大学分子生物学经典ppt课件第一章绪论

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,分 子 生 物 学,Molecular Biology,主讲人：薛 慧 良,11/14/2024,1,分 子 生 物 学Molecular Biology主讲人：,主要参考书目,：,分子生物学 阎隆飞主编 中国农业大学出版社 1997,现代分子生物学（第1版）朱玉贤、李毅 编著 高等教,育出版社 1997,现代分子生物学（第2版）朱玉贤、李毅 编著 高等教,育出版社 2002,生物化学与分子生物学高级教程 周虹主编 科学出版,社出 版 2002,11/14/2024,2,主要参考书目：9/22/20232,第一章 绪论,一、分子生物学的基本含义,二、分子生物学的发展简史,三、分子生物学的主要研究内容,四、分子生物学的现状和展望,11/14/2024,3,第一章 绪论 一、分子生物学的基本含义 二、分子生物学的发展,一、分子生物学的基本含义,从广义来讲，分子生物学是从,分子水平,阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。它主要对,蛋白质,及,核酸,等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。,11/14/2024,4,一、分子生物学的基本含义 从广义来讲，分子生物学是从分,从狭义来讲，分子生物学的范畴偏重于,核酸,（或,基因,）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，当然其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。,11/14/2024,5,从狭义来讲，分子生物学的范畴偏重于核酸,二、分子生物学的发展简史,第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段,第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段,第三阶段：分子生物学的深入发展和应用阶段,11/14/2024,6,二、分子生物学的发展简史第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段,一、创世说与进化论,创世说,:上帝创造了亚当、夏娃，婚配产生了人类。,进化论,：达尔文的物种起源，确立了进化论的观点。物竞天择，自然生存。,第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段,11/14/2024,7,一、创世说与进化论第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段9/22,二、细胞学说,17 世纪末，,荷兰籍显微镜学家Leeuwenhoek,制造了世界上第一台光学显微镜；,19世纪，德国,植物学家Schleiden,和,动物学家Schwann,建立了细胞学说。动、植物的基本单元是细胞。,11/14/2024,8,二、细胞学说17 世纪末，荷兰籍显微镜学家Leeuwenho,三、经典生物化学与遗传学,进化论,细胞学说,结合,产生,现代生物学,遗传学,生物化学,11/14/2024,9,三、经典生物化学与遗传学进化论细胞学说结合产生现代生物学遗传,1871年，瑞士医生,Miescher,从死的白细胞,核中分离出脱氧核糖核,酸（DNA）；,四、DNA的发现,The discovery of DNA J.F.Miescher(1868),11/14/2024,10,1871年，瑞士医生Miescher从死的白,转化实验,1928年，,Griffith,做了脑炎链球菌,转化实验,，发现肺炎链球菌（,Pneumococcus,）的无毒菌株与其被杀死的有毒菌株混合，即变成致病菌株,；,11/14/2024,11,转化实验 1928年，Griffith做了脑炎链球菌,1944年，,Avery,等人发现从致病力强的光滑型（S型）肺炎提取的DNA能使致病力弱的粗糙型（R型）转化成S型。,11/14/2024,12,1944年，Avery等人发现从致病力强的光滑型,1952年，Hershey和Chase噬菌体浸染细菌的实验,11/14/2024,13,1952年，Hershey和Chase噬菌体浸染细菌的实验,1、DNA结构的研究,1949,年，,Chargaff,规律：,A=T,G=C,；,A+T/G+C,1950,1952,年，,Wilkins,用,X,射线衍射技术测定了,DNA,纤维的结构，它的衍射图像表明,DNA,具有典型的螺旋结构，并且由两条以上的多核苷酸链构成；,1953年，Pauling曾经提出DNA分子具有双股螺旋的设想；,同年，,Watson,和,Crick,提出了,DNA,的双螺旋模型。,第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段,11/14/2024,14,1、DNA结构的研究1949年，Chargaff规律：A=T,Watson,Crick,Wilkins,X射线衍射,双螺旋结构,11/14/2024,15,WatsonCrickWilkinsX射线衍射双螺旋结构9/,James Watson and Francis Crick,and the model they built of the structure of DNA,11/14/2024,16,James Watson and Francis Cric,双链反向平行,以53为正方向，,从两端看结构相同,。,11/14/2024,17,双链反向平行9/22/202317,第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段,2、遗传信息传递中心法则的建立,1958年，Meselson与Stahl的实验证明，DNA复制时,DNA分子的两条链先行分开。他们用,15,N重同位素,及密度梯度超速离心证明了DNA的复制是一种半保,留复制。,1956年，Kornber在大肠杆菌的无细胞提取液中实现,了DNA的合成，并从,E.col,中分离出DNA聚合酶；,11/14/2024,18,第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段2、遗传信息传递中心法则,三种可能的方式：,全保留复制,（conservative replication）,半保留复制,（semiconservative replication）,弥散复制,（dispersive replication）,DNA复制的半保留性,11/14/2024,19,三种可能的方式：DNA复制的半保留性9/22/202319,实验结果表明：,DNA复制是以,半保留方式,进行的。,母链中的全部置换为,15,N，,然后让E.coli在仅含有,14,N,的培养基上进行复制.,(,Meselson&Stahl,1958),11/14/2024,20,实验结果表明：母链中的全部置换为 15N，然后让E.col,1954年，Crick提出了中心法则,11/14/2024,21,1954年，Crick提出了中心法则 9/22/202321,1961年，Yanofsky和Brener提出了三联体（triplet）的设想，即三种碱基编码一种氨基酸；,1963年，Nirenberg及Matthai的努力研究，编码氨基酸的遗传密码终于得到破译；,11/14/2024,22,1961年，Yanofsky和Brener,1963年，Nirenberg发展了大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系。,But,In vitro,Poly(U)poly(Phe)peptide,Poly(C)poly(Pro)peptide,Poly(A)poly(Lys)peptide,Poly(G)poly(Gly)peptide,poly(UCUCUC)poly(Ser-Leu-Ser-Leu),UCU/CUC Ser/Leu?,密码子的破译,11/14/2024,23,1963年，Nirenberg发展了大肠杆菌无细胞蛋白质合成,核糖体结合实验,核糖体结合试验破译密码子的核苷酸顺序。,人工合成的三核苷酸与对应的氨酰-tRNA分子及核糖体复合物可以保留在硝酸纤维膜上。,11/14/2024,24,核糖体结合实验 核糖体结合试验破译密码子的核苷酸,密码表,11/14/2024,25,密码表9/22/202325,1953年，Zamecnik及其同事就开始在无细胞系统中利用放射性同位素标记的氨基酸研究蛋白质合成过程。,1965年，法国科学家Jacob和Monod提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机 制，同时还首次提出了mRNA分子。,11/14/2024,26,1953年，Zamecnik及其同事就开始在无,1970,年,Smith,从,E.coli,中分离出第一个能切割,DNA,的酶，由于它能在,DNA,核苷酸序列的专一位点上切割,DNA,分子，他将这种酶称为,限制性酶,（,restrition enzyme,）。,1970,年，,Temin,和,Baltimore,首次分别发现,反转录酶,（,reverse transcriptase,），该酶以,RNA,为模板催化,DNA,的合成。,11/14/2024,27,1970年,Smith从E.coli中分离出第一,1972年Berg首次将用限制性内切酶切割的不同DNA片段用连接酶连接起来，并将这个重组的DNA分子有效地插入到细菌细胞中，重组的DNA进行繁殖，于是产生了重组DNA的克隆（Clone）。,11/14/2024,28,1972年Berg首次将用限制性内切酶切割的不,1977,年，,Sanger,及,Gilbert,分别解决了,DNA,分子中碱基序列（,DNA sequence,）的复杂问题。,Sanger,采用的是酶法，,Gilbert,采用化学法。他们将,DNA,分子中碱基的序列准确地测定出来，使我们对基因甚至基因组的结构得到了解。,11/14/2024,29,1977年，Sanger及Gilbert分别,中 心 法 则,11/14/2024,30,中 心 法 则9/22/202330,第三阶段：分子生物学的深入发展和应用阶段,1、重组技术的建立和发展,2、基因组研究的发展,3、功能基因组研究的发展,4、基因表达调控机理的研究,11/14/2024,31,第三阶段：分子生物学的深入发展和应用阶段1、重组技术的建立和,三、分子生物学的主要研究内容,DNA重组技术,基因表达调控研究,生物大分子结构与功能的研究,基因组、功能基因组与生物信息学研究,11/14/2024,32,三、分子生物学的主要研究内容 DNA重组技术 基因表达调控研,DNA,重组技术,概念,：,DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人们的设计与克隆用载体定向,连接,起来，,转入,特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。,11/14/2024,33,DNA重组技术概念：DNA重组技术（又称基因工程）是将DN,DNA重组技术的应用前景,:,1,、,可用于大量生产某些在正常细胞代谢过程中产量很低的多肽,2、,DNA重组技术可以改变某些生物的基因组结构,3、,DNA重组技术还被用来进行基础研究,11/14/2024,34,DNA重组技术的应用前景:1、可用于大量生产某些在正常细胞代,基因表达调控研究,信号转导,是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。,转录因子,是指一群能与基因5端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间和空间表达的蛋白质分子。,11/14/2024,35,基因表达调控研究 信号转导是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋,RNA的选择性剪切,是指所有基因中的内含子并不是一次全部切去，而是在不同的细胞或不同的发育阶段选择性剪切部分内含子，生成不同的mRNA及蛋白质分子。,11/14/2024,36,RNA的选择性剪切是指所有基因中的内含子并不是一次全部切去，,生物大分子结构与功能的研究,结构分子生物学,就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。,研究三维结构及其运动规律的手段：,1、X射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学）,2、二维或多维核磁共振研究液相结构,3、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法,11/14/2024,37,生物大分子结构与功能的研究 结构分子生物学就是研究生,基因组、功能基因组及生物信息学研究,基因组,：指某种生物单倍体染色体中所含