大三上學(xué)期-分子生物學(xué)

分子生物學(xué)

MolecularBiology

杜長青辦公室：21201電話：8462584E－1.朱玉賢、李毅編著，《現(xiàn)代分子生物學(xué)》

2.本杰明.盧因編著，《Genes10》3.陳啟民、王金忠、耿運(yùn)琪主編，《分子生物學(xué)》4.孫乃恩等著，《分子遺傳學(xué)》5.P.C.特納等著，《分子生物學(xué)》，劉進(jìn)元等譯6.Lewin,B,GenesⅪ,OxfordUniversityPress7.WeaverR.MolecularBiology.科學(xué)出版社教材與參考書當(dāng)你進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要像脫去外衣那樣放下你的想象力，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作不能有一丁點(diǎn)兒的想象，否則，你對事物的觀察就回受影響；而當(dāng)你翻開書本的時(shí)候，你又必須盡可能展開想象的“翅膀”，否則，你就不可能走在別人面前。掌握分子生物學(xué)的含義及研究內(nèi)容了解分子生物學(xué)的發(fā)展歷程和應(yīng)用前景。第一章緒論

引言

一、分子生物學(xué)的基本含義

二、分子生物學(xué)的基本原理

三、分子生物學(xué)的發(fā)展簡史

四、主要研究內(nèi)容

五、與其他學(xué)科的關(guān)系

六、在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

七、在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用提綱引言1、創(chuàng)世說與進(jìn)化論達(dá)爾文1859年《物種起源》，確立了進(jìn)化論的概念2、細(xì)胞學(xué)說（1847）德國Schleiden德國Schwann細(xì)胞學(xué)說的主要內(nèi)容有：①細(xì)胞是有機(jī)體，一切動植物都是由單細(xì)胞發(fā)育而來，即生物是由細(xì)胞和細(xì)胞的產(chǎn)物所組成；②所有細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和組成上基本相似；③新細(xì)胞是由已存在的細(xì)胞分裂而來；④生物的疾病是因?yàn)槠浼?xì)胞機(jī)能失常。3、經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)●

19世紀(jì)中葉，蛋白質(zhì)●19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)初，組成蛋白質(zhì)的20種基本氨基酸被相繼發(fā)現(xiàn)（1935年，蘇氨酸）●著名生物化學(xué)家Fisher還論證了連接相鄰氨基酸的“肽鍵”的形成。

孟德爾GregorMendel(1822-1884)，奧地利科學(xué)家，經(jīng)典遺傳學(xué)的奠基人1857-1864的7年中，進(jìn)行了豌豆的雜交研究，1865年發(fā)表了他的劃時(shí)代的論文《植物雜交試驗(yàn)》。在論文中提出了“遺傳因子”的概念，并得出了兩條規(guī)律：●分離規(guī)律（TheLawofSegregation）●自由組合規(guī)律（TheLawofIndependentAssortment）在孟德爾遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上，美國著名的遺傳學(xué)家Morgan又提出了基因?qū)W說。連鎖遺傳規(guī)律一、分子生物學(xué)的基本含義

從分子水平研究生命的本質(zhì)核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能人類主動地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科

二、分子生物學(xué)的基本原理構(gòu)成生物體的分子在不同生物中都是相同的生物體內(nèi)分子的構(gòu)建都遵循共同的規(guī)則核酸、蛋白質(zhì)決定了生物體的屬性三、分子生物學(xué)的發(fā)展簡史（一）準(zhǔn)備和醞釀階段確定了蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)1936年Sumner證明了酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)1950年P(guān)auling提出了蛋白質(zhì)的α-螺旋結(jié)構(gòu)模型1953年Sanger完成了胰島素的氨基酸全序列分析（一）準(zhǔn)備和醞釀階段確定了生物遺傳的物質(zhì)是DNA而不是Pr證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個(gè)關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)：?

美國Avery用肺炎球菌感染小鼠?

美國Hershey用T2噬菌體感染大腸桿菌這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)主要的論點(diǎn)證據(jù)是：生物體吸收的外源DNA改變了其遺傳潛能。（二）建立和發(fā)展階段1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1956年Kornbery首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶1958年Meselson提出DNA半保留復(fù)制模型1968年Okazaki(岡畸)提出DNA不連續(xù)復(fù)制1972年證實(shí)DNA復(fù)制開始需要RNA作為引物（三）認(rèn)識并開始改造生命的發(fā)展階段重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展1970年R.Yuan和H.O.Smith發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶1972年Berg等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功1977年Boyer等將人工合成的生長激素釋放抑制因子基因重組入質(zhì)粒1979年美國人工合成的人胰島素基因重組轉(zhuǎn)入大腸桿菌中合成人胰島素轉(zhuǎn)基因動植物的成功1982年P(guān)almiter等將克隆的生長激素基因?qū)胄∈?994年能比普通西紅柿保鮮時(shí)間更長的轉(zhuǎn)基因西紅柿1996年轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆相繼投入商品生產(chǎn)1997年我國將蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)入棉花獲得抗棉鈴蟲的棉花株基因診斷與基因治療在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展

對遺傳疾病的治療，使變異基因和異常表達(dá)的基因變?yōu)檎；?，從根本上治愈遺傳疾病?；蚪M研究的發(fā)展1977年Sanger測定了ΦX174全部5375個(gè)核苷酸的序列；1978年Fiers等測出SV-40全部5224堿基對序列；1980年λ噬菌體48502堿基對的序列全部測出；1996年測出了大腸桿菌4×106堿基對序列；20世紀(jì)90年代人類基因組計(jì)劃（HumanGenomeProject）開始實(shí)施，測定出人基因組全部3×109堿基對的序列、確定人類約5-10萬個(gè)基因的一級結(jié)構(gòu)。

單克隆抗體及基因工程抗體的建立和發(fā)展1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)制備出單克隆抗體。1980年代以后，隨著基因工程抗體技術(shù)而相繼出現(xiàn)的單域抗體、單鏈抗體、嵌合抗體、重構(gòu)抗體、雙功能抗體等，為許多疾病的診斷和治療提供了有效的手段。

細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理研究成為新的前沿領(lǐng)域Sutherland1957年發(fā)現(xiàn)cAMP，1965年提出第二信使學(xué)說。1977年Ross等用重組實(shí)驗(yàn)證實(shí)G蛋白的存在和功能，將G蛋白與cAMP的作用相聯(lián)系起來，對G蛋白偶聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有了新的認(rèn)識。隨后蛋白酪氨酸激酶途徑的發(fā)現(xiàn)、各種受體蛋白基因的克隆和結(jié)構(gòu)功能的探索等，使近10年來細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究有了長足的進(jìn)步。分子生物學(xué)中重大成就與突破者－－－NobelPrize的獲得者Beadle&Tatum（美）Onegene-oneenzyme紅色面包霉突變體GeorgeWellsBeadleEdwardLawrieTatum

1962Watson（美）＆Crick（英）

Wilkins（新西蘭）

通過對DNA分子的X射線衍射研究證實(shí)了DNADoubleHelixModel

其中Crick于1954年提出了中心法則

1969Nirenberg（美）Holly＆KhoranaMarshallW.NirenbergHarGobindKhorana

RobertW.Holley

破譯了遺傳密碼酵母丙氨酸

tRNA的核苷酸序列并證明了所有tRNA三級結(jié)構(gòu)的相似性第一個(gè)合成了核酸分子，并人工復(fù)制了酵母基因FrederickSangerWalterGilbertPaulBerg

1980Sanger（英）Gilbert&Berg（英）酶法核苷酸測序的設(shè)計(jì)者測定了牛胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)而獲1980年的Nobel化學(xué)獎(jiǎng)化學(xué)測序法的設(shè)計(jì)者DNA重組，在細(xì)菌中表達(dá)胰島素DNA重組技術(shù)的元老

1988McClintock(美)可移動的遺傳因子（jumpinggeneormobileelement）BarbaraMcClintock50年代初發(fā)現(xiàn)88年獲獎(jiǎng)

1989Altman＆Cech（美）核酶即核糖核酸質(zhì)酶（Ribozyme）的發(fā)現(xiàn)者（即某些RNA具有酶的功能）SidneyAltman

ThomasR.Cech

1993Roberts＆Sharp（美）斷裂基因（splittinggene）

Mullis（美）PCR儀的發(fā)明者

Smith

基因定點(diǎn)突變

1994Gilman＆Rodbell

發(fā)現(xiàn)G蛋白在細(xì)胞信號傳導(dǎo)中的作用四、分子生物學(xué)主要研究內(nèi)容結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)Structuralmolecularbiology基因表達(dá)與調(diào)控GeneexpressionandcontrolDNA重組技術(shù)binantDNAtechnology基因組與生物信息學(xué)Genomeandbioinformatics結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)生物大分子空間結(jié)構(gòu)X衍射、核磁共振、電子衍射基因表達(dá)與調(diào)控基因表達(dá)實(shí)質(zhì)－遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)控水平－轉(zhuǎn)錄翻譯DNA重組技術(shù)目的片段和載體限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶應(yīng)用前景基因組與生物信息學(xué)數(shù)十種原核生物、酵母、線蟲、果蠅、擬南芥、水稻、家蠶和人類基因組統(tǒng)計(jì)分類和結(jié)構(gòu)功能預(yù)測五、分子生物學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

生物化學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科相互滲透、綜合融會而產(chǎn)生發(fā)展起來的。生命活動的一致性，是生物學(xué)范圍內(nèi)所有學(xué)科在分子水平的統(tǒng)一。六、在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用品種選育：抗逆性、增產(chǎn)、提高營養(yǎng)價(jià)值等作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品植物的組織培養(yǎng)快速繁殖脫毒等轉(zhuǎn)基因植物染色體組工程三倍體鮑魚三倍體珍珠無籽西瓜細(xì)胞的組織培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因鼠建立人類疾病模型，模擬疾病的起因。老年性癡呆癥基因敲除試驗(yàn)培養(yǎng)人的器官轉(zhuǎn)基因牛?

作為生物反應(yīng)器?

改善牛奶的品質(zhì)，提高酪蛋白含量?

轉(zhuǎn)入生長激素基因，提高產(chǎn)奶量轉(zhuǎn)基因羊?

獲得人的凝血酶原激活劑、凝血因子、尿激酶等。?

改變羊毛的顏色轉(zhuǎn)基因豬?

生長激素基因?

人的血紅蛋白基因七、在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用人類的基因組計(jì)劃HumanGenomeProject基因治療（遺傳疾病）Genetherapy疾病診斷Diseasediagnosis

單克隆抗體MonoclonalAntibody

基因工程疫苗Engineeringvaccine

（HumanGenomeProgram，HGP）人類基因組計(jì)劃?

對人的基因組3×109

個(gè)堿基全部序列的測定。?

闡明人體中全部基因的位置、結(jié)構(gòu)、功能、表達(dá)調(diào)控方式及致病突變的全部信息。HGP的研究過程?

根據(jù)染色體數(shù)進(jìn)行基因組分組?

每條染色體確定出DNA序列標(biāo)志?

對基因組DNA進(jìn)行排序?

克隆并測定基因組的全部序列?

研究每一個(gè)基因的結(jié)構(gòu)、功能、表達(dá)調(diào)控等性質(zhì)2003人類基因組計(jì)劃序列圖完成HGP的意義?

加深人類對自身的了解?

對基因表達(dá)調(diào)控深入研究?

認(rèn)識遺傳疾病以及癌癥等的致病機(jī)理?

了解人的發(fā)育過程有利于人類的健康?

了解人類的發(fā)展、進(jìn)化歷史人類后基因組計(jì)劃基因克隆計(jì)劃：克隆僅占2.5%序列的5萬個(gè)基因?；蚪M多樣性計(jì)劃：對群體基因多樣性和個(gè)體基因組特異性的研究。每個(gè)人將有一份“先天隱私”的詳盡資料，個(gè)體基因組遺傳信息。cDNA計(jì)劃：建立不同組織、不同基因在不同時(shí)期的表達(dá)蛋白組計(jì)劃：從單一的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)向大規(guī)模的種類、結(jié)構(gòu)和功能的研究細(xì)胞計(jì)劃：闡明信號傳導(dǎo)途徑認(rèn)識生命奧秘HGP的挑戰(zhàn)基因?qū)＠匾暱寺∽约旱幕颉?/p>

基因工程產(chǎn)業(yè)基因診斷、治療、蛋白質(zhì)和細(xì)胞計(jì)劃等需要基因遺傳病人類現(xiàn)有3000多種遺傳病，已找到了200多個(gè)與遺傳病有關(guān)的基因。人類中的遺傳病大致可分為單基因、多基因和染色體病三大類。單基因遺傳?。褐慌c一對基因有關(guān)，它主要是由基因突變引起的，如白化病、血友病、色盲等多基因遺傳?。菏侵赣蓭讓虻淖兓鸬募膊?，例如，高血壓、糖尿病、神經(jīng)病等。遺傳病染色體?。菏怯捎谌旧w畸變所致的遺傳病，如先天愚型、貓叫綜合征、性腺發(fā)育不全癥等。約25％的生理缺陷、30％的兒童死亡和60％的成年人疾病都是由遺傳疾病引起的。遺傳病基因治療體外原位治療從患者體內(nèi)取出帶有缺陷的細(xì)胞，通過基因轉(zhuǎn)移進(jìn)行遺傳修正。將經(jīng)過遺傳修正后的細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者的體內(nèi)。體內(nèi)基因治療將具有治療功能的基因直接轉(zhuǎn)入病人的某一特定組織中，并且能正常表達(dá)。反義療法引入與目的mRNA互補(bǔ)的RNA（反義R