现代分子生物学第一章+绪论.ppt.ppt

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1、Molecular Biology,主讲：雷雪芹 李广录,联系方式：,雷雪芹宅电：0379-64282206手机：13838877221E-mail:QQ:391116176办公室：3#214李广录手机：15038684265E-mail:办公室：3#205,本课程的要求,弄懂原理吃透书本发挥想象注重实践 当你进入实验室时，要像脱去外衣那样放下你的想象力，因为实验操作中不能有一丁点儿的想象，否则，你对事物的观察就会受影响；当你翻看书本的时候，你又必须尽可能展开想象的“翅膀”，否则，你就不可能走在别人的前面。,朱玉贤 现代分子生物学，高等教育出版社 孙乃恩 分子遗传学，南京大学出版社。阎隆飞 分

2、子生物学，中国农业大学出版社，李振刚 分子遗传学，科学出版社沈羽非 真核基因表达调控，北京高等教育出版社Lewin,B,Genes,Oxford University PressTurner P.C.et al.Molecular Biology.科学出版社 Weaver R.Molecular Biology.科学出版社,参 考 书 目,2005年2月出版,198,2004年2月出版,260,讲授的内容介绍：,1、绪论2、染色体与DNA 3、生物信息的传递（上）从DNA到RNA4、生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质5、分子生物学研究方法6、基因的表达与调控（上）原核7、基因的表达与调控（

3、下）真核8、疾病与人类健康（癌症、病毒和基因治疗）9、基因与发育10、基因组与比较基因组学,第一章 绪论,回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学展望,一、回顾所学知识点,1、创世说与进化论,达尔文、1859年物种起源，确立了进化论的概念,18311836年，以博物学家的身份，乘“贝格尔”号参加了英国派遣的环球航行,2、细胞学说（1847）,德国 Schleiden,德国 Schwann,17世纪荷兰leeuwenhoek造出第一台显微镜的发明，观察了许多“微动物”；同时代的Hooke第一次用“细胞”概念。,19世纪建立的细胞学说的主要内容有：细胞是有机体，一

4、切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；所有细胞在结构和组成上基本相似；新细胞是由已存在的细胞分裂而来；生物的疾病是因为其细胞机能失常。,3、经典的生物化学和遗传学,19世纪中叶，植物细胞提取液得到蛋白质19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种基本氨基酸被相继发现（1935年，苏氨酸）著名生物化学家Fisher还论证了连接相邻氨基酸的“肽键”的形成。,孟德尔Gregor Mendel(1822-1884),奥地利科学家，经典遗传学的奠基人,1857-1864的7年中，进行了豌豆的杂交研究，1865 年发表了他的划时代的论文植物杂交试验，1884年逝世；1900年他的

5、理论被重新发现。在论文中提出了“遗传因子”的概念，并得出了三条规律：,显性规律(The Law of Dominance)分离规律（The Law of Segregation）自由组合规律（The Law of Independent Assortment）,在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家Morgan又提出了基因学说。连锁遗传规律,第一章 绪论,回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学展望,二、分子生物学定义,从分子水平研究生物核酸大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻

6、译）与调控。,第一章 绪论,回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学展望,三、分子生物学发展简史,1、孕育阶段（18201950年代）1865年，孟德尔发表了他的植物杂交实验一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。“遗传因子”1900年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传学基础。1910年，Morgan的染色体基因遗传理论，Gene 存在于染色体上。进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为现代遗传学的奠基石。,1944年，美国微生物学家Avery证明基因就是DNA分子，提出 DNA是遗传信息的载体。,著名的肺炎链球菌实验,1952年 美国冷泉港卡耐基遗传试验室,

7、1957年，Heinz Fraenkel-Conrat和B.Singre的杂合病毒实验：,烟草花叶病毒的感染和繁殖过程证实RNA也是重要的遗传物质。,2、创立阶段（19501970年代）,1953年，美国科学家Watson 和英国科学家Crick提出 DNA Double Helix model,1944年，美国微生物学家Avery证明基因就是DNA分子，提出 DNA是遗传信息的载体。,1962年Watson、Crick与Wilkins共享诺贝尔生理医学奖,Wilkins 通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了前两者提出的DNA的模型,1958年Crick提出中心法则。,中国科学院2001年硕

8、士入学考试分子遗传学试题:何谓中心法则？如何基于该法则来解释生物形状的遗传和变异？（10分）,Crick,1958年，Meselson 和Stahl证明 DNA半保留复制。半保留复制是遗传信息能准确传代的保证。是物质稳性的分子基础。,Stahl,Meselson,1959年，美籍西班牙裔科学家Ochoa和美国Kornberg发现了DNA和RNA的生物合成机理而分享了诺贝尔生理医学奖。,1961年，法国科学家Jacob（雅各布）和Monod（莫诺）提出操纵子学说（第六章）,1965年获得诺贝尔生理医学奖,1968年，Nirenberg、Holley和Khorana解读了遗传密码及其在蛋白质合成方

9、面的技能而分享诺贝尔生理医学奖。,3、发展阶段（1970年代以后）1970年，Temin 和Baltimore在RNA肿瘤病毒中发现逆转录酶。,1975年，获诺贝尔生理医学奖,1977年，Sanger等人发明了一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法（双脱氧链终止法，第五章）。,1980年，与Gilbert和Berg共享诺贝尔化学奖,Sanger还由于测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。,1983年，美国遗传学家McClintoc因发现可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。,1983.Barbara McClintock(86y),DNA transposable elemem

10、t,Jumping gene,mobile element,1989年Altman、Cech发现核酶（Ribozyme,某些RNA具有酶的功能）获Nobel化学奖。,1997年，普鲁西纳(Brusinaer)朊病毒prion,2009年的诺贝尔奖,诺贝尔生理学或医学奖授予3名美国科学家,杰克绍斯塔克（Jack W.Szostak）,卡罗尔格雷德（Carol W.Greider）,伊丽莎白布赖克本（Elizabeth H.Blackburn）,“携带基因信息的DNA线状长分子折叠压缩形成染色体，端粒就像一顶高帽子置于染色体头上。伊丽莎白-布莱克本和杰克-绍斯塔克发现端粒的一种独特DNA序列能保护

11、染色体免于退化。卡罗尔-格雷德和伊丽莎白-布莱克本确定了端粒酶，端粒酶是形成端粒DNA的成分。这些发现解释了染色体的末端是如何受到端粒的保护的，而且端粒是由端粒酶形成的。”“如果端粒缩短了，细胞就会老化。相反，如果端粒酶的活动显著，端粒长度也就能得以保持，并且细胞衰老也将延后。癌细胞就是一个例子，癌细胞被认为是具有永久生命力的。相反，某些特定的遗传疾病，会出现一些有缺陷的端粒酶这样的特征，导致损害细胞。,诺贝尔化学奖授予3名美国科学家,万卡特拉曼-莱马克里斯南,托马斯-施泰茨,阿达-尤纳斯,因“对核糖体结构和功能的研究”而获奖核糖体的工作，就是将DNA所含有的各种指令翻译出来，之后生成任务不同

12、的蛋白质，例如用于输送氧气的血红蛋白、免疫系统中的抗体、胰岛素等激素、皮肤的胶原质或者分解糖的酶等等。人体内有成千上万种蛋白质，它们各自拥有不同的形式与功能，在化学层面上构建并控制着生命体。,诺贝尔奖,诺贝尔奖是根据诺贝尔遗嘱所设基金提供的奖项(1969年起由5个奖项增加到6个)，每年由4个机构(瑞典3个，挪威1个）颁发。1901年12月10日即诺贝尔逝世5周年时首次颁发。诺贝尔在其遗瞩中规定，该奖应每年授予在物理学、化学、生理学或医学、文学与和平领域内“在前一年中对人类作出最大贡献的人”，瑞典银行在1968年增设一项经济科学奖，1969年第一次颁奖。诺贝尔的颁奖机构是：位于斯德哥尔摩的瑞典皇

13、家科学院（物理学奖和化学奖）、皇家卡罗林外科医学研究院（生理学或医学奖）和瑞典文学院（文学奖），以及位于奥斯陆的、由挪威议会任命的诺贝尔奖评定委员会（和平奖），瑞典科学院还监督经济学的颁奖事宜。每项奖包括一枚金质奖章、一张奖状和一笔奖金；奖金数字视基金会的收入而定。,皇家卡罗林医学研究院,瑞典皇家科学院,1997 Wilmut,I.利用绵羊的乳腺细胞的细胞核成功得克隆了一只小羊。1999 国际人类基因组计划联合研究小组完整地破译出人类第22号染色体的遗传密码。2000 完成了人类第21号染色体的测序。5月宣布国际人类基因组计划完成时间将再度提前到2001年6月。实际完成时间为2003年。200

14、0 果蝇全基因组测序完成。2000 拟南芥全基因组测序完成。2003 人类全基因组测序完成。2005 水稻全基因组测序完成。2007 小鼠全基因组测序完成。,大记事,什么是遗传学中心法则?为什么说阮病毒的发现是对此法则提出了挑战?(5分)北师大2000年硕士研究生生物化学试题,第一章 绪论,回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学展望,四、分子生物学研究内容,DNA重组技术（基因工程）基因的表达调控 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）基因组、功能基因组与生物信息学研究,DNA重组技术,1、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽;2、可用于

15、定向改造某些生物的基因组结构;3、可被用来进行基础研究,1972年,Boyer获得第一个重组DNA分子,1972-Berg,EcoRI recognition sites,phage DNA,EcoRI cuts DNA into fragments,Sticky end,SV40 DNA猴病毒（脊髓灰质炎）,The two fragments stick together by base pairing,DNA ligase,Recombinant DNA,基因的表达调控,信号转导研究转录因子研究RNA剪接,生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）基因组、功能基因组与生物信息学研究生物信

16、息学（Bioinformatics）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学(Genomics)和蛋白学(Proteomics)两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。,第一章 绪论,回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学展望,五、分子生物学展望,21世纪是生命科学世纪，生物经济时代。分子生物学、细胞生物学和神经生物学被认为是当代生物学研究的三大主题，分子生物学的全面渗透推动了细胞生物学和神经生物学的发展。遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物学的渗透而获得了新生。分子生物学还对发育生物学研究产生了巨大的影响。分子生物学的发展解释了生命本质的高度有序性和一致性，是人类在认识论上的重大飞跃。结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域。,