第一讲 绪论 分子生物学(林学专业) PPT课件
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第一章 绪论3分子生物学课件
1.3 分子生物学与生物化学之间的关系
分子生物学发展的三大支撑学科： 1、细胞学：研究细胞的结构与功能。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。 2、遗传学：研究基因的遗传与变异。基因结构，基 因复制，基因表达，基因重组，基因突变。 3、生物化学：研究活性物质代谢规律。
第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元，标志
着人类认识生命本质并能主动改造生命的新时期开始，
1980年。
5. 1975年，Kohler和Milstein巧妙地创立了
淋巴细胞杂交瘤技术，获得了珍贵的单克隆抗体；
1984年。
6. 1975-1977年，Sanger和Gilbert发明了 DNA序列测定技术；1977年第一个全长5387个核苷 酸的Φ X174基因组序列由Sanger测定完成；1980年， 1958年。
划，2003年4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经
过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。
3. PCR技术的建立（1983年，Mullis，PCR被喻 为加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”的 技术，1993年）。 4. 单克隆抗体及基因工程抗体的发展和应用 （生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激 素、胰岛素等，疾病的诊断、治疗和研究）。 5. 基因表达调控机理（反义RNA技术、RNAi干扰、 基因芯片）。 6. 细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域（G 蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。 7. 基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新 的前沿领域。
分子结构生物学 分子发育生物学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子遗传学 分子数量遗传学
分子神经生物学
分子育种学 分子肿瘤学
[课件]第一章 绪论3分子生物学PPT
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一本教材：
赵亚华 编著.
《基础分子生物学 教程》(第二版).
科学出版社, 2008
四本参考书：
1 、朱玉贤，李毅，郑晓 峰 编著.
《现代分子生物学》
（第三版）.
高等教育出版社，2009
2、郑用琏 主编.
《基础分子生物学》.
高等教育出版社，2010
3、杨歧生 编著.
《分子生物学》.
浙江大学出版社，2004
结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。
结构分子生物学研究内容主要包括：
1、生物大分子结构的测定；
2、生物大分子结构运动变化规律的探索； 3、生物大分子结构与功能相互关系的建立。
分子生物学研究内容:
（1）基因表达调控——————核酸生物学；
（2）生物大分子结构功能———结构分子生物学；
（3）DNA重组技术——————基因工程。
1、魏群 主编.
《分子生物学实验指
导》(第2版).
高等教育出版社，2010
2、郝福英，朱玉贤，朱圣庚，
等 编著.
《分子生物学实验技术》.
北京大学出版社，2003
两本分子生物学实
验参考书目：
1、Sambrook J.等.(黄培
堂译).
《分子克隆实验指南 （ 第三版）》.
科学出版社，2002
2、Ausubel F.等.（马
第一章 绪论 3分子生物学 课件
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
分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科
分子结构生物学 分子发育生物学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子遗传学 分子数量遗传学
分子神经生物学
分子育种学 分子肿瘤学
分子生物学 PPT课件
• 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经 生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科 学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如 分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病 毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。 分子生物学是生命科学的核心前沿。
• 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百 态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例 如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外， 遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核 酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋 白质的有序合成，也表现出高度一致性。
• （五）小分子RNA研究进展
• 1993年，Lee RC等发现线虫(C.elegans) lin-4基 因编码的小分子RNA，其长度为22～61个核苷 酸——反义RNA。
• 反义RNA能与lin-14 mRNA的3ˊ非翻译区 （untranslated region，UTR）反义互补结合，阻 断lin-14的翻译，降低线虫早期发育阶段lin-14 蛋白的水平。
• 因此，分子生物学技术已成为推动生物 科学的各个领域向分子水平发展的重要 工具或手段，也是服务于人类和社会， 推动医药和工、农业发展的强大动力。
二、分子生物学的研究内容
• 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 • 1、核酸分子生物学： • 主要研究核酸的结构及其功能。 • 2、蛋白质分子生物学：
• 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、 DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、 二级结构和三维结构与功能的分析技术。
• 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分 子生物学技术的核心。
• 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基 因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。
第一章 分子生物学绪论课件
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3
1.1.1 创世说与进化论
多少年来，人们常常会反复提出3个与生命现象有关的 问题。 ① 生命的起源：生命是怎样起源的？ ② 生物的遗传：为什么“有其父必有其子”？ ③ 生物的发育：动、植物个体是如何从一个受精卵发育
而来的？
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4
直到19世纪初，西方人一直相信基督教的宣传，相信 上帝先创造了花草树木、世间万物，后来又创造了男人 亚当，再从亚当身上抽出一根肋骨，这就成了女人夏娃。 亚当、夏娃婚配繁衍产生了人类。
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1
1.1 绪论 现代生物学研究的目的是要在分子水平上阐明细胞活动
的规律，揭示生命的本质。从20世纪40年代开始，无数生命 科学家用他们的智慧和汗水，赢得了20世纪自然科学最伟大 的革命——揭开生物遗传的谜底。
主要体现：DNA的结构与功能、RNA在蛋白质生物合成中 的作用、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达调控等 机制的阐明。
蛋白质是生活细胞中所有化学反应的催化剂。
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PPT学习交流Βιβλιοθήκη 16PPT学习交流
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孟德尔两条基本遗传规律的含义 A.生物的每一种形状都是由遗传因子控制的,而这些因子 以从亲代到子代，代代相传； B.在体细胞内遗传因子成对存在的，其中一个来自父本， 一个来自母本； C.在形成配子时，成对的遗传因子彼此分开，单独存在； D.有些遗传因子以显性形式存在，有些以隐性形状。
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20
由于孟德尔的研究方法和结论都远远超过了当时的科 学认识水平，他的这些研究成果和见解，并没有立即引起 生物学界的注意和重视，1884年逝世。
第一讲 绪论 分子生物学(林学专业) PPT课件
牛
转入生长激素基因,
提高产奶量
分子生物学技术的应用
转基因动物
获得人的凝血酶原
转 基 因
激活剂,凝血因子,尿 激酶等
羊
改变羊毛的颜色
分子生物学技术的应用
转基因动物
ห้องสมุดไป่ตู้
转 基
生长激素基因
因 猪
人的血红蛋白基因
分子生物学技术的应用
人类基因组计划（HGP）
• 加深人类对自身的了解 • 对基因表达调控深入研究 • 认识遗传疾病以及癌症等的 •致病机理
分子生物学的发展历程
(三)重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶 段
➢ 转基因动植物的培育成功 ➢ PCR技术的发明 ➢ 遗传图谱的构建 ➢ 人类基因组计划和后基因组计划
分子生物学技术的应用
转基因植物
1、品种选育：抗逆性、增产、提高营养价值等 2、作为生物反应器生产人们所需产品
分子生物学技术的应用
功能基因组学
基因组表达及调控的研究 人类基因信息的识别和鉴定 基因功能信息的提取和鉴定 测序和基因多样性分析 比较基因组学
分子生物学的发展趋势
蛋白质组学
蛋白质的表达水平 翻译后的修饰 蛋白质与蛋白质相互作用
分子生物学的发展趋势
生物信息学
生物信息学是综合运 用生物学、信息学、数 学以及计算机科学等诸 多学科的理论和方法， 处理和分析大规模复杂
第一讲 绪论 分子生物学(林学专业) PPT课件
分子生物学的主要研究内容
结构分子生物学 基因表达与调控 DNA重组技术 基因组与生物信息学
分子生物学与其他学科的关系
分子生物学是生物化学、生物物理学、 遗传学、细胞学、微生物学、信息科学 等多个学科相互渗透和融合而产生发展 起来的。所有生命活动的一致性，都是 生物范围内所有生物科学在分子水平上 的统一。
分子生物学 第一章 绪论 PPT课件
Friedrich Miescher (1844-1895)
1869年 法国的米歇尔从白细胞核中分离出DNA
1879年
德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体 1903年
Wilhelm Ludwig Johannsen 1857～1927
美国细胞学家萨顿提出了遗传的染色体学说
1909年
丹麦生物学家约翰逊创造了基因（gene）一词
解决可能引发的伦理,法律和社会问题
物种 DNA数量
HBV 3.2kb
噬菌体 49kb
大肠杆 4000kb
酵母 17000kb
果蝇 164000kb
人 3000000kb
分级鸟枪测序法
基因组DNA细菌人工染色体 DNA克隆的排序（物理作图）
分段测序
随机打断后克隆 DNA测序
DNA序列的组装
基因组测序 的一般流程
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔生理和医学奖
诺贝尔化学奖 诺贝尔生理和医学奖
1975年 D.Baltimore 逆转录酶，DNA病毒
诺贝尔生理和医学奖
H.M.Temin
R.Dolbeco
1978年 W.Arber
DNA限制性内切酶
诺贝尔生理和医学奖
D.Nathens
H.O.Smith
1980年 P.Berg
1994 Transgenic tomatoes sold in the shops
Two methods of producing transgenic mice
转基因 动物的 一般制 备过 程。
转基因动 物的一般 制备过程 （续）。
1988 Transgenic sheep
1989 a transgenic pig
分子生物学基础-绪论PPT教学课件
• 1953年Watson 和Crick 发现了DNA的双螺旋结构.
• 1957年，Kornberg在大肠杆菌中发现DNA聚合酶 I.
2021/01/21
3
. 1958年M．Meselson和F．W．Stahl 提出了DNA半保留复制 模型.
．1959年S．Ochoa发现RNA聚合酶.
．1965年，S．W．Holley完成了第一个酵母丙氨酸 tRNA的 核苷酸全序列测定
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9
四、分子生物学在医学领域的应用
（一） 疾病诊断
（1）Mckusick著人类基因和遗传病。 单基因病：1996年1487种， 至2001年，12714种，增加11327种
（2）老年人三大疾病： 心脏病、高血压、糖尿病属多基因遗传。
2021/01/21
10
（3）早老性痴呆
医学上称为阿尔茨海默氏病(Alzheimer disease AD) 易感基因：1、14、19、21 1：早老素基因Ⅱ，发病年龄较晚
集落刺激因子colony stimulating factor,CSF
肿瘤坏死因子tumor necrosis factor,TNF
松2弛021素/01/r21elaxin
溶血栓剂thrombolytics
6
1992年利用生物工程技术的产品的专利在全世界有2000 种以上，有400多种基因工程药物目前正在临床试验中，处于 实验室研制阶段的数以千计。在美国较大的生物技术公司有
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7
2、基因工程疫苗 40年代以前,由受染动物组织制备的病毒疫苗为第一代
产品(狂犬病疫苗等) ； 在40—60年代,由受染组织培养细胞制备的为第二代(如
脊髓灰质炎、麻疹、风疹、腮腺炎 苗等 ); 60年代以来, 用基因工程技术生产的病毒疫苗则为第三
• 1957年，Kornberg在大肠杆菌中发现DNA聚合酶 I.
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. 1958年M．Meselson和F．W．Stahl 提出了DNA半保留复制 模型.
．1959年S．Ochoa发现RNA聚合酶.
．1965年，S．W．Holley完成了第一个酵母丙氨酸 tRNA的 核苷酸全序列测定
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四、分子生物学在医学领域的应用
（一） 疾病诊断
（1）Mckusick著人类基因和遗传病。 单基因病：1996年1487种， 至2001年，12714种，增加11327种
（2）老年人三大疾病： 心脏病、高血压、糖尿病属多基因遗传。
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（3）早老性痴呆
医学上称为阿尔茨海默氏病(Alzheimer disease AD) 易感基因：1、14、19、21 1：早老素基因Ⅱ，发病年龄较晚
集落刺激因子colony stimulating factor,CSF
肿瘤坏死因子tumor necrosis factor,TNF
松2弛021素/01/r21elaxin
溶血栓剂thrombolytics
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1992年利用生物工程技术的产品的专利在全世界有2000 种以上，有400多种基因工程药物目前正在临床试验中，处于 实验室研制阶段的数以千计。在美国较大的生物技术公司有
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2、基因工程疫苗 40年代以前,由受染动物组织制备的病毒疫苗为第一代
产品(狂犬病疫苗等) ； 在40—60年代,由受染组织培养细胞制备的为第二代(如
脊髓灰质炎、麻疹、风疹、腮腺炎 苗等 ); 60年代以来, 用基因工程技术生产的病毒疫苗则为第三
分子生物学绪论 PPT课件
➢ 小 的 核 酸 片 段 (<50bp) 常 被 称 为 寡 核 苷 酸 (oligonucleotide) 。 自 然 界 中 的 DNA 和 RNA 的 长度可以高达几十万个碱基。
DNA双螺旋结构的多样性
二、分子生物学早期理论形成期
1953，DNA双螺旋模型建立－－－－ 1970年，James Watson 第二版 《Molecular biology of the gene》标志 分子生物学开始有DNA
RNA
蛋白`1 质
逆转录 1970年H.Temin
1961-1969 Nirenberg 破译遗传密码
遗 传 密 码 表
三、20世纪70年代以来分子生物学飞速发展
1、逆转录酶 2、限制性内切酶、连接酶 3、断裂基因 4、DNA测序 5、核酶 6、PCR发明 7、增强子等调控序列 8、转基因动物 9、基因治疗 10、人类基因组计划
48
串珠状染色质
49
遗传信息的传递
遗传物质是DNA，遗传单位是基因，遗传信息贮存 于DNA中,通过半保留和半不连续复制传递到子代细 胞中。分子生物学核心是研究遗传信息及其传递
50
(1) DNA结构
DNA的基本结构单位——单脱氧核糖核苷酸
磷酸
脱氧核糖
碱基
脱氧核糖核苷
脱氧核糖核苷酸
51
碱基种类
c. 人类“种属”之间没有本质的区别； d. 存在 “热点”和大片 “荒漠”； e. 男性的基因突变率是女性的两倍； f. 约有200个基因来自细菌基因； g. 基因重排更复杂
沿DNA双轨的“淘金”热浪势不可挡，因 为这是最好的致富道路之一。
Gene = Money
知识和理论的致富 ▪ 人类基因组的DNA序列－－破译全部基
DNA双螺旋结构的多样性
二、分子生物学早期理论形成期
1953，DNA双螺旋模型建立－－－－ 1970年，James Watson 第二版 《Molecular biology of the gene》标志 分子生物学开始有DNA
RNA
蛋白`1 质
逆转录 1970年H.Temin
1961-1969 Nirenberg 破译遗传密码
遗 传 密 码 表
三、20世纪70年代以来分子生物学飞速发展
1、逆转录酶 2、限制性内切酶、连接酶 3、断裂基因 4、DNA测序 5、核酶 6、PCR发明 7、增强子等调控序列 8、转基因动物 9、基因治疗 10、人类基因组计划
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串珠状染色质
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遗传信息的传递
遗传物质是DNA，遗传单位是基因，遗传信息贮存 于DNA中,通过半保留和半不连续复制传递到子代细 胞中。分子生物学核心是研究遗传信息及其传递
50
(1) DNA结构
DNA的基本结构单位——单脱氧核糖核苷酸
磷酸
脱氧核糖
碱基
脱氧核糖核苷
脱氧核糖核苷酸
51
碱基种类
c. 人类“种属”之间没有本质的区别； d. 存在 “热点”和大片 “荒漠”； e. 男性的基因突变率是女性的两倍； f. 约有200个基因来自细菌基因； g. 基因重排更复杂
沿DNA双轨的“淘金”热浪势不可挡，因 为这是最好的致富道路之一。
Gene = Money
知识和理论的致富 ▪ 人类基因组的DNA序列－－破译全部基
分子生物学(全套课件396P)pptx
DNA修复机制包括直接修复、 切除修复、重组修复和SOS修 复等，用于维护DNA分子的完 整性和稳定性。
PART 03
RNA结构与功能
REPORTING
RNA种类及特点
mRNA（信使RNA）
携带遗传信息，指导蛋白质合成。
rRNA（核糖体RNA）
与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的 场所。
tRNA（转运RNA）
分子生物学(全套课件 396P)pptx
REPORTING
• 分子生物学绪论 • DNA结构与功能 • RNA结构与功能 • 蛋白质合成与功能 • 基因表达调控机制 • DNA损伤修复与重组技术
目录
PART 01
分子生物学绪论
REPORTING
分子生物学定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的结 构和功能，究生物大分子的结构和功能方面有很多交 叉，但分子生物学更侧重于在分子水平上揭示生命现象的本质。
与细胞生物学的关系
分子生物学与细胞生物学在研究细胞的结构和功能方面密切相关，但 分子生物学更侧重于研究细胞内的分子机制和信号传导。
与医学的关系
分子生物学在医学领域有着广泛的应用，如基因诊断、基因治疗和药 物研发等，为医学的发展提供了重要的理论和技术支持。
THANKS
感谢观看
REPORTING
识别并携带氨基酸，参与蛋白质合成。
其他非编码RNA
如microRNA、siRNA等，参与基因表达调 控。
RNA转录后加工与修饰
01
02
03
04
5'端加帽
在mRNA的5'端加上甲基鸟嘌 呤帽子结构，保护mRNA不被
降解。
3'端加尾
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