现代分子生物学进展.ppt

第二讲现代分子生物学进展 1 20世纪生命科学的面貌 2 分子生物学的基本概念 3 21世纪分子生物学展望 4 21世纪 生命科学世纪 1 二十世纪生命科学的面貌 1 1Mendel遗传理论的发展 1900年Mendel遗传理论的确认与证实 绿色革命 1940s 1990s 抗生素 生物遗传理论 孟德尔 摩尔根 农业生产的发展 基因的证实 医学 药学的发展 矿质营养理论 李比希 有机合成理论 缪勒 杂优利用 化肥施用 农药使用 人类对生命现象的认识 中心法则的补充 基因的克隆 生物个体的克隆 还原论 20世纪 人类对生命现象的认识 数 理 化相关学科 生物学实验技术 渗透交叉 生物学 近代生物学 个性 共性 宏观生物学 生态学为核心 微观生物学 分子生物学为核心 细胞水平 分子水平 结构生物学 发育生物学 神经生物学等新兴学科发展 生物多样性研究 资源保护与利用 人类生态环境的保护工农业生产持续发展 1 2 现代生物学的发展 分子生物学 1 3 分子生物学的延伸 分子生物学理论的突破 人口与粮食 1 4 生物技术的有效应用 新旧技术的有机结合 能源与资源 健康与疾病 分子生物学与经济发展 这是GTC公司的养殖场 工作人员从转基因山羊身上挤出了羊奶 在貌似平凡的羊奶中 含有价值不菲的药用蛋白质 农高园蝴蝶兰培育中心 2 分子生物学的基本概念 基因的两个基本属性 以DNA protein为核心 以生物化学为基础 形成 广义的分子生物学 构成生物大分子的单体是相同的 生物遗传信息的表达的中心法则相同 高级结构 生物大分子之间的互作 分子生物学的三大原则 共同的核酸语言共同的蛋白质语言 生物大分子单体的排列 核苷酸 氨基酸 Crick 我本人的思想是基于两个基本原理 我称之为 序列假说 sequencehypothesis 和中心法则 centraldogma 序列假说 核酸片段的特异性完全由其碱基序列所决定 而且这种序列是某一蛋白质的氨基酸序列的密码 中心法则 信息一旦进入蛋白质 它就不可能再输出 结构生物学 基因分子生物学 应用分子生物学 分子生物学研究的三大主要领域 狭义的分子生物学 1847年Schleiden 斯雷登 Schwann 施澳恩 细胞的化学组成 细胞器的结构 细胞骨架 生物大分子在细胞中的定位及功能 分子生物学发展的三大支撑学科之一 1864年Mendel Genetics MolecularGenetics GenestructureGeneduplicationGeneexpressionGenerecombinationGenemutation 分子生物学发展的三大支撑学科之二 遗传因子假说 Genetics Biochemistry NucleicAcidChemistry ProteinChemistry Enzyme Protein Biochemistry JoshuaLederberg 1959 JamesWatson 34y FrancisCrick 46y MauriceWilkins 46y M 威尔金斯 DNADoubleHelixmodel 1962 富兰克林X射线衍射照片 FrancoisJacob 44y F 雅各布JacquesMonod 55y J L 莫诺 French Lac OperonTheory 1965 ConceptofmRNA 1968 美国人 R HolleyH G KhoranaM NirenbergR 霍利H G 霍拉纳M W 尼伦伯格 1969 MaxDelbruck 63y AlfredHershey 61y M DelbruckM 德尔布吕克 A HersheyA 赫尔 Reversetranscription1975 WalterGilbert 沃尔特 吉尔伯特 MechanismofproteinsynthesisIsolationofLac Operonrepressor 1980诺贝尔化学奖 DNA SV40 RecombinationDNA PaulBerg 保罗 伯格 基因工程学的奠基人 1983 BarbaraMcClintock 86y B 麦克林托克 美国人 DNAtransposableelememt 3 21世纪分子生物展望 却将世界一分为二 两种科学 两种世界 Newton牛顿 宇宙是一个整体 Elinstein爱因斯坦 Thetheoryofrelativity 生命的物质基础自然科学的统一 无论高级或低级均由生物分子按一定层次形成一定高度的有序的系统不断地与外界发生物质的交换 是一个远离平衡态的开放的耗散结构 dissipativestructure 能精确地自我复制并发生遗传与变异 活的有机体 在对宇宙 生命世界的探索中 物理学的新思潮形成 以牛顿力学为基础的决定论思维方式的改变 1940 s以后 有关事实和流行说法 自然 杂志的21个编辑 14个负责生物学有关内容 90年代中期以来 美国生产力提高2 3归可因于生物技术 欧美国家中 理科学习成绩最好的学生都选择学习生命科学或者医学 各领域的科学家要想拿到科研经费 都力图将自己的研究课题与生命科学交叉或者挂钩 一种流行说法 目前 数学领域1 是未知的 物理学领域10 是未知的 化学领域30 是未知的 生命科学领域70 是未知的 挑战与机遇并存 发挥你们的聪明才智 现代物理学研究方法 物理世界 生命世界 鸿沟打破 分子生物学研究锦上添花 理论物理学研究前沿的拓展 3 2分子生物学形成的新热点及领域 转基因生物 个体 细胞 分子 还原论 整体论 细胞中的定位 细胞分化 神经基质神经通道信息传递 将一切生物学问题还原到DNA水平的同时人类必将用整体的 综合的观点去思考生物学 MaddoxJ Naturemaineditor Ismolecularbiologyyetascience Nature1992 335 201 现在有那么一群叫做分子生物学家的人 他们的文章无视整体的植物与动物 也很少言及生理学 对于这些人来说 实验资料大部分来自所谓凝胶电泳 化学生物学就是应用化学的物理的研究方法 来发现生命现象中的分子与分子之间互相作用及其作用机理 为分子生物学的研究带来了多元化的研究方法 化学生物学是自90年代中期以来的新兴研究领域 由东部哈佛大学的Schreiber博士和西部Scripps研究所的Schultz博士分别在美国东西海岸引领这个领域 凝胶电泳不再是唯一的方法 11个抑癌基因被证实 P53 P21 ERBA WT1 NF1等 1989NobelPrize 计算计语言 即 分辨 提取 分析 比较 预测生物信息 生物大分子的结构与功能信息 3 3应用生物学发展 生物技术 4 21世纪 生命科学的世纪 禾本科植物的比较基因组研究 PrematureAging 早老 GeneD