分子生物學1緒論課件

1、分子生物學貢成良基礎醫(yī)學與生物科學學院Tel:65880183E-mail:Add:702-23272022/10/7蘇州大學21.緒論課時：36學時主要參考書：Turner PC等，Molecular Biology(3nd edition)科學出版社， 2010年朱玉賢，現(xiàn)代分子生物學（第3版），高等教育出版社，2007年Sambrook J.等，Molecular Cloning; A Laboratiry Manual(3nd edition)，Cold Spring Harbor Laboratory Press， 1989年2022/10/7蘇州大學31.1引言1.1.1創(chuàng)世說與進

2、化論生物學的三個基本問題：生命是怎樣起源的？為什么“有其父必有其子”？動植物個體是怎樣從一個受精卵發(fā)育而來的？2)創(chuàng)世說：上帝創(chuàng)造一切3)進化論(達爾文學說)：1859年，Charless Darwin，物種起源“物競天擇，適者生存”。2022/10/7蘇州大學41.1引言1.1.2細胞學說Leeuwen hoek:17世紀末，制造第1架光學顯微鏡，并觀察微小生物Schleiden和Schwann：19世紀中葉，創(chuàng)立 細胞學說：所有組織的最基本單元是形狀非常相似又高度分化的細胞。2022/10/7蘇州大學51.1引言1.1.3經(jīng)典的生物化學與遺傳學1)生物化學：分離純化鑒定細胞內(nèi)含物質(zhì)鑒定20

3、種氨基酸、相鄰氨基酸之間的“肽鍵”2)遺傳學：動植物的遺傳變異規(guī)律孟德爾(Gregor Mendel):豌豆的雜交、自交實驗，遺傳因子獨立分離。摩爾根(Morgan):果蠅雜交試驗，連鎖遺傳，基因概念提出。2022/10/7蘇州大學71.1引言2) 1928年，Griffith 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化2022/10/7蘇州大學81.1引言3)1944年，Avery在離體條件下完成轉(zhuǎn)化。2022/10/7蘇州大學101.1引言5)1950年，Chargoff 指出DNA中四種堿基的比例關系為A/T=G/C=1；2022/10/7蘇州大學111.1引言6) 1951年，Pauling提出了蛋白質(zhì)的-螺旋

4、結(jié)構(gòu)。2022/10/7蘇州大學121.1引言7) 1952年， Wilkins和Franklin用高度定向的DNA纖維作出高質(zhì)量的X-光衍射照片。2022/10/7蘇州大學141.2分子生物學簡史1)分子生物學定義：是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關系的科學，是人類從分子水平上真正揭示生物世界的奧秘，由被動地適應自然界向主動地改造和重組自然界的基礎科學。2022/10/7蘇州大學151.2分子生物學簡史1951McClintock, B. 首先發(fā)現(xiàn)了玉米中的“ 跳躍基因”。 Pauling,L. 和Corey,R.B. 提出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的 -螺旋模型。 S

5、anger, F. 和Tuppy, H. 用紙層析首次分析了 胰島素的氨基酸的順序。1952Hershey,A.D.和Chase, M. 用標記噬菌體感 染實驗再次證實遺傳物質(zhì)DNA， 而不是蛋白質(zhì)。 Zinder, N.D.和Lederberg, J.發(fā)現(xiàn)了廣泛性轉(zhuǎn) 導現(xiàn)象。2022/10/7蘇州大學171.2分子生物學簡史1955 Green, D.W., Ingram,V. 和Perutz,M.F. 用X 光衍射晶體分析研究了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)。 Benzer, S. 建立了染色體的精細作圖方法和 互補測驗。提出了“順反子”概念。 Ochoa, S. 等首次發(fā)現(xiàn)了多核苷酸磷酸化酶 并體外合成

6、多聚核苷酸。 Crick,F.H.C. 提出變性模板與轉(zhuǎn)接器假說， 預見了tRNA的存在。1956 Volkin, E. 和Astrachan, L. 首次發(fā)現(xiàn)噬菌體 T2的mRNA。2022/10/7蘇州大學181.2分子生物學簡史1956 Gierer, A. 和Schramm, G. 發(fā)現(xiàn)煙草花葉病 毒里的遺傳物質(zhì)是RNA。1957 Brenner,S. 根據(jù)已知氨基酸的順序確定三聯(lián) 密碼是不重疊的。 Kendrew, J.C.等用X光衍射建立了肌紅蛋白 分子的三維結(jié)構(gòu)模型。 Ingram, V. 確定了鐮刀型貧血是由于單個堿 基 突變所致。 Franenkel-Conrat,H. 及W

7、illiams,R.C.構(gòu)建煙草 鑲嵌病毒，證實其遺傳物質(zhì)是RNA，而不是 蛋白。2022/10/7蘇州大學191.2分子生物學簡史1960 Doty, P.,Marmur, J. 和Eigner, J. 三個小組的 研究同時發(fā)現(xiàn) DNA的變性與復性。 Kendrew,J.C. 等用X光衍射研究了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)。 Perutz,M.F. 等用X光衍射研究了肌紅蛋的結(jié)構(gòu)。 Weiss, S. 和Hurwitz 兩組同時發(fā)現(xiàn)RNA聚合 酶。1961 Jacob, F.和Monod, J.提出了操縱子模型。 Brewner, S.，Jacob, F. 和Meselson, M. 發(fā)現(xiàn) 細菌的mRNA

8、。2022/10/7蘇州大學201.2分子生物學簡史 Hall, B.D. 和Spiegelman, S. 證實了T2-DNA和T2- mRNA的互補性。 Crick, F.H.C.，Barrett, L.，Brenner, S. 等證實了遺傳密碼為三聯(lián)密碼。 Nirenberg, M.W. 和Matthei, J.H. 建立了無細胞系統(tǒng)。1962 Arber, W.，Dussoix, D. 發(fā)現(xiàn)了DNA的限制與修飾。 Benzer實驗室的Chapeville, F.等發(fā)現(xiàn)tRNA所攜帶的氨基酸的特異性和 tRNA與mRNA結(jié)合的特異性無關。2022/10/7蘇州大學211.2分子生物學簡史1

9、962 Gierer, A.; Warrur, J.R. 及Stachelin三個課 題組分別發(fā)現(xiàn)多核糖體。1963 Monod, J.，Changeus, J-P和Jaconb, F提出 蛋白變構(gòu)理論。1964 Nirenberg等通過三聯(lián)體結(jié)合實驗破譯全部 有義密碼子。 Holliday,R. 提出了DNA重組模型。1965 Holley, R.W. 等發(fā)表酵母丙氨酸t(yī)RNA的完 整序列。 Khorana,H.G.通過合成重復共聚物破譯 全部有義密碼子。2022/10/7蘇州大學221.2分子生物學簡史1966 Crick, F.H.C. 提出反密碼子的擺動學說。 Weiss, B.和Ri

10、chardson, C.C. 分離出連接酶1967 Phillips, D.C等對溶菌酶進行晶體學研究，辨率達到 2A。 1968 Donahue, R.P.等首次用細胞學方法將 Duffy血型基因定位于第一號染色體上。 1969 Gall, J.G.和Pardue 發(fā)展了原位雜交技術1970 Temin, H.M.，Mizutani, S.和Baltimore, D. 同時發(fā)現(xiàn)了RNA反轉(zhuǎn)錄酶 Smith, H.O.和Welcox, K.W. 發(fā)現(xiàn)了限制酶I。2022/10/7蘇州大學241.2分子生物學簡史1973 Cohor, S.R, Chang, A,C.Y, Boyer, H.W和

11、 Holling, R.B首次在體外構(gòu)建具有功能的細 菌質(zhì)粒。1974 Berg, P等一批著名的科學家提出暫緩進行體外重組的倡議。 1975 Temin 發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶1976 Hozumi, N和Tonegawa, S證實了免疫球蛋 白形成的體細胞重組學說。 Stehelin, D，Varmus, H.E. , Bishop, J.M.和 Vogt, P.K發(fā)現(xiàn)鳥類肉瘤病毒中含有癌基因。2022/10/7蘇州大學251.2分子生物學簡史1977 Sanger, Gilbert 建立測序方法Sharp和Roberts 發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子。 1978 Chang,A.C.Y.,Nunberg,T.H.

12、, Kanfaman,R.F.首次將真核基因（dhfr）在細菌中進 行表達。 1979 Wang,A.H-J和 Rich,A. 提出Z-DNA模型1980 Botstein,D., White,R.L., Skolnick,M. 和 Davis,R.W. 用限制性片段長度的多態(tài)性 構(gòu)建人類遺傳學連鎖圖。2022/10/7蘇州大學271.2分子生物學簡史1983 Sulston,J.E.,Shierenberg,E., White,J.G和 Thomson,J.N.建立了線蟲胚細胞譜系。 Herrera-Estrells, L.等應用Ti質(zhì)粒將 TK基因轉(zhuǎn)入植物。 1984 Smith M. 建

13、立定點突變技術 1985 Mullis K.建立PCR技術 1986 Benne, R等發(fā)現(xiàn)RNA編輯的現(xiàn)象 Symons, R.H對植物類病毒擬病毒提出了錘頭結(jié)構(gòu)模型。 1987 Burke D.T 構(gòu)建 YAC。2022/10/7蘇州大學281.2分子生物學簡史1987 Hoffman et al 鑒定了杜興氏肌肉萎縮癥突變基因的產(chǎn)物。 Hoopoer, M., Hardy, K等用胚的干細胞（ES）進行制備轉(zhuǎn)基因鼠取得成功。 Greider, C和Blackburn, E.H分離了端粒酶。1988 Whyte, P. , Buckkovich, K.J , Horowitz, J.M等研

14、究了Rb抗癌基因的功能。 1990 Blackburn, E.H.等建立了端粒的復制模型。 Sinclair, A.H等克隆并證實人類和哺乳動物性別決定的主要基因SRY/sry 4月 美國宣布人類基因組測序工作的5年計劃2022/10/7蘇州大學291.2分子生物學簡史1991 Blum, B, Sturm, N.R., Simpson, A.M和Simpson, L提出了RNA編輯的轉(zhuǎn)酯反應模型。1992 Momand, J, Seto, E.和Donehower, L.A三個實驗室揭示了p53的抗癌作用機制。1994 Perler, T.B，Davis, E.O等發(fā)現(xiàn)內(nèi)蛋白子。 Debys

15、er, Z等提出細菌的復制體模型。1995 Zimmerly, S等 II類內(nèi)含子的結(jié)構(gòu)及剪接。1996 DNA芯片進入商業(yè)化2022/10/7蘇州大學301.2分子生物學簡史1996 Dietrich, W.F等繪制了小鼠基因組的完整遺傳圖譜。 Dib, C等在5.264個微衛(wèi)星的基礎上繪制了人類的完整遺傳圖譜。1996 10月完成了酵母基因組的測序。1997 Wilmut 克隆羊誕生1998 Sanger F. 等完成了線蟲的基因組測序。 1999 國際人類基因組計劃聯(lián)合研究小組完整地破譯出人類第22號染色體的遺傳密碼。2022/10/7蘇州大學311.2分子生物學簡史2000 ,6.26

16、 中、美、日、德、法、英6國宣布人類基因組草圖發(fā)表。 2000 ,10月 科學家宣布將于2001年3月完 成河豚魚的基因組測序。 2000,12月14日英美等國科學家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜2001,1,12 中、美、日、德、法、英等國科學家(Nature,15日)和美國塞萊拉公司(Science,16日) 各自公布人類基因組圖譜和初步分析結(jié)果。約3萬基因。2022/10/7蘇州大學32 生物學領域諾貝爾獎名錄 姓名國籍 獲獎時間 功績Morgan T.H. 美 1933 1910年發(fā)現(xiàn)連鎖定律,奠定了 遺傳的染色體學說Muller H.J. 美 1946 1927年用X射線誘導果蠅突B

17、eadlr G.W. 美 1958 1941年建立“ 基因酶”學說Tatum E.L. 美 1958 同上Lderberg J.L. 美 1958 1946年建立細菌雜交的方法并 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導Ochoa S. 美 1959 1955年發(fā)現(xiàn)多聚核苷磷酸化酶Kornberg A. 美 1959 1956年發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶2022/10/7蘇州大學33Watson J.D. 美 1962 1953年建立DNA的雙螺旋模Crick F.H.C. 英 1962 Wilkins M. 英 1962 1953年制備DNA晶體的X衍射Jacob M. F. 法 1965 1961年提出乳糖操縱子模型Monod J

18、. 法 1965 Lwoff A. 法 1965 1950年揭示了溶原現(xiàn)象的本Rous F.P. 美 1966 1910年發(fā)現(xiàn)鳥類中的致瘤病Holley R.W. 美 1968 1965年確定苯丙安酸t(yī)RNA的順 序、結(jié)構(gòu)和反密碼子。2022/10/7蘇州大學34Nirenberg M.W. 美 1968 1964年破譯遺傳密Khorana H.G. 美 1968 1965年破譯遺傳密碼Hershey A.D 美 1969 1952年用噬菌體實 驗證實DNA是遺傳物質(zhì)Delbruck M.D. 美 1969 1953年證實噬菌體的遺傳Luria S 美 1969 1945年論證噬菌體發(fā)生的突變

19、Dulbecco R.D. 美 1975 1952年發(fā)現(xiàn)腫瘤病Temin H. 美 1975 1970發(fā)現(xiàn)RNA病毒的反轉(zhuǎn)錄酶Baltimore D. 美 1975 1970發(fā)現(xiàn)RNA病毒的反轉(zhuǎn)錄酶2022/10/7蘇州大學35Arber W. 瑞士 1978 1962年提出限制與修飾，并發(fā)現(xiàn) 類限制性酶Smith H. O. 美 1978 1968年發(fā)現(xiàn)II類限制性酶并闡明其性質(zhì)Nathans D. 美 1978 1971年制作酶切圖譜Gilbert W. 美 1980 1977年建立化學法測序Sanger F. 英 1980 1977年建立“ 加”“ 減”法測Berg P. 美 1980

20、1972建立體外重組技術Benacerraf B. 美 1980 1963，1972年發(fā)現(xiàn)細胞表面調(diào)節(jié)免疫反應的遺傳決定結(jié)構(gòu)Dausset J. 法 1980 1954年發(fā)現(xiàn)細胞表面調(diào)節(jié)免疫反應的遺傳決定結(jié)構(gòu)2022/10/7蘇州大學36Snell G.D 美 1980 1953年發(fā)現(xiàn)組織協(xié)同抗原Klug A. 英 1982 1976年 對核小體結(jié)構(gòu)的研究Mclintock B. 美 1983 1950年發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座和轉(zhuǎn)座因子Kohler G. 英 1984 1975年建立單克隆抗體制備技術Milstein C. 英 1984 1975年建立單克隆抗體制備技術Tonegawa S. 日 1987

21、1976年證明了免疫球蛋白的體胞重組組Varmus H.E. 美 1989 1981年發(fā)現(xiàn)鳥類肉瘤病毒中有致癌基因Bishop J.M. 美 1989 1981年發(fā)現(xiàn)鳥類肉瘤病毒中有致癌基因 2022/10/7蘇州大學37Cech T.R. 美1989 1981年發(fā)現(xiàn)RNA的自體拼接Altman S. 美 1989 1971年分離了Rnase P并闡 明了tRNA前體5端的加工Mullis K.B 美1993 1985年建立PCR技術Smith M. 美1993 1984年建立定點突變技Sharp P.A. 加 1993 1977年發(fā)現(xiàn)斷裂基因Roberts R.J. 美 1993 1977年

22、發(fā)現(xiàn)斷裂基因Gilman A.G 美1994 1977年發(fā)現(xiàn)細胞信息傳遞 中的G蛋白Rodbell M. 美1994 1970年發(fā)現(xiàn)細胞信息傳遞 中的G蛋白 2022/10/7蘇州大學38Nsslein-Volhard C 德 1995 80，87，88，89，93年研究并分離了控制果蠅早期發(fā)育的相關基因 Lewis E.B.A . 美 1995 1978年發(fā)現(xiàn)了控制果蠅分節(jié)的基因家族Hox基因。 Wieschaus.E. F. 美 1995 1978年發(fā)現(xiàn)了果蠅雙胸復合體基因簇 Prusiner S.B. 美 1997 1977年發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion)致病的原因是由于朊蛋白錯折疊所致Boy

23、er P.D. 美 1997 三磷酸腺苷的形成過程Wolker J.E. 英 1997 Skou J.C. 丹 1997 1957年發(fā)現(xiàn)維持細胞中鈉離和鉀離子濃度平衡的酶 2022/10/7蘇州大學39Blobel G. 美 1999 1975建立了信號假說Hartwell L.H 美 2001 1973年發(fā)現(xiàn)了一控制細胞 周期的特定基因 Nurse P. 英 2001 確認、克隆了控制細胞 周期基因及分子生物學 方法。 Hunt T. 美 2001 發(fā)現(xiàn)了控制(cyclin- dependent kinases)CDK 功能的cyclins和蛋白質(zhì)2022/10/7蘇州大學40Sydney

24、Brenner 英國 2002 他選擇線蟲作為新穎的實驗生物模型 H.Robert Horvit美國 發(fā)現(xiàn)了線蟲中控制細 胞死亡的關鍵基因并描繪出了這些基因的特征 John E. Sulston 英國 找到了可以對細胞每一個分裂和分化過程進行跟蹤的細胞圖譜。 化學獎約翰.B.芬 美國 2002 發(fā)展了生物宏觀形態(tài)的鑒別和結(jié)構(gòu)分析方法 KoichiTanaka 日本 “庫爾特.伍斯里奇 瑞士 2002他在測定生物大分 子在溶液的三維結(jié) 構(gòu)中，引入了核磁 共振光譜學。2022/10/7蘇州大學411.3分子生物學研究內(nèi)容分子生物學的3個基本原理：構(gòu)成生物體各類有機大分子的單體在不同的生物中都是相同的生物體一切有機大分子的建成都遵循共同的規(guī)則某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)分子決定了它的屬性2022/10/7蘇州大學421.3分子生物學研究內(nèi)容分子生物學研究的4個主要方面：DNA重組技術基因的表達調(diào)控生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能(結(jié)構(gòu)生物學)基因組、功能基因組與生物信息學2022/10/7蘇州大學431.3分子生物學研究內(nèi)容1.3.1 DNA重組技術(基因工程)1)定義：將不同DNA片段按照人們的設計定向連接起來，在