分子生物学课件VIP

1,MolecularBiology,陈孝平40188531515071231668东施孝平微信bestfarmer,48课时，5-16周,考核：作业+出勤+终考,2,Thetwenty-firstcentury-lifesciencecentury,3,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%,4,国际科学论文产出的学科分布,5,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”,6,21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,7,2、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。,8,3、多学科交叉,9,20032013年间各国科技论文数量及被引用情况,10,中国国际科技会议论文数及占世界论文总数比例,11,中国发表SCI论文最多的10个学科,12,宇宙的三大奥妙,metagalaxy宇宙Humanbody人体Brain大脑,13,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,14,Howtostudy?,MolecularBiology,15,Objectives,StructureandfunctionofnucleiacidsandproteinsMolecularbiotechnologyMechanismofReplicationMechanismofTranscriptionMechanismofTranslationRegulationofgeneexpression,16,TextbookMolecularBiologybyP.C.Turneretal（2e,3e),17,References1.MolecularBiologyofthegene6/ebyJamesD.Watsonetal.2.MolecularBiologybyRobertWeaver4/e3.GenesVIIIB.Lewin,18,Interest,Memory,MolecularBiologyFourthEdition,Chapter1ABriefHistory,LecturePowerPointtoaccompany,RobertF.Weaver,CopyrightTheMcGraw-HillCompanies,Inc.Permissionrequiredforreproductionordisplay.,20,Whatismolecularbiology?,广义：从分子层面理解生物学现象和本质的各种努力狭义：在分子水平上对基因的结构和功能的研究,Introduction,-Theattempttounderstandbiologicalphenomenainmolecularterms-Thestudyofgenestructureandfunctionatthemolecularlevel,RobertF.Weaver,21,JournalsinPubMed,Molecularbiology273Botany植物学64Zoology动物学36Ecology生态学59Microbiology249Genetics186Biochemistry353Cellularbiology19,22,Abriefhistory,TransmissiongeneticsEstablishmentofmolecularbiologyThethreedomainsoflife,23,GregorMendel,(1822-1884),-FatherofGenetics,Introduction,Discoveryoflawsofinheritance,24,Transmissiongeneticsdealswiththetransmissionoftraitsfromparentalorganismstotheiroffspring传递遗传学主要研究性状从亲本向子代的传递,授粉,self-pollination,25,Sevendifferenttraits,26,Lawofsegregation分离,mit配子,27,Mendelsfirstlawofinheritanceisthelawofsegregation.Thisstatesthatgenessegregateduringgameteformationintotheirdifferentalleles.Thetwomembersofapairofallelesseparate(segregate)intotwodifferentgametes,andexerttheirinfluenceintheoffspringasoneofanewpairofalleles.,（1）生物性状的遗传由遗传因子决定（2）遗传因子在体细胞内成对存在。其中一个成员来自父本，另一个成员来自母本，二者分别由精卵细胞带入。在形成配子时，成对的遗传因子又彼此分离，并且各自进入到一个配子中。这样，在每一个配子中，就只含有成对遗传因子中的一个成员，这个成员也许来自父本，也许来自母本,28,Lawofindependentassortment独立分配,29,TheLawofIndependentAssortment,alsoknownasInheritanceLaw,statesthatseparategenesforseparatetraitsarepassedindependentlyofoneanotherfromparentstooffspring.Thatis,thebiologicalselectionofaparticulargeneinthegenepairforonetraittobepassedtotheoffspringhasnothingtodowiththeselectionofthegeneforanyothertrait.Moreprecisely,thelawstatesthatallelesofdifferentgenesassortindependentlyofoneanotherduringgameteformation.,（3）在杂种F1的体细胞中，两个遗传因子的成员不同，它们之间是处在各自独立、互不干涉的状态之中，但二者对性状发育所起的作用却表现出明显的差异，即一方对另一方起了决定性的作用，因而有显性因子和隐性因子之分，随之而来的也就有了显性性状与隐性性状之分（4）杂种F1所产生的不同类型的配子，其数目相等，而雌雄配子的结合又是随机的，即各种不同类型的雌配子与雄配子的结合机会均等,ComplementanddevelopmentofMendelslaws,Dominantgenesandrecessivegenesisrelative1.完全显性(completedominance)F1只表现亲本之一，像孟德尔杂交试验中的7对相对性状2.不完全显性(incompletedominance)杂合体表现为双亲的中间性状，如紫茉莉(Mirabilisjalapa)花色的遗传,31,P红花白花黑羽白羽黑缟蚕白蚕F1粉红灰羽灰缟蚕F2红花粉红白花黑羽灰羽白羽黑蚕灰缟白蚕1：2：11：2：11：2：1柴茉莉花色鸡的羽色家蚕的体色(a)(b)(c)P棕色白色透明鱼非透明鱼F1淡棕半透明F2棕色淡棕白色透明鱼半透明非透明1：2：11：2：1马的皮毛金鱼身体的透明度(d)(e)图43不完全显性的遗传方式,32,33,Environmentalconditionsaffectthedominantandrecessive,光照和温度对生化反应有重要影响，这样也必然影响到表型效应，以致改变显隐性关系。如玄参科的金鱼草的花色遗传。,红色花淡黄色,光充足低温：红色花光不足温暖：淡黄色光充足温暖：粉红色,红色为显性,淡黄色为显性,不完全显性,34,MultipleAlleles复等位基因,一个基因如果存在多种等位基因的形式，就称为复等位基因。任何一个二倍体个体只存在复等位基因中的二个不同的等位基因。,如：人类的血型系统共发现24种,其中最常用的是ABO系统。此系统共由3个复等位基因IA、IB和i控制，IA和IB互为共显性，但对i为显性。,35,输血原则：同血型者可以输血；O型血者可以输给任何血型的个体；AB型的人可以接受任何血型的血液；AB型的血液只能输给AB型的人。,36,致死基因(lethalallele)：指那些使生物体不能存活的等位基因。隐性致死基因(recessivelethal)：隐性基因在杂合时不影响个体的生活力，但在纯合状态有致死效应的基因叫隐性致死基因。如小鼠的AY基因，植物中的隐性白化基因等。(aa)显性致死基因(dominantlethal)：杂合状态即表现致死作用的基因。如显性基因Rb引起的视网膜母细胞瘤。(AA和a),37,WilhelmLudwigJohannsen,18571927,In1909,theword“Gene”wascreatedtoreplacetheword“factor”usedbyMendel.Gene-“togivelife”inGreek他所说的基因并不代表物质实体，而是一种与细胞的任何可见形态结构毫无关系的抽象单位。因此，那时所指的基因只是遗传性状的符号，还没有具体涉及基因的物质概念。,Theoriginoftheword“Gene”,38,1866-1945,(1933),TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,Drosophilamelanogaster,ThomasHuntMorgan,LawofLinkageInheritance,39,当把雄性白眼果蝇与雌性红眼果蝇交配，获得的后代均是红眼果蝇，说明眼睛颜色的红色对白色是显性的；当把F1代的雄性红眼果蝇与雌性红眼果蝇交配时，获得的F2代中红眼与白眼的比例仍为3:1，但是雄性与雌性则不存在3:1关系，且所有的白眼果蝇均是雄性的，这说明白眼性状是与性别相联系的，也就是说，这两个不同的性状是联系在一起的。由于白眼与性别相连，因此叫做性连锁（sex-linkage）。人类中的色盲和血友病（hemophilia）也是显性连锁的。,40,BarbaraMcClintock,Introduction,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1983,(1902-1992),Maizes,Obtainmentofthephysicalevidenceforrecombination,In1931,41,Introduction,Jumpingelementortransposon-geneticcontrollers,移动的控制基因,42,Establishmentofmodernmolecularbiology,43,Introduction,FriedrichMiescher,18441895,Nuclein-thematerialnowknownasDNA,IsolationofNuclein,44,Introduction,(18771955),Genesarecomposedofnucleicacids.DNAisthematerialofwhichgenesandchromosomesaremade.(1944),OswaldAvery,Discoveryofthenatureofgenes,45,ExperimentofStreptococcuspneumoniae,格里菲斯小鼠进行肺炎双球菌转换实验,46,HersheyandChaseexperiment,32P-DNA,35S-Protein,47,Introduction,GeorgeBeadle,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1958,Onegene-oneenzymehypothesis,-in1941,E.L.Tatum,48,Introduction,RosalindFranklinandMauriceWilkins,49,X-raypictureofDNAstructure,50,Introduction,J.WatsonandF.CrickwiththeirDNAmodelattheCavendishLaboratoriesin1953.,DNAdoublehelixin1953,TheNobelprizein1962.,51,DNAdoublehelix,Introduction,52,Introduction,TheCentralDogma,53,Introduction,Meselson-Stahlexperiment,1958年DNA的半保留复制机理,Semiconservativereplication,MatthewMeselson,FranklinStahl,54,Introduction,55,Introduction,FrancoisJacobandSydneyBrenner,DiscoveryofmRNA,56,Introduction,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1968,Interpretationofthegeneticcodeanditsfunctioninproteinsynthesis,57,Codons,58,Discoveryofrestrictionenzymes,HamiltonSmith,in1970,59,PaulBerg,ThefirstrecombinantDNAmadeinvitro,SV40andDNA,In1972,60,Genesequencing,Determingthebasesequenceofgenomesoftwobacteria,Haemophylusinfluenzae流感嗜血杆菌andMycoplasmagenitalim生殖支原体,in1995Determingthebasesequenceofgenomeofbrewersyeast啤酒酵母,Saccharomycescerevisiae酿酒酵母,thefirsteukaryoticgenometobesequenced,in1996,61,Asheepclonedfromanadultsheepuddercell,英国科学家伊恩维尔穆特博士,出生日期：1996年7月5日死亡日期：2003年2月14日死亡原因：被确诊患进行性肺病后处以安乐死,62,DiscoveryofmechanismofRNAinterferencein1998,AndrewFire,CraigC.Mello,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2006,63,RNAinterference,64,Introduction,Humangenomeproject,HGP,Completedin2003,HGPwasa13-yearprojectcoordinatedbytheU.S.DepartmentofEnergyandtheNIH.DuringtheearlyyearsoftheHGP,theWellcomeTrust(U.K.)becameamajorpartner;additionalcontributionscamefromJapan,France,Germany,China,andothers.,65,Discoveryofhowtelomereandtelomerasetoprotectchromosomes,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2009,