分子生物学实用PPT学习教案

1、会计学1分子生物学实用分子生物学实用第1页/共31页生命是怎样起源的？生命是怎样起源的？为什么为什么“有其父必有其子有其父必有其子”动、植物个体是怎样由一动、植物个体是怎样由一个受精卵发育而来的？个受精卵发育而来的？第2页/共31页亚当与夏亚当与夏娃娃(Charles Darwin 1809-1882)(Charles Darwin 1809-1882)18591859年年物种起源物种起源【进化论进化论】圣经圣经【神创论神创论】19世纪初叶以前世纪初叶以前 ，人们相信生命，人们相信生命乃至整个宇宙都是由人类认知之乃至整个宇宙都是由人类认知之外的某种超自然的力量所创造的外的某种超自然的力量所创造

2、的！第3页/共31页 英国科学家英国科学家胡克胡克(R. Hook,1635-1703)，27岁成为英国皇家学会领导成员岁成为英国皇家学会领导成员, 发表对木栓的观察，命名发表对木栓的观察，命名Cell。 荷兰人荷兰人列文列文虎克（虎克（Antoni von Leeuwenhoek,1623-1723）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。 17 17世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个的木栓，看到一个个“小室小室”结构，称之谓结构，称之

3、谓“CellCell”( (细胞细胞) )。1.1.2 1.1.2 细胞学说的确立细胞学说的确立第4页/共31页(1)(1) 细胞是所有动、植物的基本结构单位。细胞是所有动、植物的基本结构单位。(2)(2) 每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间之间 协同配合。协同配合。(3)(3) 新细胞由老细胞繁殖产生。新细胞由老细胞繁殖产生。细胞学说主要观点：细胞学说主要观点：第5页/共31页1.1.3 1.1.3 经典的生物化学与遗传学经典的生物化学与遗传学分析细胞的组成成分。分析细胞的组成成分。弄清这些物质与细胞内生命现象的联系。弄清这些物质与细胞内生命现象的联

4、系。 1920世纪世纪 20种种氨基酸氨基酸 肽键的结构肽键的结构 脂类、糖类和核酸脂类、糖类和核酸分离提取分离提取第6页/共31页 Gregor Mendel（奥）经典遗传学创始人（奥）经典遗传学创始人 豌豆杂交实验豌豆杂交实验 独立分离、自由组合规律独立分离、自由组合规律 “遗传因子遗传因子” 1865 植物杂交实验植物杂交实验 1900 “ “遗传学的奠基人遗传学的奠基人” 基因学说的提出基因学说的提出 20世纪初世纪初 Morgon及其助手（美）及其助手（美） 果蝇实验果蝇实验 第一次将代表某一特定性状的基因同某一特定染色第一次将代表某一特定性状的基因同某一特定染色 体联系起来连锁遗传

5、规律体联系起来连锁遗传规律 种质必须由独立的要素组成遗传因子或种质必须由独立的要素组成遗传因子或基因基因第7页/共31页1.1.4 DNA1.1.4 DNA的发现的发现肺炎球菌的转化实验肺炎球菌的转化实验噬菌体感染实验噬菌体感染实验植物病毒的重建实验植物病毒的重建实验这三个实验有力地证明了核酸是遗这三个实验有力地证明了核酸是遗传物质。（传物质。（prion）第8页/共31页分子生物学是研究分子生物学是研究核酸、蛋白质核酸、蛋白质等等所有生物大分子的形态、结构特征及其所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。（重要性、规律性和相互关系的科学。（狭义的概念）狭义的概念）其他

6、如糖分子生物学、激素分子等其他如糖分子生物学、激素分子等有时也归属于分子生物学的研究范围。有时也归属于分子生物学的研究范围。第9页/共31页 1910 1910年年 A.Kossel A.Kossel （德）（德）蛋白质、细胞及细胞核化学的蛋白质、细胞及细胞核化学的研究研究（首先分离到首先分离到A A、T T和和HisHis），获得诺贝尔生理医学奖。，获得诺贝尔生理医学奖。第10页/共31页1959年，美国科学家年，美国科学家Ochoa和和Kornberg共同分享生理医学奖。共同分享生理医学奖。1962年，年，Watson、Crick和和Wilkins共享共享生理医学奖。生理医学奖。Kendr

7、ew和和Perutz，共享化学奖。，共享化学奖。1965年，年，Jacob和和Monod，生理医学奖。，生理医学奖。1968年，年，Nirenberg，Holly， Khorana, 生理医学奖。生理医学奖。1975年，年，Temin、Dulbecco和和Baltimore，生理医学奖。生理医学奖。1980年，年，Sanger、Gilbert和和Berg，化学，化学奖。奖。第11页/共31页1983年，美国科学家年，美国科学家McClintock，生理医学，生理医学奖。奖。1984年，年，Kohler和和Milstein共享生理医学奖共享生理医学奖。1989年，年，Altman和和Cech，化

8、学奖。，化学奖。Bishop和和Varmus，生理医学奖。，生理医学奖。1993年，年，Roberts和和Sharp，生理医学奖。，生理医学奖。Mullis和和Smith，化学奖，化学奖1994年，年，Gilman和和Rodbell，生理医学奖。，生理医学奖。1995年，年，Lewis、Nusslein-Volhard和和Wieschaus，生理医学奖。，生理医学奖。第12页/共31页1996年，年，Doherty和和Zinkernagel，生理医，生理医学奖。学奖。 1997年，美国科学家年，美国科学家Prusiner，生理医，生理医学奖。学奖。 1999年，年，Blobel，生理医学奖。，

9、生理医学奖。2001年，年，Hartwell、Hunt和和Nurse，生理，生理医学奖。医学奖。2006年，年，Kornberg，化学奖。，化学奖。 Fire和和Mello，生理医学奖。，生理医学奖。第13页/共31页2007年诺贝尔生理学或医学奖分别授予两名年诺贝尔生理学或医学奖分别授予两名美国人马里奥美国人马里奥卡佩基、奥利弗卡佩基、奥利弗史密斯和一名史密斯和一名英国人马丁英国人马丁埃文斯，以表彰他们在埃文斯，以表彰他们在“基因靶基因靶向向”技术方面的突出贡献。三位科学家技术方面的突出贡献。三位科学家“在在涉及胚胎干细胞和哺乳动物重组方面涉及胚胎干细胞和哺乳动物重组方面有着一系列突破性发现

10、有着一系列突破性发现”，为，为“基因靶向基因靶向”技术的发展奠定了基础。在技术的发展奠定了基础。在“基因靶向基因靶向”技技术的帮助下，科学家可以使小鼠体内的特定术的帮助下，科学家可以使小鼠体内的特定基因丧失功能。此类基因丧失功能。此类“基因敲除基因敲除”试验可以试验可以帮助人们了解基因在胚胎发育等多种现象中帮助人们了解基因在胚胎发育等多种现象中发挥何种作用。发挥何种作用。“基因靶向基因靶向”技术为阐明人技术为阐明人类疾病的发生机理方面发挥了至关重要的作类疾病的发生机理方面发挥了至关重要的作用。用。第14页/共31页和研究和研究绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白(GFP)(GFP)的贡的贡献而获奖的。献而

11、获奖的。第15页/共31页究所，以表彰他们发现了究所，以表彰他们发现了端粒端粒和端粒酶保护染色体的机理和端粒酶保护染色体的机理。第16页/共31页三位科学家的研究成果都有重三位科学家的研究成果都有重要的意义。要的意义。第17页/共31页基因、基因组的结构与功能基因、基因组的结构与功能DNA的复制、转录和翻译的复制、转录和翻译基因表达调控研究基因表达调控研究DNA重组技术重组技术结构分子生物学结构分子生物学生物信息学研究生物信息学研究第18页/共31页 促进了以基因工程为核心的生物技术的发展，从而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影响经济发展的诸多领域 1 1、

12、农业方面、农业方面 生物品种的改良速度更快、目标更准确，甚至创造生物品种的改良速度更快、目标更准确，甚至创造 新物种新物种 转基因动物猪、牛、羊、鱼等转基因动物猪、牛、羊、鱼等 植物抗虫棉（植物抗虫棉（BtBt毒素蛋白基因）、毒素蛋白基因）、 耐贮藏番茄等耐贮藏番茄等第19页/共31页 2 2、 医药方面医药方面 利用重组利用重组DNADNA产生的工程菌来大量高效地合成人体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），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）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

13、以及正在研制的癌症疫苗第20页/共31页 3 3、 工业方面工业方面 * * 酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造第21页/共31页基因的识别与鉴定基因的识别与鉴定基因功能信息的提取与证实基因功能信息的提取与证实基 因 表 达 谱 的 绘 制基 因 表 达 谱 的 绘 制 (microarray)(microarray)基因功能的改变（基因敲出基因功能的改变（基因敲出 knock outknock out）蛋白质水平上基因互作的探测蛋白质水平上基因互作的探测 功能基因组学功能基因组学(Functional Genomics or postGenomics) (F

14、unctional Genomics or postGenomics) 第22页/共31页蛋白质组（蛋白质组（proteomeproteome）一词，源于蛋白质（一词，源于蛋白质（proteinprotein）与）与 基因基因组（组（genomegenome）两个词的杂合，意指）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套一种基因组所表达的全套蛋白质蛋白质”, ,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和

15、解决途径。通为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。通过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析，我们可以找过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析，我们可以找到某些到某些“疾病特异性的蛋白质分子疾病特异性的蛋白质分子”，它们可成为新药物设计，它们可成为新药物设计的分子靶点，或者也会为疾病的早期诊断提供分子标志。的分子靶点，或者也会为疾病的早期诊断提供分子标志。 Proteome is the total number of proteins produced by an organism.第23页/共31页计算计语言计算计语言 分辨，提取，分析，分辨，提取，分析， 比较，比较，

16、 预测生物信息预测生物信息 生物大分子的结构与功能信息生物大分子的结构与功能信息 生物信息学生物信息学(Bioinformatics) 生物芯片生物芯片 DNA芯片芯片 蛋白质芯片蛋白质芯片第24页/共31页美国康涅狄格大学教授美国康涅狄格大学教授新英格兰入侵植物研究中新英格兰入侵植物研究中心主任和首席科学家心主任和首席科学家康涅狄格大学转基因植物康涅狄格大学转基因植物中心主任中心主任李义李义第25页/共31页第26页/共31页主要参考书目：主要参考书目：孙乃恩等孙乃恩等. .分子遗传学分子遗传学 南京大学出版社南京大学出版社.1990.1990第27页/共31页朱玉贤等朱玉贤等. .现代分子生物学现代分子生物学 科学出版社科学出版社.2000.2000（一），一），20072007（三）（三）第28页/共31页Robert