着丝点）：有些动物的染色体的主缢痕两侧为一对三层结构的特化部位。这种结构不是所有的生物都有。 着丝粒和动粒是两个不同的概念，前者
10、指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝微管相接触。没有着丝点的染色体将成为游离状，不能组合到子细胞中去而被丢弃。 着丝粒的位置不同在不同染色体上，中着丝粒、近中着丝粒、近端着丝粒、端着丝粒等染色体。 1.2副缢痕和随体 副缢痕：每个染色体上除了主缢痕，个别染色体上还有一个较淡的缢缩部位； 副缢痕常出现在短臂上，与随体相连； 副缢痕往往与核仁的聚集有关，称核仁组织中心。 随体：与副缢痕相连的圆形或椭圆形小体。 1.3 染色粒 减数分裂的粗线期/ 前期，染色体上呈线性排列的念珠状颗粒，是dna局部收缩形成的。 端粒又称端区，是染色体上的
11、末端染色粒，当缺失时，该染色体无正常功能。 功能：保护染色体的完整性和稳定性，防止染色体末端被酶解或两条染色体的端区融合、丢失或重排。 1.5 染色单体 染色单体（chromatid）：中期染色体由两条染色单体组成，两者在着丝粒的部位相互结合，每一条染色单体是由一条dna双链经过螺旋和折叠而形成的，到后期，着丝粒分裂，两条染色单体分离。 2 染色体的超微结构 染色质由dna、组蛋白、非组蛋白及少量rna组成，比例为1：1：（1-1.5）：0.05。可见dna与组蛋白的含量比较恒定，非组蛋白的含量变化较大，rna含量最少。2.1核小体是染色体包装的基本单位 核小体是一种串珠状结构，由核心颗粒和连
12、结dna两部分组成，可描述如下（图12-11）：每个核小体单位包括约200bp的dna、一个组蛋白核心和一个h1；由h2a、h2b、h3、h4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；dna分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被h1锁合；相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线dna。 通过核小体，dna长度压缩了7倍，形成直径为11nm的纤维。但是染色质不以这种状态存在，在电镜下观察用温和方法分离的染色质是直径30nm的纤维，这种纤维的形成有两种解释：由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，构成外径30nm的中空管，长度压缩6倍；由核小体纤维z字形折叠而成，
13、长度压缩40倍。 对于更高级染色体包装方式，至今尚不明确。有两种模型： 1）螺线管模型：二级结构是它由核小体长链螺旋化盘绕成为螺线体，个核小体绕成一圈，成为缩短了六倍的螺线体；但是螺线管的进一步包装成染色体却不同看法。 2）支架环模型 目前多认为30nm的纤维折叠为一系列的环（loop）围绕并连接在非组蛋白支架上，这种支架环结构进一步盘旋折叠，组后帮装为染色单体结构（课本17页图1-7）。 2.2 特殊结构的支架环结构 2.2.1灯刷染色体 这种染色体最早发现于鱼类、两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期。双线期是卵黄合成的旺盛期。由于染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故名灯刷染色体。 侧环是由
14、dna分子外被基质所组成，基质的成分是新合成的rna和蛋白质形成复合体，每个侧环代表一个转录单位，合成的rna供卵细胞的发生和早期胚胎发育使用。 2.2.2多线染色体 在昆虫的细胞多见，1881年意大利的balbiani发现于双翅目摇蚊幼虫的唾腺细胞。其特点是：体积巨大（，图1-11，p20），比其它体细胞染色体长100-200倍，体积大1000-2000倍，这是由于核内有丝分裂的结果，即染色体多次复制而不分离。多线性，每条多线染色体由500-4000条解旋的染色体合并在一起形成。体细胞联会，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体。横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹。膨突和环，在幼虫发育的某个
15、阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突/胀泡（puff），或巴氏环（balbiani ring）。 2.3 常染色质和异染色质 间期核中染色质可分为常染色质（euchromatin）和异染色质（heterochromatin）。 常染色质是进行活跃转录的部位，呈疏松的环状，电镜下表现为浅染（图12-14）；易被核酸酶在一些敏感的位点（hypersensitive sites）降解。 异染色质的特点是：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)。 结构（组成）异染色质（constitutive heterochromatin）：在所有细胞内和永久都呈异固缩的染色质，多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段，在间期聚集成多个染色中心（chromocenter），由相对简单的高度重复序列构
