第一講 醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論課件

21世紀的熱門科學(xué)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)medicalmolecularbiology

2012.2任課教師：宋方洲等生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

日本九州大學(xué)博士，重慶醫(yī)科大學(xué)二級教授、博士生導(dǎo)師，華中科技大學(xué)兼職博導(dǎo)，國務(wù)院政府特殊津貼獲得者，省部級有突出貢獻的中青年專家，教育部首批“高等學(xué)校骨干教師計劃”項目獲得者，國家自然科學(xué)基金項目同行評審專家，中國細胞生物學(xué)會理事，中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)分會委員，重慶市生物化學(xué)與分子生物學(xué)會副理事長，重慶市首屆學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，重慶市生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點學(xué)科帶頭人，重慶市首批教授級科技咨詢專家,《Gene》《CancerBiol.Ther.》《MolecularandCellularEndocrinology》《中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)報》《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》等雜志審稿專家。自我介紹第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

主要從事分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)的教學(xué)與研究工作，主持和承擔國家自然科學(xué)基金及國家和省部級重點科研項目40余項，獲省部級一等獎二項、二等獎一項，三等獎一項，獲國家發(fā)明專利四項，先后在CancerBiol.Ther.、FoodChemistry、GenesCells、Gene、Mol.CellEndocrinol.和《中國科學(xué)》等國內(nèi)外著名雜志發(fā)表論文150余篇，主編和參編教材、專著多部，已指導(dǎo)博士后1名、博士和碩士研究生40余名，現(xiàn)指導(dǎo)在讀博(1名印度博士留學(xué)生)、碩士20名。自我介紹第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論主要研究方向：1.腫瘤的細胞與分子生物學(xué)；

2.功能基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)；

3.基因工程藥物與基因治療。

聯(lián)系電話：（O）電子信箱：fzsongc

自我介紹第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論1.什么是分子生物學(xué)？2.分子生物學(xué)包括哪些內(nèi)容？3.學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的意義？4.如何開展分子生物學(xué)的研究？第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論人類目前面臨的現(xiàn)狀與形勢——

一個沉重的話題第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論地球怎么了？第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論地球怎么了？地震暴雨干旱泥石流SARS禽流感豬鏈球菌甲流感超級細菌蜱蟲——布尼亞病毒第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論敢問路在何方？第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論生命科學(xué)前沿科學(xué)與技術(shù)

——分子生物學(xué)第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論SARS病毒基因及蛋白系統(tǒng)分析

目的：分析比較SARS病毒與冠狀病毒科中病毒基因和蛋白的同源性。方法：利用互聯(lián)網(wǎng)、分子生物學(xué)軟件對SARS病毒與冠狀病毒科中病毒基因和蛋白同源性分析，構(gòu)建蛋白進化樹。結(jié)果：SARS病毒在某些區(qū)域基因序列與冠狀病毒存在相當大的差異，具有自身比較保守的基因組序列結(jié)構(gòu)。SARS病毒的三個結(jié)構(gòu)蛋白(S、M和N)中與同科其他病毒存在很高的同源性；不同地域SARS病毒的基因序列存在差異。

結(jié)論：SARS病毒不是其他冠狀病毒的變異體，而是一種與冠狀病毒類似，可能早已經(jīng)獨立存在，此前未被人類所認識的新病毒。

鄭州大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2003,38(3):338-341.第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

SARS病毒的基因組研究概述

對SARS-CoV的基因組特征、基因組序列、基因組變異,以及基因組編碼蛋白作了綜述,提示SARS-CoV基因組為無分段的單鏈正義RNA,存在極強的變異能力,其對應(yīng)氨基酸序列也存在極多的變異點

,探索了解SARS-CoV的致病機理

懷化學(xué)院學(xué)報,2004,23(5):59-62

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

廣東人H5N1毒株P(guān)B2基因進化和特性

結(jié)果:1997/200648株毒株P(guān)B2基因核苷酸序列同源性分成兩組,1997/1998毒株為第一組(G1),2003/2006毒株為第二組(G2).PB2基因錯義置換導(dǎo)致101個氨基酸位點變異,占比例13.3%(101/759).PB2基因Ks值為39.4×10-6～63.4×10-6Nt/d,Ka值為3.36×10-6～5.11×10-6Nt/d;提示PB2基因進化主要受到自發(fā)突變影響.2003/2006毒株(包括毒株GD-01-06)僅保留一個糖基化位點(NPT301-303),丟失3個糖基化位點,可能影響蛋白致病性和抗原性.

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論結(jié)論:目前PB2基因進化分成兩組,主要受到除自發(fā)突變影響;PB2基因丟失3個糖基化位點可能影響蛋白致病性.人禽流感H5N1毒株P(guān)B2基因在自然界變異非常頻繁,不斷變異將影響H5N1毒株在人-人傳播能力和引發(fā)大流行.

第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2007,28(17):1547-1550

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論2009年新型甲型H1N1流感病毒全基因組序列重組分析

結(jié)果:2009年3月以來爆發(fā)的新型A/H1N1病毒株聚合酶B1(polymeraseB1,PB1)基因來自于人H3N2，其同源性為93.7%；聚合酶B2(polymeraseB2,PB2)和聚合酶A(polymeraseA,PA)與禽H5N1同源性較高，同源性分別為89.0%、89.9%；血凝素(hemagglutinin,HA)、核蛋白(nucleoprotein,NP)和非結(jié)構(gòu)蛋白(non-structuralprotein,NS)與北美地區(qū)豬H1N1同源性較高，同源性分別為91.7%、93.1%和93.1%；第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論神經(jīng)氨酸酶(neuraminidase,NA)和基質(zhì)蛋白(matrixprotein,MP)與歐洲地區(qū)豬H1N1同源性較高，同源性分別為90.5%、95.5%。全基因序列同源性分析發(fā)現(xiàn)2009年新型A/H1N1病毒與北美地區(qū)豬H1N1病毒同源性最高，為83.9%。

結(jié)論:2009年新型甲型H1N1流感病毒可能是人H3N2、北美地區(qū)豬H1N1、歐洲地區(qū)豬H1N1、禽H5N1的基因重排病毒。

第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2009,30(6):637-640

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論2009新型甲型H1N1流感病毒聚合酶編碼基因進化分析

結(jié)果:不同地區(qū)分離的2009年新型甲型H1N1流感病毒的聚合酶PA、PB1和PB2編碼基因均具有高度同源性,并聚集在一個獨特的進化支上,與豬流感病毒對應(yīng)基因接近。三者均與2005年美國愛荷華州分離的人A/H1N1病毒基因(A/Iowa/CEID23/2005/H1N1)具有高度的相似性。2009年新型甲型H1N1流感病毒、2005年美國愛荷華州流行的H1N1(DQ889682)病毒PB2蛋白第627位氨基酸與禽類流感病毒相同,均為谷氨酸,而與其他人A/H1N1(1918-2008年)病毒的賴氨酸不同。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

結(jié)論:2009年新型甲型H1N1流感病毒聚合酶基因可能來源于2005年美國愛荷華州分離的人A/H1N1病毒,禽流感病毒可能參與了聚合酶基因的重排過程。

第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2009,30(6):632-636.

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論甲型H1N1流感病毒

是A型流感病毒，攜帶有H1N1亞型豬流感病毒毒株，包含有禽流感、豬流感和人流感三種流

感病毒的脫氧核糖核酸（DNA）基因片斷.

同時擁有亞洲豬流感和非洲豬流感病毒特征。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

歐美發(fā)現(xiàn)甲流變異病例

挪威公共衛(wèi)生研究院11月20日在其網(wǎng)站上公布了甲型H1N1流感發(fā)生變異的消息。已經(jīng)在三名患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)變異的甲流病毒，其中兩人已經(jīng)死于新型甲流，另一人病情嚴重。

并指出，這是一個純粹的自然選擇過程。

《參考消息》2009.11.22第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

甲流若和禽流重組變異是重大災(zāi)難

中國工程院院士鐘南山11月27日出席相關(guān)活動時表示,目前在做好甲流防控的同時,還應(yīng)警惕甲流和禽流感發(fā)生重組變異。這種情況若出現(xiàn)，“將是一個非常大的災(zāi)難”第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

中國人基因南北有別

通過對8200名華人的基因進行大規(guī)模分析顯示，中國北方人與南方人的基因存在細微差異。

這些變異可能產(chǎn)生臨床結(jié)果并影響疾病的發(fā)展，幫助我們了解疾病，從而采取有針對性的預(yù)防并最終找到治療方法。

比如鼻咽癌在中國南方人中比較普遍，但在北方人中卻不常見。這是否與基因變異有關(guān)？

——《美國人類遺傳學(xué)雜志》《參考消息》2009.11.27第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

本課程的說明

一、本課程的特點生命科學(xué)的帶頭學(xué)科，發(fā)展迅猛二、講授的內(nèi)容(見下頁)

三、講授的方式最新動態(tài)，引領(lǐng)探索、創(chuàng)新思維多提問題，少給答案，讓同學(xué)思考四、講授的人員五、教材的及參考書的選用六、考核的方式和以往的考試情況七、對學(xué)生的要求第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

教授的最高境界：

中國有句古話

授人以魚不如授人以漁！

——

傳授給人既有知識，不如傳授給人學(xué)習(xí)知識的方法。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論課程內(nèi)容第一講概論宋方洲教授第二講基因表達與調(diào)控羅中禮副教授第三講PCR與DNA測序羅中禮副教授第四講RNA干擾技術(shù)羅中禮副教授第五講分子雜交與基因芯片宋方洲教授第六講基因工程（PBL教學(xué)）羅中禮副教授第七講基因工程羅中禮副教授第八講酵母雙雜交技術(shù)羅中禮副教授第九講基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)宋方洲教授第十講基因與疾病羅中禮副教授第十一講基因診斷羅中禮副教授第十二講基因治療羅中禮副教授第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論生命科學(xué)的中心法則RNA一條主線：遺傳信息的傳遞—信息流二個階段：遺傳信息的表達—轉(zhuǎn)錄和翻譯三個層面：1.DNA2.RNA3.蛋白質(zhì)第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

第一章概論

第一節(jié)分子生物學(xué)的概念

第二節(jié)分子生物學(xué)與生物化學(xué)的聯(lián)系和區(qū)別

第三節(jié)分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容

第四節(jié)分子生物學(xué)的發(fā)展歷史

第五節(jié)分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

第六節(jié)21世紀分子生物學(xué)發(fā)展的新趨勢

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

分子生物學(xué)（molecularbiology）是一門從分子水平研究生命現(xiàn)象、生命本質(zhì)、生命活動及其規(guī)律的科學(xué)。

21世紀被稱為“生物學(xué)世紀”,或稱為“生物學(xué)時代”(其他還有信息時代、知識經(jīng)濟時代等的說法)，生命科學(xué)已成為科學(xué)的前沿，而分子生物學(xué)是生命科學(xué)的帶頭學(xué)科。可見其地位和重要性。第一節(jié)分子生物學(xué)的概念第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

分子生物學(xué)既是一門年輕又是一門發(fā)展非常迅速的學(xué)科，真可謂是日新月異。分子生物學(xué)技術(shù)（如重組DNA技術(shù)）已廣泛應(yīng)用和滲透到生物學(xué)、遺傳學(xué)、細胞學(xué)、微生物學(xué)、進化學(xué)、腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、藥理學(xué)、發(fā)育學(xué)、病毒學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、生藥學(xué)、法醫(yī)學(xué)等與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)有關(guān)的研究領(lǐng)域。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

由于分子生物學(xué)與其他學(xué)科的滲透和結(jié)合，從而形成了眾多的分子生物學(xué)分支：如分子遺傳學(xué)、分子細胞生物學(xué)、分子微生物學(xué)、分子進化學(xué)，分子腫瘤學(xué)、分子免疫學(xué)、分子藥理學(xué)、分子發(fā)育學(xué)、分子病毒學(xué)、分子神經(jīng)生物學(xué)、分子生藥學(xué)、分子法醫(yī)學(xué)等等……

隨著分子生物學(xué)科學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步,幾乎所有的生物學(xué)都可與分子生物學(xué)結(jié)合，都可能用到第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論分子生物學(xué)知識和分子生物學(xué)技術(shù)。因此，科學(xué)界都認為，21世紀將是分子生物學(xué)得到進一步發(fā)展并占統(tǒng)治地位，將深刻影響到生命科學(xué)的各個領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)（medicalmolecularbiology）是分子生物學(xué)的一個重要分支，是一門新興的交叉學(xué)科。它是從分子水平上研究人體在正常和疾病狀態(tài)下的生命活動規(guī)律，從分子水平開展人類疾病的預(yù)防、診斷和治療研究的一門科學(xué)。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論1.聯(lián)系2.區(qū)別（1）研究方向上

（2）研究方法上

第二節(jié)分子生物學(xué)與生物化學(xué)的聯(lián)系和區(qū)別

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論“分子生物學(xué)”顧名思義，必須研究分子，是從分子水平上研究生物學(xué)，研究生命現(xiàn)象、生命活動及其規(guī)律。但其研究的重點不是化學(xué)，而是生物學(xué)?，F(xiàn)代生物化學(xué)是從分子水平上研究生命化學(xué)現(xiàn)象。其研究的重點是化學(xué)，而不是生物學(xué)。因為分子生物學(xué)是從生物化學(xué)、生物物理、遺傳學(xué)、微生物學(xué)等多門學(xué)科，經(jīng)過相互雜交、相互滲透而產(chǎn)生出來的，所以：1.聯(lián)系

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

從學(xué)科范疇講，分子生物學(xué)包括了生物化學(xué)；從研究的基本內(nèi)容講,遺傳信息流：DNA→mRNA→蛋白質(zhì)的過程，其許多內(nèi)容又屬于生物化學(xué)的范疇。因此，分子生物與生物化學(xué)這兩門學(xué)科是“你中有我”“我中有你”，難于區(qū)分。但是，生物化學(xué)不等于分子生物學(xué)。可從其研究方向和研究方法來區(qū)別。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

分子生物學(xué)主要研究蛋白質(zhì)、核酸和其它大分子的結(jié)構(gòu)與功能以及它們之間的相互作用，著重解決細胞中遺傳信息傳遞和代謝調(diào)節(jié)的問題。

生物化學(xué)主要研究大、小分子在生命活動的代謝過程，特別是參與糖酵解過程、脂肪氧化過程、三羧酸循環(huán)等代謝過程的大量的小分子的代謝轉(zhuǎn)化更是生物化學(xué)的重要課題。但這些都不屬于分子生物學(xué)的研究范疇。2．區(qū)別

（1）研究方向上第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

所以，兩者在研究內(nèi)容上有相同之處，但在研究方向上，分子生物學(xué)的著重點是大分子的結(jié)構(gòu)和功能，而生物化學(xué)則是分子的代謝轉(zhuǎn)化。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

分子生物學(xué)是以射線衍射等物理學(xué)方法研究大分子結(jié)構(gòu)，采用生物化學(xué)與遺傳學(xué)相結(jié)合的方法探索其功能，解決大分子結(jié)構(gòu)與功能及其代謝調(diào)節(jié)的關(guān)系。

生物化學(xué)主要是采用生物化學(xué)與化學(xué)的方法，探索生命化學(xué)過程，解決分子轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)換的問題。所以，兩者在分離、純化生物分子時，可能采用同樣的方法，但在分別探索其研究內(nèi)容時，卻會采用明顯不同的方法。（2）研究方法上第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

分子生物學(xué)如前所述，必須研究分子。所以，分子生物學(xué)的研究，幾乎都是圍繞核酸和蛋白質(zhì)進行的（因為這兩類大分子在生物體內(nèi)和生命活動中扮演了最重要的角色）。主要研究內(nèi)容：

1.從核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、基因組的結(jié)構(gòu)與功能到基因的復(fù)制、表達、調(diào)控及其生物學(xué)效應(yīng)；第三節(jié)分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論2.從生物大分子之間的相互作用到這些相互作用構(gòu)成的細胞間通訊和細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；

3.從對基因的結(jié)構(gòu)、功能、表達調(diào)控的分析到基因的制備、改造、調(diào)控、應(yīng)用所需的各種技術(shù)體系。以上構(gòu)成了分子生物學(xué)的基本研究內(nèi)容。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)是分子生物學(xué)的一個重要分支，它主要研究人體發(fā)育、分化和衰老的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，細胞增殖調(diào)控的分子基礎(chǔ)，人體三大功能調(diào)控系統(tǒng)（神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫）的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，基因的結(jié)構(gòu)異?；蛘{(diào)控異常與疾病發(fā)生、發(fā)展之間的關(guān)系；同時，應(yīng)用分子生物學(xué)理論和技術(shù)體系開展疾病的基因診斷和基因治療、生物制藥以及衛(wèi)生防疫。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論一、分子生物學(xué)的形成

二、分子生物學(xué)的發(fā)展

三、分子生物學(xué)取得的成就

第四節(jié)分子生物學(xué)發(fā)展歷史重點：1950年代后分子生物學(xué)的發(fā)展第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論分子生物學(xué)這門學(xué)科的孕育和形成經(jīng)歷了100多年的時間。1.1859年C.Darwin

在《OntheOriginofSpecies》這一名著中，提出了物種進化的自然選擇學(xué)說——達爾文進化論。（1）生物的來源——進化（2）生物的性狀——遺傳（3）進化的動力——選擇一、分子生物學(xué)的形成

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論2.1865年G.Mendel發(fā)表豌豆雜交實驗結(jié)果，提出了遺傳學(xué)的兩大遺傳規(guī)律——分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律，并認為是生物體內(nèi)的遺傳因子或遺傳顆?？刂粕镄誀?。但他的結(jié)論直到1900年才被得到認可和重視（被稱為孟德爾規(guī)律再發(fā)現(xiàn)或重新發(fā)現(xiàn)）。人們開始把控制遺傳性狀的遺傳單位稱為基因(gene)。3.1839年細胞學(xué)說的提出；4.1869年發(fā)現(xiàn)DNA；隨后，RNA也被發(fā)現(xiàn);第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論5.1879年染色體的發(fā)現(xiàn)；并認為染色體最可能是DNA、

RNA和蛋白質(zhì)的一種；6.1902年染色體學(xué)說的產(chǎn)生。合理解釋了Mendel的實驗

結(jié)果；7.1910年發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的第三大遺傳規(guī)律——連鎖遺傳

規(guī)律，證明基因的確存在于染色體上，并呈線狀排列。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論8.1944年證實了DNA是攜帶遺傳信息、構(gòu)成染色體的生物大分子；9.1953年J.WatsonF.Crick借助于幾個實驗室的研究成就，根據(jù)DNA的X射衍射圖譜，提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，用分子結(jié)構(gòu)的特征解釋了生命現(xiàn)象的最基本問題——基因復(fù)制的機制，從而真正開始從分子水平上研究生命活動。生物學(xué)研究也從此進入了分子生物學(xué)時代。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論10.1953—1970年，隨著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和確定,帶來了分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，也就是分子生物學(xué)理論和技術(shù)體系逐步形成的時期。mRNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)；DNA半保留復(fù)制機理、操縱子學(xué)說等的提出；遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)，其通用性的證明；1966年，64個密碼子破譯；中心法則：DNA→RNA→蛋白質(zhì)建立,標志著分子生物學(xué)學(xué)科理論體系形成；重組DNA技術(shù)的建立,使得分子生物學(xué)的技術(shù)體系初步形成。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論11.1965年Watson等編著了《Molecularbiologyofthegene》；1970年他們又出版了第二版《Molecularbiologyofthegene》，標志著分子生物學(xué)形成了較為完整的理論體系，從而形成了一門較為獨立的學(xué)科。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論二、分子生物學(xué)的發(fā)展

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論上個世紀70年代以后,分子生物學(xué)飛速發(fā)展，理論體系和技術(shù)體系不斷完善。

1.逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)，修正和完善了中心法則：DNARNA蛋白質(zhì)DNARNA蛋白質(zhì)DNARNA蛋白質(zhì)？？轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯翻譯第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論（20世紀80年代）

瘋牛病和人類克雅病（Creutsfeldt-disease,CJD）為代表的可傳染性海綿狀腦病(transmissiblespongi-form

encephalopathies,TSE)為一類致死性神經(jīng)系統(tǒng)疾病。其感染因子是一種與正常細胞膜蛋白（PrPC）一級結(jié)構(gòu)完全相同，但高級結(jié)構(gòu)、理化特性不同的PrPSc或prion蛋白（阮蛋白？）。目前的研究提示，這種不含有核酸的prion蛋白似乎具有自身復(fù)制的能力，也就是說這種蛋白本身就儲備了生命活動必需的遺傳信息。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

2.工具酶的發(fā)現(xiàn)、重組DNA技術(shù)的建立、表達外源基因成為可能；第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論3.“斷裂基因”的發(fā)現(xiàn),揭示了真核生物與原核生物基因結(jié)構(gòu)的差異；4.DNA測序方法建立，讀取遺傳信息成為可能；5.具有酶活性RNA和DNA發(fā)現(xiàn)，改變了酶的傳統(tǒng)概念；6.PCR（聚合酶鏈反應(yīng)）技術(shù)建立，基因克隆和基因分析有了強有力的手段；第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論7.基因表達與調(diào)控研究的不斷拓寬和深入；8.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的建立與轉(zhuǎn)基因動植物的成功；9.人類疾病的基因診斷(1978年開創(chuàng))和基因治療(1990年9月首例腺苷脫氨酶缺陷病患者接受基因治療并獲得療效)第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論10.1990年人類基因組計劃啟動這一計劃被稱為生命科學(xué)的“阿波羅登月計劃”，是一個國際性的研究計劃，參加的國家有：美、英、日、德、法、中。中國是1999年9月獲準加入人類基因組計劃的，負責測定人類基因組全部序列的1%，是參與這一計劃的唯一發(fā)展中國家。人類基因組計劃的內(nèi)容主要包括：人類基因組作圖及序列分析、基因的鑒定、基因組研究技術(shù)的建立與創(chuàng)新、模式生物基因組作圖和測序、信息系統(tǒng)的建立、儲存及相應(yīng)軟件的開發(fā)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)等等)。所需資金30億美元（大致上測定一個堿基需一美元）；最初預(yù)計15年完成。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論11.基因組學(xué)研究技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)、組合化學(xué)技術(shù)、生物芯片（包括DNA芯片）技術(shù)、RNAi技術(shù)等新的興起，已經(jīng)、正在和將要給分子生物學(xué)帶來深刻的革命，并帶來全新的面貌。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論11.基因組學(xué)研究技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)、組合化學(xué)技術(shù)、生物芯片（包括DNA芯片）技術(shù)、RNAi技術(shù)等新的興起，已經(jīng)、正在和將要給分子生物學(xué)帶來深刻的革命，并帶來全新的面貌。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論三、分子生物學(xué)取得的主要成就（部分）

時間人物或單位事件1953J.Watson,F.Crick建立DNA雙螺旋模型1958M.Meselson,F.Stahl證明DNA的半保留復(fù)制機制1961S.Brenner,F.Jacob,M.Meselson發(fā)現(xiàn)mRNA1966M.Nirengerg,H.G.Khorana破譯全部64個密碼子1972PaulBerg首次將重組DNA插入細菌細胞1973HerbBoyer,StanleyCohen首次用質(zhì)粒克隆DNA1977WalterGilbert,FrederickSanger化學(xué)法、酶法測序1981美國Brinster和Palmiter第一只轉(zhuǎn)基因動物—“巨鼠”產(chǎn)生1990JamesWatsonandothers人類基因組計劃開始實施(15年完成)1997LanWilmutandcolleagues克隆“多利”（Dolly）羊2000.6國際聯(lián)盟和CeleraGenomics公司人類基因組計劃工作草圖完成2001.2國際聯(lián)盟和CeleraGenomics公司人類基因組計劃宣布基因分析結(jié)果2003國際聯(lián)盟和CeleraGenomics公司人類基因組計劃提前完成；2004中國科學(xué)家人類肝臟蛋白質(zhì)組研究計劃開始啟動第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論一、人體發(fā)育調(diào)控和人體功能調(diào)控

1.發(fā)育、分化與衰老的機理

2.細胞增殖調(diào)控的機理

3.神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫調(diào)控的機理第五節(jié)、分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論二、基因與疾病

1.基因與疾病關(guān)系的研究

2.基因診斷

3.基因治療第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論三、生物工程與生物制藥

1.基因工程

2.酶工程

3.蛋白質(zhì)工程

4.微生物工程

5.細胞工程

6.轉(zhuǎn)基因動、植物第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

基因疫苗是醫(yī)學(xué)科學(xué)界疫苗研究的新方向。俄羅斯9月4日報道，新西伯利亞病毒與生物技術(shù)國家研究中心研制出一種新型抗腦炎基因疫苗。該人工類疫苗微粒內(nèi)部含有腦炎病毒基因，外部是艾滋病病毒蛋白殼。有關(guān)專家指出，該基因疫苗可同時抵抗腦炎與艾滋病兩種病毒。

2.環(huán)境監(jiān)測與凈化

四、預(yù)防醫(yī)學(xué)1.疫苗研究第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

縱觀分子生物學(xué)的發(fā)展史，我們可以看出20世紀是以核酸的研究為中心，從而帶動了分子生物學(xué)不斷向縱深發(fā)展。

50年代的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，60年代的操縱子學(xué)說，70年代的DNA重組，80年代的PCR技術(shù)，90年代的DNA測序，21世紀的蛋白質(zhì)組技術(shù)、基因（生物）芯片技術(shù)、RNAi技術(shù)都具有里程碑的意義，將生命科學(xué)帶向一個：

由宏觀到微觀再到宏觀、由分析到綜合的時代。那么，21世紀分子生物學(xué)發(fā)展趨勢怎樣呢？第六節(jié)、21世紀分子生物學(xué)發(fā)展的新趨勢

（陳啟民等主編《分子生物學(xué)》P5-7）普通高等教育天津市“九五”重點教材第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

有史以來，人類就在為認識自身進行著不懈的努力。但真正有系統(tǒng)地“解碼生命”還是從1990年人類基因組計劃啟動后才開始。而把研究基因組、“解碼生命”的工作推向深入和推向高潮的還是在本世紀隨著“后基因組計劃”的啟動而拉開了序幕……第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

所以，我們認為：21世紀的分子生物學(xué)主要的重點研究領(lǐng)域有：一、功能基因組學(xué)（functionalgenomics）二、轉(zhuǎn)錄組學(xué)三、蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)四、生物信息學(xué)(Bioinformatics)五、腦研究(BrainResearch;腦計劃,BrainProject）第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

所需要的生物學(xué)技術(shù)1.重組DNA技術(shù)；2.PCR技術(shù)；3.DNA測序技術(shù)；4.轉(zhuǎn)基因技術(shù)；5.基因敲出與基因敲入；6.RNAi技術(shù)；7.生物信息學(xué)技術(shù)；8.蛋白質(zhì)研究技術(shù)；9.組合化學(xué)技術(shù)；10.生物芯片（DNA芯片、蛋白芯片）技術(shù)；

……

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

近幾年評獎的情況諾貝爾獎第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論2006年的諾貝爾獎（1）2006年10月2日，瑞典卡羅琳斯卡醫(yī)學(xué)院宣布，將本年度諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎授予兩位美國科學(xué)家（法爾，47歲，麻省理工學(xué)院；梅洛，46歲，哈佛大學(xué)）。以表彰他們發(fā)現(xiàn)了RNA干擾（RNAi）機制（這可能幫助人類戰(zhàn)勝癌癥、肝炎等頑癥）

1998年發(fā)表論文，2006年就得獎（只隔了8年）。安德魯·法爾與克雷格·梅洛第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論（2）2006年10月4日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，美國科學(xué)家科恩伯格（59歲，美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院）獨享本年度諾貝爾化學(xué)獎。他的貢獻是在“真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)——真核生物體內(nèi)的細胞如何利用基因內(nèi)存儲的遺傳信息生產(chǎn)蛋白質(zhì)”（意義：人類的多種疾病如癌癥、心臟病等都與這一過程發(fā)生紊亂有關(guān)）。他的論文是2001年發(fā)表。羅杰·科恩伯格他可以１０年潛心在自己的領(lǐng)域內(nèi)鉆研，而沒有任何壓力迫使他快出成果。（最近10年，他沒有發(fā)表過任何一項重大發(fā)現(xiàn)，卻的得以繼續(xù)從事研究活動）第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

基因靶向技術(shù)獲07年度諾貝爾獎英美三人組科學(xué)家因“在涉及胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組方面的一系列突破性發(fā)現(xiàn)”而獲得2007年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這一被稱為“基因打靶”技術(shù)有助于將來治療先天性遺傳疾病(利用基因同源重組,,瞄準某一特定基因,使其失去活性)。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論德法科學(xué)家分享

08年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

1.德國科學(xué)家豪森現(xiàn)年72歲，他的獲獎原因是發(fā)現(xiàn)了人乳頭狀瘤病毒HPV，這種病毒是導(dǎo)致女性第二常見癌癥--宮頸癌的罪魁禍首2.法國科學(xué)家巴爾-西諾西和蒙塔尼的獲獎成就是發(fā)現(xiàn)了人類免疫缺陷病毒，也就是人們常說的艾滋病病毒(HIV)。(法國科學(xué)家巴爾-西諾西現(xiàn)年61歲，她是近年來少有的諾貝爾科學(xué)獎女性獲得者之一，以研究艾滋病病毒而聞名，是1983年發(fā)現(xiàn)艾滋病病毒的論文作者之一)。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論08年度諾貝爾化學(xué)獎

我國導(dǎo)彈之父錢學(xué)森的堂侄華裔科學(xué)家錢永健教授獲得諾貝爾化學(xué)獎——向細胞派遣的疾病“偵探”

錢永健此次和其他兩位科學(xué)家(馬丁·查爾菲、下村修)都是因在“綠色熒光蛋白”的研究中做出的貢獻而獲殊榮。而錢永健所作的研究色彩更加繽紛。他在“綠色熒光蛋白”的基礎(chǔ)上，通過改變其氨基酸排序，拓展出能吸收和發(fā)出不同顏色光的熒光蛋白，包括藍色、黃色、橙色、紅色、紫色等。有了這些不同顏色的熒光標記，科研人員通過光學(xué)顯微鏡，就可以輕松確認基因或蛋白質(zhì)活動的時間和位置。

日裔科學(xué)家下村修是最早發(fā)現(xiàn)“綠色熒光蛋白”的人。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論09年度:1.諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

10月5日，2009年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院揭曉，三位美國科學(xué)家伊麗莎白?布蘭克波恩(ElizabethH.Blackburn)、卡羅爾?格雷德(CarolW.Greider)以及杰克?紹斯塔克(JackW.Szostak)共同獲得該獎項。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶(telomerase)，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護染色體的”這一成果，揭開了人類衰老和罹患癌癥等嚴重疾病的奧秘。正常人的體細胞有23對染色體?！岸肆Ｊ羌毎麅?nèi)染色體末端的‘保護帽’，它能夠保護染色體，而端粒酶在端粒受損時能夠恢復(fù)其長度?！?/p>

“伴隨著人的成長，端粒逐漸受到‘磨損’?！?/p>

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

端粒不僅與染色體的個性特質(zhì)和穩(wěn)定性密切相關(guān)，而且還涉及細胞的壽命、衰老與死亡等。端粒變短，細胞就老化。相反，如果端粒酶活性很高，端粒的長度就能得到保持，細胞的老化就被延緩。

“這是有關(guān)人類衰老、癌癥和干細胞等研究的謎題拼圖中重要的一片，”新聞公報說，“他們的發(fā)現(xiàn)使我們對細胞的理解增加了新的維度，清楚地顯示了疾病的機理，并將促使我們開發(fā)出潛在的新療法?！?/p>

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論2.英美以三位科學(xué)家獲得2009年諾貝爾化學(xué)獎瑞典皇家科學(xué)院7日宣布，萬卡特拉曼-萊馬克里斯南(VenkatramanRamakrishnan)、托馬斯-施泰茨(ThomasSteitz)和阿達-尤納斯(AdaYonath)因“核糖體的結(jié)構(gòu)和功能”的研究獲得2009年諾貝爾化學(xué)獎。

萬卡特拉曼-萊馬克里斯南出生于1952年，來自英國醫(yī)學(xué)研究委員會劍橋分子生物學(xué)實驗室；托馬斯-施泰茨出生于1940年，來自美國耶魯大學(xué)和霍華休斯醫(yī)學(xué)研究所；

1939年出生的女生物學(xué)家阿達·尤納斯來自以色列霍旺特·魏茨曼科學(xué)研究所。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

他們在原子水平上顯示了核糖體的形態(tài)和功能。三位科學(xué)家利用X射線結(jié)晶學(xué)技術(shù)標出了構(gòu)成核糖體的無數(shù)個原子每個所在的位置。2009年諾貝爾化學(xué)獎獎勵的是對生命一個核心過程的研究——核糖體將DNA信息“翻譯”成生命。核糖體制造蛋白質(zhì)，控制著所有活有機體內(nèi)的化學(xué)。因為核糖體對于生命至關(guān)重要，所以它們也是新抗生素的一個主要靶標。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

2010年，英國生理學(xué)家羅伯特·愛德華茲因為在試管嬰兒方面的研究獲得2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論問題與思考：1.基因與疾病2.腫瘤的分子機理3.基因診斷與基因治療4.基因興奮劑的使用與檢測5.分子生物學(xué)的發(fā)展與人類的生存、生活及健康6.如何學(xué)習(xí)“醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)”第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論生命科學(xué)的中心法則RNA一條主線：遺傳信息的傳遞—信息流二個階段：遺傳信息的表達—轉(zhuǎn)錄和翻譯三個層面：1.DNA2.RNA3.蛋白質(zhì)第一講醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論

主要教學(xué)參考書：1.馮作化主編《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》

人民衛(wèi)生出版社2001.9

藥立波主編《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》（第3版）人民衛(wèi)生出版社2008.62.陳啟民等主編《分子生物學(xué)》南開大學(xué)出版社2001.123.來茂德主編《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》人民衛(wèi)生出版社1999.94.高天祥田竟生主編《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》科學(xué)出版社1999.65.周虹等主編《生物化學(xué)與分子生物學(xué)高級教程》(21世紀高等醫(yī)學(xué)院校教材)科學(xué)出版社2002.16.朱玉賢等編《現(xiàn)代分子生物學(xué)》高等教育出版社2001年5月第6次印刷7.“863”生物高技術(shù)叢書

多種分冊科學(xué)出版社2002

分子文庫基因表達技術(shù)轉(zhuǎn)基因動物生物信息學(xué)