-分子生物学(Molecular-Biology)课件.ppt

《-分子生物学(Molecular-Biology)课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《-分子生物学(Molecular-Biology)课件.ppt（62页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Welcome to My Welcome to My Molecular Biology Molecular Biology LectureLecture 当你进入实验室时，要像脱去外衣那样放当你进入实验室时，要像脱去外衣那样放下你的想象力，因为实验操作不能有一丁儿下你的想象力，因为实验操作不能有一丁儿点的想象，否则，你对事物的观察就会受到点的想象，否则，你对事物的观察就会受到影响影响;而当你翻开书本的时候，你又必须尽可能而当你翻开书本的时候，你又必须尽可能展开想象的展开想象的“翅膀翅膀”，否则，你就不可能走，否则，你就不可能走在别人的前面。在别人的前面。朱玉贤朱玉贤分子生物学分子生物学（M

2、olecular BiologyMolecular Biology）分子生物学常用参考书目分子生物学常用参考书目1、现代分子生物学现代分子生物学朱玉贤、李毅，高等教育出版社，朱玉贤、李毅，高等教育出版社，19982、现代分子生物学现代分子生物学（第二版）朱玉贤、李毅，高等教育出版（第二版）朱玉贤、李毅，高等教育出版社，社，20043、分子生物学分子生物学（第二版），阎龙飞、张玉麟，中国农业大学（第二版），阎龙飞、张玉麟，中国农业大学出版社，出版社，19974、分子生物学分子生物学（现代生物学精要速览中文版、影印版）（现代生物学精要速览中文版、影印版）（P.C.特纳特纳 A.G.迈克伦南），科学

3、出版社，迈克伦南），科学出版社，20025、高级分子生物学要义高级分子生物学要义，R.M.特怀曼，科学出版社，特怀曼，科学出版社，20016、Advanced Molecular Biology,R.M.Twyman,世界图书出版世界图书出版公司，公司，20017、分子生物学分子生物学影印版，第二版，中科院研究生教学丛书，影印版，第二版，中科院研究生教学丛书，Robert F.Weaver，科学出版社，科学出版社，2003基因基因（GENES GENES）美美本杰明本杰明卢因编著卢因编著余龙余龙 江松敏江松敏 赵寿元主译赵寿元主译科学出版社科学出版社Molecular Biology-Robe

4、rt Weaver I consider molecular biology to be the study of genes and their activities at the molecular level,including transcription,translation,DNA replication,recombination and translocation.现代分子生物学现代分子生物学-朱玉贤、李毅朱玉贤、李毅 分子生物学分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关

5、系的科学，是人类从分子水平上真正揭示互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。动地改造和重组自然界的基础学科。第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 与分子生物学有关的细胞生物学与分子生物学有关的细胞生物学第三章第三章 DNADNA的结构与复制的结构与复制第四章第四章 RNARNA的合成的合成第五章第五章 遗传密码遗传密码第六章第六章 RNARNA的翻译的翻译蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成第七章第七章 原核生物基因的表达调控原核生物基因的表达调控第八章第八章 真核生物基因的表达调控真核生

6、物基因的表达调控第九章第九章 分子生物学基本实验分子生物学基本实验Lets work together to make this course a Lets work together to make this course a great experience in your life.great experience in your life.I am looking forward to have a wonderful I am looking forward to have a wonderful semester with all of you.Hope that you seme

7、ster with all of you.Hope that you all enjoy the course.all enjoy the course.一、分子生物学产生的过程一、分子生物学产生的过程1.1.过程过程过程过程 动植物的动植物的动植物的动植物的形态、解剖和分类形态、解剖和分类形态、解剖和分类形态、解剖和分类 细胞学、遗传学、微生物细胞学、遗传学、微生物细胞学、遗传学、微生物细胞学、遗传学、微生物学、生理学、生物化学学、生理学、生物化学学、生理学、生物化学学、生理学、生物化学 生物大分子（蛋白质、核酸）生物大分子（蛋白质、核酸）生物大分子（蛋白质、核酸）生物大分子（蛋白质、核酸）

8、分子生物学。分子生物学。分子生物学。分子生物学。2.2.时间时间时间时间 17 17世纪末世纪末世纪末世纪末18381838年，年，年，年，S Schleidenchleiden、Schwan Schwan 18581858年年年年VirchowVirchow2020世纪中叶世纪中叶世纪中叶世纪中叶第一节第一节 分子生物学的概念分子生物学的概念（二）（二）技术上的三大突破技术上的三大突破1、限制性核酸内切酶与连接酶的发现，使得、限制性核酸内切酶与连接酶的发现，使得DNA分子的体外切割与连接成为可能分子的体外切割与连接成为可能2、克隆的载体及大肠杆菌转化体系的建立，使得、克隆的载体及大肠杆菌转化

9、体系的建立，使得重组重组DNA得以复制和表达得以复制和表达3、琼脂糖凝胶电泳及、琼脂糖凝胶电泳及Southern转移杂交技术的发转移杂交技术的发明，推动了基因工程技术的发展明，推动了基因工程技术的发展三、分子生物学的概念三、分子生物学的概念1、从广义上讲、从广义上讲 核酸、蛋白质核酸、蛋白质2、从狭义上讲、从狭义上讲 基因、基因、DNA五、分子生物学在生命科学中五、分子生物学在生命科学中的位置的位置1.1.与微生物学的关系：与微生物学的关系：“E.coliE.coli的分子的分子 生物学生物学”2.2.与与 遗遗 传传 学学 的的 关关 系系：分分 子子 遗遗 传传 学学（Molecular

10、geneticsMolecular genetics）3.3.与与细细胞胞生生物物学学的的研研究究：分分子子细细胞胞生生物物学学（Molecular cell biologyMolecular cell biology）4.4.与与发发育育生生物物学学的的关关系系：发发育育分分子子生生物物学学（Development molecular biologyDevelopment molecular biology）六、分子生物学的目标及任务六、分子生物学的目标及任务 目标目标：了解生命本质，揭示生命运动的规律：了解生命本质，揭示生命运动的规律 任务任务：1.分离克隆基因（分离克隆基因（clone）

11、2.确定基因的结构（确定基因的结构（structure）3.基因的功能研究（基因的功能研究（function）4.基因表达调控研究（基因表达调控研究（express control）第二节第二节 分子生物学的发展简史分子生物学的发展简史一、一、DNADNA的发现的发现19281928年、年、GriffithGriffith光滑型（光滑型（S S型）：产生荚膜多糖型）：产生荚膜多糖粗糙型（粗糙型（R R型）：不能产生荚膜多糖型）：不能产生荚膜多糖首先用实验证明基因就是首先用实验证明基因就是DNADNA是是AveryAvery进一步的实验也证明了这一点进一步的实验也证明了这一点1）死）死S型菌体型

12、菌体+活活R型菌体型菌体活活S型菌体型菌体死亡死亡2）DNA是转化源是转化源正确解释正确解释：活活R型菌体不能产生荚腊多糖型菌体不能产生荚腊多糖正确解释：正确解释：死死S型菌体不能产生荚膜多糖型菌体不能产生荚膜多糖正确解释：正确解释：死死S菌体菌体+活活R型菌体，产生荚膜多糖型菌体，产生荚膜多糖NATUREApril 25,1953 MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid(D.N.A).This structure h

13、as novel feature which are of considerable biological interest.DNA double helix model1、In the double helix,the two DNA strands are organized in an antiparallel arrangement.2、One strand is oriented 53and the other is oriented 35.3、The two strands run in opposite polarity.4、The bases of the two strand

14、s are complementary base pairing.三、遗传信息传递的中心法则三、遗传信息传递的中心法则 1954年年Crick提出了遗传信息传递的规律提出了遗传信息传递的规律 复制复制 DNA RNA 蛋白质蛋白质1.REPLICATION(DNA SYNTHESIS)2.TRANSCRIPTION(RNA SYNTHESIS)3.TRANSLATION(PROTEIN SYNTHESIS)四、分子生物学研究的国内外四、分子生物学研究的国内外动态动态1.动态：动态：（1）人类基因组计划（人类基因组计划（Human Genome Project)2000年年6月月26日日 美国、

15、英国、日本、法国、德国和中国美国、英国、日本、法国、德国和中国 90%序列的序列的工作框架图工作框架图（Work Frame)20032003年年4 4月月1414日，美国联邦国家人类日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯基因组研究项目负责人弗朗西斯柯林柯林斯博士在华盛顿宣布，美、英、日、法、斯博士在华盛顿宣布，美、英、日、法、德和中国科学家经过德和中国科学家经过1313年努力共同绘制年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，完成了人类基因组序列图，99.99%99.99%高精高精度的序列图。度的序列图。六国科学家公布人类基因组细节研究成果六国科学家公布人类基因组细节研究成果 2001年

16、年2月月11日人类基因组计划、美国塞莱日人类基因组计划、美国塞莱拉遗传信息公司、美国拉遗传信息公司、美国科学科学杂志和英国杂志和英国自然自然杂志联合宣布，继科学家去年绘制成杂志联合宣布，继科学家去年绘制成功人类基因组工作框架图之后，他们又绘制出功人类基因组工作框架图之后，他们又绘制出了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，对人类基因的面貌有了新的发现。对人类基因的面貌有了新的发现。基因数量少得惊人基因数量少得惊人 一些研究人员曾经预测人类约有一些研究人员曾经预测人类约有14万个基万个基因，但塞莱拉公司将人类基因总数定在因，但塞莱拉公司将人类基因总数定在2

17、.6383万到万到3.9114万个之间。如果最终确定出的基因万个之间。如果最终确定出的基因数在这个范围内，比如数在这个范围内，比如3万个左右，那么，人类万个左右，那么，人类只比果蝇多大约只比果蝇多大约1.3万个基因。塞莱拉公司的科万个基因。塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了基因组的学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95%，并已经确定了所有基因的并已经确定了所有基因的23，平均测序精度，平均测序精度为为99.96%。人类基因组中存在人类基因组中存在“热点热点”和大片和大片“荒漠荒漠”人类基因组序列中所谓的人类基因组序列中所谓的“荒漠荒漠”就是包含就是包含极少或根本不包含基因的部分，基因组上

18、大约极少或根本不包含基因的部分，基因组上大约14的区域是长长的、没有基因的片段。基因密的区域是长长的、没有基因的片段。基因密度在第度在第17、第、第19和第和第22号染色体上最高，在号染色体上最高，在X染染色体、第色体、第4、第、第18号和号和Y染色体上相对贫瘠。染色体上相对贫瘠。35.3%的基因组包含重复的序列的基因组包含重复的序列 这意味着所有这些重复序列，即原来被认这意味着所有这些重复序列，即原来被认为的为的“垃圾垃圾DNA”应该被进一步研究。事实上，应该被进一步研究。事实上，第第19号染色体号染色体57%是重复的。除了重复片段，是重复的。除了重复片段，科学家还鉴定了科学家还鉴定了210

19、万个人与人之间不同的基因万个人与人之间不同的基因序列，这些序列被称为序列，这些序列被称为“单核苷酸多态性单核苷酸多态性”，它们通常是无害的。它们通常是无害的。地球上人与人之间地球上人与人之间99.99%的基因密码是相同的的基因密码是相同的 研究发现，来自不同人种的人比来自同一研究发现，来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似。在整个基因组序人种的人在基因上更为相似。在整个基因组序列中，人与人之间的变异仅为万分之一。列中，人与人之间的变异仅为万分之一。英美国科学家在英美国科学家在2006年年5月月18日出版的日出版的Nature上报告上报告,人类最后一个染色体人类最后一个染色体1号号染

20、色体的基因测序完成。染色体的基因测序完成。这标志着历时这标志着历时16年的人类年的人类基因组计划宣告完成。基因组计划宣告完成。3141个基因，其基因缺陷涉及个基因，其基因缺陷涉及350多种疾病，如癌症、帕金森病和多种疾病，如癌症、帕金森病和阿尔茨海默病等。阿尔茨海默病等。（2）转基因动植物）转基因动植物（3）克隆动物（无性繁殖）克隆动物（无性繁殖）（4）花卉基因工程）花卉基因工程（5）生产基因工程药物）生产基因工程药物 A羊羊 B羊羊 从雌性成年绵羊从雌性成年绵羊 从从B羊取出卵子用电击羊取出卵子用电击 乳腺组织抽取细胞乳腺组织抽取细胞 法将细胞核除去法将细胞核除去 殖入载有殖入载有A绵羊绵羊

21、 遗传信息的细胞核遗传信息的细胞核 卵子卵子 C绵羊绵羊 遗传特性上完全遗传特性上完全 与与A相同的小绵羊相同的小绵羊 “多莉多莉”多莉与邦尼2获奖获奖1959年年,Kornberg（美国）美国）1962年年,Waston（美美 国国）、Crick和和Wilkins （英国）英国）1953年年,Waston（美国）、美国）、Crick（英国）英国）1965年年,Jacob（法国）、法国）、Monod1969年，年，Nirenberg（美国）美国）1993年，年，Roberts和和Sharp（美国）美国）1993年，年，Mullis（美国）美国）1994年，年，Gilman和和Rod bell（

22、美国）美国）1995年，年，Lewis（美国）美国）、Nusslein-Volhard（德国）和德国）和Wieschaus (美国）美国）1996年，澳大利亚人年，澳大利亚人Peter C、瑞士人瑞士人Rolf M 美国人美国人Robert F、英国人英国人Harold W 美国人美国人Richard E 1997年，美国人年，美国人Stanley B 美国人美国人Paul D、英国人英国人John 丹麦人丹麦人Jens 1998年年,美国人美国人Robert F 和和Terid M 1999年年,美国人美国人Blobel G 2000年，瑞典人年，瑞典人Avrid C 美国人美国人 Paul

23、 G和和Eeric R 2001年，美国年，美国 Hartwell，英国，英国Hunt和和Nurse 2002年化学奖年化学奖美国教授美国教授约翰约翰芬恩芬恩日本化学工程师日本化学工程师田中耕一田中耕一瑞士教授瑞士教授库尔特库尔特维特里希维特里希 他们在生物化学领域他们在生物化学领域的研究成果使人类在的研究成果使人类在治治疗癌症、疯牛病、老年疗癌症、疯牛病、老年痴呆症等顽症痴呆症等顽症方面取得方面取得突破突破2002年生理学或医学奖年生理学或医学奖美国生物学家美国生物学家罗伯特罗伯特霍维茨霍维茨英国的英国的悉尼悉尼布雷内布雷内英国的英国的约翰约翰苏尔斯顿苏尔斯顿在在基因学研究方面基因学研究方面

24、作出作出杰出贡献杰出贡献2003年度化学奖年度化学奖美国科学家美国科学家皮特皮特-埃格瑞埃格瑞罗德里克罗德里克-麦克金南麦克金南对对细胞隔膜的研究细胞隔膜的研究而获而获得了，有助于理解基得了，有助于理解基本的生命进程本的生命进程 2003年诺贝尔生理学或医年诺贝尔生理学或医学奖学奖 美国的美国的保罗保罗-劳特布尔劳特布尔 英国的英国的彼得彼得-曼斯菲尔德曼斯菲尔德两人以在两人以在核磁共振成像技核磁共振成像技术术领域的发现而获奖领域的发现而获奖 2004年度诺贝尔生理年度诺贝尔生理学或医学奖学或医学奖 美国科学家美国科学家理查德理查德-阿阿克塞尔克塞尔和和琳达琳达-巴克巴克，以表彰两人在以表彰两

25、人在气味受气味受体和嗅觉系统组织方体和嗅觉系统组织方式式研究中作出的贡献。研究中作出的贡献。l将将2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙阿龙-西查诺西查诺瓦瓦、阿弗拉姆阿弗拉姆-赫尔什科赫尔什科和美国科学家和美国科学家伊尔温伊尔温-罗斯罗斯。l三人因在三人因在蛋白质控制系统蛋白质控制系统方面的重大发现而共同获得方面的重大发现而共同获得该奖项。他们突破性地发现了人类细胞如何控制某种该奖项。他们突破性地发现了人类细胞如何控制某种蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的质的“废物处理废物处理”过程。过程。200

26、5年诺贝尔生理学年诺贝尔生理学或医学奖授予或医学奖授予 巴里巴里马歇尔马歇尔 罗宾罗宾沃伦沃伦以表彰以表彰“他们发现了他们发现了幽门螺杆菌幽门螺杆菌以及该细以及该细菌对消化性溃疡病的菌对消化性溃疡病的致病机理致病机理”2006年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 美国科学家美国科学家 罗杰罗杰科恩伯格科恩伯格 在在“真核转录的分子真核转录的分子基础基础”研究领域所作研究领域所作出的贡献而独自获得出的贡献而独自获得2006年诺贝尔生理学年诺贝尔生理学或医学奖或医学奖 两名美国科学家两名美国科学家 安德鲁安德鲁菲尔菲尔 克雷格克雷格梅洛梅洛 以表彰他们发现了以表彰他们发现了RNA干扰干扰现象现象 五、分子

27、生物学的发展历程20世纪世纪21世纪世纪50年代双螺旋结构年代双螺旋结构功能基因组学功能基因组学 functional genomics 60年代操纵子学说年代操纵子学说蛋白质组学蛋白质组学proteomics70年代年代DNA重组重组生物信息学生物信息学 Bioinformatics 80年代年代PCR技术技术90年代年代DNA测序测序Your plan after undergraduate studyGo abroad for graduate studyGo to graduate school in China Find a job Your preparation now Please do not waste your time.加强专业背景加强专业背景 注意培养自己的学习能力（发现问题，注意培养自己的学习能力（发现问题，解决问题，辨别和总结提升等）解决问题，辨别和总结提升等）提高自己的英文水平（读，说，写）提高自己的英文水平（读，说，写）复习题复习题1、名词、名词 广义分子生物学广义分子生物学 狭义分子生物学狭义分子生物学2、问答题、问答题 列举列举510位获诺贝尔奖的科学家，简要位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。说明其贡献。3、预习、预习 DNA的结构与复制的结构与复制