現(xiàn)代分子生物學(xué)第一章

1、molecular biology李桂民李桂民reference：1. p.c.特納，特納，a.g.麥克倫南等著，分子生物學(xué)麥克倫南等著，分子生物學(xué)(第三版第三版)， 科學(xué)科學(xué)出版社，出版社， 2009年年2. robert f.weaver,分子生物學(xué)（影印版）分子生物學(xué)（影印版） 科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，20023. lewin, b., genes x. university press, oxford. (英文版）英文版）4. lizabeth a. allison, fundamental molecular biology, 基礎(chǔ)分基礎(chǔ)分子生物學(xué)（影印版），高等教育出版社，子生物學(xué)

2、（影印版），高等教育出版社，20085. watson.j.d等等 , 楊煥明楊煥明 等等(譯譯)，基因的分子生物學(xué)，基因的分子生物學(xué)(第第6版版)，科，科學(xué)出版社，學(xué)出版社，2009年年7月月6. robert f.weaver (作者作者), 鄭用璉鄭用璉 (譯譯)，分子生物學(xué)，科學(xué)出版，分子生物學(xué)，科學(xué)出版社，社，2010年年1月月7. 趙亞華，基礎(chǔ)分子生物學(xué)教程（第二版），科學(xué)出版社趙亞華，基礎(chǔ)分子生物學(xué)教程（第二版），科學(xué)出版社8. 鄭用璉，基礎(chǔ)分子生物學(xué)，高等教育出版社，鄭用璉，基礎(chǔ)分子生物學(xué)，高等教育出版社，20079. 葉林柏，郜金榮，基礎(chǔ)分子生物學(xué)，科學(xué)出版社，葉林柏，郜金榮

3、，基礎(chǔ)分子生物學(xué)，科學(xué)出版社， 2004 10. 李明剛李明剛 編著編著 高級(jí)分子遺傳學(xué)高級(jí)分子遺傳學(xué) 科學(xué)出版社科學(xué)出版社 200411. j,薩姆布魯克，薩姆布魯克，e.f.弗理奇弗理奇,t.曼尼阿蒂斯著曼尼阿蒂斯著,金冬雁金冬雁, 黎孟楓等譯黎孟楓等譯,候云德等校候云德等校:分子克隆實(shí)驗(yàn)指南分子克隆實(shí)驗(yàn)指南,第三版第三版, 科學(xué)出版社科學(xué)出版社,200312. 戴余軍戴余軍 , 母昌考母昌考 , 盛繼群，現(xiàn)代分子生物學(xué)輔導(dǎo)與習(xí)題集，盛繼群，現(xiàn)代分子生物學(xué)輔導(dǎo)與習(xí)題集，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2011年年7月月常用網(wǎng)站：national center for bio

4、technology information/ european bioinformatics institutehttp:/www.ebi.ac.uk/ 北京大學(xué)生物信息中心http:/ 1 introduction第一節(jié)第一節(jié) 分子生物學(xué)的概念分子生物學(xué)的概念一、廣義的概念一、廣義的概念： 研究蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，研究蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，即從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。即從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。二、狹義的概念二、狹義的概念： 核酸核酸(或基因或基因)的生物學(xué)，主要研究基因或的生物學(xué)，主

5、要研究基因或dna的的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和表達(dá)調(diào)控等過(guò)程，當(dāng)然其中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和表達(dá)調(diào)控等過(guò)程，當(dāng)然其中也涉及與這些過(guò)程有關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功也涉及與這些過(guò)程有關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。能的研究。 從基因出發(fā)來(lái)闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。從基因出發(fā)來(lái)闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。一、基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能一、基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能基因的研究一直是分子生物學(xué)發(fā)展的主線基因的研究一直是分子生物學(xué)發(fā)展的主線細(xì)胞染色體水平細(xì)胞染色體水平dna大分子水平大分子水平反向生物學(xué)階段反向生物學(xué)階段第二節(jié)第二節(jié) 分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容二、二、dna的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻

6、譯三、基因表達(dá)調(diào)控的研究三、基因表達(dá)調(diào)控的研究四、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)四、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)五、五、dna重組技術(shù)重組技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 分子生物學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系分子生物學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系分子生物學(xué)：從分子生物學(xué)：從分子分子水平理解生命活動(dòng)水平理解生命活動(dòng)細(xì)胞生物學(xué)：從細(xì)胞生物學(xué)：從細(xì)胞細(xì)胞水平水平 理解生命活動(dòng)理解生命活動(dòng)遺傳學(xué)：從遺傳學(xué)：從遺傳遺傳角度理解生命活動(dòng)角度理解生命活動(dòng) 生物化學(xué)：從生物化學(xué)：從化學(xué)組成化學(xué)組成角度來(lái)理解生物大分子和角度來(lái)理解生物大分子和生物代謝。生物代謝。第四節(jié)第四節(jié) 分子生物學(xué)發(fā)展的歷程分子生物學(xué)發(fā)展的歷程一、對(duì)一、對(duì)dna和遺傳信息傳遞的認(rèn)識(shí)階段和遺傳信息傳遞的認(rèn)識(shí)階

7、段1944 avery: dna是遺傳信息的載體；是遺傳信息的載體；1952 hershey和和chase：進(jìn)一步證實(shí)進(jìn)一步證實(shí)1953 watson & crick：dna 雙螺旋模型雙螺旋模型1958 meselson & stahl: dna半保留復(fù)制模型半保留復(fù)制模型 1968年年okazaki：dna半不連續(xù)復(fù)制模型半不連續(xù)復(fù)制模型1958年年crick：中心法則中心法則60年代年代nirenberg、ochoa & khorana等等: 破譯了破譯了rna上編碼合成蛋白質(zhì)的遺傳密碼上編碼合成蛋白質(zhì)的遺傳密碼 1961年年, jacob和和monod提出調(diào)節(jié)基

8、因表達(dá)的操縱子提出調(diào)節(jié)基因表達(dá)的操縱子學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō)central dogmaproteindnarnareplicationtranscriptionreverse transcription rna editingrna replication translation二、重組dna技術(shù)的建立和發(fā)展階段1967 gellert：dna連接酶1970 smith 和 wilcox：限制性內(nèi)切酶1972 berg: recombinant dna in vitro1973 cohen: first used plasmid to clone dna1977 gilbert & sanger:

9、sequence1986 mullis: pcr三、重組dna技術(shù)的應(yīng)用和分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展階段第五節(jié) 分子生物學(xué)研究進(jìn)展一、基因組學(xué)一、基因組學(xué)( (genomics) ： 基因組作圖、測(cè)序及分析的科學(xué)基因組作圖、測(cè)序及分析的科學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)功能基因組學(xué)（一）結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（一）結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structural genomics)1 1、模式生物基因組研究：、模式生物基因組研究：1996年，完成酵母菌基因組測(cè)序。年，完成酵母菌基因組測(cè)序。1998年年12月，宣告完成線蟲(chóng)完整基因組序列的測(cè)定工作，月，宣告完成線蟲(chóng)完整基因組序列的測(cè)定工作， 這是第一次繪出多細(xì)胞動(dòng)物的基

10、因組圖譜。這是第一次繪出多細(xì)胞動(dòng)物的基因組圖譜。20002000年年3 3月，已完成了果蠅的基因組測(cè)序月，已完成了果蠅的基因組測(cè)序2001年年12月月14日，美、英等國(guó)科學(xué)家宣布繪制出擬南日，美、英等國(guó)科學(xué)家宣布繪制出擬南芥基因組的完整圖譜。芥基因組的完整圖譜。為人類的基因組研究提供重要的依據(jù)為人類的基因組研究提供重要的依據(jù)2、人類基因組計(jì)劃、人類基因組計(jì)劃 (human genome project) 1990 人類基因組計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施 2000 公布人類基因組草圖 2003 獲得更詳細(xì)的草圖 2006 人類基因組計(jì)劃徹底完成（二（二 ）功能基因組學(xué)）功能基因組學(xué) (functional ge

11、nomics)模式生物的功能基因組學(xué)模式生物的功能基因組學(xué)線蟲(chóng)、果蠅、酵母、擬南芥、水稻線蟲(chóng)、果蠅、酵母、擬南芥、水稻二、蛋白質(zhì)組學(xué)二、蛋白質(zhì)組學(xué) (proteomics) 在特定的時(shí)間和特定的空間研究一個(gè)完整的生物體（或在特定的時(shí)間和特定的空間研究一個(gè)完整的生物體（或細(xì)胞）所表達(dá)的全體蛋白質(zhì)的特征，包括蛋白質(zhì)的表達(dá)水細(xì)胞）所表達(dá)的全體蛋白質(zhì)的特征，包括蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，翻譯后的修飾，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用等，從而在平，翻譯后的修飾，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用等，從而在蛋白質(zhì)水平上獲得對(duì)于有關(guān)生物體生理、病理等過(guò)程的全蛋白質(zhì)水平上獲得對(duì)于有關(guān)生物體生理、病理等過(guò)程的全面認(rèn)識(shí)。面認(rèn)識(shí)。 賀福初賀福初

12、- 中國(guó)人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃中國(guó)人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃 三、基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理三、基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理 非編碼非編碼 rna sirna and microrna2002年世界十大科學(xué)進(jìn)展年世界十大科學(xué)進(jìn)展2006年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)fire and mello，rna干擾干擾四、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)四、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué) 研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能的科學(xué)變化與其生物學(xué)功能的科學(xué)五、五、dna重組技術(shù)重組技術(shù) 1、基因工程、基因工程 2、作為基礎(chǔ)研究的手段、作為基礎(chǔ)研究的手段一、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)一、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)人類基因組

13、人類基因組20012001年年2 2月月1212日中、美、日、德、法、英等日中、美、日、德、法、英等6 6國(guó)科學(xué)國(guó)科學(xué)家和美國(guó)塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及家和美國(guó)塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。初步分析結(jié)果。20032003年年4 4月月1414日，日，6國(guó)科學(xué)家宣布人類基因組序列圖國(guó)科學(xué)家宣布人類基因組序列圖率先繪制成功，全部實(shí)現(xiàn)率先繪制成功，全部實(shí)現(xiàn)hgp的所有目標(biāo)，并公的所有目標(biāo)，并公開(kāi)研究數(shù)據(jù)和結(jié)果。開(kāi)研究數(shù)據(jù)和結(jié)果。六、六、 我國(guó)分子生物學(xué)研究的進(jìn)展我國(guó)分子生物學(xué)研究的進(jìn)展2002.4 楊煥明楊煥明 science 水稻全基因組框架序列圖水稻全基因組框架序列圖

14、2002.12 韓斌韓斌 nature 水稻第四號(hào)染色體測(cè)序圖水稻第四號(hào)染色體測(cè)序圖 2004.12 2004.12 向仲懷、夏慶友向仲懷、夏慶友 science 家蠶基因組家蠶基因組 框架圖框架圖2009.10 向仲懷、王俊向仲懷、王俊 science 桑蠶大規(guī)?；蚪M重測(cè)序桑蠶大規(guī)?；蚪M重測(cè)序2009.7 陳竺、王升躍、韓澤廣陳竺、王升躍、韓澤廣nature 日本血吸蟲(chóng)基因組測(cè)序和基因功能分析工作日本血吸蟲(chóng)基因組測(cè)序和基因功能分析工作2009.12 汪建、王俊汪建、王俊 nature 大熊貓的基因組測(cè)序工作大熊貓的基因組測(cè)序工作二、功能基因組學(xué)二、功能基因組學(xué)2003年，李家洋，年，李家

15、洋，nature 闡明了水稻分蘗調(diào)控的分子機(jī)理闡明了水稻分蘗調(diào)控的分子機(jī)理張啟發(fā)張啟發(fā) 主持的主持的“十五十五”重大專項(xiàng)重大專項(xiàng)“水稻功能基因組水稻功能基因組”課題課題1 1、獲得了27萬(wàn)多個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)化子的突變體；2、分離了9萬(wàn)多條全長(zhǎng)cdna片段并進(jìn)行序列測(cè)定；3、分離出了1200多個(gè)新基因并推測(cè)了其功能；4、分離出了107個(gè)具有重要性狀的功能基因并申請(qǐng)了專利；5、分離出了18個(gè)具有明顯育種前景的功能基因 植物生理生態(tài)研究所：植物生理生態(tài)研究所：國(guó)家國(guó)家863計(jì)劃課題計(jì)劃課題：棉花功能基因組研究棉花功能基因組研究-棉纖維發(fā)育棉纖維發(fā)育詣在從基因的角度破解提高棉纖維品質(zhì)的奧秘。詣在從基因的角度破

16、解提高棉纖維品質(zhì)的奧秘。課題組的研究人員分離了棉花課題組的研究人員分離了棉花myb基因基因gamyb2/fif1 2005，許田，許田 ，cell pb 轉(zhuǎn)座子在哺乳動(dòng)物細(xì)胞和小鼠中的高效轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子在哺乳動(dòng)物細(xì)胞和小鼠中的高效轉(zhuǎn)座 在世界上首次創(chuàng)立了一個(gè)高效實(shí)用的哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)座因子系統(tǒng)，為大規(guī)模研究哺乳動(dòng)物基因功能提供了嶄新途徑。 三、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)三、結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)2004年，常文瑞，年，常文瑞， nature 菠菜主要捕光復(fù)合物菠菜主要捕光復(fù)合物(lhc-ii) 2.72分辨率的晶分辨率的晶體結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)20052005，饒子和，饒子和，cellcell 線粒體膜蛋白復(fù)合物線粒體膜蛋白復(fù)合物i

17、i的精細(xì)結(jié)構(gòu)的精細(xì)結(jié)構(gòu) 率先在世界上解析了線粒體膜蛋白復(fù)合物率先在世界上解析了線粒體膜蛋白復(fù)合物ii的的精細(xì)結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)了線粒體結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細(xì)胞生物精細(xì)結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)了線粒體結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的空白，成為線粒體呼吸鏈研究領(lǐng)域的一學(xué)領(lǐng)域的空白，成為線粒體呼吸鏈研究領(lǐng)域的一個(gè)新的里程碑。個(gè)新的里程碑。 四、神經(jīng)生物學(xué)四、神經(jīng)生物學(xué) 20052005，饒毅，饒毅 ， cell gsk蛋白質(zhì)的活性對(duì)確定神經(jīng)細(xì)胞極性起關(guān)鍵作蛋白質(zhì)的活性對(duì)確定神經(jīng)細(xì)胞極性起關(guān)鍵作用用20052005，張旭，張旭，cell（神經(jīng)所） 調(diào)控阿片類物質(zhì)鎮(zhèn)痛作用的新機(jī)制調(diào)控阿片類物質(zhì)鎮(zhèn)痛作用的新機(jī)制 20052005，馬蘭，馬

18、蘭，cell（復(fù)旦大學(xué)） 藥物成癮的分子神經(jīng)學(xué)機(jī)制藥物成癮的分子神經(jīng)學(xué)機(jī)制 20052005，袁小兵，袁小兵，nature （神經(jīng)所）（神經(jīng)所） 神經(jīng)纖維最前端生長(zhǎng)錐的細(xì)胞膜神經(jīng)纖維最前端生長(zhǎng)錐的細(xì)胞膜trpc的陽(yáng)離子的陽(yáng)離子通道具有傳遞通道具有傳遞“方向指令方向指令”的關(guān)鍵作用的關(guān)鍵作用 20052005，郭愛(ài)克，郭愛(ài)克，science 果蠅跨模態(tài)學(xué)習(xí)的相互作用果蠅跨模態(tài)學(xué)習(xí)的相互作用 五、其他五、其他20052005，劉金華，劉金華，science（中國(guó)農(nóng)大）（中國(guó)農(nóng)大）高致病性禽流感高致病性禽流感h5n1對(duì)候鳥(niǎo)的感染對(duì)候鳥(niǎo)的感染20052005，尚永豐，尚永豐，naturenature（

19、北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院） 雌激素和三苯氧胺誘發(fā)子宮內(nèi)膜癌的分子機(jī)理雌激素和三苯氧胺誘發(fā)子宮內(nèi)膜癌的分子機(jī)理2005，鄧子新，鄧子新， molecular microbiology dnadna大分子上一種新的硫修飾大分子上一種新的硫修飾2006. 6.3 0, 武維華武維華 , cell 發(fā)現(xiàn)蛋白激酶發(fā)現(xiàn)蛋白激酶cipk23在在k+低濃度情況下可以低濃度情況下可以調(diào)控調(diào)控k+運(yùn)輸，并且也證明編碼運(yùn)輸，并且也證明編碼cipk23蛋白的基蛋白的基因因lks1受到損傷將極大的降低受到損傷將極大的降低k+的吸收，從而的吸收，從而引起葉子萎黃病引起葉子萎黃病(chlorosis)和生長(zhǎng)抑制和生長(zhǎng)抑制