緒論3課時課件

MolecularBiology4/18/20232生命科學(xué)學(xué)院對同學(xué)們的幾點(diǎn)要求：1、認(rèn)真聽講，勤做筆記課堂紀(jì)律2、舉一反三，溫故知新做好預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)。3、勤學(xué)多問，孜孜不倦善于勤學(xué)多問，與老師、同學(xué)多交流探討。4、跟蹤前沿，引申思維經(jīng)常查閱相關(guān)文獻(xiàn)，關(guān)注有關(guān)科技新聞。4/18/20233生命科學(xué)學(xué)院轉(zhuǎn)基因超級鼠(supermouse)4/18/20235生命科學(xué)學(xué)院綠色熒光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)4/18/20236生命科學(xué)學(xué)院4/18/20237生命科學(xué)學(xué)院抗除草劑作物4/18/20238生命科學(xué)學(xué)院GMcottonGM,geneticallymodified4/18/202310生命科學(xué)學(xué)院4/18/202311生命科學(xué)學(xué)院指從分子水平研究蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。ThedefinitionofMolecularBiology1、廣義上的定義4/18/202313生命科學(xué)學(xué)院Biomacromolecule(生物大分子)核酸（Nucleicacid）

、蛋白質(zhì)（Protein）、多糖(Saccharide)等具有重要功能的較大分子量物質(zhì)。molecularweight(mw)104-1012p152、研究對象NucleicacidProteinSaccharide4/18/202314生命科學(xué)學(xué)院3、狹義上的定義UniversityofKansasRobertF.WeaverMolecularbiologyisthestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel,includingDNAreplication,transcription,translation,recombinationandtranslocation.偏重于核酸方面的研究，指研究DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、重組和易位等過程。4/18/202315生命科學(xué)學(xué)院1.準(zhǔn)備和醞釀階段（19世紀(jì)后期－20世紀(jì)50年代）2.現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段（20世紀(jì)50年代－70年代）3.初步認(rèn)識生命本質(zhì)并開始改造生命的深入發(fā)展階段（20世紀(jì)70年代后）Thedevelopmenthistoryofmolecularbiology4/18/202317生命科學(xué)學(xué)院1.準(zhǔn)備和醞釀階段確定了蛋白質(zhì)是生命的主要基礎(chǔ)物質(zhì)19世紀(jì)末證明酵母無細(xì)胞提取液能使糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名稱，酶是生物催化劑。20世紀(jì)20-40年代提純和結(jié)晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黃酶、細(xì)胞色素C、肌動蛋白等），證明酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。1902年EmilFisher證明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是多肽；40年代末，Sanger創(chuàng)立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman發(fā)展異硫氰酸苯酯法分析肽鏈N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一個多肽分子--胰島素A鏈和B鏈的氨基全序列分析。4/18/202318生命科學(xué)學(xué)院確定了生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA1868年F.Miescher就發(fā)現(xiàn)了核素（nuclein），但是在此后的半個多世紀(jì)中并未引起重視。20世紀(jì)20-30年代已確認(rèn)自然界有DNA和RNA兩類核酸，并闡明了核苷酸的組成。1944年O.T.Avery等證明了肺炎球菌轉(zhuǎn)化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Chase用DNA35S和32P分別標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和核酸，感染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了是遺傳物質(zhì)。1949-1952年S.Furbery等的X-線衍射分析闡明了核苷酸并非平面的空間構(gòu)像，提出了DNA是螺旋結(jié)構(gòu)；1948-1953年Chargaff等用新的層析和電泳技術(shù)分析組成DNA的鹼基和核苷酸量，積累了大量的數(shù)據(jù)，提出了DNA鹼基組成A=T、G=C的Chargaff規(guī)則，為堿基配對的DNA結(jié)構(gòu)認(rèn)識打下了基礎(chǔ)。4/18/202319生命科學(xué)學(xué)院對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)一步認(rèn)識1956-58年Anfinsen和White根據(jù)對酶蛋白的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)，提出蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)是由其氨基酸序列來確定的。1958年Ingram證明正常的血紅蛋白與鐮刀狀細(xì)胞溶血癥病人的血紅蛋白之間，亞基的肽鏈上僅有一個氨基酸殘基的差別，使人們對蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)影響功能有了深刻的印象。4/18/202321生命科學(xué)學(xué)院3.初步認(rèn)識生命本質(zhì)并開始改造生命的深入發(fā)展階段1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等發(fā)現(xiàn)的限制性核酸內(nèi)切酶為基因工程提供了有力的工具；1972年Berg等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，使本來在真核細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)能在細(xì)菌中合成,打破了種屬界限；1977年Boyer等首先將人工重組入質(zhì)粒，成功地在大腸桿菌中合成得到這14肽；1978年Itakura（板倉）等使人生長激素191肽在大腸桿菌中表達(dá)成功；1979年美國基因技術(shù)公司用人工合成的人胰島素基因重組轉(zhuǎn)入大腸桿菌中合成人胰島素。至今我國已有人干擾素、人白介素2、人集落刺激因子、重組人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹瀉疫苗等多種基因工程藥物和疫苗進(jìn)入生產(chǎn)或臨床試用，世界上還有幾百種基因工程藥物及其它基因工程產(chǎn)品在研制中，成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥業(yè)發(fā)展的重要方向，將對醫(yī)學(xué)和工農(nóng)業(yè)發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。4/18/202322生命科學(xué)學(xué)院1944,AveryOT,etal——GeneticMaterialisDNA,notproteinAveryOTMacLeodCMMcCartyM4/18/202323生命科學(xué)學(xué)院DNAX-raydiffractionfromFranklinPaulingLinusWatson&Crick4/18/202325生命科學(xué)學(xué)院TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine19681966

"fortheirinterpretationofthegeneticcodeanditsfunctioninproteinsynthesis"HolleyRWKhoranaHGNirenbergMW4/18/202326生命科學(xué)學(xué)院theNobelPrizeinchemistry1980BoyerHBergP1972"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNA"4/18/202329生命科學(xué)學(xué)院TheNobelPrizeinChemistry1980SangerF1977"fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"4/18/202330生命科學(xué)學(xué)院TheNobelPrizeinChemistry1993MullisF1985"forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method"4/18/202331生命科學(xué)學(xué)院1996,WilmutcreatedthefirstsomaticclonedsheepWilmutIandDolly4/18/202332生命科學(xué)學(xué)院4/18/202333生命科學(xué)學(xué)院Humangenomeproject54%

1%7%33%

2%

3%4/18/202334生命科學(xué)學(xué)院楊煥明4/18/202335生命科學(xué)學(xué)院WhatisModelorganismTheorganismchosenforunderstandbroadbiologicalprinciplesiscalledamodelorganism.模式生物的選擇主要是根據(jù)研究的目的、取材的方便、實(shí)驗(yàn)方法的可行、生物周期的長短、遺傳背景情況、是否具有遺傳改造和表型分析手段、是否有利于國際同行的交流等因素而決定的。

4/18/202336生命科學(xué)學(xué)院TheCharacteristicsofGood

ModelOrganisms

rapiddevelopmentwithshortlifecycles,smalladultsize,readyavailability,tractability（溫順的）(Bolker,1995).4/18/202337生命科學(xué)學(xué)院CommonModelOrganismsDrosophilaMelanogaster(FruitFly,果蠅)CaenorhabditisElegans(Nematode,線蟲)MusMusculus(Mouse,小鼠)DanioRerio(Zebrafish,斑馬魚)ArabidopsisThamana(CommonWallCress,擬南芥)Escherichiacoli

（大腸桿菌）……4/18/202338生命科學(xué)學(xué)院4/18/202339生命科學(xué)學(xué)院EscherichiacoliAprokaryoticorganismwithoutanuclearmembrane.easytomanipulateinrecombinantDNA.asinglechromosomeashortgenerationtimeconvenienttostudygeneticallycanbegrowinliquidoronsolid(agar)medium.4/18/202340生命科學(xué)學(xué)院Thefruitflyissmallandeasilygrowninthelaboratory.Ithasagenerationtimeofonlytwoweeksandproducesmanyoffspring.Embryosdevelopoutsidethemother’sbody.SequencingofDrosophila

genomewascompletedin2000.Drosophilamelanogaster

thefirstmodelorganism4/18/202341生命科學(xué)學(xué)院normallylivesinthesoilbutiseasilygrowninpetridishes(培養(yǎng)皿).millimeterlong,transparentbodywithonlyafewcelltypesandgrowsfromzygotetomatureadultinonlythreeandahalfdays.genomesequenced.GeneticBackgroundareclearCaenorhabditiselegans4/18/202342生命科學(xué)學(xué)院Themouse

hasalonghistoryasa

mammalianmodelofdevelopment.Genomeandgenesroughlythesameashuman.Researchersareadeptsatmanipulatingmousegenestomaketransgenicmiceandmiceinwhichparticulargenesare“knockedout”bymutation.Generationtimeof9weeks,butembryodevelopmentinsidemotherisdisadvantagesforstudies.Mus

musculus4/18/202343生命科學(xué)學(xué)院Asecondvertebratemodel,thezebrafish

Danio

rerio,hassomeuniqueadvantages.Thesesmallfish(2-4cmlong)areeasytobreedinthelaboratoryinlargenumbers.Transparentembryosdevelopoutsidethemother’s

body.Althoughgenerationtimeistwotofourmonths,theearlystagesofdevelopmentproceedquickly.By24hoursafterfertilization,mosttissuesandearlyversionsoftheorganshaveformed.Aftertwodays,thefishhatchesoutoftheeggcase.4/18/202344生命科學(xué)學(xué)院Oneplantcangrowandproducethousandsofprogenyaftereighttotenweeks.Ahermaphrodite（雌雄同體的）,eachflowermakesovaandsperm.Easyforgenemanipulationresearch(genetictransformation)Itsrelativelysmallgenome,completelysequenced.Arabidopsis

thaliana4/18/202345生命科學(xué)學(xué)院噬菌體（Phage）：細(xì)菌病毒酵母，真核生物4/18/202346生命科學(xué)學(xué)院MethodologyofMolecularBiologyTheNobelPrizeinChemistry1926"forhisworkondispersesystems"Svedberg

Ultracentrifuge4/18/202347生命科學(xué)學(xué)院Separationthebiologicalmaterials4/18/202348生命科學(xué)學(xué)院TheNobelPrizeinChemistry1948"forhisresearchonelectrophoresisandadsorptionanalysis,especiallyforhisdiscoveriesconcerningthecomplexnatureoftheserumproteins"ArneWilhelmKaurinTiseliusElectrophoresis4/18/202349生命科學(xué)學(xué)院Separationofproteinsornucleicacidsbasedonsizeand/orchargeinelectricfield4/18/202350生命科學(xué)學(xué)院電泳（electrophoresis）：通過電場作用，不同分子量的帶電物質(zhì)被分離。4/18/202351生命科學(xué)學(xué)院ElectronmicroscopeDirectvisualizationofcellultra-structure,includingnucleicacids4/18/202352生命科學(xué)學(xué)院RadioisotopetracersTrackingflowofmolecularthroughametabolicpathway4/18/202353生命科學(xué)學(xué)院TheNobelPrizeinChemistry1952"fortheirinventionofpartitionChromatography"

ArcherJohnPorter