分子生物学 第一章绪论

分子生物学课程基本要求掌握①核酸的结构、性质与功能；②DNA的复制、转录和翻译过程；③原核与真核生物的基因表达调控特点；④遗传重组和转座的分子机制。了解分子生物学学科发展的动态和前沿。参考书Lewin,B,GenesVII,OxfordUniversityPress第一章绪论一、分子生物学发展历程二、分子生物学研究的主要内容三、现代分子生物学研究的转折四、分子生物学与各个学科之间的关系五、二十一世纪生物学新热点六、如何学好分子生物学二十一世纪是现代生物科学的世纪统计美国“科学引文索引（ScienceCitationIndex,SCI）”收录的6080余种学术刊物，发现有4000种左右为生物科学相关杂志！统计全世界引用指数（Impactfactor）在10以上的超一流学术刊物，也发现80%左右是生物科学相关刊物。分子生物学是研究生物大分子的科学，主要是核酸和蛋白质。研究核酸和蛋白质的物理结构、生理功能以及结构与功能的相关性，揭示复杂生命现象本质的一门现代生物学。主要包括：脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA)的复制、转录、翻译和基因表达调控的过程。同时涉及与调控过程有关的蛋白质和非编码核糖核酸（noncodingribonucleicacid）。一、分子生物学发展历程进化论与达尔文：

1859年达尔文创立了“进化论”，生物科学学的诞生。一、分子生物学发展历程（1809一1882）与达尔文1859年进化论平行的是细胞学说德国的Schleiden和Schwann：以前创立细胞学说，组织的基本单元是细胞遗传学之父孟德尔：1866年，孟德尔（奥地利）的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识一、分子生物学发展历程GregorMendel(1822-1884)核酸的发现与米歇尔：米歇尔（FriedrichMiescher）（瑞士）试图制取纯核的过程中，发现在留存的核中，有一种含磷很高而含硫很低的强有机酸（14％N，2％S，3％P）。他认为这种有机酸的浓度性质以及它对胃旦白酶的耐受性，暗示着这是一种新的不同于蛋白质的细胞成分，叫核酸（nuclein）。1869年，他从莱茵河鲑鱼精子中提取了DNA。一、分子生物学发展历程单核苷酸分离与科赛尔（Kossel）：科赛尔是核酸研究的先导者。他在1910年第一次分离了核酸类物质的组成单位-单核苷酸，因而获诺贝尔医学和生物学奖。一、分子生物学发展历程肺炎双球菌转化实验与格里非思（FredＧriffith，1877—1941）：一、分子生物学发展历程DNA是遗传物质与艾弗里（O.T.Avery,1877-1955):1944年，OswaldAvery等人在此实验基础上，用有机溶剂、胰蛋白酶破坏蛋白质，用核糖核酸酶破坏RNA都不影响转化效果，但用脱氧核糖核酸酶破坏DNA则影响转化，从而证实了DNA是遗传物质。一、分子生物学发展历程再次证明遗传物质是DNA与赫尔希（a.d.Hershey）

和蔡斯（M.Chase）：1952年T2噬菌体转化实验一、分子生物学发展历程X-射线衍射图与富兰克林（RosalindFranklin）（1920～1958）：

1952年Franklin等人获得了DNA的X-射线衍射图。一、分子生物学发展历程DNA双螺旋结构与Watson和

Crick：

1953年JamesWatson和FrancisCrick提出DNA分子的双螺旋结构模型和DNA复制的机制，从此开创了分子生物学的新时代。一、分子生物学发展历程20岁多一点的JamesWatson从印第安纳大学获得博士学位后来到英国剑桥大学学习DNA，在那里认识了正在再培训分子生物学的35岁的物理学家FrancisCrick。1962年，Watson和Crick因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。一、分子生物学发展历程遗传信息传递的中心法则与Click

一、分子生物学发展历程1954年首次提出的“中心法则”1970-1980年的“中心法则”21世纪后修正的“中心法则”基因表达调控的操纵子模型与Jacob和MonodFrancoisJacob(Left),JacquesMonod(Center)&AndreLwoff(Right),1965分享了诺贝尔生理医学奖一、分子生物学发展历程1968年前后人们破译了遗传密码，绘制了遗传密码图。一、分子生物学发展历程Nirenberg在破译密码子方面贡献突出。Holley阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实所有tRNA具有结构上的相似性。Khorana除破译密码子外，还第一个人工合成了酵母丙氨酸tRNA基因。一、分子生物学发展历程1973年HerbertBoyer和StanleyCohen完成DNA体外重组实验，建立了DNA重组技术，成为基因工程的奠基人。一、分子生物学发展历程HerbertBoyerStanleyCohen1977年,FrederickSanger发明双脱氧核糖核苷测序法。1980年诺贝尔化学奖。一、分子生物学发展历程还于1955年完成了第一个蛋白质--牛胰岛素化学结构的测定,获得1958年的诺贝尔化学奖

1979年RichardJ.RobertsandPhillipA.Sharp发现了断裂基因，并因此荣获1993年诺贝尔生理或医学奖。一、分子生物学发展历程RichardJ.RobertsPhillipA.Sharp1983年KaryB.Mullis发明PCR技术，并为此荣获1993年诺贝尔化学奖一、分子生物学发展历程KaryB.Mullis1990年人类基因组计划开始实施。2001年人类基因组草图完成。一、分子生物学发展历程二、分子生物学研究的主要内容生物大分子结构功能(结构分子生物学)狭义分子生物学生物技术理论与应用(1)结构的测定;(2)结构与功能相互关系的建立。

二、分子生物学研究的主要内容生物大分子的结构功能研究：二、分子生物学研究的主要内容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狭义分子生物学基因工程细胞工程发酵工程蛋白质工程二、分子生物学研究的主要内容生物技术理论与应用功能基因组学：研究基因的具体功能及其相互关系蛋白组学：后基因组计划，研究代谢过程中蛋白质的变化，蛋白质的组成、功能RNA组学：功能相关的RNA及其相互作用生物信息学：运用计算机对基因组、蛋白质组数据进行分析，获得有价值的规律，并指导实验研究。二、分子生物学研究的主要内容基因组学三、现代分子生物学研究的转折研究对象的变换研究策略的转变研究内容的拓展豌豆、果蝇、玉米红色面包酶高等真核生物进化水平，细胞分化组织特化，个体发育重复序列，基因概念人类健康，农业生态20世纪，还原论：DNA→RNA→蛋白质→生物性状21世纪，整体论：功能基因组学、蛋白质组学2000年《自然・医学》（Nature・Medicine）杂志发表一篇编辑部文章，题为“正在转向中的生物医学研究”，文章说：“现在生物医学家中已有相当多的人已经认识到，还原论生物学研究除了最简单的问题以外，什么问题都解决不了。而在生物学中，几乎没有简单问题。现在普遍认为，只有从整体上对生命复杂系统的审视，才能使人们完全理解这个系统。大多数生物医学家都认为，对这个复杂系统了解得越多，才可能更好地操纵它。”四、分子生物学与各个学科之间的关系1940-1965分子生物学的核心问题：DNA作为遗传物质的三大基本属性问题得以基本阐明。分子生物学发展划上了个阶段性的句号。分子生物学研究在已建立的理论框架中全方位扩展。生命现象的“分子观”迅速向其它生物学领域渗透“分子化”的生物科学学科逐渐形成。五、二十一世纪生物学新热点六、如何学好分子生物学哈佛大学校长谈哈佛特点：学生