分子生物學導論

1、C分子生物學MOLECULAR BIOLOGYGG 教材：l分子生物學 P.C.特納 科學出版社，2004 參考教材： 現(xiàn)代分子生物學，朱玉賢等，高等教育出版社，2002 分子生物學（第二版）閻龍飛等主編，北京農(nóng)業(yè)大學出版社，1997 Molecular Biology， Robert F.Weaver, 科學出版社，2002，影印版教學計劃內(nèi)容內(nèi)容章節(jié)及課程章節(jié)及課程 緒緒 論論 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的復(fù)制與修復(fù)的復(fù)制與修復(fù)E、FRNA轉(zhuǎn)錄與后加工轉(zhuǎn)錄與后加工遺傳密碼和蛋白質(zhì)合成遺傳密碼和蛋白質(zhì)合成分子生物學研究方法分子生物學研究方法考核方法 平時考核 30 課程作業(yè) 課堂紀律

2、、考勤 課程考試 70 閉卷給你一個知識體系(中心法則)和最前沿的分子生物學知識。教你欣賞生物大分子的絕美和基因組保持和表達的神奇。提高你的學習能力和拓展能力 (網(wǎng)絡(luò)、書本的無限延伸哦！)最終達到體系、能力、素質(zhì)的提升！最終達到體系、能力、素質(zhì)的提升！有 個mRNA，覺得自己很孤單，就拉個核糖體過來翻譯個蛋白給自己作伴，翻譯好之后對蛋白說：“你好，我是你的模板?！钡鞍渍f：“你好，我是 RNase。”=mRNA 沉默了一下，說：“沒關(guān)系,反正我本來也活不了多久.你就陪陪我吧?！钡鞍渍f：“好”。于是兩個人就手拉手默默地站在一起。過了 一會兒蛋白忽然說：“其實我現(xiàn)在還不是RNase。”mRNA：“嗯

3、?！钡鞍祝骸拔椰F(xiàn)在只是多肽?！眒RNA 笑了。蛋 白：“可是我很快就會變成真的RNase了?！眒RNA：“沒有關(guān)系。我總是要死的?！庇谑堑鞍滓琅f和 mRNA靠在一起，他慢慢地轉(zhuǎn)圈，折疊，開始修飾自己。他越來越像真的RNase，而mRNA慢慢地開始降解。蛋白說我走吧，離開了我你也許能活 得久一些呢。mRNA說你別走。我有些話要和你說。mRNA說，你知道么，我也有過一個模板，他叫DNA。蛋白說：“他現(xiàn)在在哪 里呢？”mRNA說：“他的啟動子關(guān)閉了。他睡著了。”蛋白問：“是誰把他的啟動子關(guān)掉的呢？他還會醒過來嗎？”mRNA說： “是我把他關(guān)掉的?！比缓笏中πΓ骸暗撬€會醒的，我一消失，他就又會醒

4、來了?！眒RNA說：“我記得我剛被轉(zhuǎn)錄出來的時候，DNA對我說， 你好，我是你的模板。我說你好，我是mRNA。他笑著說很高興見到你，然后就慢慢睡著了。”蛋白沒有說話?！拔液芟肽钏?。”mRNA的聲 音越來越虛弱，“我馬上就要消失了。如果他醒過來，如果你碰到他，請?zhí)嫖以俸退f一句你好吧?！比缓髆RNA就被降解掉了。=DNA 慢慢醒了過來，看到旁邊站著一個蛋白正小心翼翼地看著他。蛋白看DNA醒了，說：“你好，我是RNase。”DNA 說：“你好，我是DNA?！钡鞍祝骸澳愫谩！钡鞍祝骸暗诙淠愫?，是mRNA讓我對你說的?！盌NA想起來，他上次睡覺之前，轉(zhuǎn) 錄了一個mRNA，可是就說了一句話，自己就睡著

5、了。DNA：“mRNA他在哪里？”蛋白答非所問：“他說他很想念你?！盌NA 笑了：“我也很想念他?！钡鞍祝骸八呀?jīng)被降解了?！钡鞍祝骸坝袝r候我卻羨慕他?！盌NA： “為什么？”蛋白看看 DNA，說：“因為你也在想念他啊?！钡鞍渍f完，忽然覺得濕濕的。原來是自己哭 了?？拗拗?，蛋白就水解了。=DNA 終于又轉(zhuǎn)錄了一個 mRNA。DNA說：“你好，我是你的模板。”mRNA說：“你好，我是mRNA?！盌NA仔細地看著 mRNA：“你和他，真是一模一樣?！眒RNA：“誰？”DNA：“我上一次轉(zhuǎn)錄的mRNA。”停了停，又說：“你們明明是一樣的，為什 么我還在想念他呢？”說完，DNA慢慢合上了眼睛（）。如

6、果相遇的盡頭注定是錯過，是不是，還是做一個內(nèi)含子好一些呢? 一段凄美故事-愛情？友情？分子生物學與生物化學之間的關(guān)系與區(qū)別分子生物學第一章 緒 論 進化論和細胞學說的結(jié)合，產(chǎn)生了現(xiàn)代生物學。 以研究動、植物遺傳變異規(guī)律為目標的遺傳學 以分離純化、鑒定細胞內(nèi)含物質(zhì)為目標的生物化學則是這一學科的兩大支柱。生物化學生物化學和和遺傳學遺傳學發(fā)展產(chǎn)生分子生物學發(fā)展產(chǎn)生分子生物學 INFRA MU 分子生物分子生物學學 What 生命微觀化 R&D 現(xiàn)代生物學現(xiàn)代生物學 To 遺傳變異，基因操作生命起源問題的探究from分子生物學起源分子生物學起源人人們們就已就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)現(xiàn)了蛋白了蛋白質(zhì)質(zhì)組成蛋白質(zhì)的組

7、成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸被相繼發(fā)現(xiàn)。種氨基酸被相繼發(fā)現(xiàn)。MisescherMisescher首次從萊茵河鮭魚精子中分離到DNADNAKossel首先分離得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸。1869年，1910年，十九世紀，二十世二十世紀紀初初經(jīng)典的生物化學的成就經(jīng)典的生物化學的成就 詹姆士沃森(James Watson)佛蘭西斯克里克(Francis Crick)羅莎林佛蘭克林(Rosalind Franklin) 威爾金斯（Maurice Wilkins） 1865年奧地利科學家孟德爾提出了遺傳學的兩條基本規(guī)律：統(tǒng)一律和分離律。1909年，丹麥遺傳學家W. Johannsen首先使用“基因”一

8、詞。Morgan連鎖遺傳規(guī)律十世紀初，美國遺傳學家Morgan提出了基因?qū)W說。生物的每一種性狀都是由遺傳生物的每一種性狀都是由遺傳因子控制的，這些因子可以從因子控制的，這些因子可以從親代到子代，代代相傳。親代到子代，代代相傳。種質(zhì)必須由獨立的要素組成，我種質(zhì)必須由獨立的要素組成，我們把這些要素稱為遺傳因子，或們把這些要素稱為遺傳因子，或者簡單地稱為基因。者簡單地稱為基因。 第一次將代表某一性狀的基因，同某第一次將代表某一性狀的基因，同某一特定的染色體聯(lián)系起來。一特定的染色體聯(lián)系起來。經(jīng)典遺傳學的建立和發(fā)展經(jīng)典遺傳學的建立和發(fā)展 孟德爾的遺傳學規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產(chǎn)生了理性認識，而Morga

9、n的基因?qū)W說則進一步將“性狀”與“基因”相耦聯(lián)，成為分子遺傳學的奠基石?，F(xiàn)代遺傳學之父(father of modern genetics)”，是遺傳學的奠基人。1865年發(fā)現(xiàn)遺傳定律。孟德爾和他的遺傳定律 OthersMeselson和和Stahl（1958）關(guān)關(guān)于于DNA半保留半保留復(fù)復(fù)制的制的實驗實驗;Yanofsky和和Brener（1961）年）年關(guān)關(guān)于于遺遺傳傳密密碼碼三三聯(lián)聯(lián)子的子的設(shè)設(shè)想都想都為為分子生物分子生物學學的的發(fā)發(fā)展做出了重大展做出了重大貢獻貢獻。1965年，法年，法國國科科學學家家Jacob和和Monod提出提出并證實并證實了操了操縱縱子（子（operon）作作為調(diào)

10、節(jié)細為調(diào)節(jié)細菌菌細細胞代胞代謝謝的分子機制的分子機制.他他們還們還推推測測存在一存在一種與種與DNA序列相互序列相互補補、能能將它將它所所編碼編碼的的遺傳遺傳信息信息帶帶到蛋白到蛋白質(zhì)質(zhì)合成合成場場所所并并翻翻譯產(chǎn)譯產(chǎn)生蛋白生蛋白質(zhì)質(zhì)的的mRNA.Crick于1954年所提出的遺傳信息傳遞規(guī)律（即中心法則）；Paul Berg（美）第一次進行了DNA重組. Sanger和Gilbert第一次進行了DNA序列分析. McClintock提出并發(fā)現(xiàn)了可移動遺傳因子 美國科學家Roberts和Sharp發(fā)現(xiàn)斷裂基因（introns）Mullis發(fā)明PCR儀；加拿大學者Smith第一個設(shè)計基因定點突變

11、共享Nobel化學19771987199319931972 構(gòu)成生物大分子的構(gòu)成生物大分子的單體單體是相同的是相同的 生物遺傳信息的表達的生物遺傳信息的表達的中心法則中心法則相同相同DNARNApolypeptidesproteincharacter高級結(jié)構(gòu)生物大分子之間的互作個性分子生物學的三大原則分子生物學的三大原則共同的核酸語言 共同的蛋白質(zhì)語言 生物大分子生物大分子單體的排列單體的排列（核苷酸，氨基酸（核苷酸，氨基酸）分子生物學內(nèi)容 DNA DNA重組技術(shù)重組技術(shù)( (基因工程基因工程) ) 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控( (核酸生物學核酸生物學) ) 生物大分子結(jié)構(gòu)功能生物大分子結(jié)構(gòu)功能

12、( (結(jié)構(gòu)分子生物結(jié)構(gòu)分子生物學學）DNA重組技術(shù)： 指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?；蚱渌d體分子，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合，并將之導入到原先沒有這類分子的寄主細胞內(nèi)，從而使接受者產(chǎn)生新的遺傳性狀的技術(shù)。DNA重組技術(shù)的建立關(guān)鍵技術(shù)：限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。DNA重組技術(shù)的應(yīng)用可用于大量生產(chǎn)某些在正常細胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽；可用于定向改造某些生物基因組結(jié)構(gòu)可用于基礎(chǔ)研究基因表達調(diào)控研究： 生物個體在生長發(fā)育過程中，基因表達是按一定的時序發(fā)生變化（時序調(diào)節(jié)），并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正（環(huán)境調(diào)控）的。基因表達調(diào)控研究的主要方面有： 信號轉(zhuǎn)導（singnal t

13、ransduction) 指外部信號通過細胞膜上的受體傳到細胞內(nèi)部，并激發(fā)諸如離子通透性、細胞形狀或其他細胞功能方面的應(yīng)答過程 轉(zhuǎn)錄因子 是指一群能與基因5端上游特定序列專一結(jié)合，從而保證目的基因以特定的強度在特定的時間與空間表達的蛋白質(zhì)分子。 RNA剪接研究生物大分子結(jié)構(gòu)功能研究：是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運動變化與其生物學功能關(guān)系的科學。結(jié)構(gòu)測定；結(jié)構(gòu)運動變化規(guī)律；結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的建立。物理和化學手段：射線衍射的晶體學（蛋白質(zhì)晶體學）；二維和多維核磁共振；電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學方法；化學合成；分子生物學手段21世紀將是世紀將是整體細胞生物整體細胞生物學學（

14、Holistic cellular biology)的的時代，時代，DNA +RNA +Protein =完整的細胞分完整的細胞分子生物學子生物學 例1 1：纖維素的開發(fā)利用 從細菌、真菌中克隆出分解酶基因-導入釀酒酵母-將纖維素降解成葡萄糖-發(fā)酵成酒精。 例2 2：環(huán)境保護“超級菌”、 “超級質(zhì)?！?辛烷、已烷和癸烷、二甲苯和甲苯、樟腦、萘，石油中的烴類化合物、金屬、致癌物、農(nóng)藥和殺蟲劑 例3 3：固氮作用 每年微生物固N2總量約200Mt，如果禾谷類、非豆科能固氮，節(jié)省化肥，把豆科植物的固氮基因轉(zhuǎn)移到其它植物 例例4：抗病 抗菌肽基因：抗真菌：幾丁質(zhì)酶基因、葡聚糖酶基因分子生物學的應(yīng)用與發(fā)

15、展全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物銷售額及預(yù)測 基因基因工程疫苗工程疫苗（細菌疫（細菌疫苗、病毒苗、病毒疫苗、寄疫苗、寄生蟲疫苗）生蟲疫苗）以及正在以及正在研制的癌研制的癌癥疫苗癥疫苗工業(yè)方面工業(yè)方面酶制劑工業(yè)用酶的生產(chǎn)、酶的定向改造酶制劑工業(yè)用酶的生產(chǎn)、酶的定向改造噴灑工程菌清除石油污染 美國 GE GE 公司構(gòu)造成功具有巨大烴類分解能力的工程菌，并獲專利，用于清除石油污染。中新網(wǎng)2010年4月30日電 據(jù)“中央社”報道，英國石油(BP)造成的墨西哥灣漏油污染事件愈演愈烈，這起事故造成保險業(yè)的損失將高達15億美元。7月大連新港至中國石油大連保稅油庫輸油管線，在油輪卸油作業(yè)時發(fā)生閃爆，引發(fā)油管爆炸。這一事件造

16、成大連海域污染。人與大鼠的基因人與大鼠的基因90%是相同的是相同的附加題 孟德爾和他的遺傳定律 在孟德爾遺傳學基礎(chǔ)上，Morgan又提出了基因?qū)W說。 1928年，英國科學家Griffith等人發(fā)現(xiàn)，具有光滑外表的S型肺炎鏈球菌能使小鼠發(fā)病。 那么，DNA到底是什么樣的呢？教學計劃內(nèi)容內(nèi)容章節(jié)及課程章節(jié)及課程 緒緒 論論 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的復(fù)制與修復(fù)的復(fù)制與修復(fù)E、FRNA轉(zhuǎn)錄與后加工轉(zhuǎn)錄與后加工遺傳密碼和蛋白質(zhì)合成遺傳密碼和蛋白質(zhì)合成分子生物學研究方法分子生物學研究方法考核方法 平時考核 30 課程作業(yè) 課堂紀律、考勤 課程考試 70 閉卷 構(gòu)成生物大分子的構(gòu)成生物大分子的單

17、體單體是相同的是相同的 生物遺傳信息的表達的生物遺傳信息的表達的中心法則中心法則相同相同DNARNApolypeptidesproteincharacter高級結(jié)構(gòu)生物大分子之間的互作個性分子生物學的三大原則分子生物學的三大原則共同的核酸語言 共同的蛋白質(zhì)語言 生物大分子生物大分子單體的排列單體的排列（核苷酸，氨基酸（核苷酸，氨基酸）DNA重組技術(shù)： 指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?；蚱渌d體分子，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合，并將之導入到原先沒有這類分子的寄主細胞內(nèi)，從而使接受者產(chǎn)生新的遺傳性狀的技術(shù)。DNA重組技術(shù)的建立關(guān)鍵技術(shù)：限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。DNA重組技術(shù)的應(yīng)用可用于大量生產(chǎn)某些在正常細胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽；可用于定向改造某些生物基因組結(jié)構(gòu)可用于基礎(chǔ)研究DNA重組技術(shù)： 指在體外將