分子生物学发展简史.ppt

Molecular Biology,主讲：邓扬悟 Tel:QQ: 191589772 Email: 191589772 Office: 经管楼107,教学计划,总课时：40 周次：1-14周 单周4课时：周一34节、周四78节； 双周2课时:周四78节 授课地点：主楼304 考核方式： 考试 成绩评定方式：平时40%，期末60%,朱玉贤 现代分子生物学，高等教育出版社 孙乃恩 分子遗传学，南京大学出版社。 阎隆飞 分子生物学，中国农业大学出版社， 李振刚 分子遗传学，科学出版社 沈羽非 真核基因表达调控，北京高等教育出版社 Lewin,B, Genes IX , Oxford University Press Turner P.C. et al. Molecular Biology. 科学出版社 Weaver R. Molecular Biology. 科学出版社,参 考 书 目,2005年2月出版 ,198,2004年2月出版 ,260,讲授的内容介绍：,1、绪论 2、染色体与DNA 3、生物信息的传递（上）从DNA到RNA 4、生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质 5、分子生物学研究方法 6、基因的表达与调控（上）原核 7、基因的表达与调控（下）真核 8、疾病与人类健康（癌症、病毒和基因治疗） 9、基因与发育 10、基因组与比较基因组学,第一章 绪论,回顾所学知识点 分子生物学定义 分子生物学发展简史 分子生物学研究内容 分子生物学展望,一、回顾所学知识点,1、创世说与进化论,达尔文、1859年物种起源，确立了进化论的概念,圣经- “上帝创世论” 神 说 ， 地 要 发 生 青 草 ， 和 结 种 子 的 菜 蔬 ， 并 结 果 子 的 树 木 ， 各 从 其 类 ， 果 子 都 包 着 核 。 事 就 这 样 成 了 。 And God said, Let the earth bring forth grass, the herb yielding seed, and the fruit tree yielding fruit after his kind, whose seed is in itself, upon the earth: and it was so. 于 是 地 发 生 了 青 草 ， 和 结 种 子 的 菜 蔬 ， 各 从 其 类 ， 并 结 果 子 的 树 木 ， 各 从 其 类 ， 果 子 都 包 着 核 。 神 看 着 是 好 的 。 And the earth brought forth grass, and herb yielding seed after his kind, and the tree yielding fruit, whose seed was in itself, after his kind: and God saw that it was good. 神 说 ， 水 要 多 多 滋 生 有 生 命 的 物 ， 要 有 雀 鸟 飞 在 地 面 以 上 ， 天 空 之 中 。 And God said, Let the waters bring forth abundantly the moving creature that hath life, and fowl that may fly above the earth in the open firmament of heaven. 神 说 ， 我 们 要 照 着 我 们 的 形 像 ， 按 着 我 们 的 样 式 造 人 ， 使 他 们 管 理 海 里 的 鱼 ， 空 中 的 鸟 ， 地 上 的 牲 畜 ， 和 全 地 ， 并 地 上 所 爬 的 一 切 昆 虫 。 And God said, Let us make man in our image, after our likeness: and let them have dominion over the fish of the sea, and over the fowl of the air, and over the cattle, and over all the earth, and over every creeping thing that creepeth upon the earth.,2、细胞学说（1847）,德国 Schleiden,德国 Schwann,细胞学说的主要内容有： 细胞是有机体， 一切动植物都是由单细胞发育而来， 即生物是由细胞和细胞的产物所组成； 所有细胞在结构和组成上基本相似； 新细胞是由已存在的细胞分裂而来； 生物的疾病是因为其细胞机能失常。,3、经典的生物化学和遗传学, 19世纪中叶，蛋白质 19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种基本氨基酸被相继发现（ 1935年，苏氨酸） 著名生物化学家Fisher还论证了连接相邻氨基酸的“肽键”的形成。,孟德尔Gregor Mendel (1822-1884),奥地利科学家，经典遗传学的奠基人,现代遗传学之父,圣托马斯修道院的修道士,1857-1864的7年中，进行了豌豆的杂交研究，1865 年发表了他的划时代的论文植物杂交试验 在论文中提出了“遗传因子”的概念，并得出了三条规律：,遗传的不是一个个体的全貌，而是一个个性状,显性规律(The Law of Dominance) 分离规律（The Law of Segregation） 自由组合规律 （The Law of Independent Assortment）,孟德尔试验成功因素,1.正确选用实验材料。豌豆是严格的自花授粉植物，在花开之前即完成授粉过程，避免了外来花粉的干扰。豌豆具有一些稳定的、容易区分的性状，所获实验结果可靠。 2.应用统计学方法分析实验结果。 3.从单因子到多因子的研究方法（先易后难）。对生物性状进行分析时，孟德尔开始只对一对形状的遗传情况进行研究，暂时忽略其他性状，明确一对性状的遗传情况后再进行对2对、3对甚至更多对性状的研究。 4.合理设计实验程序。如设计测交实验来验证对性状分离的推测。,在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家Morgan又提出了基因学说。连锁遗传规律,1866年 | 1945年,第一章 绪论,回顾所学知识点 分子生物学定义 分子生物学发展简史 分子生物学研究内容 分子生物学展望,二、分子生物学定义,从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学 ，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。,第一章 绪论,回顾所学知识点 分子生物学定义 分子生物学发展简史 分子生物学研究内容 分子生物学展望,三、分子生物学发展简史,1、孕育阶段（18201950年代） 1865年，孟德尔发表了他的植物杂交实验一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。“遗传因子 ” 1900年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传学基础。 1910年，Morgan的染色体基因遗传理论 ， Gene 存在于染色体上。进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为现代遗传学的奠基石。, 1944年，美国微生物学家Avery证明基因就是DNA分子，提出 DNA是遗传信息的载体。,肺炎双球菌：R型、S型,S型对小鼠-导致败血症,一个控制UDPG-脱氢酶的基因发生了突变 UDPG：尿苷二磷酸葡萄糖，葡萄糖的活化形式，合成糖原,Griffith,1952年Hershey和Chase,细菌体内检测不到35S,细菌体内检测到32P,1957年，Heinz Fraenkel-Conrat和B. Singre 的杂合病毒实验：,烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 证实RNA也是重要的遗传物质。,2、创立阶段（19501970年代）, 1953年， 美国科学家Watson 和英国科学家Crick提出 DNA Double Helix model,1962年Watson、 Crick与Wilkins共享诺贝尔生理医学奖,通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了前两者提出的DNA的模型, 1958年Crick提出中心法则。,中国科学院2001年硕士入学考试分子遗传学试题: 何谓中心法则？如何基于该法则来解释生物性状的遗传和变异？（10分）,Francis Crick 8 June 1916 28 July 2004,James Dewey Watson born April 6, 1928,Cold spring harbor laboratory 冷泉港实验室, 1958年，Meselson 和Stahl证明 DNA半保留复制。 半保留复制是遗传消息能准确传代的保证。是物质稳性的分子基础。,Stahl,Meselson,N同位素标记+CsCl2梯度离心,1959年，美籍西班牙裔科学家Uchoa和美国Kornberg发现了DNA和RNA的生物合成机理而分享了诺贝尔生理医学奖。, 1961年，法国科学家Jacob（雅各布） 和Monod（莫诺）提出操纵子学说（第六章）,1965年获得诺贝尔生理医学奖,1968年，Nirenberg、Holley和Khorana解读了遗传密码及其在蛋白质合成方面的机能而分享诺贝尔生理医学奖。,3、发展阶段（1970年代以后）, 1970年，Temin 和Baltimore在RNA肿瘤病毒中发现逆转录酶。,发现逆转录酶是对遗传中心法则的进一步修正,1975年，获诺贝尔生理医学奖,RDDP: 依赖RNA的DNA聚合酶, 1977年，Sanger等人发明了一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法（双脱氧链终止法，第五章）。,1980年，与Gilbert和Berg共享诺贝尔化学奖,Sanger还由于测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。,1983年，美国遗传学家McClintoc因发现可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。,转座子等,1983. Barbara McClintock (86y),DNA transposable elememt,皇家卡罗林医学研究院, 1989年Altman、 Cech发现核酶（ Ribozyme,某些RNA具有酶的功能）获Nobel化学奖。,1997年，普鲁西纳朊病毒 prion,什么是遗传学中心法则?为什么说阮病毒的发现是对此法则提出了挑战?(5分) 北师大2000年硕士研究生生物化学试题,第一章 绪论,回顾所学知识点 分子生物学定义 分子生物学发展简史 分子生物学研究内容 分子生物学展望,四 、分子生物学研究的主要内容, DNA重组技术（基因工程） 基因的表达调控 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） 基因组、功能基因组与生物信息学研究, DNA重组技术,1、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽; 2、可用于定向改造某些生物的基因组结构（转基因）； 3、可被用来进行基础研究。,1972年, Boyer 获得第一个重组DNA分子,1972 - Berg,EcoRI recognition sites, phage DNA,EcoRI cuts DNA into fragments,Sticky end,SV40 DNA,The two fragments stick together by base pairing,DNA ligase,Recombinant DNA, 基因的表达调控,信号转导研究 转录因子研究 RNA剪接, 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） 研