醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緒論課件

醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)汪遠(yuǎn)金主講從整體水平到分子水平示意圖分子水平細(xì)胞水平整體水平

生命科學(xué)的發(fā)展過程MedicalMolecularBiology

分子生物學(xué)核心內(nèi)容是從分子水平上研究生物體內(nèi)的生物分子－核酸、蛋白質(zhì)、酶等結(jié)構(gòu)、功能及其相互作用等規(guī)律、闡明生命分子基礎(chǔ)，從而探索生命的奧秘。分子生物學(xué)成為現(xiàn)代生命科學(xué)的

“共同語言”一、醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)定義Previously:Theattempttounderstandbiologicalphenomenainmolecularterms.(廣義)Present:Thestudyofgenestructureandfunctionatthemolecularlevel.Thisattempttoexplaingenesandtheiractivitiesinmolecularterms.(狹義)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)（medicalmolecularbiology）是分子生物學(xué)的一個重要分支，是從分子水平研究人體在正常和疾病狀態(tài)下生命活動及其規(guī)律的一門科學(xué)。它主要闡明生物分子的結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)控機(jī)制及人體各種生理和病理狀態(tài)的分子機(jī)制。醫(yī)學(xué)知識發(fā)展日新月異，突飛猛進(jìn)。而醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)的研究方法是醫(yī)學(xué)科技發(fā)展的領(lǐng)頭羊。從DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，到RNA干擾，都滲透著分子生物學(xué)的內(nèi)容。毫不夸張的說，沒有分子生物學(xué)的知識，就沒法探索生命的奧秘，也無法揭開疾病的發(fā)生機(jī)理醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)主要解決兩方面問題：1.理論上闡明疾病和亞健康狀態(tài)發(fā)生和發(fā)展機(jī)制。2.技術(shù)上為疾病的診斷、治療和預(yù)防提供手段?，F(xiàn)代分子生物學(xué)已經(jīng)對醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域產(chǎn)生了全面而深刻的影響，并逐步形成了一系列以分子冠名的交叉學(xué)科。如分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)、分子病理學(xué)、分子血液學(xué)、分子腫瘤學(xué)、分子病毒學(xué)、分子流行病學(xué)等。分子生物學(xué)打破了學(xué)科的界線醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)把醫(yī)學(xué)各學(xué)科聯(lián)系在一起分子生物學(xué)分子藥理學(xué)分子腫瘤學(xué)分子遺傳學(xué)分子免疫學(xué)分子流行病學(xué)分子病理學(xué)分子神經(jīng)學(xué)傳統(tǒng)上按“形態(tài)”和“機(jī)能”來進(jìn)行基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)各個學(xué)科劃分的界限已日益模糊,出現(xiàn)了各學(xué)科在分子水平上進(jìn)行整合的趨勢。由于生命本質(zhì)的高度一致性，使得這些學(xué)科可以使用同一套理論、同一套技術(shù)，來解釋和研究不同的病理、生理現(xiàn)象，甚至治療不同的疾病。分子生物學(xué)建立依賴構(gòu)象學(xué)派（生物大分子結(jié)構(gòu)研究）和信息學(xué)派（中心法則研究）內(nèi)容匯合及其他學(xué)科的融合。主要包含三部分研究內(nèi)容：核酸的分子生物學(xué)（第一篇）蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)（第二篇）細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)（第三篇）

二、分子生物學(xué)主要內(nèi)容研究內(nèi)容包括生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能，生物大分子之間的相互作用及其與疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。遺傳信息傳遞的中心法則是其理論體系的核心?；蚪M學(xué)建立是生命科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)頭學(xué)科。DNARNAProtein

中心法則（centraldogma）中心法則是分子生物學(xué)的基本骨架基因表達(dá)的調(diào)控是分子生物學(xué)的血肉之驅(qū)?；蚬こ淌欠肿由飳W(xué)的技術(shù)的應(yīng)用。核酸的分子生物學(xué)主要研究核酸的結(jié)構(gòu)及其功能。核酸的主要作用是攜帶和傳遞遺傳信息，因此形成了分子遺傳學(xué)。分子遺傳學(xué)：形成了比較完整的理論體系和研究技術(shù)，它是目前分子生物學(xué)中內(nèi)容最豐富、研究最活躍的一個領(lǐng)域。（一）核酸分子生物學(xué)

2007年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者美國猶他州大學(xué)的馬里奧-R-卡佩奇（MarioR.Capecchiand）、北卡羅萊納州大學(xué)的奧利弗-史密斯（OliverSmithies）以及來自英國卡迪夫大學(xué)的馬丁-J-伊文思（MartinJ.Evans）由于基因敲除技術(shù)以及干細(xì)胞研究方面所作的貢獻(xiàn)獲得了2007年的諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎

諾貝爾獎評審委員會的公報中說，這三位科學(xué)家獲獎是因?yàn)樗麄儭霸谏婕芭咛ジ杉?xì)胞和哺乳動物DNA重組方面的一系列突破性發(fā)現(xiàn)”，他們“發(fā)現(xiàn)了利用胚胎干細(xì)胞對老鼠基因進(jìn)行特定改變的原理”，從而“引出一種強(qiáng)大技術(shù)的發(fā)明”。這一強(qiáng)大的技術(shù)就是“基因靶向”技術(shù)，也通常被稱作基因敲除?！盎虬邢颉奔夹g(shù)，也通常被稱作基因敲除。“基因靶向”技術(shù)利用胚胎干細(xì)胞改造老鼠體內(nèi)的特定基因。在“基因靶向”技術(shù)的幫助下，科學(xué)家可以使實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)的一些“不活躍”基因失去作用，從而發(fā)現(xiàn)這些基因的實(shí)際功能。科學(xué)家希望借此發(fā)現(xiàn)人類一些疑難雜癥在分子水平上的發(fā)病原因，并最終找到治療途徑。目前，“基因靶向”已被應(yīng)用于對囊腫性纖維化、心臟病、糖尿病、阿爾茨海默癥和癌癥的研究

DNA→儲存生命活動的各種信息，生命的操縱者。蛋白質(zhì)→生命活動的執(zhí)行者。蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)主要研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。（二）蛋白質(zhì)分子生物學(xué)

構(gòu)成生物體的每一個細(xì)胞的分裂與分化及其他各種生物學(xué)功能，均依賴于外界環(huán)境所產(chǎn)生的各種信號。在這些外源信號的刺激下，細(xì)胞可以將這些信號通過第二信使轉(zhuǎn)變成一系列的生物化學(xué)變化.主要研究內(nèi)容：研究細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間信息傳遞的分子基礎(chǔ)。闡明這些變化的分子機(jī)制，明確每一條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及參與該途徑的所有分子間的相互作用和調(diào)節(jié)方式。（三）細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究

Fischer和Krebs發(fā)現(xiàn)可逆性的蛋白磷酸化過程是生物的自身調(diào)節(jié)機(jī)制，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的不平衡可導(dǎo)致疾病的發(fā)生，獲得1992年諾貝爾獎。蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)節(jié)是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子開關(guān)EdmondH.FischerEdmondH.Fischer

1920年出生，美國人

1950年就讀于Geneva大學(xué)，并取得生物化學(xué)博士，之后一直致力于酶學(xué)方面的研究EdwinG.KrebsEdwinG.Krebs

1918年出生，美國人

1936年畢業(yè)于linoisUnversity并在華盛頓醫(yī)學(xué)院接受正規(guī)的醫(yī)學(xué)教育，取得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位以上簡要介紹了分子生物學(xué)的發(fā)展過程及內(nèi)容，可以看到在近半個世紀(jì)中它是生命科學(xué)范圍發(fā)展最為迅速的一個前沿領(lǐng)域，推動著整個生命科學(xué)的發(fā)展。至今分子生物學(xué)仍在迅速發(fā)展中，新成果、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這也從另一方面說明分子生物學(xué)發(fā)展還處在初級階段。分子生物學(xué)已建立的基本規(guī)律給人們認(rèn)識生命的本質(zhì)指出了光明的前景，但分子生物學(xué)的歷史還短，積累的資料還不夠，

例如：在地球上千姿萬態(tài)的生物攜帶龐大的生命信息，迄今人類所了解的只是極少的一部分，還未認(rèn)識核酸、蛋白質(zhì)組成生命的許多基本規(guī)律；雖然我們已經(jīng)獲得人類基因組DNA中3x109bp的全序列，確定了人的5-10萬個基因的一級結(jié)構(gòu)，但是要徹底搞清楚這些基因產(chǎn)物的功能、調(diào)控、基因間的相互關(guān)系和協(xié)調(diào)，要理解80%以上不為蛋白質(zhì)編碼的序列的作用等等，都還要經(jīng)歷漫長的研究道路?？梢哉f分子生物學(xué)的發(fā)展前景光輝燦爛，道路還會艱難曲折。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)理論部分含有四篇內(nèi)容：第一篇基因（重點(diǎn)講授內(nèi)容）由八章組成。第二篇蛋白質(zhì)（自學(xué)）第三篇細(xì)胞信號傳導(dǎo)的分子機(jī)制（重點(diǎn)講授內(nèi)容）由五章組成。第四篇細(xì)胞增殖、分化與細(xì)胞調(diào)亡的分子機(jī)制（自學(xué)）理論學(xué)時為48、實(shí)驗(yàn)學(xué)時12，總學(xué)時60。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分為二個實(shí)驗(yàn)、每次實(shí)驗(yàn)6學(xué)時。實(shí)驗(yàn)一激素對血糖濃度的影響實(shí)驗(yàn)二層析分離蛋白質(zhì)實(shí)請班委注意安排：實(shí)驗(yàn)室華佗樓302、304實(shí)驗(yàn)課周理論課暫停①班：分為兩大班激素對血糖影響實(shí)驗(yàn)時間7周（一下午和六上午）層析分離蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)時間為9周（一下午和四下午）請班委注意安排：實(shí)驗(yàn)室華佗樓302、304實(shí)驗(yàn)課周理論課暫停②班：分為兩大班激素對血糖影響實(shí)驗(yàn)時間7周（二上午和六下午）層析分離蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)時間為9周（二上午和六下午）請班委注意安排：實(shí)驗(yàn)室華佗樓302、304實(shí)驗(yàn)課周理論課暫停③班分為兩大班激素對血糖影響實(shí)驗(yàn)時間為7周（四上午和六下午）層析分離蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)時間為9周（五上午和六上午）我們的出路：思路決定出路、態(tài)度決定前途、細(xì)節(jié)決定成敗、過程決定收獲。教學(xué)理念：在獲得知識的同時，獲得快樂與滿足！?考核方式：理論部分閉卷成績占60％，實(shí)驗(yàn)部分成績占40％路在何方路在腳下2006年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者安德魯·菲爾（AndrewFire），出生于1959年，美國公民，1983年獲美國麻省理工學(xué)院生物學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任斯坦福醫(yī)學(xué)院病理學(xué)和遺傳學(xué)教授。克雷格·梅洛（CraigC.Mello），

出生于1960年，美國公民，1990年獲得哈佛大學(xué)生物學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任馬薩諸塞州醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)教授。

卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院在頒獎聲明稱，今年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者發(fā)現(xiàn)了一個有關(guān)控制基因信息流程的關(guān)鍵機(jī)制。人們的基因組通過從細(xì)胞核里的DNA向蛋白質(zhì)的合成機(jī)制發(fā)出生產(chǎn)蛋白質(zhì)的指令運(yùn)作，這些指令通過mRNA傳送。美國科學(xué)家菲爾和梅洛公布了他們發(fā)現(xiàn)一種可以從特定基因降解mRNA的方式，在這種RNA干擾現(xiàn)象中，雙鏈RNA(doub