分子生物學(xué)第一章緒論

1、主講：姜寒玉主講：姜寒玉 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院第一章 緒論分子生物學(xué)發(fā)展簡述分子生物學(xué)發(fā)展簡述分子生物學(xué)主要內(nèi)容分子生物學(xué)主要內(nèi)容如何學(xué)好分子生物學(xué)如何學(xué)好分子生物學(xué) 分子生物學(xué)發(fā)展簡述人類對生命現(xiàn)象的認(rèn)識過程人類對生命現(xiàn)象的認(rèn)識過程生命是怎樣起源的？生命是怎樣起源的？為什么為什么“有其父必有其子有其父必有其子”？動植物個體是怎樣從一個受精卵發(fā)育而來的？動植物個體是怎樣從一個受精卵發(fā)育而來的？種瓜得瓜，種豆得豆種瓜得瓜，種豆得豆? ?？細(xì)胞學(xué)說的確立細(xì)胞學(xué)說的確立1702 Leeuwenhoek（荷蘭）（荷蘭） 自制顯微鏡觀察到雨水中的自制顯微鏡觀察到雨水中的“微生物微生物”同時代

2、同時代Hooke 用用“細(xì)胞細(xì)胞”來形容軟木的最基本單來形容軟木的最基本單元元細(xì)胞學(xué)說的建立（細(xì)胞學(xué)說的建立（The cell theory） 德國植物學(xué)家施萊登德國植物學(xué)家施萊登 （ Schleiden ）和德國動物學(xué)家施旺）和德國動物學(xué)家施旺（Schwann）共同提出著名的）共同提出著名的“細(xì)胞學(xué)說細(xì)胞學(xué)說”。Matthias Jacob Schleiden 18041881 Theodar Schwann 18101882 Recognizing the beauty of science: Mendels discovery遺傳因子在生物性狀世代間傳遞遵循遺傳因子在生物性狀世代間傳遞遵

3、循分離和獨立分離和獨立分配分配兩個基本規(guī)律。兩個基本規(guī)律。“遺傳學(xué)的奠基人遺傳學(xué)的奠基人”大致分為三個階段：大致分為三個階段：準(zhǔn)備和醞釀階段：準(zhǔn)備和醞釀階段：人類對人類對DNA和遺傳信息傳遞和遺傳信息傳遞的認(rèn)識階段的認(rèn)識階段現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段：重組：重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展技術(shù)的建立和發(fā)展初步認(rèn)識生命本質(zhì)并開始改造生命的深入發(fā)展初步認(rèn)識生命本質(zhì)并開始改造生命的深入發(fā)展階段：階段：重組重組DNA技術(shù)的應(yīng)用和分子生物學(xué)的迅技術(shù)的應(yīng)用和分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展階段猛發(fā)展階段準(zhǔn)備和醞釀階段19世紀(jì)后期到20世紀(jì)50年代初1944年，著名微生物學(xué)家年，著名微生物學(xué)

4、家Avery證實證實DNA是遺傳信是遺傳信息載體的理論；息載體的理論；1952年，年，Hershey用攪拌實驗最終確定核酸是遺傳用攪拌實驗最終確定核酸是遺傳物質(zhì)物質(zhì)The Double Helix (1953)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 遺傳信息傳遞的中心法則（遺傳信息傳遞的中心法則（1954）1944年，著名微生物學(xué)家年，著名微生物學(xué)家Avery證實證實DNA是遺傳信是遺傳信息載體的理論；息載體的理論；確定確定DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)是分子生物學(xué)發(fā)展的重大里是分子生物學(xué)發(fā)展的重大里程碑，程碑，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立是分子生物學(xué)是分子生物學(xué)發(fā)展的又一重大里程碑（分子生

5、物學(xué)誕生的標(biāo)志）發(fā)展的又一重大里程碑（分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志）DNARNAJames D. Watson Francis H. Crick ReplicationTranscriptionDNARNAProteinTranslationThe Central Dogma (1953-1956) reverse transcription 基因的兩個基本屬性基因的兩個基本屬性基因的自我復(fù)制能力基因的自我復(fù)制能力基因控制性狀表達(dá)的能力基因控制性狀表達(dá)的能力從此從此核酸的分子生物學(xué)得到了飛速發(fā)展核酸的分子生物學(xué)得到了飛速發(fā)展廣義的分子生物學(xué)：廣義的分子生物學(xué)：蛋白質(zhì)及核酸等生物大分蛋白質(zhì)及核酸等生物大

6、分子結(jié)構(gòu)和功能的研究都屬于分子生物學(xué)的范疇，子結(jié)構(gòu)和功能的研究都屬于分子生物學(xué)的范疇，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)律狹義的分子生物學(xué)：狹義的分子生物學(xué)：偏重于核酸（基因）的分子生物學(xué)，偏重于核酸（基因）的分子生物學(xué)， 主要研究基因或主要研究基因或DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、 表達(dá)和調(diào)控等過程，當(dāng)然也涉及與這表達(dá)和調(diào)控等過程，當(dāng)然也涉及與這 些過程相關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功些過程相關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功 能的研究能的研究 基因的分子生物學(xué)（核酸生物學(xué)）基因的分子生物學(xué)（核酸生物學(xué)） Molecular BiologyMolecular biolo

7、gy seeks to explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes. -Turner et al. What is Molecular Biology? Molecular biology is the study of genes and their activities at the

8、 molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation.- Robert Weaver 構(gòu)成生物大分子的單體是相同的構(gòu)成生物大分子的單體是相同的 核酸核酸 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 脂質(zhì)脂質(zhì) 糖類糖類 * 生物大分子單體的排列（核苷酸、氨基酸）的不同生物大分子單體的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 不同的物種特性不同的物種特性 不同的高級結(jié)構(gòu)不同的高級結(jié)構(gòu) 不同的生物大分子之間的互作不同的生物大分子之間的互作現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段1967-1970年

9、年R.Yuan和和H.O.Smith等發(fā)現(xiàn)的限制性等發(fā)現(xiàn)的限制性核酸內(nèi)切酶為基因工程提供了有力的工具；核酸內(nèi)切酶為基因工程提供了有力的工具；1972年年Berg等將等將SV-40病毒病毒DNA與噬菌體與噬菌體P22DNA在體外重組成功，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，使本來在真核在體外重組成功，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，使本來在真核細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)能在細(xì)菌中合成細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)能在細(xì)菌中合成,打破了種屬打破了種屬界限（完成了第一個細(xì)菌克隆，開創(chuàng)了基因工程界限（完成了第一個細(xì)菌克隆，開創(chuàng)了基因工程新紀(jì)元）；新紀(jì)元）；1975-1977年，年，Sanger、Maxam和和Gilbert發(fā)明了發(fā)明了DNA序列測定技術(shù)；序列測

10、定技術(shù)；近半個世紀(jì)以來近半個世紀(jì)以來 醫(yī)學(xué)，化學(xué)中重大突破與成就者醫(yī)學(xué)，化學(xué)中重大突破與成就者 Nobel Prize 分子生物學(xué)發(fā)展的分子生物學(xué)發(fā)展的 里程碑與主要內(nèi)容里程碑與主要內(nèi)容分子生物學(xué)中重大成就與突破者分子生物學(xué)中重大成就與突破者Nobel Prize的獲得者的獲得者構(gòu)成了分子生物學(xué)發(fā)展的構(gòu)成了分子生物學(xué)發(fā)展的主要內(nèi)容主要內(nèi)容里程碑里程碑了解具有卓越成就的科學(xué)家，了解分子生物學(xué)了解具有卓越成就的科學(xué)家，了解分子生物學(xué)發(fā)展的發(fā)展歷程發(fā)展的發(fā)展歷程19101910，蛋白質(zhì)、細(xì)胞及細(xì)胞核，蛋白質(zhì)、細(xì)胞及細(xì)胞核化學(xué)的研究（化學(xué)的研究（首先分離到首先分離到A、T和組氨酸和組氨酸）A.Koss

11、el （德）（德） 1958 Joshua Lederberg（美）（美） Phage transductionBeadle & Tatum（美）（美）One gene-one enzyme紅色面包霉突變體紅色面包霉突變體George Wells Beadle Edward Lawrie Tatum Joshua Lederberg 1959 Ochoa( (美籍西班牙裔美籍西班牙裔) ) Kornberg（美）（美）Severo Ochoa Arthur Kornberg 細(xì)菌的多核苷酸磷酸化酶，細(xì)菌的多核苷酸磷酸化酶，成功地合成了成功地合成了RNARNA，DNADNARNARNA蛋

12、白質(zhì)蛋白質(zhì)實現(xiàn)了實現(xiàn)了DNADNA分子在試管內(nèi)（細(xì)分子在試管內(nèi)（細(xì)菌無細(xì)胞提取液）的復(fù)制菌無細(xì)胞提取液）的復(fù)制 1962 Watson（美）（美） Crick（英）（英） Wilkins（新西蘭）（新西蘭） 其中其中 CrickCrick于于19541954年提出了中心法則年提出了中心法則 1962 Kendrew Perutz（英國）（英國）John C. Kendrew Max F. Perutz 測定了肌紅蛋白及血紅蛋白的高級結(jié)構(gòu)（三級）測定了肌紅蛋白及血紅蛋白的高級結(jié)構(gòu)（三級） 成為研究生物大分子結(jié)構(gòu)的先驅(qū)成為研究生物大分子結(jié)構(gòu)的先驅(qū) 1965 Jacob Monod （法國）（法國）

13、Francis Jacob Jacques Monod 提出并證實了提出并證實了Operon作為調(diào)節(jié)細(xì)菌細(xì)胞代謝的分子作為調(diào)節(jié)細(xì)菌細(xì)胞代謝的分子機制首次提出機制首次提出mRNAmRNA分子的存在分子的存在 1969 Nirenberg（美）（美） Holly KhoranaMarshall W. Nirenberg Har Gobind Khorana Robert W. Holley 破譯了遺傳密碼破譯了遺傳密碼酵母酵母phetRNA的核苷酸序列的核苷酸序列并證明了所有并證明了所有tRNA三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)的相似性的相似性第一個合成第一個合成了核酸分子，了核酸分子，并人工復(fù)制并人工復(fù)制了酵母基

14、因了酵母基因 1975 Temin & Baltimore( (美美) )Howard M. Temin David Baltimore 發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶（以發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶（以RNARNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄生成為模板，逆轉(zhuǎn)錄生成DNA RNADNA RNA腫瘤病毒）腫瘤病毒）Frederick Sanger Walter Gilbert Paul Berg 1980 Sanger （英）（英） Gilbert & Berg（英）（英）酶法核苷酸測酶法核苷酸測序的設(shè)計者序的設(shè)計者測定了牛胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)而獲測定了牛胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)而獲 1958 年的年的 Nobel 化學(xué)獎化學(xué)獎化學(xué)測

15、序法的設(shè)計者化學(xué)測序法的設(shè)計者DNADNA重組技術(shù)的元老重組技術(shù)的元老 1984 Kohler（德）（德） Milstein（美）（美） Jerne（丹麥）（丹麥）Georges J.F.KohlerCesar MilsteinNiels K. Jerne 發(fā)展了發(fā)展了單克隆抗體單克隆抗體(Monoclonal Antibodies McAb)(Monoclonal Antibodies McAb)技術(shù)，完技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術(shù) 1989 Altman Cech（美）（美）核酶即核糖核酸質(zhì)酶核酶即核糖核酸質(zhì)酶（Ribozyme）的發(fā)現(xiàn)者（即某些的發(fā)現(xiàn)者（即

16、某些RNARNA具有具有酶的功能）酶的功能）Sidney Altman Thomas R. Cech 1989 BishopVarmus（美）（美）正常細(xì)胞同樣帶有原癌基因正常細(xì)胞同樣帶有原癌基因Michael Bishop Harold E. Varmus 1993 Roberts Sharp（美）（美）Richard J. RobertsPhillip A. Sharp斷裂基因斷裂基因（splitting gene）的發(fā)現(xiàn)）的發(fā)現(xiàn) Kary MullisMichael SmithPCR儀的發(fā)明者儀的發(fā)明者基因定點突變基因定點突變1994 Gilman Rodbell發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)G G蛋白在細(xì)胞

17、信號傳導(dǎo)中的作用蛋白在細(xì)胞信號傳導(dǎo)中的作用Alfred G.Gilman Martin Rodbell 1998年，美國藥理學(xué)家年，美國藥理學(xué)家.Furchgott（1916-）、）、.Ignrro（1941-）和）和.Murad（1936-）因發(fā)現(xiàn)）因發(fā)現(xiàn)“作為信號傳遞分子作為信號傳遞分子”而獲獎。他們的研究首次而獲獎。他們的研究首次表明氣體分子可以穿過細(xì)胞膜而發(fā)揮信使作用，提出表明氣體分子可以穿過細(xì)胞膜而發(fā)揮信使作用，提出了生物信號傳遞的新理論。了生物信號傳遞的新理論。1999年度諾貝爾生理學(xué)獎授予給年度諾貝爾生理學(xué)獎授予給了了Gunter Bolbdl,因為他的重大成因為他的重大成果果-

18、發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)有內(nèi)部信號決定發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)有內(nèi)部信號決定蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)移和定位。蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)移和定位。2000年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給瑞典人年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給瑞典人阿爾維德阿爾維德-卡爾森、美國人保羅卡爾森、美國人保羅-格林加德和埃格林加德和埃里克里克-坎德爾，以表彰他們?nèi)嗽谌祟惪驳聽?，以表彰他們?nèi)嗽谌祟悺吧窠?jīng)系神經(jīng)系統(tǒng)信號傳遞統(tǒng)信號傳遞”領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)。領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)。2001年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎授予美國的利蘭年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎授予美國的利蘭哈特韋爾、哈特韋爾、英國的保羅英國的保羅納斯和蒂莫西納斯和蒂莫西亨特，三名科學(xué)家所作出的重亨特，三名科學(xué)家所作出的重大

19、貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了具有調(diào)節(jié)包括酵母、植物、動物和人類大貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了具有調(diào)節(jié)包括酵母、植物、動物和人類等所有真核有機體中控制細(xì)胞周期的關(guān)鍵分子，這些基礎(chǔ)等所有真核有機體中控制細(xì)胞周期的關(guān)鍵分子，這些基礎(chǔ)性研究對研究細(xì)胞發(fā)育具有重要意義。性研究對研究細(xì)胞發(fā)育具有重要意義。2002年，英國人悉尼年，英國人悉尼布雷諾爾、美國人羅伯特布雷諾爾、美國人羅伯特霍維茨霍維茨和英國人約翰和英國人約翰蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和細(xì)胞程序性死亡方面的研究細(xì)胞程序性死亡方面的研究 ，獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。，獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。 2004年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家年諾貝

20、爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家理查德理查德阿克塞爾和琳達(dá)阿克塞爾和琳達(dá)巴克，以表彰兩人在巴克，以表彰兩人在氣味受體和嗅覺系統(tǒng)組織方式研究中作出的杰氣味受體和嗅覺系統(tǒng)組織方式研究中作出的杰出貢獻(xiàn)。出貢獻(xiàn)。2005年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予兩名年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予兩名澳大利亞科學(xué)家羅賓澳大利亞科學(xué)家羅賓沃倫和巴里沃倫和巴里馬歇馬歇爾。爾。,以表彰他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致人類罹患胃以表彰他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致人類罹患胃炎、胃潰瘍和十二指腸潰瘍的罪魁炎、胃潰瘍和十二指腸潰瘍的罪魁幽門螺桿菌。幽門螺桿菌。 以上圖片文字均摘自以上圖片文字均摘自The Nobel Prize in Physiology or Medi

21、cine 2006for their discovery of RNA interference - gene silencing by double-stranded RNA2007年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家馬里年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家馬里奧奧卡佩基（卡佩基（Mario R.Capecchiand）和奧利弗）和奧利弗史密史密斯（斯（Oliver Smithies）、英國科學(xué)家馬?。?、英國科學(xué)家馬丁埃文斯埃文斯（Martin J. Evans），以表彰他們在干細(xì)胞研究方面），以表彰他們在干細(xì)胞研究方面所作的貢獻(xiàn)。所作的貢獻(xiàn)。2008年年10月月6日日,諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)

22、學(xué)獎授予了德國科學(xué)家諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了德國科學(xué)家哈拉爾德哈拉爾德楚爾楚爾豪森、法國科學(xué)家弗朗索瓦絲豪森、法國科學(xué)家弗朗索瓦絲巴爾西諾西巴爾西諾西和呂克和呂克蒙塔尼蒙塔尼,以表彰他們對揭示病毒感染在腫瘤、傳染以表彰他們對揭示病毒感染在腫瘤、傳染病等人類重大疾病中的致病機制所做出的突出貢獻(xiàn)病等人類重大疾病中的致病機制所做出的突出貢獻(xiàn).2009,三位美國科學(xué)家伊麗莎白三位美國科學(xué)家伊麗莎白布蘭克波恩布蘭克波恩(Elizabeth H. Blackburn)、卡羅爾、卡羅爾格雷德格雷德(Carol W. Greider)以以及杰克及杰克紹斯塔克紹斯塔克(Jack W. Szostak)共同獲得

23、該獎項。共同獲得該獎項。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶(telomerase)，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。2010年，英國生理學(xué)家羅伯特年，英國生理學(xué)家羅伯特愛德華茲因為在試愛德華茲因為在試管嬰兒方面的研究獲得管嬰兒方面的研究獲得2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。學(xué)獎。初步認(rèn)識生命本質(zhì)并開始改造生命的深入發(fā)展階段 數(shù)、數(shù)、理、化相關(guān)學(xué)科理、化相關(guān)學(xué)科生物學(xué)實驗技術(shù)生物學(xué)實驗技術(shù)滲透滲透 交叉交叉近代生物學(xué)近代生物學(xué) 生物學(xué)生物學(xué)個性個性共性共性 宏觀生物學(xué)宏觀生物學(xué)（生態(tài)學(xué)為核心）（生態(tài)

24、學(xué)為核心） 微觀生物學(xué)微觀生物學(xué)（分子生物學(xué)為核心）（分子生物學(xué)為核心）細(xì)胞水平細(xì)胞水平分子水平分子水平結(jié)構(gòu)生物學(xué)，發(fā)育生物學(xué)，結(jié)構(gòu)生物學(xué)，發(fā)育生物學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)等新興學(xué)科發(fā)展神經(jīng)生物學(xué)等新興學(xué)科發(fā)展生物多樣性生物多樣性研究研究資源保護與資源保護與利用利用人類生態(tài)環(huán)境的保護人類生態(tài)環(huán)境的保護工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展分子生物學(xué)分子生物學(xué)分子結(jié)構(gòu)生物學(xué)分子結(jié)構(gòu)生物學(xué)分子發(fā)育生物學(xué)分子發(fā)育生物學(xué)分子神經(jīng)生物學(xué)分子神經(jīng)生物學(xué)分子育種學(xué)分子育種學(xué)分子腫瘤學(xué)分子腫瘤學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)分子免疫學(xué)分子免疫學(xué)分子病毒學(xué)分子病毒學(xué)分子生理學(xué)分子生理學(xué)分子考古學(xué)分子考古學(xué)分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)

25、分子數(shù)量遺傳學(xué)分子數(shù)量遺傳學(xué)分子生態(tài)學(xué)分子生態(tài)學(xué)分子進(jìn)化學(xué)分子進(jìn)化學(xué).分子生物學(xué)滲透到生物學(xué)幾乎所有學(xué)科分子生物學(xué)滲透到生物學(xué)幾乎所有學(xué)科分子生物學(xué)成為現(xiàn)代生命科學(xué)的共同語言分子生物學(xué)成為現(xiàn)代生命科學(xué)的共同語言 綜合分子生物學(xué)發(fā)展歷程：綜合分子生物學(xué)發(fā)展歷程：20世紀(jì)以核酸為研究世紀(jì)以核酸為研究核心，帶動分子生物學(xué)向縱深發(fā)展。核心，帶動分子生物學(xué)向縱深發(fā)展。20世紀(jì)世紀(jì)50年年代的雙螺旋結(jié)構(gòu)，代的雙螺旋結(jié)構(gòu)，60年代的操縱子學(xué)說，年代的操縱子學(xué)說，70年代年代的的DNA重組，重組，80年代的年代的PCR技術(shù)，技術(shù)，90年代的年代的DNA測序都是分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑，測序都是分子生物學(xué)發(fā)展的里

26、程碑，將生命科學(xué)將生命科學(xué)帶向一個由宏觀到微觀，再到宏觀的過程。帶向一個由宏觀到微觀，再到宏觀的過程。分子生物學(xué)的主要內(nèi)容 分子生物學(xué)概念：分子生物學(xué)概念： Molecular biology is the study of genes and their activities at the molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation. Molecular Biology-Robert F. Weaver (Version 2) 分

27、子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭示生物世界的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭示生物世界的奧秘，由被動地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和的奧秘，由被動地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。 現(xiàn)代分子生物學(xué)現(xiàn)代分子生物學(xué)- 朱玉賢、李毅朱玉賢、李毅 （第二版）（第二版）分子生物學(xué)研究的三大主要領(lǐng)域分子生物學(xué)研究的三大主要領(lǐng)域 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 生生 物物 學(xué)學(xué) 基因分子生物學(xué)基因分子生物學(xué)生物技術(shù)理論生物技術(shù)理論與

28、應(yīng)用與應(yīng)用生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能生物大分子之間的互作生物大分子之間的互作基因的概念基因的概念基因的結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)基因的復(fù)制基因的復(fù)制基因的表達(dá)基因的表達(dá)基因的重組基因的重組基因的突變基因的突變基因工程基因工程細(xì)胞工程細(xì)胞工程酶工程酶工程發(fā)酵工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 狹義的分子生物學(xué)狹義的分子生物學(xué)分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué) DNAprotein DNAprotein HormonereceptorHormonereceptor Enzyme-substrateEnzyme-substrate未來生物學(xué)形成的新熱點及領(lǐng)域未來生物學(xué)形成的新熱點及領(lǐng)域生物大分子的高級三維結(jié)構(gòu)

29、與功能的統(tǒng)一生物大分子的高級三維結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一 基因表達(dá)，基因互作基因表達(dá)，基因互作 器官發(fā)生器官發(fā)生胚胎形成胚胎形成個體發(fā)育個體發(fā)育 結(jié)構(gòu)生物學(xué)（結(jié)構(gòu)生物學(xué)（Structural Biology） 分子發(fā)育生物學(xué)分子發(fā)育生物學(xué)（Molecular Developing Biology）個體個體細(xì)胞細(xì)胞分子分子還原論還原論整體論整體論細(xì)胞中的定位細(xì)胞中的定位細(xì)胞分化細(xì)胞分化神經(jīng)基質(zhì)神經(jīng)基質(zhì)神經(jīng)通道神經(jīng)通道信息傳遞信息傳遞大分子克隆大分子克隆一級結(jié)構(gòu)分析一級結(jié)構(gòu)分析三維結(jié)構(gòu)重三維結(jié)構(gòu)重建思維思維感情感情記憶記憶科學(xué)解釋科學(xué)解釋 分子細(xì)胞生物學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué) (Molecular Cell Bi

30、ology)分子神經(jīng)生物學(xué)分子神經(jīng)生物學(xué)（Molecular Neurobiology）計算機語言 分辨，提取，分析，分辨，提取，分析， 比較，比較， 預(yù)測生物信息預(yù)測生物信息 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能信息生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能信息 基因的識別與鑒定基因的識別與鑒定基因功能信息的提取與證實基因功能信息的提取與證實基因表達(dá)譜的繪制基因表達(dá)譜的繪制 (microarray)(microarray)蛋白質(zhì)水平上基因互作的探測蛋白質(zhì)水平上基因互作的探測 功能基因組學(xué)功能基因組學(xué)(Functional Genomics or postGenomics)(Functional Genomics or pos

31、tGenomics) 生物信息學(xué)生物信息學(xué)(Bioinformatics)應(yīng)用生物學(xué)發(fā)展應(yīng)用生物學(xué)發(fā)展 生物技術(shù) 診斷試劑診斷試劑 治療藥物治療藥物植物品種植物品種 環(huán)境工程環(huán)境工程食品加工食品加工 生物塑料生物塑料廢物處理廢物處理 再生能源再生能源分子生物學(xué)實際應(yīng)用的現(xiàn)狀和展望分子生物學(xué)實際應(yīng)用的現(xiàn)狀和展望 促進(jìn)了以基因工程為核心的生物技術(shù)的發(fā)展，從而促進(jìn)了以基因工程為核心的生物技術(shù)的發(fā)展，從而 影響經(jīng)濟發(fā)展的諸多領(lǐng)域影響經(jīng)濟發(fā)展的諸多領(lǐng)域 1 1、農(nóng)業(yè)方面、農(nóng)業(yè)方面 生物品種的改良速度更快、目標(biāo)更準(zhǔn)確，甚至創(chuàng)造生物品種的改良速度更快、目標(biāo)更準(zhǔn)確，甚至創(chuàng)造 新物種新物種 轉(zhuǎn)基因動物豬、牛、羊

32、、魚等轉(zhuǎn)基因動物豬、牛、羊、魚等 植物抗蟲棉（植物抗蟲棉（BtBt毒素蛋白基因）、毒素蛋白基因）、 耐貯藏番茄等耐貯藏番茄等 2 2、 醫(yī)藥方面醫(yī)藥方面 利用重組利用重組DNADNA產(chǎn)生的工程菌來大量高效地合成人體產(chǎn)生的工程菌來大量高效地合成人體 活性多肽（疾病的診斷、預(yù)防和治療），活性多肽（疾病的診斷、預(yù)防和治療）， 基因工程疫苗（細(xì)菌疫苗、病毒疫苗、寄生蟲疫苗）基因工程疫苗（細(xì)菌疫苗、病毒疫苗、寄生蟲疫苗） 以及正在研制的癌癥疫苗以及正在研制的癌癥疫苗工業(yè)方面工業(yè)方面 * * 酶制劑工業(yè)用酶的生產(chǎn)、酶的定向改造酶制劑工業(yè)用酶的生產(chǎn)、酶的定向改造環(huán)保工業(yè)上：工程菌環(huán)保工業(yè)上：工程菌 提高降解

33、效率提高降解效率 擴大可降解污染物的種類擴大可降解污染物的種類 * * 化學(xué)與能源工業(yè)上：化學(xué)與能源工業(yè)上： 重組重組DNADNA技術(shù)生產(chǎn)丁醇，及用基因工程技術(shù)改善微生技術(shù)生產(chǎn)丁醇，及用基因工程技術(shù)改善微生 物發(fā)酵生產(chǎn)丙酮、酒精、醋酸等的轉(zhuǎn)化效率物發(fā)酵生產(chǎn)丙酮、酒精、醋酸等的轉(zhuǎn)化效率 基因工程修飾過的淀粉及重組基因工程修飾過的淀粉及重組DNADNA技術(shù)生產(chǎn)酒精等石技術(shù)生產(chǎn)酒精等石 油替代品油替代品 * * 食品工業(yè)上：谷氨酸、調(diào)味劑、酒類和油類食品工業(yè)上：谷氨酸、調(diào)味劑、酒類和油類 例：不含軟脂酸的大豆色拉油例：不含軟脂酸的大豆色拉油生物技術(shù)必將在世界人口問題、生物技術(shù)必將在世界人口問題、 疾

34、病問題、人的壽命問題、營疾病問題、人的壽命問題、營養(yǎng)保健問題、農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展問題、資源再利用問題、大氣污染問養(yǎng)保健問題、農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展問題、資源再利用問題、大氣污染問題、世界公害問題、潔凈新能源問題等各方面問題的解決中起重題、世界公害問題、潔凈新能源問題等各方面問題的解決中起重要作用要作用2121世紀(jì)世紀(jì)生命科學(xué)的世紀(jì)生命科學(xué)的世紀(jì) 分子生物學(xué)理論的突破分子生物學(xué)理論的突破生物技術(shù)的有效應(yīng)用生物技術(shù)的有效應(yīng)用新舊技術(shù)的有機結(jié)合新舊技術(shù)的有機結(jié)合人口與糧食人口與糧食能源與資源能源與資源健康與疾病健康與疾病更加深刻更加深刻 更為明確更為明確 闡明生物大系統(tǒng)闡明生物大系統(tǒng) 生長發(fā)育生長發(fā)育 遺傳變異遺傳

35、變異 繁殖死亡繁殖死亡 生生命命本本質(zhì)質(zhì)更加主動更加主動 更為有效更為有效 利用生物技術(shù)利用生物技術(shù) 改造生物改造生物 創(chuàng)造生物創(chuàng)造生物 新興產(chǎn)業(yè)新興產(chǎn)業(yè) 推動工，農(nóng)，推動工，農(nóng)，醫(yī)醫(yī) 的的 發(fā)發(fā) 展展 學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的意義學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的意義人類基因組計劃（人類基因組計劃（HGP）遺傳圖遺傳圖物理圖物理圖序列圖序列圖表達(dá)圖表達(dá)圖基因定位基因定位 基因克隆基因克隆 基因轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移 基因的分子生物學(xué)基因的分子生物學(xué) 比較基因組研究比較基因組研究水稻等作物基因組計劃水稻等作物基因組計劃豬，牛等家畜基因組計劃豬，牛等家畜基因組計劃進(jìn)化理論研究進(jìn)化理論研究 同源基因克隆同源基因克隆人與大鼠的基因人與大鼠的基因90%是相同的是相同的現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究成功還包括以下幾個方面的現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究成功還包括以下幾個方面的重要突破：重要突破：對人類基因組計劃