绪论3分子生物学课件.ppt

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1、分子生物学（Molecular Biology）,河南科技大学农学院 施江 Agriculture College,Henan University of Science Technology，Shi Jiang,分子生物学,分子结构生物学分子发育生物学分子神经生物学分子育种学分子肿瘤学,分子细胞生物学分子免疫学分子病毒学分子生理学分子考古学,分子遗传学分子数量遗传学分子生态学分子进化学.,分子生物学的延伸,分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科,分子生物学：第1章 绪论第2章 细胞内生物分子相互作用概述第3章 核酸的结构与功能第4章 基因与基因组的结

2、构与功能第5章 DNA的复制第6章 DNA的损伤、修复和基因突变第7章 DNA的重组与转座第8章 RNA的转录合成第9章 RNA转录后的剪接与加工第10章 遗传密码第11章 蛋白质的生物合成翻译第12章 原核生物基因表达调控第13章 真核生物的基因表达调控第14章 病毒分子生物学简介第15章 分子生物学技术简介,一本教材：赵亚华 编著.基础分子生物学教程(第二版).科学出版社,2008,四本参考书：1、朱玉贤，李毅，郑晓峰 编著.现代分子生物学（第三版）.高等教育出版社，2009,2、郑用琏 主编.基础分子生物学.高等教育出版社，2010,3、杨歧生 编著.分子生物学.浙江大学出版社，2004

3、,4、本杰明 编著.基因.科学出版社，2005,三本习题集：1、王金发，刘兵，王宏斌.分子生物学与基因工程习题集（第二版）.科学出版社，2008,2、郜金荣，叶林柏.分子生物学习题及解答.武汉大学出版社，2002,3、郜金荣 主编.分子生物学练习.武汉大学出版社，2007,两本实验教材：1、魏群 主编.分子生物学实验指导(第2版).高等教育出版社，2010,2、郝福英，朱玉贤，朱圣庚，等 编著.分子生物学实验技术.北京大学出版社，2003,两本分子生物学实验参考书目：1、Sambrook J.等.(黄培堂译).分子克隆实验指南（第三版）.科学出版社，2002,2、Ausubel F.等.（马学

4、军 等译）.精编分子生物学实验指南（第四版）.科学出版社，2005,第1章 绪论(Introduction)1.1 分子生物学的概念 1.2 分子生物学研究的内容 1.3 分子生物学与生物化学之间的关系 1.4 分子生物学发展的历程 1.5 21世纪分子生物学发展的趋势,Welcome to Molecular Biology,1.1 分子生物学的概念广义的分子生物学：从分子水平阐明生命现象和生物学规律的科学。狭义的分子生物学(核酸的分子生物学或基因的分子生物学)：是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机理的

5、学科。,Molecular biology seeks to explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes.-Turner et al.in Molecular Biology（英）,What is Molecular Biology?,Molecular biology is the s

6、tudy of genes and their activities at the molecular level,including transcription,translation,DNA replication,recombination and translocation.-Robert Weaver in Molecular Biology(Version 2)（美）,分子生物学的三大理论基石（基础）：1、一基因一酶学说；2、DNA双螺旋结构模型；3、操纵子模型。,1.2 分子生物学的研究内容 基因与基因组的结构与功能,DNA的复制、转录和翻译,1.2.3 基因表达调控的研究(ex

7、press control)基因表达的实质是遗传信息的转录和翻译。在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调控），并随着内外环境条件的变化而不断加以修正（环境调控）。,1.2.4 DNA重组技术（也称基因工程、基因操作、分子生物学技术或克隆）是指把生物有机体的DNA分离提取出来，在体外进行酶切和连接，构成重组DNA分子，然后转化到受体细胞，使外源基因在受体细胞增殖表达。,1.2.5 结构分子生物学 一个生物大分子在发挥生物功能时必须具备两个前提：首先，它拥有特定的空间结构（三维结构）；其次，在它发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。结构分子生物学就是研究生物

8、大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。结构分子生物学研究内容主要包括：1、生物大分子结构的测定；2、生物大分子结构运动变化规律的探索；3、生物大分子结构与功能相互关系的建立。,分子生物学研究内容:（1）基因表达调控核酸生物学；（2）生物大分子结构功能结构分子生物学；（3）DNA重组技术基因工程。,1.3 分子生物学与生物化学之间的关系分子生物学发展的三大支撑学科：1、细胞学：研究细胞的结构与功能。细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中的定位及功能。2、遗传学：研究基因的遗传与变异。基因结构，基因复制，基因表达，基因重组，基因突变。3、生物化学：研究活

9、性物质代谢规律。,生物化学与分子生物学关系最为密切。两者在我国教委和科委颁布的同一个二级学科中，称为“生物化学与分子生物学”。但两者还是有区别的：生物化学是从化学角度研究生命现象的科学，它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。生物化学的中心内容是代谢，包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。,分子生物学则着重阐明生命的本质-主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、以及它们之间的相互作用，其中心内容是生命信息的传递和调控。国际生物化学学会和中国生物化学学会现均已改名为国际生物化学与分子生物学学会和中国生物化学与分子生物学学会。,定义：分子生物学：从分子水平

10、理解生命活动。生物化学：从化学组成角度来理解生物大分子 和生物代谢。研究的基本内容：你中有我、我中有你。研究方向：分子生物学是研究生物大分子的结构与功能。生物化学是研究生物体内各种生物分子的代谢转 化。研究方法：生物化学是分子生物学的基础；分子生物学生 物化学。,分子生物学研究方法的逻辑：1、效率理论：最低能量原则；2、模型分析；3、强烈推理。,1.4 分子生物学发展的历程 分子生物学的发展大致可分为三个阶段：1.4.1 人类对DNA和遗传信息的认识阶段(1944-1966）1.确定了生物遗传的物质基础是DNA（1944年，Oswald Avery；1952年和M.Chase，1969年）。2

11、.确定了蛋白质是生命的主要基础物质（Sumner在1936年证实酶是蛋白质，1946年；1941年，Beadle和Tatum“一个基因一个酶”的假说，1958年）。,3.DNA双螺旋模型的提出（1953年，Watson和Crick，1962年）。4.遗传信息传递中心法则的建立（1954年，Crick）。5.基因表达调控的操纵子模型的提出（1961年，Jacob和Monod，1965年）。6.三联体遗传密码的破译（1966年，Nirenberg、Khorana等人破译了全部遗传密码，1968年）。,1.4.2 重组DNA技术的建立和发展阶段（1967-1978）1.DNA连接酶被发现（1967年

12、,Gellert）。2.限制性内切酶被发现（1970年，Smith和Nathans等，1978年）。3.逆转录酶被发现（1970年，Temin和Baltimore，1975年）。4.1972年，Berg等人发展了重组DNA技术，完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元，标志着人类认识生命本质并能主动改造生命的新时期开始，1980年。,5.1975年，Kohler和Milstein巧妙地创立了淋巴细胞杂交瘤技术，获得了珍贵的单克隆抗体；1984年。6.1975-1977年，Sanger和Gilbert发明了DNA序列测定技术；1977年第一个全长5387个核苷酸的X174基因组序列由Sa

13、nger测定完成；1980年，1958年。,1.4.3 重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段（1979-现在）1.重组DNA技术的发展（1981年获得转基因小鼠、转基因果蝇；1983年获得第一例转基因植物烟草；1989年DuPont公司获得转肿瘤基因小鼠；1994年第一批基因工程西红柿在美国上市）。2.基因组研究的发展（1990年启动了人类基因组计划，2003年4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。,3.PCR技术的建立（1983年，Mullis，PCR被喻为加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”的技术，1993年）。4.单克隆抗

14、体及基因工程抗体的发展和应用（生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激素、胰岛素等，疾病的诊断、治疗和研究）。5.基因表达调控机理（反义RNA技术、RNAi干扰、基因芯片）。6.细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域（G蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。7.基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新的前沿领域。,1.5 21世纪分子生物学发展的趋势1.5.1 功能基因组学（Functional Genomics）功能基因组学：研究新发现基因的功能的科学。功能基因组学的任务，是对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因组整体水平上阐述基因活动的规律。,1.5.2 蛋白质组学（Proteomic

15、s）蛋白质组(proteome)：蛋白质组指的是一个基因组所表达的全部蛋白质。蛋白质组学(proteomics)：研究整个基因组所编码的蛋白质及其动态变化规律的科学。功能蛋白质组：指在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白质。功能蛋白质组学：研究定位在细胞内与某种功能有关或在某种条件下的一群蛋白质的科学。蛋白质组的研究已发展成后基因组时代的带头学科。,1.5.3 生物信息学（Bioinformatics）随着人类基因组计划（Human Genome Project,简称HGP）产生的数据爆炸，一门新兴学科-生物信息学应运而生。生物信息学：利用计算机和网络系统收集、整理、分析大量生物

16、学数据的科学。生物信息学由数据库、计算机网络和应用软件三大部分构成。,回顾生命科学的发展历史，无数科学伟人历历在目：列文虎克、巴斯德、弗莱明、达尔文、孟德尔、沃森、克里克、摩尔根 他们开创性的工作为生命科学的发展做出了巨大的贡献。而我们每一个有志于生命科学研究的人的积极参与，必然为二十一世纪生命科学的突破性发展添砖加瓦！,Welcome to Molecular Biology,作业：1、写出分子生物学广义的与狭义的定义。2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几方面？3、写出5个分子生物学发展的主要大事纪（年代、发明者、简要内容）。,谢谢大家!,此讲结束！,如何学好分子生物学？1、基本概念、基本理论，基本实验，重在理解，在理解的基础上记忆，拒绝死记硬背。2、平时多练习，培养分析问题和应用能力，临时抱佛脚没有用。,