大学分子生物学经典双语课件Chapter 1 Introduction.ppt

分子生物学,MolecularBiology,教学计划,第一章绪论第二章基因与染色体第三章DNA复制第四章基因突变与交换第五章RNA转录第六章蛋白质翻译第七章原核生物基因表达调控第八章真核生物基因表达调控,二十一世纪生命科学世纪,生命科学是21世纪自然科学的前沿学科近年各国政府对生命科学极为重视,美国对不同学科投入的相对分布生命科学49物质科学11.36%环境科学8.06%数学与计算机科学5.77%心理科学4.57%,国际科学论文产出的学科分布,生物产业发展“十二五”规划生物农业被提到了第一位,一是加强生命科学前沿技术的研究；二是加速推进农业生物技术，培育转基因动植物新品种；三是大力发展生物医药技术。,“中国生物科技与产业发展论坛”,21世纪生命科学的特点1、各种组学研究使得生命科学分析与综合结合,分析与综合相结合SystemsBiology,2、由描述性的定性的科学走向精确定量的科学,A.(上)围棋B.（下）国际象棋的大脑活动情况围棋与国际象棋的区别：较强的激活围棋-右侧，国际象棋-左侧。有证据表明:右半球参与整体水平加工.本结果提示：围棋-更依赖于-整体水平加工，国际象棋-更注重于-局部计算。,3、多学科交叉,世界一流大学有什么标准？,公认的世界一流大学的基本特征上海交通大学21世纪发展研究院和高等教育研究所,1.科研成果卓著，学术声誉很高2.学术大师汇聚，教师素质很高3.科研经费充裕，研究力量雄厚4.办学特色鲜明，办学理念明确5.管理科学规范，杰出校长掌舵6.学生素质一流，生师比例不高7.学科水平很高，门类较为齐全8.国际化程度高，留学生比例高9.经费投入巨大，办学设施优良,我国离世界一流大学有多大距离？,最突出地表现在原创性成果、教师质量、科研经费和国际化方面，特别是诺贝尔奖、Nature和Science论文、科研经费、博士教师比例、研究生中留学生比例等有很大差距。,耶鲁校长（查德莱文）预估25年内，亚洲地区的大学将能与美国“长春藤”名校以及英国剑桥、牛津等知名学府并驾齐驱。,美国“长春藤盟校”,布朗大学（BrownUniversity）哥伦比亚大学（ColumbiaUniversity）康奈尔大学（CornellUniversity）哈佛大学（HarvardUniversity）宾州大学（UniversityofPennsylvania）普林斯顿大学（PrincetonUniversity）耶鲁大学（YaleUniversity）达特茅斯学院（DartmouthCollege）：,主要国家（地区）的论文量及占全球的比例,2000-2010年分子生物学与遗传学领域论文按论文总数排名,2000-2010年分子生物学与遗传学领域论文按总被引次数排名,中国科学论文产出的学科分布（1992-2001年）,中国科学论文产出的分布,中国化学领域和物理学领域论文量最多，生物科学（11%）排第三位，而国际上生物科学（27.17%）为第一位。中国在所有学科篇均被引频次均低于国际水平，生物科学尤为明显（中国为3.40，国际为12.15）。中国近年来生物科学领域内各学科的论文产出占全球该领域论文产出的比例有了较大的提高，但引用频次较低，论文质量不高。,宇宙的三大奥妙,宇宙(metagalaxy)人体大脑,推动现代生命科学的三架马车,分子生物学免疫学细胞生物学,第一章绪论,创世说与进化论细胞学说经典生物化学与遗传学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发展趋势,第一章绪论,1.1创世说与进化论,引自:,引自：,1.2细胞学说,引自：http:/www.eku.cc/xzy/sctx/141753.htm,引自：,引自：,Schleiden（施莱登）,Schwann（施旺）,植物发生论,细胞学说的主要内容：细胞是有机体，一切生物都由细胞组成，细胞是生命的结构单位，细胞只能由细胞分裂而来。它论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。,1.3经典生物化学与遗传学,19世纪末，发现蛋白质是由各种所组成；20世纪后，对生物体各组分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究（核酸、维生素、激素）。,孟德尔(1822-1884),奥地利科学家，经典遗传学的奠基人。,GregorMendel（1822-1884）,提出了“遗传因子”的概念，得出了三条规律：显性规律(TheLawofDominance)分离规律（TheLawofSegregation）自由组合规律（TheLawofIndependentAssortment）,植物杂交试验（1865）,1.4分子生物学的定义,or,Defineinbroadly：understandbiologicalphenomenainmolecularterms,WhatisMolecularBiology?,广义：分子生物学是一门在分子水平上研究生命现象、阐明生命本质的学科。,Defineinrestrictively：thestudyofgene(protein)structureandtheiractivitiesinmolecularlevel,WhatisMolecularBiology?,狭义：分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐述核酸与蛋白质、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系的学科。,DNA与蛋白质相互作用,蛋白质与蛋白质相互作用,1.5分子生物学的发展简史,分子生物学的诞生现代分子生物学的发展时期分子生物学深入发展应用时期,DNA双螺旋结构模型引自,近半个世纪以来生物、医学，化学中重大突破与成就者,NobelPrize,分子生物学发展的里程碑与主要内容,forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized,fortheirpreparationofenzymesandvirusproteinsinapureform,JamesBatchellerSumner,JohnHowardNorthrop,WendellMeredithStanley,CornellUniversity,RockefellerInstituteUSA,RockefellerInstituteUSA,1887-1955,1891-1987,1904-1971,TheNobelPrizeinChemistry1946,1958J.Lederberg(33y),Phagetransduction,TheNobelPrizeinChemistry1958,forhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin,FrederickSanger,CambridgeUniversity,1918-,Beadle&Tatum,Onegene-oneenzyme,ArthurKornberg(41y),DNAreplication,IsolationofDNApolymeraseI,Brooklyn,1959,FrancisCrick(35y),1951,分子生物学的重要里程碑,JamesWatson(23y),丹麦哥本哈根,剑桥大学CavendishLab.,M.H.F.Wilkins&RosalindFrankin,XrayphotographofDNAwithhighquality(核糖与磷酸连接成的扭曲绳子，每一节上都有配对的碱基),1951.KingsLab.LondonUniversityUK,FrancoisJacob(44y)JacquesMonod(55y)AndrLwoff（63y）(French),Lac.OperonTheory,1965,ConceptofmRNA,巴黎巴斯德研究所,发现了酶和病毒的合成的遗传调节,1968,R.HolleyH.G.KhoranaM.Nirenberg,H.GobindKhorana(46y),HowtosynthesizetripletRNA,MarshallNirenberg(41y),Geneticcoden,解读了遗传密码及其在蛋白质合成方面的机能,1969,MaxDelbruck(63y)AlfredHershey(61y),M.Delbruck,A.Hershey,发现了病毒的复制机制和基本结构,HowardTemin(41y),DavidBaltimore(37y),Reversetranscription（引发癌症的内因）,RenatoDulbecco（61y）,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1978,forthediscoveryofrestrictionenzymesandtheirapplicationtoproblemsofmoleculargenetics,WernerArber,DanielNathans,HamiltonO.Smith,Switzerland,BiozentrumderUniversitt,JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicineBaltimore,USA,JohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicineBaltimore,USA,1929-,1928-1999,1931-,TheNobelPrizeinChemistry1980,WalterGilbert,BiologicalLaboratoriesCambridge,MA,1932-,fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids,TheNobelPrizeinChemistry1980,forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNA,PaulBerg,StanfordUniversity,1926-,TheNobelPrizeinChemistry1989,fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNARibozyme,SidneyAltman,ThomasR.Cech,YaleUniversityNewHaven,CT,USA,UniversityofColoradoBoulder,CO,USA,1939-,1947,StanleyB.PrusinerUniversityofCalifornia,SchoolofMedicineUSA1942-,forhisdiscoveryofPrions-anewbiologicalprincipleofinfection,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1997,生物大分子的质谱分析法核磁共振解析生物大分子的三维结构,2002NobelPrizeJohnSulstonUSASydneyBrennerJapan田中耕一H.RobertHorvitzSwitzerland,2003TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,英国科学家彼得曼斯菲尔德,PaulC.Lauterbur,PeterMansfield,美国科学家保罗劳特布尔,在核磁共振成像技术领域的突破性成就而一同分享2003年诺贝尔生理学或医学奖。,在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献,2004TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,在发现了幽门螺杆菌及其导致胃炎、胃溃疡与十二指肠溃疡等疾病的机理20多年后，终于收到了一份迟来的“贺礼”。,2005TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,澳大利亚科学家巴里马歇尔与罗宾沃伦,BarryJ.Marshall,.RobinWarren,RNA干扰现象在分子基础上展示真核生物转录过程,2006TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,美国科学家安德鲁菲尔和克雷格梅洛,美国科学家科恩伯格,Chemistry,“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面”突破性发现,这些发现导致了一种通常被人们称为“基因打靶”的强大技术。,2007TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,美国科学家马里奥-卡佩奇和奥利弗-史密斯,英国科学家马丁-埃文,2008TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,发现人类乳突淋瘤病毒（HPV）导致子宫颈癌而获奖；因发现人类免疫缺陷病毒（HIV）而获奖。,2008Chemistry,绿色荧光蛋白（GFP）,2009TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,发现了端粒和端粒酶(telomerase)保护染色体的机理,三位科学家因“核糖体的结构和功能”的研究而获得诺贝尔化学奖。,2009TheNobelPrizeinChemistry,罗伯特爱德华（RobertEdwards）,2010TheNobelPrize试管婴儿之父,32年有400万试管婴儿诞生,2011TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,“他们发现了免疫应答的守门人，Tollgene革命性地改变人们对免疫系统的理解。”,分子生物学,分子生物学的延伸,分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科,1.6分子生物学的研究内容,生物大分子结构与功能基因的表达调控细胞信号转导DNA重组技术,生物大分子结构与功能,核酸的结构与功能蛋白质的结构与功能,基因的表达调控,操纵基