分子生物学课件第一章绪论

课程介绍课程性质：专业基础课（必修课）学时分配：理论36学时主要内容：基本理论考核方式：1：平时成绩40%（综述20%PPT汇报10%，平时10%）2：考试成绩60%当前1页，总共47页。1.盛祖嘉沈仁权分子遗传学2.孙乃恩孙东旭朱德煦分子遗传学3.刘永明，分子生物学简明教程4.吴乃虎编著基因工程原理5.BenjaminLewinGenesⅦ参考书目当前2页，总共47页。1分子生物学的概念2分子生物学研究内容3分子生物学与其他学科的关系4分子生物学的发展简史5分子生物学应用及发展趋势第1章绪论当前3页，总共47页。

1.1什么是分子生物学分子生物学是从分子水平对生物学进行研究的科学，实质上是研究生命的分子机理的学科。

1950年Astbury首先提出“分子生物学”这一术语，意指“生物大分子的化学和物理结构研究”。1分子生物学的概念1.2

分子生物学的基本含义

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从分子水平研究生命的本质

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核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能

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人类主动地改造和重组自然界的基础学科当前4页，总共47页。1分子生物学的概念1.3分子生物学三大基石

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一基因一酶学说

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双螺旋模型

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操纵子模型1.4分子生物学的基本原理

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构成生物体的分子在不同生物中都是相同的

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生物体内分子的构建都遵循共同的规则

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核酸、蛋白质决定了生物体的属性分子生物学和分子遗传学的区别：分子遗传学主要侧重于研究核酸的结构与功能当前5页，总共47页。2分子生物学研究内容2.1结构分子生物学•结构的测定•结构运动变化规律的探索•结构与功能相互关系的建立方法：X-射线衍射、核磁共振、电子衍射、中子衍射及频谱学方法等。2.2生物大分子的合成DNA复制、转录、蛋白质合成均是遗传信息传递表达过程。合成过程也是生物大分子相互作用的过程，这种作用调节着生命过程——生长、发育、适应环境。当前6页，总共47页。2分子生物学研究内容2.3基因表达调控研究基因表达即遗传信息的传递具有时空特异性。信号传导：指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能方面的应答。转录因子：是一群能与基因5’锻上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间和空间表达的蛋白质分子。RNA编辑：5’加帽、3’加尾、RNA选择性剪接等。当前7页，总共47页。2分子生物学研究内容2.4DNA重组技术（基因工程）

将不同的DNA片断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。应用：⑴生产多肽，如激素、抗生素、酶类及抗体等。⑵定向改造某些生物的基因组结构，如“超级细菌”、转基因动植物等；⑶进行基础研究，如基因表达调控模式、启动子和增强子的研究、转录因子的克隆和分析等。当前8页，总共47页。分子生物学：从分子水平理解生命活动细胞生物学：从细胞水平理解生命活动遗传学：从遗传角度理解生命活动生物化学：从化学组成角度来理解生物大分子和生物代谢。普通生物学（动物&植物）&微生物学：不同生物类型的特点。生物物理学：从物理学角度理解生物大分子结构和功能。3分子生物学与其他学科的关系

分子生物学是生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞生物学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的。生命活动的一致性，是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。当前9页，总共47页。4分子生物学的发展简史分子生物学发展经历了五个阶段经典遗传：十八世纪70年代～1938年微生物遗传：1938年～

1953年分子遗传：1953年到1972年重组时代：1972年到－1990年后基因组和蛋白质学时代：1990年至今当前10页，总共47页。经典遗传：十八世纪70年代～1938年1865

Mendel,G.发表了《植物杂交实验》的论文，开创了遗传学。当前11页，总共47页。1869年F.Miescher从脓细胞中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，称核质(nuclin)经典遗传：十八世纪70年代～1938年当前12页，总共47页。1885—1900年间Kossel、Levene证实核酸由不同的碱基组成。其最简单的单体结构是碱基-核糖-磷酸构成的核苷酸。1929年又确定了核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸(DNA)，另一种是核糖核酸(RNA)。经典遗传：十八世纪70年代～1938年当前13页，总共47页。1910年MorganT.H.发现连锁定律,奠定了遗传的染色体学说。经典遗传：十八世纪70年代～1938年当前14页，总共47页。1928年Griffith

肺炎双球菌的转化经典遗传：十八世纪70年代～1938年当前15页，总共47页。1941年BeadlrG.W和TatumE.L.建立“一个基因------一种酶”学说用X射线诱导处理红色面包霉，筛选出被诱导的突变体来进行实验。根据遗传分析和大量研究，他们认为基因发生突变，就可能导致酶活性的丧失。微生物遗传：1938年～

1953年当前16页，总共47页。1944年

Avery在离体条件下完成化。微生物遗传：1938年～

1953年当前17页，总共47页。微生物遗传：1938年～

1953年1950年Chargaff

指出DNA中四种碱基的比例关系为A/T=G/C=1；当前18页，总共47页。微生物遗传：1938年～

1953年1951年Pauling和Corey提出了蛋白质的α-螺旋结构。当前19页，总共47页。1951年McClintockB.发现跳跃基因或称转座微生物遗传：1938年～

1953年当前20页，总共47页。微生物遗传：1938年～

1953年1952年Hershey和Chase

噬菌体感染实验当前21页，总共47页。微生物遗传：1938年～

1953年1952年Wilkins和Franklin用高度定向的DNA纤维作出高质量的X-光衍射照片当前22页，总共47页。分子遗传：1953年到1972年1953年，Watson和Crick提出DNA的反向平行双螺旋模型。1962年，Wilkins、Watson和Crick共获诺贝尔化学奖。当前23页，总共47页。分子遗传：1953年到1972年1957年Crick提出中心法则。1957年Kornberg用E.coli无细胞提取液合成DNA，证明DNA是模板式合成，并发现了DNApolymeraseⅠ。当前24页，总共47页。分子遗传：1953年到1972年1958年Meselson和Stahl证实DNA半保留复制当前25页，总共47页。分子遗传：1953年到1972年1961Jacob,F.和Monod,J.提出了操纵子模型1961年Brewner,S.，Jacob,F.

和Meselson,M.发现细菌的mRNA。当前26页，总共47页。分子遗传：1953年到1972年1961年Nivenberg等人破译出第一批遗传密码。1962年Arber,W.，Dussoix,D.发现了DNA的限制与修饰。当前27页，总共47页。1963Monod,J.，Changeus,J-P和Jaconb,F提出蛋白变构理论。1964Nirenberg等通过三联体结合实验破译全部有义密码子。Holliday,R.提出了DNA重组模型。1965Holley,R.W.等发表酵母丙氨酸tRNA的完整序列。分子遗传：1953年到1972年当前28页，总共47页。重组时代：1972年到－1990年1972Berg和Boyer等人建立DNA重组技术，完成第一个细菌基因的克隆1973Cohor,S.R,Chang,A,C.Y,Boyer,H.W和Holling,R.B首次在体外构建具有功能的细菌质粒1975Temin发现反转录酶1977Sanger,Gilbert建立测序方法当前29页，总共47页。1980Botstein,D.,White,R.L.,Skolnick,M.和Davis,R.W.用限制性片段长度的多态性构建人类遗传学连锁图。1978Chang,A.C.Y.,Nunberg,T.H.,Kanfaman,R.F.首次将真核基因（dhfr）在细菌中进行表达。1979Wang,A.H-J和Rich,A.提出Z-DNA模型。1980Botstein,D.,White,R.L.,Skolnick,M.和Davis,R.W.用限制性片段长度的多态性构造人类遗传学连锁图。重组时代：1972年到－1990年当前30页，总共47页。重组时代：1972年到－1990年1986Benne,R等发现RNA编辑的现1981Cech和Altman发现核酶Banerji,S等发现增强子。1984SmithM.建立定点突变技术1985MullisK.建立PCR技术当前31页，总共47页。后基因组和蛋白质学时代：1990年至今19904月美国宣布人类基因组测序工作的5年计划。1996DNA芯片进入商业化1996Dietrich,W.F等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱。

Dib,C等绘制了人类的完整遗传图谱。199610月完成了酵母基因组的测序1997Wilmut克隆羊诞生1998SangerF.等完成了线虫的基因组测序。1999国际人类基因组计划联合研究小组完整地破译出人类第22号染色体的遗传密码。当前32页，总共47页。20006月26中、美、日、德、法、英6国宣布人类基因组草图发表。200010月科学家宣布将于2001年3月完成河豚鱼的基因组测序。200012月14日英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱

1月12日中、美、日、德、法、英等国科学(Nature,15日)和美国塞莱拉公司(Science,16日)

各自公布人类基因组图谱和初步分析结果。约3万基因后基因组和蛋白质学时代：1990年至今当前33页，总共47页。5分子生物学应用及发展趋势•

品种选育：抗逆性、增产、提高营养价值等•

作为生物反应器生产人们所需产品•

植物的组织培养快速繁殖脱毒等•

转基因植物5.1在农业上的应用当前34页，总共47页。5分子生物学应用及发展趋势5.1在农业上的应用染色体组工程三倍体鲍鱼三倍体珍珠无籽西瓜当前35页，总共47页。细胞的组织培养5分子生物学应用及发展趋势5.1在农业上的应用当前36页，总共47页。转基因鼠•建立人类疾病模型，模拟疾病的起因。•老年性痴呆症•自毁容综合征•基因敲除试验•培养人的器官5分子生物学应用及发展趋势5.1在农业上的应用当前37页，总共47页。转基因牛•作为生物反应器•改善牛奶的品质，提高酪蛋白含量•转入生长激素基因，提高产奶量5分子生物学应用及发展趋势5.1在农业上的应用转基因羊•获得人的凝血酶原激活剂、凝血因子、尿激酶等。•改变羊毛的颜色当前38页，总共47页。•人类的基因组计划•基因治疗（遗传疾病）•疾病的诊断•单克隆抗体（生物导弹）•疾病的防治（基因工程疫苗）5分子生物学应用及发展趋势5.2在医学方面的应用当前39页，总共47页。•

对人的基因组3×109

个碱基全部序列的测定。•

阐明人体中全部基因的位置、结构、功能、表达调控方式及致病突变的全部信息。

人类的基因组计划（HumanGenomeProgram，HGP）•

根据染色体数进行基因组分组•

每条染色体确定出DNA序列标志•

对基因组DNA进行排序•

克隆并测定基因组的全部序列•

研究每一个基因的结构、功能、表达调控等性质。HGP的研究过程当前40页，总共47页。•

加深人类对自身的了解•

对基因表达调控深入研究•

认识遗传疾病以及癌症等的致病机理•

了解人的发育过程有利于人类的健康•

了解人类的发展、进化历史。HGP的意义

人类的基因组计划（HumanGenomeProgram，HGP）人类后基因组计划的挑战•

基因专利化：重视克隆自己的基因。•

基因工程产业•

基因诊断、治疗、蛋白质和细胞计划等需要基因。当前41页，总共47页。遗传病及基因治疗•

体外原位治疗从患者体内取出带有缺陷的细胞，通过基因转移进行遗传修正。将经过遗传修正后的细胞转入患者的体内。人类现有3000多种遗传病，已找到了200与遗传病有关的基因。人类中的遗传病大致分为单基因、多基因