分子生物學(xué)導(dǎo)論(ppt)

分子生物學(xué)課程內(nèi)容細(xì)胞與大分子蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)核酸的性質(zhì)原核與真核生物的染色體結(jié)構(gòu)DNA復(fù)制DNA損傷、修復(fù)與重組基因操作克隆載體基因文庫與篩選克隆DNA的分析與應(yīng)用原核生物的轉(zhuǎn)錄原核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核生物的轉(zhuǎn)錄真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控RNA加工與核糖核蛋白復(fù)合體遺傳密碼與tRNA蛋白質(zhì)合成噬菌體與真核生物病毒腫瘤病毒與癌基因第一章

緒論第一節(jié)分子生物學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)（一）創(chuàng)世說和進化論三個與生命現(xiàn)象相關(guān)的基本問題生命是怎樣起源的？為什么“有其父必有其子”？動、植物個體是怎樣從一個受精卵發(fā)育而來的？創(chuàng)世說上帝創(chuàng)造了世間萬物，包括人類。什么是生命？生命如何定義？從生物學(xué)角度的定義從物理學(xué)角度的定義從生物物理學(xué)角度的定義“生命”的完整的、系統(tǒng)的定義從生物學(xué)角度

“生命”被定義為：由核酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)組成的多分子體系，它具有不斷自我更新、繁殖后代以及對外界產(chǎn)生反應(yīng)的能力。從物理學(xué)角度的定義:“生命”=“負(fù)熵”

熱力學(xué)第二定律指出，任何自發(fā)過程總是朝著使體系越來越混亂、越來越無序的方向，即朝著熵增加的方向變化。

生命的演化過程總是朝著熵減少的方向進行，一旦負(fù)熵的增加趨近于零，生命將趨向終結(jié)，走向死亡。從生物物理學(xué)角度的定義

生命有三要素：物質(zhì)、能量、信息

在生物體的整個運動過程中，貫穿了物質(zhì)、能量、信息三者的變化、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。其他說法生理學(xué)的定義：生命體是具有進食、代謝、排泄、呼吸、運動、生長、生殖和反應(yīng)性功能的系統(tǒng)；新陳代謝的定義：生命系統(tǒng)具有界面，與外界經(jīng)常交換物質(zhì)、但不改變自其身性質(zhì)；生物化學(xué)的定義：生命系統(tǒng)包含著儲藏遺傳信息的核酸和調(diào)節(jié)代謝的酶蛋白；遺傳學(xué)的定義：生命系統(tǒng)是通過基因復(fù)制、突變和自然選擇而進化的系統(tǒng)；熱力學(xué)的定義：生命系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，它通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)而不斷增加內(nèi)部秩序。（二）達(dá)爾文學(xué)說1859年達(dá)爾文發(fā)表了著名的《物種起源》一書，提出了進化論學(xué)說。其進化論思想的精髓可概括為“物競天擇，適者生存”幾個字。他認(rèn)為世界上的一切生物都是可變的，物種的變異是由于大自然的環(huán)境和生物群體的生存競爭造成的。（三）細(xì)胞學(xué)說的建立十七世紀(jì)末十八世紀(jì)初，荷蘭的Leeuwenhoek制作了世界上第一臺顯微鏡，并觀察了諸多生物樣本。大約與其同時代的Hooke第一個提出“細(xì)胞”一詞。十九世紀(jì)，德國植物學(xué)家Schleiden和動物學(xué)家Schwann建立了細(xì)胞學(xué)說。他們認(rèn)為：所有組織的最基本單元是形狀非常相似而又高度分化的細(xì)胞。細(xì)胞的發(fā)生和形成是生物界普遍和永久的規(guī)律。（四）經(jīng)典的生物化學(xué)和遺傳學(xué)進化論和細(xì)胞學(xué)說的結(jié)合，產(chǎn)生了現(xiàn)代生物學(xué)。而以研究動、植物遺傳變異規(guī)律為目標(biāo)的遺傳學(xué)和以分離純化、鑒定細(xì)胞內(nèi)含物質(zhì)為目標(biāo)的生物化學(xué)則是這一學(xué)科的兩大支柱。經(jīng)典的生物化學(xué)的成就十九世紀(jì)，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)。到二十世紀(jì)初，組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸被相繼發(fā)現(xiàn)。Fisher還論證了連接相鄰氨基酸的“肽鍵”的形成。細(xì)胞的其他成分，如脂類、糖類和核酸也相繼被認(rèn)識和部分純化。1869年，Misescher首次從萊茵河鮭魚精子中分離到DNA。1910年，德國科學(xué)家Kossel首先分離得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸。經(jīng)典遺傳學(xué)的建立和發(fā)展1865年，奧地利科學(xué)家孟德爾（GregorMendel）發(fā)表了《植物雜交試驗》一書，提出了遺傳學(xué)的兩條基本規(guī)律：統(tǒng)一律和分離律。他認(rèn)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。1909年，丹麥遺傳學(xué)家W.Johannsen首先使用“基因”一詞。二十世紀(jì)初，美國遺傳學(xué)家Morgan提出了基因?qū)W說。他指出：種質(zhì)必須由獨立的要素組成，我們把這些要素稱為遺傳因子，或者簡單地稱為基因。Morgan及其助手發(fā)現(xiàn)了連鎖遺傳規(guī)律，并且第一次將代表某一性狀的基因，同某一特定的染色體聯(lián)系起來。第二節(jié)分子生物學(xué)發(fā)展簡史

分子生物學(xué)的定義：

是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)。1928年英國科學(xué)家Griffith等人發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌可以引起肺炎，導(dǎo)致小鼠死亡。1944年美國微生物學(xué)家Avery通過肺炎鏈球菌對小鼠的感染實驗，證明DNA是遺傳信息的載體。1953年Watson和Crick提出DNA右手雙螺旋模型，于1962年和Wilkins共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。同年，Sanger首次闡明了胰島素的一級結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)序列分析的先河，他于1958年獲諾貝爾化學(xué)獎。1954年Crick提出遺傳信息傳遞的中心法則。1958年，Meselson和Stahl提出了DNA的半保留復(fù)制。1961年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出了調(diào)節(jié)基因表達(dá)的操縱元（operon）模型，1965年獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。他們還首次提出了信使核糖酸（mRNA）的存在及作用。同年，Nirenberg等人應(yīng)用合成的mRNA分子[poly(U)]破譯出第一批遺傳密碼。1966年，美國科學(xué)家Nirenberg等人破譯了全部的DNA遺傳密碼，1969年與Holley和Khorana分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。1967年發(fā)現(xiàn)了可將DNA連接起來的DNA連接酶。1970年Smith、Qilcox及Kelley分離到第一種可以在DNA特定位點將DNA分子切開的限制性核酸內(nèi)切酶。同年，美國的Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)RNA腫瘤病毒中存在逆轉(zhuǎn)錄酶，他們于1975年共享諾貝爾生理學(xué)獎。1972年，Berg、Boyer等人第一次成功地完成了DNA重組實驗。1974年，首次實現(xiàn)了異源真核生物的基因在大腸桿菌中的表達(dá)。1975~1977年，美國人Sanger和Gilbert發(fā)明了快速DNA序列測定技術(shù)，并于1977年完成了噬菌體ΦX174基因組（5386bp）的序列測定。1980年Sanger和Gilbert與Berg分享了諾貝爾化學(xué)獎。1982年P(guān)rusiner提出“感染性蛋白質(zhì)顆?！钡拇嬖冢淮文陮⑦@種蛋白顆粒命名為朊病毒蛋白（prionprotein,PrP）。1997年，Prusiner因為發(fā)現(xiàn)朊病毒而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。1984年，德國人Kohler、美國人Milstein和丹麥科學(xué)家Jern由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)而分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。1986年，Mullis發(fā)明了PCR技術(shù)。1993年Mullis與第一個設(shè)計定點突變的Smith共享了諾貝爾化學(xué)獎。1988年Waston出任“人類基因組計劃”首席科學(xué)家，舉世矚目的人類基因組測序工作開始啟動。1993年，美國科學(xué)家Roberts和Sharp由于在不連續(xù)基因方面的工作而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。1996年，酵母基因組DNA的全部序列測定工作完成。2000年6月26日，人類基因組工作框架圖繪制完成第三節(jié)分子生物學(xué)的研究內(nèi)容DNA重組技術(shù)（基因工程）（一）DNA重組技術(shù)的含義：

指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)粒或其他載體分子，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合，并將之導(dǎo)入到原先沒有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi)，從而使接受者產(chǎn)生新的遺傳性狀的技術(shù)。（二）DNA重組技術(shù)的建立關(guān)鍵技術(shù)：限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。（三）DNA重組技術(shù)的應(yīng)用可用于大量生產(chǎn)某些在正常細(xì)胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽；可用于定向改造某些生物基因組結(jié)構(gòu)可用于基礎(chǔ)研究基因表達(dá)調(diào)控研究

生物個體在生長發(fā)育過程中，基因表達(dá)是按一定的時序發(fā)生變化（時序調(diào)節(jié)），并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正（環(huán)境調(diào)控）的?；虮磉_(dá)調(diào)控研究的主要方面有：（一）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（singnaltransduction)

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：指外部信號通過細(xì)胞膜上的受體傳到細(xì)胞內(nèi)部，并激發(fā)諸如離子通透性、細(xì)胞形狀或其他細(xì)胞功能方面的應(yīng)答過程。（二）轉(zhuǎn)錄因子研究轉(zhuǎn)錄因子：是指一群能與基因5’端上游特定序列專一結(jié)合，從而保證目的基因以特定的強度在特定的時間與空間表達(dá)的蛋白質(zhì)分子。（三）RNA剪接研究生物大分子結(jié)構(gòu)功能研究（又稱結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)）（一）概念：是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的運動變化與其生物學(xué)功能關(guān)系的科學(xué)。（二）結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)的研究方向：結(jié)構(gòu)測定；結(jié)構(gòu)運動變化規(guī)律；結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的建立。（三）結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)的研究