分子生物学 第一章 绪论

分子生物学

（MolecularBiology）

目录第一章绪论2第二章核酸的结构及性质4第三章DNA复制4第四章DNA损伤与修复2第五章可转移的遗传因子2第六章RNA的转录与加工5第七章蛋白质的生物合成5第八章分子生物学技术8第九章原核基因表达调控4第十章真核基因表达调控4第１章绪论二十一世纪——生命科学世纪1.1.二十世纪生命科学的面貌1.2.分子生物学的概念1.3.二十一世纪分子生物学展望1.4.二十一世纪—生命科学世纪

1.1.二十世纪生命科学的面貌1.1.1.Mendel遗传理论的发展1900年Mendel遗传理论的确认与证实绿色革命1940s-----1970s抗生素生物遗传理论(孟德尔、摩尔根)农业生产的发展基因的证实医学，药学的发展矿质营养理论（李比希）有机合成理论（缪勒）→杂优利用→化肥施用→农药使用人类对生命现象的认识中心法则的补充基因的克隆生物个体的克隆1928Flemming还原论20世纪人类对生命现象的认识生命科学的飞跃个体染色体基因DNAdNt基因的克隆基因的转化基因的敲除生物与非生物间的界限消失了！？生物学应改为核酸化学蛋白质化学！？人畜之分，猫狗之别！？

还原论20世纪人类对生命现象的认识生命科学的飞跃

整体论揭示生命的奥秘21世纪基因组学功能基因组学Genomics（strategychange）1990.10.1人类基因组计划HumanGenomicProject作物基因组计划家畜基因组计划微生物基因组计划数、理、化相关学科生物学实验技术渗透交叉近代生物学生物学个性共性宏观生物学（生态学为核心）微观生物学（分子生物学为核心）细胞水平分子水平结构生物学，发育生物学，神经生物学等新兴学科发展生物多样性研究资源保护与利用人类生态环境的保护工农业生产持续发展1.1.2.现代生物学的发展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…………….分子生物学渗透到生物学几乎所有学科分子生物学成为现代生命科学的共同语言1.1.3.分子生物学的延伸1.2.分子生物学的概念1953Watson&CrickDNADoubleHelixmodel基因的基本属性以DNA,protein为核心以生物化学为基础基因的自我复制基因控制性状的表达基因的突变生物系统的共性某一生物的个性形成广义的分子生物学在分子生物学的研究领域共同遵循

三大基本原则Crick：….我本人的思想是基于两个基本原理，我称之为序列假说（sequencehypothesis）和中心法则（centraldogma)…序列假说：核酸片段的特异性完全由其碱基序列所决定，而且这种序列是某一蛋白质的氨基酸序列的密码。中心法则：信息一旦进入蛋白质，它就不可能再输出★构成生物大分子的单体是相同的★生物遗传信息的表达的中心法则相同DNARNApolypeptidesproteincharacter高级结构生物大分子之间的互作个性分子生物学的三大原则共同的核酸语言共同的蛋白质语言★生物大分子单体的排列（核苷酸，氨基酸）protein结构生物学基因分子生物学生物技术理论与应用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—proteinHormone--receptorEnzyme--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狭义的分子生物学1839-1847年MatthiasSchleiden&TheodorSchwann细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中的定位及功能分子生物学发展的三大支撑学科之一生物体由细胞组成所有组织的最基本单元----形状相似，高度分化的细胞细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律CytologyMolecularCellbiology

CytologyGregorMendel1864年GeneticsMolecularGeneticsGenestructureGeneduplicationGeneexpressionGenerecombinationGenemutation

分子生物学发展的三大支撑学科之二遗传因子假说GeneticsBiochemistryNucleicAcidChemistryProteinChemistry(1936年JamesSumner)分子生物学发展的三大支撑学科之三EnzymaticnatureofcrystallineProteinBiochemistryWhatgenesare&Howtheyact?NobelmedalHalfapoundof23-karalgold.2.5inchesacross近半个世纪以来医学，化学中重大突破与成就者NobelPrize分子生物学发展的里程碑与主要内容

TheNobelPrizeinChemistry1946

"forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized""fortheirpreparationofenzymesandvirusproteinsinapureform"

JamesBatchellerSumnerJohnHowardNorthropWendellMeredithStanley

CornellUniversity

RockefellerInstituteUSARockefellerInstituteUSA1887-19551891-19871904-1971TheNobelPrizeinChemistry19461958J.Lederberg(33y)PhagetransductionTheNobelPrizeinChemistry1958"forhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin"FrederickSangerCambridgeUniversity

1918-Beadle&TatumOnegene--oneenzymeSeveroOchoa(54y)SpainRichphosphatebondsofATP-------EnergyArthurKornberg(41y)DNAreplicationIsolationofDNApolymeraseIBrooklyn1959FrancisCrick(35y)1951分子生物学的重要里程碑JamesWatson(23y)丹麦哥本哈根剑桥大学CavendishLab.M.H.F.Wilkins&RosalindFrankin

X~rayphotographofDNAwithhighquality

(核塘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.LondonUniversityUKJamesWatson(34y)FrancisCrick(46y)MauriceWilkins(46y)DNADoubleHelixmodel19531962FrancoisJacob(44y)JacquesMonod(55y)(French)Lac.OperonTheory1965ConceptofmRNA1968R.HolleyH.G.KhoranaM.Nirenberg

pakistanH.GobindKhorana(46y)HowtosynthesizetripletRNAMarshallNirenberg(41y)GeneticcodenRobertHolley(46y)tRNAphecloverleafstructure1969MaxDelbruck(63y)AlfredHershey(61y)PhagegroupPhageinfectioncycleDNAasgeneticmaterialM.DelbruckA.Hershey

HowardTemin

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

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1978"forthediscoveryofrestrictionenzymesandtheirapplicationtoproblemsofmoleculargenetics"WernerArberDanielNathansHamiltonO.Smith

SwitzerlandBiozentrumderUniversität

JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,USAJohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicine

Baltimore,USA1929-1928-19991931-TheNobelPrizeinChemistry1980WalterGilbertBiologicalLaboratories

Cambridge,MA,1932-"fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"FrederickSangerMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritain1918-TheNobelPrizeinChemistry1980"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNA"PaulBerg

StanfordUniversity

1926-1983.BarbaraMcClintock(86y)DNAtransposableelement

TheNobelPrizeinChemistry1989

TheRoyalSwedishAcademyofScienceshasawardedthisyear's

NobelPrizeinChemistryjointlyto

SidneyAltmanandThomasR.Cech

fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNA

SidneyAltman

YaleUniversity

NewHaven,CT,USAThomasR.Cech

UniversityofColorado

atBoulder,USA

Contents:

Introduction

Thechemistryoflifeanditscentraldogma

Enzymes–biologicalcatalysts

Ribonucleicacid(RNA)–thebiomoleculewhichcandoitall

Thehistoryofbiocatalysis

Whathappensnext?

Furtherreading

Basedonmaterialsfromthe1989NobelPosterforChemistry.

Creditsandreferencesfortheposter

LastmodifiedMay10,2001

Copyright?2001TheNobelFoundationTheOfficialWebSiteofTheNobelFoundation

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TheNobelPrizeinChemistry1989"fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNA"

SidneyAltmanThomasR.Cech

YaleUniversity

NewHaven,CT,USAUniversityofColorado

Boulder,CO,USA1939-1947TheNobelPrizeinChemistry1993"forcontributionstothedevelopmentsofmethodswithinDNA-basedchemistry""forhisfundamentalcontributionstotheestablishmentofoligonucleiotide-based,site-directedmutagenesisanditsdevelopmentforproteinstudies"MichaelSmithUniversityofBritishColumbia

Vancouver,Canada1932-2000TheNobelPrizeinChemistry1993"forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method"KaryB.Mullis1944-