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Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质

下一节:Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material

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Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质课程教案、知识点、字幕

但凡有一点生物学知识的你

现在都知道DNA是

主要的遗传物质

不过如果我要问你

是谁发现了DNA

你是不是

首先会想到沃森和克里克

这可是个天大的误会

那么到底是谁

发现了这神奇的DNA分子呢

来看

这一堆灰白色黏糊糊的东西

就是我们的遗传物质DNA了

1929年Phoebus Aaron Levene

首先鉴定出DNA是有

四种碱基和磷酸构成的

并且提出了四核苷酸学说

认为DNA是由

等量的四种碱基排列的四连环

真的是这样么

生化里你可能已经知道

核酸的化学组成

那么我们一起先复习一下

组成核酸的基本化学集团吧

组成核酸的基本化学集团

包括戊糖 碱基和磷酸三个部分

戊糖的环状结构是

由其1’ 2’ 3’ 4’位的碳原子

和氧构成的

而其第5’位的碳原子

则在戊糖环的外侧

DNA分子中

戊糖环2’位碳上

链接的是氢原子

叫做脱氧核糖

而RNA分子中这个位置上

链接的是一个羟基

叫做核糖

可是就这一点点微小的差异

却对DNA和RNA分子的

结构和功能有着不小的影响

核酸分子中的另一个基本组成

是碱基

碱基分为碳氮双环的嘌呤碱基

和单环结构的嘧啶碱基

其中嘌呤碱基包括

腺嘌呤和鸟嘌呤

而嘧啶碱基包括

胞嘧啶 胸腺嘧啶和尿嘧啶

它们分别缩写作

A G C T 和 U

其中嘌呤碱基的9位

和嘧啶碱基的1位

是碱基和戊糖连接的位点

而嘌呤碱基的6位

和嘧啶碱基4位则可以

形成氢键从而实现碱基的配对

AGCT主要出现在DNA分子中

而AGCU则是

构成RNA分子的碱基

注意

T主要出现在DNA分子中

而U只出现在RNA分子中

RNA分子中还包括一些

其他不太常见的微量碱基

我们叫做稀有碱基

比如你知道tRNA中

含有二氢尿嘧啶和假尿嘧啶

它们就是稀有碱基了

核酸分子的最后一个

基本化学组成单元是磷酸根

磷酸根的存在使得

DNA和RNA分子在生理环境下

显酸性

这也是为什么它们叫做

核酸的原因

你现在已经知道了

组成核酸的基本化学组成单元

包括戊糖 碱基和磷酸

那么它们是怎么链接的呢

来看

碱基和戊糖1’位碳上的羟基结合

脱去一分子水形成的叫做核苷

磷酸基和核苷中戊糖5’位碳结合

形成5’磷酸单酯

那么磷酸加上核苷形成的分子

就叫做核苷酸

根据核苷酸中连接的磷酸的数目

它们分别可以叫做单磷酸核苷酸

二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸

比如说我们体内的能量物质ATP

就是三磷酸腺苷酸

这张表中主要列出了我们体内

各种主要的核苷和核苷酸的命名

那么在体内核苷酸

主要以三磷酸核苷酸的形式存在

这也是DNA和RNA分子

合成的前提物质存在的状态

当我们不区分

是何种脱氧核苷三磷酸

或三磷酸核苷的时候

你可以把它

统称为dNTPs或者NTPs

这一点在你将来读文献

或者

订购试剂的时候可是要用到的

一个核苷酸上连接于

戊糖5’位的磷酸

和另一个核苷酸戊糖3’位上的

羟基结合形成磷酸二酯键

就把两个核苷酸连接在一起了

核苷酸以磷酸二酯键

依次排列相连形成的多聚核苷酸

就叫做核酸了

核酸的骨架链为磷酸二酯键

连接的依次排列的戊糖和磷酸

又叫做糖磷酸骨架

尽管形成了磷酸二酯键

但是磷酸基团中的氧

仍然是负离子化的

核酸分子带负电的性质

使得其很难在脂质分子中穿行

这也使得DNA和RNA分子

能够很好地被保留在

核膜或细胞膜中

难以通过扩散而丢失

你可别骗我啊

我们生物老师可是说过

真核细胞RNA分子

在细胞核中合成之后

可是要穿过核膜到胞质中

发挥作用的

是的

包括RNA分子在内的

很多生物大分子

都可以进出核膜

不过他们可不是自由穿行的

他们需要一些特殊的具有

核定位信号或者是胞质定位信号

的蛋白质来协助

通过核孔复合物进行转运

核酸单链的两个末端是不对称的

其一段是5’的磷酸基团

又叫five primer

有时候磷酸可以被水解掉

留下5’端游离的羟基

核酸单链的另一端是

戊糖3’位的游离羟基

又叫3’末端

或者three primer

核酸单链在书写的时候

我们习惯上从左到右

按照5’端到3’端的方向书写

并且可以用简写字母AGCT

来代替整个核苷酸

比如说上面这段序列可以写作

5’-AGCT-3’

或者再简单一点

直接写作AGCT就可以了

而核苷酸的数目 nt

或者碱基数bases

可以用来表示核酸链的长度

我知道DNA是互补双链的啊

可是那怎么表示

它的方向和长度呢

对 DNA是双链结构

那么我们在书写

DNA双链序列的时候

一般默认上面的那条链

从左到右按照5’到3’端的

方向去书写

那么由于DNA双链

是互补反向平行的

那么下面的那条链从左到右

就是3’到5’端的方向了

有的时候为了简便

你也可以不把它写出来

而在表示DNA双链长度的时候

我们通常采用碱基对的数目

basepairs 或者bp来表示

对于很长很长上千个碱基对的

DNA链你可以

用kb或者kbp来表示

这一点对于你将来阅读

DNA的序列或者在实验室里

开展实验是蛮实用的

核酸分子可不仅仅只有DNA

让我们看看它的同胞兄弟RNA

RNA和DNA的一级结构

非常相似

只是在其糖磷酸骨架链的

戊糖二位上是羟基

那么这个羟基的存在却使得

RNA和DNA在碱性条件下的

稳定性有着巨大的差别

戊糖上2’C连接的羟基

可以在碱性条件下在分子内的

取代反应中发挥亲核攻击的作用

而使磷酸二酯键水解断裂

DNA呢

由于缺乏这一个羟基

在碱性条件下就会稳定的多

核酸的故事远不止发现它们的

化学结构的组成这么简单

下一节

我们来告诉你关于双螺旋的结构

分子生物学——原理与技术课程列表:

第一讲 生命之源,遗传信息的物质基础

-Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology

--学习说明-第一讲 lecture 1 分子生物学的前世今生-大纲重点

--视频

--Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology

--Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology

--讲义

-第一讲 生命之源,遗传信息的物质基础--Lecture 1

-Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material

--学习说明-第一讲 lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质-大纲重点.

--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质

--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material

--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material

--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material

--讲义

-Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material--作业

-Lecture 3 迷人的双螺旋Structure of DNA double strain helix

--学习说明-第一讲 lecture 3 迷人的双螺旋-大纲重点

--视频

--Lecture 3 迷人的双螺旋Structure of DNA double strain helix

--讲义-第一讲 lecture 3 迷人的双螺旋

-Lecture 3 迷人的双螺旋Structure of DNA double strain helix--作业

-Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA

--学习说明-第一讲 lecture 4 螺旋之螺旋-超螺旋的奥秘-大纲重点

--视频

--Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA

--Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA

--讲义-第一讲 lecture 4 螺旋之螺旋-超螺旋的奥秘

-Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA--作业

-Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization

--学习说明-第一讲 lecture 5 DNA的变性、复性与核酸杂交技术-大纲重点

--视频

--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization

--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization

--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization

--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization

--讲义-第一讲 lecture 5 DNA的变性、复性与核酸杂交技术

-Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization--作业

-Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis

--学习说明-第一讲 Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳-大纲重点

--视频

--Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis

--Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis

--讲义-第一讲 Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳

-Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis--作业

-测试题 Tests--作业

-拓展学习资源 Learning resources

--第一讲 拓展学习网络资源

-- 第一讲 部分拓展文献

第二讲 浓缩的就是精华? 从核苷酸到染色体

-Lecture 1 基因组不等于染色体 Genome not equals to chromosome

--学习说明-第二讲 Lecture 1 基因不等于染色体 学习说明

--视频

--Lecture 1 基因组不等于染色体 Genome not equals to chromosome

--Lecture 1 基因组不等于染色体 Genome not equals to chromosome

--讲义-第二讲 Lecture 1 讲义

-第二讲 Lecture 1 习题

-Lecture 2 核小体及其组装Nucleosomes and their Assembly

--学习说明-第二讲 Lecture 2 核小体及其组装 学习说明

--视频

--讨论题1

--讨论题2

--讲义-第二讲_Lecture_2_核小体及其组装_讲义

-Lecture 2 核小体及其组装Nucleosomes and their Assembly--作业

-Lecture 3 更高级别的染色质结构Higher order chromatin structure

--学习说明-第二讲Lecture3 更高级的染色质结构 学习说明

--视频

--讨论题

--讲义-第二讲 Lecture 3 更高级的染色质结构-讲义

-Lecture 3 更高级别的染色质结构Higher order chromatin structure--作业

-Lecture 4 染色质修饰与重建Chromatin modification and remodeling

--学习说明-第二讲 lecture 4 染色质的修饰与重塑 学习说明

--视频

--Lecture 4 染色质修饰与重建Chromatin modification and remodeling

--讲义-第二讲 lecture 4 染色质的修饰与重建-讲义

-Lecture 4 染色质修饰与重建Chromatin modification and remodeling--作业

-测试题 Tests

-拓展学习资源 Learning resources

--拓展学习网络资源

--拓展文献

第三讲 谁与成双——DNA的复制

-Lecture 1 谁与成双——DNA的半保留复制 Semiconservative DNA replication

--学习说明-第三讲_Lecture_1_DNA半保留复制-大纲重点

--视频

--思考讨论题

--讲义-第三讲 Lecture 1 DNA半保留复制-讲义

-Lecture 1 谁与成双——DNA的半保留复制 Semiconservative DNA replication--作业

-Lecture 2 摊开你的掌心,让我看看你——DNA聚合酶The mechanism of DNA polymerase

--学习说明-第三讲_Lecture_2_DNA聚合酶-大纲重点

--视频

--思考讨论题

--思考讨论题

--讲义-第三讲 Lecture 2 DNA聚合酶-讲义

-Lecture 2 摊开你的掌心,让我看看你——DNA聚合酶The mechanism of DNA polymerase--作业

-Lecture 3 团队协作的力量——DNA 复制的过程Process of DNA replication

--学习说明-第三讲_Lecture_3_DNA复制过程-大纲重点

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--思考讨论题

--讲义-第三讲 Lecture 3 DNA复制过程-讲义

-Lecture 3 团队协作的力量——DNA 复制的过程Process of DNA replication--作业

-Lecture 4 DNA复制的起点及其调控Regulation of DNA replication initiation

--学习说明-第三讲_Lecture_4_DNA复制起始调控-大纲重点

--视频

--思考讨论题

--讲义-第三讲 Lecture 4 DNA复制起始调控-讲义

-Lecture 4 DNA复制的起点及其调控Regulation of DNA replication initiation--作业

-Lecture 5 真核细胞的DNA末端复制问题End replication problem of DNA in eukaryotic cell

--学习说明-第三讲_Lecture_5_DNA末端复制问题-大纲重点

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--思考讨论题

--思考讨论题

--讲义-第三讲 Lecture 5 DNA末端复制问题-讲义

-Lecture 5 真核细胞的DNA末端复制问题End replication problem of DNA in eukaryotic cell--作业

-Lecture 6 我也来合成DNA Let’s “cook” DNA

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--思考讨论题

--思考讨论题

--讲义-第三讲 Lecture 6 我也来合成DNA-讲义

-测试题

-测试题 Tests--作业

-拓展学习资源 Learning resources

--第三讲 拓展学习网络资源

--第三讲 部分拓展文献

第四讲 看我七十二变——DNA的损伤及修复

-Lecture 1 复制错了怎么办?Replication errors and the mismatch repair system

--学习说明-第四讲_Lecture1_复制错了怎么办_-学习说明

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--思考题

--思考题

--讲义-第四讲 Lecture1 复制错了怎么办?-讲义

-Lecture 1 复制错了怎么办?Replication errors and the mismatch repair system--作业

-Lecture 2 谁伤害了你的DNA?DNA damage

--学习说明-第四讲_Lecture_2_谁伤害了你的DNA-学习说明

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--思考题

--思考题

--讲义-第四讲 Lecture2 谁伤害了你的DNA?-讲义

-Lecture 2 谁伤害了你的DNA?DNA damage--作业

-Lecture 3 修复受损的DNA Repair of DNA damage

--学习说明-第四讲_Lecture_3_修复受损的DNA-学习说明

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--思考题

--思考题

--讲义-第四讲 Lecture3 修复受损的DNA-讲义

-Lecture 3 修复受损的DNA Repair of DNA damage--作业

-Lecture 4 同源重组——不仅仅是拯救断裂的双链DNA Homologous Recombination

--学习说明-第四讲_Lecture_4_同源重组-学习说明

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--思考题

--思考题

--讲义-第四讲 lecture 4 同源重组-不仅仅是拯救断裂的双链DNA-讲义

-Lecture 4 同源重组——不仅仅是拯救断裂的双链DNA Homologous Recombination--作业

-Lecture 5 改变天然的基因序列 Changing the natural gene sequences

--学习说明-第四讲_Lecture5_改变天然的基因序列-学习说明

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--思考题

--思考题

--思考题

--讲义-第四讲 Lecture5 改变天然的DNA序列-讲义

-测试题 Tests--作业

- 拓展学习资源 Learning resources

--网络资源

--文献资源

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第五讲 读你千遍也不厌倦——原核细胞转录

-Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase

--学习说明-第五讲_lecture1-学习说明

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--Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase

--Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase

--讲义-第五讲 Lecture 1 RNA聚合酶与转录概述-讲义

-Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase--作业

-Lecture 2 原核细胞中的转录过程Transcription process in prokaryotes

--学习说明-第五讲_lecture2-原核转录过程-学习说明

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--Lecture 2 原核细胞中的转录过程Transcription process in prokaryotes

--Lecture 2 原核细胞中的转录过程Transcription process in prokaryotes

--讲义-第五讲 lecture 2 原核转录过程-讲义

-Lecture 2 原核细胞中的转录过程Transcription process in prokaryotes--作业

-Lecture 3 原核细胞的转录调控I:乳糖操纵子 Lac operon

--学习说明-第五讲_lecture3-学习说明

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--Lecture 3 原核细胞的转录调控I:乳糖操纵子 Lac operon

--讲义-第五讲 lecture 3 原核细胞的转录调控Ⅰ-乳糖操纵子-讲义

-Lecture 3 原核细胞的转录调控I:乳糖操纵子 Lac operon--作业

-Lecture 4 原核细胞的转录调控II:色氨酸操纵子Tryptophan operon

--学习说明-第五讲_lecture4-学习说明

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--Lecture 4 原核细胞的转录调控II:色氨酸操纵子Tryptophan operon

--讲义-第五讲 lecture 4 原核细胞的转录调控Ⅱ-色氨酸操纵子-讲义

-Lecture 4 原核细胞的转录调控II:色氨酸操纵子Tryptophan operon--作业

-测试题 Tests--作业

-拓展学习资源

--文献资源

第六讲 我的世界只有你最懂——真核细胞的转录

-Lecture 1 真核细胞的RNA聚合酶及启动子Eukaryotic RNA polymerase and promoter

--学习说明-第六讲 lecture 1 真核细胞启动子及调控元件-学习说明

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--讨论题1

--讨论题2

--讲义-第六讲 lecture 1 真核细胞启动子及调控元件-讲义

-Lecture 1 真核细胞的RNA聚合酶及启动子Eukaryotic RNA polymerase and promoter--作业

-Lecture 2 一个好汉三个帮:真核细胞基本转录过程Transcription process in eukaryotic cell

--学习说明-第六讲 Lecture 2 真核细胞的转录过程-学习说明

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--讨论题1

--讨论题2

--讲义-第六讲 Lecture 2 真核细胞的转录过程-讲义

-Lecture 2 一个好汉三个帮:真核细胞基本转录过程Transcription process in eukaryotic cell--作业

-Lecture 3 真核细胞转录激活因子Transcription factors of eukaryotic cell

--学习说明-第六讲 lecture 3 真核细胞的转录调节因子-学习说明

--视频

--讨论题1

--讨论题2

--讲义-第六讲 lecture 3 真核细胞的转录调节因子-讲义

-Lecture 3 真核细胞转录激活因子Transcription factors of eukaryotic cell--作业

-Lecture 4 基因表达的表观遗传调控Epigenetic Regulation of gene expression

--学习说明-第六讲 lecture 4 基因表达的表观遗传调控-学习说明

--视频

--讨论题1

--讨论题2

--讲义-第六讲 lecture 4 基因表达的表观遗传调控-讲义

-Lecture 4 基因表达的表观遗传调控Epigenetic Regulation of gene expression--作业

-测试题 Tests--作业

-拓展学习资源

--拓展学习网络资源

--拓展学习文献资源

第七讲 “我”不是原来的“我”—— RNA加工及转录后基因表达调控

-Lecture 1 不经历风雨,怎么见彩虹:RNA剪切RNA splicing

--学习说明-第七讲第一节学习说明

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--Lecture 1 不经历风雨,怎么见彩虹:RNA剪切RNA splicing

--Lecture 1 不经历风雨,怎么见彩虹:RNA剪切RNA splicing

--讲义-第一节

-Lecture 1 不经历风雨,怎么见彩虹:RNA剪切RNA splicing--作业

-Lecture 2 头上有犄角,身后有尾巴:前体mRNA的共转录加工 Cotranscriptional processing of nuclear pre-mRNA

--学习说明-第七讲第二节学习说明

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--Lecture 2 头上有犄角,身后有尾巴:前体mRNA的共转录加工 Cotranscriptional processing of nuclear pre-mRNA

--Lecture 2 头上有犄角,身后有尾巴:前体mRNA的共转录加工 Cotranscriptional processing of nuclear pre-mRNA

--讲义-第七讲第二节前体mRNA的共转录加工讲义

-Lecture 2 头上有犄角,身后有尾巴:前体mRNA的共转录加工 Cotranscriptional processing of nuclear pre-mRNA--作业

-Lecture 3 一个基因一个蛋白?One gene one protein?

--学习说明-第七讲第三节学习说明

--视频

--Lecture 3 一个基因一个蛋白?One gene one protein?

--讲义-第七讲第三节讲义

-Lecture 3 一个基因一个蛋白?One gene one protein?--作业

-Lecture 4 “看见”RNA “Seeing” RNA

--学习说明-第七讲第四节学习说明

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--Lecture 4 “看见”RNA “Seeing” RNA

--Lecture 4 “看见”RNA “Seeing” RNA

--讲义-第七讲第四节讲义

-Lecture 4 “看见”RNA “Seeing” RNA--作业

-测试题 Tests--作业

-拓展学习资源 Learning Resources

--部分拓展文献

第八讲 我最爱读三字经

-Lecture 1 我最爱读三字经——遗传密码和解码器Genetic codons and ribosome

--学习说明-第八讲 Lecture 1 遗传密码和解码器-学习说明

--视频

--讨论题

--讲义-第八讲 Lecture 1 遗传密码和解码器-讲义

-Lecture 1 我最爱读三字经——遗传密码和解码器Genetic codons and ribosome--作业

-Lecture 2 翻译过程Process of translation

--学习说明-第八讲 Lecture 2 环环相扣的翻译过程-学习说明

--视频

--讨论题

--讲义-第八讲 Lecture 2 环环相扣的翻译过程-讲义

-Lecture 2 翻译过程Process of translation--作业

-Lecture 3 精细永无止境:翻译水平的基因表达调控 Regulation of gene expression at Translational level

--学习说明-第八讲 Lecture 3 翻译水平的基因表达调控-学习说明

--视频

--讨论题1

--讨论题2

--讲义-第八讲 Lecture 3 翻译及翻译后水平的基因表达调控-讲义

-Lecture 3 精细永无止境:翻译水平的基因表达调控 Regulation of gene expression at Translational level--作业

-Lecture 4 众里寻她千百度——找到你的目标蛋白Detect the location of certain protein

--学习说明-第八讲 Lecture 4找到你的目标蛋白-学习说明

--视频

--讲义-第八讲 Lecture 4找到你的目标蛋白-讲义

-测试题 Tests--作业

-拓展学习资源 Learning resources

--拓展资源文献学习

--Life Cycle of an mRNA

--mRNA procesiing

--蛋白质的合成

--聚丙烯酰胺凝胶电泳

Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质笔记与讨论

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