医学分子生物学-绪论 课件

医学分子生物学MedicalMolecularBiology

主编：冯作化人民卫生出版社任课教师：蓝秀万医学分子生物学1

第一章绪论生物学：研究生命现象、生命的本质、生命活动及其规律的科学。研究生物学的三个层次：1、整体水平2、细胞水平3、分子水平

第一章绪论2分子生物学:从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律所形成的理论和技术体系。分子生物学:从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规3分子生物学分子结构生物学分子发育生物学分子神经生物学分子育种学分子肿瘤学分子细胞生物学分子免疫学分子病毒学分子生理学分子考古学分子遗传学分子数量遗传学分子生态学分子进化学…………….分子生物学的延伸分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科分子生物学分子结构生物学分子细胞生物学分子遗传学分子生物学的4医学分子生物学：从分子水平研究人体和疾病相关生物在正常和疾病状态下生命活动及规律，从分子水平开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的科学。医学分子生物学--绪论课件5第一节分子生物学是从分子水平探讨生命活动的本质一、分子生物学的历史回顾（孕育时期）：遗传方面：1859年，达尔文----Ontheoriginofspecies生物性状的可遗传性生物性状在自然选择压力下可变性生物性状在不同物种之间的相关性

第一节分子生物学是从分子水平探讨生命活动的本质一、分子生6开始触及生命本质最核心问题：生命的特征和生物性状为什么能代代相传？代代相传的性状为什么可以改变？是什么在控制生物的性状？开始触及生命本质最核心问题：7Mendel----豌豆性状遗传杂交实验Mendel----豌豆性状遗传杂交实验8

"forhisdiscoveriesconcerningtheroleplayedbytheChromosomeinheredity,demonstratedthatgenesareonthechromosome"ThomasHuntMorganinPhysiologyorMedicine1933NobelPrize1910年，Huntmorgan证明基因存在于染色体上NobelmedalHalfapoundof23-karalgold.2.5inchesacross

9细胞学方面：1879年，Walterflemming研究细胞分裂时观察到染色体1902年，Waltersutton提出：遗传因子是染色体的一部分细胞学方面：10化学方面：1869年,F.Miescher就发现了核素（nuclein）20世纪20-30年代,已确认自然界有DNA和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。化学方面：111944年，O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA。1944年，O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是D12人们仍不相信DNA是遗传物质,这是由于：（1）因认为蛋白分子量大，结构复杂，二十种氨基酸的排列组合将是个天文数字，可作为一种遗传信息。而DNA分子量小，只含4种不同的碱基，人们一度认为不同种的有机体的核酸只有微小的差异。（2）认为转化实验中DNA并未能提得很纯，还附有其它物质。（3）即使转化因子确实是DNA，但也可能DNA只是对荚膜形成起着直接的化学效应，而不是充当遗传信息的载体。人们仍不相信DNA是遗传物质,这是由于：（1）因认为蛋白分子131952年，A.D.Hershey和M.Chase用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了核酸是遗传物质。1952年，A.D.Hershey和M.Chase用3514在对DNA结构的研究上1949-1952年，Wilkins等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构1948-1953年，Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱基配对的DNA结构认识打下了基础在对DNA结构的研究上1949-1952年，Wilkins15医学分子生物学--绪论课件16医学分子生物学--绪论课件17克里克(1916～)英国生物物理学家

沃森(1928～)美国生物学家1953年沃森、克里克在英国生物学家富兰克林(女)等人研究成果的基础上，首先提出了DNA的双螺旋结构模型，于1962年获奖。现代分子生物学诞生的里程碑。克里克(1916～)沃森(1928～)1953年沃森、克里18M.H.F.Wilkins&RosalindFrankin

X~rayphotographofDNAwithhighquality(核糖与磷酸连接成的扭曲绳子，每一节上都有配对的碱基)1951.King’sLab.LondonUniversityUKM.H.F.Wilkins&Ro19DNA双螺旋结构示意图DNA双螺旋结构示意图20二、分子生物学早期理论形成期1953，DNA双螺旋模型建立－－－－1970年，JamesWatson第二版《Molecularbiologyofthegene》标志分子生物学开始有了较完整的理论体系。这期间的主要内容：

mRNA的发现、DNA聚合酶、RNA聚合酶DNA半保复制留机制、操纵子学说、遗传密码的发现和破译、生物遗传的中心法则二、分子生物学早期理论形成期21分子生物学发展史上的重要进展1943Avery证实DNA是遗传物质1951Sanger测定胰岛素氨基酸序列1953WatsonCrick创建DNA双螺旋模型1958MeselsonStahl证明了DNA半保留复制Kornberg分离出DNA聚合酶ICrick提出了遗传信息传递的中心法则1960发现可形成DNA-RNA杂交分子1961JacobMonod提出操纵子学说Nirenberg破译第一个遗传密码1965发现终止密码UAGUGA中国人工合成牛胰岛素19675实验室同时发现DNA连接酶分子生物学发展史上的重要进展1943Avery221969Crick-Nirenberg确定全部遗传密码1970Smith限制性核酸内切酶Temin逆转录酶1973Cohen体外构建质粒“基因工程”氨基酸序列自动测序仪1977Berget发现了断裂基因Sanger创立了DNA测序方法1978真核基因在原核生物中表达1983Sanger测定噬菌体4850bp序列1984Shampay发现端粒酶1985KaryMullis发明了PCR技术1989ABIDNA自动测序仪1990美国政府30亿美元HGP1996Walmat首例克隆羊“多莉”问世2001HGP完成1969Crick-Nirenberg确定全部遗传密码23子链继承母链遗传信息的几种可能方式

全保留式半保留式混合式1958MeselsonStahl证明了DNA半保留复制子链继承母链遗传信息的几种可能方式全保留式24密度梯度实验

——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液

第一代继续培养于普通培养液第二代梯度离心结果密度梯度实验——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-D25DNA半保留复制模型DNA半保留复制模型26DNA-polⅠ（109kD）1958Kornberg分离出DNA聚合酶IDNA-polⅠ（109kD）1958Kornbe27DNA-polⅢ(250kD)DNA-polⅢ28`1DNARNA蛋白质转录翻译逆转录1970年H.Temin复制遗传信息传递的中心法则：1958年F.Crick`1DNARNA蛋白质转录翻译逆转录1970年H.Tem291961-1969Nirenberg破译遗传密码遗传密码表1961-1969Nirenberg破译遗传密码遗30FrancoisJacob(44y)JacquesMonod(55y)(French)Lac.OperonTheory（1961）1965FrancoisJacob(44y)Lac.Oper31医学分子生物学--绪论课件32tRNA结构tRNA结构33三、现代分子生物学研究主要涉及三个领域1、从核酸和蛋白质的结构与功能、基因组的结构与功能到基因的复制、表达、调控及其生物学效应2、从生物大分子之间的相互作用到这些相互作用构成的细胞间通讯和细胞内信号转导3、从基因的结构、功能、表达调控的分析到基因的制备、改造、调控、应用所需的各种技术体系三、现代分子生物学研究主要涉及三个领域34四、20世纪70年代以来分子生物学飞速发展1、逆转录酶2、限制性内切酶、连接酶基因重组3、断裂基因4、DNA测序5、核酶6、PCR发明7、增强子等调控序列8、转基因动物9、基因治疗10、人类基因组计划四、20世纪70年代以来分子生物学飞速发展1、逆转录酶352003年4月14日，国际人类基因组测序组隆重宣布：美、英、日、法、德和中国科学家历经13年的共同努力，人类基因组序列图亦称“完成图”，提前绘制成功。为此，参与研究国6国政府首脑发表联合声明表示祝贺。从现在起，生物学被重新划分为前基因组和后基因组两部分，人类正生活在后基因组时代。2003年4月14日，国际人类基因组测序组隆重宣布：美、英、36美国的《Ｓｃｉｅｎｃｅ》（2005，309：78-102）杂志今年7月列出了今后有待解决的125个（25大，100较小）重大科学问题，其中65个（15大，50较小）是生物学问题。人类的未解之谜，主要就在生命科学领域了。”《生物化学与生物物理进展》2005,32(8):691-697美国的《Ｓｃｉｅｎｃｅ》（2005，309：78-102）杂371为什么人类只有如此少的基因?2意识的生物学依据是什么?3遗传变异和个人健康的联系有多大?4人寿命能延长多少?5地球上的生命是何时何地产生的?6器官再生是由什么控制的?7怎样使皮肤细胞变成神经细胞?8合作行为是如何进化的?9是什么决定了物种的多样性?10是什么遗传变化使我们成为独特的人类?11记忆是如何储存和提取的?12一个体细胞如何发育成为整个植株?13如何从海量的生物学数据中得出全面的结论?14我们能否选择地关闭免疫反应?15制造有效的HIV疫苗是否可能?1为什么人类只有如此少的基因?38第二节医学分子生物学主要是在分子水平进行疾病相关研究第二节医学分子生物学主要是在分子水平进行疾病相关研究39一、医学分子生物学的发展1940年，Pauling发现镰刀状红细胞贫血的病因－－－－血红蛋白结构改变1959－－Down综合症－－21染色体1972－－重组DNA1976－－发现癌基因1978－－DNA多态与疾病相关1981－－构建转基因小鼠1982－－人工胰岛素问世1986－－慢性肉芽肿病（CGD）定位克隆1987－－绘制出第一张遗传图谱1990－－第一例基因治疗1995－－流感病毒基因组测序一、医学分子生物学的发展40例：镰刀形红细胞贫血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽链HbAβ肽链N-val·his·leu·th