分子生物學(xué) 第一章緒論

分子生物學(xué)課程基本要求掌握①核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能；②DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程；③原核與真核生物的基因表達調(diào)控特點；④遺傳重組和轉(zhuǎn)座的分子機制。了解分子生物學(xué)學(xué)科發(fā)展的動態(tài)和前沿。參考書Lewin,B,GenesVII,OxfordUniversityPress第一章緒論一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程二、分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容三、現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的轉(zhuǎn)折四、分子生物學(xué)與各個學(xué)科之間的關(guān)系五、二十一世紀(jì)生物學(xué)新熱點六、如何學(xué)好分子生物學(xué)二十一世紀(jì)是現(xiàn)代生物科學(xué)的世紀(jì)統(tǒng)計美國“科學(xué)引文索引（ScienceCitationIndex,SCI）”收錄的6080余種學(xué)術(shù)刊物，發(fā)現(xiàn)有4000種左右為生物科學(xué)相關(guān)雜志！統(tǒng)計全世界引用指數(shù)（Impactfactor）在10以上的超一流學(xué)術(shù)刊物，也發(fā)現(xiàn)80%左右是生物科學(xué)相關(guān)刊物。分子生物學(xué)是研究生物大分子的科學(xué)，主要是核酸和蛋白質(zhì)。研究核酸和蛋白質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)、生理功能以及結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性，揭示復(fù)雜生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門現(xiàn)代生物學(xué)。主要包括：脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA)的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和基因表達調(diào)控的過程。同時涉及與調(diào)控過程有關(guān)的蛋白質(zhì)和非編碼核糖核酸（noncodingribonucleicacid）。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程進化論與達爾文：

1859年達爾文創(chuàng)立了“進化論”，生物科學(xué)學(xué)的誕生。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程（1809一1882）與達爾文1859年進化論平行的是細(xì)胞學(xué)說德國的Schleiden和Schwann：以前創(chuàng)立細(xì)胞學(xué)說，組織的基本單元是細(xì)胞遺傳學(xué)之父孟德爾：1866年，孟德爾（奧地利）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)識一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程GregorMendel(1822-1884)核酸的發(fā)現(xiàn)與米歇爾：米歇爾（FriedrichMiescher）（瑞士）試圖制取純核的過程中，發(fā)現(xiàn)在留存的核中，有一種含磷很高而含硫很低的強有機酸（14％N，2％S，3％P）。他認(rèn)為這種有機酸的濃度性質(zhì)以及它對胃旦白酶的耐受性，暗示著這是一種新的不同于蛋白質(zhì)的細(xì)胞成分，叫核酸（nuclein）。1869年，他從萊茵河鮭魚精子中提取了DNA。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程單核苷酸分離與科賽爾（Kossel）：科賽爾是核酸研究的先導(dǎo)者。他在1910年第一次分離了核酸類物質(zhì)的組成單位-單核苷酸，因而獲諾貝爾醫(yī)學(xué)和生物學(xué)獎。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗與格里非思（FredＧriffith，1877—1941）：一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程DNA是遺傳物質(zhì)與艾弗里（O.T.Avery,1877-1955):1944年，OswaldAvery等人在此實驗基礎(chǔ)上，用有機溶劑、胰蛋白酶破壞蛋白質(zhì)，用核糖核酸酶破壞RNA都不影響轉(zhuǎn)化效果，但用脫氧核糖核酸酶破壞DNA則影響轉(zhuǎn)化，從而證實了DNA是遺傳物質(zhì)。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程再次證明遺傳物質(zhì)是DNA與赫爾希（a.d.Hershey）

和蔡斯（M.Chase）：1952年T2噬菌體轉(zhuǎn)化實驗一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程X-射線衍射圖與富蘭克林（RosalindFranklin）（1920～1958）：

1952年Franklin等人獲得了DNA的X-射線衍射圖。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與Watson和

Crick：

1953年JamesWatson和FrancisCrick提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和DNA復(fù)制的機制，從此開創(chuàng)了分子生物學(xué)的新時代。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程20歲多一點的JamesWatson從印第安納大學(xué)獲得博士學(xué)位后來到英國劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)DNA，在那里認(rèn)識了正在再培訓(xùn)分子生物學(xué)的35歲的物理學(xué)家FrancisCrick。1962年，Watson和Crick因為在1953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫(yī)學(xué)獎，后者通過X射線衍射證實了Watson-Crick模型。Watson和Crick所提出的脫氧核糖酸雙螺旋模型，為充分揭示遺傳信息的傳遞規(guī)律鋪平了道路。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程遺傳信息傳遞的中心法則與Click

一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程1954年首次提出的“中心法則”1970-1980年的“中心法則”21世紀(jì)后修正的“中心法則”基因表達調(diào)控的操縱子模型與Jacob和MonodFrancoisJacob(Left),JacquesMonod(Center)&AndreLwoff(Right),1965分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程1968年前后人們破譯了遺傳密碼，繪制了遺傳密碼圖。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程Nirenberg在破譯密碼子方面貢獻突出。Holley闡明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸序列，并證實所有tRNA具有結(jié)構(gòu)上的相似性。Khorana除破譯密碼子外，還第一個人工合成了酵母丙氨酸t(yī)RNA基因。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程1973年HerbertBoyer和StanleyCohen完成DNA體外重組實驗，建立了DNA重組技術(shù)，成為基因工程的奠基人。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程HerbertBoyerStanleyCohen1977年,FrederickSanger發(fā)明雙脫氧核糖核苷測序法。1980年諾貝爾化學(xué)獎。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程還于1955年完成了第一個蛋白質(zhì)--牛胰島素化學(xué)結(jié)構(gòu)的測定,獲得1958年的諾貝爾化學(xué)獎

1979年RichardJ.RobertsandPhillipA.Sharp發(fā)現(xiàn)了斷裂基因，并因此榮獲1993年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程RichardJ.RobertsPhillipA.Sharp1983年KaryB.Mullis發(fā)明PCR技術(shù)，并為此榮獲1993年諾貝爾化學(xué)獎一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程KaryB.Mullis1990年人類基因組計劃開始實施。2001年人類基因組草圖完成。一、分子生物學(xué)發(fā)展歷程二、分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容生物大分子結(jié)構(gòu)功能(結(jié)構(gòu)分子生物學(xué))狹義分子生物學(xué)生物技術(shù)理論與應(yīng)用(1)結(jié)構(gòu)的測定;(2)結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系的建立。

二、分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容生物大分子的結(jié)構(gòu)功能研究：二、分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容基因的概念基因的結(jié)構(gòu)基因的復(fù)制基因的表達基因的重組基因的突變狹義分子生物學(xué)基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程二、分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容生物技術(shù)理論與應(yīng)用功能基因組學(xué)：研究基因的具體功能及其相互關(guān)系蛋白組學(xué)：后基因組計劃，研究代謝過程中蛋白質(zhì)的變化，蛋白質(zhì)的組成、功能RNA組學(xué)：功能相關(guān)的RNA及其相互作用生物信息學(xué)：運用計算機對基因組、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)進行分析，獲得有價值的規(guī)律，并指導(dǎo)實驗研究。二、分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容基因組學(xué)三、現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的轉(zhuǎn)折研究對象的變換研究策略的轉(zhuǎn)變研究內(nèi)容的拓展豌豆、果蠅、玉米紅色面包酶高等真核生物進化水平，細(xì)胞分化組織特化，個體發(fā)育重復(fù)序列，基因概念人類健康，農(nóng)業(yè)生態(tài)20世紀(jì)，還原論：DNA→RNA→蛋白質(zhì)→生物性狀21世紀(jì)，整體論：功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)2000年《自然?醫(yī)學(xué)》（Nature?Medicine）雜志發(fā)表一篇編輯部文章，題為“正在轉(zhuǎn)向中的生物醫(yī)學(xué)研究”，文章說：“現(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)家中已有相當(dāng)多的人已經(jīng)認(rèn)識到，還原論生物學(xué)研究除了最簡單的問題以外，什么問題都解決不了。而在生物學(xué)中，幾乎沒有簡單問題?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，只有從整體上對生命復(fù)雜系統(tǒng)的審視，才能使人們完全理解這個系統(tǒng)。大多數(shù)生物醫(yī)學(xué)家都認(rèn)為，對這個復(fù)雜系統(tǒng)了解得越多，才可能更好地操縱它。”四、分子生物學(xué)與各個學(xué)科之間的關(guān)系1940-1965分子生物學(xué)的核心問題：DNA作為遺傳物質(zhì)的三大基本屬性問題得以基本闡明。分子生物學(xué)發(fā)展劃上了個階段性的句號。分子生物學(xué)研究在已建立的理論框架中全方位擴展。生命現(xiàn)象的“分子觀”迅速向其它生物學(xué)領(lǐng)域滲透“分子化”的生物科學(xué)學(xué)科逐漸形成。五、二十一世紀(jì)生物學(xué)新熱點六、如何學(xué)好分子生物學(xué)哈佛大學(xué)校長談哈佛特點：學(xué)生