分子生物学第1讲绪论[1].pptx
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分子生物学--绪论 ppt课件
• 第二个实验室是加州理工学院的大化学家 莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)实验室。在此 之前，鲍林已发现了蛋白质的α螺旋结构。
• 第三个则是个非正式的研究小组，沃森到 剑桥大学做博士后时，虽然其真实意图是 要研究DNA分子结构，挂着的课题项目却 是研究烟草花叶病毒。比他年长12岁的克 里克当时正在做博士论文，论文题目是 “多肽和蛋白质：X射线研究”。
• 在同一期Nature上，还发表了弗兰克林和威尔金 斯的两篇论文，以实验报告和数据分析支持了沃 森、克里克的论文。
威尔金斯(Maurice Wilkins 1916~2004) 英国物理 学家，剑桥大学
弗兰克林（Rosalind Franklin 1920~1958）英国 物理学家，剑桥大学 分辨出了DNA的两种构型，并成功地拍摄了它 的X射线衍射照片。
分子生物学
主要内容
• 分子生物学的开端 • 生物大分子 • DNA的复制和修复 • 转录 • 翻译 • 分子生物学的研究方法
第一章 分子生物学的开端
内容提要 • 分子生物学开端的标志事件 • 证明DNA就是遗传物质的主要历史事件 • 分子生物学的学科特征
问题1：
科学史上哪些事件和分子生物学的诞生 关系密切？
• 1951年，23岁的生物学博士沃森来到卡文迪什实 验室做博后。到剑桥之前，曾经做过用同位素标 记追踪噬菌体DNA的实验，坚信DNA就是遗传物 质。
关于卡文迪什实验室
• 素以世界物理学家的圣地“麦加”和培养人才的 “苗圃”著称的英国剑桥大学卡文迪什实验室， 由于面向世界广揽优秀的科学人才，在放射性、 原子物理、核物理、分子生物学、射电天文学和 凝聚态物理等方面，取得了大量举世关注的重大 成就。
• 第一个学说是“序列假说”，它认为一段核酸的 特殊性完全由它的碱基序列所决定，碱基序列编 码一个特定蛋白质的氨基酸序列，蛋白质的氨基 酸序列决定了蛋白质的三维结构。
分子生物学 绪论 1
绪论一、医学分子生物学的概念分子生物学（molecular biology）是在分子水平研究生命现象的科学，以研究生命现象的本质为目的，通过对生物大分子核酸、蛋白质等结构、功能及相互作用等的研究来阐明生命的分子基础，探讨生命的奥秘。
医学分子生物学是利用分子生物学的理论与技术，从分子水平研究疾病的发生发展机制，疾病的预测与风险评价，疾病的临床诊断与治疗，疾病的预防与控制的科学。
目前，分子生物学是生命科学中发展最快的领域，并且与诸多学科有着广泛的交叉与渗透，它是生命科学的前沿学科。
二、医学分子生物学研究内容医学分子生物学研究的主要内容有：①生物大分子的结构与功能及分子间的相互作用。
主要研究核酸、蛋白质、酶的结构与功能及蛋白质与蛋白质、核酸与核酸、核酸与蛋白质、核酸与其它生物大分子之间的相互作用。
②基因与基因组。
③遗传信息的传递、表达与调控。
④细胞的增殖与分化：包括癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。
⑤细胞通讯与细胞内信号传导。
⑥分子生物学技术：主要包括分子杂交技术、聚合酶链反应技术、基因工程与蛋白质工程等。
⑦基因与疾病。
⑧基因诊断与基因治疗。
三、分子生物学的发展史分子生物学的重大发现构成了分子生物学的发展历程。
尤其是20世纪50年代，Watson 和Crick提出的DNA双螺旋结构，标志着现代分子生物学的兴起，为揭开人类生命现象的本质，探究疾病现象，实现个性化医学奠定了基础。
1944年，Oswald T. Avery等进行了肺炎双球菌转化实验，证明了遗传物质是DNA。
1953年，Watson和Crick发现了DNA的二级结构—双螺旋结构。
1954年，Crick提出了遗传信息传递的“中心法则”。
1958年，Meselson和Stahl用实验证实了DNA半保留复制模型。
1967年，在大肠杆菌中发现了DNA连接酶。
1969年，Pardue和John等用放射性标记DNA或28S RNA发明了原位杂交技术（ISH）。
分子生物学绪论-PPT精选文档30页
具体过程：
RNA聚合酶（RNA polymerase）以DNA中 的一条链为模板合成互补的一条RNA单链， 将DNA中所蕴含的遗传信息以mRNA的形 式带到蛋白质工厂——核糖体中，在核糖 体中作为多肽链合成的直接模板指导蛋白 质的合成。
2019/11/4
15
因为核糖体本身就含有RNA（rRNA）， Crick最初认为是这种存在于核糖体上的 RNA指导蛋白质的合成。按照这种学说， 每个核糖体只能合成由该核糖体上的rRNA 编码的蛋白质。
1984年Altman发现RNaseP的核酸组分 M1RNA具有催化活性，而该酶的蛋白质部 分C5蛋白并无酶活性；这一发现改变了生物 催化剂的传统概念，具有催化活性的RNA 被称为核酶（ribozyme）。
1989年美国科学家Sidney Altman和Thomas R.Cech因为各自独立地发现某些RNA也具有 生物催化功能而分享了Nobel化学奖。
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24
2019年美国科学家Leland H. Hartwell和英国 科学家Timothy Hunt以及Paul Nurse因为在 细胞周期调控研究中做出的突出贡献而分 享了Nobel生理医学奖。
2019年英国科学家Sydney Brenner、John E.Sulston、美国科学家H.Robert Horvitz因为 在细胞程序性死亡（PCD）和器官发育方 面的贡献而分获了Nobel生理医学奖。
8
二、基因与蛋白质的关系
1902年，Archibald Garrod在研究“尿黑酸症”
时发现这种疾病符合孟德尔隐性遗传规律，
因此推测这种疾病很可能是由一个基因变异
失效而引起的。病人的主要症状是尿液中黑
色素的积累，Garrod据此认为该病是由某条
RNA聚合酶（RNA polymerase）以DNA中 的一条链为模板合成互补的一条RNA单链， 将DNA中所蕴含的遗传信息以mRNA的形 式带到蛋白质工厂——核糖体中，在核糖 体中作为多肽链合成的直接模板指导蛋白 质的合成。
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因为核糖体本身就含有RNA（rRNA）， Crick最初认为是这种存在于核糖体上的 RNA指导蛋白质的合成。按照这种学说， 每个核糖体只能合成由该核糖体上的rRNA 编码的蛋白质。
1984年Altman发现RNaseP的核酸组分 M1RNA具有催化活性，而该酶的蛋白质部 分C5蛋白并无酶活性；这一发现改变了生物 催化剂的传统概念，具有催化活性的RNA 被称为核酶（ribozyme）。
1989年美国科学家Sidney Altman和Thomas R.Cech因为各自独立地发现某些RNA也具有 生物催化功能而分享了Nobel化学奖。
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2019年美国科学家Leland H. Hartwell和英国 科学家Timothy Hunt以及Paul Nurse因为在 细胞周期调控研究中做出的突出贡献而分 享了Nobel生理医学奖。
2019年英国科学家Sydney Brenner、John E.Sulston、美国科学家H.Robert Horvitz因为 在细胞程序性死亡（PCD）和器官发育方 面的贡献而分获了Nobel生理医学奖。
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二、基因与蛋白质的关系
1902年，Archibald Garrod在研究“尿黑酸症”
时发现这种疾病符合孟德尔隐性遗传规律，
因此推测这种疾病很可能是由一个基因变异
失效而引起的。病人的主要症状是尿液中黑
色素的积累，Garrod据此认为该病是由某条
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01绪论ppt课件
The PCR Revolution
PCR has greatly facilitated and revolutionized molecular diagnostics. Its most powerful feature - large amount of copies of the target sequence generated by its exponential amplification, which allows the identification of a known mutation within a single day.
One of the most important biological discovery in the 20th century
Discovery of DNA Structure
Rosalind E. Franklin 1920–1958
The structure of DNA was determined using X-ray diffraction techniques. Much of the original X-ray diffraction data was generated by Rosalind E. Franklin.
2
General Introduction
History of Molecular Biology Contents of Molecular Biology Prospects of Molecular Biology
3
1. General Introduction
If you get the gene, you will get the protein.
10
PCR has greatly facilitated and revolutionized molecular diagnostics. Its most powerful feature - large amount of copies of the target sequence generated by its exponential amplification, which allows the identification of a known mutation within a single day.
One of the most important biological discovery in the 20th century
Discovery of DNA Structure
Rosalind E. Franklin 1920–1958
The structure of DNA was determined using X-ray diffraction techniques. Much of the original X-ray diffraction data was generated by Rosalind E. Franklin.
2
General Introduction
History of Molecular Biology Contents of Molecular Biology Prospects of Molecular Biology
3
1. General Introduction
If you get the gene, you will get the protein.
10
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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拥有特定的空间结构（三维结构）； 在它发挥生物学功能的过程中必定存在着 结构和构象的变化。
1.3 证明DNA就是遗传物质的主要历 史事件
• 多少年来，人们反复提出的几个与一切生 命现象有关的问题：
1）生命是怎样起源的？ 2）为什么“有其父必有其子”？ 3）动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而
来的？
• 1910年，德国科学家Kossel第一个分离了 腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。
• 1953年，Watson和Crick所提出的脱氧核 糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的 传递规律铺平了道路。
• 1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核 酸，质的过程。
分子生物学
（依据朱玉贤的现代分子生物学课件改变）
李兴林
天津科技大学生物工程学院
2008-2009
第一章绪论
现代分子生物学的基本要求
熟知核酸的基本生物化学特性； 熟知生物信息的储存与表达过程； 掌握DNA、RNA和蛋白质的基本代谢过程，特别是基 因的一般结构与生物功能，基因活性的修饰与调节； 掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了解现 代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与基因组学的 新成果，新进展。
1.构成生物体有机大分子的单体在不同生物 中都是相同的；
2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循着 各自特定的规则；
3.某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分 子决定了它的属性。
研究技术
1）DNA重组技术
• 是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不 同DNA片段（基因或基因的一部分）按照人们的 设计定向连接起来，在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。
• 1987年，McClintock由于在50年代提出并发现 了可移动遗传因子（jumping gene或称mobile element）而获得Nobel奖。
• 1993年，美国科学家Roberts和Sharp因发现断 裂基因而获得Nobel奖；Mullis由于发明PCR仪 而与加拿大学者Smith（第一个设计基因定点突 变）共享Nobel化学奖。
• 同年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA 的复制。
• 1962年，Watson和Crick因为在1953年提出 DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获 Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了 Watson-Crick模型。
• 1965年，法国科学家Jacob和Monod提出并证 实了操纵子（operon）作为调节细菌细胞代谢的 分子机制.他们还推测存在一种与DNA序列相互 补、能将它所编码的遗传信息带到蛋白质合成场 所并翻译产生蛋白质的mRNA（信使核糖核 酸）.1972年，Paul Berg（美）第一次进行了 DNA重组.1977年，Sanger和Gilbert（英）第一 次进行了DNA序列分析.
1.2 分子生物学的主要研究内容与基本定理
主要研究内容：
• 一切生物体中的各类有机大分子都是由完 全相同的单体，如蛋白质分子中的20种氨 基酸、DNA及RNA中的8种碱基所组合而 成的。
• DNA重组技术(基因工程) • 基因表达调控(核酸生物学) • 生物大分子结构功能(结构分子生物学)
基本定理：
3）结构分子生物学研究
• 三维结构及其运动规律，研究生物大分子 特定的空间结构及结构的运动变化与其生 物学功能的关系。X射线衍射的晶体学（又 称蛋白质晶体学）二维和多维核磁共振法 液相结构电镜三维重组、电子衍射、中子 衍射和各种频谱学方法研究生物高分子的 空间结构。
• 一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或 多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两 个前提：
• 此外，Griffith（1928）及Avery（1944）等人 关于致病力强的光滑型（S型）肺炎链球菌DNA 导致致病力弱的粗糙型（R型）细菌发生遗传转 化的实验;1952年， Hershey和Chase：关于 DNA是遗传物质的实验;Crick于1954年所提出的 遗传信息传递规律（即中心法则）；Meselson 和Stahl（1958）关于DNA半保留复制的实 验;Yanofsky和Brener（1961）年关于遗传密 码三联子的设想都为分子生物学的发展做出了重 大贡献。
• 我国生物科学家吴宪20世纪20年代与汪猷、张昌 颖等人一道完成了蛋白质变性理论、血液生化检 测和免疫化学等一系列有重大影响的研究。
• 20世纪中下叶，我国科学家相继实现了人工全合 成有生物学活性的结晶牛胰岛素，解出了三方二 锌猪胰岛素的晶体结构，采用有机合成与酶促相 结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人 工全合成。
教材与主要参考书
朱玉贤、李毅《现代分子生物学》 第二版（2002）
Benjamin Lewin --Genes VII Brown --Genomes (1999) Lehninger：Principles of Biochem. (2000)
1.1现代分子生物学史中的主要里程碑
• 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。
• DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程 及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结 晶，而限制性内切酶DNA连接酶及其他工具酶的 发现与应用则是这一技术得以建立的关键。
2）基因表达调控研究
• 蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动， 而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由 核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码， 所以，基因表达实质上就是遗传信息的转 录和翻译过程。
• 1847年，Schleiden和Schwann提出“细胞学说”，证 明动、植物都由细胞组成。
• 孟德尔在1857年到1864年间，用豌豆做杂交试验，孟德 尔总结出生物遗传的两条基本规律：第一，当两种不同植 物杂交时，它们的下一代可能与亲本之一完全相同，他把 这一现象称为统一律。孟德尔认为，生物的每一种性状都 是由遗传因子控制的，这些因子可以从亲代到子代，代代 相传。
1.3 证明DNA就是遗传物质的主要历 史事件
• 多少年来，人们反复提出的几个与一切生 命现象有关的问题：
1）生命是怎样起源的？ 2）为什么“有其父必有其子”？ 3）动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而
来的？
• 1910年，德国科学家Kossel第一个分离了 腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。
• 1953年，Watson和Crick所提出的脱氧核 糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的 传递规律铺平了道路。
• 1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核 酸，质的过程。
分子生物学
（依据朱玉贤的现代分子生物学课件改变）
李兴林
天津科技大学生物工程学院
2008-2009
第一章绪论
现代分子生物学的基本要求
熟知核酸的基本生物化学特性； 熟知生物信息的储存与表达过程； 掌握DNA、RNA和蛋白质的基本代谢过程，特别是基 因的一般结构与生物功能，基因活性的修饰与调节； 掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了解现 代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与基因组学的 新成果，新进展。
1.构成生物体有机大分子的单体在不同生物 中都是相同的；
2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循着 各自特定的规则；
3.某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分 子决定了它的属性。
研究技术
1）DNA重组技术
• 是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不 同DNA片段（基因或基因的一部分）按照人们的 设计定向连接起来，在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。
• 1987年，McClintock由于在50年代提出并发现 了可移动遗传因子（jumping gene或称mobile element）而获得Nobel奖。
• 1993年，美国科学家Roberts和Sharp因发现断 裂基因而获得Nobel奖；Mullis由于发明PCR仪 而与加拿大学者Smith（第一个设计基因定点突 变）共享Nobel化学奖。
• 同年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA 的复制。
• 1962年，Watson和Crick因为在1953年提出 DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获 Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了 Watson-Crick模型。
• 1965年，法国科学家Jacob和Monod提出并证 实了操纵子（operon）作为调节细菌细胞代谢的 分子机制.他们还推测存在一种与DNA序列相互 补、能将它所编码的遗传信息带到蛋白质合成场 所并翻译产生蛋白质的mRNA（信使核糖核 酸）.1972年，Paul Berg（美）第一次进行了 DNA重组.1977年，Sanger和Gilbert（英）第一 次进行了DNA序列分析.
1.2 分子生物学的主要研究内容与基本定理
主要研究内容：
• 一切生物体中的各类有机大分子都是由完 全相同的单体，如蛋白质分子中的20种氨 基酸、DNA及RNA中的8种碱基所组合而 成的。
• DNA重组技术(基因工程) • 基因表达调控(核酸生物学) • 生物大分子结构功能(结构分子生物学)
基本定理：
3）结构分子生物学研究
• 三维结构及其运动规律，研究生物大分子 特定的空间结构及结构的运动变化与其生 物学功能的关系。X射线衍射的晶体学（又 称蛋白质晶体学）二维和多维核磁共振法 液相结构电镜三维重组、电子衍射、中子 衍射和各种频谱学方法研究生物高分子的 空间结构。
• 一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或 多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两 个前提：
• 此外，Griffith（1928）及Avery（1944）等人 关于致病力强的光滑型（S型）肺炎链球菌DNA 导致致病力弱的粗糙型（R型）细菌发生遗传转 化的实验;1952年， Hershey和Chase：关于 DNA是遗传物质的实验;Crick于1954年所提出的 遗传信息传递规律（即中心法则）；Meselson 和Stahl（1958）关于DNA半保留复制的实 验;Yanofsky和Brener（1961）年关于遗传密 码三联子的设想都为分子生物学的发展做出了重 大贡献。
• 我国生物科学家吴宪20世纪20年代与汪猷、张昌 颖等人一道完成了蛋白质变性理论、血液生化检 测和免疫化学等一系列有重大影响的研究。
• 20世纪中下叶，我国科学家相继实现了人工全合 成有生物学活性的结晶牛胰岛素，解出了三方二 锌猪胰岛素的晶体结构，采用有机合成与酶促相 结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人 工全合成。
教材与主要参考书
朱玉贤、李毅《现代分子生物学》 第二版（2002）
Benjamin Lewin --Genes VII Brown --Genomes (1999) Lehninger：Principles of Biochem. (2000)
1.1现代分子生物学史中的主要里程碑
• 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。
• DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程 及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结 晶，而限制性内切酶DNA连接酶及其他工具酶的 发现与应用则是这一技术得以建立的关键。
2）基因表达调控研究
• 蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动， 而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由 核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码， 所以，基因表达实质上就是遗传信息的转 录和翻译过程。
• 1847年，Schleiden和Schwann提出“细胞学说”，证 明动、植物都由细胞组成。
• 孟德尔在1857年到1864年间，用豌豆做杂交试验，孟德 尔总结出生物遗传的两条基本规律：第一，当两种不同植 物杂交时，它们的下一代可能与亲本之一完全相同，他把 这一现象称为统一律。孟德尔认为，生物的每一种性状都 是由遗传因子控制的，这些因子可以从亲代到子代，代代 相传。