分子生物學 緒論

1、講授的內(nèi)容介紹：1、緒論2、染色體與DNA 3、生物信息的傳遞（上）從DNA到RNA4、生物信息的傳遞（下）從mRNA到蛋白質5、分子生物學研究方法（上） DNA、RNA及蛋白操作技術6、分子生物學研究方法（下） 基因功能研究技術7、基因的表達與調控（上）原核8、基因的表達與調控（下）真核11、基因組與比較基因組學第一章 緒論回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望一、回顧所學知識點1、創(chuàng)世說與進化論達爾文、1859年物種起源，確立了進化論的概念2、細胞學說（1847）德國 Schleiden(19世紀）德國 Schwann（19世紀）荷蘭 Leeuwen

2、hoek（17世紀）列文虎克細胞學說的主要內(nèi)容有： 細胞是有機體， 一切動植物都是由單細胞發(fā)育而來， 即生物是由細胞和細胞的產(chǎn)物所組成； 所有細胞在結構和組成上基本相似； 新細胞是由已存在的細胞分裂而來； 生物的疾病是因為其細胞機能失常。3、經(jīng)典的生物化學和遺傳學 19世紀中葉，蛋白質19世紀中葉到20世紀初，組成蛋白質的20種基本氨基酸被相繼發(fā)現(xiàn)（ 1935年，蘇氨酸）著名生物化學家Fisher還論證了連接相鄰氨基酸的“肽鍵”的形成。 孟德爾Gregor Mendel (1822-1884),奧地利科學家，經(jīng)典遺傳學的奠基人1857-1864的7年中，進行了豌豆的雜交研究，1865 年發(fā)表了

3、他的劃時代的論文植物雜交試驗在論文中提出了“遺傳因子”的概念，并得出了二條規(guī)律：統(tǒng)一律（P5）：F1=3：1分離分離規(guī)律：F2=9：3：3：1的分離在孟德爾遺傳學的基礎上，美國著名的遺傳學家Morgan又提出了基因學說。連鎖遺傳規(guī)律F1F24、DNA的發(fā)現(xiàn)1944年， 美國著名微生物學家 Avery證明 gene就是DNA分子，DNA才是遺傳信息的載體，蛋白質不是。Avery的肺炎雙球菌轉化實驗Hershey和Chase的噬菌體侵染細菌試驗第一章 緒論回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望二、分子生物學定義 從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生

4、命現(xiàn)象本質的科學 ，主要指遺傳信息的傳遞（復制）、保持（損傷和修復）、基因的表達（轉錄和翻譯）與調控。強調以上各種生命活動（Biochemical processes） ：1是什么（what，生物學重要性和具體過程）， 2所涉及的生物大分子（DNA、RNA、蛋白質) 是如何相互作用使之發(fā)生的（how）。第一章 緒論回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望近半個世紀以來 醫(yī)學，化學中重大突破與成就者 Nobel Prize分子生物學發(fā)展的里程碑與主要內(nèi)容現(xiàn)代分子生物學的發(fā)展簡史三、分子生物學發(fā)展簡史1、孕育階段（18201950年代） 1865年，孟德爾發(fā)表

5、了他的植物雜交實驗一文，首次闡述了生物界有規(guī)律的遺傳現(xiàn)象?！斑z傳因子 ” 1900年，孟德爾遺傳規(guī)律被證實，成為近代遺傳學基礎。 1910年，Morgan的染色體基因遺傳理論 ， Gene 存在于染色體上。進一步將“性狀”與“基因”相耦聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學的奠基石。 1944年，美國微生物學家Avery證明基因就是DNA分子，提出 DNA是遺傳信息的載體。2、創(chuàng)立階段（19501970年代） 1953年， 美國科學家Watson 和英國科學家Crick提出 DNA Double Helix model 1962年Watson、 Crick與Wilkins共享諾貝爾生理醫(yī)學獎通過對DNA分子的X射

6、線衍射研究證實了前兩者提出的DNA的模型 1958年Crick提出中心法則。（P463） 1958年，Meselson 和Stahl證明 DNA半保留復制。半保留復制（Semiconservative replication）是描述DNA的復制方式，目前已知的所有細胞皆以此方式進行復制。也是唯一確認存在于自然界中的模型。StahlMeselson1959年，美籍西班牙裔科學家Uchoa和美國Kornberg發(fā)現(xiàn)了DNA和RNA的生物合成機理而分享了諾貝爾生理醫(yī)學獎。 1961年，法國科學家Jacob（雅各布） 和Monod（莫諾）提出操縱子學說（第七章） 并首次提出了mRNA的概念1965年獲

7、得諾貝爾生理醫(yī)學獎3、發(fā)展階段（1970年代以后） 1970年，Temin 和Baltimore在RNA腫瘤病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶。1975年，獲諾貝爾生理醫(yī)學獎 1977年，Sanger等人發(fā)明了一種測定DNA分子內(nèi)核苷酸序列的方法。 桑格 (Sanger） 吉爾伯特( Gilbert） 伯格（Berg） 1980年，與Gilbert和Berg共享諾貝爾化學獎Sanger還由于測定了牛胰島素的一級結構而獲得1958年諾貝爾化學獎。1983. Barbara McClintock (86y)DNA transposable elememt1983年，美國遺傳學家McClintock因發(fā)現(xiàn)可移動的遺

8、傳因子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎。she is the only woman to receive an unshared Nobel Prize in that category 1997年，美國科學家 Prusiner 發(fā)現(xiàn)朊病毒是阿爾次海默?。ㄔ缋闲园V呆癥）等疾病的病原獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎第一章 緒論回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望四 、分子生物學研究內(nèi)容 DNA重組技術（基因工程） 基因的表達調控 生物大分子的結構和功能研究(結構分子生物學） 基因組、功能基因組與生物信息學研究所有生物體中的有機大分子都是以C為核心以共價鍵的形式與H、O、N、P

9、以不同的方式構成的一切生命體中的各類有機大分子都是由完全相同的單體，如 Pr （20aa）、DNA/RNA中的8種堿基所組成的，由此產(chǎn)生了分子生物學的三條基本原理：1. 構成生物體各類有機大分子的單體在不同生物中都是相同的（無物種特異性）;2. 生物體內(nèi)一切有機大分子的建成都遵循共同的規(guī)則;3. 某一特定生物體所擁有的核酸和蛋白質分子決定了它的屬性.分子生物學的三條基本原理 DNA重組技術將不同的DNA片段（如某個基因or 基因的一部分）按照人們的設計方向連接起來，在特定的受體細胞中與載體同時復制并得到表達，產(chǎn)生影響受體細胞的新的遺傳性狀。 DNA重組技術有著廣闊的應用前景（P13）1、可被用

10、于大量生產(chǎn)某些在正常細胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽 ;2、可用于定向改造某些生物的基因組結構 ;3、可被用來進行基礎研究 基因的表達調控（第7&8章） 基因表達實質上就是遺傳信息的轉錄和翻譯。在個體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達按一定時序發(fā)生變化（時序調節(jié)），并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正（環(huán)境調控）。原核生物的基因組和染色體結構都比較簡單，轉錄和翻譯在同一時間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達的調控主要發(fā)生在轉錄水平。（第7章） 真核生物轉錄和翻譯過程在時間和空間上都被分隔開，且在轉錄和翻譯后都有復雜的信息加工過程，其基因表達的調控可以發(fā)生在各種不同的水平上。其基因表達調控主要表現(xiàn)在信號傳導研究、轉錄因

11、子研究及RNA剪輯3個方面。（第8章）一個生物大分子，無論是核酸、蛋白質或多糖，在發(fā)揮生物學功能時，必須具備兩個前提：擁有特定的空間結構（三維結構）；發(fā)揮生物學功能的過程中必定存在著結構和構象的變化。結構分子生物學就是研究生物大分子特定的空間結構及結構的運動變化與其生物學功能關系的科學。它包括3個主要研究方向：結構的測定結構運動變化規(guī)律的探索結構與功能相互關系結構分子生物學基因組、功能基因組與生物信息學研究2001年，Nature和Science同時發(fā)表人類基因組全序列。功能基因組學又往往被稱為后基因組學，它利用結構基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應用新的實驗手段，通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使得生物學研究從對單一基因或蛋白質得研究轉向多個基因或蛋白質同時進行系統(tǒng)的研究。生物信息學從事對基因組研究相關生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋。包括了兩層含義，一是對海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務，也就是管好這些數(shù)據(jù)；另一個是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是用好這些數(shù)據(jù)。第一章 緒論回顧所學知識點分子生物學定義分子生物學發(fā)展簡史分子生物學研究內(nèi)容分子生物學展望五、分子生物學展望分子生物學的發(fā)展揭示了生命本質的高度有序性和一致性，是人類認識論上的重大飛躍。生命活動的一致性，決定了二十一世紀的生物學將是真正的系統(tǒng)生物學，是生物學范圍內(nèi)所有學科在分子水