分子生物學(xué)Chapter 1 緒論課件

1、Welcome!分 子 生 物 學(xué) I. 緒論一、什么是分子生物學(xué)？簡而言之：在分子水平上研究生命現(xiàn)象的學(xué)科。seeks to explain the relationships between the structure and the function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes.解釋生物分子的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系及其在生化過程的操縱和控制中的作用Of principal interest

2、are the macromolecules and macromolecular complexes of DNA,RNA and protein and the processes of replication, transcription and translation.尤其是DNA，RNA和蛋白質(zhì)等大分子和大分子復(fù)合物，以及復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程In Instant Notes in Molecular Biology,科學(xué)出版社，2000狹義分子生物學(xué)：在分子水平上研究基因結(jié)構(gòu)和活動的學(xué)科。Gene concept 基因概念Gene structure 基因結(jié)構(gòu)Gene replica

3、tion 基因復(fù)制Gene expression 基因表達(dá)Gene recombination 基因重組Gene mutation 基因突變二、發(fā) 展 簡 史 經(jīng)典遺傳學(xué) 孟德爾-遺傳理論； 摩爾根-染色體理論。 分子生物學(xué)理論形成 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 操縱子模型 其它：三聯(lián)體遺傳密碼；DNA/RNA的化學(xué)合成；半保留復(fù)制機(jī)制；中心法則，等等 分子生物學(xué)理論的縱深發(fā)展及技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用 限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用- DNA重組技術(shù) DNA測序技術(shù)的發(fā)展 PCR技術(shù) 其它技術(shù)：單克隆抗體技術(shù)；RNAi技術(shù)；等等分子生物學(xué)理論形成階段Double-helical DNA Model（Nature,

4、April.25，1953）貢獻(xiàn)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出；DNA的復(fù)制Jocob & MonodSugar(s) in Growth MediumRelative quantity of b-galactosidase(-半乳糖苷酶)glucose1glucose + lactose50lactose2500從上至下：添加乳糖可誘導(dǎo) - galactosidase的合成從下至上：添加葡萄糖可抑制- galactosidase的合成兩種不同的調(diào)控-galactosidase的合成的機(jī)制Top Bottom 操縱子模型（Operon Model）PIOPLacILacZLacYLacAProm

5、oter啟動子 Control elementStructural GeneOperator操縱基因 乳 糖 操 縱 子貢獻(xiàn)：原核生物的基因表達(dá)和調(diào)控；mRNA分子的預(yù)測。理論縱深發(fā)展技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用The Nobel Prize in Chemistry 1980 for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNAPaul Berg Sidney Altman Thomas R. Cech The Nobel Prize in Ch

6、emistry 1989for their discovery of catalytic properties of RNA RibozymeThe Nobel Prize in Chemistry 1993 for his invention of the polymerase chain reaction (PCR) methodKary B. Mullis （1944 - ） 基因組：測序和比較研究1995-2002 Bacteria 細(xì)菌 (about 80 organisms); 0.5-5 Mb; hundreds to 2000 genes1996 April Yeast 酵母

7、(Saccharomyces cerevisiae) 12 Mb, 5,500 genes1998 Dec. Worm 線蟲 (Caenorhabditis elegans) 97 Mb, 19,000 genes2000 March Fly 果蠅 (Drosophila melanogaster) 137 Mb, 13,500 genes2000 Dec. Mustard 擬南芥 (Arabidopsis thaliana) 125 Mb, 25,498 genes2001 Feb. Human 人類 (Homo sapiens) 3000 Mb, 35,00040,000 genes模式物

8、種人（Human ）vs 黑猩猩（Chimpanzee）相似：96%相似, 其中29%基因編碼共同的蛋白。差異：4000萬個堿基差異，包括3500萬個替代，500個的小插入、缺失、染色體融合和局部的重排。重要差異在于：人類缺了一個與保護(hù)大腦不受老年癡呆癥影響的基因；而在黑猩猩缺失的50個人類基因中，3個與炎癥反應(yīng)相關(guān)，暗示了人類在抗病性的適應(yīng)和進(jìn)化。人類語言相關(guān)基因的進(jìn)化（通過選擇性清洗）使人類成為優(yōu)勢種。Opening Q: 染色體的消亡？(事實上：人類在于黑猩猩分開的600萬年間，染色體上的基因的丟失并沒有發(fā)生，反而在黑猩猩中不見了5個基因。)番茄 tomato Solanum lycop

9、ersicum 950 Mb 12n松樹 pine洋蔥 onion Allium cepa 15000 Mb distributed over 8 large chromosomes芹菜Apium graveolens (celery) 11 chromosomes石卷柏Asparagus officinalis (garden asparagus) 10 chromosomes香蕉banana白菜Brassica oleracea甘藍(lán) B. rapa白菜 B. nupus 油菜an allotetraploid (AACC genome type, 2n = 38).芥菜Brassica j

10、uncea (Indian mustard) polyploid having AABB genome type and 18 haploid chromosomes蓖麻Castor bean Ricinus communis 400 Mbp 10nChlamydomonas reinhardtii 100Mb 17n藍(lán)桉Eucalyptus globulus 600Mb 11nOstreococcus lucimarinus CCE9901 13.25mb 21 nOstreococcus tauri OTH95 12.5mb 20nPhyscomitrella patens subsp.

11、patens 511mb 27n木薯Manihot esculenta (cassava) 760-770 Mb with 18 haploid chromosomes Root crop that grows in the tropical and subtropical regions of the world甜菜Beta vulgaris (beet) 758 Mb 2N=18茶Camellia sinensis (tea) 15 chromosomes胡椒Capsicum annuum (pepper) 2,700 Mbp with 2n=24 chromosomes柚子Citrus

12、maxima (pomelo orange) 9 chromosomes榛子Corylus avellana (hazelnut) 11 chromosomes胡蘿卜Daucus carota (carrot)穇子Eleusine coracana (finger millet) 18 chromosomes an allotetraploid (2n = 4x = 40) cerealEragrostis tef (tef) 20 chromosomes C-4 metabolism牛毛草Festuca pratensis (meadow fescue) 7 chromosomes已經(jīng)完成測序的動物物種基因組 大熊貓 甲蟲