分子生物學(xué)第1講-緒論[1]ppt課件

1、分子生物學(xué)根據(jù)朱玉賢的現(xiàn)代分子生物學(xué)課件改動李興林天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院2021-2021.第一章緒論現(xiàn)代分子生物學(xué)的根本要求 熟知核酸的根本生物化學(xué)特性； 熟知生物信息的儲存與表達過程； 掌握DNA、RNA和蛋白質(zhì)的根本代謝過程，特別是基因的普通構(gòu)造與生物功能，基因活性的修飾與調(diào)理； 掌握分子克隆與DNA重組的根本技術(shù)與原理，了解現(xiàn)代分子生物學(xué)根本研討方法，了解基因治療與基因組學(xué)的新成果，新進展。.教材與主要參考書 朱玉賢、李毅第二版2002 Benjamin Lewin -Genes VII Brown -Genomes (1999) Lehninger：Principles of Bi

2、ochem. (2000).1.1現(xiàn)代分子生物學(xué)史中的主要里程碑孟德爾的遺傳學(xué)規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產(chǎn)生了理性認(rèn)識，而Morgan的基因?qū)W說那么進一步將“性狀與“基因相耦聯(lián)，成為分子遺傳學(xué)的奠基石。1910年，德國科學(xué)家Kossel第一個分別了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。1953年，Watson和Crick所提出的脫氧核糖酸雙螺旋模型，為充分提示遺傳信息的傳送規(guī)律鋪平了道路。. 1959年，美國科學(xué)家Uchoa第一次合成了核糖核酸，實現(xiàn)了將基因內(nèi)的遺傳信息經(jīng)過RNA翻譯成蛋白質(zhì)的過程。同年，Kornberg實現(xiàn)了試管內(nèi)細菌細胞中DNA的復(fù)制。1962年，Watson和Crick由于在1953年

3、提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫(yī)學(xué)獎，后者經(jīng)過X射線衍射證明了Watson-Crick模型。.1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出并證明了支配子operon作為調(diào)理細菌細胞代謝的分子機制.他們還推測存在一種與DNA序列相互補、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質(zhì)合成場所并翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)的mRNA信使核糖核酸.1972年，Paul Berg美第一次進展了DNA重組.1977年，Sanger和Gilbert英第一次進展了DNA序列分析.1987年，McClintock由于在50年代提出并發(fā)現(xiàn)了可挪動遺傳因子jumping gene或稱mobile ele

4、ment而獲得Nobel獎。.1993年，美國科學(xué)家Roberts和Sharp因發(fā)現(xiàn)斷裂基因此獲得Nobel獎；Mullis由于發(fā)明PCR儀而與加拿大學(xué)者Smith第一個設(shè)計基因定點突變共享Nobel化學(xué)獎。此外，Griffith1928及Avery1944等人關(guān)于致病力強的光滑型S型肺炎鏈球菌DNA導(dǎo)致致病力弱的粗糙型R型細菌發(fā)生遺傳轉(zhuǎn)化的實驗;1952年， Hershey和Chase：關(guān)于DNA是遺傳物質(zhì)的實驗;Crick于1954年所提出的遺傳信息傳送規(guī)律即中心法那么；Meselson和Stahl1958關(guān)于DNA半保管復(fù)制的實驗;Yanofsky和Brener1961年關(guān)于遺傳密碼三聯(lián)

5、子的想象都為分子生物學(xué)的開展做出了艱苦奉獻。. . 我國生物科學(xué)家吳憲20世紀(jì)20年代與汪猷、張昌穎等人一道完成了蛋白量變性實際、血液生化檢測和免疫化學(xué)等一系列有艱苦影響的研討。20世紀(jì)中下葉，我國科學(xué)家相繼實現(xiàn)了人工全合成有生物學(xué)活性的結(jié)晶牛胰島素，解出了三方二鋅豬胰島素的晶體構(gòu)造，采用有機合成與酶促相結(jié)合的方法完成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的人工全合成。.1.2 分子生物學(xué)的主要研討內(nèi)容與根本定理主要研討內(nèi)容：一切生物體中的各類有機大分子都是由完全一樣的單體，如蛋白質(zhì)分子中的20種氨基酸、DNA及RNA中的8種堿基所組合而成的。DNA重組技術(shù)(基因工程)基因表達調(diào)控(核酸生物學(xué))生物大分子構(gòu)

6、造功能(構(gòu)造分子生物學(xué)) .根本定理：1.構(gòu)成生物體有機大分子的單體在不同生物中都是一樣的；2.生物體內(nèi)一切有機大分子的建成都遵照著各自特定的規(guī)那么；3.某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)分子決議了它的屬性。.研討技術(shù)1DNA重組技術(shù)是20世紀(jì)70年代初興起的技術(shù)科學(xué)，目的是將不同DNA片段基因或基因的一部分按照人們的設(shè)計定向銜接起來，在特定的受體細胞中與載體同時復(fù)制并得到表達，產(chǎn)生影響受體細胞的新的遺傳性狀。DNA重組技術(shù)是核酸化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、酶工程及微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細胞學(xué)長期深化研討的結(jié)晶，而限制性內(nèi)切酶DNA銜接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與運用那么是這一技術(shù)得以建立的關(guān)鍵。.2基因表達調(diào)控

7、研討蛋白質(zhì)分子控制了細胞的一切代謝活動，而決議蛋白質(zhì)構(gòu)造和合成時序的信息都由核酸主要是脫氧核糖核酸分子編碼，所以，基因表達本質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。.3構(gòu)造分子生物學(xué)研討三維構(gòu)造及其運動規(guī)律，研討生物大分子特定的空間構(gòu)造及構(gòu)造的運動變化與其生物學(xué)功能的關(guān)系。X射線衍射的晶體學(xué)又稱蛋白質(zhì)晶體學(xué)二維和多維核磁共振法液相構(gòu)造電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學(xué)方法研討生物高分子的空間構(gòu)造。.一個生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多糖，在發(fā)揚生物學(xué)功能時，必需具備兩個前提： 擁有特定的空間構(gòu)造三維構(gòu)造； 在它發(fā)揚生物學(xué)功能的過程中必定存在著構(gòu)造和構(gòu)象的變化。.1.3 證明DNA就是遺傳

8、物質(zhì)的主要歷史事件多少年來，人們反復(fù)提出的幾個與一切生命景象有關(guān)的問題：1生命是怎樣來源的？2為什么“有其父必有其子？3動、植物個體是怎樣從一個受精卵發(fā)育而來的？.1847年，Schleiden和Schwann提出“細胞學(xué)說，證明動、植物都由細胞組成。孟德爾在1857年到1864年間，用豌豆做雜交實驗，孟德爾總結(jié)出生物遺傳的兩條根本規(guī)律：第一，當(dāng)兩種不同植物雜交時，它們的下一代能夠與親本之一完全一樣，他把這一景象稱為一致概。孟德爾以為，生物的每一種性狀都是由遺傳因子控制的，這些因子可以從親代到子代，代代相傳。遺傳因子在體細胞內(nèi)是成對存在的，一個來自父本，一個來自母本，只需在構(gòu)成配子時單獨存在。

9、有些遺傳因子以顯性dominant方式存在，能在雜種一代得到表達；有些因子呈隱性recessive形狀，只需當(dāng)父、母本同時含有這一因子時，才得到表現(xiàn)。第二，將不同植物種類雜交后的F1代種子再進展雜交或自交時，下一代就會按照一定的比例發(fā)生分別，因此具有不同的方式，他把這一景象稱為分別規(guī)律。.在孟德爾遺傳學(xué)根底上，Morgan又提出了基因?qū)W說。1910年，Morgan和他的助手們發(fā)現(xiàn)了第一只白眼雄果蠅，稱為突變型。正常情況下，果蠅都是紅眼的，稱為野生型。Morgan將白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅交配，所產(chǎn)生的F1代不論雌雄，全為紅眼果蠅孟德爾的一致規(guī)律！這些F1果蠅相互交配所產(chǎn)生的F2有紅眼也有白眼，但

10、一切白眼果蠅都是雄性的，闡明該性狀與性別有聯(lián)絡(luò)。Morgan的這一連鎖遺傳規(guī)律與孟德爾的遺傳性狀獨立分別規(guī)律是背道而馳的！當(dāng)所研討的兩個基因位于同一染色體上而又間隔較近時，Morgan的連鎖遺傳規(guī)律起主導(dǎo)作用。當(dāng)所研討的兩個基因位于不同染色體上時，孟德爾的獨立分別規(guī)律起主導(dǎo)作用。.1928年，英國科學(xué)家Griffith等人發(fā)現(xiàn)，具有光滑外表的S型肺炎鏈球菌能使小鼠發(fā)病，具有粗糙外表的R型細菌沒有致病力。莢膜多糖能維護細菌免受動物白細胞的攻擊。首先用實驗證明基因就是DNA分子的是美國著名的微生物學(xué)家Avery。他首先將光滑型致病菌S型燒煮殺滅活性以后再侵染小鼠，發(fā)現(xiàn)這些死細菌自然喪失了致病才干。

11、.美國冷泉港卡內(nèi)基遺傳學(xué)實驗室科學(xué)家Hershey和他的學(xué)生Chase在1952年從事噬菌體侵染細菌的實驗。噬菌體專門寄生在細菌體內(nèi)，它的頭、尾外部都是由蛋白質(zhì)組成的外殼，頭內(nèi)主要是DNA。噬菌體侵染細菌的主要過程如下：噬菌體尾部的末端基片、尾絲吸附在細菌外表；噬菌體經(jīng)過尾軸把DNA全部注入細菌細胞內(nèi)，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼那么留在細胞外面；利用細菌的生命過程合成噬菌體本身的DNA和蛋白質(zhì)；用新合成的DNA和蛋白質(zhì)組裝成與親代完全一樣的子噬菌體；細菌解體，釋放子代噬菌體，侵染其他細菌。. Watson &Crick, Nature 171, 964-967, 1953Wilkins et al., Nature 171, 738-740, 1953Watson & Crick, Nature 171, 737-738, 1955Mese