現(xiàn)代分子生物學第一章

1、Molecular Biology,主講人：徐婧 舒廣文,朱玉賢 《現(xiàn)代分子生物學》，高等教育出版社 閻隆飛 《分子生物學》，中國農(nóng)業(yè)大學出版社，李振剛 《分子遺傳學》，科學出版社P.C.特納 等《分子生物學精要速覽》科學出版社 沈羽非 《真核基因表達調(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. 科學出版社 Weaver R. Molecular Biology. 科學出版社,,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、分子生物學研究方法6、基因的表達與調(diào)控（上）——原核7、基因的表達與調(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,1、熟知核酸的基本生物化學特性；2、熟知生物信息的儲存與表達過程；3、掌握DNA、RNA和蛋白質(zhì)的基本代謝過程，特別是基 因的一般結構與生物功能，基因活性的修飾與調(diào)節(jié)；4、掌握分子克隆與DNA重組的基本技術與原理，了解現(xiàn)代分子生物學基本研究方法，了解基因治療與基因組學的新成果，新進展。,分子生物學的基本要求,第一章 緒論,回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡

4、史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望,一、回顧所學知識點,1、創(chuàng)世說與進化論,,達爾文、1859年《物種起源》，確立了進化論的概念,,2、細胞學說（1847）,,德國 Schleiden,德國 Schwann,,細胞學說的主要內(nèi)容有：① 細胞是有機體， 一切動植物都是由單細胞發(fā)育而來， 即生物是由細胞和細胞的產(chǎn)物所組成；② 所有細胞在結構和組成上基本相似；③ 新細胞是由已存在的細胞分裂而來；④ 生物的疾病是因為其細

5、胞機能失常。,3、經(jīng)典的生物化學和遺傳學,● 19世紀中葉，蛋白質(zhì)●19世紀中葉到20世紀初，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),奧地利科學家，經(jīng)典遺傳學的奠基人,,1857-1864的7年中，進行了豌豆的雜交研究，1865 年發(fā)表了他的劃時代的論文《植物雜交試驗》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）,在孟德爾遺傳學的基礎上，美國著名的遺傳學家Morgan又提出了基因學說。連鎖遺傳規(guī)律,第一章 緒論,回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望,二、分子

7、生物學定義,,從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學 ，主要指遺傳信息的傳遞（復制）、保持（損傷和修復）、基因的表達（轉錄和翻譯）與調(diào)控。,第一章 緒論,回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望,三、分子生物學發(fā)展簡史,1、孕育階段（1820~1950年代）● 1865年，孟德爾發(fā)表了他的《植物雜交實驗》一文，首次闡述了生物界有規(guī)律的遺傳現(xiàn)象。“遺傳因子 ”

8、● 1900年，孟德爾遺傳規(guī)律被證實，成為近代遺傳學基礎?！?1910年，Morgan的染色體—基因遺傳理論 ， Gene 存在于染色體上。進一步將“性狀”與“基因”相耦聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學的奠基石。,● 1944年，美國微生物學家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的雜合病毒實驗：,煙草花葉病毒的感染和繁殖過程－證實

9、RNA也是重要的遺傳物質(zhì),2、創(chuàng)立階段（1950~1970年代）,● 1953年， 美國科學家Watson 和英國科學家Crick提出 DNA Double Helix model,,1962年Watson、 Crick與Wilkins共享諾貝爾生理醫(yī)學獎,通過對DNA分子的X射線衍射研究證實了前兩者提出的DNA的模型,● 1958年Crick提出中心法則。,中國科學院2001年碩士入學考試分子遺傳學試題: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半保留復制。 半保留復制是遺傳消息能準確傳代的保證。是物質(zhì)穩(wěn)性的分子基礎。,Stahl,Meselson,,,●1959年，美籍西班牙裔科學家Ochoa發(fā)現(xiàn)了細菌的多核苷酸磷酸化酶，合成了核糖核酸；美國Kornberg實現(xiàn)了DNA分子在細菌細胞和試管內(nèi)的復制，而分享了諾貝爾生理醫(yī)學獎。,,● 1961年，法國科學家Jacob（雅

11、各布） 和Monod（莫諾）提出操縱子學說（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)逆轉錄酶。,,,1980年，與Gilbert和Berg共享諾貝爾化學獎,Sanger還由于測定了牛胰島素的一級結構而獲得1958年諾貝爾化學獎。,1

12、983. Barbara McClintock (86y),DNA transposable elememt,●1983年，美國遺傳學家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試題,第一章 緒論,回顧所學

13、知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望,四 、分子生物學研究內(nèi)容,,● DNA重組技術（基因工程）● 基因的表達調(diào)控● 生物大分子的結構和功能研究(結構分子生物學）● 基因組、功能基因組與生物信息學研究,● DNA重組技術,是20世紀70年代初興起的技術科學，目的是將不同DNA片段按照人們的設計定向連接起來，在特定的受體細胞中與載體同時復制并得到表達，產(chǎn)生影響受體細胞的新的遺傳性狀。

14、 DNA重組技術是核酸化學、酶工程及遺傳學等長期深入研究的結晶，而限制性內(nèi)切酶DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與應用則是這一技術得以建立的關鍵。,,應用：1、可被用于大量生產(chǎn)某些在正常細胞代謝中產(chǎn) 量很低的多肽 ;2、可用于定向改造某些生物的基因組結構 ;3、可被用來進行基礎研究,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,● 基因的表達調(diào)控,基因的表達調(diào)控表現(xiàn)在三方面：信號轉導研究轉錄因子研究RNA剪接,蛋白質(zhì)分子控制了細胞的一切代謝活動，而決定蛋白質(zhì)結構和合成時序的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分子編碼，所

16、以，基因表達實質(zhì)上就是遺傳信息的轉錄和翻譯過程。,結構分子生物學,研究三維結構及其運動規(guī)律，研究生物大分子特定的空間結構及結構的運動變化與其生物學功能的關系。X射線衍射的晶體學（又稱蛋白質(zhì)晶體學）二維和多維核磁共振法液相結構電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學方法研究生物高分子的空間結構。,第一章 緒論,回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望,五、分子生物學展望