生物信息學(xué)中的生物學(xué)

分子生物學(xué)12/22/20221生物信息學(xué)中的生物學(xué)

分子生物學(xué)12/17/20221內(nèi)容生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)基因工程和核酸研究技術(shù)簡介12/22/20222內(nèi)容生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)12/17/2022生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識12/22/20223生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識12/17/2022地球上的生命史120億年前：第一次大爆炸，宇宙產(chǎn)生50億年前：太陽系誕生40億年前：海洋里出現(xiàn)了類似藻類的原始生物30億年前：出現(xiàn)原核細(xì)胞生物7億年前：演化出各種多細(xì)胞生物，無脊椎動物12/22/20224地球上的生命史120億年前：第一次大爆炸，宇宙產(chǎn)生12/15億年前：寒武紀(jì)大爆發(fā)，海洋中出現(xiàn)大量物 種，大氣中氧含量劇增4億年前：至留紀(jì)大爆發(fā)，O2↑,生命進(jìn)入陸地350萬年前：古脊椎動物中出現(xiàn)猩猩科和人科50萬年前：直立人出現(xiàn)，“北京猿人”3.5萬年前：早期智人出現(xiàn)2萬年前：早期人類出現(xiàn)，“山頂洞人”12/22/202255億年前：寒武紀(jì)大爆發(fā)，海洋中出現(xiàn)大量物 種，大氣中氧生物的分類生物分類體系：界（Kingdom）門（Phyla）綱（Class)目（Order）科（Family）屬（Genus）種（Species）12/22/20226生物的分類生物分類體系：12/17/20226原核生物（Prokaryote）：古細(xì)菌（Archaea）真細(xì)菌（Eubacteria)真核生物（Eurokaryote）生物的進(jìn)化和親緣關(guān)系：遺傳密碼統(tǒng)一性基本生物化學(xué)過程一致性共同祖先演化而來12/22/20227原核生物（Prokaryote）：共同祖先演化而來12/17EubacteriaArchaeaEucarya12/22/20228EubacteriaArchaeaEucarya12/17/噬菌體病毒大腸桿菌釀酒酵母秀麗線蟲果蠅模式生物擬南芥水稻非洲爪蛙斑馬魚家鼠人12/22/20229噬菌體模式生物擬南芥12/17/20229糖：單糖、雙糖、多糖作用：儲存能量、結(jié)構(gòu)材料、分子識別脂肪酸：儲存能量、參與代謝核苷酸和核酸：

A、C、G、T→DNA、RNA氨基酸→蛋白質(zhì)構(gòu)成生物的四類分子12/22/202210糖：單糖、雙糖、多糖構(gòu)成生物的四類分子12/17/202DNA復(fù)制DNA聚合酶→DNA單鏈5’→3’復(fù)制mRNA轉(zhuǎn)錄：mRNA前體→剪接蛋白質(zhì)翻譯mRNA反轉(zhuǎn)錄→cDNA蛋白質(zhì)折疊分子生物學(xué)的中心法則12/22/202211DNA復(fù)制分子生物學(xué)的中心法則12/17/202211中心法則DNADNADNAcDNA結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)/酶mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊相互利用復(fù)制轉(zhuǎn)錄表現(xiàn)型基因型12/22/202212中心法則DNADNADNAcDNA結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)/酶mRNA轉(zhuǎn)錄基因工程和核酸研究技術(shù)簡介12/22/202213基因工程和核酸研究技術(shù)簡介12/17/202213限制性內(nèi)切酶（RestrictionEndonuclease） 限制性內(nèi)切酶+甲基化酶載體：質(zhì)粒、噬菌體、酵母分子克?。壕酆厦告湻磻?yīng)（PCR）超速離心凝膠電泳印跡法DNA測序方法12/22/202214限制性內(nèi)切酶（RestrictionEndonuclea阿爾伯

WemerArber

瑞士生物學(xué)家

巴塞爾Biozentrum大學(xué)

1929～內(nèi)森斯

DanienNathans

美國微生物學(xué)家

霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院

1931～史密斯

HamiltonO．Smith

美國微生物學(xué)家

霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院

1931～限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)者12/22/202215阿爾伯

WemerArber

瑞士生物學(xué)家

巴塞爾Bioz凝膠電泳瓊脂糖電泳聚丙烯胺凝膠電泳脈沖場電泳梯度電泳（DGGE/TGGE）二維凝膠電泳：蛋白質(zhì)電泳12/22/202216凝膠電泳12/17/20221616SrRNAgenePCR16S-23SrRNAgenePCRM123456789101112/22/20221716SrRNAgenePCR16S-23SrRNA聚丙烯胺凝膠電泳12/22/202218聚丙烯胺凝膠電泳12/17/202218分離大分子DNA的方法。脈沖場凝膠電泳（PFGE，PulsedFieldGelElectrophoresis）12/22/202219分離大分子DNA的方法。脈沖場凝膠電泳（PFGE，Pul123456789變性梯度電泳DGGE溫度梯度電泳TGGE12/22/202220123456二維凝膠電泳二維聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)結(jié)合了等電聚焦技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)等電點進(jìn)行分離）以及SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)的大小進(jìn)行分離）。這兩項技術(shù)結(jié)合形成的二維電泳是分離分析蛋白質(zhì)最有效的一種電泳手段。12/22/202221二維凝膠電泳二維聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)結(jié)合了等電聚焦技術(shù)（根印跡法 凝膠→硝酸纖維膜→DNA探針(32P)DNA印跡法(SouthernBlotting)RNA印跡法(NorthernBlotting)蛋白質(zhì)印跡法(WesternBlotting)12/22/202222印跡法12/17/202222 Southern印跡雜交（Southernblot）是1975年由英國人southern創(chuàng)建，是研究DNA圖譜的基本技術(shù)，在遺傳病診斷、DNA圖譜分析及PCR產(chǎn)物分析等方面有重要價值。SouthernBlotting12/22/202223 Southern印跡雜交（Southernblot）是1NorthernBlotting 1979年，J.C.Alwine等提出：將電泳凝膠中的RNA轉(zhuǎn)移到疊氮化的或其他化學(xué)修飾的活性濾紙上，通過共價交聯(lián)作用使它們結(jié)合，因其方法同Southern雜交十分相似，故稱之為Northern雜交。12/22/202224NorthernBlotting 1979年，J.C.AlWesternBlotting 與Southern或Northern雜交方法類似，但WesternBlot采用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳，被檢測物是蛋白質(zhì)，“探針”是抗體，“顯色”用標(biāo)記的二抗。經(jīng)過PAGE分離的蛋白質(zhì)樣品，轉(zhuǎn)移到固相載體（例如硝酸纖維素薄膜）上，固相載體以非共價鍵形式吸附蛋白質(zhì)，且能保持電泳分離的多肽類型及其生物學(xué)活性不變。以固相載體上的蛋白質(zhì)或多肽作為抗原，與對應(yīng)的抗體起免疫反應(yīng)，再與酶或同位素標(biāo)記的第二抗體起反應(yīng)，經(jīng)過底物顯色或放射自顯影以檢測電泳分離的特異性目的基因表達(dá)的蛋白成分。該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于檢測蛋白水平的表達(dá)。12/22/202225WesternBlotting 與Southern或NorDNA測序方法末端終止(Sanger)法： dNTP→ddNTP化學(xué)降解(Maxam-Gilbert)法：焦磷酸測序技術(shù)(pyrosequencing)：

12/22/202226DNA測序方法12/17/202226

是由4種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級聯(lián)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)焦磷酸測序技術(shù)。其原理是:引物與模板DNA退火后在DNA聚合酶(DNApolymerase)ATP硫酸化酶(ATPsulfurylase)熒光素酶(luciferase)和三磷酸腺苷雙磷酸酶(Apyrase)4種酶的協(xié)同作用下將引物上每一個dNTP的聚合與一次熒光信號的釋放偶聯(lián)起來通過檢測熒光的釋放和強(qiáng)度達(dá)到實時測定DNA序列的目的。

焦磷酸測序技術(shù)(pyrosequencing)：

12/22/202227

焦磷酸測序技術(shù)的反應(yīng)體系：

反應(yīng)底物、待測單鏈、測序引物和4種酶。反應(yīng)底物: 5’-磷酰硫酸(adenosine-5’-phosphosulfat，APS)、熒光素(Luciferin)。12/22/202228焦磷酸測序技術(shù)的反應(yīng)體系：12/17/202228

如果發(fā)生堿基配對，就會釋放一個焦磷酸。這個焦磷酸在ATP硫酸化酶和螢光素酶的作用下，經(jīng)過一個合成反應(yīng)和一個化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，最終將螢光素氧化成氧化螢光素，同時釋放出光信號。此反應(yīng)釋放出的光信號實時被儀器配置的高靈敏度CCD（Charge-coupledDevice）捕獲到。有一個堿基和測序模板進(jìn)行配對，就會捕獲到一分子的光信號；由此一一對應(yīng)，就可以準(zhǔn)確、快速地確定待測模板的堿基序列。12/22/202229如果發(fā)生堿基配對，就會釋放一個焦磷酸。這個焦12/22/20223012/17/202230GSFLXTitanium系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的細(xì)菌克隆與挑選，將DNA打斷成隨機(jī)片段，并尋找到乳液PCR這種方法來克隆每個片段。（將DNA放入油包水的乳液中，這樣就省去了反應(yīng)管，并利用表面活性劑來維持乳液的熱穩(wěn)定性。）一個片段=一個磁珠=一條讀長Onefragment=Onebead=Oneread454GSFLX測序儀12/22/202231GSFLXTitanium系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的細(xì)菌克隆與挑選12/22/20223212/17/20223212/22/20223312/17/202233謝謝！12/22/202234謝謝！12/17/202234生物信息學(xué)中的生物學(xué)

分子生物學(xué)12/22/202235生物信息學(xué)中的生物學(xué)

分子生物學(xué)12/17/20221內(nèi)容生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)基因工程和核酸研究技術(shù)簡介12/22/202236內(nèi)容生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)12/17/2022生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識12/22/202237生物信息學(xué)中的生物學(xué)、分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識12/17/2022地球上的生命史120億年前：第一次大爆炸，宇宙產(chǎn)生50億年前：太陽系誕生40億年前：海洋里出現(xiàn)了類似藻類的原始生物30億年前：出現(xiàn)原核細(xì)胞生物7億年前：演化出各種多細(xì)胞生物，無脊椎動物12/22/202238地球上的生命史120億年前：第一次大爆炸，宇宙產(chǎn)生12/15億年前：寒武紀(jì)大爆發(fā)，海洋中出現(xiàn)大量物 種，大氣中氧含量劇增4億年前：至留紀(jì)大爆發(fā)，O2↑,生命進(jìn)入陸地350萬年前：古脊椎動物中出現(xiàn)猩猩科和人科50萬年前：直立人出現(xiàn)，“北京猿人”3.5萬年前：早期智人出現(xiàn)2萬年前：早期人類出現(xiàn)，“山頂洞人”12/22/2022395億年前：寒武紀(jì)大爆發(fā)，海洋中出現(xiàn)大量物 種，大氣中氧生物的分類生物分類體系：界（Kingdom）門（Phyla）綱（Class)目（Order）科（Family）屬（Genus）種（Species）12/22/202240生物的分類生物分類體系：12/17/20226原核生物（Prokaryote）：古細(xì)菌（Archaea）真細(xì)菌（Eubacteria)真核生物（Eurokaryote）生物的進(jìn)化和親緣關(guān)系：遺傳密碼統(tǒng)一性基本生物化學(xué)過程一致性共同祖先演化而來12/22/202241原核生物（Prokaryote）：共同祖先演化而來12/17EubacteriaArchaeaEucarya12/22/202242EubacteriaArchaeaEucarya12/17/噬菌體病毒大腸桿菌釀酒酵母秀麗線蟲果蠅模式生物擬南芥水稻非洲爪蛙斑馬魚家鼠人12/22/202243噬菌體模式生物擬南芥12/17/20229糖：單糖、雙糖、多糖作用：儲存能量、結(jié)構(gòu)材料、分子識別脂肪酸：儲存能量、參與代謝核苷酸和核酸：

A、C、G、T→DNA、RNA氨基酸→蛋白質(zhì)構(gòu)成生物的四類分子12/22/202244糖：單糖、雙糖、多糖構(gòu)成生物的四類分子12/17/202DNA復(fù)制DNA聚合酶→DNA單鏈5’→3’復(fù)制mRNA轉(zhuǎn)錄：mRNA前體→剪接蛋白質(zhì)翻譯mRNA反轉(zhuǎn)錄→cDNA蛋白質(zhì)折疊分子生物學(xué)的中心法則12/22/202245DNA復(fù)制分子生物學(xué)的中心法則12/17/202211中心法則DNADNADNAcDNA結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)/酶mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊相互利用復(fù)制轉(zhuǎn)錄表現(xiàn)型基因型12/22/202246中心法則DNADNADNAcDNA結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)/酶mRNA轉(zhuǎn)錄基因工程和核酸研究技術(shù)簡介12/22/202247基因工程和核酸研究技術(shù)簡介12/17/202213限制性內(nèi)切酶（RestrictionEndonuclease） 限制性內(nèi)切酶+甲基化酶載體：質(zhì)粒、噬菌體、酵母分子克?。壕酆厦告湻磻?yīng)（PCR）超速離心凝膠電泳印跡法DNA測序方法12/22/202248限制性內(nèi)切酶（RestrictionEndonuclea阿爾伯

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1929～內(nèi)森斯

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1931～史密斯

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1931～限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)者12/22/202249阿爾伯

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巴塞爾Bioz凝膠電泳瓊脂糖電泳聚丙烯胺凝膠電泳脈沖場電泳梯度電泳（DGGE/TGGE）二維凝膠電泳：蛋白質(zhì)電泳12/22/202250凝膠電泳12/17/20221616SrRNAgenePCR16S-23SrRNAgenePCRM123456789101112/22/20225116SrRNAgenePCR16S-23SrRNA聚丙烯胺凝膠電泳12/22/202252聚丙烯胺凝膠電泳12/17/202218分離大分子DNA的方法。脈沖場凝膠電泳（PFGE，PulsedFieldGelElectrophoresis）12/22/202253分離大分子DNA的方法。脈沖場凝膠電泳（PFGE，Pul123456789變性梯度電泳DGGE溫度梯度電泳TGGE12/22/202254123456二維凝膠電泳二維聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)結(jié)合了等電聚焦技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)等電點進(jìn)行分離）以及SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)的大小進(jìn)行分離）。這兩項技術(shù)結(jié)合形成的二維電泳是分離分析蛋白質(zhì)最有效的一種電泳手段。12/22/202255二維凝膠電泳二維聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)結(jié)合了等電聚焦技術(shù)（根印跡法 凝膠→硝酸纖維膜→DNA探針(32P)DNA印跡法(SouthernBlotting)RNA印跡法(NorthernBlotting)蛋白質(zhì)印跡法(WesternBlotting)12/22/202256印跡法12/17/202222 Southern印跡雜交（Southernblot）是1975年由英國人southern創(chuàng)建，是研究DNA圖譜的基本技術(shù)，在遺傳病診斷、DNA圖譜分析及PCR產(chǎn)物分析等方面有重要價值。SouthernBlotting12/22/202257 Southern印跡雜交（Southernblot）是1NorthernBlotting 1979年，J.C.Alwine等提出：將電泳凝膠中的RNA轉(zhuǎn)移到疊氮化的或其他化學(xué)修飾的活性濾紙上，通過共價交聯(lián)作用使它們結(jié)合，因其方法同Southern雜交十分相似，故稱之為Northern雜交。12/22/202258NorthernBlotting 1979年，J.C.AlWesternBlotting 與Southern或Northern雜交方法類似，但WesternBlot采用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳，被檢測物是蛋白質(zhì)，“探針”是抗體，“顯色”用標(biāo)記的二抗。經(jīng)過PAGE分離的蛋白質(zhì)樣品，轉(zhuǎn)移到固相載體（例如硝酸纖維素薄膜）上，固相載體以非共價鍵形式吸附蛋白質(zhì)，且能保持電泳分離的多肽類型及其生物學(xué)活性不變。以固相載體上的蛋白質(zhì)或多肽作為抗原，與對應(yīng)的抗體起免疫反應(yīng)，再與酶或同位素標(biāo)記的第二抗體起反應(yīng)，經(jīng)過底物顯色或放射自顯影以檢測電泳分離的特異性目的基因表達(dá)的蛋白成分。該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于檢測蛋白水平的表達(dá)。12/22/202259WesternBlotting 與Southern或NorDNA測序方法末端終止(Sanger)法： dNTP→ddNTP化學(xué)降解(Maxam-Gilbert)法：焦磷酸測序技術(shù)(pyrosequencing)：

12/22/202260DNA測序方法12/17/202226

是由4種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級聯(lián)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)焦磷酸測序技術(shù)。其原理是:引物與模板DNA退火后在DNA聚合酶(DNApolymerase)ATP硫酸化酶(ATPsulfurylase)熒光素酶(luciferase)和三磷酸腺苷雙磷酸酶