分子生物学课件

分子生物学课件第1页，课件共65页，创作于2023年2月MolecularBiologyProf.YanchunYan

(闫艳春),GraduateSchoolofChineseAcademyofAgricultural&SciencesBeijing,100081Tel:82109685(O)fficeAddrese:Room#210,PeasantUniversity(农民大学209房间)email:yanyanchun2008@第2页，课件共65页，创作于2023年2月IntroductionofMyself闫艳春（教授、理学博士），研究方向： 分子环境微生物学

1.降解农药生物反应器的研究

2.降解农药遗传资源的研究及其应用 3.果蔬清洗剂的研制与开发

4.微生物生物降解的研究第3页，课件共65页，创作于2023年2月Introduction

oftextbook

GeneⅧ

&

GeneⅨ

第4页，课件共65页，创作于2023年2月Introductionoftextbook–

GeneⅧAnextensivelyupdatedandrestructuredcontenttoreflectmodernthinking(最新观点);Revisedlayoutwhichpresentsthemostcurrentresearchevenmoreclearlyandconcisely(最新、最清楚、最简洁的研究成果);Directanalysisofthegenomeintermsofitscontentofgenes;Over800fullcolourgraphicstoillustrateimportantconcepts(用图片证明重要概念);Overviewfiguresthatsummarizelargeamountsofwork;Freeaccesstoallillustrationson/genesvii,makinglearningandteachingfromthisbookeveneasier.

第5页，课件共65页，创作于2023年2月Prefacetothe8theditionThiseditionofGENESmarksthemostsignificantreorganizationforseveraleditions.Itistimetoacknowledgethatthepowerofdirectanalysisofthegenomeismakingasignificantdifferencetoourapproach.ThisisnowrecognizedinthefirstpartofGENES,whichstartswiththeconceptofthegeneasasegmentofDNAcodingforproteinandthenproceedsdirectlytothecharacterizationofthegenomeintermsofitscontentofgenes.Therapidityofouradvanceinanalyzingthegenomehasledtosomeconfusionaboutmeansandends.Agenomeisnomorethanthesumofthegenesitcontains,althoughthenumberandcomplexityofthesegenesgiveusimportantinsightsintothenatureoftheirconnectionintoregulatorynetworks.Thefocusofthisbook,asitsnamesuggests,thereforeremainsfirmlyonthegene.ThethesisofGENESisthatonlybyunderstandingthestructureandfunctionofthegeneitselfwillwebeableinturntounderstandtheoperationofthegenomeasawhole.Althoughtheemphasishasshiftedtothecharacterizationofeukaryoticgenes,andthereforetotheiranalysisbythedirecttechniquesofmolecularbiologyratherthanthesubtletyofgenetics,theclassicalapproachremainsintellectuallypenetrating.Itremainsanaimofthisbooktointegratebothapproachesinthecontextofaunifiedapproachtoprokaryotesandeukaryotes.Weconsiderthegenefromallaspects:thebasicformsthatittakes,thenumbersandrelationshipsamonggenesinagenome,theirpackagingintochromosomes,theprocessofgeneexpressionfromtranscriptionthroughtranslation,thereproductionandsafeguardingofthestructureofthegene,andfinallysomeaspectsoftheoverallcircuitrythroughwhichgenotypedeterminesphenotype.AlmosttwodecadesafterthefirsteditionofGENES,thislatesteditionisacelebrationoftheremarkableprogressduringthattime,and,Ihope,anindicationofthefuturetocome.BenjaminLewinCambridge,January2004

第6页，课件共65页，创作于2023年2月GenesVII(Ⅷ,Ⅸ)ContentsPart1Genes1GenesareDNA12Theinterruptedgene333Thecontentofthegenome514Clustersandrepeats85Part2Proteins5MessengerRNA1136Proteinsynthesis1357Usingthegeneticcode1678Proteinlocalization195第7页，课件共65页，创作于2023年2月Part3Geneexpression9Transcription24110Theoperon27911Regulatorycircuits30112Phagestrategies329Part4DNA13Thereplicon35314DNAreplication38715Recombinationandrepair41916Transposons46717Retrovirusesandretroposons49318RearrangementofDNA513第8页，课件共65页，创作于2023年2月Part5TheNucleus19Chromosomes54520Nucfeosomes57121Promotersandenhancers59722Activatingtranscription63123Controllingchromatinstructure65724RNAsplicingandprocessing69725CatalyticRNA73126Immunediversity751第9页，课件共65页，创作于2023年2月Part6Cells27Proteintrafficking78728Signaltransduction81129Cellcycleandgrowthregulation84330Oncogenesandcancer88931Gradients,cascades,andsignalingPathways939Glossary

981Index

1003第10页，课件共65页，创作于2023年2月分子生物学常用参考书目1.分子遗传学(孙乃恩)2.现代分子生物学（朱玉贤、李毅等)3.分子生物学

(InstantNotesinMolecularBiology,2ndEditionbyPTurner）4.分子生物学(闫隆飞)5.MolecularBiologyoftheCell(4thEditionbyBAlberts)6.MolecularCellBiology(4thEditionbyHLodish)7.MolecularBiology(2ndEditionbyRWeaver)8.AdvancedMolecularBiology(byRTwyman)第11页，课件共65页，创作于2023年2月DNAScienceAFIRSTCOURSESECONDEDITION

DavidA.MicklosDolanDNALearningCenterColdSpringHarborLaboratory

GregA.FreyerCollegeofPhysicians@SurgeonsColumbiaUniversity

WithDavidA.CrottyColdSpringHarborLaboratory

©2003byColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NewYork

第12页，课件共65页，创作于2023年2月分子生物学实验参考书目1.分子克隆实验指南2.精编分子生物学实验指南3.PCR技术实验指南4.分子生物学实验基础5.细胞生物学实验方案6.现代分子生物学实验技术7.分子生物学实验技术8.分子生物学基础技术第13页，课件共65页，创作于2023年2月分子生物学主要参考杂志Cell

31.253

(30.149)JofNaturalProducts 1.432EnvironmentalMicrobiology2.928Nature

31.434(31.21)Microbiology-UK2.932MicrobiologyandMolecularbiologyReviews21.639LettersinAppliedMicrobiology1.354Science

28.103(30.268)AppliedandEnvironmentalMicrobiology3.589MolecularDiversity2.609MolecularEcology2.969ScienceinChinaSeriesC-LifeSciences0.358第14页，课件共65页，创作于2023年2月IntroductiontotheCourseMolecularBiology2011《分子生物学》ForCAASGraduates(54classhours)Fallsemester,2011第15页，课件共65页，创作于2023年2月Summary(概述)

IntroductionⅠ.whatisMolecularBiology?DefinitionTherelationshipwithotherbranchesofbiologyThehistorytheresearchinMolecularBiologyⅡ.Whatcontentsareinthiscourse?Ⅲ.Howtolearninthiscourse?第16页，课件共65页，创作于2023年2月ObjectivesoftheCourse:（1)Advancedknowledge:learn

actively

andgraspfirmly(活跃);（2）Abilitytoapplyyourknowledge:activethinkingandimagination,useyourknowledgeagilelytosolvetheoreticalandpracticalproblems(积极思考);（3）Languageability:understandMolecualrBiologyinEnglishwithoutsig.difficulty；（4）Learningskills:attitudetolearningandexams,teachingandlearningefficiency(态度、教与学的有效性).第17页，课件共65页，创作于2023年2月Molecularbiologyseekstoexplaintherelationshipsbetweenthestructureandfunctionofbiologicalmoleculesandhowtheserelationshipscontributetotheoperationandcontrolofbiochemicalprocesses(分子生物学是一门试图解释生物分子之间结构与功能的关系并且试图阐明结构、功能关系是如何作用于生命过程中的生物化学过程).

---Turneretal.

Molecularbiologyisthestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel,includingtranscription,translation,DNAreplication,recombinationandtranslocation(分子生物学是一门在分子水平上研究基因以及基因活动的学科，包括转录、翻译、DNA复制、重组和易位).---RobertWeaverWhatisMolecularBiology?第18页，课件共65页，创作于2023年2月目前分子生物学研究的一些热点问题

1.RNAinterference2.DNAmethylation3.Functionalgenomics4.Cloningandfunctionalanalysisofimportantgenes第19页，课件共65页，创作于2023年2月Howtolearn?Baseonbutexceedthetextbook(基于教材但高于教材)Refertothenewtechnique,discoveryandtheory（阅读文献，跟踪最新进展）Experimentaloperation（实验设计和操作）授课方式：按主题讲述第20页，课件共65页，创作于2023年2月TheCoreofMolecularBiology(课程核心):ThemacromoleculesandmacromolecularcomplexesofDNA,RNAandprotein(大分子以及包括DNA、RNA和蛋白质的大分子复合物)Theprocessesofreplication,transcriptionandtranslationandtheirregulations(复制、转录、翻译过程以及与这些过程有关的调控过程，如易位子等)Manipulationofmacromolecules,technologiescentraltomodernbiosciences(现代生物学的大分子操作、技术要点，如基因克隆、生物反应器、蛋白质工程中的利用随机诱变生产新型蛋白等等)第21页，课件共65页，创作于2023年2月Relativebranches:Evolutiontheory(进化论)：Celltheory（细胞学说）:Genetics（遗传学）:Biochemistry（生物化学）:):第22页，课件共65页，创作于2023年2月Molecularbiology(分子生物学)1928----1952：核酸的发现和功能的初步研究(孕育阶段)

1953：Watson&CrickDNAdouble-helixmodel双螺旋结构模型（分子生物学建立(创立阶段)；(第一里程碑）

1965：Jacob&Monodoperonhypothesis操纵子学说（第二里程碑）

70年代：DNA重组技术(发展阶段)

核酸：1928Griffith、1944Avery和1952Chase第23页，课件共65页，创作于2023年2月一、分子生物学的孕育阶段：1928—1952二、分子生物学的创立阶段：1953—1965二、分子生物学的发展阶段：1966—现在第24页，课件共65页，创作于2023年2月二十年代，Levene研究了核酸的结构，并提出了四核苷酸假说。ErwinChargaff1949DNA是由四种脱氧核苷酸(nucleotide)，就是腺嘌呤(adenine)、鸟嘌呤(guanine)胸腺嘧啶(thymidine)和胞嘧啶(cytocine)组成的，且在不同物种中四种核苷酸的比率不同。但A与T的量相等，G与C的量相等，即A=T；G=C，这就是所谓的Chargaff规则（Chargaff‘srules）。不同来源DNA分子中四种碱基的含量比较第25页，课件共65页，创作于2023年2月1970年，Temin和Baltimore发现逆转录酶。阿尔伯(Arber)、史密斯(Smith)和内森斯(Nathans)，发现限制性内切酶,获1978年诺贝尔生理学和医学奖。Sanger设计测定DNA分子内核苷酸序列，1980年与伯格(Berg)（重组DNA技术）分享Nobel生理医学奖。1989年Altman、Cech发现核酶共享Nobel化学奖.Mullins，1990发明PCR技术Watson等，1990启动人类基因组计划发展阶段第26页，课件共65页，创作于2023年2月发展阶段1995年，VenterandSmith，完成原核生物Hemophilusinfluenzae的基因组测序1996年，完成啤酒酵母的基因组测序1997年，BlattnerandHoriuchi等，完成大肠杆菌的基因组测序2000年，人类基因组草图测序完成2001年，拟南芥菜2002年，水稻此外，果蝇、线虫及一些微生物的基因组测序完成第27页，课件共65页，创作于2023年2月发展阶段显微注射术开始转基因动物的研究转基因植物的诞生基因治疗技术克隆技术人类基因组计划植物基因组计划功能基因组学第28页，课件共65页，创作于2023年2月Research:1.thestructureandthefunctionofmacromolecules.（大分子的结构与功能）2.theregulationandcontrolofgeneexpression.（基因表达的调控）3.theDNArecombinationtechnique.（DNA重组技术）4.thestructureandthefunctionofgenome,

Bioinformatics.(基因组结构和功能，生物信息学)第29页，课件共65页，创作于2023年2月Biosphere(thesumofallEarth’secosystems)生物圈

Ecosystem(biologicalcommunity+environment)生态系统

Biologicalcommunity(differentpopulationsinsamearea)生物群体

Population(localizedgroupoforganismsofsamespecies)种群

Organisms(Unitsoflife)有机体

Organsystems器官系统

Organs器官

Tissue组织

Cells

(1-100m,Unitsoforganisms)

Organelles

(ribosomesca.20nm)

Macromoleculecomplex

Molecules

(atomsbondedchemically)

Atoms

(Å,chemicalbuilding blocksofallmatter)Thehierarchyoflivingworld(生命世界的分类等级):Biologicalorganizationsatvariouslevels(不同)第30页，课件共65页，创作于2023年2月TherelationshipofMolecularBiologywithotherbiologicalsubjects(分子生物学同其它生物学科的关系)LifeSciences(生命科学)MedicalSciencesBiologyAgri.SciencesMacro(outdoor)Micro(indoor)Ecology,Behavior(生态学，行为学)Evolution(进化)Systematics=taxonomy(分类法)MolecularBiologyBiochemMicrobiolCellBiologyMolGeneticsDevBiolImmunolMolNeurobiolOthersCropsciencesAnimalhusbandryVeterinary

Pathology,clinicmedicine(病理学，临床医学)Preventivemedicine(预防医学)etc第31页，课件共65页，创作于2023年2月Focusofvariousdisciplines(学科):Generalbiology:Anatomy,metabolism&systematicsoflivingorganisms(plants,animals,microbes).Microbiology/Virology:propertiesofmicrobes/viruses.Biochemistry:chemicalnatureandmetabolismofbiomolecules(macro-orsmall).Biophysics:PhysicalpropertiesofbiomoleculesMolecular/Genetics:transferofgeneticinformationbetweengenerations(genotypeandphenotype).Cellbiology:Structure&functionofcellsandorganelles.Molecularbiology:Molecularnatureofmacromoleculesandgenereplication&expressioninsidecellsandmanipulationinvitro.第32页，课件共65页，创作于2023年2月周次Topics第一周绪论第二周DNA蕴藏全部生物信息第三周从基因到蛋白质第四周调控路线第五周噬菌体策略第六周第七周第八周第九周第十周第十一周第十二周第十三周基因文库和筛选(Genelibrariesandscreening)分析和使用已克隆的DNA(AnalysisandusesofclonedDNA)染色体、核小体真核生物基因表达与调控反转录病毒和反转座子基因的分离与DNA技术染色质结构的控制第33页，课件共65页，创作于2023年2月Thestructureofyourgrade:

AttendanceandCourseThesis:40%finaltest:60%第34页，课件共65页，创作于2023年2月IamveryhappytobeyourcourseinstructorLet’sworktogethertomakethiscourseagrea