分子生物學(xué)-緒論課件

1、聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝工程系 呂山花 現(xiàn)代分子生物學(xué)（Modern molecular biology）聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝工程系 呂山花 現(xiàn)代分子生物學(xué)（Mode呂山花聯(lián)系方式：lvshanhualvshanhua呂山花現(xiàn)代分子生物學(xué)Modern molecular biology朱玉賢李毅現(xiàn)代分子生物學(xué)Modern molecular biolo現(xiàn)代分子生物學(xué)Modern molecular biology第一章 緒論 第二章 染色體與DNA第三章 生物信息傳遞(上)從DNA到RNA 第四章 生物信息傳遞(下)從mRNA到蛋白質(zhì) 第五章 分子生物學(xué)的研究方法現(xiàn)代分子生物學(xué)Modern molec

2、ular biolo第六章 基因的表達(dá)與調(diào)控（上）-原核基因表達(dá)調(diào)控模式第七章 基因的表達(dá)與調(diào)控（下）-真核生物基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律 第八章 基因與人類健康（自學(xué)）第九章 基因與發(fā)育（自學(xué)）第十章 基因組與比較基因組學(xué) 現(xiàn)代分子生物學(xué)Modern molecular biology第六章 基因的表達(dá)與調(diào)控（上）-原核基因表達(dá)調(diào)控模式現(xiàn)代分第一章 緒 論1.1 引言1.2 分子生物學(xué)簡史1.3 分子生物學(xué)研究內(nèi)容1.4 分子生物學(xué)展望第一章 緒 論1.1 引言1.1.1 創(chuàng)世說與進(jìn)化論 1.1 引言A.生命是怎樣起源的？B.為什么“有其父必有其子”？C.動、植物個體是怎樣從一個受精卵發(fā)育而來的

3、？1.1.1 創(chuàng)世說與進(jìn)化論 1.1 引言A.生命是怎樣起源1.1 引言1.1.1 創(chuàng)世說與進(jìn)化論創(chuàng)世說:1.1 引言1.1.1 創(chuàng)世說與進(jìn)化論1.1 引言1859年，達(dá)爾文發(fā)表物種起源，提出進(jìn)化論學(xué)說。1.1.1 創(chuàng)世說與進(jìn)化論 進(jìn)化論:達(dá)爾文從小就喜歡觀察各種小動物的習(xí)慣。著名科學(xué)家達(dá)爾文與達(dá)爾文學(xué)說的創(chuàng)立。1.1 引言1859年，達(dá)爾文發(fā)表物種起源，提出進(jìn)化論1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言1. Leeuwenhoek制作了第一架光學(xué)顯微鏡。 觀察到了“微動物”（animalcule）1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言1. Leeuwenhoe1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言2. Hook

4、e,第一次用“細(xì)胞”這個概念來形容組成軟木的基本單元。1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言2. Hooke,第一次用1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言3. 19世紀(jì)，Schleiden和Schwann創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說。 認(rèn)為：細(xì)胞的發(fā)生和形成是生物學(xué)界普遍和永久的規(guī)律。Schleiden1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言3. 19世紀(jì)，Schle1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言3. 19世紀(jì)，Schleiden和Schwann創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說。 認(rèn)為：細(xì)胞的發(fā)生和形成是生物學(xué)界普遍和永久的規(guī)律。今天的細(xì)胞學(xué)和分子細(xì)胞學(xué)就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。Schwann1.1.2 細(xì)胞學(xué)說1.1 引言3. 19世紀(jì)

5、，Schle1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)a.生物化學(xué)Buchner實現(xiàn)了用酵母無細(xì)胞提取物和葡萄糖進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成乙醇，證明化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)換并不需要完整的細(xì)胞而僅僅需要細(xì)胞中的某些成分。1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)a.生物化學(xué)1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)a.生物化學(xué) 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)。Fisher相鄰氨基酸肽鍵的形成1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)a.生物化學(xué)1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)a.生物化學(xué)細(xì)胞成分是如何進(jìn)行世代相傳的？1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化

6、學(xué)和遺傳學(xué)a.生物化學(xué)1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)b. 遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳學(xué)創(chuàng)始人孟德爾發(fā)現(xiàn)并提出了遺傳學(xué)定律 a.統(tǒng)一規(guī)律：兩種不同植物雜交時，它們的下一代可能與親本之一完全相同。 b.分離規(guī)律：不同植物品種雜交后的F1代種子再進(jìn)行雜交或自交時，下一代就會按照一定的比例發(fā)生分離。Gregor Mendel1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)b. 遺傳學(xué)1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)b. 遺傳學(xué)Morgan提出連鎖遺傳規(guī)律1.1 引言1.1.3 經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)b. 遺傳學(xué)1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn) a. Avery 肺炎鏈球菌實驗 b.

7、 噬菌體侵染細(xì)菌實驗1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn)1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn) a. Avery 肺炎鏈球菌實驗 1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn) a. Avery 肺炎鏈球菌實驗a. Avery 肺炎鏈球菌實驗1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn)b. 噬菌體侵染細(xì)菌實驗噬菌體結(jié)構(gòu)1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn)噬菌體結(jié)構(gòu)噬菌體侵染細(xì)菌過程1.1 引言噬菌體侵染細(xì)菌過程1.1 引言1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn)b. 噬菌體侵染細(xì)菌實驗1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn)1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn) a. Avery 肺炎鏈球菌實驗 b. 噬菌體侵染細(xì)菌實驗結(jié)

8、論：DNA是遺傳信息的載體1.1 引言1.1.4 DNA的發(fā)現(xiàn)結(jié)論：DNA是遺傳信息1.2 分子生物學(xué)簡史 分子生物學(xué)定義：分子生物學(xué)-緒論課件1.2 分子生物學(xué)簡史 1. 準(zhǔn)備和醞釀階段2. 建立和發(fā)展階段1. 準(zhǔn)備和醞釀階段1.2 分子生物學(xué)簡史 1. 準(zhǔn)備和醞釀階段1. 準(zhǔn)備和醞釀階段1.2 分子生物學(xué)簡史 為充分揭示遺傳信息的傳遞鋪平了道路1. 1953年Watson和Crick DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為充分揭示遺傳信息的傳遞鋪平了道路1. 1953年Watso1.2 分子生物學(xué)簡史 2. Sumner在1936年證實酶是蛋白質(zhì) 2. Sumner在1936年證實酶是蛋白質(zhì) 1.2 分子

9、生物學(xué)簡史 3. 1953年Sanger利用紙電泳及層析技術(shù)首次闡明胰島素的一級結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)序列分析的先河 3. 1953年Sanger利用紙電泳及層析技術(shù)首次闡明胰島1.2 分子生物學(xué)簡史 4. 1910年，德國科學(xué)家Kossel第一個分離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。 4. 1910年，德國科學(xué)家Kossel第一個分離了腺嘌呤，1.2 分子生物學(xué)簡史 5. 1959年，美國科學(xué)家Uchoa第一次合成了核糖核酸，實現(xiàn)了將基因內(nèi)的遺傳信息通過RNA翻譯成蛋白質(zhì)的過程。 5. 1959年，美國科學(xué)家Uchoa第一次合成了核糖核酸，1.2 分子生物學(xué)簡史 6. 1965年，法國科學(xué)家Jacob

10、和Monod提出并證實了操縱子（operon）作為調(diào)節(jié)細(xì)菌細(xì)胞代謝的分子機(jī)制。此外，他們還首次推測存在一種與DNA序列相互補(bǔ)、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質(zhì)合成場所（細(xì)胞質(zhì)）并翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)的mRNA（信使核糖核酸）。 JacobMonod6. 1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出并證實1.2 分子生物學(xué)簡史 7. 1968年Nirenberg破譯DNA遺傳密碼7. 1968年Nirenberg破譯DNA遺傳密碼1.2 分子生物學(xué)簡史 8. 1980年Sanger設(shè)計出測定DNA分子序列的方法8. 1980年Sanger設(shè)計出測定DNA分子序列的方法1.2 分子生物學(xué)簡史 9.

11、1983年McClintock提出并發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子9. 1983年McClintock提出并發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子1.2 分子生物學(xué)簡史 1989年Altman和Cech發(fā)現(xiàn)核酶Cech1989年Altman和Cech發(fā)現(xiàn)核酶Cech1.2 分子生物學(xué)簡史 2. 建立和發(fā)展階段2. 建立和發(fā)展階段1.2 分子生物學(xué)簡史 1993年Roberts和Sharp發(fā)現(xiàn)斷裂基因1993年Roberts和Sharp發(fā)現(xiàn)斷裂基因1.2 分子生物學(xué)簡史 1993年Mullis發(fā)明PCR儀1993年Mullis發(fā)明PCR儀1.2 分子生物學(xué)簡史 1995年Lewis、Nsslein-Volhard和Wieschaus鑒定了

12、控制果蠅體節(jié)發(fā)育的基因1995年Lewis、Nsslein-Volhard和Wi1.2 分子生物學(xué)簡史 1998年Furchgott、Ignarro和Murad發(fā)現(xiàn)NO作為信號分子的作用機(jī)制1998年Furchgott、Ignarro和Murad發(fā)現(xiàn)1.2 分子生物學(xué)簡史 2006年9月，諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎授予了美國科學(xué)家安德魯法爾（Andrew Z. Fire）和克雷格梅洛（Craig C. Mello），以表彰他們發(fā)現(xiàn)了RNAi機(jī)制 2006年9月，諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎授予了美國科學(xué)家安德魯法1.3 分子生物學(xué)研究內(nèi)容 1.DNA重組技術(shù)2.基因表達(dá)調(diào)控研究3.生物大分子的結(jié)構(gòu)功能研究4.基

13、因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究分子生物學(xué)-緒論課件1.4 分子生物學(xué)展望 自學(xué)自學(xué) A.農(nóng)業(yè) B.醫(yī)學(xué)1.5 分子生物技術(shù)應(yīng)用 A.農(nóng)業(yè)(1) 醫(yī)學(xué)a. 制藥基因工程藥品 生長激素(1) 醫(yī)學(xué)a. 制藥基因工程藥品 生長激素 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激 在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某

14、些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？ 藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。 傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點 由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。 可利用什么方法來解決上述問題？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。 在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品 胰島素胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提

15、取2DNA質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞DNA人體細(xì)胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程獲得胰島素12DNA質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞DNA人體細(xì)胞胰島素基因限制酶限制酶胰島從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取2040mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品 干擾素從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物優(yōu)點： 產(chǎn)量高、質(zhì)量好、 成本低、易提取方法： 乳腺生物反應(yīng)器 用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物優(yōu)點：方法：為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的

16、生理代謝反應(yīng)。從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。 為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？過程：1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、-抗胰蛋白酶過程：產(chǎn)物：顯微注射系統(tǒng)顯微注射顯微注射系統(tǒng)顯微注射珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細(xì)胞貧血癥b.基因診斷： 珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細(xì)胞貧血癥b.基因診斷：c. 基因治療： 是指是把健康的外

17、源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。 c. 基因治療： 是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉?患半乳糖血癥的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學(xué)家在體外做了試驗，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。分子生物學(xué)-緒論課件取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者P53基因病毒P53蛋白膜瘤細(xì)胞變小P53基因

18、病毒P53蛋白膜瘤細(xì)胞變小d.用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體d.用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體(2) 農(nóng)業(yè)(2) 農(nóng)業(yè)a.植物基因工程 轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)a.植物基因工程 轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等主要殺蟲基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、 淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉Bt毒蛋白基因1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植

19、物優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量2.抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病基因： 病毒外殼蛋白基因、 病毒的復(fù)制酶基因.抗真菌基因： 幾丁質(zhì)酶基因、 抗毒素合成基因.2.抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病基因：3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯特點： 導(dǎo)入另一種生物的優(yōu)良性狀基因，獲得新性狀抵抗惡劣環(huán)境因素，從根本上改變作物的特性轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯特點：4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆優(yōu)點： 改善糧食作物的營養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質(zhì)4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆優(yōu)點：轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰優(yōu)點： 提

20、高花卉的觀賞價值轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰優(yōu)點：b.動物基因工程前景廣闊特點：發(fā)展較遲，應(yīng)用方面廣1、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3、生產(chǎn)藥物4、作為器官移植的供體b.動物基因工程前景廣闊特點：發(fā)展較遲，應(yīng)用方面廣1、提高生1.用于提高動物生長速度原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動物生長更快轉(zhuǎn)基因鯉魚1.用于提高動物生長速度原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適轉(zhuǎn)基因牛的乳汁，降低乳糖含量2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適分子生物學(xué)分子結(jié)構(gòu)生物學(xué)分子發(fā)育生物學(xué)分子神經(jīng)生物學(xué)分子育種學(xué)分子腫瘤學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)分子免疫學(xué)分子病毒學(xué)分子生理學(xué)分子考古學(xué)分子遺傳學(xué)分子數(shù)量遺傳學(xué)分子生態(tài)學(xué)分子進(jìn)化學(xué).分子生物學(xué)滲透到生物學(xué)