分子生物學(xué) 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(zhì)5、分子生物學(xué)研究方法（上） DNA、RNA及蛋白操作技術(shù)6、分子生物學(xué)研究方法（下） 基因功能研究技術(shù)7、基因的表達(dá)與調(diào)控（上）原核8、基因的表達(dá)與調(diào)控（下）真核11、基因組與比較基因組學(xué)第一章 緒論回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容分子生物學(xué)展望一、回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)1、創(chuàng)世說與進(jìn)化論達(dá)爾文、1859年物種起源，確立了進(jìn)化論的概念2、細(xì)胞學(xué)說（1847）德國(guó) Schleiden(19世紀(jì)）德國(guó) Schwann（19世紀(jì)）荷蘭 Leeuwen

2、hoek（17世紀(jì)）列文虎克細(xì)胞學(xué)說的主要內(nèi)容有： 細(xì)胞是有機(jī)體， 一切動(dòng)植物都是由單細(xì)胞發(fā)育而來， 即生物是由細(xì)胞和細(xì)胞的產(chǎn)物所組成； 所有細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和組成上基本相似； 新細(xì)胞是由已存在的細(xì)胞分裂而來； 生物的疾病是因?yàn)槠浼?xì)胞機(jī)能失常。3、經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué) 19世紀(jì)中葉，蛋白質(zhì)19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)初，組成蛋白質(zhì)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(xué)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(xué)家，經(jīng)典遺傳學(xué)的奠基人1857-1864的7年中，進(jìn)行了豌豆的雜交研究，1865 年發(fā)表了

3、他的劃時(shí)代的論文植物雜交試驗(yàn)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(xué)的基礎(chǔ)上，美國(guó)著名的遺傳學(xué)家Morgan又提出了基因?qū)W說。連鎖遺傳規(guī)律F1F24、DNA的發(fā)現(xiàn)1944年， 美國(guó)著名微生物學(xué)家 Avery證明 gene就是DNA分子，DNA才是遺傳信息的載體，蛋白質(zhì)不是。Avery的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)Hershey和Chase的噬菌體侵染細(xì)菌試驗(yàn)第一章 緒論回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容分子生物學(xué)展望二、分子生物學(xué)定義 從分子水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能從而闡明生

4、命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué) ，主要指遺傳信息的傳遞（復(fù)制）、保持（損傷和修復(fù)）、基因的表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）與調(diào)控。強(qiáng)調(diào)以上各種生命活動(dòng)（Biochemical processes） ：1是什么（what，生物學(xué)重要性和具體過程）， 2所涉及的生物大分子（DNA、RNA、蛋白質(zhì)) 是如何相互作用使之發(fā)生的（how）。第一章 緒論回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容分子生物學(xué)展望近半個(gè)世紀(jì)以來 醫(yī)學(xué)，化學(xué)中重大突破與成就者 Nobel Prize分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑與主要內(nèi)容現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史三、分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，成為近代遺傳學(xué)基礎(chǔ)。 1910年，Morgan的染色體基因遺傳理論 ， Gene 存在于染色體上。進(jìn)一步將“性狀”與“基因”相耦聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基石。 1944年，美國(guó)微生物學(xué)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(guó)科學(xué)家Watson 和英國(guó)科學(xué)家Crick提出 DNA Double Helix model 1962年Watson、 Crick與Wilkins共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)通過對(duì)DNA分子的X射

6、線衍射研究證實(shí)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(fù)制。半保留復(fù)制（Semiconservative replication）是描述DNA的復(fù)制方式，目前已知的所有細(xì)胞皆以此方式進(jìn)行復(fù)制。也是唯一確認(rèn)存在于自然界中的模型。StahlMeselson1959年，美籍西班牙裔科學(xué)家Uchoa和美國(guó)Kornberg發(fā)現(xiàn)了DNA和RNA的生物合成機(jī)理而分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 1961年，法國(guó)科學(xué)家Jacob（雅各布） 和Monod（莫諾）提出操縱子學(xué)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(xué)獎(jiǎng)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(zhuǎn)錄酶。1975年，獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 1977年，Sanger等人發(fā)明了一種測(cè)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(xué)獎(jiǎng)Sanger還由于測(cè)定了牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)而獲得1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1983. Barbara McClintock (86y)DNA transposable elememt1983年，美國(guó)遺傳學(xué)家McClintock因發(fā)現(xiàn)可移動(dòng)的遺

8、傳因子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。she is the only woman to receive an unshared Nobel Prize in that category 1997年，美國(guó)科學(xué)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(xué)獎(jiǎng)第一章 緒論回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容分子生物學(xué)展望四 、分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容 DNA重組技術(shù)（基因工程） 基因的表達(dá)調(diào)控 生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能研究(結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)） 基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究所有生物體中的有機(jī)大分子都是以C為核心以共價(jià)鍵的形式與H、O、N、P

9、以不同的方式構(gòu)成的一切生命體中的各類有機(jī)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(xué)的三條基本原理：1. 構(gòu)成生物體各類有機(jī)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(jī)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(zhì)分子決定了它的屬性.分子生物學(xué)的三條基本原理 DNA重組技術(shù)將不同的DNA片段（如某個(gè)基因or 基因的一部分）按照人們的設(shè)計(jì)方向連接起來，在特定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。 DNA重組技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景（P13）1、可被用

10、于大量生產(chǎn)某些在正常細(xì)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(jié)構(gòu) ;3、可被用來進(jìn)行基礎(chǔ)研究 基因的表達(dá)調(diào)控（第7&8章） 基因表達(dá)實(shí)質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達(dá)按一定時(shí)序發(fā)生變化（時(shí)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）。原核生物的基因組和染色體結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時(shí)間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。（第7章） 真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時(shí)間和空間上都被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復(fù)雜的信息加工過程，其基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在各種不同的水平上。其基因表達(dá)調(diào)控主要表現(xiàn)在信號(hào)傳導(dǎo)研究、轉(zhuǎn)錄因

11、子研究及RNA剪輯3個(gè)方面。（第8章）一個(gè)生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多糖，在發(fā)揮生物學(xué)功能時(shí)，必須具備兩個(gè)前提：擁有特定的空間結(jié)構(gòu)（三維結(jié)構(gòu)）；發(fā)揮生物學(xué)功能的過程中必定存在著結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的變化。結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)就是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能關(guān)系的科學(xué)。它包括3個(gè)主要研究方向：結(jié)構(gòu)的測(cè)定結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的探索結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究2001年，Nature和Science同時(shí)發(fā)表人類基因組全序列。功能基因組學(xué)又往往被稱為后基因組學(xué)，它利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)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(xué)研究從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)得研究轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。生物信息學(xué)從事對(duì)基因組研究相關(guān)生物信息的獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋。包括了兩層含義，一是對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)，也就是管好這些數(shù)據(jù)；另一個(gè)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(xué)知識(shí)點(diǎn)分子生物學(xué)定義分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容分子生物學(xué)展望五、分子生物學(xué)展望分子生物學(xué)的發(fā)展揭示了生命本質(zhì)的高度有序性和一致性，是人類認(rèn)識(shí)論上的重大飛躍。生命活動(dòng)的一致性，決定了二十一世紀(jì)的生物學(xué)將是真正的系統(tǒng)生物學(xué)，是生物學(xué)范圍內(nèi)所有學(xué)科在分子水