遗传物质DNA20109课件

分子生物学导论IntroductionofMolecularBiology周四第3、4小节1本次内容1个人简介2课程安排3考试安排4绪论5第一章DNA是遗传物质21个人简介姓名：梁荣奇籍贯：山东莒县学历：博士职称：副教授专业：作物遗传育种方向：转基因小麦3本次内容1个人简介2课程安排3考试安排4绪论5第一章DNA是遗传物质5周次学时讲课内容

22绪论；32DNA是遗传物质,染色体；DNA的结构；52DNA的复制62DNA的突变与修复72DNA的转座、遗传重组82mRNA的转录

92RNA剪切和加工102原核生物的转录调控

112真核生物的转录起始与调控

122蛋白质的翻译，转运132分子生物学实验技术(质粒、PCR、电泳等)142DNA与蛋白质互作、酵母单杂交核双杂交等教学日历6本次内容1个人简介2课程安排3考试安排

4绪论5第一章DNA是遗传物质7平时成绩1、从DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译3个方面，叙述真核生物和原核生物的异同。（30分）2、查找1篇植物分子生物学、植物分子遗传学或植物基因工程方面的英文研究论文（2010年1月以后发表），并根据文章内容，用中文回答：1）为什么做?做什么?怎么做?结果如何?2）新颖之处(创新点)；2）如果你对该研究感兴趣，想开展后续研究，做什么内容？（20分）3、课堂作业2-3次。（30分）4、不定期考勤。（20分）9期末考试题型1、名词解释（10题，20分）2、是非题（10题，20分）3、单项选择（10题，20分）4、简答题（7选5，40分）10考试人数121，最高98分，最低55分，平均79.8分。80分以上占到50%。2008-2009学年春季学期1113本次内容1个人简介2课程安排3考试安排

4绪论5第一章DNA是遗传物质144.1什么是分子生物学广义：

MolecularBiology

蛋白质及核酸等生物大分子的形态、结构与功能的研究都属于分子生物学的范畴，也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。154.2分子生物学起源、简史序幕1869年Miescher首次提取鲑鱼精子DNA1910年Kossel首次获得单核苷酸(腺嘌呤、胸线嘧啶)

奠基时期Mendel、Morgan大发展时期1944年Griffith和Avery肺炎球菌转化实验1952年Hershey和Chase证实DNA是遗传物质1953年Watson和CrickDNA双螺旋模型1965年Watson和Monod操纵子学说17DNA到底是什么样的呢

Avery在1944年的报告中这样写道：当溶液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯度。这一物质具有很强的生物学活性，初步实验证实它很可能就是DNA。？18分子生物学时代对DNA分子的物理化学研究导致了现代生物学翻天覆地的革命二、分子生物学发展简史

——历年诺贝尔生理医学和化学奖19TheNobelPrizeinChemistry1958“forhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin（胰岛素）"FrederickSanger

CambridgeUniversity

1918-Beadle&Tatum

Onegene--oneenzyme细菌的基因重组和遗传物质结构方面的发现

化学过程的遗传调节的研究

J.Lederberg(33y)21JamesWatson(34y)FrancisCrick(46y)MauriceWilkins(46y)DNADoubleHelixmodel1953TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine

196222WatsonCrickWilkinsFranklin2325

RosalindE.Franklin

1920-1958

2000年，伦敦大学国王学院决定把新建的一座生物系大楼命名为“弗兰克林·威尔金斯”大楼，以纪念她在生物学领域的巨大贡献；

2002年，英国皇家学会设立3万英镑的“弗兰克林奖章”，以奖励像她那样在科研领域做出重要贡献的科学家。

26PhagegroupPhageinfectioncycleDNAasgeneticmaterialM.Delbruck1906-1981

A.Hershey1908-1997TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine

1969Luria1912-1991

29HowardTemin(41y)DavidBaltimore(37y)Reversetranscription（引发癌症的内因）TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine

197530

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1978"forthediscoveryofrestrictionenzymesandtheirapplicationtoproblemsofmoleculargenetics"WernerArber

SwitzerlandBiozentrumderUniversität

1929-DanielNathans

JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,USA1928-1999HamiltonO.Smith

JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,USA1931-31TheNobelPrizeinChemistry1980WalterGilbertBiologicalLaboratories

Cambridge,MA,1932-"fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"MRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritainFrederickSanger1918-32TheNobelPrizeinChemistry1980"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNA“（DNA重组）PaulBerg

StanfordUniversity

1926-33BarbaraMcClintock(81y)DNAtransposableelementTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine198334

BarbraMcClintock

1902年6月16日出生于美国康涅狄格州；1944年，成为美国全国科学院院士；第二年开始担任美国遗传学会主席；1948年第一次公开介绍了一个术语：转座子。1965年，Jacob,Monod,因提出操纵子，获得了诺贝尔奖1976年，科学家惊讶于她超越时代的科学发现。1983年，第一位独立获得诺贝尔奖的女科学家。

1992年9月2日，在冷泉港去世，终年90岁。她一生未婚，只对玉米情有独钟。

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LastmodifiedMay10,2001

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"fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNARibozyme"

SidneyAltman

YaleUniversity

NewHaven,CT,USA1939-ThomasR.Cech

UniversityofColorado

Boulder,CO,USA1947-TheNobelPrizeinChemistry198936TheNobelPrizeinChemistry1993发明了重新编组DNA的“寡聚核苷酸定点突变”法

MichaelSmithUniversityofBritishColumbia

Vancouver,Canada1932-2000"forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method"KaryB.Mullis1944-37TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine

1993因发现断裂基因而共同获得诺贝尔生理学或医学奖

罗伯茨(RichardJ.Roberts)

夏普(PhillipASharp

38TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine

1997因发现了一种全新的蛋白致病因子—朊蛋白，并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献，而获得诺贝尔医学及生理学奖。

普鲁西纳(StanleyB.Prusiner39德裔美籍科学家布洛贝尔荣获

1999年度诺贝尔生理医学奖

蛋白质带有控制其在细胞中移动和固定的信号

Nature,1999,401(6754):6253

402002年，美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一、库尔特·维特里希因发明了对生物大分子进行确认和结构分析、质谱分析的方法，而共同获得诺贝尔化学奖。2004年，以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科和美国科学家伊尔温-罗斯

(IrwinRose)，因三人因突破性地发现人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程，而共同获得诺贝尔化学奖。2005年，澳大利亚巴里·马歇尔、罗宾·沃伦1983年发现了慢性胃炎及消化性溃疡的致病菌———幽门螺旋菌。412006年,美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因为他们发现了ＲＮＡ干扰（RNAi）机制而被授予诺贝尔生理学或医学奖。42美国科学家独享2006年诺贝尔化学奖

真核转录的分子基础

科恩伯格的贡献是他制作了详细的检晶仪图片，形容了真核细胞转录的整个运传情况。我们在他的图片中可以看到新的RNA反转录脢是如何演变的，和数个在转录过程中必需的其它分子的作用。这些图片是如此的详细，人们可以分清楚不同的原子，使人们可以理解转录机制和转录是如何被管理的。他的父亲亚瑟-考恩伯格也是因为在基因方面的研究获得1959年的诺贝尔生理学或医学奖。老科恩伯格阐述了基因信息是如何从母亲身上传给她的女儿的，而获得诺贝尔医学奖的。

科恩伯格59岁，现就职于斯坦福大学医学院。43美英科学家因干细胞研究获2007诺贝尔医学奖

两名美国科学家卡佩奇、史密斯以及与英国科学家埃文斯分享殊荣。44美国WoodsHole海洋生物学实验室的OsamuShimomura（下村修）、哥伦比亚大学的MartinChalfie和加州大学圣地亚哥分校的RogerY.Tsien（钱永健，钱学森的堂侄）3位美科学家因发现并发展了绿色荧光蛋白（GFP）而获得2008诺贝尔化学奖

45德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森（HaraldzurHausen）因发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌获此殊荣，两名法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西（FrançoiseBarré-Sinoussi）和吕克·蒙塔尼（LucMontagnier）因发现人类免疫缺陷病毒获此殊荣。2008年度诺贝尔生理学或医学奖

46三位科学家都采用了Ｘ射线蛋白质晶体学的技术，标识出了构成核糖体的成千上万个原子。这些科学家们不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面上揭示了核糖体功能的机理。“认识核糖体内在工作的机理，对于科学理解生命非常重要。”用三维模型来显示不同的抗生素如何抑制核糖体功能，“这些模型已被用于研发新的抗生素，直接帮助减轻人类的病痛，拯救生命”。核糖体的结构和功能47我国生物化学和分子生物学的进展我国生物科学家吴宪20世纪20年代与汪猷、张昌颖等人一道完成了蛋白质变性理论、血液生化检测和免疫化学等一系列有重大影响的研究。4820世纪中下叶，我国科学家相继实现了人工全合成有生物学活性的结晶牛胰岛素，采用有机合成与酶促相结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成。49邹承鲁1923年出生于山东青岛,生物化学家。1958年，他参加发起人工合成胰岛素工作，并负责胰岛素A和B链的拆合。这项工作的完成确定了胰岛素全合成路线，为人工合成胰岛素做出了重要贡献。2006年11月23日5时20分在北大医院因病逝世，享年83岁。50诺贝尔奖分布（截止2008）诺贝尔奖获得最多的国家是美国。美国人口占世界人口总数的比例不到5%,美国获得诺贝尔科学奖的人数却占全球获得该奖人数的70%以上。美国共有278位诺贝尔奖获得者，其中文学奖获得者11位，和平奖19位，经济学奖34位，化学奖54位，物理学奖75位，生理学或医学奖85位。2008年日本科学家又在物理、化学研究领域有4人得了诺贝尔奖，至今有16位日本科学家得了诺贝尔奖，其中13人获得自然科学奖，物理学7名，化学5名，医学1名，而且多数为日本国内科学家。英国剑桥大学的分子生物实验室，在50年前不仅完成了DNA结构模型，它还造就了12个诺贝尔奖，25位诺贝尔奖获得者，成为世界科学史上少有的著名研究机构。51获奖次数排名学校名称获奖次数1哈佛大学(Harvard)302斯坦福大学(Stanford)163加州理工学院(Caltech)153麻省理工学院(MIT)153芝加哥大学(Chicago)156伯克利加州大学(UCBerkeley)146哥伦比亚大学(Columbia)148普林斯顿大学(Princeton)108洛克非勒大学(RockefellerU)1010康奈尔大学(Cornell)811耶鲁大学(Yale)512伊利诺大学(UIllinois，Urbana)412宾夕法尼亚大学(UPenn)412洛杉矶加州大学(UCalifornia，LosAngeles)412圣路易斯华盛顿大学(WashingtonU)412德州大学西南医学中心(UofTexasSouthwesternMedicalCenteratDallas)417麦迪逊威斯康星大学(UWisconsin，Madison)317西雅图华盛顿大学(UWashington)317圣芭芭拉加州大学(UCalifornia，SantaBarbara)317科罗拉多大学(UofColorado，Boulder)317约翰斯·霍普金斯大学(JohnsHopkinsU)317旧金山加州大学(UCalifornia’SanFrancisco)3

附：诺贝尔奖世界大学列表的原址及三个以上诺贝尔奖的大学(以获奖时所在单位为准）美国大学诺贝尔奖排名52从基因概念发展到现代基因组定义所历经的不同阶段遗传学发展简史53遗传信息传递的中心法则544.3分子生物学的基本原理1.构成生物体有机大分子的单体在不同生物中都是相同的；2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循着各自特定的规则；3.某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。55分子生物学研究的三大主要领域生物大分子的结构与功能生物大分子之间的互作

DNA—protein

Hormone—receptor

Enzyme—substrate基因的概念基因的结构基因的复制基因的表达基因的重组基因的突变基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程基因分子生物学结构生物学生物技术理论与应用564.4分子生物学的方法学1、研究物理和化学性质的方法

（下页表）2、分子生物学的遗传方法

将遗传分析应用于分子领域：推测特定基因和这些基因引起的代谢之间的关系；利用突变体生物，发展模型或方案，来解释基因或其产物在代谢过程中的作用及其与细胞功能的关系。通过定点突变、人工合成核苷酸序列，可以直接检测特定核苷酸序列对蛋白质结构、功能的作用。（反向遗传学）57方法时间简述超速离心1920s测定分子形状、大小电泳1930s分离蛋白质、核酸电子显微镜1930s直接观测细胞的超微结构放射性同位素示踪器1940s追踪目标分子的代谢流向柱色谱法1940s通过树脂分离大分子X射线衍射1950s精确测定核酸、蛋白质的三维结构氨基酸测序1950s确定蛋白质（多肽）的氨基酸序列核酸杂交1960s定量评估核酸间的相似性核苷酸测序1970s确定DNA分子的核苷酸序列重组DNA技术1970s构建基因工程的新基因人工合成DNA1980s定制合成特定序列的DNA分子单克隆抗体1980s特异检测蛋白质的特异性PCR1980s快速繁殖目标DNA分子DNA自动测序1990s双脱氧核苷酸片断的加工和阅读偶