1、會計學1生物信息學中的生物學分子生物學生物信息學中的生物學分子生物學2022-4-3022022-4-3032022-4-3042022-4-3052022-4-3062022-4-307共同祖先演化而來共同祖先演化而來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：單糖、雙糖、多糖糖：單糖、雙糖、多糖作用：儲存能量、結構材料、分子識別作用：儲存能量、結

2、構材料、分子識別 脂肪酸：儲存能量、參與代謝脂肪酸：儲存能量、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蛋白質 構成生物的四類分子構成生物的四類分子2022-4-3011 DNA復制復制DNA聚合酶聚合酶DNA單鏈單鏈5 3復制復制 mRNA轉錄：轉錄：mRNA前體前體剪接剪接 蛋白質翻譯蛋白質翻譯 mRNA反轉錄反轉錄cDNA 蛋白質折疊蛋白質折疊 分子生物學的中心法則分子生物學的中心法則2022-4-3012DNADNADNAcDNA結構結構蛋白質蛋白質/ /酶酶mRNA轉錄轉錄翻譯翻譯折疊折疊相互利用相互利用復制復制轉錄轉錄表現型表現型基因型

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簡介技術簡介2022-4-3014 限制性內切酶（限制性內切酶（Restriction Endonuclease）限制性內切酶限制性內切酶 + 甲基化酶甲基化酶 載體：質粒、噬菌體、酵母載體：質粒、噬菌體、酵母 分子克隆：分子克隆： 聚合酶鏈反應（聚合酶鏈反應（PCR） 超速離心超速離心 凝膠電泳凝膠電泳 印跡法印跡法 DNA測序方法測序方法2022-4-3015阿爾伯阿爾伯Wemer Arber瑞士生物學家瑞士生物學家巴塞爾巴塞爾Biozentrum大學大學1929內森斯內森斯Danien Nathans美國微生物學家美國微

4、生物學家霍普金斯大學醫學院霍普金斯大學醫學院1931史密斯史密斯Hamilton OSmith美國微生物學家美國微生物學家霍普金斯大學醫學院霍普金斯大學醫學院1931限制性核酸內切酶的發現者限制性核酸內切酶的發現者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 脈沖場電泳脈沖場電泳 梯度電泳（梯度電泳（DGGE/TGGE） 二維凝膠電泳：蛋白質電泳二維凝膠電泳：蛋白質電泳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。 脈沖場凝膠電泳脈沖場凝膠電泳 （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、酰胺凝膠電泳技術結合了泳技術結合了等電聚焦等電聚焦技術（根據蛋白質等電技術（根據蛋白質等電點進行分離）以及點進行分離）以及SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳技術（根據蛋白質的大技術（根據蛋白質的大小進行分離）。這兩項小進行分離）。這兩項技術結合形成的二維電技術結合形成的二維電泳是分離分析蛋白質最泳是分離分析蛋白質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) 蛋白質印跡法蛋白質印跡法(W

7、estern Blotting)2022-4-3023Southern印跡雜交（印跡雜交（Southern blot）是）是1975年由英國人年由英國人southern創建，是研究創建，是研究DNA圖譜的基圖譜的基本技術，在遺傳病診斷、本技術，在遺傳病診斷、DNA圖譜分析及圖譜分析及PCR產產物分析等方面有重要價值。物分析等方面有重要價值。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轉移到疊氮化的或其他化學修飾的活轉移到疊氮化的或其他化學修飾的活性濾紙上，通過共價

8、交聯作用使它們結合，因性濾紙上，通過共價交聯作用使它們結合，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，被檢測物是蛋白質，采用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳，被檢測物是蛋白質，“探針探針”是抗體，是抗體，“顯色顯色”用標記的二抗。經過用標記的二抗。經過PAGE分離的蛋白分離的蛋白質樣品，轉移到固相載體（例如硝酸纖維素薄膜）上，固相質樣品，轉移到固相載體（例如硝酸纖

9、維素薄膜）上，固相載體以非共價鍵形式吸附蛋白質，且能保持電泳分離的多肽載體以非共價鍵形式吸附蛋白質，且能保持電泳分離的多肽類型及其生物學活性不變。以固相載體上的蛋白質或多肽作類型及其生物學活性不變。以固相載體上的蛋白質或多肽作為抗原，與對應的抗體起免疫反應，再與酶或同位素標記的為抗原，與對應的抗體起免疫反應，再與酶或同位素標記的第二抗體起反應，經過底物顯色或放射自顯影以檢測電泳分第二抗體起反應，經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的蛋白成分。該技術也廣泛應用于離的特異性目的基因表達的蛋白成分。該技術也廣泛應用于檢測蛋白水平的表達。檢測蛋白水平的表達。2022-4-3026

10、 DNA測序方法測序方法 末端終止末端終止(Sanger)法：法：dNTPddNTP 化學降解化學降解 (Maxam-Gilbert)法：法： 焦磷酸測序技術焦磷酸測序技術(pyrosequencing)： 2022-4-3027 是由是由4種酶催化的同一反應體系中的酶級聯化種酶催化的同一反應體系中的酶級聯化學發光反應焦磷酸測序技術。其原理是學發光反應焦磷酸測序技術。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 種種酶的協同作用下將引物上每一個酶的協同作用下將引物上每一個dNTP 的聚合與一的聚合與一次熒光信號的釋放偶聯起來通過檢測熒光的釋放次熒光信號的釋放偶聯起來通過檢測熒光的釋放和強度達到實時測定和強度達到實時測定DNA 序列的目的。序列的目的。 焦磷酸測序技術焦磷酸測序技術(pyrosequencing)： 2022-4-3028焦磷酸測序技術的反應體系：焦磷酸測序技術的反應體系：反應底物、待測單鏈、測序引物和反應底物、待測單鏈、測序引物和4種酶。種酶。反應底物反應底物: 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 如果發生堿基配對，就會釋放一個焦磷酸。這個如果發生堿基配對，就會釋放一個焦磷酸。這個焦磷酸在焦磷酸在ATP硫酸化酶和螢光素酶的作用下，經過一硫酸化酶和螢光素酶的作用下，經過一個合成反應和一個化學發光反應，最終將螢光素氧化個合成反應和一個化學發光反應，最終將螢光素氧化成氧化螢光素，同時釋放出光信號。此反應釋放出的成氧化螢光素，同時釋放出光信號。此反應釋放出的光信號實時被儀器配置的高靈敏度光信號實時被儀器配置的高靈敏度CCD（Charge-coupled Device）捕獲到。有一個堿基和測序模板進捕獲到。有一個堿基和測序模板進行

13、配對，就會捕獲到一分子的光信號；由此一一對應行配對，就會捕獲到一分子的光信號；由此一一對應，就可以準確、快速地確定待測模板的堿基序列。，就可以準確、快速地確定待測模板的堿基序列。2022-4-30302022-4-3031 GS FLX Titanium系統摒棄了傳統的細菌克隆與系統摒棄了傳統的細菌克隆與挑選，將挑選，將DNA打斷成隨機片段，并尋找到乳液打斷成隨機片段，并尋找到乳液PCR這種方法來克隆每個片段。（將這種方法來克隆每個片段。（將DNA放入油放入油包水的乳液中，這樣就省去了反應管，并利用表包水的乳液中，這樣就省去了反應管，并利用表面活性劑來維持乳液的熱穩定性。）面活性劑來維持乳液的

14、熱穩定性。） 一個片段一個片段 = 一個磁珠一個磁珠 = 一條讀長一條讀長 One fragment = One bead = One read454 GS FLX測序儀測序儀2022-4-30322022-4-30332022-4-30342022-4-3035 糖：單糖、雙糖、多糖糖：單糖、雙糖、多糖作用：儲存能量、結構材料、分子識別作用：儲存能量、結構材料、分子識別 脂肪酸：儲存能量、參與代謝脂肪酸：儲存能量、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蛋白質 構成生物的四類分子構成生物的四類分子2022-4-3036阿爾伯阿爾伯Wemer Arber瑞士生物學家瑞士生物學家巴塞爾巴塞爾Biozentrum大學大學1929內森斯內森斯Danien Nathans美國微生物學家美國微生物學家霍普金斯大學醫學院霍普金斯大學醫學院1931史密斯史密斯Hamilton OSmith美國微生物學家美國微生物學家霍普金斯大學醫學院霍普金斯大學醫學院1931限制性核酸內切酶的發現者限制性核酸內切酶的發現者2022-4-3037a ab bc cd de ef fa ab bc c