分子生物學(xué)與基因工程第一講(共29張PPT)精選

分子生物學(xué)與基因工程(jīyīngōngchéng)第一講第一頁(yè)，共29頁(yè)。第一(dìyī)講緒論第二頁(yè)，共29頁(yè)。主要內(nèi)容分子生物學(xué)與基因工程含義(hányì)分子生物學(xué)與基因工程發(fā)展簡(jiǎn)史分子生物學(xué)與基因工程基本內(nèi)容與其他學(xué)科的關(guān)系幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題其他第三頁(yè)，共29頁(yè)。生物學(xué)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的研究歷程。最早人們從研究動(dòng)物和植物的形態(tài)、解剖和分類開(kāi)始，隨著細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)的發(fā)展，研究進(jìn)入(jìnrù)細(xì)胞水平。到20世紀(jì)中葉以來(lái)，生物學(xué)以生物大分子為研究目標(biāo)，分子生物學(xué)（MolecularBiology）開(kāi)始形成了獨(dú)立的學(xué)科，這是對(duì)生物界的認(rèn)識(shí)不斷深入的過(guò)程。第四頁(yè)，共29頁(yè)。第五頁(yè)，共29頁(yè)。許多發(fā)育相關(guān)基因紛紛克隆成功，如控制果蠅體節(jié)發(fā)育的Homeo基因、金魚草的的花瓣(huābàn)發(fā)育基因DEF等?！禛enesⅧ》Lewin.生物學(xué)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的研究歷程。測(cè)定了肌紅蛋白和血紅蛋白的高級(jí)結(jié)構(gòu)Biotechnology&Bioengineering80年代，Mullis發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PolymeraseChainReaction，PCR）技術(shù)；AdrianSlater,etal《PlantBiotechnology-Thegeneticmanipulationofplant》Oxforduniverssitypress.基因與基因組的結(jié)構(gòu)與序列特征神經(jīng)系統(tǒng)分子生物學(xué)的研究造成神經(jīng)生物學(xué)的革命性變化。PlantMolecularBiology人乳頭狀瘤病毒(HPV)和HIV的發(fā)現(xiàn)Andrew、Craig到目前為止，人們已完成包括人和水稻等重要模式生物的基因組測(cè)序工作。第一(dìyī)講緒論《分子生物學(xué)基礎(chǔ)》楊歧生編著浙江大學(xué)出版社從廣義來(lái)講，蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的研究都屬于分子生物學(xué)的范疇，也就是從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。例如，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)(yùndòng)和功能，酶的作用機(jī)理和動(dòng)力學(xué)，膜蛋白結(jié)構(gòu)與功能及跨膜運(yùn)輸?shù)榷紝儆诜肿由飳W(xué)的研究?jī)?nèi)容。1分子生物學(xué)與基因工程(jīyīngōngchéng)的含義第六頁(yè)，共29頁(yè)。從狹義上講，分子生物學(xué)主要(zhǔyào)是研究生物體主要(zhǔyào)遺傳物質(zhì)-基因或DNA的結(jié)構(gòu)及其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)節(jié)控制等過(guò)程的科學(xué)。當(dāng)然，也涉及到與這些過(guò)程有關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。第七頁(yè)，共29頁(yè)?；蚬こ淌侵笇⒁环N或多種生物體(共體)的基因或基因組提取出來(lái),或者人工合成的基因,按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)體外加工重組,通過(guò)一定(yīdìng)的方法,轉(zhuǎn)移到另一種生物體(受體)的細(xì)胞內(nèi),使之能在受體細(xì)胞遺傳并獲得新的遺傳性狀的技術(shù)。第八頁(yè)，共29頁(yè)。2分子生物學(xué)與基因工程(jīyīngōngchéng)發(fā)展簡(jiǎn)史1944年，Avery在肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生；1953年，Watson和Crick在Nature雜志（171：737～738）上提出了著名的DNA雙螺旋模型，為分子生物學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；1956年，Kornberg在大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞提取液中實(shí)現(xiàn)了DNA的合成；第九頁(yè)，共29頁(yè)。1958年，Crick提出了遺傳信息的傳遞規(guī)律，即著名的“中心法則”；同年，Meselson與Stahl用實(shí)驗(yàn)證明了DNA復(fù)制是一種(yīzhǒnɡ)半保留復(fù)制；1959年，Uchoa發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的多核苷酸磷酸化酶，成功地合成了RNA，研究并重建了將基因內(nèi)的遺傳信息通過(guò)RNA中間體翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程；1961年，Nirenberg和Matthaei破譯了所有三聯(lián)體密碼子；同年，法國(guó)科學(xué)家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子模型；第十頁(yè)，共29頁(yè)。1962年，Arber首次發(fā)現(xiàn)DNA限制性內(nèi)切酶的存在；1970年，Smith首次從大腸桿菌中分離到第一個(gè)限制性內(nèi)切酶；同年，Temin和Baltimore首次發(fā)現(xiàn)在病毒中存在以RNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄成DNA的逆轉(zhuǎn)錄酶；1972年，Berg構(gòu)建了世界上第一個(gè)重組DNA分子，開(kāi)辟了生物學(xué)新領(lǐng)域(lǐnɡyù)-遺傳工程；1977年，Robert和Sharp在研究腺病毒的mRNA合成時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了斷裂基因的存在；1977年，Sanger和Gilbert分別提出了兩種DNA測(cè)序技術(shù)-酶法（或雙脫氧鏈終止法）和化學(xué)修飾法；第十一頁(yè)，共29頁(yè)。1981年，Cech和Altman首次發(fā)現(xiàn)RNA具有生物催化功能；1983年，Mullis發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PolymeraseChainReaction，PCR）技術(shù)，極大地推動(dòng)了分子生物學(xué)的發(fā)展；1990年，人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)，同時(shí)先后開(kāi)展多種模式生物的基因組測(cè)序。標(biāo)志著生命科學(xué)研究進(jìn)入“基因組學(xué)”時(shí)代(shídài)；1994年，Wilkins和Williams等首次提出了蛋白質(zhì)組的概念；1997年，Wilmut等首次成功地從體細(xì)胞中克隆出羊-Dolly；到目前為止，人們已完成包括人和水稻等重要模式生物的基因組測(cè)序工作。生命科學(xué)研究進(jìn)入“蛋白質(zhì)組學(xué)”的新的發(fā)展階段。第十二頁(yè)，共29頁(yè)。分子生物學(xué)與基因工程發(fā)展(fāzhǎn)的幾個(gè)里程碑上個(gè)世紀(jì)50年代，Watson和Crick提出了的DNA雙螺旋模型；60年代，法國(guó)科學(xué)家Jacob和Monod提出了的乳糖操縱子模型；70年代，Berg首先發(fā)現(xiàn)了DNA連接酶，并構(gòu)建了世界上第一個(gè)重組DNA分子；80年代，Mullis發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PolymeraseChainReaction，PCR）技術(shù)；90年代，開(kāi)展了“人類基因組計(jì)劃”和模式(móshì)生物的基因組測(cè)序，分子生物學(xué)進(jìn)入“基因組時(shí)代”；目前，分子生物學(xué)進(jìn)入了“后基因組時(shí)代”或“蛋白質(zhì)組時(shí)代”。第十三頁(yè)，共29頁(yè)?！犊茖W(xué)》是發(fā)表最好的原始研究論文、以及綜述和分析當(dāng)前研究和科學(xué)政策的同行評(píng)議的期刊。4分子生物學(xué)與其他(qítā)學(xué)科的關(guān)系1997年，Wilmut等首次成功地從體細(xì)胞中克隆出羊-Dolly；1分子生物學(xué)與基因工程(jīyīngōngchéng)的含義1972年，Berg構(gòu)建了世界上第一個(gè)重組DNA分子，開(kāi)辟了生物學(xué)新領(lǐng)域(lǐnɡyù)-遺傳工程；目前，分子生物學(xué)進(jìn)入了“后基因組時(shí)代”或“蛋白質(zhì)組時(shí)代”。提出DNA測(cè)序法-化學(xué)修飾法吳乃虎《基因工程(jīyīngōngchéng)原理》（第二版）高等教育出版社1998《科學(xué)》是發(fā)表最好的原始研究論文、以及綜述和分析當(dāng)前研究和科學(xué)政策的同行評(píng)議的期刊。1961年，Nirenberg和Matthaei破譯了所有三聯(lián)體密碼子；蛋白致病因子－朊蛋白的發(fā)現(xiàn)基因工程的基本操作程序1外文(wàiwén)期刊標(biāo)志著生命科學(xué)研究進(jìn)入“基因組學(xué)”時(shí)代(shídài)；Pearsonprenticehall.生物學(xué)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的研究歷程。分子生物學(xué)與基因工程(jīyīngōngchéng)第一講人名年份獲獎(jiǎng)內(nèi)容Kossel1910分離出腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸UchoaKornberg1959RNA的合成DNA的復(fù)制WatsonCrick1962提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)KendrewPerutz1962測(cè)定了肌紅蛋白和血紅蛋白的高級(jí)結(jié)構(gòu)JacobMonod1965提出了乳糖操縱子學(xué)說(shuō)NirenbergHollyKhorana1969破譯DNA遺傳密碼闡明tRNA的結(jié)構(gòu)首次人工合成核酸分子分子生物學(xué)領(lǐng)域(lǐnɡyù)獲得諾貝爾獎(jiǎng)一覽表第十四頁(yè)，共29頁(yè)。人名年份獲獎(jiǎng)內(nèi)容TeminBaltimore1975逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)Arber1978DNA限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)Sanger19581980測(cè)定了牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)提出DNA測(cè)序法-酶法Gilbert1980提出DNA測(cè)序法-化學(xué)修飾法Berg1980發(fā)現(xiàn)DNA連接酶并構(gòu)建了第一個(gè)重組分子KohlerMilsteinJerne1984提出了單克隆抗體技術(shù)McClintock1988跳躍基因的發(fā)現(xiàn)AltmanCech1989RNA具有生物催化功能第十五頁(yè)，共29頁(yè)。人名年份獲獎(jiǎng)內(nèi)容BishopVarmus1989正常細(xì)胞同樣帶有原癌細(xì)胞RobertsSharp1993斷裂基因的發(fā)現(xiàn)Mullis1993發(fā)明了PCR儀Smith1993發(fā)明了寡聚核苷酸定點(diǎn)突變法GilmanRodbell1994G蛋白的發(fā)現(xiàn)LewisNussleinWieschaus1995鑒定了控制果蠅體節(jié)發(fā)育基因第十六頁(yè)，共29頁(yè)。人名年份獲獎(jiǎng)內(nèi)容Stanley1997蛋白致病因子－朊蛋白的發(fā)現(xiàn)Gunter1999蛋白質(zhì)具有控制其運(yùn)輸和定位的內(nèi)在信號(hào)

HartwellHuntNurse2001發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子AgreMacKinnon2003細(xì)胞膜離子通道的結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究ROSE等2004泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解Kornberg2006發(fā)現(xiàn)真核生物轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)Andrew、Craig2006發(fā)現(xiàn)RNA干擾現(xiàn)象Smith等2007胚胎干細(xì)胞和哺乳動(dòng)物DNA重組

Hausen

等2008人乳頭狀瘤病毒(HPV)和HIV的發(fā)現(xiàn)

錢永健等2008綠色熒光蛋白的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用第十七頁(yè)，共29頁(yè)。3.1分子生物學(xué)的研究(yánjiū)內(nèi)容核酸的結(jié)構(gòu)基因與基因組的結(jié)構(gòu)與序列特征DNA生物合成（復(fù)制）DNA損傷與修復(fù)(xiūfù)DNA重組RNA生物合成（轉(zhuǎn)錄）蛋白質(zhì)的生物合成基因表達(dá)調(diào)控第十八頁(yè)，共29頁(yè)?；?jīyīn)工程研究的主要內(nèi)容克隆載體研究:cloningvector受體系統(tǒng)的研究:hostcellsystem目的基因(jīyīn)的研究:targetgene生物基因(jīyīn)組學(xué)的研究:genomicresearch應(yīng)用研究:application3.2基因工程的主要研究(yánjiū)內(nèi)容第十九頁(yè)，共29頁(yè)?；蚬こ痰幕静僮鞒绦蚍蛛x獲得目的基因限制性核酸內(nèi)切酶將切割外源DNA和載體DNA連接酶將外源DNA和載體連接，組成重組DNA分子。將重組DNA分子引入受體細(xì)胞帶有重組體的細(xì)胞培養(yǎng)擴(kuò)增，獲得大量的細(xì)胞繁殖群體篩選和鑒定轉(zhuǎn)化細(xì)胞進(jìn)一步研究分析，實(shí)現(xiàn)功能蛋白(dànbái)的表達(dá)第二十頁(yè)，共29頁(yè)。發(fā)育生物學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系許多發(fā)育相關(guān)基因紛紛克隆成功，如控制果蠅體節(jié)發(fā)育的Homeo基因、金魚草的的花瓣(huābàn)發(fā)育基因DEF等。上述基因的克隆已開(kāi)辟了發(fā)育分子生物學(xué)的嶄新研究領(lǐng)域，并在近年來(lái)獲得較大進(jìn)展。4分子生物學(xué)與其他(qítā)學(xué)科的關(guān)系第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。在植物生理學(xué)方面光合作用的研究已進(jìn)入分子水平。一些植物的葉綠體DNA的全序列測(cè)定已經(jīng)完成，光合作用有關(guān)的基因如光系統(tǒng)(xìtǒng)I和II、電子傳遞鏈、二磷酸核酮糖羧化/加氧酶等的表達(dá)調(diào)控研究都已基本完成，使光合作用研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。植物(zhíwù)生理學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。神經(jīng)科學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系(guānxì)神經(jīng)系統(tǒng)分子生物學(xué)的研究造成神經(jīng)生物學(xué)的革命性變化。如乙酰膽堿受體的分離純化和基因(jīyīn)克隆已經(jīng)完成。神經(jīng)通道也已得到純化和基因(jīyīn)克隆，分子生物學(xué)滲入神經(jīng)科學(xué)已產(chǎn)生了分子神經(jīng)生物學(xué)。第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。5當(dāng)前分子生物學(xué)與基因工程(jīyīngōngchéng)的幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題一些重大疾病的致病分子機(jī)理研究(yánjiū)（如癌癥、HIV、SARS和禽流感等）；基因與發(fā)育的關(guān)系；抗病分子作用機(jī)制研究(yánjiū)；分子育種技術(shù)的建立與發(fā)展第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。主要(zhǔyào)參考書《現(xiàn)代分子生物學(xué)》朱玉賢主編高等教育出版社《分子生物學(xué)基礎(chǔ)》楊歧生編著浙江大學(xué)出版社《分子生物學(xué)》閻隆飛主編中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社《分子生物學(xué)》楊榮武主編南京大學(xué)出版社《分子生物學(xué)》陳啟民等編著南開(kāi)大學(xué)(nánkāidàxué)出版社《高級(jí)分子生物學(xué)要義》特懷曼編著科學(xué)出版社《分子生物學(xué)精要》Malacinski著化學(xué)工業(yè)出版社《GenesⅧ》Lewin.Pearsonprenticehall.2004《Molecularbiologyofgene》（fifthedition）Watson,etalGoldspringharborLaboratorypress.2004第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。張惠展《基因工程(jīyīngōngchéng)》華東理工大學(xué)出版社2005閆新甫《轉(zhuǎn)基因植物》科學(xué)出版社2003王關(guān)林等《植物基因工程(jīyīngōngchéng)》（第二版）科學(xué)出版社2002吳乃虎《基因工程(jīyīngōngchéng)原理》（第二版）高等教育出版社1998AdrianSlater,etal《PlantBiotechnology-Thegeneticmanipulationofplant》Oxforduniver