現(xiàn)代分子生物學(xué)第一章

1、Molecular Biology,主講人：徐婧 舒廣文,朱玉賢 《現(xiàn)代分子生物學(xué)》，高等教育出版社 閻隆飛 《分子生物學(xué)》，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，李振剛 《分子遺傳學(xué)》，科學(xué)出版社P.C.特納 等《分子生物學(xué)精要速覽》科學(xué)出版社 沈羽非 《真核基因表達(dá)調(diào)控》，北京高等教育出版社Lewin,B, Genes VII , Oxford University PressTurner P.C. et al. Molecular B

2、iology. 科學(xué)出版社 Weaver R. Molecular Biology. 科學(xué)出版社,,參 考 書 目,,2005年2月出版,2004年2月出版,講授的內(nèi)容介紹：,1、緒論2、染色體與DNA 3、生物信息的傳遞（上）——從DNA到RNA4、生物信息的傳遞（下）——從mRNA到蛋白質(zhì)5、分子生物學(xué)研究方法6、基因的表達(dá)與調(diào)控（上）——原核7、基因的表達(dá)與調(diào)控（下）——真核8、疾病與人類健康（癌癥、病毒和基因治療

3、）9、基因與發(fā)育10、基因組與比較基因組學(xué),1、熟知核酸的基本生物化學(xué)特性；2、熟知生物信息的儲存與表達(dá)過程；3、掌握DNA、RNA和蛋白質(zhì)的基本代謝過程，特別是基 因的一般結(jié)構(gòu)與生物功能，基因活性的修飾與調(diào)節(jié)；4、掌握分子克隆與DNA重組的基本技術(shù)與原理，了解現(xiàn)代分子生物學(xué)基本研究方法，了解基因治療與基因組學(xué)的新成果，新進(jìn)展。,分子生物學(xué)的基本要求,第一章 緒論,回顧所學(xué)知識點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡

4、史分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)展望,一、回顧所學(xué)知識點(diǎn),1、創(chuàng)世說與進(jìn)化論,,達(dá)爾文、1859年《物種起源》，確立了進(jìn)化論的概念,,2、細(xì)胞學(xué)說（1847）,,德國 Schleiden,德國 Schwann,,細(xì)胞學(xué)說的主要內(nèi)容有：① 細(xì)胞是有機(jī)體， 一切動植物都是由單細(xì)胞發(fā)育而來， 即生物是由細(xì)胞和細(xì)胞的產(chǎn)物所組成；② 所有細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和組成上基本相似；③ 新細(xì)胞是由已存在的細(xì)胞分裂而來；④ 生物的疾病是因?yàn)槠浼?xì)

5、胞機(jī)能失常。,3、經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué),● 19世紀(jì)中葉，蛋白質(zhì)●19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)初，組成蛋白質(zhì)的20種基本氨基酸被相繼發(fā)現(xiàn)（1935年，蘇氨酸）●著名生物化學(xué)家Fisher還論證了連接相鄰氨基酸的“肽鍵”的形成。,,孟德爾Gregor Mendel (1822-1884),奧地利科學(xué)家，經(jīng)典遺傳學(xué)的奠基人,,1857-1864的7年中，進(jìn)行了豌豆的雜交研究，1865 年發(fā)表了他的劃時(shí)代的論文《植物雜交試驗(yàn)》在論文中提出了

6、“遺傳因子”的概念，并得出了三條規(guī)律：,顯性規(guī)律(The Law of Dominance)分離規(guī)律（The Law of Segregation）自由組合規(guī)律（The Law of Independent Assortment）,在孟德爾遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上，美國著名的遺傳學(xué)家Morgan又提出了基因?qū)W說。連鎖遺傳規(guī)律,第一章 緒論,回顧所學(xué)知識點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)展望,二、分子

7、生物學(xué)定義,,從分子水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué) ，主要指遺傳信息的傳遞（復(fù)制）、保持（損傷和修復(fù)）、基因的表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）與調(diào)控。,第一章 緒論,回顧所學(xué)知識點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)展望,三、分子生物學(xué)發(fā)展簡史,1、孕育階段（1820~1950年代）● 1865年，孟德爾發(fā)表了他的《植物雜交實(shí)驗(yàn)》一文，首次闡述了生物界有規(guī)律的遺傳現(xiàn)象?！斑z傳因子 ”

8、● 1900年，孟德爾遺傳規(guī)律被證實(shí)，成為近代遺傳學(xué)基礎(chǔ)?！?1910年，Morgan的染色體—基因遺傳理論 ， Gene 存在于染色體上。進(jìn)一步將“性狀”與“基因”相耦聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基石。,● 1944年，美國微生物學(xué)家Avery證明基因就是DNA分子，提出 DNA是遺傳信息的載體。,,1957年，Heinz Fraenkel-Conrat和B. Singre的雜合病毒實(shí)驗(yàn)：,煙草花葉病毒的感染和繁殖過程－證實(shí)

9、RNA也是重要的遺傳物質(zhì),2、創(chuàng)立階段（1950~1970年代）,● 1953年， 美國科學(xué)家Watson 和英國科學(xué)家Crick提出 DNA Double Helix model,,1962年Watson、 Crick與Wilkins共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎,通過對DNA分子的X射線衍射研究證實(shí)了前兩者提出的DNA的模型,● 1958年Crick提出中心法則。,中國科學(xué)院2001年碩士入學(xué)考試分子遺傳學(xué)試題:何謂中心法則？如何基于該法則

10、來解釋生物形狀的遺傳和變異？（10分）,,,● 1958年，Meselson 和Stahl證明 DNA半保留復(fù)制。 半保留復(fù)制是遺傳消息能準(zhǔn)確傳代的保證。是物質(zhì)穩(wěn)性的分子基礎(chǔ)。,Stahl,Meselson,,,●1959年，美籍西班牙裔科學(xué)家Ochoa發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的多核苷酸磷酸化酶，合成了核糖核酸；美國Kornberg實(shí)現(xiàn)了DNA分子在細(xì)菌細(xì)胞和試管內(nèi)的復(fù)制，而分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。,,● 1961年，法國科學(xué)家Jacob（雅

11、各布） 和Monod（莫諾）提出操縱子學(xué)說（第六章）,,●1968年，Nirenberg、Holley和Khorana解讀了遺傳密碼及其在蛋白質(zhì)合成方面的技能而分享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。,,3、發(fā)展階段（1970年代以后）● 1970年，Temin 和Baltimore在RNA腫瘤病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。,,,1980年，與Gilbert和Berg共享諾貝爾化學(xué)獎,Sanger還由于測定了牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)而獲得1958年諾貝爾化學(xué)獎。,1

12、983. Barbara McClintock (86y),DNA transposable elememt,●1983年，美國遺傳學(xué)家McClintock因發(fā)現(xiàn)可移動的遺傳因子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。,1989年Altman、 Cech發(fā)現(xiàn)核酶,1997年，普魯西納朊病毒prion,,什么是遺傳學(xué)中心法則?為什么說阮病毒的發(fā)現(xiàn)是對此法則提出了挑戰(zhàn)?(5分) 北師大2000年碩士研究生生物化學(xué)試題,第一章 緒論,回顧所學(xué)

13、知識點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)展望,四 、分子生物學(xué)研究內(nèi)容,,● DNA重組技術(shù)（基因工程）● 基因的表達(dá)調(diào)控● 生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能研究(結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)）● 基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究,● DNA重組技術(shù),是20世紀(jì)70年代初興起的技術(shù)科學(xué)，目的是將不同DNA片段按照人們的設(shè)計(jì)定向連接起來，在特定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。

14、 DNA重組技術(shù)是核酸化學(xué)、酶工程及遺傳學(xué)等長期深入研究的結(jié)晶，而限制性內(nèi)切酶DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用則是這一技術(shù)得以建立的關(guān)鍵。,,應(yīng)用：1、可被用于大量生產(chǎn)某些在正常細(xì)胞代謝中產(chǎn) 量很低的多肽 ;2、可用于定向改造某些生物的基因組結(jié)構(gòu) ;3、可被用來進(jìn)行基礎(chǔ)研究,1972 - Berg,EcoRI recognition sites,,,λ phage DNA,,EcoRI cuts DNA into fragm

15、ents,,Sticky end,SV40 DNA,,,The two fragments stick together by base pairing,,DNA ligase,Recombinant DNA,,,重組DNA操作過程示意圖,● 基因的表達(dá)調(diào)控,基因的表達(dá)調(diào)控表現(xiàn)在三方面：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究轉(zhuǎn)錄因子研究RNA剪接,蛋白質(zhì)分子控制了細(xì)胞的一切代謝活動，而決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和合成時(shí)序的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分子編碼，所

16、以，基因表達(dá)實(shí)質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。,結(jié)構(gòu)分子生物學(xué),研究三維結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動規(guī)律，研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動變化與其生物學(xué)功能的關(guān)系。X射線衍射的晶體學(xué)（又稱蛋白質(zhì)晶體學(xué)）二維和多維核磁共振法液相結(jié)構(gòu)電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學(xué)方法研究生物高分子的空間結(jié)構(gòu)。,第一章 緒論,回顧所學(xué)知識點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)展望,五、分子生物學(xué)展望