绪论分子生物学.ppt

分子生物学 MOLECULAR BIOLOGY About myself 王嘉福 博士（生物化学与分子生物学） 教授 博导 贵州省省管专家 国务院特殊津贴专家 Elective course for Veterinary medicine students Intended for sophomores and juniors of College of Animal Science, GZU Prerequisite: General biology, Biochemistry Lecture 1 of Molecular Biology: Course Introduction (1/09/2010): Molecular Biology 分子生物学 Text book: 基础分子生物学教程，2th，赵 亚华主编，科学出版社，2006年 P.C. Turner et al. , Instant Notes in Molecular Biology, Bios Scientific Publishers Limited, 2000 or 2001 Molecular Biology For GZU Undergraduate Students (40 class hours) Autumn semester, 2012 WeeksstudentsScheduleRoomsLecturer 36 hrs 1-1454Tue 9-11致知楼306DT王嘉福 教 授 Introduction to the Course: Objectives, Course Mechanics （2）应用知识的能力: 培养学生活跃的思维和丰富的联想力 , 能灵活地使用所学知识去回答或解决相关的理论问题和实 际问题; （3）语言能力: 重点提高学生使用英文理解分子生物学的能 力； （4）学习效率: 培养良好的学习方法, 提高学生使用课堂时 间的效率，避免课堂教学流于形式，使学生愿意来听课，听 课有收获。 为达到以上目标所采用的教学方法： （1）多媒体教学: 图片多，刺激学生活跃的思维。 （2）课件制作: 每个学生独立完成一个topic的课件制作, 锻 炼主动学习和理解能力。 （3）小组学习 (8-10人): 学习气氛, teamwork, 相互帮助和 启发,品格塑造. （4）课堂提问: 提问主要是鼓励学生积极思考，而非死记知 （5）测试: 签到, 期末考试. （6）课外辅导: 教学网站, 辅导 课件制作: 小组成员间Topic不重复, 所有同学间不准照抄 1. 共10分: 4+3+3 2. 基本分 (4): 知识体系的完整性和系统性 3. 内容补充，创新，准确性 3分 4. 图形(原创性)和多媒体创新(动画等) 3分 正确对待和驾驭考试（About exams) As the instructor 考试不是教学目的，而是提高学生学习热情，帮助学生总 结和掌握所学内容 考试题目要具有启发性和总结性而非刁难学生 As a student 考试不是学习目的，而是帮助你更好掌握和使用所学内容 的一个手段 要学习利用考试的机会来使自己对所学的内容有更好的把 握 Enjoy your exams, but not suffer What is Molecular Biology? Molecular biology seeks to explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes. -Turner et al. Molecular biology is the study of genes and their activities at the molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation. - Robert Weaver The Core of Molecular Biology: The macromolecules and macromolecular complexes of DNA, RNA and protein The processes of replication, transcription and translation and their regulations Manipulation of macromolecules, technologies central to modern biosciences Biosphere (the sum of all Earths ecosystems) Ecosystem (biological community+environment) Biological community (populations of different species in same area) Population (localized group of organisms of same species) Organisms (Units of life) Organ systems Organs Tissue Cells (1-100 m,Units of organisms) Organelles (ribosomes ca. 20 nm) Macromolecule complex Molecules (nm, atoms bonded chemically) Atoms (, chemical building blocks of all matter) The hierarchy of living world: Biological organizations at various levels The relationship of Molecular Biology with other biological subjects Life Sciences Medical Sciences Biology Agri. Sciences Macro (outdoor) Micro (indoor) Ecology, Behavior Evolution Systematics Molecular Biology Biochem Microbiol Cell Biology Mol Genetics Dev Biol Immunol Mol Neurobiol Others Crop sciences Animal husbandry Veterinary Pathology, clinic medicine Preventive medicine etc Focus of other disciplines: General biology: Anatomy, metabolism & systematics of living organisms (plants, animals, microbes). Microbiology/Virology: properties of microbes/viruses. Biochemistry: chemical nature and metabolism of biomolecules (macro- or small). Biophysics: Physical properties of biomolecules Molecular Genetics: transfer of genetic information between generations (genotype and phenotype). Cell biology: Structure & function of cells and organelles. Molecular biology: Molecular nature of macromolecules and gene replication & expression inside cells and manipulation in vitro. REFERENCE Books： 1、Benjamin Lewin. 2010. Gene X，高等教 育出版社 2、分子生物学, 教材 3、magazines weeks contents 1第1章 绪论；第2章 生物分子的相互作用 2第3章 核酸的结构与功能 3第4章 基因与基因组的结构与功能 第5章 DNA的复制 4第5章 DNA的复制 5第6章 损伤与修复 第7章 DNA的重组与转座 6第8章 RNA的转录 7第8章 RNA的转录 第9章 RNA转录后的加工 8第11章 蛋白的翻译 9第11章 蛋白的翻译 第12章 调控 10第12章 调控 11第15章 生物技术 12第15章 生物技术 Course statements 作为本课程的主讲老师： 要求自己： 相信所有的学生都能学好这门课，为此要备好和上好每一 堂课，愿付出我的努力和智慧。 我要求我所有的学生： 1、无论以前其它课程学得如何，都要相信自己能把这门课程学 好；不要与别人比考试成绩，乃要问自己： -是否有效利用了上课时间：听懂了多少，掌握了多少 -通过自学或与同学讨论，掌握所学内容了吗？扎实吗？ -学习有进步吗？有就该为自己高兴 2、尽量预习好每堂课 3、来上并上好每一堂课，有事无法来上课必须请假 我要求所有在学习中遇到挫折的学生： 不可自暴自弃，我愿与你一起努力，以突破你的局限 I am very happy to be your course instructor Lets work together to make this course a great experience in your life I am looking forward to having a wonderful semester with all of you Hope that you all enjoy the course, I am sure I will 第一章 绪 论 一、分子生物学的含义 1、广义：分子生物学是从分子水平阐明生命 现象和规律的科学。 研究内容：包括蛋白质、核酸等的结构、运动 和功能；酶的作用机理和动力学，膜蛋白结 构和功能、跨膜运输等。 但难以与生物化学区分 2、狭义：常用；即从分子水平研究基因结构和 功能的学科， 包括：基因或核酸的复制、转录、表达和调节 控制等过程及其相关的蛋白质和酶的结构与功 能的研究等。 二、分子生物学的发展简史 分子生物学从遗传学和生物化学发展而来。 十九世纪中期，自Gregor Mendel 最早做的遗传实验开始 。早期的基因研究不算分子生物学，因为没有认识到基因 的分子属性，主要针对亲代生物体到子代的传播特性，因 此叫它传播遗传学。 到1944年基因的化学成分被发现，才可能从分子的角度研 究基因，至此分子生物学诞生。 A brief history of genetics. 1871年，Miescher从白细胞中分离出了 DNA， 1944年，Avery发现致病力强的光滑型（S ）肺炎链球菌能使致病力弱的粗糙型（R ）肺炎链球菌转化为S型。 1958年，Meselson 和Stahl证明DNA的复 制是半保留复制。 1977年，Sanger和Gilbert分别采用酶法 和化学法进行了DNA测序，1980年Nobel奖 。 1995年以鸟枪法测定 了第一个基因组序 列，为流血杆菌基因组 表1.1列出了分子生物学发展的里程碑。尽管它是一个非常年 轻的学科，但是有丰富的历史，并且以惊人的速度发展。分子 生物学的发展速度和其强有力的技术使很多学者认为它是一场 革命。今后几十年药物、医学和农业的发展很大程度上依赖于 分子生物学家对基因的操纵，这场革命将涉及到每个人的生活 。所以我们正在从事一项尖端的有重要意义的研究。哈佛大学 的F.H.Westheimer教授说到：“后四十年的知识革命可能发生 在生物学领域，今天如果有人对分子生物学一无所知，简直令 人无法想象。”很庆幸，学完这门课你就能略知一二。 1871年，Miescher从白细胞中分离出了DNA. 1928年Griffith发现肺炎链球菌的无毒菌株与有毒菌株之间的转化。 1944年，Avery发现致病力强的光滑型（S）肺炎链球菌能使致病力弱的粗糙 型（R）肺炎链球菌转化为S型。 1949年Chargaff从不同来源的DNA中测出四种核苷酸碱基（A，T，G，C） ，并发现（A+T）不等于（G+C），但A和T的量总是相等，G和C的量总是 相等. 1953年Watson和Crick于Nature上发表了DNA的双螺旋模型，奠定了分子生 物学的基础。二人与Wilkins共获1962年的Nobel奖。 1954年，Crick提出了遗传信息传递的规律即中心法则：DNA是合成RNA的 模板，RNA又是合成蛋白质的模板： 转录 翻译 DNA RNA 蛋白质 复制 中心法则对分子生物学的发展起到了极其重要的指导作用。 1958年，Meselson 和Stahl证明DNA的复制是半保留复制。 1963年，Nirenberg和Marrhai证实了20种氨基酸的遗传密码。 1970年，Temin和Baltimore发现反转录酶，对 中心法则作了有益的补充。 1972年，Berg开创了体外DNA重组技术。 1977年，Sanger和Gilbert分别采用酶法和化学 法进行了DNA测序，获1980年Nobel奖。 分子生物学从此开始到现在只有50多年的历史 ，却使生物学发生了巨大的变化。 1986年Mullis， PCR， 1992年Nobel奖。 Figure The transforming principl