分子生物學MolecularBiology譚樹華（博士、教授）生命科學與技術學院TEL15850538060E-mail：tohike@

整理課件整理課件主要參考書1.趙亞華.分子生物學教程,科學出版社,2006,第2版.2.朱玉賢,李毅.現代分子生物學,高等教育出版社,2007,第3版.3.BenjeminLewin,GenesⅧ,PearsonEducation,Inc,2004.

—本杰明.盧因著,趙壽元譯.基因Ⅷ精要,科學出版社,2007,第1版.4.JamesD.Watsonetal.Molecularbiologeofthegene5thed.,BenjeminCummings,2004.

—沃森等著,楊煥民等譯.基因的分子生物學,科學出版社,2005,第1版.RobertF.Weaver.Molecularbiology3rded.,McGraw-HillCompanies,2004.整理課件作者：李興玉主編出版社：化學工業出版社出版時間：2009年03月ISBN：9787122044037|7122044033

整理課件1、緒論2、染色體與DNA3、生物信息的傳遞（上）——從DNA到RNA4、生物信息的傳遞（下）——從mRNA到蛋白質5、分子生物學研究方法6、基因的表達與調控（上）——原核7、基因的表達與調控（下）——真核8、疾病與人類健康（癌癥、病毒和基因治療）9、基因與發育10、基因組與比較基因組學主要授課內容整理課件第一章緒論第一節分子生物學概述一、分子生物學的定義

分子生物學是研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構與功能，并從分子水平上闡述蛋白質與核酸、蛋白質與蛋白質之間相互作用的關系及其基因表達調控機制的學科。它是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應自然界向主動改造和重組自然界的基礎學科。整理課件

分子生物學是從分子水平研究生命本質為目的的一門新興邊緣學科，它以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當前生命科學中發展最快并正在與其它學科廣泛交叉與滲透的重要前沿領域。

整理課件Molecularbiologyseekstoexplaintherelationshipsbetweenthestructureandfunctionofbiologicalmoleculesandhowtheserelationshipscontributetotheoperationandcontrolofbiochemicalprocesses.---Turneretal.Molecularbiologyisthestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel,includingtranscription,translation,DNAreplication,recombinationandtranslocation.---RobertWeaver整理課件ProkaryoticcellEukaryoticcellProteinDNARNA細胞與生物大分子整理課件PolysaccharideslipidsComplexmacromoleculesincludingthesemolecules整理課件二、分子生物學研究內容

基因與基因組的結構與功能

DNA的復制、轉錄與翻譯基因表達與調控

DNA重組技術結構分子生物學整理課件三、TherelationshipofMolecularBiologywithotherbiologicalsubjectsLifeSciencesMedicalSciencesBiologyAgri.SciencesMacro(outdoor)Micro(indoor)Ecology,BehaviorEvolutionSystematicsMolecularBiologyBiochemMicrobiolCellBiologyMolGeneticsDevBiolImmunolMolNeurobiolOthersCropsciencesAnimalhusbandryVeterinaryPathology,clinicmedicinePreventivemedicineetc整理課件

分子生物學除與生物化學和遺傳學關系密切外，與生命科學的其它領域如細胞生物學、發育生物學、神經生物學、生理學等學科也關系密切，分子生物學明顯地促進這些學科的深入發展，同時，這些學科也為分子生物學提供了越來越廣闊的研究領域。整理課件

因此，生命科學各個領域的研究工作者(包括生物科學、生物技術、生物工程、醫學和農學)

，都需要掌握分子生物學的基本理論和基本技術，分子生物學領域的科學工作者，也需要熟悉相關領域的基本理論和基本技術，以拓展自己的研究領域。整理課件四、分子生物學發展簡史

分子生物學發展大致分為三個階段:(一)準備和醞釀階段（19世紀后期到20世紀50年代初）1、確定了蛋白質是生命的主要物質基礎;Sumner在1936年證實酶是蛋白質。Sanger于1953年利用紙電泳及層析技術首次闡明胰島素的一級結構。Kendrew和Perutz利用X射線衍射技術解析了肌紅蛋白（myoglobin）及血紅蛋白（hemoglobin）的三維結構。整理課件1928年英國微生物學家Griffith.F做了肺炎雙球菌的實驗轉化實驗

2、確定了生物遺傳物質基礎是DNA整理課件1944年，美國微生物學家Avery證明基因就是DNA分子，提出DNA是遺傳信息的載體，而過去認為蛋白質是遺傳的基礎。整理課件整理課件Hershey和Chase（1952）關于DNA是遺傳物質的實驗整理課件1957年，HeinzFraenkel-Conrat和B.Singre

的雜合病毒實驗：煙草花葉病毒的感染和繁殖過程－證實RNA也是重要的遺傳物質。整理課件(二)現代分子生物學的建立和發展階段（20世紀50年代初到70年代初）1、DNA雙螺旋結構模型（1953）(現代分子生物學誕生的里程碑)

●1953年，美國科學家Watson和英國科學家Crick提出DNADoubleHelixmodel整理課件1962年Watson、Crick與Wilkins共享諾貝爾生理醫學獎

通過對DNA分子的X射線衍射研究證實了前兩者提出的DNA的模型整理課件2、遺傳信息傳遞中心法則的建立●1954年Crick提出中心法則。中國科學院2001年碩士入學考試分子遺傳學試題:何謂中心法則？如何基于該法則來解釋生物形狀的遺傳和變異？（10分）整理課件整理課件

半保留復制是遺傳消息能準確傳代的保證。是物質穩性的分子基礎。

3、1958年Meselson和Stahl證明DNA半保留復制StahlMeselson整理課件4、1961年，法國科學家Jacob（雅各布）

和Monod（莫諾）提出操縱子學說整理課件1965年獲得諾貝爾生理醫學獎整理課件5、1968年，Nirenberg、Holly和Khorana由于破譯了遺傳密碼而分享諾貝爾生理醫學獎。整理課件1972-BergEcoRIrecognitionsitesλphageDNAEcoRIcutsDNAintofragmentsStickyendSV40DNAThetwofragmentssticktogetherbybasepairingDNAligaseRecombinantDNA(三)現代分子生物學深入發展的階段1、重組DNA技術的建立和發展整理課件1972年,Boyer獲得第一個重組DNA分子整理課件

桑格(Sanger）吉爾伯特(Gilbert）伯格（Berg）Sanger還由于測定了牛胰島素的一級結構而獲得1958年諾貝爾化學獎。

1977年，Sanger等人發明了一種DNA序列測定方法（雙脫氧鏈終止法）1980年，與Gilbert和Berg共享諾貝爾化學獎整理課件Kohler&Milstein→MonocloningantibodyRoberts&Sharp→SplittinggeneMullis&Smith→PCRtechnique&genemutationinlocusGilman&Rodball→G-proteinasasignalmolecularincellLewis&Nusslein-Volhard&Wieschaus→ControlgeneofbodydevelopinginDrosophila整理課件2、單克隆抗體及基因工程抗體技術

1984Kohler（德）Milstein（美）Jerne（丹麥）科萊爾Kohler米爾斯坦Milstein杰尼

Jerne發展了單克隆抗體(MonoclonalAntibodiesMcAb)技術，完善了極微量蛋白質的檢測技術整理課件

1988麥克林托克

McClintock(美)可移動的遺傳因子（jumpinggeneormobileelement）McClintock50年代初發現88年獲獎整理課件

1989奧爾特曼

Altman（加）＆切赫

Cech（美）核酶（Ribozyme）的發現者（即某些RNA具有酶的功能）SidneyAltman

ThomasR.Cech

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目前分子生物學已經從研究單個基因發展到研究生物整個基因組的結構與功能。測定一個生物基因組核酸的全序列無疑對理解這一生物的生命信息及其功能有極大的意義。

1977年Sanger測定了ΦX174-DNA全部5375個核苷酸的序列；1978年Fiers等測出SV40DNA全部5224對堿基序列；80年代λ噬菌體DNA全部48,502堿基對的序列全部測出；一些小的病毒包括乙型肝炎病毒、艾滋病毒等基因組的全序列也陸續被測定；1996年底許多科學家共同努力測出了大腸桿菌基因組DNA的全序列長4x106堿基對。3、中心法則的深入研究與發展--基因組學（Genomics)整理課件1990年人類基因組計劃（HumanGenomeProject）開始實施，這是生命科學領域有史以來全球性最龐大的研究計劃，2003年4月，美、日、英、法、俄、中六國科學家測定出人基因組全部DNA3x109堿基對的序列、確定人類約3.5萬個基因的一級結構，這使得人類能夠更好掌握自己的命運。整理課件人類基因組計劃（HGP）遺傳圖物理圖序列圖表達圖基因定位基因克隆基因轉移基因的分子生物學比較基因組研究水稻等作物基因組計劃豬，牛等家畜基因組計劃整理課件整理課件

功能基因組學(FunctionalGenomicsorpost—Genomics)

研究內容包括基因功能發現、基因表達分析及突變檢測。

蛋白質組學（Proteome）大規模水平上研究蛋白質的特征，包括蛋白質的表達水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互等，由此獲得蛋白質水平上的關于疾病發生，細胞代謝等過程的整體而全面的認識。整理課件4、基因表達調控機理

分子遺傳學基本理論建立者Jacob和Monod最早提出的操縱元學說打開了人類認識基因表達調控的窗口，在分子遺傳學基本理論建立的60年代，人們主要認識了原核生物基因表達調控的一些規律，70年代以后才逐漸認識了真核基因組結構和調控的復雜性。1977年最先發現猴SV40病毒和腺病毒中編碼蛋白質的基因序列是不連續的，這種基因內部的間隔區（內含子）在真核基因組中是普遍存在的，揭開了認識真核基因組結構和調控的序幕。1981年Cech等發現四膜蟲rRNA的自我剪接，從而發現核酶（ribozyme）。80-90年代，使人們逐步認識到真核基因的順式調控元件與反式轉錄因子、核酸與蛋白質間的分子識別與相互作用是基因表達調控根本所在。整理課件5、細胞信號轉導機理研究

細胞信號轉導機理的研究可以追述至50年代。

Sutherland1957年發現cAMP，1965年提出第二信使學說，是人們認識受體介導的細胞信號轉導的第一個里程碑。

1977年Ross等用重組實驗證實G蛋白的存在和功能，將G蛋白與腺苷環化酶的作用相聯系起來，深化了對G蛋白偶聯信號轉導途徑的認識。

70年代中期以后，癌基因和抑癌基因的發現、蛋白酪氨酸激酶的發現及其結構與功能的深入研究、各種受體蛋白基因的克隆和結構功能的探索等，使近10年來細胞信號轉導的研究更有了長足的進步。整理課件

目前，對于某些細胞中的一些信號轉導途徑已經有了初步的認識，尤其是在免疫活性細胞對抗原的識別及其活化信號的傳遞途徑方面和細胞增殖控制方面等都形成了一些基本的概念，當然要達到最終目標還需相當長時間的努力。

整理課件五、分子生物學與醫藥研究

（一）與醫學研究由于分子生物學涉及認識生命的本質，它也就自然廣泛的滲透到醫學各學科領域中，成為現代醫學重要的基礎。在醫學各個學科中，包括生理學、微生物學、免疫學、病理學、藥理學以及臨床各學科分子生物學都正在廣泛地形成交叉