分子生物学导论

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1、C分子生物学MOLECULAR BIOLOGYGG教师教师：欧阳嘉：欧阳嘉办公室：办公室：6011560115电话：电话：8542758785427587 教材：教材：l 分子生物学分子生物学 P.C.特纳特纳 科学出版社，科学出版社，2004 参考教材：参考教材：现代分子生物学，朱玉贤等，高等教育出版社，现代分子生物学，朱玉贤等，高等教育出版社，2002 分子生物学（第二版）阎龙飞等主编，北京农业大分子生物学（第二版）阎龙飞等主编，北京农业大学出版社，学出版社，1997 Molecular Biology，Robert F.Weaver,科学出科学出版社，版社，2002，影印版，影印版教学计

2、划内容内容章节及课程章节及课程 绪绪 论论 遗传的物质基础遗传的物质基础DNA的复制与修复的复制与修复E、FRNA转录与后加工转录与后加工遗传密码和蛋白质合成遗传密码和蛋白质合成分子生物学研究方法分子生物学研究方法考核方法考核方法 平时考核平时考核 30课程作业课程作业课堂纪律、考勤课堂纪律、考勤 课程考试课程考试 70 闭卷闭卷给你一个知识体系(中心法则)和最前沿的分子生物学知识。教你欣赏生物大分子的绝美和基因组保持和表达的神奇。提高你的学习能力和拓展能力(网络、书本的无限延伸哦！)最终达到体系、能力、素质的提升！最终达到体系、能力、素质的提升！有 个mRNA，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过

3、来翻译个蛋白给自己作伴，翻译好之后对蛋白说：“你好，我是你的模板。”蛋白说：“你好，我是 RNase。”=mRNA 沉默了一下，说：“没关系,反正我本来也活不了多久.你就陪陪我吧。”蛋白说：“好”。于是两个人就手拉手默默地站在一起。过了 一会儿蛋白忽然说：“其实我现在还不是RNase。”mRNA：“嗯。”蛋白：“我现在只是多肽。”mRNA 笑了。蛋 白：“可是我很快就会变成真的RNase了。”mRNA：“没有关系。我总是要死的。”于是蛋白依旧和 mRNA靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的RNase，而mRNA慢慢地开始降解。蛋白说我走吧，离开了我你也许能活 得久一些呢。

4、mRNA说你别走。我有些话要和你说。mRNA说，你知道么，我也有过一个模板，他叫DNA。蛋白说：“他现在在哪 里呢？”mRNA说：“他的启动子关闭了。他睡着了。”蛋白问：“是谁把他的启动子关掉的呢？他还会醒过来吗？”mRNA说：“是我把他关掉的。”然后他又笑笑：“但是他还会醒的，我一消失，他就又会醒来了。”mRNA说：“我记得我刚被转录出来的时候，DNA对我说，你好，我是你的模板。我说你好，我是mRNA。他笑着说很高兴见到你，然后就慢慢睡着了。”蛋白没有说话。“我很想念他。”mRNA的声 音越来越虚弱，“我马上就要消失了。如果他醒过来，如果你碰到他，请替我再和他说一句你好吧。”然后mRNA就被

5、降解掉了。=DNA 慢慢醒了过来，看到旁边站着一个蛋白正小心翼翼地看着他。蛋白看DNA醒了，说：“你好，我是RNase。”DNA 说：“你好，我是DNA。”蛋白：“你好。”蛋白：“第二句你好，是mRNA让我对你说的。”DNA想起来，他上次睡觉之前，转 录了一个mRNA，可是就说了一句话，自己就睡着了。DNA：“mRNA他在哪里？”蛋白答非所问：“他说他很想念你。”DNA 笑了：“我也很想念他。”蛋白：“他已经被降解了。”蛋白：“有时候我却羡慕他。”DNA：“为什么？”蛋白看看 DNA，说：“因为你也在想念他啊。”蛋白说完，忽然觉得湿湿的。原来是自己哭 了。哭着哭着，蛋白就水解了。=DNA 终于

6、又转录了一个 mRNA。DNA说：“你好，我是你的模板。”mRNA说：“你好，我是mRNA。”DNA仔细地看着 mRNA：“你和他，真是一模一样。”mRNA：“谁？”DNA：“我上一次转录的mRNA。”停了停，又说：“你们明明是一样的，为什 么我还在想念他呢？”说完，DNA慢慢合上了眼睛（）。如果相遇的尽头注定是错过，是不是，还是做一个内含子好一些呢?一段凄美故事-爱情？友情？分子生物学与生物化学之间的关系与区别分子生物学与生物化学之间的关系与区别分子生物学分子生物学第一章第一章 绪绪 论论 进化论和细胞学说的结合，进化论和细胞学说的结合，产生了产生了现代生物学。现代生物学。以研究动、植物遗传

7、变异以研究动、植物遗传变异规律为目标的遗传学规律为目标的遗传学以分离纯化、鉴定细胞内以分离纯化、鉴定细胞内含物质为目标的生物化学则含物质为目标的生物化学则是这一学科的两大支柱。是这一学科的两大支柱。生物化学生物化学和和遗传学遗传学发展产生分子生物学发展产生分子生物学 INFRA MU 分子生物分子生物学学 What 生命微观化生命微观化 R&D 现代生物学现代生物学 To 遗传变异，遗传变异，基因操作基因操作生命起源生命起源问题的探究问题的探究from分子生物学起源分子生物学起源人人们们就已就已经发现经发现了蛋白了蛋白质质组成蛋白质的组成蛋白质的2020种氨基酸被相继发现。种氨基酸被相继发现。

8、MisescherMisescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离到首次从莱茵河鲑鱼精子中分离到DNADNAKossel首先分离得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。首先分离得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。1869年，年，1910年年，十九世纪，十九世纪，二十世二十世纪纪初初经典的生物化学的成就经典的生物化学的成就 詹姆士沃森(James Watson)佛兰西斯克里克(Francis Crick)罗莎林佛兰克林(Rosalind Franklin)威尔金斯（Maurice Wilkins）1865年奥地利科学家孟德尔提出了年奥地利科学家孟德尔提出了遗传学的两条基本规律：统一律和遗传学的两条基本规律：统一

9、律和分离律分离律。1909年，丹麦遗传学家年，丹麦遗传学家W.Johannsen首先使用首先使用“基因基因”一词。一词。Morgan连锁遗传规律连锁遗传规律十世纪初，美国遗传学家十世纪初，美国遗传学家Morgan提出了基因学说。提出了基因学说。生物的每一种性状都是由遗传生物的每一种性状都是由遗传因子控制的，这些因子可以从因子控制的，这些因子可以从亲代到子代，代代相传。亲代到子代，代代相传。种质必须由独立的要素组成，我种质必须由独立的要素组成，我们把这些要素称为遗传因子，或们把这些要素称为遗传因子，或者简单地称为基因。者简单地称为基因。第一次将代表某一性状的基因，同某第一次将代表某一性状的基因，

10、同某一特定的染色体联系起来。一特定的染色体联系起来。经典遗传学的建立和发展经典遗传学的建立和发展 孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而Morgan的基因学说则进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为分子遗传学的奠基石。现代遗传学之父(father of modern genetics)”，是遗传学的奠基人。1865年发现遗传定律。孟德尔和他的孟德尔和他的遗传定律 OthersMeselson和和Stahl（1958）关关于于DNA半保留半保留复复制的制的实验实验;Yanofsky和和Brener（1961）年）年关关于于遗遗传传密密码码三三联联子的子的设设想都想都为为分子生物

11、分子生物学学的的发发展做出了重大展做出了重大贡献贡献。1965年，法年，法国国科科学学家家Jacob和和Monod提出提出并证实并证实了操了操纵纵子（子（operon）作作为调节细为调节细菌菌细细胞代胞代谢谢的分子机制的分子机制.他他们还们还推推测测存在一存在一种与种与DNA序列相互序列相互补补、能能将它将它所所编码编码的的遗传遗传信息信息带带到蛋白到蛋白质质合成合成场场所所并并翻翻译产译产生蛋白生蛋白质质的的mRNA.Crick于1954年所提出的遗传信息传递规律（即中心法则）；Paul Berg（美）第一（美）第一次进行了次进行了DNA重组重组.Sanger和和Gilbert第一次第一次进

12、行了进行了DNA序列分析序列分析.McClintock提出并发现提出并发现了可移动遗了可移动遗传因子传因子 美国科学家Roberts和Sharp发现断裂基因（introns）Mullis发明PCR仪；加拿大学者Smith第一个设计基因定点突变共享Nobel化学19771987199319931972 构成生物大分子的构成生物大分子的单体单体是相同的是相同的 生物遗传信息的表达的生物遗传信息的表达的中心法则中心法则相同相同DNARNApolypeptidesproteincharacter高级结构生物大分子之间的互作个性分子生物学的三大原则分子生物学的三大原则共同的核酸语言 共同的蛋白质语言 生

13、物大分子生物大分子单体的排列单体的排列（核苷酸，氨基酸（核苷酸，氨基酸）分子生物学内容分子生物学内容 DNA DNA重组技术重组技术(基因工程基因工程)基因表达调控基因表达调控(核酸生物学核酸生物学)生物大分子结构功能生物大分子结构功能(结构分子生物学结构分子生物学）DNADNA重组技术：重组技术：指在指在体外体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体载体分子，分子，构成遗传物质的新组合，并将之构成遗传物质的新组合，并将之导入导入到原先没有这类到原先没有这类分子的分子的寄主寄主细胞内，从而使接受者产生细胞内，从而使接受者产生新的遗传性状新的遗传性状的技术。的技术。DN

14、ADNA重组技术的建立重组技术的建立关键技术：限制性内切酶、关键技术：限制性内切酶、DNADNA连接酶及其他工具酶的发现和应用。连接酶及其他工具酶的发现和应用。DNADNA重组技术的应用重组技术的应用可用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽；可用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽；可用于定向改造某些生物基因组结构可用于定向改造某些生物基因组结构可用于基础研究可用于基础研究基因表达调控研究：基因表达调控研究：生物个体在生长发育过生物个体在生长发育过程中，基因表达是按一定的时序发生变化（程中，基因表达是按一定的时序发生变化（时序调节时序调节），），并随着内外环境的变化而不断加以修

15、正（并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控环境调控）的。）的。基因表达调控研究的主要方面有：基因表达调控研究的主要方面有：信号转导信号转导（singnal transduction)singnal transduction)指外部信号通过细胞指外部信号通过细胞膜上的受体传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细膜上的受体传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程胞形状或其他细胞功能方面的应答过程 转录因子转录因子 是指一群能与基因是指一群能与基因55端上游特定序列专一结合，端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表从而保证目的基因以

16、特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。达的蛋白质分子。RNARNA剪接研究剪接研究生物大分子结构功能研究：生物大分子结构功能研究：是研究生物是研究生物大分子特定的大分子特定的空间结构空间结构及结构的及结构的运动变化运动变化与其生与其生物学物学功能功能关系的科学。关系的科学。结构测定；结构测定；结构运动变化规律；结构运动变化规律；结构与功能关系的建立。结构与功能关系的建立。物理和化学手段：物理和化学手段：射线衍射的晶体学（蛋白质晶体学）；射线衍射的晶体学（蛋白质晶体学）；二维和多维核磁共振；电镜三维重组、电子衍射、中子衍二维和多维核磁共振；电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法

17、；化学合成；射和各种频谱学方法；化学合成；分子生物学手段分子生物学手段21世纪将是整体细胞生物学（Holistic cellular biology)的时代，DNA+RNA+Protein=完整的细胞分子生物学 例例1 1：纤维素的开发利用：纤维素的开发利用 从细菌、真菌中克隆出分解酶基因-导入酿酒酵母-将纤维素降解成葡萄糖-发酵成酒精。例例2 2：环境保护：环境保护“超级菌超级菌”、“超超级质粒级质粒”辛烷、已烷和癸烷、二甲苯和甲苯、樟脑、萘，石油中的烃类化合物、金属、致癌物、农药和杀虫剂 例例3 3：固氮作用：固氮作用 每年微生物固N2总量约200Mt，如果禾谷类、非豆科能固氮，节省化肥，

18、把豆科植物的固氮基因转移到其它植物 例例4：抗病抗病 抗菌肽基因：抗真菌：几丁质酶基因、葡聚糖酶基因分子生物学的应用与发展分子生物学的应用与发展全球转基因农作物销售额及预测 基因基因工程疫苗工程疫苗（细菌疫（细菌疫苗、病毒苗、病毒疫苗、寄疫苗、寄生虫疫苗）生虫疫苗）以及正在以及正在研制的癌研制的癌症疫苗症疫苗工业方面工业方面酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造喷洒工程菌清除石油污染 美国美国 GE GE 公司构造成功具有巨大烃类分解能力公司构造成功具有巨大烃类分解能力的工程菌，并获专利，用于清除石油污染。的工程菌，并获专利，用于清除石油污染。中新网2010年4月30日电 据“中央社”报道，英国石油(BP)造成的墨西哥湾漏油污染事件愈演愈烈，这起事故造成保险业的损失将高达15亿美元。7月大连新港至中国石油大连保税油库输油管线，在油轮卸油作业时发生闪爆，引发油管爆炸。这一事件造成大连海域污染。人与大鼠的基因人与大鼠的基因90%是相同的是相同的附加题 孟德尔和他的孟德尔和他的遗传定律 在孟德尔遗传学基础上，Morgan又提出了基因学说。1928年，英国科学家Griffith等人发现，具有光滑外表的S型肺炎链球菌能使小鼠发病。那么，DNA到底是什么样的呢？