现代分子生物学第一章

1、主讲人：徐婧 舒广文朱玉贤 现代分子生物学，高等教育出版社 阎隆飞 分子生物学，中国农业大学出版社，李振刚 分子遗传学，科学出版社P.C.特纳 等分子生物学精要速览科学出版社 沈羽非 真核基因表达调控，北京高等教育出版社Lewin,B, Genes VII , Oxford University PressTurner P.C. et al. Molecular Biology. 科学出版社 Weaver R. Molecular Biology. 科学出版社2005年2月出版2004年2月出版1、绪论绪论2 2、染色体与、染色体与DNA DNA 3 3、生物信息的传递（上）、生物信息的传递（

2、上）从从DNADNA到到RNARNA4 4、生物信息的传递（下）、生物信息的传递（下）从从mRNAmRNA到蛋白质到蛋白质5 5、分子生物学研究方法、分子生物学研究方法6 6、基因的表达与调控（上）、基因的表达与调控（上）原核原核7 7、基因的表达与调控（下）、基因的表达与调控（下）真核真核8 8、疾病与人类健康（癌症、病毒和基因治疗）、疾病与人类健康（癌症、病毒和基因治疗）9 9、基因与发育、基因与发育1010、基因组与比较基因组学、基因组与比较基因组学1 1、熟知核酸的基本生物化学特性；、熟知核酸的基本生物化学特性；2 2、熟知生物信息的储存与表达过程；、熟知生物信息的储存与表达过程；3

3、3、掌握、掌握DNADNA、RNARNA和蛋白质的基本代谢过程，特别是基和蛋白质的基本代谢过程，特别是基 因的一般结构与生物功能，基因活性的修饰与调节；因的一般结构与生物功能，基因活性的修饰与调节；4 4、掌握分子克隆与、掌握分子克隆与DNADNA重组的基本技术与原理，了解重组的基本技术与原理，了解现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与基因现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与基因组学的新成果，新进展。组学的新成果，新进展。分子生物学的基本要求分子生物学的基本要求第一章 绪论n回顾所学知识点回顾所学知识点n分子生物学定义分子生物学定义n分子生物学发展简史分子生物学发展简史n分子生物学研

4、究内容分子生物学研究内容n分子生物学展望分子生物学展望一、回顾所学知识点回顾所学知识点1、创世说与进化论达尔文、1859年物种起源，确立了进化论的概念2、细胞学说（1847）德国 Schleiden德国 Schwann细胞学说的主要内容有： 细胞是有机体， 一切动植物都是由单细胞发育而来， 即生物是由细胞和细胞的产物所组成； 所有细胞在结构和组成上基本相似； 新细胞是由已存在的细胞分裂而来； 生物的疾病是因为其细胞机能失常。3、经典的生物化学和遗传学 19世纪中叶，蛋白质19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种基本氨基酸被相继发现（1935年，苏氨酸）著名生物化学家Fisher还论证了连接

5、相邻氨基酸的“肽键”的形成。 孟 德 尔孟 德 尔 G r e g o r Mendel (1822-1884),奥地利科学家，经典遗传学的奠基人1857-1864的7年中，进行了豌豆的杂交研究，1865 年发表了他的划时代的论文植物杂交试验在论文中提出了“遗传因子”的概念，并得出了三条规律：l显性规律(The Law of Dominance)(The Law of Dominance)l分离规律（The Law of SegregationThe Law of Segregation）l自由组合规律（The Law of Independent The Law of Independent

6、 AssortmentAssortment）在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家Morgan又提出了基因学说。连锁遗传规律第一章 绪论n回顾所学知识点回顾所学知识点n分子生物学定义分子生物学定义n分子生物学发展简史分子生物学发展简史n分子生物学研究内容分子生物学研究内容n分子生物学展望分子生物学展望二、分子生物学定义二、分子生物学定义 从从分子分子水平水平研究生物大分子的结构与功能从研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学而阐明生命现象本质的科学 ，主要指，主要指遗传信息遗传信息的的传递传递（复制）、（复制）、保持保持（损伤和修复）、（损伤和修复）、基因的表基因的表达达（转录

7、和翻译）与（转录和翻译）与调控调控。第一章 绪论n回顾所学知识点回顾所学知识点n分子生物学定义分子生物学定义n分子生物学发展简史分子生物学发展简史n分子生物学研究内容分子生物学研究内容n分子生物学展望分子生物学展望三、分子生物学发展简史三、分子生物学发展简史1、孕育阶段（、孕育阶段（18201950年代）年代） 1865年，孟德尔发表了他的年，孟德尔发表了他的植物杂交实验植物杂交实验一一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。“遗遗传因子传因子 ” 1900年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传学基础。学基础。 1910

8、年，年，MorganMorgan的染色体的染色体基因遗传理论基因遗传理论 ， GeneGene 存在于染色体上。存在于染色体上。进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为现代遗传学的奠基石。 1944年，美年，美国微生物学家国微生物学家Avery证明基因证明基因就是就是DNA分子，分子，提出提出 DNA是遗是遗传信息的载体。传信息的载体。1957年，年，Heinz Fraenkel-Conrat和和B. Singre的杂合病毒实验：的杂合病毒实验：烟草花叶病毒的感染和繁殖过程证实烟草花叶病毒的感染和繁殖过程证实RNA也是重要的遗传物质也是重要的遗传物质2、创立阶段（、创立阶段（19501970年代

9、）年代） 1953年，年， 美国科学家美国科学家Watson 和英国科学家和英国科学家Crick提出提出 DNA Double Helix model 1962年WatsonWatson、 CrickCrick与Wilkins共享诺贝尔生理医学奖通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了前两者提出的DNA的模型 1958年年Crick提出中心法则。提出中心法则。DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制中国科学院2001年硕士入学考试分子遗传学试题:何谓中心法则？如何基于该法则来解释生物形状的遗传和变异？（10分） 1958年，年，Meselson 和和Stahl证明证明 DNA半保留半保留复

10、制。复制。 半保留复制是遗传消息能准确传代的保证。是半保留复制是遗传消息能准确传代的保证。是物质稳性的分子基础。物质稳性的分子基础。 StahlMeselson19591959年，美籍西班牙裔科学家年，美籍西班牙裔科学家OchoaOchoa发现了细菌发现了细菌的多核苷酸磷酸化酶，合成了核糖核酸；美国的多核苷酸磷酸化酶，合成了核糖核酸；美国KornbergKornberg实现了实现了DNADNA分子在细菌细胞和试管内的分子在细菌细胞和试管内的复制，而分享了诺贝尔生理医学奖。复制，而分享了诺贝尔生理医学奖。 1961年，法国科学家年，法国科学家Jacob（雅各布）（雅各布） 和和Monod（莫诺）

11、提出操纵子学说（第六章）（莫诺）提出操纵子学说（第六章）1968年，Nirenberg、Holley和Khorana解读了遗传密码及其在蛋白质合成方面的技能而分享诺贝尔生理医学奖。3、发展阶段（、发展阶段（1970年代以后）年代以后） 1970年，年，Temin 和和Baltimore在在RNA肿瘤病肿瘤病毒中发现逆转录酶。毒中发现逆转录酶。DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制 桑格(Sanger） 吉尔伯特( Gilbert） 伯格（Berg） 1980年，与Gilbert和Berg共享诺贝尔化学奖Sanger还由于测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。1983.

12、Barbara McClintock (86y)DNA transposable elememt1983年，美国遗传学家McClintock因发现可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。 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发现核酶发现核酶1997年，普鲁西纳朊病毒prion 什么是遗传学中心法则?为什么说阮病毒的发现是对此法则提出了挑战?(5分) 北师大2000年硕士

14、研究生生物化学试题第一章 绪论n回顾所学知识点回顾所学知识点n分子生物学定义分子生物学定义n分子生物学发展简史分子生物学发展简史n分子生物学研究内容分子生物学研究内容n分子生物学展望分子生物学展望四四 、分子生物学研究内容、分子生物学研究内容 DNA重组技术（基因工程） 基因的表达调控 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） 基因组、功能基因组与生物信息学研究 DNA重组技术 是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。 DNA重组技术是核酸化学、酶工程及遗传学等长期深入

15、研究的结晶，而限制性内切酶DNA连接酶及其他工具酶的发现与应用则是这一技术得以建立的关键。应用：应用：1、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产 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组结构、可用于定向改造某些生物的基因组结构 ;3、可被用来进行基础研究、可被用来进行基础研究 1972 - BergEcoRI recognition sites phage DNAEcoRI cuts DNA into fragmentsSticky endSV40 DNAThe two fragments stick together by bas

16、e pairingDNA ligaseRecombinant DNA重组DNA操作过程示意图 基因的表达调控基因的表达调控表现在三方面：基因的表达调控表现在三方面：信号转导研究信号转导研究转录因子研究转录因子研究RNA剪接剪接蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸（主要是蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码，所以，基因表达实质脱氧核糖核酸）分子编码，所以，基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译过程。上就是遗传信息的转录和翻译过程。l结构分子生物学研究三维结构及其运动规律，研究生物大分子研究三维结构及其运动规律，研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能的关系。功能的关系。X X射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学）射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学）二维和多维核磁共振法液相结构二维和多维核磁共振法液相结构电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法研究生物高分子的空间结构。谱学方法研究生物高分子的空间结构。第一章 绪论n回顾所学知识点回顾