分子生物学备课讲稿.doc

分子生物学备课讲稿 分子生物学张振霞韩山师范学院生物系zhangzhenxiayahoo.?教材?分子遗传学张玉静科学出版社，2000?参考教材?现代分子生物学，朱玉贤等，高等教育出版社，xx?分子生物学（第二版）阎龙飞等主编，北京农业大学出版社，1997?Molecular Biology，Robert F.Weaver,科学出版社，xx，影印版教学计划章节及课程程绪论第一章遗传的细胞学基础第二章遗传的物质基础第三章基因与基因组第四章复制第五章转录第六章蛋白质生物合成第七章原核生物基因表达调控章节及课程程第八章真核生物基因表达调控第九章遗传重组第十章转座第十一章DNA重排和扩增第十二章免疫多样性产生的机制第十三章DNA损伤修复和基因突变第十四章遗传与进化考核方法?平时考核5?课程作业?课堂纪律、考勤?实验成绩25?课程考试70?闭卷第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容1分子生物学Molecular Biology的基本含义?广义的分子生物学以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1分子生物学的三大原则1)构成生物大分子的单体是相同的共同的核酸语言共同的蛋白质语言2)生物遗传信息表达的中心法则相同DNA RNAprotein character3)生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同不同的高级结构不同的生物大分子之间的互作不同的物种特性1.2分子生物学研究的三大领域*基因的分子生物学基因的概念、结构、复制、表达、重组、交换（狭义的分子生物学）*结构分子生物学生物大分子的结构与功能生物大分子之间的互作DNA蛋白质激素和受体酶和底物*生物技术理论与应用基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程绪论第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容第二节分子生物学发展简史第三节分子生物学实际应用的现状和展望第四节分子生物学与其他学科的关系第二节分子生物学发展简史1准备和酝酿阶段2现代分子生物学的建立和发展阶段3初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段1准备和酝酿阶段?时间19世纪后期到20世纪50年代初。 ?两点重大突破?确定了蛋白质是生命的主要基础物质；?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 2现代分子生物学的建立和发展阶段?时间从50年代初到70年代初，?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括?遗传信息传递中心法则的建立?对蛋白质结构与功能的进一步认识3初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段?时间70年代后至今?基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ?其间的重大成就包括?重组DNA技术的建立和发展?基因组研究的发展?单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展?基因表达调控机理?细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域发展历程分子生物学中重大成就与突破者Nobel Prize的获得者构成了分子生物学发展的主要内容里程碑1910科赛尔Kossel（德）蛋白质、细胞及细胞核化学的研究（首先分离到A、T和组氨酸）1958莱德伯格Lederberg（美）噬菌体转导比德尔Beadle&泰特姆Tatum（美）One gene-one enzyme红色面包霉突变体Beadle TatumLederberg1959奥乔亚Ochoa(美籍西班牙裔)科恩伯格Kornberg（美）Ochoa Kornberg细菌的多核苷酸磷酸化酶，成功地合成了RNA，基因（DNA）RNA蛋白质实现了DNA分子在试管内（细菌无细胞提取液）的复制1962Watson（美）Crick（英）Wilkins（新西兰）通过DNA分子的X X射线衍射研究证实DNA DoubleHelix Model1962肯德鲁Kendrew佩鲁茨Perutz（英国）Kendrew Perutz测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级结构（三级）成为研究生物大分子结构的先驱1965雅各布Jacob莫诺Monod（法国）Jacob Monod提出并证实了Operon作为调节细菌细胞代谢的分子机制首次提出mRNA分子的存在1969Nirenberg（美）HollyKhorana尼伦伯格Nirenberg克拉纳Khorana霍利Holley破译了遗传密码酵母phetRNA的核苷酸序列并证明了所有tRNA三级结构的相似性第一个合成了核酸分子，并人工复制了酵母基因1975Temin，Baltimore(美)&Dulbeo特明Temin巴尔的摩Baltimore发现了逆转录酶（以RNA为模板，逆转录生成DNA RNA肿瘤病毒）杜尔贝克Dulbeo桑格Sanger吉尔伯特Gilbert伯格Berg1980Sanger（英）Gilbert&Berg（英）酶法核苷酸测序的设计者化学测序法的设计者DNA重组，在细菌中表达胰岛素DNA重组技术的元老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。 1984Kohler（德）Milstein（美）Jerne（丹麦）科莱尔Kohler米尔斯坦Milstein杰尼Jerne发展了单克隆抗体(Monoclonal AntibodiesMcAb)技术，完善了极微量蛋白质的检测技术1988麦克林托克McClintock(美美)可移动的遗传因子（jumping geneor mobileelement）McClintock50年代初发现88年获奖1989奥尔特曼Altman（加）切赫Cech（美）核酶即核糖核酸质酶（Ribozyme）的发现者（即某些RNA具有酶的功能）Sidney AltmanThomas R.Cech1989BishopVarmus（美）正常细胞同样带有原癌基因1993RobertsSharp（美）断裂基因（splitting gene）Mullis（美）PCR仪的发明者Smith基因定点突变1994GilmanRodbell发现G G用蛋白在细胞信号传导中的作用1995Lewis（美）、NussleinVolhard（德）、Wieschaus（美）20世纪4070年代先后独立鉴定了控制果蝇体节发育基因绪论第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容第二节分子生物学发展简史第三节分子生物学实际应用的现状和展望第四节分子生物学与其他学科的关系第三节分子生物学实际应用的现状和展望促进了以基因工程为核心的生物技术的发展，从而影响经济发展的诸多领域1农业方面2医药方面3工业方面4分子生物学的发展导致未来生物学的新热点及领域1农业方面生物品种的改良速度更快、目标更准确，甚至创造新物种转基因动物猪、牛、羊、鱼等转基因植物抗虫棉、耐贮藏番茄等重组DNA技术的应用1212野生型转基因抗真菌病的转基因草坪草抗棉铃虫棉花抗虫水稻全球转基因农作物销售额及预测0050100150xx501996199819992000xxxx亿美元2医药方面利用重组DNA产生的工程菌来大量高效地合成人体活性多肽（疾病的诊断、预防和治疗），基因工程疫苗（细菌疫苗、病毒疫苗、寄生虫疫苗）以及正在研制的癌症疫苗3工业方面3.1酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造3.3环境保护?生物传感器-环境监测?生物修复3.2食品工业上氨基酸，助鲜剂，甜味剂，食品添加剂淀粉酶，纤维素酶。 喷洒工程菌清除石油污染美国GE公司构造成功具有巨大烃类分解能力的工程菌，并获专利，用于清除石油污染。 3.4化学与能源工业上?基因工程修饰过的淀粉及重组DNA技术生产酒精等石油替代品生物技术必将在世界人口问题、疾病问题、人的寿命问题、营养保健问题、农业持续发展问题、资源再利用问题、大气污染问题、世界公害问题、洁净新能源问题等各方面问题的解决中起重要作用第三节分子生物学实际应用的现状和展望1农业方面2医药方面3工业方面4分子生物学的发展导致未来生物学的新热点及领域生物大分子的高级三维结构与功能的统一生物大分子之间的互作基因的社会学基因表达，基因互作器官发生胚胎形成个体发育结构生物学（Structural Biology）分子发育生物学（Molecular DevelopingBiology）4分子生物学的发展导致未来生物学的新热点及领域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大分子克隆一级结构分析三维结构重建思维感情记忆科学解释分子细胞生物学(Molecular CellBiology)分子神经生物学（Molecular Neurobiology）1986.Friend RB1第一个抑制癌基因被克隆(Tumor Suppressorgene)11个抑癌基因被证实（P53,P21,ERBA,WT1,NF1等）1975.Bishop M.Src(Sara肉瘤)癌基因的证实分子肿瘤学（Molecular Tumorology）人类基因组计划（HGP）遗传图物理图序列图表达图基因定位基因克隆基因转移基因的分子生物学比较基因组研究水稻等作物基因组计划猪，牛等家畜基因组计划中心法则的深入研究与发展-基因组学（Genomics)人与大鼠的基因90%是相同的功能基因组学(Functional Genomicsor postGenomics)研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。 ?大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。 蛋白质组学（Proteome）绪论第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容第二节分子生物学发展简史第三节分子生物学实际应用的现状和展望第四节分子生物学与其他学科的关系1生物化学与分子生物学关系最为密切?生物化学是从化学角度研究生命现象，着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。 ?分子生物学着重阐明生命的本质-主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。 第四节分子生物学与其他学科的关系2细胞生物学与分子生物学关系也十分密切?传统的细胞生物学主要研究