分子生物学课件 第一章 绪论.ppt

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1、分子生物学课件第一章绪论讲授的内容介绍：1、绪论绪论2 2、染色体与、染色体与DNA DNA 3 3、生物信息的传递（上）、生物信息的传递（上）从从DNADNA到到RNARNA4 4、生物信息的传递（下）、生物信息的传递（下）从从mRNAmRNA到蛋白质到蛋白质5 5、分子生物学研究方法（上）、分子生物学研究方法（上）DNA DNA、RNARNA及蛋白操作及蛋白操作技术技术6 6、分子生物学研究方法（下）、分子生物学研究方法（下）基因功能研究技术基因功能研究技术7 7、基因的表达与调控（上）、基因的表达与调控（上）原核原核8 8、基因的表达与调控（下）、基因的表达与调控（下）真核真核1111、

2、基因组与比较基因组学、基因组与比较基因组学细胞学说的主要内容有：细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；所有细胞在结构和组成上基本相似；新细胞是由已存在的细胞分裂而来；生物的疾病是因为其细胞机能失常。3、经典的生物化学和遗传学 19世纪中叶，蛋白质19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种基本氨基酸被相继发现（1935年，苏氨酸）著名生物化学家Fisher还论证了连接相邻氨基酸的“肽键”的形成。孟孟德德尔尔Gregor Mendel(1822-1884),奥 地 利科学家，经典遗传学的奠基人1857-1864的7年中，进行了豌豆的杂交研究，1865 年

3、发表了他的划时代的论文植物杂交试验在论文中提出了“遗传因子”的概念，并得出了二条规律：统一律（统一律（P5）：）：F1=3：1分离分离规律：F2=9：3：3：1的分离在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家Morgan又提出了基因学说。连锁遗传规律F1F24、DNA的发现1944年，美国著名微生物学家 Avery证明 gene就是DNA分子，DNA才是遗传信息的载体，蛋白质不是。Avery的肺炎双球菌转化实验的肺炎双球菌转化实验Hershey和和Chase的的噬菌体侵染细菌试验噬菌体侵染细菌试验第一章 绪论回顾所学知识点回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学发

4、展简史分子生物学研究内容分子生物学研究内容分子生物学展望分子生物学展望二、分子生物学定义二、分子生物学定义 从从分子分子水平水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学命现象本质的科学，主要指，主要指遗传信息遗传信息的的传递传递（复制）、（复制）、保保持持（损伤和修复）、（损伤和修复）、基因的表达基因的表达（转录和翻译）与（转录和翻译）与调控调控。强调强调以上各种生命活动（以上各种生命活动（Biochemical processes）：1是什么（是什么（what，生物学，生物学重要性重要性和和具体过程具体过程），），2所涉及的所涉及的生物大分子（

5、生物大分子（DNA、RNA、蛋白质、蛋白质)是如何相互作用使之是如何相互作用使之发生的（发生的（how）。）。第一章 绪论回顾所学知识点回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学研究内容分子生物学展望分子生物学展望近半个世纪以来近半个世纪以来 医学，化学中重大突破与成就者医学，化学中重大突破与成就者 Nobel Prize分子生物学发展的分子生物学发展的里程碑与主要内容里程碑与主要内容现代分子生物学的发展简史现代分子生物学的发展简史三、分子生物学发展简史三、分子生物学发展简史1、孕育阶段（、孕育阶段（18201950年代）年代）1

6、865年，孟德尔发表了他的植物杂交实验一年，孟德尔发表了他的植物杂交实验一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。“遗传遗传因子因子”1900年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传学基础。学基础。1910年，年，MorganMorgan的染色体的染色体基因遗传理论基因遗传理论，GeneGene 存在于染色体上。存在于染色体上。进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为现代遗传学的奠基石。1944年，美国微生物学家年，美国微生物学家Avery证明基因就是证明基因就是DNA分子，提出分子，提出 DNA是遗传信息的载体。是遗传信息

7、的载体。2、创立阶段（、创立阶段（19501970年代）年代）1953年，年，美国科学家美国科学家Watson 和英国科和英国科学家学家Crick提出提出 DNA Double Helix model 1962年WatsonWatson、Crick Crick与Wilkins共享诺贝尔生理医学奖通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了前两者提出的DNA的模型 1958年年Crick提出中心法则。（提出中心法则。（P463）1958年，年，Meselson 和和Stahl证明证明 DNA半保留半保留复制。复制。半保留复制（半保留复制（Semiconservative replication）是描述

8、是描述DNA的复制方式，目前已知的所有细胞的复制方式，目前已知的所有细胞皆以此方式进行皆以此方式进行复制复制。也是唯一确认存在于自。也是唯一确认存在于自然界中的模型。然界中的模型。StahlMeselson19591959年，美籍西班牙裔科学家年，美籍西班牙裔科学家UchoaUchoa和美国和美国KornbergKornberg发现了发现了DNADNA和和RNARNA的生物合成机理的生物合成机理而分享了诺贝尔生理医学奖。而分享了诺贝尔生理医学奖。1961年，法国科学家年，法国科学家Jacob（雅各布）（雅各布）和和Monod（莫诺）提出操纵子学说（第七章）（莫诺）提出操纵子学说（第七章）并首次

9、提出了并首次提出了mRNA的概念的概念1965年获得诺贝尔生理医学奖3、发展阶段（、发展阶段（1970年代以后）年代以后）1970年，年，Temin 和和Baltimore在在RNA肿瘤肿瘤病毒中发现逆转录酶。病毒中发现逆转录酶。1975年，获诺贝尔生理医学奖年，获诺贝尔生理医学奖 1977年，年，Sanger等人发明了一种测定等人发明了一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法。分子内核苷酸序列的方法。桑格(Sanger）吉尔伯特(Gilbert）伯格（Berg）1980年，与Gilbert和Berg共享诺贝尔化学奖Sanger还由于测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。1983.

10、Barbara McClintock(86y)DNA transposable elememt1983年，美国遗传学家McClintock因发现可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。she is the only woman to receive an unshared Nobel Prize in that category 19971997年，美国科学家年，美国科学家 Prusiner Prusiner 发现朊病毒是阿尔次海默病（早发现朊病毒是阿尔次海默病（早老性痴呆症）等疾病的病原老性痴呆症）等疾病的病原获得诺贝尔生理医学奖获得诺贝尔生理医学奖第一章 绪论回顾所学知识点回顾所学知识点分

11、子生物学定义分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学研究内容分子生物学展望分子生物学展望四四、分子生物学研究内容、分子生物学研究内容 DNA重组技术（基因工程）基因的表达调控 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）基因组、功能基因组与生物信息学研究所有生物体中的有机大分子都是以所有生物体中的有机大分子都是以C C为核心以共价键为核心以共价键的形式与的形式与H H、O O、N N、P P以不同的方式构成的以不同的方式构成的一切生命体中的各类有机大分子都是由完全相同的单一切生命体中的各类有机大分子都是由完全相同的单体，如体，如 Pr Pr（20aa20a

12、a）、）、DNA/RNADNA/RNA中的中的8 8种碱基所组成的，种碱基所组成的，由此产生了分子生物学的由此产生了分子生物学的三条基本原理三条基本原理：1.构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的（无物种特异性）相同的（无物种特异性）;2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则;3.某一特定生物体所拥有的核酸和蛋白质分子决定了它某一特定生物体所拥有的核酸和蛋白质分子决定了它的属性的属性.分子生物学的三条基本原理分子生物学的三条基本原理 DNA重组技术重组技术将不同的将不同的DNA片段片

13、段（如某个基因（如某个基因or 基基因的一部分）按照因的一部分）按照人们的设计方向连人们的设计方向连接起来，在特定的接起来，在特定的受体细胞中与载体受体细胞中与载体同时复制并得到表同时复制并得到表达，产生影响受体达，产生影响受体细胞的新的遗传性细胞的新的遗传性状。状。DNA重组技术有着广阔的应用前景（P13）1、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽;2、可用于定向改造某些生物的基因组结构;3、可被用来进行基础研究 基因的表达调控（第7&8章）基因表达实质上就是基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译。遗传信息的转录和翻译。在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一在个体生长发育过程

14、中生物遗传信息的表达按一定时序发生变化（定时序发生变化（时序调节时序调节），并随着内外环境），并随着内外环境的变化而不断加以修正（的变化而不断加以修正（环境调控环境调控）。）。原核生物原核生物的基因组和染色体结构都比较简单，的基因组和染色体结构都比较简单，转录和翻译在转录和翻译在同一时间和空间内发生同一时间和空间内发生，基因表，基因表达的调控主要发生在转录水平达的调控主要发生在转录水平。（第。（第7章）章）真核生物真核生物转录和翻译过程在转录和翻译过程在时间和空间上都被时间和空间上都被分隔开分隔开，且在转录和翻译后都有复杂的信息加，且在转录和翻译后都有复杂的信息加工过程，其基因表达的调控可以发

15、生在各种不工过程，其基因表达的调控可以发生在各种不同的水平上。其基因表达调控主要表现在信号同的水平上。其基因表达调控主要表现在信号传导研究、转录因子研究及传导研究、转录因子研究及RNA剪辑剪辑3个方面个方面。（第（第8章）章）一一个个生生物物大大分分子子，无无论论是是核核酸酸、蛋蛋白白质质或或多多糖糖，在在发发挥挥生物学功能时，必须具备两个前提：生物学功能时，必须具备两个前提：拥有特定的空间结构（三维结构）；拥有特定的空间结构（三维结构）；发发挥挥生生物物学学功功能能的的过过程程中中必必定定存存在在着着结结构构和和构构象象的的变变化。化。结结构构分分子子生生物物学学就就是是研研究究生生物物大大

16、分分子子特特定定的的空空间间结结构构及及结结构构的的运运动动变变化化与与其其生生物物学学功功能能关关系系的的科科学学。它它包包括括3个个主要研究方向：主要研究方向：结构的测定结构的测定结构运动变化规律的探索结构运动变化规律的探索结构与功能相互关系结构与功能相互关系结构分子生物学结构分子生物学基因组、功能基因组与生物信息学研究基因组、功能基因组与生物信息学研究2001年年，Nature和和Science同同时时发发表表人人类类基基因因组组全全序序列。列。功功能能基基因因组组学学又又往往往往被被称称为为后后基基因因组组学学，它它利利用用结结构构基基因因组组所所提提供供的的信信息息和和产产物物，发发

17、展展和和应应用用新新的的实实验验手手段段，通通过过在在基基因因组组或或系系统统水水平平上上全全面面分分析析基基因因的的功功能能，使使得得生生物物学学研研究究从从对对单单一一基基因因或或蛋蛋白白质质得得研研究究转转向向多多个个基基因因或蛋白质同时进行系统的研究。或蛋白质同时进行系统的研究。生生物物信信息息学学从从事事对对基基因因组组研研究究相相关关生生物物信信息息的的获获取取、加加工工、储储存存、分分配配、分分析析和和解解释释。包包括括了了两两层层含含义义，一一是是对对海海量量数数据据的的收收集集、整整理理与与服服务务，也也就就是是管管好好这这些些数数据据；另一个是从中发现新的规律，也就是用好这

18、些数据。另一个是从中发现新的规律，也就是用好这些数据。第一章 绪论回顾所学知识点回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学研究内容分子生物学展望分子生物学展望五、分子生物学展望五、分子生物学展望分分子子生生物物学学的的发发展展揭揭示示了了生生命命本本质质的的高高度度有有序序性性和和一一致致性性，是是人人类类认认识识论论上上的的重重大大飞飞跃跃。生生命命活活动动的的一一致致性性，决决定定了了二二十十一一世世纪纪的的生生物物学学将将是是真真正正的的系系统统生生物物学学，是是生生物物学学范范围围内内所所有有学学科科在在分分子水平上的统一

19、。子水平上的统一。分分子子生生物物学学是是目目前前自自然然学学科科中中进进展展最最迅迅速速、最最具具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，同时也推动这透、综合融会而产生并发展起来的，同时也推动这些学科的发展。些学科的发展。分子生物学涉及认识生命的本质，它也就自然广泛分子生物学涉及认识生命的本质，它也就自然广泛的渗透到医学、药学各学科领域中，成为现代医药的渗透到医学、药学各学科领域中，成为现代医药学重要的基础。学重要的基础。分子生物学与其他学科的及医学的关系分子生物学与其他学科的及医学的关系此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!