《现代分子生物学学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代分子生物学学习教案.pptx（51页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1现代现代(xindi)分子生物学分子生物学第一页，共51页。第六章第六章分子生物学研究法分子生物学研究法（下）（下）基因功能研究技术基因功能研究技术第七章第七章基因表达与调控基因表达与调控（上）（上）原核基因表达调控模式原核基因表达调控模式第八第八(db)讲讲基因表达与调控（下）基因表达与调控（下）真核基因表达调控的一般规律真核基因表达调控的一般规律第十一讲第十一讲基因组与比较基因组学基因组与比较基因组学第2页/共51页第二页，共51页。第一章第一章 绪论绪论(xln)n n 1 分子生物学的含义和研究内容 n n 2 分子生物学发展(fzhn)简史n n 3 分子生物学的现状和展望第
2、3页/共51页第三页，共51页。二十一世纪是现代生物科学的世纪二十一世纪是现代生物科学的世纪统统计计美美国国“科科学学引引文文索索引引（SCI）”收收录录的的4500余余种种学学术术刊刊物物，发发现现有有2350种种左左右右为为生生物物科科学学相相关关杂杂志志(zzh)！统统计计全全世世界界引引用用指指数数（Impactfactor）在在10以以上上的的超超一一流流学学术术刊刊物物，也发现也发现80%左右是生物科学相关刊物。左右是生物科学相关刊物。第4页/共51页第四页，共51页。第5页/共51页第五页，共51页。分析分析98年年SCI收录的收录的4500种期刊的种期刊的影响影响(yngxin
3、g)因子发现因子发现:Cell（细胞）（细胞）44.0Nature（自然）（自然）28.4Science（科学）（科学）24.1第6页/共51页第六页，共51页。第一节第一节第一节第一节 分子生物学的含义分子生物学的含义分子生物学的含义分子生物学的含义(hny)(hny)(hny)(hny)和研究和研究和研究和研究内容内容内容内容 分子生物学的含义分子生物学的含义 广广义义概概念念:从从分分子子水水平平(shu(shu png)png)阐阐明明生生命命现现象象和和生物学规律。生物学规律。狭狭义义概概念念:基基因因的的分分子子生生物物学学，主主要要研研究究基基因因或或DNADNA的复制、转录、表
4、达和调节控制。的复制、转录、表达和调节控制。分子生物学的研究内容分子生物学的研究内容 生物大分子的结构和功能生物大分子的结构和功能 基因表达的调节控制基因表达的调节控制 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 DNA DNA重组技术重组技术(基因工程基因工程)第7页/共51页第七页，共51页。分子生物学的三条分子生物学的三条(sn tio)基本原理：基本原理：n n(1)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。n n(2)生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的规则。n n(3)某一特定生物体所拥有(yngyu)的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。第8
5、页/共51页第八页，共51页。生物大分子的结构功能研究生物大分子的结构功能研究 是研究生物大分子特定的空间结构及结是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科学。构的运动变化与其生物学功能关系的科学。研究三维结构及其运动规律的手段主要研究三维结构及其运动规律的手段主要是是X X射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学）射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学），其次是用二维核磁共振，其次是用二维核磁共振(h c n(h c n zhn)zhn)和多维核磁研究液相结构，也有人用和多维核磁研究液相结构，也有人用电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种
6、频谱学方法研究生物高分子的空间结构。频谱学方法研究生物高分子的空间结构。第9页/共51页第九页，共51页。基因表达调控研究基因表达调控研究因为蛋白质分子参与并控制了细胞因为蛋白质分子参与并控制了细胞(xbo)的一切代谢活动，而决定蛋白的一切代谢活动，而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸质结构和合成时序的信息都由核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码，（主要是脱氧核糖核酸）分子编码，表现为特定的核苷酸序列，所以基因表现为特定的核苷酸序列，所以基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻表达实质上就是遗传信息的转录和翻译。译。第10页/共51页第十页，共51页。n n在个体生长发育过程中，生物遗传信息的表
7、达按一定的时序发生变化（时序调节），并随内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。n n基因表达调控主要表现在信号传导研究、转录因子(ynz)研究及RNA剪辑3个方面。第11页/共51页第十一页，共51页。n n 基因组、n n 功能(gngnng)基因组、n n 生物信息学研究第12页/共51页第十二页，共51页。DNA重组技术 是20世纪70年代(nindi)初兴起的技术科学，目的是将不同DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。第13页/共51页第十三页，共51页。DNA重组技术是核酸化学
8、、蛋重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程及微生物学、遗传白质化学、酶工程及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结晶，而学、细胞学长期深入研究的结晶，而限制性内切酶限制性内切酶DNA连接酶及其他工连接酶及其他工具酶的发现与应用具酶的发现与应用(yngyng)则是则是这一技术得以建立的关键。这一技术得以建立的关键。第14页/共51页第十四页，共51页。JacobMonod测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级(goj)结构结构年年份份研究内容研究内容获奖情况获奖情况1910分离出腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸分离出腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖1959
9、美国美国研究并重建了将基因内的遗传信息通研究并重建了将基因内的遗传信息通过过RNA中间体翻译成蛋白质。中间体翻译成蛋白质。DNA分子在细菌细胞和试管内的复制分子在细菌细胞和试管内的复制诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖1962WatsonCrick美国美国英国英国DNA双螺旋模型双螺旋模型诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖用用X射线衍射证实了射线衍射证实了DNA双螺旋模型双螺旋模型1962KendrewPeruts诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖1965基因表达调控的操纵子系统基因表达调控的操纵子系统诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖1969NirenbergHollyKhorana美国美国破译破译DNA遗
10、传密码遗传密码阐明了酵母丙氨酸阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列的核苷酸序列人工合成了核酸分子和酵母基因人工合成了核酸分子和酵母基因诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖科学家科学家国籍国籍KosselWilkins美国美国德国德国UchoaKornberg法国法国英国英国第二节第二节 分子生物学简史分子生物学简史第15页/共51页第十五页，共51页。研究内容研究内容获奖情况获奖情况发现逆转录酶发现逆转录酶建立建立DNA测序方法测序方法KohlerMilsteinJerne德德国国美美国国丹丹麦麦建立和发展了单克隆抗体技术建立和发展了单克隆抗体技术发现可移动因子发现可移动因子美美国国发现核酶发现核
11、酶发现正常细胞带有原癌基因发现正常细胞带有原癌基因G蛋白在细胞内信息传导中的作用蛋白在细胞内信息传导中的作用美美国国德德国国美美国国发现了控制果蝇体节发育的基因发现了控制果蝇体节发育的基因年份年份科学家科学家国籍国籍1975198019841988199319941995TeminBaltimoreSangerGilbertMeclintockAltmanCechBishopVarmusGilmanRodbellLewisNusslein-VolhardWieschaus美国美国美国美国美国美国美国美国诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医
12、学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖第16页/共51页第十六页，共51页。T-淋巴细胞的免疫机制美朊病毒作为早老性痴呆症等疾病的病原并能直接在寄主细胞中繁殖传播美NO作为信号分子的作用机制美蛋白质在细胞间的转运机制，明确了信号肽及信号识别复合物在蛋白质跨膜转运过程中的的主导作用德美美细胞内信号转导、帕金森综合治疗、神经传导及记忆系统发育等美英对细胞周期调控因子的研究年年份份(ninfn)科学家科学家国籍国籍(guj)研究研究(ynji)内容内容获奖情况获奖情况19961997
13、1998199920002001DohertyZinkernagelPrusinerFurchgottIgnarro MuradBlobelCarlssonGreengardKandelHartwellHunt、Nurse澳瑞士 诺贝尔生理医学奖 诺贝尔生理医学奖 诺贝尔生理医学奖 诺贝尔生理医学奖 诺贝尔生理医学奖 诺贝尔生理医学奖第17页/共51页第十七页，共51页。研究内容研究内容获奖情况获奖情况揭示真核细胞转录机制揭示真核细胞转录机制RNA干扰基本机制干扰基本机制年份年份科学家科学家国籍国籍20062006KornbergFireMello美国美国美国美国诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖诺贝尔
14、生理医学奖诺贝尔生理医学奖第18页/共51页第十八页，共51页。孟孟德德尔尔的的遗遗传传学学规规律律最最先先使使人人们们对对性性状状(xngzhung)遗遗传传产产生生了了理理性性认认识识，而而Morgan的的基基因因学学说说则则进进一一步步将将“性性状状(xngzhung)”与与“基基因因”相相耦耦联，成为分子遗传学的奠基石。联，成为分子遗传学的奠基石。Watson和和Crick所所提提出出的的脱脱氧氧核核糖糖酸酸双双螺螺旋旋模模型型，为为充充分分揭揭示示遗遗传传信信息息的传递规律铺平了道路。的传递规律铺平了道路。第19页/共51页第十九页，共51页。1910年，德国科学家年，德国科学家Ko
15、ssel第一个分离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。第一个分离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。1959年年，美美国国科科学学家家Uchoa第第一一次次合合成成(hchng)了了核核糖糖核核酸酸，实实现现了了将将基基因因内内的的遗遗传传信信息息通通过过RNA翻翻译译成成蛋蛋白白质质的的过过程程。同同年年，Kornberg实实现现了了试试管管内内细细菌菌细细胞胞中中DNA的复制。的复制。第20页/共51页第二十页，共51页。1962 1962年，年，WatsonWatson（美）和（美）和CrickCrick（英）（英）因为在因为在19531953年提出年提出(t ch)DNA(t ch)DNA的反向平的反
16、向平行双螺旋模型而与行双螺旋模型而与WilkinsWilkins共获共获NobleNoble生理生理医学奖，后者通过医学奖，后者通过X X射线衍射证实了射线衍射证实了Watson-CrickWatson-Crick模型。模型。第21页/共51页第二十一页，共51页。1965年，法国科学家年，法国科学家Jacob和和Monod提出并证实了操纵子提出并证实了操纵子（operon）作为调节细菌细胞代谢）作为调节细菌细胞代谢的分子机制。此外的分子机制。此外(cwi)，他们还，他们还推测存在一种与推测存在一种与DNA序列相互补、序列相互补、能将它所编码的遗传信息带到蛋白能将它所编码的遗传信息带到蛋白质合
17、成场所并翻译产生蛋白质的质合成场所并翻译产生蛋白质的mRNA（信使核糖核）。（信使核糖核）。第22页/共51页第二十二页，共51页。1972年年，Paul Berg（美美）第第一一次次进进行行(jnxng)了了DNA重组。重组。1977年年，Sanger和和Gilbert（英英）第第一一次次进进行行(jnxng)了了DNA序列分析。序列分析。第23页/共51页第二十三页，共51页。1988年，年，McClintock由于在由于在50年代提出并发现年代提出并发现(fxin)了可了可移动遗传因子（移动遗传因子（jumpinggene或或称称mobileelement）而获得）而获得Nobel奖。奖
18、。第24页/共51页第二十四页，共51页。1993年，美国科学家年，美国科学家Roberts和和Sharp因发现断裂基因（因发现断裂基因（introns）而获得）而获得Nobel奖；奖；Mullis由由于发明于发明(fmng)PCR仪而与加拿大学仪而与加拿大学者者Smith（第一个设计基因定点突变）（第一个设计基因定点突变）共享共享Nobel化学奖化学奖第25页/共51页第二十五页，共51页。此此外外，Griffith（1928）及及Avery（1944）等等人人关关于于致致病病力力强强的的光光滑滑型型（S型型）肺肺炎炎链链球球菌菌DNA导导致致致致病病力力弱弱的的粗粗糙糙型型（R型型）细细菌
19、菌发发生生遗遗传传转转化化(zhunhu)的实验的实验;Hershey和和Chase（1952）关关于于DNA是遗传物质的实验是遗传物质的实验;第26页/共51页第二十六页，共51页。Crick于于1954年所提出的遗传信息传年所提出的遗传信息传递规律递规律(gul)（即中心法则）；（即中心法则）；Meselson和和Stahl（1958）关于）关于DNA半保留复制的实验半保留复制的实验;Yanofsky和和Brener（1961）年关于）年关于遗传密码三联子的设想都为分子生物遗传密码三联子的设想都为分子生物学的发展做出了重大贡献。学的发展做出了重大贡献。第27页/共51页第二十七页，共51页
20、。第28页/共51页第二十八页，共51页。中中国国(zhnu)生生物物科科学学家家吴吴宪宪20世世纪纪20年年代代与与汪汪猷猷、张张昌昌颖颖等等人人一一道道完完成成了了蛋蛋白白质质变变性性理理论论、血血液液生生化化检检测测和和免免疫疫化化学学等等一系列有重大影响的研究。一系列有重大影响的研究。第29页/共51页第二十九页，共51页。20世纪中下叶，我国科学家世纪中下叶，我国科学家相继实现了人工全合成有生物学相继实现了人工全合成有生物学活性的结晶牛胰岛素，解出了三活性的结晶牛胰岛素，解出了三方二锌猪胰岛素的晶体结构，采方二锌猪胰岛素的晶体结构，采用有机合成与酶促相结合的方法用有机合成与酶促相结合
21、的方法完成了酵母丙氨酸转移完成了酵母丙氨酸转移(zhuny)核糖核酸的人工全合成。核糖核酸的人工全合成。第30页/共51页第三十页，共51页。第31页/共51页第三十一页，共51页。第32页/共51页第三十二页，共51页。第33页/共51页第三十三页，共51页。第34页/共51页第三十四页，共51页。第35页/共51页第三十五页，共51页。第36页/共51页第三十六页，共51页。第37页/共51页第三十七页，共51页。第38页/共51页第三十八页，共51页。第39页/共51页第三十九页，共51页。第40页/共51页第四十页，共51页。第三节第三节第三节第三节 分子生物学的现状分子生物学的现状分
22、子生物学的现状分子生物学的现状(xinzhung)(xinzhung)和展望和展望和展望和展望n n基因组学与后基因组学n n生命科学与非生命科学之间的相互交叉n n 和渗透n n 分子生物学对生物科学的贡献(gngxin)和展望n n分子生物学在实际应用方面的诱人前景 第41页/共51页第四十一页，共51页。二二000000年六月二十六日克林顿宣布年六月二十六日克林顿宣布(xunb)(xunb)人类基因组草图绘制完成人类基因组草图绘制完成第42页/共51页第四十二页，共51页。人类基因组计划人类基因组计划(jhu)1%(jhu)1%测序中国实验测序中国实验室室第43页/共51页第四十三页，共
23、51页。1800 1850 1900 1950 2000 （年）金属金属蒸汽蒸汽电力电力 纺织纺织 火车火车汽车汽车 电子产品电子产品航空航空石化品石化品 微电子微电子生物技术生物技术生物生物(shngw)高新技术之崛起高新技术之崛起引自：美国生物引自：美国生物(shngw)技术产业协会技术产业协会第44页/共51页第四十四页，共51页。21 21世纪是生命科学的世纪世纪是生命科学的世纪世纪是生命科学的世纪世纪是生命科学的世纪 3B 3B将成为科技革命和产业革命重要内容将成为科技革命和产业革命重要内容将成为科技革命和产业革命重要内容将成为科技革命和产业革命重要内容 生物技术生物技术生物技术生物
24、技术(jsh)(jsh)（BiotechnologyBiotechnology，BTBT）生物产业（生物产业（生物产业（生物产业（BioindustryBioindustry，BIBI）生物经济生物经济生物经济生物经济(Bioeconomy,BE)(Bioeconomy,BE)第45页/共51页第四十五页，共51页。现代生物现代生物(shngw)(shngw)技术技术产业包括产业包括:生物医药生物医药生物医药生物医药 生物农业生物农业生物农业生物农业 生物能源生物能源生物能源生物能源 生物制造生物制造生物制造生物制造 生物环保生物环保生物环保生物环保(hunbo)(hunbo)(hunbo)(
25、hunbo)生物芯片生物芯片生物芯片生物芯片 生物服务生物服务生物服务生物服务第46页/共51页第四十六页，共51页。预计到预计到20202020年，生物医药占全球药品年，生物医药占全球药品的比重将超过的比重将超过1/31/3，生物质能源占世界，生物质能源占世界能源消费的比重将达能源消费的比重将达5%5%左右，生物基左右，生物基材料将替代材料将替代10%-20%10%-20%的化学材料。的化学材料。生物制造、生物能源、生物环保等生物制造、生物能源、生物环保等一批新兴产业正在快速形成一批新兴产业正在快速形成(xngchng)(xngchng)。据据ErnstErnstYoungYoung研究报告
26、，研究报告，20102010年年生物环境、生物工业处理、生物海洋生物环境、生物工业处理、生物海洋技术世界市场规模将达到技术世界市场规模将达到 134 134亿美元、亿美元、327327亿美元、亿美元、288288亿美元。亿美元。第47页/共51页第四十七页，共51页。n n预测2010年n n 生物技术药物市场和疫苗市场达1500亿美元，占世界药物市场的25%；到2020年基因工程(jyn gngchng)新药可能达到3000种.n n2007年n n组织工程和再生治疗市场 1600亿美元n n临床诊断试剂和芯片市场 157亿美元第48页/共51页第四十八页，共51页。基本基本(jbn)要求要
27、求1.熟知熟知(shzh)核酸的基本生物化核酸的基本生物化学特性；学特性；2.熟知熟知(shzh)生物信息的储存与生物信息的储存与表达过程；表达过程；3.掌握掌握DNA、RNA和蛋白质的基和蛋白质的基本代谢过程，特别是基因的一般本代谢过程，特别是基因的一般结构与生物功能，基因活性的修结构与生物功能，基因活性的修饰与调节；饰与调节；4.掌握分子克隆与掌握分子克隆与DNA重组的基重组的基本技术与原本技术与原 理，了解现代分子生理，了解现代分子生物学基本研究方法；物学基本研究方法；5.了解基因组与比较基因组学的新了解基因组与比较基因组学的新成果，成果，新进展。新进展。第49页/共51页第四十九页，共
28、51页。主要主要(zhyo)教材与参教材与参考书考书 1.1.现代分子生物学现代分子生物学现代分子生物学现代分子生物学 第第第第3 3版（版（版（版（20072007）朱玉贤、李毅、郑晓峰）朱玉贤、李毅、郑晓峰）朱玉贤、李毅、郑晓峰）朱玉贤、李毅、郑晓峰 2.2.现代生物学精要现代生物学精要现代生物学精要现代生物学精要(Instant Notes)(Instant Notes)系列系列系列系列(xli)(xli)分子生物学第二版（分子生物学第二版（分子生物学第二版（分子生物学第二版（20022002）刘进元）刘进元）刘进元）刘进元 3.Principles of Biochemistry 3.Principles of Biochemistry (2000)Lehninger (2000)Lehninger 第50页/共51页第五十页，共51页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第51页/共51页第五十一页，共51页。