现代分子生物第一章绪论课件

1、绪论染色体与DNA生物信息的传递（上）从DNA到RNA生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质基因的表达与调控（上）原核基因表达调控模式基因的表达与调控（下）真核基因表达调控的一般规律分子生物学研究方法疾病与人类健康教学内容 熟知核酸的基本生物化学特性，熟知生物信息的储存与表达过程，掌握DNA、RNA和蛋白质的基本代谢过程，特别是基因的一般结构与生物功能，基因活性的修饰与调节，了解现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与基因组学的新成果，新进展。基本要求分子生物学的发展基础分子生物学发展简史分子生物学的研究内容分子生物学展望第一章 绪论 分子生物学的发展基础一、 创世说与进化论生命是怎样起源的

2、？为什么“有其父必有其子”？动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的？创世说达尔文与进化论1859年Charles Darwin发表了Origin of Species确定了进化论的概念。提出“物竞天择，适者生存”二、细胞学说的建立17世纪末，荷兰Leeuwenhoek用自制显微镜观察到活的生命现象微生物。大约同时代的Robert Hooke第一次提出“cell”概念。十九世纪，德国植物学家Schleiden和动物学家Schwann建立了生物科学的理论基础细胞学说。他们认为：所有组织的最基本单元是形状非常相似而又高度分化的细胞。细胞的发生和形成是生物界普遍和永久的规律。 分子生物学的发展基础十

3、九世纪，人们就已经发现了蛋白质。证明蛋白质是生活细胞中所有化学反应的执行者和催化剂1869年，Misescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离到DNA。二十世纪初，组成蛋白质的20种氨基酸被相继发现。细胞的其他成分，如脂类、糖类和核酸也相继被认识和部分纯化。1910年，德国科学家Kossel首先分离得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。（一）经典的生物化学 Gregor Mendel: 1822-1883年, 奥地利遗传学家 1843年，大学毕业，修道院传教士 豌豆杂交实验（1857-1865），28000株 1865年2月，在奥地利布尔诺自然科学会议上宣读 研 究成果和他的理论解释。 1865年，发表

4、植物杂交实验论文,布尔诺自然科学 会杂志第4卷, 论文中他将控制性状的遗传 因素称为遗传因子，已经形成了基因的雏形。 （二）经典遗传学的建立和发展 1909,丹麦 W.Johannsen(约翰逊) 根据希腊文 “给予生命”之义创造了基因（gene）一词 18571927 （18661945）1922, 美国THMorgan(摩尔根)创立了遗传的染色体理论谈家桢圖果蝇有 4 对染色体 肺炎球菌实验 1944年 Avery，确定 了遗传物质的基础是 DNA，而不是蛋白质1928年，英国 Griffith S型肺炎球菌：有荚膜， 菌落表面光滑 R型肺炎球菌：无荚膜， 菌落表面粗糙（三）DNA的发现

5、1953年2月28日中午，剑桥大学的两位年轻的科学家弗朗西斯克里克和詹姆斯沃森步入老鹰酒吧，宣布他们的发现：DNA是由两条核苷酸链组成的双螺旋结构。 1953年4月25日英国自然杂志发表了这一成果。1953年2月28日,Waterson和Crick用金属线又制出了新的DNA模型,他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑.Like Crick, New Zealand-born Wilkins trained as a physicist, and was involved with the Manhattan project to build the nuclear bomb. Wilkins

6、 worked on X-ray crystallography of DNA with Franklin at Kings College London, although their relationship was strained. He helped to verify Watson and Cricks model, and shared the 1962 Nobel with them. Maurice Wilkins (1916- )Franklin, trained as a chemist, was expert in deducing the structure of m

7、olecules by firing X-rays through them. Her images of DNA - disclosed without her knowledge - put Watson and Crick on the track towards the right structure. Rosalind Franklin (1920-1958)下面收录了对基因的五个定义基因是存在于细胞内有自我繁殖能力的遗传单位。 基因是一个具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段。 编码一个RNA或一条多肽链的DNA片段称为一个基因。 基因是生物体遗传的基本单位,存在于细胞的染色体上

8、,作直线排列。基因是生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位,其物质基础是一条以直线排列具有特定核苷酸序列的核酸片段。含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液 第一代继续培养于普通培养液 第二代梯度离心结果 分子生物学发展简史1958年，Meselson和Stahl提出了DNA的半保留复制1953年Sanger首次阐明了胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河，他于1958年获诺贝尔化学奖。http:/www.ysbl.york.ac.uk/mgwt/thesis-tth/chapter1.html 分子生物学发展简史1966年破译了全部64个遗传密码： 以上研究成果为基因工程的问世提供

9、了理论依据。图1-3 遗传信息传递的中心法则1954年 20世纪7080年代 21世纪1994年Gilman和Rodbell由于发现G蛋白在细胞信号转导中的作用获得诺贝尔生理医学奖。1995年Lewis， Volhard和Wieschaus由于在40-70年代鉴定了果蝇体节发育基因分享诺贝尔奖。1999年Blobel由于阐述蛋白质在细胞间的运转机制，明确了SRPS在蛋白质跨膜转运过程中的主导作用获得诺贝尔奖。2001年Hartwell、Hunt和Nurse因为对细胞周期调控因子而获诺贝尔生理医学奖。2007年诺贝尔生理学或医学奖授予MarioR.Capecchi 、MartinJ.Evans和

10、OliverSmithies因胚胎干细胞研究获该奖项。信号传递1989年Bishop和Varmus发现正常细胞中带有原癌基因分享了诺贝尔生理医学奖2008年度诺贝尔生理学或医学奖授予了德国Harald zur Hausen，法国Franoise Barr-Sinoussi和Luc Montagnier，前者由于其在人乳头瘤病毒（HPV）研究方面的成就获奖，后两者则因发现人类免疫缺陷病毒而获奖。 2009年诺贝尔生理学或医学奖授予 Elizabeth Blackburn 、Carol Greider 和Jack Szostak以表彰他们发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。 疾病与健康人类基因组计

11、划1988年Waston出任“人类基因组计划”首席科学家，举世瞩目的人类基因组测序工作开始启动。1996年，酵母基因组DNA的全部序列测定工作完成。2000年6月26日，人类基因组工作框架图绘制完成。1999年9月，我国获准参加国际人类基因组计划研究，成为继美、英、日、德法之后的第六个参与国，承担了1%的测序工作。分子生物学的基本原理构成生物体各类有机大分子的单体在生物中都是相同的生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性DNA重组技术基因表达调控研究生物大分子的结构功能研究基因组、功能基因组与生物信息学研究 分子生物学的研究内容DNA重组

12、技术指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合，并将之导入到原先没有这类分子的寄主细胞内，从而使接受者产生新的遗传性状的技术。DNA重组技术建立的关键限制性内切酶、DNA连接酶及其他工具酶的发现和应用。DNA重组技术的应用可用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽可用于定向改造某些生物基因组结构可用于基础研究一、 DNA重组技术（基因工程）把大鼠生长因子转入小鼠得到巨大型的转基因小鼠喷洒工程菌清除石油污染无冰晶细菌帮助草莓抗霜冻生物个体在生长发育过程中，基因表达是按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）的。基因表达调控研究

13、的主要方面有：信号传导研究转录因子研究RNA剪辑研究二、 基因表达调控研究1993年，美国科学家Roberts和Sharp由于在不连续基因方面的工作而获得诺贝尔生理医学奖。研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的学科。结构分子生物学的研究方向：结构测定结构运动变化规律结构与功能关系的建立三、 生物大分子结构功能研究 （又称结构分子生物学）基因组功能基因组人类基因组多样性计划（Human Genome Diversity Project）环境基因组学（Enviromental Genomics）肿瘤基因组解剖计划（Cancer Genome Anatomy Project）药物基因组学（Pharmacogenomics生物信息学四 、基因组、功能基因组与生物信息学一、 分子生物学对生物学各个领域的渗透对神经生物学的影响对遗传学的影响对分类和进化研究的影响对发育生物学的影响对现代医学的影