L+1a+Molecular+Biology(CAAS)(1)

MolecularBiology 分子生物学分子生物学 Lecture 1(6 Sep,2011,Tue)MolecularBiologyProf.Yanchun Yan(闫艳春),GraduateSchoolofChineseAcademyofAgricultural&SciencesBeijing,100081Tel:82109685(O),13601059538Office Addrese:Room#210,Peasant University(农民大学209房间)email:IntroductionofMyself闫艳春（教授、理学博士），闫艳春（教授、理学博士），研究方向：分子环境微生物学分子环境微生物学 1.降解农药生物反应器的研究 2.降解农药遗传资源的研究及其应用 3.果蔬清洗剂的研制与开发 4.微生物生物降解的研究IntroductionoftextbookGene&Gene IntroductionoftextbookGenevAnextensivelyupdatedandrestructuredcontenttoreflectmodernthinking(最新观点最新观点);vRevised layout which presents the most current research evenmoreclearlyandconcisely(最新、最清楚、最简洁的研究成果最新、最清楚、最简洁的研究成果);vDirectanalysisofthegenomeintermsofitscontentofgenes;vOver800fullcolourgraphicstoillustrateimportantconcepts(用用图片片证明重要概念明重要概念);vOverviewfiguresthatsummarizelargeamountsofwork;vF to the 8th editionThiseditionofGENESmarksthemostsignificantreorganizationforseveraleditions.Itistimetoacknowledgethatthepowerofdirectanalysisofthegenomeismakingasignificantdifferencetoourapproach.ThisisnowrecognizedinthefirstpartofGENES,whichstartswiththeconceptofthegeneasasegmentofDNAcodingforproteinandthenproceedsdirectlytothecharacterizationofthegenomeintermsofitscontentofgenes.Therapidityofouradvanceinanalyzingthegenomehasledtosomeconfusionaboutmeansandends.Agenomeisnomorethanthesumofthegenesitcontains,althoughthenumberandcomplexityofthesegenesgiveusimportantinsightsintothenatureoftheirconnectionintoregulatorynetworks.Thefocusofthisbook,asitsnamesuggests,thereforeremainsfirmlyonthegene.ThethesisofGENESisthatonlybyunderstandingthestructureandfunctionofthegeneitselfwillwebeableinturntounderstandtheoperationofthegenomeasawhole.Althoughtheemphasishasshiftedtothecharacterizationofeukaryoticgenes,andthereforetotheiranalysisbythedirecttechniquesofmolecularbiologyratherthanthesubtletyofgenetics,theclassicalapproachremainsintellectuallypenetrating.Itremainsanaimofthisbooktointegratebothapproachesinthecontextofaunifiedapproachtoprokaryotesandeukaryotes.Weconsiderthegenefromallaspects:thebasicformsthatittakes,thenumbersandrelationshipsamonggenesinagenome,theirpackagingintochromosomes,theprocessofgeneexpressionfromtranscriptionthroughtranslation,thereproductionandsafeguardingofthestructureofthegene,andfinallysomeaspectsoftheoverallcircuitrythroughwhichgenotypedeterminesphenotype.AlmosttwodecadesafterthefirsteditionofGENES,thislatesteditionisacelebrationoftheremarkableprogressduringthattime,and,Ihope,anindicationofthefuturetocome.BenjaminLewinCambridge,January2004GenesVII(,)ContentsPart 1 Genes1GenesareDNA12Theinterruptedgene333Thecontentofthegenome514Clustersandrepeats85Part 2 Proteins5MessengerRNA1136Proteinsynthesis1357Usingthegeneticcode1678Proteinlocalization195Part 3 Gene expression9Transcription24110Theoperon27911Regulatorycircuits30112Phagestrategies329Part 4 DNA13Thereplicon35314DNAreplication38715Recombinationandrepair41916Transposons46717Retrovirusesandretroposons49318RearrangementofDNA513Part 5 The Nucleus19Chromosomes54520Nucfeosomes57121Promotersandenhancers59722Activatingtranscription63123Controllingchromatinstructure65724RNAsplicingandprocessing69725CatalyticRNA73126Immunediversity751Part6Cells27Proteintrafficking78728Signaltransduction81129Cellcycleandgrowthregulation84330Oncogenesandcancer88931Gradients,cascades,andsignalingPathways939Glossary981Index 1003分子生物学常用参考书目1.分子遗传学(孙乃恩)2.现代分子生物学（朱玉贤、李毅等)3.分子生物学(Instant Notes in Molecular Biology,2nd Edition by P Turner）4.分子生物学(闫隆飞)5.Molecular Biology of the Cell(4th Edition by B Alberts)6.Molecular Cell Biology(4th Edition by H Lodish)7.Molecular Biology(2nd Edition by R Weaver)8.Advanced Molecular Biology(by R Twyman)DNA ScienceAFIRSTCOURSESECOND EDITIONDavidA.MicklosDolanDNALearningCenterColdSpringHarborLaboratoryGregA.FreyerCollegeofPhysiciansSurgeonsColumbiaUniversityWithDavidA.CrottyColdSpringHarborLaboratory2003 by Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,New York 分子生物学实验参考书目1.分子克隆实验指南2.精编分子生物学实验指南3.PCR技术实验指南4.分子生物学实验基础5.细胞生物学实验方案6.现代分子生物学实验技术7.分子生物学实验技术8.分子生物学基础技术分子生物学主要参考杂志Cell 31.253(30.149)J of Natural Products 1.432Environmental Microbiology 2.928Nature 31.434(31.21)Microbiology-UK 2.932Microbiology and Molecular biology Reviews 21.639Letters in Applied Microbiology 1.354Science 28.103(30.268)Applied and Environmental Microbiology 3.589Molecular Diversity 2.609Molecular Ecology 2.969 Science in China Series C-Life Sciences 0.358IntroductiontotheCourseMolecular Biology 2011分子生物学分子生物学For CAAS Graduates(54 class hours)Fall semester,2011Summary(概述概述)Introduction.what is Molecular Biology?DefinitionThe relationship with other branches of biologyThe history the research in Molecular Biology.What contents are in this course?.How to learn in this course?ObjectivesoftheCourse:（1)Advancedknowledge:learnactivelyandgraspfirmly(活活跃跃);（2）Abilitytoapplyyourknowledge:activethinkingandimagination,useyourknowledgeagilelytosolvetheoreticalandpracticalproblems(积极思考积极思考);（3）Languageability:understandMolecualrBiologyinEnglishwithoutsig.difficulty；（4）Learningskills:attitudetolearningandexams,teachingandlearningefficiency(态度、教与学的有效性态度、教与学的有效性).Molecularbiologyseekstoexplaintherelationshipsbetweenthestructureandfunctionofbiologicalmoleculesandhowtheserelationshipscontributetotheoperationandcontrolofbiochemicalprocesses(分子生物学是一门试图解释生物分子之间结构与功能的关系并且试图阐明结构、功能关系是如何作用于生命过程中的生物化学过程).-Turneretal.Molecularbiologyisthestudyofgenesandtheiractivitiesatthemolecularlevel,includingtranscription,translation,DNAreplication,recombinationandtranslocation(分子生物学是一门在分子水平上研究基因以及基因活动的学科，包括转录、翻译、DNA复制、重组和易位).-RobertWeaverWhat is Molecular Biology?目前分子生物学研究的一些热点问题目前分子生物学研究的一些热点问题1.RNAinterference2.DNAmethylation3.Functionalgenomics4.CloningandfunctionalanalysisofimportantgenesHow to learn?Baseonbutexceedthetextbook(基于教材但高于教材)Refertothenewtechnique,discoveryandtheory（阅读文献，跟踪最新进展）Experimentaloperation（实验设计和操作）授课方式：按主题讲述授课方式：按主题讲述The Core of Molecular Biology(课程核心课程核心):The macromolecules and macromolecular complexes of DNA,RNA and protein(大分子以及包括DNA、RNA和蛋白质的大分子复合物)The processes of replication,transcription and translation and their regulations(复制、转录、翻译过程以及与这些过程有关的调控过程，如易位子等)Manipulation of macromolecules,technologies central to modern biosciences(现代生物学的大分子操作、技术要点，如基因克隆、生物反应器、蛋白质工程中的利用随机诱变生产新型蛋白等等)Relative branches:Evolutiontheory(进化论)：Celltheory（细胞学说）:Genetics（遗传学）:Biochemistry（生物化学）:):Molecular biology(分子生物学分子生物学)1928-19521928-1952：核酸的发现和功能的初步研究：核酸的发现和功能的初步研究(孕育阶段孕育阶段)19531953：Watson&Crick Watson&Crick DNA double-helix model DNA double-helix model双螺旋结构模型（分子双螺旋结构模型（分子 生物学建立生物学建立(创立创立阶段阶段)；(第一里程碑第一里程碑）19651965：Jacob&MonodJacob&Monod operonoperon hypothesis hypothesis 操纵子学说操纵子学说 （第二第二里程碑里程碑）7070年代：年代：DNADNA重组技术重组技术(发展阶段发展阶段)核酸：1928Griffith、1944Avery和1952Chase一、分子生物学的孕育阶段一、分子生物学的孕育阶段：19281952二、分子生物学的创立阶段二、分子生物学的创立阶段：19531965二、分子生物学的发展阶段二、分子生物学的发展阶段：1966现在现在二十年代，Levene研究了核酸的结构，并提出了四核苷酸假说。Erwin Chargaff 1949 DNA是由四种脱氧核苷酸(nucleotide)，就是腺嘌呤(adenine)、鸟嘌呤(guanine)胸腺嘧啶(thymidine)和胞嘧啶(cytocine)组成的，且在不同物种中四种核苷酸的比率不同。但A 与T的量相等，G与C 的量相等，即A=T；G=C，这就是所谓的Chargaff规则（Chargaffs rules）。不同来源DNA分子中四种碱基的含量比较1970年，Temin 和Baltimore发现逆转录酶。阿尔伯(Arber)、史密斯(Smith)和内森斯(Nathans)，发现限制性内切酶,获1978年诺贝尔生理学和医学奖。Sanger 设计测定DNA分子内核苷酸序列，1980年与伯格(Berg)（重组DNA技术）分享Nobel 生理医学奖。1989年Altman、Cech发现核酶共享Nobel化学奖.Mullins，1990 发明PCR技术Watson等，1990 启动人类基因组计划发展阶段发展阶段1995年，Venter and Smith，完成原核生物Hemophilus influenzae的基因组测序1996年，完成啤酒酵母的基因组测序1997年，Blattner and Horiuchi等，完成大肠杆菌的基因组测序 2000年，人类基因组草图测序完成2001年，拟南芥菜2002年，水稻此外，果蝇、线虫及一些微生物的基因组测序完成发展阶段显微注射术开始转基因动物的研究转基因植物的诞生基因治疗技术克隆技术人类基因组计划植物基因组计划功能基因组学Research:1.the structure and the function of macromolecules.（大分子的结构与功能）2.the regulation and control of gene expression.（基因表达的调控）3.the DNA recombination technique.（DNA重组技术）4.the structure and the function of genome,Bioinformatics.(基因组结构和功能，生物信息学)Biosphere(thesumofallEarthsecosystems)生物圈生物圈Ecosystem(biologicalcommunity+environment)生态系统生态系统Biologicalcommunity(differentpopulationsinsamearea)生物群体生物群体Population(localizedgroupoforganismsofsamespecies)种群种群Organisms(Unitsoflife)有机体有机体Organsystems器官系统器官系统Organs器官器官Tissue组织组织Cells(1-100 m,Unitsoforganisms)Organelles(ribosomesca.20nm)MacromoleculecomplexMolecules(atomsbondedchemically)Atoms(,chemicalbuildingblocksofallmatter)Thehierarchyoflivingworld(生命世界的分类等级生命世界的分类等级):Biologicalorganizationsatvariouslevels(不同不同)TherelationshipofMolecularBiologywithotherbiologicalsubjects(分子生物学同其它生物学科的关系分子生物学同其它生物学科的关系)Life Sciences(生命科学)MedicalSciencesBiologyAgri.SciencesMacro(outdoor)Micro(indoor)Ecology,Behavior(生态学，行为学生态学，行为学)Evolution(进化进化)Systematics=taxonomy(分类法分类法)MolecularBiologyBiochemMicrobiolCellBiologyMolGeneticsDev BiolImmunolMolNeurobiolOthersCropsciencesAnimalhusbandryVeterinaryPathology,clinicmedicine(病理学，临床医学病理学，临床医学)Preventivemedicine(预防医学预防医学)etcFocusofvariousdisciplines(学科学科):General biology:Anatomy,metabolism&systematics of living organisms(plants,animals,microbes).Microbiology/Virology:properties of microbes/viruses.Biochemistry:chemical nature and metabolism of biomolecules(macro-or small).Biophysics:Physical properties of biomoleculesMolecular/Genetics:transfer of genetic information between generations(genotype and phenotype).Cell biology:Structure&function of cells and organelles.Molecular biology:Molecular nature of macromolecules and gene replication&expression inside cells and manipulation in vitro.周次周次Topics第一周 绪论第二周 DNA蕴藏全部生物信息第三周 从基因到蛋白质第四周 调控路线第五周 噬菌体策略第六周 第七周 第八周 第九周 第十周 第十一周 第十二周 第十三周 基因文库和筛选(Gene libraries and screening)分析和使用已克隆的DNA(Analysis and uses of cloned DNA)染色体、核小体真核生物基因表达与调控反转录病毒和反转座子基因的分离与DNA技术染色质结构的控制The structure of your grade:AttendanceandCourseThesis:40%finaltest:60%IamveryhappytobeyourcourseinstructorLetsworktogethertomakethiscourseagreatexperience！Iamlookingforwardtohavingawonderfulsemesterwithallofyou.HopethatyouallenjoythecourseIamsureIwill.在科学的道路上，只有丰碑，没有路标！在科学的道路上，只有丰碑，没有路标！-爱因斯坦爱因斯坦凡事之本，必先治身！凡事之本，必先治身！-吕氏春秋吕氏春秋先己先己不疾学而能为魁士名人者，未之尝有也！不疾学而能为魁士名人者，未之尝有也！-吕氏春秋吕氏春秋劝学劝学吕氏春秋吕氏春秋吕氏春秋吕氏春秋，亦称，亦称吕览吕览，为秦相吕不韦集门客各著所闻而成。，为秦相吕不韦集门客各著所闻而成。分分十二纪十二纪、八览八览、六论六论三部分，共三部分，共26卷，卷，160篇，篇，为杂家代表作之一为杂家代表作之一。先己先己中提出只有先治己、治身，才能治国。中提出只有先治己、治身，才能治国。劝学劝学一文中，大讲学习的重要，学习可以改变人的一生，可以一文中，大讲学习的重要，学习可以改变人的一生，可以使人荣耀。要学习就应尊师，说使人荣耀。要学习就应尊师，说“古之圣王未有不尊师古之圣王未有不尊师”的，要求的，要求统治者应以尊师为荣。紧接统治者应以尊师为荣。紧接劝学劝学之后，安排另三篇文章从不同之后，安排另三篇文章从不同角度讲述有关学习的问题。角度讲述有关学习的问题。课件下载网址课件下载网址:password:mb123456