分子生物學(xué) 第一章 緒論

分子生物學(xué)

（MolecularBiology）

目錄第一章緒論2第二章核酸的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)4第三章DNA復(fù)制4第四章DNA損傷與修復(fù)2第五章可轉(zhuǎn)移的遺傳因子2第六章RNA的轉(zhuǎn)錄與加工5第七章蛋白質(zhì)的生物合成5第八章分子生物學(xué)技術(shù)8第九章原核基因表達(dá)調(diào)控4第十章真核基因表達(dá)調(diào)控4第１章緒論二十一世紀(jì)——生命科學(xué)世紀(jì)1.1.二十世紀(jì)生命科學(xué)的面貌1.2.分子生物學(xué)的概念1.3.二十一世紀(jì)分子生物學(xué)展望1.4.二十一世紀(jì)—生命科學(xué)世紀(jì)

1.1.二十世紀(jì)生命科學(xué)的面貌1.1.1.Mendel遺傳理論的發(fā)展1900年Mendel遺傳理論的確認(rèn)與證實(shí)綠色革命1940s-----1970s抗生素生物遺傳理論(孟德爾、摩爾根)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展基因的證實(shí)醫(yī)學(xué)，藥學(xué)的發(fā)展礦質(zhì)營養(yǎng)理論（李比希）有機(jī)合成理論（繆勒）→雜優(yōu)利用→化肥施用→農(nóng)藥使用人類對生命現(xiàn)象的認(rèn)識中心法則的補(bǔ)充基因的克隆生物個(gè)體的克隆1928Flemming還原論20世紀(jì)人類對生命現(xiàn)象的認(rèn)識生命科學(xué)的飛躍個(gè)體染色體基因DNAdNt基因的克隆基因的轉(zhuǎn)化基因的敲除生物與非生物間的界限消失了??？生物學(xué)應(yīng)改為核酸化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)！？人畜之分，貓狗之別?。?/p>

還原論20世紀(jì)人類對生命現(xiàn)象的認(rèn)識生命科學(xué)的飛躍

整體論揭示生命的奧秘21世紀(jì)基因組學(xué)功能基因組學(xué)Genomics（strategychange）1990.10.1人類基因組計(jì)劃HumanGenomicProject作物基因組計(jì)劃家畜基因組計(jì)劃微生物基因組計(jì)劃數(shù)、理、化相關(guān)學(xué)科生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)滲透交叉近代生物學(xué)生物學(xué)個(gè)性共性宏觀生物學(xué)（生態(tài)學(xué)為核心）微觀生物學(xué)（分子生物學(xué)為核心）細(xì)胞水平分子水平結(jié)構(gòu)生物學(xué)，發(fā)育生物學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)等新興學(xué)科發(fā)展生物多樣性研究資源保護(hù)與利用人類生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展1.1.2.現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展分子生物學(xué)分子結(jié)構(gòu)生物學(xué)分子發(fā)育生物學(xué)分子神經(jīng)生物學(xué)分子育種學(xué)分子腫瘤學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)分子免疫學(xué)分子病毒學(xué)分子生理學(xué)分子考古學(xué)分子遺傳學(xué)分子數(shù)量遺傳學(xué)分子生態(tài)學(xué)分子進(jìn)化學(xué)…………….分子生物學(xué)滲透到生物學(xué)幾乎所有學(xué)科分子生物學(xué)成為現(xiàn)代生命科學(xué)的共同語言1.1.3.分子生物學(xué)的延伸1.2.分子生物學(xué)的概念1953Watson&CrickDNADoubleHelixmodel基因的基本屬性以DNA,protein為核心以生物化學(xué)為基礎(chǔ)基因的自我復(fù)制基因控制性狀的表達(dá)基因的突變生物系統(tǒng)的共性某一生物的個(gè)性形成廣義的分子生物學(xué)在分子生物學(xué)的研究領(lǐng)域共同遵循

三大基本原則Crick：….我本人的思想是基于兩個(gè)基本原理，我稱之為序列假說（sequencehypothesis）和中心法則（centraldogma)…序列假說：核酸片段的特異性完全由其堿基序列所決定，而且這種序列是某一蛋白質(zhì)的氨基酸序列的密碼。中心法則：信息一旦進(jìn)入蛋白質(zhì)，它就不可能再輸出★構(gòu)成生物大分子的單體是相同的★生物遺傳信息的表達(dá)的中心法則相同DNARNApolypeptidesproteincharacter高級結(jié)構(gòu)生物大分子之間的互作個(gè)性分子生物學(xué)的三大原則共同的核酸語言共同的蛋白質(zhì)語言★生物大分子單體的排列（核苷酸，氨基酸）protein結(jié)構(gòu)生物學(xué)基因分子生物學(xué)生物技術(shù)理論與應(yīng)用分子生物學(xué)研究的三大主要領(lǐng)域生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能生物大分子之間的互作DNA—proteinHormone--receptorEnzyme--substrate基因的概念基因的結(jié)構(gòu)基因的復(fù)制基因的表達(dá)基因的重組基因的突變基因工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程狹義的分子生物學(xué)1839-1847年MatthiasSchleiden&TheodorSchwann細(xì)胞的化學(xué)組成，細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞骨架，生物大分子在細(xì)胞中的定位及功能分子生物學(xué)發(fā)展的三大支撐學(xué)科之一生物體由細(xì)胞組成所有組織的最基本單元----形狀相似，高度分化的細(xì)胞細(xì)胞的發(fā)生與形成是生物界普遍和永久的規(guī)律CytologyMolecularCellbiology

CytologyGregorMendel1864年GeneticsMolecularGeneticsGenestructureGeneduplicationGeneexpressionGenerecombinationGenemutation

分子生物學(xué)發(fā)展的三大支撐學(xué)科之二遺傳因子假說GeneticsBiochemistryNucleicAcidChemistryProteinChemistry(1936年JamesSumner)分子生物學(xué)發(fā)展的三大支撐學(xué)科之三EnzymaticnatureofcrystallineProteinBiochemistryWhatgenesare&Howtheyact?NobelmedalHalfapoundof23-karalgold.2.5inchesacross近半個(gè)世紀(jì)以來醫(yī)學(xué)，化學(xué)中重大突破與成就者NobelPrize分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑與主要內(nèi)容

TheNobelPrizeinChemistry1946

"forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized""fortheirpreparationofenzymesandvirusproteinsinapureform"

JamesBatchellerSumnerJohnHowardNorthropWendellMeredithStanley

CornellUniversity

RockefellerInstituteUSARockefellerInstituteUSA1887-19551891-19871904-1971TheNobelPrizeinChemistry19461958J.Lederberg(33y)PhagetransductionTheNobelPrizeinChemistry1958"forhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin"FrederickSangerCambridgeUniversity

1918-Beadle&TatumOnegene--oneenzymeSeveroOchoa(54y)SpainRichphosphatebondsofATP-------EnergyArthurKornberg(41y)DNAreplicationIsolationofDNApolymeraseIBrooklyn1959FrancisCrick(35y)1951分子生物學(xué)的重要里程碑JamesWatson(23y)丹麥哥本哈根劍橋大學(xué)CavendishLab.M.H.F.Wilkins&RosalindFrankin

X~rayphotographofDNAwithhighquality

(核塘與磷酸連接成的扭曲繩子，每一節(jié)上都有配對的堿基)1951.King’sLab.LondonUniversityUKJamesWatson(34y)FrancisCrick(46y)MauriceWilkins(46y)DNADoubleHelixmodel19531962FrancoisJacob(44y)JacquesMonod(55y)(French)Lac.OperonTheory1965ConceptofmRNA1968R.HolleyH.G.KhoranaM.Nirenberg

pakistanH.GobindKhorana(46y)HowtosynthesizetripletRNAMarshallNirenberg(41y)GeneticcodenRobertHolley(46y)tRNAphecloverleafstructure1969MaxDelbruck(63y)AlfredHershey(61y)PhagegroupPhageinfectioncycleDNAasgeneticmaterialM.DelbruckA.Hershey

HowardTemin

(41y)DavidBaltimore(37y)Reversetranscription（引發(fā)癌癥的內(nèi)因）

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1978"forthediscoveryofrestrictionenzymesandtheirapplicationtoproblemsofmoleculargenetics"WernerArberDanielNathansHamiltonO.Smith

SwitzerlandBiozentrumderUniversit?t

JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,USAJohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,USA1929-1928-19991931-TheNobelPrizeinChemistry1980WalterGilbertBiologicalLaboratories

Cambridge,MA,1932-"fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"FrederickSangerMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritain1918-TheNobelPrizeinChemistry1980"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNA"PaulBerg

StanfordUniversity

1926-1983.BarbaraMcClintock(86y)DNAtransposableelement

TheNobelPrizeinChemistry1989

TheRoyalSwedishAcademyofScienceshasawardedthisyear's

NobelPrizeinChemistryjointlyto

SidneyAltmanandThomasR.Cech

fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNA

SidneyAltman

YaleUniversity

NewHaven,CT,USAThomasR.Cech

UniversityofColorado

atBoulder,USA

Contents:

Introduction

Thechemistryoflifeanditscentraldogma

Enzymes–biologicalcatalysts

Ribonucleicacid(RNA)–thebiomoleculewhichcandoitall

Thehistoryofbiocatalysis

Whathappensnext?

Furtherreading

Basedonmaterialsfromthe1989NobelPosterforChemistry.

Creditsandreferencesfortheposter

LastmodifiedMay10,2001

Copyright?2001TheNobelFoundationTheOfficialWebSiteofTheNobelFoundation

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TheNobelPrizeinChemistry1989"fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNA"

SidneyAltmanThomasR.Cech

YaleUniversity

NewHaven,CT,USAUniversityofColorado

Boulder,CO,USA1939-1947TheNobelPrizeinChemistry1993"forcontributionstothedevelopmentsofmethodswithinDNA-basedchemistry""forhisfundamentalcontributionstotheestablishmentofoligonucleiotide-based,site-directedmutagenesisanditsdevelopmentforproteinstudies"MichaelSmithUniversityofBritishColumbia

Vancouver,Canada1932-2000TheNobelPrizeinChemistry1993"forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method"KaryB.Mullis1944-