遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系

遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系MolucularBiologyLuShermin(呂社民)Tel:82657764Email:第一頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LectureI:IntroductionOfMolecularBiologyDefinition,GoalandScopeFundamentalsAbriefhistoryMethodologyofMolecularBiologyRoleinMedicalsciencesprospective第二頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系DefinitionAnelusiveterm,Morethanonedefinition Studylife(biology)inmolecularlevel Studygenestructureandfunctionatthe

molecularlevel.

Grewoutofthedisciplines

ofgeneticsand

biochemistry.

Hybriddiscipline

Biochemistry

Genetics

MolecularBiology

Biophysics

第三頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系GoalTounderstandthefivebasiccellbehaviorpatterns(growth,division,specialization,movement,andinteraction)intermsofvariousmoleculesthatareresponsibleforthem第四頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系ScopeStructureandfunctionofNucleotidesandproteinStructureandfunctionofgenomeGeneproliferation,expression,regulationandbiologicalfunctionInteractionbetweenbiologicalmacromoleculesIntraandintermolecularsignaltransductionTechnologyofmolecularbiology第五頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系ScopeofMedicalMolecularBiologyMolecularmechanismofcellulargrowth,differentiationandSenescenceinhumanbeingMolecularbasisofproliferationanditsregulationofhumancellsMolecularBiologyofthreeregulatorysystems(nervous,endocrineandimmunesystems)inhumanbodyRelationshipbetweenabnormalityofgenestructure,regulationwithetiopathogenesisofhumandiseasesGenediagnosisandgenetherapyintermsoftheoryandtechnologyofmolecularbiologyDrugdiscoveryandhealthcareintermsoftheoryandtechnologyofmolecularbiology第六頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LectureI:IntroductionOfMolecularBiologyDefinition,GoalandScopeFundamentalsAbriefhistoryMethodologyofMolecularBiologyRoleinMedicalsciencesprospective第七頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第八頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系“Weak”InteractionsChemicalbonds(covalent)haveenergiesof~101->2kcal/mole.STRONGWeakinteractionsHydrogenbonds~5kcal/moleVanderWaalsinteractions~1kcal/mole“Hydrophobic”interactionsLessclassifiable,aconsequenceofotherforces第九頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系HydrophobicinteractionsPolarmaterials(water)onbalancehaveattractiveintermolecularforces.Nonpolarmaterialshavenoparticulartendencytoassociate.Result:Nonpolarmaterialswithinanaqueouscompartmentassociatebecausetheyareexcludedbythemutuallyattractiveforcesbetweenthemoleculesofthemedium第十頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系NucleotidesBaseSugar(Base+Sugar=Nucleoside)Phosphate(Nucleoside+phosphate=Nucleotide)第十一頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十二頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十三頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十四頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十五頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十六頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十七頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十八頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系第十九頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LectureI:IntroductionOfMolecularBiologyDefinition,GoalandScopeFundamentalsAbriefhistoryMethodologyofMolecularBiologyRoleinMedicalsciencesprospective第二十頁(yè)，共五十四頁(yè)。GregorMendel(1822-1884)

第二十一頁(yè)，共五十四頁(yè)。第二十二頁(yè)，共五十四頁(yè)。MAURICEH.F.WILKINS(1916-)ROSALINDE.FRANKLIN(1920-1958)第二十三頁(yè)，共五十四頁(yè)。LinusCarlPauling(1901-1994)OswaldTheodoreAvery(1877-1955)第二十四頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系A(chǔ)briefhistory(timeline)

1839Schleiden&SchwannCelltheory

1859

Darwin: <<OriginofSpecies>>

1865

Mendel: Genetics

1869

Miescher: discoveredDNA

1902Sutten Chromosome1910,1916Morgan: geneareonchromosomes

1944Avery: identifiedDNAasthematerialgenesaremadeof

1953WatsonCrick： DNAstructure

1958Meselson&Stahl: semiconservativereplicationofDNA

1961Jacobetal: discoveredmRNA

1972Berg: recombinantDNAinvitro

1973Cohen: firstusedplasmidtocloneDNA

1977Gilbert&Sanger: sequence1986Mullis: PCR

1990Watsonetal: LauchedtheHGP

1997Wilmut: Dolly1998- Bioinformatics,Proteomes(ome)第二十五頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系MajorAchievementsofMolecularBiologyafter70sDNApolymerasedependentonRNA(Reversetranscription)Toolenzymes(restrictiveendonuclease,DNAligase,etc)SplitgeneDNASequencingMAbRibozymesPCRGeneregulationTransgenicorganismDNArecombinationinintroandinvivo(genetherapy)HGPiRNAProteomicsHapmap(SNPs)BioinformaticsSystemsbiology第二十六頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LectureI:IntroductionOfMolecularBiologyDefinition,GoalandScopeFundamentalsAbriefhistoryMethodologyofMolecularBiologyRoleinMedicalsciencesprospective第二十七頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系Physicalandchemicalapproaches_________________________________________________________Ultracentrifuge* 20s Sizeandshapeofmoleculein centrifugalfieldElectrophoresis* 30s separationofproteinandnucleic acidsbasedonsizeand/orcharge inelectricfieldElectronMicroscope 30s directlyvisualizationofcellarultra- structure,includingDNARadioisotopetracers* 40s trackingflowofmoleculethrougha metabolicpathwayX-raydiffraction* 50s providesprecisemeasurementof3- Dstructureofproteinandnucleic acidAminoacidanalysis* 50s determinationoforderofamino acidinproteinNucleicacidhybridization 60s quantitativeassessmentof similarityofRNAsorDNAsRecombinantDNA* 70s geneticengineeringofnovelgenes------------------------------------------------------------------------------------------------*DenotesassociatedwithNobelPrize第二十八頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系GeneticMethodsMutantorganismsrecoginizeaNovelprocessunravelacomlexmetabolicpathwayestablisharelationshipbetweenanidentifiedgeneanditspreviousunknownfunctionPuregenespin-pointsubstitutionordeletionreversegenetics

第二十九頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系ModelBiologicalsystemVirusBacteriaBacteriophageYeastWorm(C.elegant)Plant(Arabidopsis)FlyMouseRathuman

第三十頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LogicofmolecularbiologyTheefficiencyargumentPhylogenetichistoryQuantitativeassessmentModelbuildingParallelismStronginferenceOptimism第三十一頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LectureI:IntroductionOfMolecularBiologyDefinition,GoalandScopeFundamentalsAbriefhistoryMethodologyofMolecularBiologyRoleinMedicalsciencesprospective第三十二頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系Molecularmedicine

Molecularimmunology

Molecularpharmacology

Molecularpathology

Molecularentomology

MolucularMicrobiology

Moleculartaxanomy

Molecularbiomathmatics

Bioinformatics

第三十三頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系發(fā)育、分化與衰老細(xì)胞增殖調(diào)控神徑、內(nèi)分泌和免疫調(diào)控致病基因和易感基因的鑒定和克隆第三十四頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系

腦和神經(jīng)生物學(xué)

神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、信號(hào)傳遞：最富挑戰(zhàn)性、最復(fù)

雜的問(wèn)題之一。

腦約有3萬(wàn)個(gè)基因處于表達(dá)狀態(tài)

分子水平揭示腦的思維、記憶和學(xué)習(xí)等功能

治療精神病

第三十五頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系基因診斷特異性強(qiáng)、靈敏度高、簡(jiǎn)便快速。

遺傳?。▋?yōu)生優(yōu)育）傳染病(包括HIV)現(xiàn)已發(fā)展到對(duì)一些常見(jiàn)病(如糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化及精神分裂癥等)的診斷，還應(yīng)用于結(jié)核病、肝炎、傳染病及惡性腫瘤的診斷及法醫(yī)學(xué)鑒定。主要限制是造成疾病的基因突變多樣性，妨礙針對(duì)所有疾病進(jìn)行分子診斷試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。第三十六頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系基因診斷技術(shù)PCR技術(shù)核酸探針雜交技術(shù)基因芯片(genechip)技術(shù)限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)單核苷酸多態(tài)性(SNP)發(fā)展趨勢(shì)：“自動(dòng)化”、“程序化”、“非標(biāo)記技術(shù)”和“多病種”等特色。第三十七頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系基因治療1、基因替代(genereplacement)2、基因修正(genecorrection)3、基因增強(qiáng)(geneaugmentation)4、基因抑制(geneconstraint)和/或基因失活(geneinactivation)5、反義療法第三十八頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系基因治療希望與局限（1）基因治療癌癥未獲進(jìn)展（2）僅限于治療少數(shù)疾病，費(fèi)用昂貴（3）導(dǎo)入人體的目的基因表達(dá)水平（4）獲得長(zhǎng)期表達(dá)效果難

第三十九頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系在中藥學(xué)中的應(yīng)用蛋白質(zhì)或酶技術(shù)核酸技術(shù)：藥用植物鑒別、RFLP、RAPD、DNAfootprinting、biochip藥用植物育種藥用植物次生代謝產(chǎn)物第四十頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系生物制藥按生物化學(xué)性質(zhì)分為：氨基酸類、有機(jī)酸、醇酮類、維生素、酶及輔酶類、脂類、多肽和蛋白質(zhì)類、核酸類及其衍生物、多糖等。按生物工程學(xué)科分為：基因工程制藥(上百種多肽藥物)、細(xì)胞工程制藥、微生物工程制藥和酶工程制藥四大類。轉(zhuǎn)基因的動(dòng)植物

第四十一頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系生物制藥發(fā)展趨勢(shì)1、動(dòng)物細(xì)胞高效表達(dá)和細(xì)胞大量培養(yǎng)。2、蛋白質(zhì)工程和蛋白質(zhì)雜交研究。3、藥物劑型研究。4、藥物配伍研究。5、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的生物技術(shù)研究。6、研究開(kāi)發(fā)第二代生物技術(shù)藥物，即核酸、糖、脂類三類藥物。

第四十二頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系疫苗研制

1、亞基疫苗2、多肽疫苗3、活體重組疫苗4、多價(jià)疫苗5、DNA疫苗:流感DNA、狂犬病DNA疫苗、乙肝DNA疫苗、結(jié)核病DNA疫苗、瘧疾DNA疫苗

第四十三頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系環(huán)境監(jiān)測(cè)與凈化

基因探針：飲用水，6000兒童/天死

“超級(jí)菌”、“超級(jí)質(zhì)?！保盒镣椤⒁淹楹凸锿?、二甲苯和甲苯、樟腦、萘，

石油中的烴類化合物

重金屬、致癌物、農(nóng)藥和殺蟲劑

第四十四頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系LectureI:IntroductionOfMolecularBiologyDefinition,GoalandScopeFundamentalsAbriefhistoryMethodologyofMolecularBiologyRoleinMedicalsciencesprospective第四十五頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系人類重大疾病蛋白質(zhì)組學(xué)建立國(guó)際水平的技術(shù)平臺(tái)選擇與人類重要生命活動(dòng)相關(guān)的系統(tǒng)、器官、細(xì)胞，確立或發(fā)現(xiàn)500種人類新型蛋白質(zhì)并探索其表達(dá)規(guī)律和作用網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)重大疾病如肝炎、肝癌、心血管病相關(guān)的蛋白質(zhì)群，為防治提供新的預(yù)警、診斷標(biāo)志和藥物靶標(biāo)。第四十六頁(yè)，共五十四頁(yè)。遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系人類蛋白質(zhì)組正式啟動(dòng)2001年成立國(guó)際人類蛋白質(zhì)組組織（HUPO），2003.12.15啟動(dòng)兩個(gè)首批行動(dòng)計(jì)劃。人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃（HLPP）由中國(guó)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)