第一章基因与基因组

基因是生物遗传信息的物质载体，传递着掌控生物性状表现和生命活动的各项指令。人类的基因通过生殖细胞由亲代向子代传递，基因是亲子代间遗传性状传递的纽带。生命的一切从基因的角度出发均有迹可循，疾病的发生发展也近乎都直接或间接地与基因密不可分，因此了解各类生物包括人类自身基因与基因组的奥秘对探究生命与疾病以及生物进化的本质具有重要意义。

●1.1基因

112年前Johannsen W依据希腊文“给予生命”之义创造了“基因（gene）”一词。基因是生命体中储存遗传信息的基本单位，具体是指能够编码生成特定功能产物如RNA、多肽或蛋白质的某一段核苷酸序列。

●1.2基因组

1.2 基因组

●1.3基因组学

本节学习——基因组学

第二章遗传信息的传递与表达

生物体遗传信息复制、传递和表达过程中的一般规律通过中心法则来描述。大多数生物体的遗传信息以核苷酸排列顺序的形式储存在DNA分子中，通过DNA复制将遗传信息由亲代传递到子代，在子代生长过程中遗传信息通过转录从DNA传递到RNA，再经过翻译由RNA传递至蛋白质，决定生物体的表现型。少数生物体，如RNA病毒，遗传信息储存在RNA分子中，通过RNA的复制进行遗传信息的传代，通过逆转录将遗传信息由RNA传递至DNA，再由DNA经转录和翻译传递至蛋白质。

●2.1DNA的生物合成

生物体内进行的DNA合成方式包括：DNA指导的DNA合成，即DNA复制，是体内DNA合成最主要的方式；RNA指导的DNA合成，即逆转录。DNA复制以半保留的方式进行，具有半不连续的特点，采用双向复制的形式。原核和真核生物DNA的复制过程相似，分为起始、延长和终止三个阶段，需要多种酶和蛋白质因子的参与。生物体内、外的多种因素可引起DNA损伤，细胞内存在多种修复措施，来帮助受损伤的DNA尽量复原。

●2.2RNA的生物合成

生物体内RNA的生物合成包括：DNA指导的RNA合成，即转录，为主要的RNA合成方式，也是基因表达的开始；RNA指导的RNA合成，即RNA复制，常见于病毒。转录的步骤包括转录起始、延长和终止三个阶段。在转录的过程中，需要RNA聚合酶及多种辅助蛋白参与合成RNA。转录使用的模板是双链DNA中的一条链，为不对称转录。转录生成的初级转录物大多需要经过加工过程变为成熟的RNA，才能表现出生物活性。转录产物的错误加工会导致疾病的产生。

●2.3蛋白质的生物合成

蛋白质的生物合成，即翻译，是以mRNA为模板，将mRNA中四种核苷酸形成的遗传密码，破译为蛋白质一级结构中二十种氨基酸的排列顺序。三种主要的RNA（mRNA，tRNA，rRNA）都参与到蛋白质合成过程中。氨基酸活化后为蛋白质合成提供原料，通过起始、延长及终止三个阶段合成蛋白质多肽链。大多新合成的蛋白质需要经过一定的加工、修饰、运输至细胞特定部位，才能发挥正确的生物学功能。蛋白质合成受多种药物和生物活性物质的干扰，如抗生素、毒素等。

第三章基因表达调控

生物体内存在对基因表达的精细调控，使得有些基因得以表达，而有些基因保持沉默。一般来说，越高等的生物，基因表达调控的过程就越复杂和越精细。通过基因表达的精细调控，机体的基因呈现出有规律地、选择性地、程序性地适度表达，对基因表达调控的了解是认识生命体不可或缺的重要内容。

●3.1基因表达调控概述

基因表达是储存在DNA序列中的遗传信息经过转录和翻译产生具有生物学功能的RNA或蛋白质的过程。原核和真核生物体系在基因组结构和细胞结构上的差异使得它们的基因表达方式有所不同，但都遵循一些共同的基本规律。本节讨论了基因表达调控的基本规律、基本方式及其分子要件。

●3.2原核基因表达调控

原核基因通过单启动调控的方式，完成多基因产物的表达，这种操纵子调控机制在原核基因调控中具有普遍性。原核生物的基因表达调控主要发生在转录起始阶段，以操纵子为转录调控单位。一个操纵子含有一个启动子，但具有数个可转录的编码基因，在同一启动序列控制下，可转录出多顺反子mRNA。乳糖操纵子是典型的诱导型调控，本节以乳糖操纵子模型为例，讨论了在不同葡萄糖和乳糖的碳源环境中，阻遏蛋白和分解物基因激活蛋白（CAP）是如何对操纵子进行协同调节的。

●3.3真核基因表达调控

真核基因组的组成和结构远比原核基因组复杂，其表达调控比原核基因表达调控更为复杂和精细。真核细胞转录的激活与转录区域染色质结构密切相关，每一个真核基因都需要转录激活因子保持基础转录状态。真核基因转录和翻译的分开，使调控机制从DNA到蛋白可在不同层次、不同时相上进行，涉及染色质基因激活、转录和转录后加工、翻译和翻译后加工等多个步骤。真核基因表达调控的关键是转录起始，转录激活受顺式作用元件和反式作用因子相互作用调节。

第四章常用分子生物学技术

在掌握前述章节有关基因、基因组与基因表达等理论基础之上，本章（技术篇章）将重点学习常用的分子生物学技术，包括核酸测序技术、基因敲除技术、基因组编辑技术、生物大分子互作研究技术、基因工程技术等，以及了解这些技术在基因诊断与治疗等中的应用。

●4.1核酸扩增技术

4.1 核酸扩增技术

●4.2DNA测序技术

本节学习——DNA测序技术

●4.3基因敲除技术

本节学习——基因敲除技术

●4.4RNA干扰技术

4.4 RNA干扰技术

●4.5基因组编辑技术

本节学习——基因组编辑技术

●4.6生物大分子互作研究技术

在现代生物学研究中，生物大分子的相互作用分析对于阐明细胞活动的分子机制非常必要，是后基因组时代重要的研究领域之一。本课程旨在让学生全面了解生物大分子相互作用研究的主要方法，学习和掌握目前生物大分子相互作用研究的常用技术。

●4.7基因工程技术

本节学习——基因工程技术

第五章医药分子生物学

本章在基于前述理论与技术的基础之上，将重点学习分子生物学在医学、药学中的应用，包括基因治疗的各类策略、流程等。

●5.1基因诊断

5.1 基因诊断

●5.2基因治疗

本节学习——基因治疗