一章分子生物学绪论.ppt

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Restriction enzyme
Ligase
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Restriction enzyme
Ligase
Herbert
Boyer,
Stanley
Cohen
1972年获得 第一个重组 DNA分子
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Herbert Boyer
到目前为止，科学家已经几乎能随心所欲地把任何DNA分子切割
分子生物学
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第一章 绪 论
本章主要内容
一、分子生物学的基本含义 二、分子生物学的主要研究内容 三、分子生物学的发展简史 四、分子生物学在兽医上的应用
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Why?
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一、分子生物学的基本含义
是从分子水平研究生命本质，以核酸和 蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信 息和细胞信息传递中的作用为研究对象的 一门新兴学科。
• 基因组:一个细胞（或生物体）内所有基 因的组合
• 功能基因组学：研究基因组内每个基因 的具体功能及其相互关系
• 蛋白质组计划：后基因组计划，研究蛋 白质的组成、功能
• 生物信息学：以计算机为工具对生物信息进
行储存、检索和分析
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染色体—DNA—氨基酸
但是，如果没有分离和富集单一DNA分 子的技术，科学家就无法对这类物质进 行直接的生化分析。
两大技术保证：
1.DNA的体外切割和连接
1962年Arber 发现限制性核酸内切酶，1967Gellert发现了 DNA 连接酶DNA ligase covalently links two DNA strands
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以 质 粒 为 载 体 的
DNA 克 隆 过 程
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目录
DNA重组技术
1、可用于定向改造某些生物的基因组结构， 提高其经济价值； 2、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中 产量很低的多肽 ； 3、可被用来进行基础研究 。
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人染色体及其标准带纹 （常染色体和性染色体）
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三、分子生物学简史
20世纪70s以后
20世纪50s至20世纪70s 19世纪至20世纪50年代
改造生命的发展阶段 初步认识生命本质 建立和发展阶段 准备和酝酿阶段
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（一）准备和酝酿阶段
• 产生了两点对生命本质的认识上的重大突 破：即确定了蛋白质是生命的主要物质基础 和生物遗传的物质是DNA。
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repliDcaN ttr Aiaon n scRrN itp Artainosnla Ptriootne
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reverse transcrirtion
（二）基因的表达调控
信号转导研究 转录因子（transcription factor ）研究 RAN剪接
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信号转导研究
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转录因子研究
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真核基因结构的不连续性
真核生物帽子结构的加入在细胞 核内完成，而且是在RNA链开始 合成后即加入。
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真核基因结构的不连续性
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RNA剪辑
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RNA剪辑
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成一系列不连续的片段，再利用凝胶电泳技术将这些片段按照分子量大 小逐一分开，以供下一步研究。
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蛋白质是生命的主要物质基础
1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母 提取液，实现了发酵，提出酶是生物催化剂。
1902年Email Fisher证明蛋白质结构 是多肽。
1953年Sanger和Thompson完成了第一 个多肽分子 --胰岛素A链和B链的氨基酸 全序列分析。
Jacob and Monod
2 蛋白质结构与功能的深入研 究
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一个碱基突变—氨基酸变异—蛋白质变异—人类疾病 （镰刀性贫血病：谷氨酸—缬氨酸）
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（三）初步认识生命本质并开始改造生命 的深入发展阶段
1950年Pauling和Corey提出了α--角 蛋白的α－螺旋结构模型。
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生物遗传的物质是ＤＮＡ
基因的分子载体是DNA而不是蛋白质，
1928 Frederick Griffith &1944 Oswald Avery Transformation of
Streptococcus pneumoniae肺炎双球菌转化因子实验
（三）生物大分子的结构功 能研究
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• 生物大分子在发 挥生物学功能时，必 须具备两个前提：
• A 它拥有特定的空间 结构（三维结构）
• B 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。
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（四）基因组、功能基因组与生物信息学研究
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二 、分子生物学研究内容
● DNA重组技术（基因工程） ● 基因的表达调控 ● 生物大分子的结构和功能研究(结构分子生
物学） ● 基因组、功能基因组与生物信息学研究
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（一）DNA重组技术 目的是将不同DNA片段（如某个基因或基 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。
Injection
Results
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1952年Hershey和Chase证实噬菌体DNA侵染细菌实验
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（二）现代分子生物学的建立 和发展阶段
1 中心法则的建立和完善
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50年代末至60年代，相继提出了“中心法则”和操纵子 学说, 成功地破译了遗传密码，充分认识了遗传信息的 流动和表达。
Fra Baidu bibliotek
Living S cells
Living R cells
capsule
Heat killed S cells
Heat killed S cells mixed with living R cells
Living S cells in blood sample from dead mouse
Bacterial Strain