第一次課分子生物學理論課件詳解

第一次課分子生物學理論課件詳解演示文稿當前第1頁\共有22頁\編于星期五\21點優(yōu)選第一次課分子生物學理論課件當前第2頁\共有22頁\編于星期五\21點教材、參考書籍和部分相關外文期刊教材：《分子生物學》，陳啟民和耿運琪編著，高等教育出版社，2010參考書籍（暫定）：《現代分子生物學》（第三版），朱玉賢、李毅編著，高等教育出版社，2007《生物化學簡明教程》（第三版），羅紀盛等編著，高等教育出版社，1999部分相關外文期刊：NatureTheoreticalandGeneticsApplicationScienceBMCGeneticsNatureGeneticsBMCBiologyNuclearAcidResearchMolecularbreeding當前第3頁\共有22頁\編于星期五\21點考核方式學習態(tài)度（滿分100）

基準分80分。加分情況:按時按質完成作業(yè)、無遲到/早退/曠課記錄、能積極和老師溝通學習問題，則加分20分。減分情況：遲到、早退、曠課、上課打擾他人學習（包括上課說悄悄話和手機響等）、作業(yè)未交，每出現一次，則減去一個10分，直至減完80分為止。提醒：只要無故出現減分情況一次，學習態(tài)度成績最多只能是70分。對我講課內容厭倦，可以睡覺

閉卷考核(滿分100)試題形式和分數構成：名詞解釋（12題選10題，滿分30分）、簡答題（7題選5題，滿分45分）和論述題（3題選1題，滿分25分）。

上報學校成績（滿分100）=閉卷考核卷面成績（滿分100）×0.7+學習態(tài)度成績（滿分100）×0.3。當前第4頁\共有22頁\編于星期五\21點緒論1分子生物學概念1.1“MolecularBiology”一詞來源1938年,Weaver在寫給一個科學基金會(洛克菲勒基金會)的報告中，首次使用了分子生物學“MolecularBiology”一詞。1941年，研究蛋白質結構的W.Astbury使用了這一名詞，當時他開始用X—射線分析纖維DNA的結構，并稱自己是分子生物學家。1.2分子生物學概念

廣義概念：從分子水平研究生命現象及其規(guī)律的一門新興學科狹義概念：是研究細胞內生物大分子（主要就是核酸和蛋白質）的結構和其在生物遺傳信息保存、維護和傳遞過程中所行使的功能以及這些生物大分子物質相互作用特點和規(guī)律進而來研究生命現象的一門新興科學。

當前第5頁\共有22頁\編于星期五\21點2分子生物學產生和發(fā)展過程2.1分子生物學產生和發(fā)展過程階段大致劃分經典遺傳學研究

（1866到1928）微生物遺傳研究

（1928到1953）分子遺傳研究

（1953到1972）基因重組研究

（1972到1990）基因組和蛋白質組學研究

（1990—）當前第6頁\共有22頁\編于星期五\21點

2.2經典遺傳學階段相關重大研究進展1866年，G.Mendel提出生物性狀由“遺傳因子”控制結論和兩大遺傳定律（分離規(guī)律和自由組合規(guī)律）。（下左1圖和左2圖）1868-1872年，F.Miechescher（下左3圖）提取出核酸（Nuclearacid）1885-1900年，證實核酸是由帶有不同堿基的核苷酸組成，單個核苷酸是由堿基-核糖-磷酸構成。1929年，確定脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）是核酸的兩種類型1909年，“遺傳因子”被改命名為“基因”1910年，Morgan（下右1圖）證實基因就在染色體上，并提出第三條遺傳定律（連鎖遺傳規(guī)律）當前第7頁\共有22頁\編于星期五\21點2.3微生物遺傳階段相關重大研究進展2.3.1DNA是遺傳信息的主要載體1944年，O.Avery利用F.Griffith1928年所發(fā)現肺炎球菌使小鼠致病機制，提出了“DNA是遺傳信息的載體”這一學說1952年，A.D.Hershey和M.Chase用35S和32p分別標記T2噬菌體的蛋白質和核酸，感染大腸桿菌,確認了“DNA是遺傳信息的載體”這一學說1956年，A.Gierer和G.Schramm發(fā)現煙草花葉病毒的遺傳物質是RNAO.Avery當前第8頁\共有22頁\編于星期五\21點2.3.2DNA雙螺旋模型建立1941年，W.Astbury獲得了第一張DNAX—衍射圖譜1950年，Chargoff提出DNA堿基配對原則（A與T和G與C分別嚴格配對）1952年，R.Franklin和M.Wilkins制出高質量的DNAX-光衍射照片（左下圖）1953年，Watson和F.H.C.Crick（中間圖）建立DNA雙螺旋模型（右下圖）。該年，也通常被認為分子生物學的誕生年。1979年，A.H.J.Wang和A.Rich提出Z-DNA模型當前第9頁\共有22頁\編于星期五\21點2.4分子遺傳研究階段相關重大研究進展

中心法則提出與修正1958年，F.H.C.Crick提出遺傳信息傳遞的中心法則1956年，E.VolKin和L.Astrachan發(fā)現T2噬菌體的mRNA1958年，M.Meselson和F.W.Stahl用同位素標記法證實DNA的半保留復制。（1953年，Watson和F.H.C.Crick建立DNA雙螺旋模型后，又預測DNA復制具有半保留特點）。同年，F.H.C.Crick等證實了遺傳密碼為三聯(lián)體密碼。1964年，M.W.Nirenberg破譯全部有義密碼子1966年，F.H.C.Crick提出反密碼子的擺動學說約1971年，發(fā)現逆轉錄酶1982年，倉鼠腦中發(fā)現朊病毒（Prion）,其具有遺傳物質是蛋白質而非核酸1981年，發(fā)現核酶當前第10頁\共有22頁\編于星期五\21點當前第11頁\共有22頁\編于星期五\21點2.5DNA重組研究階段相關重大研究進展1962年，Arber證明限制性內切酶(Restrictionenzyme)存在1967年，Gellert發(fā)現DNA連接酶（DNALigase）1968年，S.Cohen發(fā)現質粒（Plasmid）1970年，H.Boyer發(fā)現限制性內切酶1972年，P.Berg創(chuàng)建了重組DNA（RecombinantDNA）技術1978年，A.C.Y.Chang等首次將真核基因組（dhfr）在細菌中發(fā)表1994年，在某少數幾個國家，轉基因番茄（下圖）開始進入超市2.5.1DNA重組技術建立與應用研究當前第12頁\共有22頁\編于星期五\21點2.5.2基因表達與調控研究1961年，Jacob和Monod提出操縱子學說

（原核生物遺傳信息表達一種調控機理）1977年，發(fā)現內含子1981年，發(fā)現增強子1998年，RNAi技術（右圖）

出現基因功能研究重要技術：過量表達、轉基因、Q-PCR、基因沉默、基因敲出、瞬時表達等。SpindleandcytokinesisdefectsafterRNAinterference當前第13頁\共有22頁\編于星期五\21點

2.6.1DNA測序技術及發(fā)展1977年，F.Sanger（右圖）建立雙脫氧末端終止DNA測序方法，并測定出了ΦX174DNA全部5375bp核苷酸序列同年，W.Gilbert和A.Maxam建立化學裂解DNA測序方法1978年，Fiers等測出環(huán)狀SV40DNA全部5243bp核苷酸序列1989年，人類基因組工程（HGP）啟動1996年底，大腸桿菌基因組DNA的全部序列長4×106堿基對1996年底，完成了真核生物酵母的基因組全序列測定1998年底，長達100Mb的線蟲的基因組序列測定1999年，鳥槍法測序（Shotgunsequencing）2000年，繪出擬南芥基因組的完整圖譜2001年，

國際兩大最著名期刊《Nature》和《Science》同時公布人類基因組圖譜草圖2002年，以楊煥明為首的中國科學家在Science發(fā)表了水稻全基因組框架序列近五六年，高通量測序技術迅猛發(fā)展，掀起分子生物學更大的研究熱潮2.6基因組和蛋白質組學研究階段相關研究重大發(fā)展

當前第14頁\共有22頁\編于星期五\21點2.6.2PCR技術發(fā)明與分子標記1980年，D.Bostein等RFLP構建人類遺傳學連鎖圖譜1986年，K.Mullis（右下圖）建立聚合酶鏈式反應（PolymeraseChainReaction,PCR）技術1989年，SSR被發(fā)現并開始分子標記應用研究1990年，Williams等和Welsh等同時分別創(chuàng)建了RAPD標記技術1993年，Paran和Michelmore創(chuàng)建了SCAR標記技術1993年，Konieczny和Ausubel創(chuàng)建了CAPS標記技術1994年，Zietkiewiez等創(chuàng)建了ISSR標記技術1995年，P.Vos等報道了AFLP標記技術1997年，Waugh等創(chuàng)建了SSAP標記技術2000年，Drenkard等創(chuàng)建了SNAP標記技術（即將SNP轉化SCAR標記的技術）……當前第15頁\共有22頁\編于星期五\21點2.6.3基因組和蛋白質組學研究階段其他相關研究重大發(fā)展

1990年，人類疾病第一例基因治療（Genetherapy）4歲的琳達患有ADA缺陷綜合癥ADA：adenosinedeaminase

腺苷脫氨酶癥狀：T型白血球功能損傷

會導致致命的病菌感染當前第16頁\共有22頁\編于星期五\21點1996年，DNA芯片（右上圖）進入商業(yè)化1997年，動物克隆技術

（下左圖）1997年，第一例人工創(chuàng)造的人類染色體（下中圖）

1998年，干細胞研究重大突破當前第17頁\共有22頁\編于星期五\21點

近些年，生物信息學、功能基因組學及蛋白質學等多種新型相關技術體系也應運而生…生物信息學：以計算機為工具對生物信息（主要是指DNA、RNA和蛋白質的序列、結構和功能信息）進行儲存、檢索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計算、模擬）的一種技術體系。它是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，同時也將是21世紀自然科學的核心領域之一。該研究工具主要由數據庫、計算機網絡和應用軟件三大部分組成。功能基因組學：通過對單個或多個生物全基因組上所有基因表達進行分析和比較，以此研究基因組的多樣性和進化規(guī)律、全基因組基因的表達及其調控模式等相關問題的一種技術體系。蛋白質組學：是以蛋白質組為研究對象，研究細胞內所有蛋白質及其動態(tài)規(guī)律的一種技術體系。

當前第18頁\共有22頁\編于星期五\21點2.7分子生物學發(fā)展總結二十世紀是以核酸為研究核心，帶動分子生物學向縱深發(fā)展：50年代雙螺旋結構60年代操縱子學說70年代DNA重組80年代PCR技術90年代DNA測序生命科學從宏觀→微觀→宏觀；由分析→綜合的時代。當前第19頁\共有22頁\編于星期五\21點3分子生物學主要研究內容與主要研究方