《分子生物学绪论》PPT课件.ppt

2020 3 26 1 分子生物学 MolecularBiology 甄鑫 哈尔滨师范大学 TELQ 48323037 zhenxin 1981 2020 3 26 2 重点掌握分子生物学的基本概念和基本理论 并对分子生物学的发展前沿有一定的了解 为今后的深入学习和工作打好基础 考核方式 考查 平时成绩 考查迟到 早退 课堂提问 讨论 遵守课堂纪律等方面 占30 期末考试占70 生命科学与技术学院 分子生物学 课程要求 2020 3 26 3 朱玉贤 李毅 现代分子生物学 第三版 北京 高等教育出版社 2007赵亚华 基础分子生物学教程 北京 科学出版社 2006郑用琏 基础分子生物学 北京 高等教育出版社 2007年杨建雄 分子生物学 北京 化学工业出版社 2009 推荐教材和教学参考书 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 4 RobertF Weaver 分子生物学 第四版 北京 科学出版社 2010BenjaminLevin Genes 2006 推荐教材和教学参考书 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 5 生命科学与技术学院 分子生物学 2005年2月出版 198 2004年2月出版 260 2020 3 26 6 课程提纲 绪论第一章染色体与DNA第二章生物信息的传递 上 从DNA到RNA第三章生物信息的传递 下 从mRNA到蛋白质第四章原核生物基因表达的调控第五章真核生物基因表达的调控第六章分子生物学研究技术原理 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 7 1生命科学的回顾2分子生物学的概念3分子生物学的主要研究内容4分子生物学的发展历程5分子生物学的发展趋势 主要内容 生命科学与技术学院 分子生物学 绪论 2020 3 26 8 生命科学与技术学院 分子生物学 生命科学的回顾 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 2020 3 26 9 生命科学与技术学院 分子生物学 查尔斯 罗伯特 达尔文 英国生物学家 进化论的奠基人 曾乘贝格尔号舰作了历时5年的环球航行 对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集 出版 物种起源 这一划时代的著作 提出了生物进化论学说 从而摧毁了各种唯心的神造论和物种不变论 除了生物学外 他的理论对人类学 心理学及哲学的发展都有不容忽视的影响 1809 2 12 1882 4 19 生命科学的回顾 2020 3 26 10 生命科学与技术学院 分子生物学 进化论的意义 达尔文进化论第一次对整个生物界的发生 发展 作出了唯物的 规律性的解释 推翻了特创论等唯心主义形而上学在生物学中的统治地位 使生物学发生了一个革命变革 恩格斯将 进化论 列为19世纪自然科学的三大发现之一 生命科学的回顾 2020 3 26 11 生命科学与技术学院 分子生物学 2 细胞学说 1847 德国Schleiden 德国Schwann 生命科学的回顾 2020 3 26 12 生命科学与技术学院 分子生物学 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 生命科学的回顾 2020 3 26 13 生命科学与技术学院 分子生物学 细胞学说的意义 1 细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性 使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础 2 细胞学说的建立标志着生物学的研究进入到细胞水平 极大地促进了生物学的研究进程 这一学说的建立推动了生物学的发展 并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据 恩格斯将 细胞学说 列为19世纪自然科学的三大发现之一 生命科学的回顾 2020 3 26 14 生命科学与技术学院 分子生物学 3 经典的生物化学和遗传学 脂类 糖类 核酸相继被科学家所认识 组成蛋白质的20种基本氨基酸被相继发现 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 生化反应的执行者和催化剂 酶 的发现 生命科学的回顾 2020 3 26 15 生命科学与技术学院 分子生物学 孟德尔GregorMendel 1822 1884 奥地利科学家 经典遗传学的奠基人 生命科学的回顾 2020 3 26 16 生命科学与技术学院 分子生物学 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 显性规律 分离规律 自由组合规律 生命科学的回顾 2020 3 26 17 生命科学与技术学院 分子生物学 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 生命科学的回顾 2020 3 26 18 生命科学与技术学院 分子生物学 孟德尔 奥地利 的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识 摩尔根 美 的基因学说则进一步将 性状 与 基因 相耦联 成为分子遗传学的奠基石 生命科学的回顾 2020 3 26 19 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学 从分子水平理解生命活动细胞生物学 从细胞水平理解生命活动生物化学 从化学组成角度来理解生物大分子和生物代谢 遗传学 从遗传和变异角度理解生命活动普通生物学 动物 植物 微生物学 不同生物类型的特点 生物物理学 从物理学角度理解生物大分子结构和功能 分子生物学与其他学科的关系 分子生物学是生物化学 生物物理学 遗传学 微生物学 细胞生物学等多学科相互渗透 综合融会而产生并发展起来的 生命活动的一致性 是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一 生命科学的回顾 2020 3 26 20 1生命科学的回顾2分子生物学的概念3分子生物学的主要研究内容4分子生物学的发展历程5分子生物学的发展趋势 主要内容 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 21 生物学的发展过程 整体水平 细胞水平 分子水平 分子生物学的概念 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 22 MolecularBiology 研究核酸 蛋白质等生物大分子的结构与功能 并从分子水平上阐述蛋白质与核酸 蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系 是人类主动地改造和重组自然界的基础学科 生命科学与技术学院 分子生物学 Molecularbiologyisthestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel includingtranscription translation DNAreplication recombinationandtranslocation MolecularBiology RobertF Weaver Version2 分子生物学的概念 2020 3 26 23 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的基本含义 从分子水平研究生命的本质 核酸 蛋白质等生物大分子的结构与功能 人类主动地改造和重组自然界的基础学科 广义的概念 核酸和蛋白质等生物大分子 狭义的概念 核酸 基因 的分子生物学 分子生物学的概念 2020 3 26 24 1生命科学的回顾2分子生物学的概念3分子生物学的主要研究内容4分子生物学的发展历程5分子生物学的发展趋势 主要内容 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 25 1基因与基因组的结构与功能 2DNA的复制 转录和翻译 3基因表达的调控 4DNA重组技术 5结构分子生物学 基因与基因组的结构与功能 DNA的复制 转录和翻译 基因表达调控的研究 DNA重组技术 基因工程 结构分子生物学 研究内容 分子生物学的主要研究内容 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 26 基因与基因组的结构与功能 分子生物学研究内容最基础最重要的部分 20世纪50年代以前 基因的染色体遗传学 20世纪50年代以后 基因的分子生物学研究 近30年来 重组DNA技术的完善应用 从克隆目的基因出发 直接研究基因的功能与表型的关系 基因的研究进入反向生物学阶段 1928年摩尔根证实了染色体是遗传基因的载体 从而获得了生理医学诺贝尔奖 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的主要研究内容 2020 3 26 27 DNA的复制 转录和翻译 重点研究DNA或基因怎样在酶或相关蛋白质因子的作用下 按照中心法则的规定进行自我复制 转录和翻译 包括对mRNA分子剪接 加工 编辑的研究等 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的主要研究内容 2020 3 26 28 基因表达调控的研究 转录水平的调控翻译水平的调控 真核生物尤为复杂 上游调控序列 信号转导 转录因子 RNA剪辑 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的主要研究内容 2020 3 26 29 DNA重组技术 基因工程 用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽 如激素 抗体等 降低成本 用于定向改造某些生物的基因组结构 使得其具备的特殊功能更符合人类生活的需要 是分子生物学基础研究不可缺少的手段之一 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的主要研究内容 2020 3 26 30 结构分子生物学 概念 研究生物大分子特定的空间结构以及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学 结构的测定结构运动变化规律的探索结构与功能的相互关系 研究方向 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的主要研究内容 2020 3 26 31 1回顾所学知识点2分子生物学的概念3分子生物学的主要研究内容4分子生物学的发展历程5分子生物学的发展趋势 主要内容 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 32 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 33 1944年 著名微生物学家Avery等在Griffith的基础上 对肺炎球菌的转化试验中证实了DNA是生物的遗传物质 树立了DNA是遗传信息载体的理论 DNA作为遗传物质被普遍接受 1952年 Hershey和Chase通过T2噬箘体侵染试验证明了DNA进入宿主细胞是产生 决定子代噬箘体的遗传物质 确定了生物遗传的物质基础是DNA1868年F 米歇尔发现了核素 1889年 生物化学家奥尔特曼 Altrmann 将其称为核酸 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 19世纪末 1950年代 2020 3 26 34 生命科学与技术学院 分子生物学 1944年 O T Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA 分子生物学的发展历程 2020 3 26 35 生命科学与技术学院 分子生物学 人们仍不相信DNA是遗传物质 这是由于 1 因认为蛋白分子量大 结构复杂 二十种氨基酸的排列组合将是个天文数字 可作为一种遗传信息 而DNA分子量小 只含4种不同的碱基 人们一度认为不同种的有机体的核酸只有微小的差异 2 认为转化实验中DNA并未能提得很纯 还附有其它物质 3 即使转化因子确实是DNA 但也可能DNA只是对荚膜形成起着直接的化学效应 而不是充当遗传信息的载体 分子生物学的发展历程 2020 3 26 36 生命科学与技术学院 分子生物学 1952年 A D Hershey和M Chase用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸 感染大肠杆菌的实验进一步证明了核酸是遗传物质 分子生物学的发展历程 2020 3 26 37 1941年BeadlrG W和TatumE L 建立 一个基因 一种酶 学说 用X射线诱导处理红色面包霉 筛选出被诱导的突变体来进行实验 根据遗传分析和大量研究 他们认为基因发生突变 就可能导致酶活性的丧失 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 38 1950年Chargaff指出DNA中四种碱基的比例关系为A T G C 1 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 39 生命科学与技术学院 分子生物学 1983年获得诺贝尔生理医学奖 1951年McClintockB 发现跳跃基因或称转座子 2020 3 26 40 1952年Wilkins和Franklin用高度定向的DNA纤维作出高质量的X 光衍射照片 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 41 生命科学与技术学院 分子生物学 JamesWatsonandFrancisCrick 1953年 Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型 分子生物学的发展历程 1953年到1970年 2020 3 26 42 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 43 生命科学与技术学院 分子生物学 DNA双螺旋结构这一20世纪生物学最重要的发现 阐明了生物遗传物质的结构 开辟了分子生物学的新学科领域 为人类从分子水平认识生命过程的发生 遗传 发育 衰老 进化 以及生命体内部细胞和器官的结构 功能和运行模式奠定了坚实的基础 周光召 分子生物学的发展历程 2020 3 26 44 1957年Crick提出中心法则 1957年Kornberg用E coli无细胞提取液合成DNA 证明DNA是模板式合成 并发现了DNApolymerase 生命科学与技术学院 分子生物学 中国科学院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形状的遗传和变异 分子生物学的发展历程 2020 3 26 45 1958年Meselson和Stahl证实DNA半保留复制 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 46 1961Jacob F 和Monod J 提出了操纵子模型 生命科学与技术学院 分子生物学 1965年获得诺贝尔生理医学奖 分子生物学的发展历程 2020 3 26 47 1961年Nivenberg等人破译出第一批遗传密码 1962年Arber W Dussoix D 发现了DNA的限制与修饰 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 48 生命科学与技术学院 分子生物学 1970年到1990年 forthediscoveryofrestrictionenzymesandtheirapplicationtoproblemsofmoleculargenetics 1970年 HamiltonSmith发现了限制性内切核酸酶 分子生物学的发展历程 2020 3 26 49 生命科学与技术学院 分子生物学 1970年 Temin和Baltimore在RNA肿瘤病毒中发现逆转录酶 2020 3 26 50 生命科学与技术学院 分子生物学 1977年 Sanger和Gilbert发明了DNA测序技术 1972 1973年 P Berg等发展了重组DNA技术 并完成了第一个重组体DNA分子 开创了基因工程的新纪元 fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids 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 2020 3 26 51 1980s KaryMullis和他的同事发明了PCR技术 forhisinventionofthepolymerasechainreaction PCR method 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 52 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 53 生命科学与技术学院 分子生物学 1982年Prusiner提出 感染性蛋白质颗粒 的存在 次年将这种蛋白颗粒命名为朊病毒蛋白 prionprotein PrP 1997年 Prusiner因为发现朊病毒而获得诺贝尔生理医学奖 1984年 德国人Kohler 美国人Milstein和丹麦科学家Jern由于发展了单克隆抗体技术而分享了诺贝尔生理医学奖 1989年Altman Cech发现核酶 Ribozyme 某些RNA具有酶的功能 获Nobel化学奖 分子生物学的发展历程 2020 3 26 54 1997年 普鲁西纳朊病毒prion 2020 3 26 55 生命科学与技术学院 分子生物学 什么是遗传学中心法则 为什么说朊病毒的发现是对此法则提出了挑战 2020 3 26 56 生命科学与技术学院 分子生物学 1990年 人类基因组计划 humangenomeproject HGP 全面启动 美国 英国 法国 德国 日本和中国投资30亿美元 计划用15年完成 1996年 Wilmut等用成年母羊体细胞成功克隆羊 Dolly 20世纪三大科学工程之一 分子生物学的发展历程 1990年至今 2020 3 26 57 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 58 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 59 2001年 Nature和Science杂志同时发表了人类基因组序列草图 2003年 六国科学家宣布HPG完成 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 60 生命科学与技术学院 分子生物学 弗朗西斯 柯林斯 美国国立卫生研究院院长 1993年到2008年间 曾任国家人类基因组研究中心主任 2020 3 26 61 2020 3 26 62 DNA双螺旋结构 操纵子学说 DNA重组 PCR技术 AddYourText 人类基因组计划 80s 90s 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展历程 2020 3 26 63 1回顾所学知识点2分子生物学的概念3分子生物学的主要研究内容4分子生物学的发展历程5分子生物学的发展趋势 主要内容 生命科学与技术学院 分子生物学 2020 3 26 64 发展趋势 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展趋势 2020 3 26 65 概念 利用结构基因组学提供的信息 以大规模实验方法与计算机分析 全面系统地分析全部基因功能的学科 功能基因组学functionalgenomics 基因功能分析方法 生命科学与技术学院 分子生物学 分子生物学的发展趋势 2020 3 26 66 概念 研究某一基因组在某一特定细胞 特定时间内所表达的全部蛋白质的集合体 以及所有蛋白质修饰后的各种形态 1对蛋白质组的分离 双向电泳 2对蛋白