分子生物学概述

1、分子生物学概述1大家是否均要上研究生06年共青团中央、北京大学公共政策研究所联合发布了“年中国大学生就业状况调查”报告:今年全国应届大学毕业生人数万，全国对高校毕业生的需求预计约为万人， “这意味着将有六成应届毕业生面临岗位缺口。” -逃避并不能解决问题(反方)张维迎：如果我们真正关心穷人，就应该把机会均等(也就是效率)放在优先地位，比如说给穷人更多的接受教育的机会。诺贝尔经济学奖得主海克曼教授等一些学者最近的研究表明，在中国，教育水平已成为决定家庭收入水平的最重要因素之一。一个农村大学生可以使一家人脱贫。非常遗憾的是，最近有关教育体制改革争论中，舆论只把注意力放在学费上升给穷人带来的负担上，

2、而忽略了由招生数量增加给普通大众提供的教育机会这个问题。(正方)邓小平1989年底感慨“中国改革最大的失误是教育” 请大家思考：我国现行大学教育模式之得失, 自己的人生设计是否一定要按此模式经历这一环节。2研究生是否要集中上课否。研究生教育应该是个性化教育：学生本人与导师；研究生已具备多方面的自修能力；一些在本科时未接触的基础性的知识，如果是大家均需要掌握的话，每个学生需要掌握的时机也不可能一致。 3兽医专业的研究生是否要修医学细胞与分子生物学是，但深浅与广度因人差别极大、需要学习的时机也因人而异。基础的知识完全可以自学获得、而专业程度高深的内容的并非人人均需要知道，因此，并不要如中学生、本科

3、生那样需要老师灌输同样的知识。讲课方式：以专题讲座为主，学生可以提出需要讲授的内容 4与本课程相关的课程动物分子生物学（1学期）生物信息学（3）、分子生物学（2）分子遗传学（2）、基因工程原理（2） 5参考书目6公司的产品目录是很好的参考资料:一些产品说明书和附录7医学分子生物学书 主要内容：基因的分子生物学、细胞通讯与信号转导、基因工程、分子生物学 技术、分子生物学与疾病。8参考书目1.核酸的分子生物学2. 蛋白质的分子生物学3. 细胞信号转导的分子生物学4.细胞增殖、分化与细胞凋亡的分子机制每篇涉及医学问题9参考书目 全书共10篇，45章。14篇介绍分子生物学基础知识，59篇着重分子生物学

4、与医学联系(第五篇 细胞增殖的分子机理 ;第六篇 分化、发育与衰老的分子生物学 ;第七篇 神经、内分泌的分子生物学基础 ;第八篇 免疫的分子基础 ;第九篇 临床医学的分子基础 ; )，第10篇介绍技术原理与信息处理. 医学分子生物学是分子生物学的一个重要分支，是从分子水平上研究人体在正常和疾病状态下生命活动及其规律的一门科学。它主要研究人体生物大分子和大分子体系的结构、功能、相互作用及其同疾病发生、发展的关系 张逎蘅 北京医科大学出版社 1999-12-01 10 现代医学分子生物学，谷志远主编人民军医出版社，1998. 本书分三篇，共二十七章。上篇为分子生物学基础理论介绍核酸结构、蛋白质的结

5、构与功能、DNA复制、基因转录、蛋白质生物合成、基因表达的调控、DNA损伤印修复、基因工程等；中篇为分子生物学与临床医学重点介绍肿瘤，心血管病、遗传病、线粒体病等重大疾病发生发展机制的分子生物学基础，基因诊断、基因治疗的临床应用和应用前景等；下篇为医学分子生物学基本实验技术详细介绍了现代医学分子生物学研究中的主要技术11医学分子生物学（影印版）(Molecular Biology in Medicine)by: T.M.Cox, Blackwell Science 1997352页，10页彩图内容涉及基因结构、基因表达、基因及药物治疗和人类疾病的遗传学缺陷，包括微生物感染、病毒感染、血友病、免

6、疫系统紊乱及癌症等。12参考书目DNA的结构、原核与真核生物基因组、中心法则、免疫分子遗传、基因工程、分子进化13参考书目细胞与生物大分子、蛋白质与核酸、基因组结构、中心法则、噬菌体与病毒、肿瘤病毒与癌基因14参考书目内容：分子生物学方法、中心法则、基因重组、基因组学15参考书目 基本知识、基因突变、基因转移、基因重组、表达调控16参考书目遗传的物质基础、结构；中心法则、基因突变、基因重组、表达调控17参考书目18书目基因工程的圣经，方法不一定是最好的，但绝大部份是可靠的。技术的原理部分涉及不少分子生物学的基本内容。翻译得也不错。19 分子生物学部份参考书目阎隆飞 张玉麟分子生物学 （第二版）

7、503页 1997，08郜金荣 叶林泊分子生物学 340页 1999年01月杨岐生分子生物学基础 384页 1994年07月周希澄等分子遗传学317页 1992年04月谷志远主编现代医学分子生物学469页 1998年09月恩里克斯著 陈玮等译 新财富宣言基因改写未来2002沈珝琲 方福德主编, 真核基因表达调控 358页 1996年02月盛祖嘉 沈仁权遗传学丛书 分子遗传学431页 1988年08月李振刚分子遗传学概论453页 1990年04月孙乃恩等编著, 分子遗传学, 516页 1990年08月 南京入学出版20 分子生物学参考书目 10. 徐 钤等编著，基因的分子生物学 中国科技出版社，

8、1993 11. 迪芬巴赫等著，黄培堂译：PCR技术实验指南，科学出版社，2000 12.童克中，基因及其表达(第二版)，科学出版社，2002. 13. 孙树汉，基因工程原理与方法，人民军医出版社，2002 14. 崔涛，细菌遗传学，科学出版社 ， 1991年05月第1版15. Turner等编著，InstantNotesinMolecularBiology，英国Bios科 学出版社出版，2000年版16. 卢大儒，医学分子遗传学_10031905，复旦大学出版社，199717. 解生勇编著分子细胞遗传学 中国农业科技出版社出版社，19981018. 伍新尧 罗超权，分子遗传学与基因工程_10

9、313525河南医科大学版出版社 （中山医科大学硕士研究生教材）19.查锡良主编，医学分子生物学(供研究生使用)，人民卫生出版社，2003 21分子生物学分支学科分子遗传学、基因的分子生物学、分子免疫学、分子药理学、分子病毒学、分子病理学、发育分子生物学、肿瘤的分子生物学、临床分子生物学、分子生态学、医学分子生物学、22定义：分子生物学是研究生物大分子的结构与功能从而从分子水平阐明生命现象本质的一门科学。它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号传递中的作用为主要研究对象。生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推

10、动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了分子生物学的蓬勃发展。是当前生命科学中发展最快并与其它学科广泛交叉的重要前沿领域。什么是分子生物学23什么是分子生物学一从广义来讲，分子生物学主要研究生物大分子(蛋白质、核酸等)的结构和功能、它们之间的相互关系，以及用这些关系来阐明生命活动的本质。例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构功能和跨膜运输等都属于分子生物学的研究内容。不过人们通常采用狭义的概念，将分子生物学的范畴偏重于核酸(或基因)的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，当然其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 24分

11、子生物学的研究内容1.核酸的分子生物学 核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。25分子生物学的研究内容2.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子蛋白质

12、的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 因为蛋白质是生命活动的主要执行者，因而该部份是医学分子生物学的最重要的组成部分263.细胞信号转导的分子生物学 研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化等，从而使其增殖、分

13、化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。分子生物学的研究内容273.细胞信号转导的分子生物学：高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协调统一要求有一个完善的细胞间相互识别、相互反应和相互作用的机制，这一机制可以称作细胞通讯(Cell Communication)。在这一系统中，细胞或者识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在

14、的各种信号(来自于周围或远距离的细胞)，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞的死亡。这种针对外源性信号所发生的各种分子活性的变化，以及将这种变化依次传递至效应分子，以改变细胞功能的过程称为信号转导(Signal Transduction)284. 细胞增殖(proliferation)、分化(differentiation)与细胞凋亡(apoptosis)的分子机制、 细胞分裂周期、干细胞（stem cell)的分化（新表型的出现）、程序性细胞死亡(programmed cell death)5. 基因操作与基因工程原理: 基因

15、克隆、基因扩增、基因序列分析、基因突变、基因组文库和cDNA文库的构建、基因表达分子生物学的研究内容29医学分子生物学内容(冯作化） 一、人体发育调控和功能调控的分子生物学基础： ：发肓、分化与衰老的分子生物学基础：受精卵个体（每个细胞的基因组相同，但表型千差万别），各组织、器官按时间顺序和正确的空间位置上发生；发肓过程中细胞精确分化；生长、衰老以至死亡。 ：细胞增殖调控的分子生物学基础（肿瘤与增生性疾病） ：神经、内分泌和免疫调节的分子生物学基础二、医学分子生物学与疾病: 疾病的分子发病机理 ：如先天性遗传病，传染病（如CSF:血液系统紊乱与免疫功能下降）、糖尿病、心血管病，老年病；基因诊断

16、，基因治疗； 三、生物工程与生物制药：基因工程、酶工程、蛋白质工程与微生物工程 301 分子生物学概论核酸的结构3 原核和真核基因组的结构4.核酸的复制（包括DNA的损伤与修复）5.细菌的遗传与变异6 原核和真核基因的表达与调控7 PCR技术8 基因工程原理 9 蛋白质的结构与功能10 基因与疾病11 细胞信号转导的分子机制12生物信息学13分子生物学技术的新进展(1)教与学大纲31核酸结构（一、二、三级结构，多样性，DNA的变性和复性、真核和原核细胞基因组的特点、一些特殊的DNA序列结构）、DNA复制：半保留复制、DNA的复制酶和相关蛋白、原核生物DNA的复制真核生物DNA的复制DNA损伤与

17、修复RNA的合成与加工成熟：RNA的结构及种类，RNA聚合酶，启动子，RNA的酶促合成，RNA转录后的加工遗传密码：遗传密码的破译、遗传密码的特点、密码子的使用频率、始密码子与终止密码子RNA的翻译蛋白质的生物合成蛋白质的结构（一、二、三、四、结构域）原核生物基因表达的调控：操纵子DNA重组 同源重组，位点专一性重组、转座重组真核基因表达的调控自学内容321.概论（1）2.细菌遗传学-基因突变与基因转移(2)3. 核酸的结构、功能与性质（1）4. PCR技术 (3)5. 基因操作原理与方法(3)6.信息生物学(1)7. 专题：基因工程疫苗、基因诊断与基因治疗、反义RNA与反义肽理论、信号传导、

18、癌基因与抑癌基因、病毒（猪瘟）的分子发病机理、生殖与免疫、蛋白质的结构预测与功能、单克隆抗体技术与应用。拟讲授内容33分子生物学发展大事记一、DNA是遗传物质载体的证明 1、肺炎球菌转化实验：1944年Oswald Avery等人发现，从一种有夹膜、具致病性的肺炎球菌中提取的DNA，可使另一种无夹膜，不具致病性的肺炎球菌的遗传性状发生改变，转变为有夹膜，具致病性的肺炎球菌，且转化率与DNA纯度呈正相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发生。该项实验彻底纠正了蛋白质携带遗传信息这一错误认识，确立了核酸是遗传物质.34分子生物学发展大事记一、DNA是遗传物质载体的证明 2、大肠杆菌噬菌体感染

19、试验：1952年AHershey等利用示踪元素对E.coli T2噬菌体的吸附、增殖和释放进行了一系列研究。结果：噬菌体感染寄主时，其蛋白外壳留在被感染细泡外面，唯有噬茵体DNA进入E.coli，产生新的噬菌体颗粒。由于蛋白质分子含硫不合磷,DNA分子则相反，故可用35S和32P去标记E.coli或T2噬菌体。在标记噬菌体再次感染E.coli时，大多数标记的DNA在细胞内出现，而标记的蛋白外壳留在细胞外面。子代噬菌体具有与亲代噬菌体完全相同的并且是标记的DNA和非标记的蛋白外壳。说明只有核酸才是其全部遗传信息的载体。35 分子生物学发展大事记 2. 1953年WatsonCrick提出DNA双

20、螺旋结构 3. 中心法则的提出：Crick继1953年与Watson发现DNA双螺旋结构以后，在一系列实验基础上，1958年发表关于遗传信息传递的中心法贝(centraldogma)，这个法则能是，DNA复制DNA，DNA转录RNA，RNA翻译蛋白质。后来又发现在RNA病毒中RNA病毒复制通过反转录至DNA。从中心法则出发，几十年来， 奠定了所有遗传、免疫、发育和进化上分子水平的理论基础。4.遗传密码的破译：19611966年5.单克隆抗体技术的发明: 975年Kohler等将小鼠产生抗体的脾细胞与小鼠的骨髓细胞融合成杂交细胞，这种细胞既获得了亲代脾细胞分泌特异性抗体的特性，又有骨髓瘤细胞长期

21、生长的特点。他们将这种杂交细胞经克隆后接种于小鼠腹腔，在小鼠腹由水中分泌有大量的抗特异性抗原的抗体. McAb在蛋白质分子的结构、在细胞内的定位和功能研究方面发挥着非常巨大的、无可替代的作用36 分子生物学发展大事记 6. DNA重组：1972年，美国斯坦福大学Berg等人使用限制性核酸内切酶EcoRI，对猿猴病毒SV40的DNA和噬菌体的DNA分别进行酶切消化，然后再用T4 DNA连接酶将两种消化片段连接起来，结果获得了包括SV40和DNA 的重组的杂交DNA分子首次产生第一个重组DNA分子. 其成就的2个物质基础是：l967年分离出DNA连接酶，它能将DNA键连接. 1968年分离出第一个

22、限制性内切酶，它在特定的位置切断DNA分子。7. PCR技术的发明: PCR技术即多聚酶链式反应(polymerase chain reaction)它是1985年由美国的莫里森发明的，并获得了1993年的诺贝尔化学奖.在它问世不久，PCR以其简便、快速、灵敏、特异的特点，受到了分子生物学家的普遍重视已成为分子生物学研究的最重要的技术之一。该技术己用传染病、遗传病的诊断、各种基因探针的制备，肿瘤基因的研究，基因克隆，分子突变分析等几乎所有生物医学领域，且其应用的广度和深度还在不断扩大。37 分子生物学发展大事记 8.人类基因组计划(Human Genome Project,HGP): HGP旨

23、在通过测定人类基因组DNA的全部序列，确定所有人类基因及它们在染色体上的位置，明确所有基因的结构和功能，解读人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面认识自我 . 1985年由杜尔贝克提出，1986年3月7日，杜尔贝克在科学杂志上发表了一篇题为“癌症研究的转折点测定人类基因组序列”的文章，指出癌症和其它疾病的发生都与基因有关，并提出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义。1988年美国能源部和NIH率先开展人类基因组计划。此后，成立了Human Genome Organization，由多个国家筹集资金和科研力量参加这一国际性研究计划。1990年10月，国际人类基因组计划正式启动，预计用15年时间，投资30亿美元，完成30亿对碱基的测序 .参加国有美国、英国、日本、法国、德国和中国。2003年4月14日宣布完成人类基因组序列图。1人类基因组约由31.647亿个碱基对组成，共3万个到3.5万个基因，远低于原来约10个基因的估计数目。2基因组中存在着基因密度较高的“热点”区域和大片不携带人类基因的“荒漠”区域。基因密度在第17、19和22号染色体上最高，在X、Y、第4号和第18