生物信息學(xué)中的生物學(xué)分子生物學(xué)

1、會(huì)計(jì)學(xué)1生物信息學(xué)中的生物學(xué)分子生物學(xué)生物信息學(xué)中的生物學(xué)分子生物學(xué)2022-4-3022022-4-3032022-4-3042022-4-3052022-4-3062022-4-307共同祖先演化而來(lái)共同祖先演化而來(lái)2022-4-308EubacteriaArchaeaEucarya2022-4-309 噬菌體噬菌體 病毒病毒 大腸桿菌大腸桿菌 釀酒酵母釀酒酵母 秀麗線蟲秀麗線蟲 果蠅果蠅模式生物模式生物 擬南芥擬南芥 水稻水稻 非洲爪蛙非洲爪蛙 斑馬魚斑馬魚 家鼠家鼠 人人2022-4-3010 糖：?jiǎn)翁?、雙糖、多糖糖：?jiǎn)翁?、雙糖、多糖作用：儲(chǔ)存能量、結(jié)構(gòu)材料、分子識(shí)別作用：儲(chǔ)存能量、結(jié)

2、構(gòu)材料、分子識(shí)別 脂肪酸：儲(chǔ)存能量、參與代謝脂肪酸：儲(chǔ)存能量、參與代謝 核苷酸和核酸：核苷酸和核酸： A、C、G、TDNA、RNA 氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 構(gòu)成生物的四類分子構(gòu)成生物的四類分子2022-4-3011 DNA復(fù)制復(fù)制DNA聚合酶聚合酶DNA單鏈單鏈5 3復(fù)制復(fù)制 mRNA轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄：mRNA前體前體剪接剪接 蛋白質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯 mRNA反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄cDNA 蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)折疊 分子生物學(xué)的中心法則分子生物學(xué)的中心法則2022-4-3012DNADNADNAcDNA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)/ /酶酶mRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯折疊折疊相互利用相互利用復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄表現(xiàn)型表現(xiàn)型基因型

3、基因型2022-4-3013基因工程和核酸研究基因工程和核酸研究技術(shù)簡(jiǎn)介技術(shù)簡(jiǎn)介2022-4-3014 限制性內(nèi)切酶（限制性內(nèi)切酶（Restriction Endonuclease）限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶 + 甲基化酶甲基化酶 載體：質(zhì)粒、噬菌體、酵母載體：質(zhì)粒、噬菌體、酵母 分子克?。悍肿涌寺。?聚合酶鏈反應(yīng)（聚合酶鏈反應(yīng)（PCR） 超速離心超速離心 凝膠電泳凝膠電泳 印跡法印跡法 DNA測(cè)序方法測(cè)序方法2022-4-3015阿爾伯阿爾伯Wemer Arber瑞士生物學(xué)家瑞士生物學(xué)家巴塞爾巴塞爾Biozentrum大學(xué)大學(xué)1929內(nèi)森斯內(nèi)森斯Danien Nathans美國(guó)微生物學(xué)家美國(guó)微

4、生物學(xué)家霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院1931史密斯史密斯Hamilton OSmith美國(guó)微生物學(xué)家美國(guó)微生物學(xué)家霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院1931限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)者限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)者2022-4-3016 凝膠電泳凝膠電泳 瓊脂糖電泳瓊脂糖電泳 聚丙烯胺凝膠電泳聚丙烯胺凝膠電泳 脈沖場(chǎng)電泳脈沖場(chǎng)電泳 梯度電泳（梯度電泳（DGGE/TGGE） 二維凝膠電泳：蛋白質(zhì)電泳二維凝膠電泳：蛋白質(zhì)電泳2022-4-3017M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12PSL-XB4XB1-PSRM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12PSL-XB4

5、XB1-PSR16S rRNA gene PCR M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112022-4-3018a ab bc cd de ef fa ab bc cd de ef f聚丙烯胺凝膠電泳聚丙烯胺凝膠電泳2022-4-3019分離大分子分離大分子DNA的方法。的方法。 脈沖場(chǎng)凝膠電泳脈沖場(chǎng)凝膠電泳 （PFGE，Pulsed Field Gel Electrophoresis） 2022-4-3020 1 2 3 4 5 6 7 8 9變性梯度電泳變性梯度電泳DGGE溫度梯度電泳溫度梯度電泳TGGE2022-4-3021二維凝膠電泳二維凝膠電泳二維聚丙烯酰胺凝膠電二維聚丙烯

6、酰胺凝膠電泳技術(shù)結(jié)合了泳技術(shù)結(jié)合了等電聚焦等電聚焦技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)等電技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)進(jìn)行分離）以及點(diǎn)進(jìn)行分離）以及SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)的大技術(shù)（根據(jù)蛋白質(zhì)的大小進(jìn)行分離）。這兩項(xiàng)小進(jìn)行分離）。這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合形成的二維電技術(shù)結(jié)合形成的二維電泳是分離分析蛋白質(zhì)最泳是分離分析蛋白質(zhì)最有效的一種電泳手段。有效的一種電泳手段。 2022-4-3022 印跡法印跡法凝膠凝膠硝酸纖維膜硝酸纖維膜DNA探針探針(32P) DNA印跡法印跡法(Southern Blotting) RNA印跡法印跡法(Northern Blotting) 蛋白質(zhì)印跡法蛋白質(zhì)印跡法(W

7、estern Blotting)2022-4-3023Southern印跡雜交（印跡雜交（Southern blot）是）是1975年由英國(guó)人年由英國(guó)人southern創(chuàng)建，是研究創(chuàng)建，是研究DNA圖譜的基圖譜的基本技術(shù)，在遺傳病診斷、本技術(shù)，在遺傳病診斷、DNA圖譜分析及圖譜分析及PCR產(chǎn)產(chǎn)物分析等方面有重要價(jià)值。物分析等方面有重要價(jià)值。Southern Blotting2022-4-3024Northern Blotting1979年，年，J.C.Alwine等提出：將電泳凝膠等提出：將電泳凝膠中的中的RNA轉(zhuǎn)移到疊氮化的或其他化學(xué)修飾的活轉(zhuǎn)移到疊氮化的或其他化學(xué)修飾的活性濾紙上，通過(guò)共價(jià)

8、交聯(lián)作用使它們結(jié)合，因性濾紙上，通過(guò)共價(jià)交聯(lián)作用使它們結(jié)合，因其方法同其方法同Southern雜交十分相似，故稱之為雜交十分相似，故稱之為Northern雜交。雜交。 2022-4-3025Western Blotting與與Southern或或Northern雜交方法類似，但雜交方法類似，但Western Blot采用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳，被檢測(cè)物是蛋白質(zhì)，采用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳，被檢測(cè)物是蛋白質(zhì)，“探針探針”是抗體，是抗體，“顯色顯色”用標(biāo)記的二抗。經(jīng)過(guò)用標(biāo)記的二抗。經(jīng)過(guò)PAGE分離的蛋白分離的蛋白質(zhì)樣品，轉(zhuǎn)移到固相載體（例如硝酸纖維素薄膜）上，固相質(zhì)樣品，轉(zhuǎn)移到固相載體（例如硝酸纖

9、維素薄膜）上，固相載體以非共價(jià)鍵形式吸附蛋白質(zhì)，且能保持電泳分離的多肽載體以非共價(jià)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(duì)應(yīng)的抗體起免疫反應(yīng)，再與酶或同位素標(biāo)記的為抗原，與對(duì)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(guò)底物顯色或放射自顯影以檢測(cè)電泳分第二抗體起反應(yīng)，經(jīng)過(guò)底物顯色或放射自顯影以檢測(cè)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(cè)蛋白水平的表達(dá)。檢測(cè)蛋白水平的表達(dá)。2022-4-3026

10、 DNA測(cè)序方法測(cè)序方法 末端終止末端終止(Sanger)法：法：dNTPddNTP 化學(xué)降解化學(xué)降解 (Maxam-Gilbert)法：法： 焦磷酸測(cè)序技術(shù)焦磷酸測(cè)序技術(shù)(pyrosequencing)： 2022-4-3027 是由是由4種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級(jí)聯(lián)化種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級(jí)聯(lián)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)焦磷酸測(cè)序技術(shù)。其原理是學(xué)發(fā)光反應(yīng)焦磷酸測(cè)序技術(shù)。其原理是:引物與模引物與模板板DNA 退火后在退火后在DNA 聚合酶聚合酶(DNA polymerase) ATP 硫酸化酶硫酸化酶(ATP sulfurylase) 熒光素酶熒光素酶(luciferase) 和和三磷酸腺苷雙磷酸

11、酶三磷酸腺苷雙磷酸酶(Apyrase) 4 種種酶的協(xié)同作用下將引物上每一個(gè)酶的協(xié)同作用下將引物上每一個(gè)dNTP 的聚合與一的聚合與一次熒光信號(hào)的釋放偶聯(lián)起來(lái)通過(guò)檢測(cè)熒光的釋放次熒光信號(hào)的釋放偶聯(lián)起來(lái)通過(guò)檢測(cè)熒光的釋放和強(qiáng)度達(dá)到實(shí)時(shí)測(cè)定和強(qiáng)度達(dá)到實(shí)時(shí)測(cè)定DNA 序列的目的。序列的目的。 焦磷酸測(cè)序技術(shù)焦磷酸測(cè)序技術(shù)(pyrosequencing)： 2022-4-3028焦磷酸測(cè)序技術(shù)的反應(yīng)體系：焦磷酸測(cè)序技術(shù)的反應(yīng)體系：反應(yīng)底物、待測(cè)單鏈、測(cè)序引物和反應(yīng)底物、待測(cè)單鏈、測(cè)序引物和4種酶。種酶。反應(yīng)底物反應(yīng)底物: 5-磷酰硫酸磷酰硫酸(adenosine- 5-phosphosulfat，AP

12、S)、熒光素、熒光素(Luciferin)。2022-4-3029 如果發(fā)生堿基配對(duì)，就會(huì)釋放一個(gè)焦磷酸。這個(gè)如果發(fā)生堿基配對(duì)，就會(huì)釋放一個(gè)焦磷酸。這個(gè)焦磷酸在焦磷酸在ATP硫酸化酶和螢光素酶的作用下，經(jīng)過(guò)一硫酸化酶和螢光素酶的作用下，經(jīng)過(guò)一個(gè)合成反應(yīng)和一個(gè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，最終將螢光素氧化個(gè)合成反應(yīng)和一個(gè)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(shí)釋放出光信號(hào)。此反應(yīng)釋放出的成氧化螢光素，同時(shí)釋放出光信號(hào)。此反應(yīng)釋放出的光信號(hào)實(shí)時(shí)被儀器配置的高靈敏度光信號(hào)實(shí)時(shí)被儀器配置的高靈敏度CCD（Charge-coupled Device）捕獲到。有一個(gè)堿基和測(cè)序模板進(jìn)捕獲到。有一個(gè)堿基和測(cè)序模板進(jìn)行

13、配對(duì)，就會(huì)捕獲到一分子的光信號(hào)；由此一一對(duì)應(yīng)行配對(duì)，就會(huì)捕獲到一分子的光信號(hào)；由此一一對(duì)應(yīng)，就可以準(zhǔn)確、快速地確定待測(cè)模板的堿基序列。，就可以準(zhǔn)確、快速地確定待測(cè)模板的堿基序列。2022-4-30302022-4-3031 GS FLX Titanium系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的細(xì)菌克隆與系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的細(xì)菌克隆與挑選，將挑選，將DNA打斷成隨機(jī)片段，并尋找到乳液打斷成隨機(jī)片段，并尋找到乳液PCR這種方法來(lái)克隆每個(gè)片段。（將這種方法來(lái)克隆每個(gè)片段。（將DNA放入油放入油包水的乳液中，這樣就省去了反應(yīng)管，并利用表包水的乳液中，這樣就省去了反應(yīng)管，并利用表面活性劑來(lái)維持乳液的熱穩(wěn)定性。）面活性劑來(lái)維持乳液的

14、熱穩(wěn)定性。） 一個(gè)片段一個(gè)片段 = 一個(gè)磁珠一個(gè)磁珠 = 一條讀長(zhǎng)一條讀長(zhǎng) One fragment = One bead = One read454 GS FLX測(cè)序儀測(cè)序儀2022-4-30322022-4-30332022-4-30342022-4-3035 糖：?jiǎn)翁恰㈦p糖、多糖糖：?jiǎn)翁?、雙糖、多糖作用：儲(chǔ)存能量、結(jié)構(gòu)材料、分子識(shí)別作用：儲(chǔ)存能量、結(jié)構(gòu)材料、分子識(shí)別 脂肪酸：儲(chǔ)存能量、參與代謝脂肪酸：儲(chǔ)存能量、參與代謝 核苷酸和核酸：核苷酸和核酸： A、C、G、TDNA、RNA 氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 構(gòu)成生物的四類分子構(gòu)成生物的四類分子2022-4-3036阿爾伯阿爾伯Wemer Arber瑞士生物學(xué)家瑞士生物學(xué)家巴塞爾巴塞爾Biozentrum大學(xué)大學(xué)1929內(nèi)森斯內(nèi)森斯Danien Nathans美國(guó)微生物學(xué)家美國(guó)微生物學(xué)家霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院1931史密斯史密斯Hamilton OSmith美國(guó)微生物學(xué)家美國(guó)微生物學(xué)家霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院1931限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)者限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)者2022-4-3037a ab bc cd de ef fa ab bc c