分子生物學(xué) 第一章

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MolecularBiology

Lecture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)操作不能有一丁兒點(diǎn)的想象，否則，你對(duì)事物的觀察就會(huì)受到影響，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的前面。——朱玉賢

分子生物學(xué)

（MolecularBiology）分子生物學(xué)常用參考書目1、?現(xiàn)代分子生物學(xué)?朱玉賢、李毅，高等教育出版社，19982、?現(xiàn)代分子生物學(xué)?（第二版）朱玉賢、李毅，高等教育出版社，20043、?分子生物學(xué)?（第二版），閻龍飛、張玉麟，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，19974、?分子生物學(xué)?（現(xiàn)代生物學(xué)精要速覽中文版、影印版）（P.C.特納A.G.邁克倫南），科學(xué)出版社，20025、?高級(jí)分子生物學(xué)要義?，R.M.特懷曼，科學(xué)出版社，20016、?AdvancedMolecularBiology?,R.M.Twyman,世界圖書出版公司，20017、?分子生物學(xué)?影印版，第二版，中科院研究生教學(xué)叢書，RobertF.Weaver，科學(xué)出版社，2003MolecularBiologyofTheGeneJ.D.沃森T.A.貝克S.P.貝爾A.甘恩M.萊文R.M.洛斯克編著楊煥明等譯（第五版）科學(xué)出版社2005.9基因Ⅷ（GENESⅧ）[美]本杰明·盧因編著余龍江松敏趙壽元主譯科學(xué)出版社MolecularBiology---RobertWeaverIconsidermolecularbiologytobethestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel,includingtranscription,translation,DNAreplication,recombinationandtranslocation.現(xiàn)代分子生物學(xué)---朱玉賢、李毅分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的形態(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)，是人類從分子水平上真正揭示生物世界的奧秘，由被動(dòng)地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)參考書目1.分子克隆實(shí)驗(yàn)指南2.精編分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指南3.PCR技術(shù)實(shí)驗(yàn)指南4.分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)5.細(xì)胞工學(xué)實(shí)驗(yàn)方案6.最新分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)7.分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)8.分子生物學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)第一章緒論

第二章與分子生物學(xué)有關(guān)的細(xì)胞生物學(xué)

第三章DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制

第四章RNA的合成

第五章遺傳密碼

第六章RNA的翻譯—蛋白質(zhì)的生物合成

第七章原核生物基因的表達(dá)調(diào)控

第八章真核生物基因的表達(dá)調(diào)控

第九章分子生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)Let’sworktogethertomakethiscourseagreatexperienceinyourlife.Iamlookingforwardtohaveawonderfulsemesterwithallofyou.Hopethatyouallenjoythecourse.第一章緒論一、分子生物學(xué)產(chǎn)生的過程

1.過程

動(dòng)植物的形態(tài)、解剖和分類→細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)→生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸）→分子生物學(xué)。

2.時(shí)間

17世紀(jì)末→1838年，Schleiden、Schwan→1858年Virchow→20世紀(jì)中葉第一節(jié)分子生物學(xué)的概念二、分子生物學(xué)的歷史回顧分子生物學(xué)與分子遺傳學(xué)的發(fā)展，從40年代起，在理論和技術(shù)方面奠定了雄厚的基礎(chǔ)。（一）理論上的三大發(fā)現(xiàn)

1.40年代，Avery發(fā)現(xiàn)了生物遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA2.50年代，Walson-crick提出了DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型，搞清楚了生物遺傳的分子機(jī)制

3.60年代，確定了遺傳信息的傳遞方式：

DNA→RNA→Protein（二）技術(shù)上的三大突破1、限制性核酸內(nèi)切酶與連接酶的發(fā)現(xiàn)，使得DNA分子的體外切割與連接成為可能2、克隆的載體及大腸桿菌轉(zhuǎn)化體系的建立，使得重組DNA得以復(fù)制和表達(dá)3、瓊脂糖凝膠電泳及Southern轉(zhuǎn)移雜交技術(shù)的發(fā)明，推動(dòng)了基因工程技術(shù)的發(fā)展三、分子生物學(xué)的概念1、從廣義上講核酸、蛋白質(zhì)2、從狹義上講基因、DNA四、分子生物學(xué)的基本原理

1.構(gòu)成生物體的有機(jī)大分子的單體在不同生物體內(nèi)都是相同的；2.生物體內(nèi)一切有機(jī)大分子的建成都遵循共同的規(guī)律；3.某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)決定了生物的屬性。五、分子生物學(xué)在生命科學(xué)中的位置1.與微生物學(xué)的關(guān)系：“E.coli的分子生物學(xué)”2.與遺傳學(xué)的關(guān)系：分子遺傳學(xué)（Moleculargenetics）3.與細(xì)胞生物學(xué)的研究：分子細(xì)胞生物學(xué)（Molecularcellbiology）4.與發(fā)育生物學(xué)的關(guān)系：發(fā)育分子生物學(xué)（Developmentmolecularbiology）六、分子生物學(xué)的目標(biāo)及任務(wù)

目標(biāo)：了解生命本質(zhì)，揭示生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律任務(wù)：

1.分離克隆基因（clone）2.確定基因的結(jié)構(gòu)（structure）3.基因的功能研究（function）4.基因表達(dá)調(diào)控研究（expresscontrol）第二節(jié)分子生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史一、DNA的發(fā)現(xiàn)1928年、Griffith光滑型（S型）：產(chǎn)生莢膜多糖粗糙型（R型）：不能產(chǎn)生莢膜多糖首先用實(shí)驗(yàn)證明基因就是DNA是Avery進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)1）死S型菌體+活R型菌體→活S型菌體→死亡

2）DNA是轉(zhuǎn)化源正確解釋S型肺炎鏈球菌的DNA產(chǎn)生莢膜多糖正確解釋：活R型菌體不能產(chǎn)生莢臘多糖正確解釋：死S型菌體不能產(chǎn)生莢膜多糖正確解釋：死S菌體+活R型菌體，產(chǎn)生莢膜多糖二、Chargaff規(guī)律及DNA雙螺旋模型1、Chargaff規(guī)律2、DNA雙螺旋模型1953年

Waston（美）Crick（英）NATURE

April25,1953

MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDS

Wewishtosuggestastructureforthesaltofdeoxyribosenucleicacid(D.N.A).Thisstructurehasnovelfeaturewhichareofconsiderablebiologicalinterest.DNAdoublehelixmodelInthedoublehelix,thetwoDNAstrandsareorganizedinanantiparallelarrangement.Onestrandisoriented5’→3’andtheotherisoriented3’→5’.Thetwostrandsruninoppositepolarity.Thebasesofthetwostrandsarecomplementarybasepairing.三、遺傳信息傳遞的中心法則

1954年Crick提出了遺傳信息傳遞的規(guī)律

復(fù)制

DNARNA蛋白質(zhì)1.REPLICATION (DNASYNTHESIS)2.TRANSCRIPTION (RNASYNTHESIS)3.TRANSLATION (PROTEINSYNTHESIS)四、分子生物學(xué)研究的國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)1.動(dòng)態(tài)：（1）人類基因組計(jì)劃（HumanGenomeProject)2000年6月26日美國(guó)、英國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)和中國(guó)90%序列的工作框架圖（WorkFrame)2003年4月14日，美國(guó)聯(lián)邦國(guó)家人類基因組研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人弗朗西斯·柯林斯博士在華盛頓宣布，美、英、日、法、德和中國(guó)科學(xué)家經(jīng)過13年努力共同繪制完成了人類基因組序列圖，人類基因組計(jì)劃所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。99.99%高精度的序列圖六國(guó)科學(xué)家公布人類基因組細(xì)節(jié)研究成果2001年2月11日人類基因組計(jì)劃、美國(guó)塞萊拉遺傳信息公司、美國(guó)《科學(xué)》雜志和英國(guó)《自然》雜志聯(lián)合宣布，繼科學(xué)家去年繪制成功人類基因組工作框架圖之后，他們又繪制出了更加準(zhǔn)確、清晰、完整的人類基因組圖譜，對(duì)人類基因的面貌有了新的發(fā)現(xiàn)。基因數(shù)量少得驚人

一些研究人員曾經(jīng)預(yù)測(cè)人類約有14萬個(gè)基因，但塞萊拉公司將人類基因總數(shù)定在2.6383萬到3.9114萬個(gè)之間。如果最終確定出的基因數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)，比如3萬個(gè)左右，那么，人類只比果蠅多大約1.3萬個(gè)基因。塞萊拉公司的科學(xué)家測(cè)出的序列準(zhǔn)確地覆蓋了基因組的95%，并已經(jīng)確定了所有基因的2／3，平均測(cè)序精度為99.96%。人類基因組中存在“熱點(diǎn)”和大片“荒漠”

人類基因組序列中所謂的“荒漠”就是包含極少或根本不包含基因的部分，基因組上大約1／4的區(qū)域是長(zhǎng)長(zhǎng)的、沒有基因的片段。基因密度在第17、第19和第22號(hào)染色體上最高，在X染色體、第4、第18號(hào)和Y染色體上相對(duì)貧瘠。35.3%的基因組包含重復(fù)的序列這意味著所有這些重復(fù)序列，即原來被認(rèn)為的“垃圾DNA”應(yīng)該被進(jìn)一步研究。事實(shí)上，第19號(hào)染色體57%是重復(fù)的。除了重復(fù)片段，科學(xué)家還鑒定了210萬個(gè)人與人之間不同的基因序列，這些序列被稱為“單核苷酸多態(tài)性”，它們通常是無害的。

地球上人與人之間99.99%的基因密