分子生物学2004研1ppt课件

分子生物学,MOLECULAR BIOLOGY (2004-研),1. 教材,Robert F. Weaver Molecular Biology (first edition, second edition). McGraw-Hill Companies, Inc., 1999, 2001 分子生物学（第一版、第二版） 科学出版社，2000，2002 原版第一版在1999年出版，科学出版社影印版第一版在2000年出版,2. 参考书,H. Lodish et al. Molecular Cell Biology, W. H. Freeman and Company, 2000 P. C. Turner et al. Instant Notes in Molecular Biology, Bios Scientific Publishers Limited, 1999 (科学出版社有影印版) B. Alberts et al. Molecular Biology of the Cell (4th edition). Garland Science, 2002,2. 参考书,B. Lewin. Genes VII. Oxford University Press, 2000 G. Karp. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (3rd edition). John Wiley & Sons, Inc., 2002 朱玉贤等，现代分子生物学，高等教育出版社，2002,部分参考书,3. 教学内容,教材的Part III Part VIII，重点在基因组及基因组学、原核生物与真核生物基因表达及其调控这些部分,4. 教学方式,讲授 课堂提问及解答 课堂讨论 自学 网络辅助教学（课件共享）,5. 考核方式,平时考核（课程作业） 就某一专题写小综述（须查阅资料） 课程考试 闭卷，学期末进行 尝试双语,分子生物学（绪论）,一、生物科学的基本问题,生命现象的描述 分类学 生命特征的研究（生长、发育、繁衍） 生理学、遗传学等 生命的起源与进化 进化论、进化生物学,二、不同水平上对生命现象的研究,从宏观到微观 整体水平 细胞水平 分子水平 分子生物学 微观生物学的前沿 宏观生物学的基础 现代生物学的带头学科,三、分子生物学对生命科学的影响,1953 DNA双螺旋的发现 1960s 分子免疫学、酶学；基因表达 理论的突破 1970s DNA序列的测定、单克隆抗体 1980s PCR技术、转基因技术（农杆菌 系统的建立） 1990s 基因组计划、高等动物克隆技术； 生物信息学,四、分子生物学的定义,分子生物学的来龙去脉 源于遗传学（基因学说）和生物化学（生化手段和技术） 定义 广义慨念：从分子水平来研究生物科学的基本问题 狭义慨念：在分子水平上研究基因的结构与功能,四、分子生物学的定义,现代分子生物学 以基因组学为基础 以细胞或个体为模式 以生物信息学为重要手段 以基因工程为主体的高新技术,一、基因组与基因组学,Genome and Genomics,1. 基因组的概念,一种生物或一种遗传系统的所有基因 （遗传物质）的组合 染色体组（chromosome set） 基因组（genome）,2. 基因组的种类与结构特点,（1）种类 类核基因组（nucleoid genome） 即原核基因组（prokaryotic genome） 核基因组（nuclear genome） 即真核基因组（eukaryotic genome） 细胞器基因组（organelle genome） 线粒体基因组（mitochondrial genome） 叶绿体基因组（chloroplast genome）,2. 基因组的种类与结构特点,其他 病毒基因组（virus genome） 质粒DNA（plasmid DNA），又称染色体 外DNA（extrachromosomal DNA）,2. 基因组的种类与结构特点,（2）大小 基因组大小（genome size）一般以单倍体基因组的核酸量来衡量，单位有pg（10-12 g）、Dalton（道尔顿）、bp 或 kb 、Mb等 1 pg = 6.02 x 1011 Daltons = 9.8 x 108 bp,生物的复杂程度与基因组大小的关系,生物的基因组大小及其变化,原核生物的genome size一般都比较小，且变化范围也不大（最大/最小约为20）。细菌基因组一般可含500 8000个基因。由于原核生物基因组中的非基因DNA（non-genic DNA）的含量较少，因此它们的基因组大小与其所含的基因数目是相对应的 真核生物的genome size一般要比原核生物的大很多，且变化范围也很大（最大/最小可达8万）,真核生物C值佯谬（C-value paradox）,基因组中基因数目与基因组大小无关 Eukaryotes Genome size: 80,000 folds Gene content: 40 50 folds “C” stands for “constant” or “characteristics”,2. 基因组的种类与结构特点,（3）类核基因组和核基因组的结构特点 类核基因组 环状，较小；通常由单拷贝或低拷贝（low-copy）的DNA序列组成；基因排列紧密，较少非编码序列 “streamlined” 核基因组 多线状；大小一般要比类核基因组大好几个数量级，且变化范围很大；有大量的非编码序列（重复序列、内含子等）,2. 基因组的种类与结构特点,（4）非编码序列（non-coding sequences） 非编码的重复序列（核基因组） 局部分布的重复序列（localized repeated sequences） 串联式（tandem）的高度重复序列（highly repeated sequences）：重复单位的长度从几bp到几百bp，可重复几十万次或更多，常见于着丝粒、端粒和异染色质区域 散布的重复序列（dispersed repeated sequences） 短的散布式重复序列（short interspersed elements, SINEs）：500 bp以下，可重复105次或更多，很多SINEs都是反转录转座子（retroposon） 长的散布式重复序列（long interspersed elements, LINEs）：5 kb以上，可重复104次或更多，很多LINEs也是与反转录转座子相关的序列,2. 基因组的种类与结构特点,（4）非编码序列（non-coding sequences） 内含子（intron） I 类（group I intron） II 类（group II intron） III 类（group III intron） 核mRNA内含子（nuclear mRNA intron），即剪接体内含子（spliceosomal intron） 核tRNA内含子（nuclear tRNA intron） 古细菌内含子（archaebacterial intron）,各类内含子在不同生物中的分布,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组 线粒体基因组 在不同类型的生物（多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类、真菌）中变化很大 多细胞动物：细小、致密，没有或很少非编码序列 高等植物：复杂、不均一，比动物的大得多 原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型，或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组 线粒体基因组 在不同类型的生物（多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类、真菌）中变化很大 多细胞动物：细小、致密，没有或很少非编码序列 高等植物：复杂、不均一，比动物的大得多 原生动物、藻类、真菌：或偏向于动物型，或偏向于植物型，但又有其各自的独特之处,2. 基因组的种类与结构特点,（5）细胞器基因组 叶绿体基因组 比较均一，85 292 kb（大部分都在120 160 kb之内）； 特例：伞藻属（Acetabularia），2000 kb,IR: Invert