分子生物学课件

分子生物学（MolecularBiology）郑用琏华中农业大学生命科学技术学院[e-mail]:027-87282689(lab)国家级精品教材建设项目1.1.二十世纪生命科学的回顾1.2.分子生物学的概念1.3.二十一世纪分子生物学展望1.5.主要参考书1.4.二十一世纪—生命科学世纪中国步入世界生命科学强国1859-2002第１章引言1.1.二十世纪生命科学的回顾还原论20世纪人类对生命现象的认识个体染色体基因DNAdNt基因的概念基因的本质基因的功能逐步深刻认识人类对生命现象的认识还原论20世纪生命科学的飞跃了解整个生命现象的本质仍然是零敲碎打研究策略（piecemeal）人类对生命现象的认识整体论揭示生命的奥秘21世纪GenomicsStructuralGenomicsFunctionalGenomics数、理、化相关学科生物学实验技术渗透交叉近代生物学生物学个性共性宏观生物学（生态学为核心）微观生物学（分子生物学为核心）细胞水平分子水平结构生物学，发育生物学，神经生物学等新兴学科发展生物多样性研究资源保护与利用人类生态环境的保护工农业生产持续发展现代生物学的发展分子生物学分子结构生物学分子发育生物学分子神经生物学分子育种学分子肿瘤学分子细胞生物学分子免疫学分子病毒学分子生理学分子考古学分子遗传学分子数量遗传学分子生态学分子进化学…………….分子生物学的延伸分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科21世纪生命科学发展的重要态势•对生命现象的认识从单基因水平向全基因组整体水平发展•现代生命科学研究的理论与技术从较长期的积累走向应用Defineinbroadly;understandbiologicalphenomenainmolecularterms(difficulttodistinguishfrombiochemistry)Defineinrestrictively;thestudyofgenestructureandtheiractivitiesinmolecularlevel1.2.分子生物学的概念ThetermhasmorethanonedefinitionGeneconceptGenestructureGenereplicationGeneexpressionGenerecombinationGenemutationMolecularBiologyofGeneWhatisthegene?BasicpropertyReplicationExpressionMutationDNADoubleHelixModel1952J.WatsonandF.Crick分子生物学诞生分子生物学研究领域共同遵循三大基本原则Crick：….我本人的思想是基于两个基本原理，我称之为序列假说（sequencehypothesis）和中心法则（centraldogma)…sequencehypothesis：核酸片段的特异性完全由其碱基序列所决定，而且这种序列是某一蛋白质氨基酸序列的密码。centraldogma：信息一旦进入蛋白质，它就不可能再输出★构成生物大分子的单体是相同的★生物遗传信息的表达的中心法则相同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共同的核酸语言共同的蛋白质语言★生物大分子单体的排列（核苷酸，氨基酸）分子生物学研究领域的三大主要领域结构生物学基因分子生物学生物技术理论与应用分子生物学研究的三大主要领域生物大分子的结构与功能生物大分子之间的互作DNA—proteinHormone—receptorEnzyme—substrate基因的概念基因的结构基因的复制基因的表达基因的重组基因的突变基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程狭义的分子生物学分子生物学发展的三大支持学科1839-1847年MatthiasSchleiden&TheodorSchwann细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中的定位及功能分子生物学发展的三大支撑学科•生物体由细胞组成•所有组织的最基本单元----形状相似，高度分化的细胞•细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律MolecularCellbiologyCytologyGregorMendel1864年GeneticsMolecularGeneticsGenestructureGeneduplicationGeneexpressionGenerecombinationGenemutation分子生物学发展的三大支撑学科遗传因子假说GeneticsNucleicAcidChemistryProteinChemistry(1936年JamesSumner)NobelPrizeinChemistry1946分子生物学发展的三大支撑学科EnzymaticnatureofcrystallineProteinBiochemistryWhatgenesare&Howtheyact?分子生物学发展的历程NobelmedalHalfapoundof23-karalgold.2.5inchesacross近半个世纪以来医学，化学中重大突破与成就者NobelPrize分子生物学发展的里程碑与主要内容TheNobelPrizeinChemistry1946forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallizedfortheirpreparationofenzymesandvirusproteinsinapureformJamesBatchellerSumnerJohnHowardNorthropWendellMeredithStanleyCornellUniversityRockefellerInstituteUSARockefellerInstituteUSA1887-19551891-19871904-19711958J.Lederberg(33y)PhagetransductionTheNobelPrizeinChemistry1958forhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulinFrederickSangerCambridgeUniversity1918-Beadle&TatumOnegene--oneenzymeSeveroOchoa(54y)SpainRichphosphatebondsofATP-------EnergyArthurKornberg(41y)DNAreplicationIsolationofDNApolymeraseIBrooklyn1959FrancisCrick(35y)1951分子生物学的重要里程碑JamesWatson(23y)丹麦哥本哈根剑桥大学CavendishLab.M.H.F.Wilkins&RosalindFranklinX~rayphotographofDNAwithhighquality(核糖与磷酸连接成的扭曲绳子，每一节上都有配对的碱基)1951.King’sLab.LondonUniversityUKJamesWatson(34y)FrancisCrick(46y)MauriceWilkins(46y)DNADoubleHelixmodel19531962FrancoisJacob(44y)JacquesMonod(55y)(French)Lac.OperonTheory1965ConceptofmRNA1968R.HolleyH.G.KhoranaM.NirenbergPakistanH.GobindKhorana(46y)HowtosynthesizetripletRNAMarshallNirenberg(41y)GeneticcodonRobertHolley(46y)tRNAphecloverleafstructure1969MaxDelbruck(63y)AlfredHershey(61y)PhagegroupPhageinfectioncycleDNAasgeneticmaterialM.DelbruckA.Hershey1975.HowardTemin(41y)DavidBaltimore(37y)Reversetranscription（引发癌症的内因）TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1978forthediscoveryofrestrictionenzymesandtheirapplicationtoproblemsofmoleculargeneticsWernerArberDanielNathansHamiltonO.SmithSwitzerlandBiozentrumderUniversitätJohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicineBaltimore,USAJohnsHopkinsUniversitySchoolofMedicineBaltimore,USA1929-1928-19991931-TheNobelPrizeinChemistry1980WalterGilbertBiologicalLaboratoriesCambridge,MA,1932-fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacidsFrederickSangerMRCLaboratoryofMolecularBiologyCambridge,GreatBritain1918-TheNobelPrizeinChemistry1980forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNAPaulBergStanfordUniversity1926-1983.BarbaraMcClintock(86y)DNAtransposableelementLastmodifiedMay10,2001Copyright?2001TheNobelFoundationTheOfficialWebSiteofTheNobelFoundationLastmodifiedMay10,2001Copyright?2001TheNobelFoundationTheOfficialWebSiteofTheNobelFoundationLastmodifiedMay10,2001Copyright?2001TheNobelFoundationTheOfficialWebSiteofTheNobelFoundationTheNobelPrizeinChemistry1989fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNARibozymeSidneyAltmanThomasR.CechYaleUniversityNewHaven,CT,USAUniversityofColoradoBoulder,CO,USA1939-1947TheNobelPrizeinChemistry1993forcontributionstothedevelopmentsofmethodswithinDNA-basedchemistryforhisfundamentalcontributionstotheestablishmentofoligonucleiotide-based,site-directedmutagenesisanditsdevelopmentforproteinstudiesMichaelSmithUniversityofBritishColumbiaVancouver,Canada1932