分子生物學緒論

1、分子生物學分子生物學 Molecular Biology n經(jīng)典遺傳學回顧經(jīng)典遺傳學回顧n遺傳物質(zhì)是什么？遺傳物質(zhì)是什么？n分子生物學的分子生物學的 研究內(nèi)容研究內(nèi)容n分子生物學發(fā)展簡史分子生物學發(fā)展簡史第一章第一章 緒論緒論1 孟德爾（孟德爾（Mendel)通過對豌豆的研究，提出獨立分配規(guī)律。通過對豌豆的研究，提出獨立分配規(guī)律。2 摩爾根摩爾根(Morgan)通過對果蠅的研究，提出連鎖規(guī)律。通過對果蠅的研究，提出連鎖規(guī)律。另外，另外， Morgan首次提出了基因的概念，使基因與遺傳性狀偶聯(lián)在一起。首次提出了基因的概念，使基因與遺傳性狀偶聯(lián)在一起。指出：指出：“種質(zhì)（物種本質(zhì)）必須由某些獨立的

2、要素組成，我們把這些要素種質(zhì)（物種本質(zhì)）必須由某些獨立的要素組成，我們把這些要素稱為遺傳因子，或者更簡單地稱為基因。稱為遺傳因子，或者更簡單地稱為基因?！币灰?經(jīng)典遺傳學回顧經(jīng)典遺傳學回顧 二二 遺傳物質(zhì)是什么？遺傳物質(zhì)是什么？證明核酸是遺傳物質(zhì)的三個經(jīng)典實驗：證明核酸是遺傳物質(zhì)的三個經(jīng)典實驗：1 肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗（肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗（ 1944年）年） 首先證明首先證明DNA是是 遺傳物質(zhì)；遺傳物質(zhì)；2 噬菌體感染實驗噬菌體感染實驗 （1952年）年） 進一步肯定了進一步肯定了DNA是是 遺傳物質(zhì)；遺傳物質(zhì)；3 病毒重建實驗病毒重建實驗 （1956年）證明年）證明RNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)

3、美國微生物學家美國微生物學家 Avery 1944年年首先用實驗證明基因的化學本質(zhì)就是首先用實驗證明基因的化學本質(zhì)就是DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) 實驗一實驗一光滑型光滑型（S）的肺炎雙球菌）的肺炎雙球菌多糖多糖莢膜莢膜患敗血癥而死亡患敗血癥而死亡實驗表明實驗表明：t結(jié)論：結(jié)論：DNADNA轉(zhuǎn)化使遺傳性狀發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化使遺傳性狀發(fā)生改變，是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)t加熱致死的加熱致死的S S型肺炎球菌的存在使型肺炎球菌的存在使 得得R R型細菌恢復了生成莢膜的能力型細菌恢復了生成莢膜的能力t提取提取S S型菌株的型菌株的DNA,DNA,添加到添加到R R型菌型菌株培養(yǎng)物中，發(fā)現(xiàn)株培養(yǎng)物中，發(fā)現(xiàn)S

4、 S型菌株型菌株1952 D.Hershery 和和M.Chase 再次再次用用噬菌體標記實驗噬菌體標記實驗證實了證實了DNADNA是遺傳是遺傳物質(zhì)的本質(zhì)物質(zhì)的本質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) 實驗二實驗二噬菌體的結(jié)構(gòu)噬菌體的結(jié)構(gòu)Protein coat DNA噬菌體實驗噬菌體實驗 (p8)nDNADNA是唯一含磷的物質(zhì)，而蛋白質(zhì)是唯一是唯一含磷的物質(zhì)，而蛋白質(zhì)是唯一含硫的物質(zhì)含硫的物質(zhì) n利用含利用含3232P P或或3535S S的放射性培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌的放射性培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體，得到了放射性標記的噬菌體體，得到了放射性標記的噬菌體噬菌體標記實驗噬菌體標記實驗三三 分子生物學的研究內(nèi)容分子生物學

5、的研究內(nèi)容1. 生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的研究（又稱結(jié)構(gòu)分子生物學）：結(jié)構(gòu)分子生物學就是研究生物大分子（蛋白質(zhì)和核酸）的空間結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)變化與其生物學功能之間關系的學科。2. 基因表達及調(diào)控的研究（基因的分子生物學）3. DNA重組技術：又稱基因工程，是指將目的基因轉(zhuǎn)入宿主細胞，使其能夠在宿主細胞中穩(wěn)定遺傳。4. 基因組學、轉(zhuǎn)錄物組學以及蛋白質(zhì)組學的研究。分子生物學中重大成就與突破者分子生物學中重大成就與突破者Nobel Prize生理醫(yī)學獎和化學獎生理醫(yī)學獎和化學獎的獲得者的獲得者構(gòu)成了分子生物學的發(fā)展簡史構(gòu)成了分子生物學的發(fā)展簡史四四 分子生物學的發(fā)展史分子生物學的發(fā)展史 DNA由四種脫氧核苷

6、酸由四種脫氧核苷酸(nucleotide) 組成，組成，且在不同物種中四種核苷酸的比率不同。且在不同物種中四種核苷酸的比率不同。 A：腺嘌呤腺嘌呤(Adenine) G：鳥嘌呤鳥嘌呤(Guanine)T：胸腺嘧啶胸腺嘧啶(Thymidine) C：胞嘧啶胞嘧啶(Cytocine)1949 Erwin ChargaffChargaff 規(guī)則規(guī)則（Chargaffs rules) A=T G=C 1950 ChargaffDNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)（Double Helix Model）1953年年 Watson 和和 Crick （英）（英）遺傳信息傳遞的中心法則遺傳信息傳遞的中心法則 （Ce

7、ntral Dogma）DNARNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯復制復制Crick（英）（英）1954年年Kornberg (美) 1956 在大腸桿菌的無細胞提取液在大腸桿菌的無細胞提取液中實現(xiàn)了中實現(xiàn)了DNA的合成。的合成。 獲得了獲得了1959年的年的Nobel生生理醫(yī)學獎。理醫(yī)學獎。Arthur Kornberg Meselson和Stahl，1958DNA的半保留復制的半保留復制 (semiconservative replication )Nirenberg 和和 Matthai，1963 完成了密碼子的破譯完成了密碼子的破譯信使信使RNA上決定一個氨基酸上決定一個氨基酸(或提供終

8、止信號或提供終止信號)的三的三個相鄰的堿基叫做密碼子個相鄰的堿基叫做密碼子 共共 64 個密碼子個密碼子,其中其中61個編碼氨基酸個編碼氨基酸,三個為三個為終止密碼子終止密碼子(UAA、UAG和和UGA ) 1965 Jacob Monod （法國）（法國）Francis Jacob Jacques Monod 提出并證實了操縱子提出并證實了操縱子（Operon）學說）學說首次提出首次提出mRNAmRNA分子的存分子的存在在獲得了獲得了1965年的諾貝爾生理醫(yī)學獎年的諾貝爾生理醫(yī)學獎 1969 Nirenberg、Holly Khorana 生理醫(yī)學獎生理醫(yī)學獎Marshall W. Nire

9、nberg Har Gobind Khorana Robert W. Holley 破譯了遺傳密碼破譯了遺傳密碼 19631963闡明酵母丙氨酸闡明酵母丙氨酸t(yī)RNAtRNA的核苷酸序列并證明的核苷酸序列并證明了所有了所有tRNAtRNA三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)的相似性的相似性第一個合成了核第一個合成了核酸分子，并人工酸分子，并人工復制了酵母基因復制了酵母基因 1975 Temin & Baltimore( (美美) ) 諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎Howard M. Temin David Baltimore 發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶（以發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶（以RNARNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄生成為模板，逆轉(zhuǎn)

10、錄生成DNA RNADNA RNA腫瘤病毒）腫瘤病毒）Frederick Sanger Walter Gilbert Paul Berg 1980 Sanger 、Gilbert & Berg 諾貝爾化學獎諾貝爾化學獎酶法核苷酸測酶法核苷酸測序的設計者序的設計者Sanger測定了牛胰島素的化學結(jié)構(gòu)而獲測定了牛胰島素的化學結(jié)構(gòu)而獲 1958 年的年的 Nobel 化學獎化學獎化學測序法的設計者化學測序法的設計者DNADNA重組技術重組技術 1984 Kohler（德）（德） Milstein（美）（美） Jerne（丹麥）（丹麥） 諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎Georges J.F.

11、KohlerCesar MilsteinNiels K. Jerne 發(fā)展了單克隆抗體發(fā)展了單克隆抗體(Monoclonal Antibodies McAb)(Monoclonal Antibodies McAb)技術，完技術，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術 1988 McClintock ( (美美) )可移動的遺傳因子可移動的遺傳因子（jumping gene or mobile element）Barbara McClintock 5050年代初發(fā)現(xiàn)年代初發(fā)現(xiàn)8888年獲獎年獲獎 1989 Altman Cech（美）諾貝爾化學獎（美）諾貝爾化學獎發(fā)現(xiàn)了核酶（即某

12、些發(fā)現(xiàn)了核酶（即某些RNARNA具有酶的功能）具有酶的功能）Sidney Altman Thomas R. Cech 1993年至今年至今Mullins，1990 發(fā)明發(fā)明PCR技術技術,獲得了獲得了1993年的諾貝爾化學獎年的諾貝爾化學獎The Human Genome Project (HGP)first proposedby the U.S. National Research Council in 1988. Launched by by U.S. Department of Energy (DOE) and National Institutes of Health (NIH) in

13、 1990 The goals to create genetic, physical, and sequence maps of the human genome. In parallel, genomes of model organisms were to be studied.Developing technology for analyzing DNA 了解人類自身，操縱生命了解人類自身，操縱生命 其意義比以上兩個計劃更為深遠其意義比以上兩個計劃更為深遠Human genome project: timeline (to 2001)主要參考書目：主要參考書目：孫乃恩等孫乃恩等. .分