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1、分子生物学Molecular Biology主讲：马生健（博士）Tel:15876394188(674188)QQ:182240898 E-mail:Whatismolecularbiology?分子生物学简单的讲就是在分子水平研究生命现象的一门前沿学科，更具体的定义则不同的专家有不同的说法.分子生物学是揭示生物大分子结构与功能的学科，既是当前生命科学领域中最重要的基础学科和分支学科，也是该领域中属于最前沿的领军学科，正在强有力地推动着生物学及其相关领域许多学科的飞速发展。分子生物学与其它学科的关系 分子生物学与现代化学与物理学相对独立，又有交叉。分子生物学与生化，细胞学，遗传学关系密切。分子
2、生物学已渗透到生物学的各个领域，成为生命科学的带头学科。生物学：研究生命现象与活动规律的科学。分类：非细胞生物 具细胞形态生物：原核、古核、真核 生物多样性：一定范围内不同的生物有规律地构成稳定的生态综合体。生物学、生物分类和生物多样性化学、生物化学与化学生物学 化学：在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其规律的科学。生物化学：研究生物的化学组成及其在生命活动中变化规律的一门学科。物理学、生物物理学 物理学：研究物质的结构、相互作用及其运动规律的学科。生物物理学：物理学与生物学相结合的一门边缘学科，应用物理学的概念和方法研究生物各层次与功能的关系，分析生命活动的物过程和物质在生命活动
3、过程中表现的物理特性。遗传学、细胞生物学、发育生物学 遗传学：研究生物遗传和变异的科学。细胞生物学：在显微、亚显微和分子水平三层次研究细胞的结构、功能和生命规律的科学。干细胞：一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，可分化成多种功能细胞。分子生物学的主要内容本书从构成生物体的大分子开始，沿着遗传信本书从构成生物体的大分子开始，沿着遗传信息流向的中心法则，阐述生物大分子及其在复息流向的中心法则，阐述生物大分子及其在复制、修复、重组、转录、翻译、信号转导、基制、修复、重组、转录、翻译、信号转导、基因表达与调控等主要环节中的相互作用与功能。因表达与调控等主要环节中的相互作用与功能。共分共分1
4、212章，主要包括生物大分子，基因与基因章，主要包括生物大分子，基因与基因组，组，DNADNA的复制，的复制，DNADNA的损伤、修复与突变，的损伤、修复与突变，转录，翻译，原核生物基因的表达调控，真核转录，翻译，原核生物基因的表达调控，真核生物基因的表达调控，基因重组、基因工程和生物基因的表达调控，基因重组、基因工程和分子生物学常用的研究技术。分子生物学常用的研究技术。结构分子生物学 任务：通过阐明生物大分子的三维结构来解释细胞的生理功能。遗传信息的传递规律 中心法则：图1-1基因、基因组和蛋白质组 基因：DNA片段断裂基因重叠基因假基因移动基因 基因组：单倍体细胞中全套染色体或病毒粒子所含
5、的全部DNA或RNA分子。蛋白质组：全部基因表达的全部蛋白质及其存在方式。基因的表达调控、基因工程 持家基因 奢侈基因 基因工程 基因诊断与治疗Thehistoryofmolecularbiology分子生物学的历史(丛书序)一、萌芽阶段(Theembryostage)（1950年前）1871年，Miescher发现核素。1900年，Mendel创立了分离规律和自由组合规律,提出了遗传因子的概念。1910年，Morgan：基因学说。二十年代，Levene研究了核酸的结构，并提出了四核苷酸假说。1944年，Avery证实DNA携带遗传信息。1948-1953年Chargaff等:DNA碱基组成A
6、=T、G=C的Chargaff规则。Theestablishstage创立阶段（1950-1970年）1953年，Watson和CrickDNA双螺旋(doublehelix)1958年，Crick中心法则(Centraldogma)1958年，Meselson和Stahl:DNA半保留复制(semiconservativereplication)。1958年Weiss及Hurwitz等发现依赖于DNA的RNA聚合酶；1968年，Okazaki（冈畸）提出DNA不连续复制模型(semi-continuousreplication)1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂交证
7、明mRNA与DNA序列互补，逐步阐明了RNA转录合成的机理。1961年，Jacob和Monod操纵子学说.60年代，Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几组科学家的共同努力破译了RNA上编码合成蛋白质的遗传密码(Geneticalcodon).Thedevelopmentstage发展阶段（1970年后）1970年，Temin和Baltimore发现逆转录酶 阿尔伯(Arber)、史密斯(Smith)和内森斯(Nathans)，发现限制性内切酶,获1978年诺贝尔生理学和医学奖 Sanger设计测定DNA分子内核苷酸序列，1980年与伯格(Berg)（重组DNA技术）分享Nobe
8、l生理医学奖 1983年，Mullis发明了PCR技术 1989年Altman、Cech发现核酶共享Nobel化学奖.转基因动物的研究。转基因植物的诞生。基因治疗技术。基因组时代-人类基因组计划。后基因组时代-基因功能与蛋白质组。分子生物学常用参考书目1MolecularBiologyoftheCell(4thEditionbyBAlberts)2MolecularCellBiology(4thEditionbyHLodish)3MolecularBiology(2ndEditionbyRWeaver)4MolecularBiology(InstantNotesinMolecularBiolo
9、gy,2ndEditionbyPTurner）5AdvancedMolecularBiology(byRTwyman)6现代分子生物学（朱玉贤等、北京大学）7.分子生物学（郜金荣等、武汉大学）8.分子生物学（杨歧山、浙江大学）9.分子生物学（王曼莹、高等师范院校新世纪教材）10.基础分子生物学教程（赵亚华、“十一五”国家级规划教材）分子生物学实验参考书目1.分子克隆实验指南(The bible)2.精编分子生物学实验指南3.分子生物学实验基础4.现代分子生物学实验原理与方法5.分子生物学实验技术6.现代分子生物学实验技术7.分子生物学基础技术8.PCR 技术实验指南分子生物学主要参考杂志Cel
10、l 37.297Science 24.676Nature 27.368NatureMedicine 28.114NewEnglandJofMedicine 27.766FASEBJ.14.629JofExperimentalMedicine 14.384JofNaturalProducts 1.432JofPharmacologicalScience 1.543PlantaMedica 1.430ChineseMedicalJ.0.127Section A 细胞与大分子原核细胞真核细胞ProteinDNARNA其它大分子 unrelated to MB course多糖脂类Complex ma
11、cromolecules including these moleculesA1 细胞分类Prokaryotic cellEukaryotic cell根据细胞类型划分有机体典型原核细胞示意图(类核)(纤毛)(鞭毛)A1 Cellular classificationback(核糖体)Cell wall（细胞壁）:保护细胞菌受低渗溶液裂解Plasma membrane（质膜）:双脂层与嵌入蛋白组成：可进行的交换Genetic materials:类核(单一环形染色体),质粒Ribosmes（核糖体）:蛋白合成场所Pili（纤毛）:细胞与其它细胞接触Flagella（鞭毛）:细胞移动 典型真核细
12、胞示意图A1 Cellular classificationbackCytoskeletal Fiber 细胞骨架纤维：1.控制细胞的形状与运动2.组织一些代谢功能 1.Definition:细胞在分裂后生成的子细胞改变了它的基因表达模式,产生了功能上不同于母细胞的一种现象。2.The main molecular reason:基因转录改变了，但DNA本身没有变3.细胞分化受发育调控基因控制，此类基因的突变将导致异常个体出现。A1 Cellular classificationbackCellular differentiation(细胞分化)For example原核生物与低等真核生物孢子
13、形成（Spore formation）(Fig.S3)高等真核生物体细胞胚（Embryonic cell）分化成高度特异化的细胞.(Fig.S4)Embryonic cell differentiation in Xenopus(爪蟾属)：from a single cell to an adulttadpoleDifferentiationisregulatedbydevelopmentalcontrolgenesA1 Cellular classificationFig.S4back蝌蚪空间特异性(spatialspecificity)在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序
14、出现 同形异位现象(homeosis):果蝇头部长触角部位长出脚来 同形异位盒基因(homeobox):高度保守的一段核苷酸序列（180bp）,控制胚胎发育的基因PhylogenetictreedeterminedbyrRNAsequencecomparisons(rRNA序列比较得到的系统发育树）A1 Cellular classificationFig.S2backA2 亚细胞器（subcellular organelles）细胞核Nuclei 线粒体Mitochondria、叶绿体chloroplasts,内质网Endoplasmic reticulum,微体 Microbodies,细胞器的分离（Organelle isolation）Cross with Cell Biology