分子生物学 第一章

WelcometoMy

MolecularBiology

Lecture当你进入实验室时，要像脱去外衣那样放下你的想象力，因为实验操作不能有一丁儿点的想象，否则，你对事物的观察就会受到影响，而当你翻开书本的时候，你又必须尽可能展开想象的“翅膀”，否则，你就不可能走在别人的前面。——朱玉贤

分子生物学

（MolecularBiology）分子生物学常用参考书目1、≪现代分子生物学≫朱玉贤、李毅，高等教育出版社，19982、≪现代分子生物学≫（第二版）朱玉贤、李毅，高等教育出版社，20043、≪分子生物学≫（第二版），阎龙飞、张玉麟，中国农业大学出版社，19974、≪分子生物学≫（现代生物学精要速览中文版、影印版）（P.C.特纳A.G.迈克伦南），科学出版社，20025、≪高级分子生物学要义≫，R.M.特怀曼，科学出版社，20016、≪AdvancedMolecularBiology≫,R.M.Twyman,世界图书出版公司，20017、≪分子生物学≫影印版，第二版，中科院研究生教学丛书，RobertF.Weaver，科学出版社，2003MolecularBiologyofTheGeneJ.D.沃森T.A.贝克S.P.贝尔A.甘恩M.莱文R.M.洛斯克编著杨焕明等译（第五版）科学出版社2005.9基因Ⅷ（GENESⅧ）[美]本杰明·卢因编著余龙江松敏赵寿元主译科学出版社MolecularBiology---RobertWeaverIconsidermolecularbiologytobethestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel,includingtranscription,translation,DNAreplication,recombinationandtranslocation.现代分子生物学---朱玉贤、李毅分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。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.细胞工学实验方案6.最新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一章绪论

第二章与分子生物学有关的细胞生物学

第三章DNA的结构与复制

第四章RNA的合成

第五章遗传密码

第六章RNA的翻译—蛋白质的生物合成

第七章原核生物基因的表达调控

第八章真核生物基因的表达调控

第九章分子生物学基本实验Let’sworktogethertomakethiscourseagreatexperienceinyourlife.Iamlookingforwardtohaveawonderfulsemesterwithallofyou.Hopethatyouallenjoythecourse.第一章绪论一、分子生物学产生的过程

1.过程

动植物的形态、解剖和分类→细胞学、遗传学、微生物学、生理学、生物化学→生物大分子（蛋白质、核酸）→分子生物学。

2.时间

17世纪末→1838年，Schleiden、Schwan→1858年Virchow→20世纪中叶第一节分子生物学的概念二、分子生物学的历史回顾分子生物学与分子遗传学的发展，从40年代起，在理论和技术方面奠定了雄厚的基础。（一）理论上的三大发现

1.40年代，Avery发现了生物遗传物质的化学本质是DNA2.50年代，Walson-crick提出了DNA结构的双螺旋模型，搞清楚了生物遗传的分子机制

3.60年代，确定了遗传信息的传递方式：

DNA→RNA→Protein（二）技术上的三大突破1、限制性核酸内切酶与连接酶的发现，使得DNA分子的体外切割与连接成为可能2、克隆的载体及大肠杆菌转化体系的建立，使得重组DNA得以复制和表达3、琼脂糖凝胶电泳及Southern转移杂交技术的发明，推动了基因工程技术的发展三、分子生物学的概念1、从广义上讲核酸、蛋白质2、从狭义上讲基因、DNA四、分子生物学的基本原理

1.构成生物体的有机大分子的单体在不同生物体内都是相同的；2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规律；3.某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质决定了生物的属性。五、分子生物学在生命科学中的位置1.与微生物学的关系：“E.coli的分子生物学”2.与遗传学的关系：分子遗传学（Moleculargenetics）3.与细胞生物学的研究：分子细胞生物学（Molecularcellbiology）4.与发育生物学的关系：发育分子生物学（Developmentmolecularbiology）六、分子生物学的目标及任务

目标：了解生命本质，揭示生命运动的规律任务：

1.分离克隆基因（clone）2.确定基因的结构（structure）3.基因的功能研究（function）4.基因表达调控研究（expresscontrol）第二节分子生物学的发展简史一、DNA的发现1928年、Griffith光滑型（S型）：产生荚膜多糖粗糙型（R型）：不能产生荚膜多糖首先用实验证明基因就是DNA是Avery进一步的实验也证明了这一点1）死S型菌体+活R型菌体→活S型菌体→死亡

2）DNA是转化源正确解释S型肺炎链球菌的DNA产生荚膜多糖正确解释：活R型菌体不能产生荚腊多糖正确解释：死S型菌体不能产生荚膜多糖正确解释：死S菌体+活R型菌体，产生荚膜多糖二、Chargaff规律及DNA双螺旋模型1、Chargaff规律2、DNA双螺旋模型1953年

Waston（美）Crick（英）NATURE

April25,1953

MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDS

Wewishtosuggestastructureforthesaltofdeoxyribosenucleicacid(D.N.A).Thisstructurehasnovelfeaturewhichareofconsiderablebiologicalinterest.DNAdoublehelixmodelInthedoublehelix,thetwoDNAstrandsareorganizedinanantiparallelarrangement.Onestrandisoriented5’→3’andtheotherisoriented3’→5’.Thetwostrandsruninoppositepolarity.Thebasesofthetwostrandsarecomplementarybasepairing.三、遗传信息传递的中心法则

1954年Crick提出了遗传信息传递的规律

复制

DNARNA蛋白质1.REPLICATION (DNASYNTHESIS)2.TRANSCRIPTION (RNASYNTHESIS)3.TRANSLATION (PROTEINSYNTHESIS)四、分子生物学研究的国内外动态1.动态：（1）人类基因组计划（HumanGenomeProject)2000年6月26日美国、英国、日本、法国、德国和中国90%序列的工作框架图（WorkFrame)2003年4月14日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯·柯林斯博士在华盛顿宣布，美、英、日、法、德和中国科学家经过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，人类基因组计划所有目标全部实现。99.99%高精度的序列图六国科学家公布人类基因组细节研究成果2001年2月11日人类基因组计划、美国塞莱拉遗传信息公司、美国《科学》杂志和英国《自然》杂志联合宣布，继科学家去年绘制成功人类基因组工作框架图之后，他们又绘制出了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，对人类基因的面貌有了新的发现。基因数量少得惊人

一些研究人员曾经预测人类约有14万个基因，但塞莱拉公司将人类基因总数定在2.6383万到3.9114万个之间。如果最终确定出的基因数在这个范围内，比如3万个左右，那么，人类只比果蝇多大约1.3万个基因。塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95%，并已经确定了所有基因的2／3，平均测序精度为99.96%。人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”

人类基因组序列中所谓的“荒漠”就是包含极少或根本不包含基因的部分，基因组上大约1／4的区域是长长的、没有基因的片段。基因密度在第17、第19和第22号染色体上最高，在X染色体、第4、第18号和Y染色体上相对贫瘠。35.3%的基因组包含重复的序列这意味着所有这些重复序列，即原来被认为的“垃圾DNA”应该被进一步研究。事实上，第19号染色体57%是重复的。除了重复片段，科学家还鉴定了210万个人与人之间不同的基因序列，这些序列被称为“单核苷酸多态性”，它们通常是无害的。

地球上人与人之间99.99%的基因密