現(xiàn)代分子生物學(xué)第一章

1、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 Biology. 科學(xué)出版社 Weaver R. Molecular Biology. 科學(xué)出版社2005年2月出版2004年2月出版1、緒論緒論2 2、染色體與、染色體與DNA DNA 3 3、生物信息的傳遞（上）、生物信息的傳遞（

2、上）從從DNADNA到到RNARNA4 4、生物信息的傳遞（下）、生物信息的傳遞（下）從從mRNAmRNA到蛋白質(zhì)到蛋白質(zhì)5 5、分子生物學(xué)研究方法、分子生物學(xué)研究方法6 6、基因的表達(dá)與調(diào)控（上）、基因的表達(dá)與調(diào)控（上）原核原核7 7、基因的表達(dá)與調(diào)控（下）、基因的表達(dá)與調(diào)控（下）真核真核8 8、疾病與人類健康（癌癥、病毒和基因治療）、疾病與人類健康（癌癥、病毒和基因治療）9 9、基因與發(fā)育、基因與發(fā)育1010、基因組與比較基因組學(xué)、基因組與比較基因組學(xué)1 1、熟知核酸的基本生物化學(xué)特性；、熟知核酸的基本生物化學(xué)特性；2 2、熟知生物信息的儲(chǔ)存與表達(dá)過程；、熟知生物信息的儲(chǔ)存與表達(dá)過程；3

3、3、掌握、掌握DNADNA、RNARNA和蛋白質(zhì)的基本代謝過程，特別是基和蛋白質(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)；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 4、掌握分子克隆與、掌握分子克隆與DNADNA重組的基本技術(shù)與原理，了解重組的基本技術(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。組學(xué)的新成果，新進(jìn)展。分子生物學(xué)的基本要求分子生物學(xué)的基本要求第一章 緒論n回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)n分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)定義n分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)發(fā)展簡史n分子生物學(xué)研

4、究內(nèi)容分子生物學(xué)研究內(nèi)容n分子生物學(xué)展望分子生物學(xué)展望一、回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧所學(xué)知識(shí)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： 細(xì)胞是有機(jī)體， 一切動(dòng)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； 所有細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和組成上基本相似； 新細(xì)胞是由已存在的細(xì)胞分裂而來； 生物的疾病是因?yàn)槠浼?xì)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

5、相鄰氨基酸的“肽鍵”的形成。 孟 德 爾孟 德 爾 G r e g o r 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“遺傳因子”的概念，并得出了三條規(guī)律：l顯性規(guī)律(The Law of Dominance)(The Law of Dominance)l分離規(guī)律（The Law of SegregationThe Law of Segregation）l自由組合規(guī)律（The Law of Independent The Law of Independent

6、 AssortmentAssortment）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n回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)n分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)定義n分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)發(fā)展簡史n分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)研究內(nèi)容n分子生物學(xué)展望分子生物學(xué)展望二、分子生物學(xué)定義二、分子生物學(xué)定義 從從分子分子水平水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能從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)而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué) ，主要指，主要指遺傳信息遺傳信息的的傳遞傳遞（復(fù)制）、（復(fù)制）、保持保持（損傷和修復(fù)）、（損傷和修復(fù)）、基因的表基因的表達(dá)達(dá)（轉(zhuǎn)錄

7、和翻譯）與（轉(zhuǎn)錄和翻譯）與調(diào)控調(diào)控。第一章 緒論n回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)n分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)定義n分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)發(fā)展簡史n分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)研究內(nèi)容n分子生物學(xué)展望分子生物學(xué)展望三、分子生物學(xué)發(fā)展簡史三、分子生物學(xué)發(fā)展簡史1、孕育階段（、孕育階段（18201950年代）年代） 1865年，孟德爾發(fā)表了他的年，孟德爾發(fā)表了他的植物雜交實(shí)驗(yàn)植物雜交實(shí)驗(yàn)一一文，首次闡述了生物界有規(guī)律的遺傳現(xiàn)象。文，首次闡述了生物界有規(guī)律的遺傳現(xiàn)象?！斑z遺傳因子傳因子 ” 1900年，孟德爾遺傳規(guī)律被證實(shí)，成為近代遺傳年，孟德爾遺傳規(guī)律被證實(shí)，成為近代遺傳學(xué)基礎(chǔ)。學(xué)基礎(chǔ)。 1910

8、年，年，MorganMorgan的染色體的染色體基因遺傳理論基因遺傳理論 ， GeneGene 存在于染色體上。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，美年，美國微生物學(xué)家國微生物學(xué)家Avery證明基因證明基因就是就是DNA分子，分子，提出提出 DNA是遺是遺傳信息的載體。傳信息的載體。1957年，年，Heinz Fraenkel-Conrat和和B. Singre的雜合病毒實(shí)驗(yàn)：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)煙草花葉病毒的感染和繁殖過程證實(shí)RNA也是重要的遺傳物質(zhì)也是重要的遺傳物質(zhì)2、創(chuàng)立階段（、創(chuàng)立階段（19501970年代

9、）年代） 1953年，年， 美國科學(xué)家美國科學(xué)家Watson 和英國科學(xué)家和英國科學(xué)家Crick提出提出 DNA Double Helix model 1962年WatsonWatson、 CrickCrick與Wilkins共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)通過對(duì)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年年Crick提出中心法則。提出中心法則。DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制中國科學(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？如何基于該法則來解釋生物形狀的遺傳和變異？（10分） 1958年，年，Meselson 和和Stahl證明證明 DNA半保留半保留復(fù)

10、制。復(fù)制。 半保留復(fù)制是遺傳消息能準(zhǔn)確傳代的保證。是半保留復(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)。物質(zhì)穩(wěn)性的分子基礎(chǔ)。 StahlMeselson19591959年，美籍西班牙裔科學(xué)家年，美籍西班牙裔科學(xué)家OchoaOchoa發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的多核苷酸磷酸化酶，合成了核糖核酸；美國的多核苷酸磷酸化酶，合成了核糖核酸；美國KornbergKornberg實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了DNADNA分子在細(xì)菌細(xì)胞和試管內(nèi)的分子在細(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(jiǎng)。復(fù)制，而分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 1961年，法國科學(xué)家年，法國科學(xué)家Jacob（雅各布）（雅各布） 和和Monod（莫諾）

11、提出操縱子學(xué)說（第六章）（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(jiǎng)。3、發(fā)展階段（、發(fā)展階段（1970年代以后）年代以后） 1970年，年，Temin 和和Baltimore在在RNA腫瘤病腫瘤病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制 桑格(Sanger） 吉爾伯特( Gilbert） 伯格（Berg） 1980年，與Gilbert和Berg共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)Sanger還由于測定了牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)而獲得1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1983.

12、Barbara McClintock (86y)DNA transposable elememt1983年，美國遺傳學(xué)家McClintock因發(fā)現(xiàn)可移動(dòng)的遺傳因子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 Kohler & Milstein Kohler & Milstein Monocloning antibody Roberts & Sharp Roberts & Sharp Splitting geneMullis & SmithMullis & Smith PCR technique & gene mutation in locus Gilman

13、& Rodball Gilman & Rodball G-protein as a signal molecular in cell Lewis & Nusslein-Volhard Lewis & Nusslein-Volhard & Wieschaus Control gene of body developing in Drosophila19891989年年AltmanAltman、 CechCech發(fā)現(xiàn)核酶發(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(duì)此法則提出了挑戰(zhàn)?(5分) 北師大2000年碩士

14、研究生生物化學(xué)試題第一章 緒論n回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)n分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)定義n分子生物學(xué)發(fā)展簡史分子生物學(xué)發(fā)展簡史n分子生物學(xué)研究內(nèi)容分子生物學(xué)研究內(nèi)容n分子生物學(xué)展望分子生物學(xué)展望四四 、分子生物學(xué)研究內(nèi)容、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。 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

15、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：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)、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)、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、可被用來進(jìn)行基礎(chǔ)研究 1972 - BergEcoRI recognition sites phage DNAEcoRI cuts DNA into fragmentsSticky endSV40 DNAThe two fragments stick together by bas

16、e pairingDNA ligaseRecombinant 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：基因的表達(dá)調(diào)控表現(xiàn)在三方面：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究轉(zhuǎn)錄因子研究轉(zhuǎn)錄因子研究RNA剪接剪接蛋白質(zhì)分子控制了細(xì)胞的一切代謝活動(dòng)，而決定蛋白質(zhì)分子控制了細(xì)胞的一切代謝活動(dòng)，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，所以，基因表達(dá)實(shí)質(zhì)脫氧核糖核酸）分子編碼，所以，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。上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。l結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)研究三維結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，研究生物大分子研究三維結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)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(dòng)變化與其生物學(xué)特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能的關(guān)系。功能的關(guān)系。X X射線衍射的晶體學(xué)（又稱蛋白質(zhì)晶體學(xué)）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)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)。譜學(xué)方法研究生物高分子的空間結(jié)構(gòu)。第一章 緒論n回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧