分子生物学讲PPT讲稿.ppt

《分子生物学讲PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学讲PPT讲稿.ppt（181页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、分子生物学课件讲分子生物学课件讲分子生物学课件讲分子生物学课件讲第1页，共181页，编辑于2022年，星期五第一章第一章 绪绪 论论第2页，共181页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 分子生物学发展的基础分子生物学发展的基础一、创世说和进化论一、创世说和进化论（一）三个与一切生物学现象有关的（一）三个与一切生物学现象有关的（一）三个与一切生物学现象有关的（一）三个与一切生物学现象有关的 问题：问题：问题：问题：生命是怎样起源的？生命是怎样起源的？生命是怎样起源的？生命是怎样起源的？为什么为什么为什么为什么“有其父必有其子有其父必有其子有其父必有其子有其父必有其子”？动、植物个体是怎样从一

2、个受精卵发育而来的？动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的？动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的？动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的？第3页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）创世说（二）创世说上帝创造了世间万物，包括人类。上帝创造了世间万物，包括人类。（三）达尔文学说（三）达尔文学说1859年年达尔文达尔文发表了著名的发表了著名的物种起源物种起源一书，提出了进化论学说。其进化论思一书，提出了进化论学说。其进化论思想的精髓可概括为想的精髓可概括为“物竞天择，适者生存物竞天择，适者生存”几个字。他认为世界上的一切生物都是几个字。他认为世界上的一切生物都是可变的，物种的变异是由

3、于大自然的环境可变的，物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的。和生物群体的生存竞争造成的。第4页，共181页，编辑于2022年，星期五二、细胞学说的建立二、细胞学说的建立十七世纪末十八世纪初十七世纪末十八世纪初，荷兰的，荷兰的Leeuwenhoek制作了世界上第一制作了世界上第一台显微镜，并观察了诸多生物样本。台显微镜，并观察了诸多生物样本。大约与其同时代的大约与其同时代的Hooke第一个提第一个提出出“细胞细胞”一词。一词。第5页，共181页，编辑于2022年，星期五十九世纪，十九世纪，德国植物学家德国植物学家Schleiden和动物学家和动物学家Schwann建立了细胞学说

4、。他们建立了细胞学说。他们认为：认为：所有组织的最基本单元是形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。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细胞的发生和形成是生物界普遍和永久的规律。永久的规律。第6页，共181页，编辑于2022年，星期五三、经典的生物化学和遗传学三、经典的生物化学和遗传学进化论和细胞学说的结合，产生了现代进化论和细胞学说的结合，产生了现代生物学。而以研究动、植物遗传变异规生物学。而以研究动、植物遗传变异规律为目标的遗传学和以分离纯化、鉴定律为目标的遗传学和以分离纯化、鉴定细胞内含物质为目标的生物化学则是这细胞内含物质为目标的生物化学则是这一

5、学科的两大支柱。一学科的两大支柱。第7页，共181页，编辑于2022年，星期五（一）经典的生物化学的成就（一）经典的生物化学的成就十九世纪，十九世纪，人们就已经发现了蛋白质。人们就已经发现了蛋白质。到到二十世纪初二十世纪初，组成蛋白质的，组成蛋白质的20种氨种氨基酸被相继发现。基酸被相继发现。Fisher还论证了连还论证了连接相邻氨基酸的接相邻氨基酸的“肽键肽键”的形成。细胞的形成。细胞的其他成分，如脂类、糖类和核酸也相的其他成分，如脂类、糖类和核酸也相继被认识和部分纯化。继被认识和部分纯化。第8页，共181页，编辑于2022年，星期五1869年，年，Misescher首次从首次从莱茵河鲑鱼精

6、子中分离到莱茵河鲑鱼精子中分离到DNA。1910年，德国科学家年，德国科学家Kossel首先分离得到了腺嘌呤、胸腺首先分离得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。嘧啶和组氨酸。第9页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）经典遗传学的建立和发展（二）经典遗传学的建立和发展1865年，奥地利科学家年，奥地利科学家孟德尔孟德尔（Gregor Mendel）发表了）发表了植植物杂交试验物杂交试验一书，提出了遗传学一书，提出了遗传学的两条基本规律：的两条基本规律：统一律统一律和和分离律分离律。他认为：他认为：生物的每一种性状都是由遗生物的每一种性状都是由遗传因子控制的，这些因子可以从亲代传因子控制的，这些

7、因子可以从亲代到子代，代代相传。到子代，代代相传。第10页，共181页，编辑于2022年，星期五1909年，丹麦遗传学家年，丹麦遗传学家W.Johannsen首先使首先使用用“基因基因”一词。一词。第11页，共181页，编辑于2022年，星期五二十世纪初二十世纪初，美国遗传学家，美国遗传学家Morgan提出了基因学说。提出了基因学说。他指出：他指出：种质必须由独立的种质必须由独立的要素组成，我们把这些要素要素组成，我们把这些要素称为遗传因子，或者简单地称为遗传因子，或者简单地称为基因。称为基因。第12页，共181页，编辑于2022年，星期五Morgan及其助手发现及其助手发现了了连锁遗传规律连

8、锁遗传规律，并且，并且第一次将代表某一性状第一次将代表某一性状的基因，同某一特定的的基因，同某一特定的染色体联系起来。染色体联系起来。第13页，共181页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 分子生物学发展简史分子生物学发展简史q分子生物学的定义：分子生物学的定义：是研究核酸、蛋白质等所有是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相征及其重要性、规律性和相互关系的科学。互关系的科学。第14页，共181页，编辑于2022年，星期五1928年英国科学家年英国科学家Griffith等人发现肺炎链球等人发现肺炎链球菌可以引起肺炎，导致小鼠菌可以引起

9、肺炎，导致小鼠死亡。死亡。1944年美国年美国微生物学微生物学家家Avery通过肺炎链球菌对小鼠通过肺炎链球菌对小鼠的感染实验，证明的感染实验，证明DNA是遗传是遗传信息的载体。信息的载体。第15页，共181页，编辑于2022年，星期五1953年年Watson和和Crick提出提出DNA右手双螺旋模型，于右手双螺旋模型，于1962年和年和Wilkins共享诺贝尔生理医共享诺贝尔生理医学奖。学奖。同年，同年，Sanger首次阐明了胰岛首次阐明了胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河，他于列分析的先河，他于1958年获诺年获诺贝尔化学奖。贝尔化学奖。第16页，共1

10、81页，编辑于2022年，星期五1954年年Crick提出遗传信息传提出遗传信息传递的中心法则。递的中心法则。1958年，年，Meselson和和Stahl提出了提出了DNA的半保留复的半保留复制。制。第17页，共181页，编辑于2022年，星期五1961年，法国科学家年，法国科学家Jacob和和Monod提出了调节基因表达的操纵提出了调节基因表达的操纵元（元（operon）模型，）模型，1965年获得年获得诺贝尔生理医学奖。他们还首次提出诺贝尔生理医学奖。他们还首次提出了信使核糖酸（了信使核糖酸（mRNA）的存在及作）的存在及作用。用。同年，同年，Nirenberg等人应用合成的等人应用合成

11、的mRNA分子分子poly(U)破译出第一破译出第一批遗传密码。批遗传密码。第18页，共181页，编辑于2022年，星期五1966年，美国科学家年，美国科学家Nirenberg等人破译了全部的等人破译了全部的DNA遗传密码，遗传密码，1969年与年与Holley和和Khorana分分享了诺贝尔生理医学奖。享了诺贝尔生理医学奖。1967年发现了可将年发现了可将DNA连接起来连接起来的的DNA连接酶。连接酶。第19页，共181页，编辑于2022年，星期五1970年年Smith、Qilcox及及Kelley分离到第一种可以在分离到第一种可以在DNA特定位特定位点将点将DNA分子切开的限制性核酸分子切

12、开的限制性核酸内切酶。同年，美国的内切酶。同年，美国的Temin和和Baltimore发现发现RNA肿瘤病毒中肿瘤病毒中存在逆转录酶，他们于存在逆转录酶，他们于1975年共享年共享诺贝尔生理学奖。诺贝尔生理学奖。第20页，共181页，编辑于2022年，星期五1972年，年，Berg、Boyer等等人第一次成功地完成了人第一次成功地完成了DNA重组实验。重组实验。1974年，首次实现了异源真年，首次实现了异源真核生物的基因在大肠杆菌中核生物的基因在大肠杆菌中的表达。的表达。第21页，共181页，编辑于2022年，星期五19751977年，美国人年，美国人Sanger和和Gilbert发明了快速发

13、明了快速DNA序列序列测定技术，并于测定技术，并于1977年完成了噬年完成了噬菌体菌体X174基因组（基因组（5386bp）的序列测定。的序列测定。1980年年Sanger和和Gilbert与与Berg分享了诺贝尔化分享了诺贝尔化学奖。学奖。第22页，共181页，编辑于2022年，星期五1982年年Prusiner提出提出“感染性感染性蛋白质颗粒蛋白质颗粒”的存在；次年将这种的存在；次年将这种蛋白颗粒命名为阮病毒蛋白蛋白颗粒命名为阮病毒蛋白（prion protein,PrP）。）。1997年，年，Prusiner因为发现朊因为发现朊病毒而获得诺贝尔生理医学奖。病毒而获得诺贝尔生理医学奖。第2

14、3页，共181页，编辑于2022年，星期五1984年，德国人年，德国人Kohler、美国人美国人Milstein和丹麦科和丹麦科学家学家Jern由于发展了单由于发展了单克隆抗体技术而分享了诺克隆抗体技术而分享了诺贝尔生理医学奖。贝尔生理医学奖。第24页，共181页，编辑于2022年，星期五1986年，年，Mullis发明了发明了PCR技术。技术。1993年年Mullis与第一个设计定点与第一个设计定点突变的突变的Smith共享了诺贝共享了诺贝尔化学奖。尔化学奖。第25页，共181页，编辑于2022年，星期五1988年年Waston出任出任“人类基因组计划人类基因组计划”首席科学家，举世瞩首席科

15、学家，举世瞩目的人类基因组测序目的人类基因组测序工作开始启动。工作开始启动。第26页，共181页，编辑于2022年，星期五1993年，美国科学家年，美国科学家Roberts和和Sharp由于由于在不连续基因方面的工在不连续基因方面的工作而获得诺贝尔生理医作而获得诺贝尔生理医学奖。学奖。第27页，共181页，编辑于2022年，星期五1996年，酵母基因组年，酵母基因组DNA的全部序列测定工作的全部序列测定工作完成。完成。2000年年6月月26日日，人类，人类基因组工作框架图绘制完基因组工作框架图绘制完成成第28页，共181页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 人类基因组计划人类基因组计划（H

16、uman Genome Project，HGP）第29页，共181页，编辑于2022年，星期五一、问题的提出一、问题的提出70年代对人类基因组的研究已具年代对人类基因组的研究已具有一定的雏形；有一定的雏形；1986年著名遗传学家年著名遗传学家Mckusick V提出从整个基因提出从整个基因组的层次研究遗传学的科学称组的层次研究遗传学的科学称“基因组学基因组学”；第30页，共181页，编辑于2022年，星期五同年，诺贝尔奖获得者同年，诺贝尔奖获得者Dulbecco R在在Science杂志上发表了题为杂志上发表了题为“癌症研究的转折点癌症研究的转折点人类基人类基因组的全序列分析因组的全序列分析”

17、，得到了世，得到了世界范围的响应；界范围的响应；1986年美国能源部宣布实施这一年美国能源部宣布实施这一草案；草案；第31页，共181页，编辑于2022年，星期五1987年美国能源部年美国能源部（DOE）和国家健康研）和国家健康研究院（究院（NIH）为）为HGP下拔了经费下拔了经费1.66亿美元，亿美元，开始筹建开始筹建HGP实验室；实验室；第32页，共181页，编辑于2022年，星期五1988美国成立了美国成立了“国家人类基因组研究国家人类基因组研究中心中心”由诺贝尔奖获由诺贝尔奖获得者得者Watson J出任出任第一任主任。第一任主任。第33页，共181页，编辑于2022年，星期五二、世界

18、的行动二、世界的行动1987年，意大利的国家研年，意大利的国家研究委员会（究委员会（NRC）组织了）组织了15个（后来发展到个（后来发展到30个）个）实验室，开始实验室，开始HGP的研究；的研究；1989年年2月月，英国的，英国的HGP开始启动开始启动;第34页，共181页，编辑于2022年，星期五1990年年6月月，法国的国家，法国的国家HGP开始启动；开始启动；同月，欧共体通过了同月，欧共体通过了“欧洲欧洲HGP研究计划研究计划”，主要资助，主要资助23个个实验室；实验室；1990年年10月月1日日 美国国会正式美国国会正式批准美国的批准美国的“HGP”启动，计划启动，计划在在15年内投入

19、至少年内投入至少30亿美元进亿美元进行人类全基因组的分析；行人类全基因组的分析；第35页，共181页，编辑于2022年，星期五1994年初，在吴旻、强伯勤、年初，在吴旻、强伯勤、陈竺院士和杨焕明教授的倡导下，陈竺院士和杨焕明教授的倡导下，中国的中国的HGP开始启动；开始启动；1998国家科技部在上海成立了国家科技部在上海成立了中国南方基因中心中国南方基因中心，由陈竺院士，由陈竺院士挂帅；挂帅；1998年年1999年成立了年成立了中国科中国科学院北京人类基因组中心学院北京人类基因组中心和和北方北方人类基因组中心人类基因组中心，由中科院遗传，由中科院遗传所的杨焕明教授，强伯勤院士等所的杨焕明教授，

20、强伯勤院士等人牵头；人牵头；第36页，共181页，编辑于2022年，星期五1995年年6月，德国正式月，德国正式开始开始HGP。第37页，共181页，编辑于2022年，星期五三、任务与进展三、任务与进展（一）遗传图谱（一）遗传图谱（genetic map)：，定义，定义又称又称连锁图谱连锁图谱（linkage map)或或遗遗传连锁图谱传连锁图谱（genetic linkage map)，是指人类基因组内，是指人类基因组内基因基因以及以及专一的多态性专一的多态性DNA标记标记(marker)相相对位置的图谱，其研究经历了从经典对位置的图谱，其研究经历了从经典的遗传图谱到现代遗传图谱的过程。的遗

21、传图谱到现代遗传图谱的过程。第38页，共181页，编辑于2022年，星期五，经典的遗传图谱经典的遗传图谱（以基因表（以基因表型为标记）型为标记），现代遗传图谱现代遗传图谱（以（以DNA为标为标记）记）第一代多态性标记：第一代多态性标记：限制性片段长限制性片段长度多态性度多态性（restriction fragment length polymorphism,RFLP)，位点，位点数目可达数目可达105以上。以上。第39页，共181页，编辑于2022年，星期五第二代多态性标记：第二代多态性标记：小卫星小卫星/可变数量串可变数量串联重复联重复（minisatellite/variable numb

22、er tandem repeat,VNTR)及微卫星及微卫星/简短串联重复简短串联重复（microsatellite/simple tandem repeat,STR)。个数在。个数在6000个以上。个以上。其中其中STR具高度多态性，具高度多态性，有的可形成几十种等位片段，是目前在基有的可形成几十种等位片段，是目前在基因定位的研究中应用最多的标记系统。因定位的研究中应用最多的标记系统。第40页，共181页，编辑于2022年，星期五第三代多态性标记：第三代多态性标记：单核苷单核苷酸多态性酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP)。这种标记在人类基因组中这种

23、标记在人类基因组中多达多达300万个。万个。第41页，共181页，编辑于2022年，星期五，构建遗传图谱的基本原理：，构建遗传图谱的基本原理：真核生物在真核生物在减数分裂减数分裂过程中染过程中染色体进行色体进行重组重组和和交换交换，染色体，染色体上任意两点之间发生重组和交上任意两点之间发生重组和交换的概率随着两点之间相对距换的概率随着两点之间相对距离的远近而发生变化。离的远近而发生变化。第42页，共181页，编辑于2022年，星期五，构建遗传图谱的意义：，构建遗传图谱的意义：通过通过连锁分析连锁分析，可以找到某，可以找到某一致病基因或表型的基因与一致病基因或表型的基因与某一标记邻近（即紧密连锁

24、）某一标记邻近（即紧密连锁）的证据，从而可把这一的证据，从而可把这一基因基因定位定位于染色体的特定区域，再于染色体的特定区域，再对基因进行分离和研究。对基因进行分离和研究。第43页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）物理图谱（二）物理图谱（physical map):：，定义，定义用物理学方法构建的由不同的用物理学方法构建的由不同的DNA结构结构按其在染色体上的按其在染色体上的原原始顺序始顺序和实际距离排列的图谱。和实际距离排列的图谱。第44页，共181页，编辑于2022年，星期五，内容，内容基因组的基因组的细胞遗传学图细胞遗传学图（cytogenetic map，即，即染色体的区、带

25、、亚带）；染色体的区、带、亚带）；序列标签位点序列标签位点(sequence-tagged site,STS)图谱图谱；第45页，共181页，编辑于2022年，星期五DNA“重叠群重叠群(contig)”图谱图谱：把基因组文库中含有相同把基因组文库中含有相同STS序列的序列的DNA克隆按照其克隆按照其在原始基因组上线形顺序进行在原始基因组上线形顺序进行排列，连接成相互重叠的排列，连接成相互重叠的“片片段重叠群段重叠群(contig)”。是构建。是构建物理图谱的主要任务；物理图谱的主要任务；第46页，共181页，编辑于2022年，星期五大片段限制性内切酶切点大片段限制性内切酶切点图图；cDNA/

26、EST图谱图谱；基因组中广泛存在的基因组中广泛存在的特特征性序列征性序列（如（如CpG序列、序列、Alu序列等）序列等）的标记图的标记图等。等。第47页，共181页，编辑于2022年，星期五（三）序列图谱：（三）序列图谱：2003年之前完成。年之前完成。（四）基因图谱：（四）基因图谱：目标：在人类基因组中鉴别目标：在人类基因组中鉴别出全部基因的位置、结构和出全部基因的位置、结构和功能；功能；第48页，共181页，编辑于2022年，星期五定位方法：定位方法：cDNA/EST的染色体定位的染色体定位（实（实验手段，电子杂交）；验手段，电子杂交）；完成时间：完成时间：200？年完年完成。成。第49页

27、，共181页，编辑于2022年，星期五（五）模式生物基因组：（五）模式生物基因组：酵母酵母 1996年年大肠肝菌大肠肝菌 1997年年线虫线虫 1999年年果蝇果蝇 2000年年拟南芥菜拟南芥菜 2000年年小鼠小鼠 2005年之前完成年之前完成第50页，共181页，编辑于2022年，星期五第四节第四节 分子生物学的分子生物学的研究内容研究内容第51页，共181页，编辑于2022年，星期五一、一、DNA重组技术重组技术（基因工程）（基因工程）（一）（一）DNA重组技术的含义：重组技术的含义：指在指在体外体外将核酸分子插入病毒、将核酸分子插入病毒、质粒或其他质粒或其他载体载体分子，构成遗传分子，

28、构成遗传物质的新组合，并将之物质的新组合，并将之导入导入到原到原先没有这类分子的先没有这类分子的寄主寄主细胞内，细胞内，从而使接受者产生从而使接受者产生新的遗传性状新的遗传性状的技术。的技术。第52页，共181页，编辑于2022年，星期五关键技术：关键技术：限制性内切酶限制性内切酶、DNA连接酶连接酶及其他及其他工具酶工具酶的发现和应用。的发现和应用。（二）（二）DNA重组技术的建立重组技术的建立第53页，共181页，编辑于2022年，星期五（三）（三）DNA重组技术的应用重组技术的应用可用于大量可用于大量生产生产某些在正常细某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽；胞代谢中产量很低的多肽；可用于定

29、向可用于定向改造改造某些生物基因组某些生物基因组结构结构可用于基础可用于基础研究研究第54页，共181页，编辑于2022年，星期五二、二、基因表达调控研究基因表达调控研究 生物个体在生长发育过程中，基因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（表达是按一定的时序发生变化（时时序调节序调节），并随着内外环境的变化），并随着内外环境的变化而不断加以修正（而不断加以修正（环境调控环境调控）的。）的。基因表达调控研究的主要方面有：基因表达调控研究的主要方面有：第55页，共181页，编辑于2022年，星期五（一）信号转导（一）信号转导（singnal transduction)研究研究信

30、号转导信号转导：指外部信号通：指外部信号通过细胞膜上的受体传到细胞过细胞膜上的受体传到细胞内部，并激发诸如离子通透内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功性、细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程。能方面的应答过程。第56页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）转录因子研究（二）转录因子研究转录因子转录因子：是指一群能与基：是指一群能与基因因5端上游特定序列专一结端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。间表达的蛋白质分子。（三）（三）RNA剪接研究剪接研究第57页，共181页，编辑于20

31、22年，星期五三、三、生物大分子结构功能生物大分子结构功能研究研究（又称结构分子生物学）（又称结构分子生物学）（一）概念：（一）概念：是研究生物大分子特定的是研究生物大分子特定的空间结构空间结构及结构的及结构的运动运动变化变化与其生物学与其生物学功能功能关系关系的科学。的科学。第58页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）结构分子生物学的研（二）结构分子生物学的研究方向：究方向：结构测定；结构测定；结构运动变化规律；结构运动变化规律；结构与功能关系的建立。结构与功能关系的建立。第59页，共181页，编辑于2022年，星期五（三）结构分子生物学的研（三）结构分子生物学的研究手段究手段物理和

32、化学手段物理和化学手段：射线：射线衍射的晶体学（蛋白质晶体衍射的晶体学（蛋白质晶体学）；二维和多维核磁共振；学）；二维和多维核磁共振；电镜三维重组、电子衍射、电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法；中子衍射和各种频谱学方法；化学合成；化学合成；分子生物学手段分子生物学手段第60页，共181页，编辑于2022年，星期五第五节第五节分子生物学的展望分子生物学的展望第61页，共181页，编辑于2022年，星期五对对神经生物学神经生物学的影响的影响对对遗传学遗传学的影响的影响对对分类和进化分类和进化研究的影响研究的影响对对发育生物学发育生物学的影响的影响对对现代医学现代医学的影响的影响其他其

33、他一、一、分子生物学对生命科学分子生物学对生命科学各个领域的渗透各个领域的渗透第62页，共181页，编辑于2022年，星期五 统一生物学统一生物学（general biology)：生物学范畴内生物学范畴内所有学科在所有学科在分子水平分子水平上上的统一。的统一。第63页，共181页，编辑于2022年，星期五二、人类基因组计二、人类基因组计划的延伸划的延伸人类后基因组（功人类后基因组（功能基因组）研究能基因组）研究第64页，共181页，编辑于2022年，星期五（一）蛋白质组（一）蛋白质组（proteome）和蛋白质组学（和蛋白质组学（proteomics)，蛋白质组：由一个细，蛋白质组：由一个细

34、胞或一个组织的基因组胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋所表达的全部相应的蛋白质。白质。，蛋白质组的动态性，蛋白质组的动态性第65页，共181页，编辑于2022年，星期五（1）原因：原因：同一个机体的不同组织和不同细胞；同一个机体的不同组织和不同细胞；在同一机体的不同发育阶段；在同一机体的不同发育阶段；机体的生理状况；机体的生理状况；机体所处的外界环境。机体所处的外界环境。（2）结果：结果：基因基因mRNA表达种类的改变；表达种类的改变；基因表达的不同形式（基因剪接，蛋基因表达的不同形式（基因剪接，蛋白质翻译修饰，蛋白质剪接等）。白质翻译修饰，蛋白质剪接等）。第66页，共181页，编辑于2

35、022年，星期五测定一个有机体的基因组测定一个有机体的基因组所表达的全部蛋白质。所表达的全部蛋白质。3，蛋白质组学的任务：，蛋白质组学的任务：第67页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）后基因组研究的研究内容：（二）后基因组研究的研究内容：人类基因组多样性计划人类基因组多样性计划（Human Human Genome Diversity ProjectGenome Diversity Project）环境基因组学环境基因组学（Enviromental Enviromental GenomicsGenomics）肿瘤基因组解剖计划肿瘤基因组解剖计划（Cancer Cancer Genom

36、e Anatomy ProjectGenome Anatomy Project）药物基因组学药物基因组学（PharmacogenomicsPharmacogenomics）第68页，共181页，编辑于2022年，星期五核心问题：核心问题：基因组的多样性；基因组的多样性；遗传疾病产生的起因；遗传疾病产生的起因；基因的表达调控作用；基因的表达调控作用；蛋白质产物的功能。蛋白质产物的功能。第69页，共181页，编辑于2022年，星期五第二章第二章 遗传的遗传的物质基础物质基础第70页，共181页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 遗传物质的本遗传物质的本质质一、一、DNA是遗传物质是遗传物质（一

37、）、（一）、DNA是遗传物质是遗传物质的证明的证明第71页，共181页，编辑于2022年，星期五1928年年Griffith等进行的肺等进行的肺炎球菌炎球菌转化转化（transformation）实验）实验1944年年Avery证明证明DNA是遗是遗传物质传物质第72页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）（二）DNA携带两类不同携带两类不同的遗传信息的遗传信息1，负责基因结构的信息，负责基因结构的信息2，负责基因选择性表达，负责基因选择性表达的信息的信息第73页，共181页，编辑于2022年，星期五二、二、RNA也可作为遗传物质也可作为遗传物质（一）（一）RNA病毒病毒病毒颗粒病毒颗粒

38、（viron）：由病毒）：由病毒RNA基基因组和包被在外的蛋白质外壳组成因组和包被在外的蛋白质外壳组成病毒的生存方式病毒的生存方式：病毒编码包装基因组：病毒编码包装基因组所需的蛋白，以及一些在感染循环中复所需的蛋白，以及一些在感染循环中复制病毒所需的蛋白质。其他蛋白质由宿制病毒所需的蛋白质。其他蛋白质由宿主提供。因此病毒不能独立生存。主提供。因此病毒不能独立生存。第74页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）类病毒（二）类病毒（viroid）类病毒类病毒:是使高等植物产生疾病是使高等植物产生疾病的有传染性的因子，由很小的的有传染性的因子，由很小的环环状状RNA分子构成。与病毒不同，分子构

39、成。与病毒不同，类病毒的类病毒的RNA本身就是感染因本身就是感染因子。子。类病毒类病毒只由只由RNA组成，其组成，其中广泛存在不完全的碱基配对，中广泛存在不完全的碱基配对，形成一种特有的形成一种特有的棒状结构棒状结构。类病。类病毒的基因组毒的基因组不能不能编码蛋白质。编码蛋白质。第75页，共181页，编辑于2022年，星期五类病毒的复制类病毒的复制：必须由宿主的酶来：必须由宿主的酶来完成，其完成，其RNA作为模板。作为模板。类病毒对宿主的影响类病毒对宿主的影响：类病毒可通：类病毒可通过复制占有宿主细胞中关键的酶，过复制占有宿主细胞中关键的酶，从而影响宿主细胞的正常功能；类从而影响宿主细胞的正常

40、功能；类病毒也能影响必需的病毒也能影响必需的RNA的产生而的产生而引发疾病；它们还可以作为一个不引发疾病；它们还可以作为一个不正常的调控分子，对个别基因的表正常的调控分子，对个别基因的表达产生特殊的影响。达产生特殊的影响。第76页，共181页，编辑于2022年，星期五三、是否存在核酸之外的遗三、是否存在核酸之外的遗 传物质？传物质？（一）朊病毒（一）朊病毒（prion）：）：是一个是一个28KDa的疏水性糖蛋白，由细的疏水性糖蛋白，由细胞的核基因编码，在胞的核基因编码，在正常正常动物的脑组动物的脑组织中有表达。织中有表达。（二）朊病毒的存在形式：（二）朊病毒的存在形式：朊病毒以朊病毒以感染性形

41、式（感染性形式（PrPSC)，和和非非感染性形式（感染性形式（PrPC）两种形式存。两种形式存。第77页，共181页，编辑于2022年，星期五（三）两种形式的朊病毒的异同：（三）两种形式的朊病毒的异同：PrPPrPCC PrPPrPSCSC 功能功能功能功能 ：不详不详不详不详 导致退行性神经疾病导致退行性神经疾病导致退行性神经疾病导致退行性神经疾病 分分分分 布布布布：正常脑正常脑正常脑正常脑 被感染脑被感染脑被感染脑被感染脑 抗蛋白酶性抗蛋白酶性抗蛋白酶性抗蛋白酶性：可被完全降解可被完全降解可被完全降解可被完全降解 只能被部分降解只能被部分降解只能被部分降解只能被部分降解 溶解性溶解性溶解

42、性溶解性：可溶可溶可溶可溶 难溶难溶难溶难溶 一级结构一级结构一级结构一级结构：两者相同两者相同两者相同两者相同 二级结构二级结构二级结构二级结构：40%40%螺旋螺旋螺旋螺旋 20%20%螺旋螺旋螺旋螺旋，50%50%折叠折叠折叠折叠第78页，共181页，编辑于2022年，星期五（四）朊病毒的感染方式（四）朊病毒的感染方式PrPSC 作用需要作用需要PrPC 的参与的参与PrPSC 蛋白的蛋白的错误折叠错误折叠形式可以形式可以催化催化天然天然PrPC分子从正常的可溶分子从正常的可溶性的性的 螺旋螺旋构象向不溶性的构象向不溶性的 折叠折叠构构象象转化转化，最终导致了疾病和感染。，最终导致了疾病

43、和感染。第79页，共181页，编辑于2022年，星期五（五）朊病毒的多株现象（五）朊病毒的多株现象不同不同PrPSC株可使株可使一种一种PrP结构转化为结构转化为不同不同的构型；而的构型；而同一种同一种PrPSC可以在具可以在具有有不同不同PrP蛋白的多种生物中传代，即蛋白的多种生物中传代，即使经过多次传代仍然保持自身的生物学使经过多次传代仍然保持自身的生物学特征。特征。（六）朊病毒是遗传物质吗？（六）朊病毒是遗传物质吗？多株现象难以解释多株现象难以解释其感染方式能否被视为遗传复制？其感染方式能否被视为遗传复制？第80页，共181页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 DNA的一级的一级结构

44、结构一、一、DNADNA一级结构的组成一级结构的组成一级结构：一级结构：一级结构：一级结构：4 4 4 4种核苷酸的连接及其排列顺序种核苷酸的连接及其排列顺序种核苷酸的连接及其排列顺序种核苷酸的连接及其排列顺序(一）含氮碱基（一）含氮碱基（nitrogenous bases）第81页，共181页，编辑于2022年，星期五 DNADNA中的常见碱基有：胞嘧啶（中的常见碱基有：胞嘧啶（中的常见碱基有：胞嘧啶（中的常见碱基有：胞嘧啶（cytosine,cytosine,CC）、胸腺嘧啶（）、胸腺嘧啶（）、胸腺嘧啶（）、胸腺嘧啶（thymine,thymine,T T）、腺嘌呤）、腺嘌呤）、腺嘌呤）、

45、腺嘌呤（adenine,adenine,AA）和鸟嘌呤（）和鸟嘌呤（）和鸟嘌呤（）和鸟嘌呤（guanine,guanine,GG）第82页，共181页，编辑于2022年，星期五（二）脱氧核糖核苷（二）脱氧核糖核苷（nucleosidenucleoside）由碱基和戊糖（由碱基和戊糖（由碱基和戊糖（由碱基和戊糖（D-D-D-D-脱氧核糖）缩合而成。有脱氧核糖）缩合而成。有脱氧核糖）缩合而成。有脱氧核糖）缩合而成。有4 4 4 4种脱氧核种脱氧核种脱氧核种脱氧核糖核苷：糖核苷：糖核苷：糖核苷：胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶、胸

46、腺嘧啶脱氧核糖核脱氧核糖核脱氧核糖核脱氧核糖核苷苷苷苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷）和鸟嘌呤）和鸟嘌呤）和鸟嘌呤）和鸟嘌呤脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷+H2O第83页，共181页，编辑于2022年，星期五（三）脱氧核糖核苷酸（三）脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotidedeoxyribonucleotidedeoxyribonucleotidedeoxyribonucleotide）脱氧核糖核苷和磷酸缩合形成的磷酸酯脱氧核糖核苷和磷酸缩合形成的磷酸酯脱氧核糖核苷和磷酸缩合形成的磷酸酯脱氧核糖核苷和磷酸缩合形成

47、的磷酸酯第84页，共181页，编辑于2022年，星期五 所有的核苷酸的所有的核苷酸的所有的核苷酸的所有的核苷酸的5 5 5 5 位置可以连接一个以上的磷酸基团。从位置可以连接一个以上的磷酸基团。从位置可以连接一个以上的磷酸基团。从位置可以连接一个以上的磷酸基团。从戊糖开始的第一、二、三个磷酸残基依次称为戊糖开始的第一、二、三个磷酸残基依次称为戊糖开始的第一、二、三个磷酸残基依次称为戊糖开始的第一、二、三个磷酸残基依次称为、核苷三磷酸缩写为核苷三磷酸缩写为核苷三磷酸缩写为核苷三磷酸缩写为NTPNTPNTPNTP，核苷二磷酸缩写为，核苷二磷酸缩写为，核苷二磷酸缩写为，核苷二磷酸缩写为NDPNDPN

48、DPNDP。第85页，共181页，编辑于2022年，星期五（四）脱氧核糖核酸（四）脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNAdeoxyribonucleic acid,DNA）脱氧核糖核苷酸以脱氧核糖核苷酸以脱氧核糖核苷酸以脱氧核糖核苷酸以3 3 3 3，5 5 5 5 磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键聚合成为脱氧核聚合成为脱氧核聚合成为脱氧核聚合成为脱氧核糖核酸（糖核酸（糖核酸（糖核酸（DNADNADNADNA）链。链的一端的核苷酸有自由的）链。链的一端的核苷酸有自由的）链。链的一端的核苷酸有自由的）链。链的一端的核苷酸有自由的5 5 5 5 磷酸基磷酸基磷酸基

49、磷酸基团团团团，称，称，称，称5 5 5 5 端端端端；另一端核苷酸具有自由的；另一端核苷酸具有自由的；另一端核苷酸具有自由的；另一端核苷酸具有自由的3 3 3 3 羟基羟基羟基羟基，称，称，称，称3 3 3 3 端端端端第86页，共181页，编辑于2022年，星期五DNADNA链的方向就是从链的方向就是从5 5端到端到3 3端。端。DNADNA分子通常以分子通常以线性线性或或环状环状的形式存在。的形式存在。大多数大多数DNADNA由由两条两条互互补的单链构成。补的单链构成。少少数数生物的生物的DNADNA，如某，如某些噬菌体或病毒是些噬菌体或病毒是以以单链单链形式存在的。形式存在的。第87页

50、，共181页，编辑于2022年，星期五二、二、DNADNA的碱稳定性的碱稳定性 DNADNADNADNA对碱相对稳定对碱相对稳定对碱相对稳定对碱相对稳定 RNARNARNARNA在碱性溶液中易降解为在碱性溶液中易降解为在碱性溶液中易降解为在碱性溶液中易降解为2 2 2 2，3 3 3 3 环式单核苷酸中环式单核苷酸中环式单核苷酸中环式单核苷酸中间产物，然后很快转变为间产物，然后很快转变为间产物，然后很快转变为间产物，然后很快转变为2 2 2 2 单核苷酸和单核苷酸和单核苷酸和单核苷酸和3 3 3 3 单核苷单核苷单核苷单核苷酸。酸。酸。酸。第88页，共181页，编辑于2022年，星期五三、序列