分子生物学导论
生物科学专业优质课分子生物学导论

生物科学专业优质课分子生物学导论生物科学专业优质课——分子生物学导论导言:生物科学专业中的分子生物学导论课程是培养学生对生命系统的分子级基础认识的重要课程之一。
本文就分子生物学导论的相关内容展开讨论,以帮助读者加深对该课程的了解和认识。
一、课程介绍分子生物学作为生物科学的重要分支,研究生命系统中生物分子的结构、功能和相互作用。
本课程旨在对分子生物学的基本原理、实验技术和应用领域进行全面介绍,为学生打下坚实的学科基础,并激发其对生物分子的研究兴趣。
二、分子生物学的基本原理1. 生命系统的分子组成:生物体内包含许多复杂的有机分子,如核酸、蛋白质和多糖等,这些分子构成了生物体的基本组成部分。
2. 基因和遗传信息:基因具有存储和传递遗传信息的功能,是生物体遗传特征的基础,而基因的表达和调控则决定了生物的形态和功能。
3. 蛋白质的结构和功能:蛋白质是生物体内最重要的功能性分子之一,它们参与并调控生物体内的各种生命过程。
4. 分子生物学技术:本课程还将介绍一些常用的分子生物学实验技术,如PCR、DNA测序和基因克隆等,以帮助学生掌握实验中的操作技巧。
三、分子生物学的应用领域1. 生物医学研究:分子生物学的技术手段在生物医学研究中得到广泛应用,如基因诊断、基因治疗和肿瘤基因组学等。
2. 遗传工程和转基因技术:利用分子生物学的手段,可以改造生物体的遗传特性,开展遗传工程和转基因技术研究,为农业和生物制药带来重大突破。
3. 生物能源与生物材料:分子生物学的研究也为生物能源和生物材料的开发和利用提供了重要支持,如生物柴油和生物塑料等。
四、优质课程设计为了提高课程的教学质量,以下是一些优质课程设计的建议:1. 合理设置课程目标和学习要求,确保学生了解课程内容的深度和广度。
2. 采用互动式教学方法,鼓励学生参与课堂讨论和小组合作,提高学生的学习动力和兴趣。
3. 提供充足的案例分析和实践操作环节,帮助学生将理论知识转化为实际应用能力。
考研分子生物学书籍

考研分子生物学书籍考研分子生物学书籍分子生物学是生物学中的一个重要分支,它研究生物体内发生的各种生物分子的结构、功能、相互关系以及它们之间的相互作用。
分子生物学作为生物科学的前沿领域,对于揭示生命的本质和生命过程中的基本规律具有重要意义。
对于广大考研生来说,学习分子生物学是考研生物学专业考试的必备内容。
在此,笔者将推荐几本优秀的考研分子生物学教材供考生参考。
第一本书是《分子生物学导论》(Introductory Molecular Biology)这是一本经典的教材,由美国著名生物学家维尔曼(Wilmanns)教授主编。
该书系统介绍了分子生物学的发展、基本概念、实验技术和研究方法,重点阐述了DNA、RNA、蛋白质的结构和功能,以及基因表达和调控的分子机制。
此外,该书还涵盖了基因组学、蛋白质组学、转录组学、基因工程等前沿课题,为考生提供了全面深入的学习材料。
第二本书是《分子生物学:细胞透视》(Molecular Biology: Cell Perspective)这本教材是美国纽约州立大学生物化学系主任科斯塔(Costa)教授编撰的,具有指导性强、易于理解的特点。
该书全面介绍了分子生物学的基本原理和实验技术,系统论述了DNA、RNA、蛋白质的结构和功能,以及细胞信号传导、凋亡、肿瘤等重要的分子生物学过程。
此外,该书还补充了最新的研究成果和发展趋势,对于学习分子生物学的考生很有参考价值。
第三本书是《分子生物学》(Molecular Biology)这本教材是中国科学院近代物理研究所优秀教师苏小红教授编著的,是国内较权威的分子生物学教材之一。
该书全面系统地介绍了分子生物学的基本知识和实验技术,包括DNA、RNA、蛋白质的结构和功能,基因组学、转录组学、蛋白质组学等前沿领域的研究进展。
此外,该书还重点强调了分子生物学与疾病的关系,阐述了分子生物学在疾病诊断和治疗中的应用。
对于考研生物学专业的考生来说,该书是一本不可多得的参考书。
分子生物学导论--分子生物学实验技术 ppt课件

1. 将1 g叶片用液氮速冻后,迅速研磨成白色粉末,置入1.5 ml 离心管中; 2. 加入600 ul 预热的cTAB提取液65℃水浴提取1 hr,其中每10 min颠倒混
匀1次; 3. 取出离心管,冰浴冷却5 min 后,加入等体积氯仿/异戊醇(24:1),轻
1、根据带的深浅(明暗),估计含量
2、根据杂带的多少,判断纯度
3、根据和对比带(marker)比较, 大概知道片段的大小
Polyacrylamide (聚丙稀酰 胺):
has high resolving capability, and can resolve DNA/RNA that differ from each other as little as a single base pair/nucleotide.
4. 因此,可根据此特性用寡聚脱氧胸苷(OligodT)NA也可用于Northern blot试 验。
提取植物RNA时,要注意的问题:
1)一般用机械研磨的方法破碎植物 组织细胞;
2)要加入蛋白质变性剂,使核蛋白 与RNA分离并释放出RNA;
2.2 植物总RNA的提取与电泳
由于RNA是基因表达过程中非常重要的生物分子,如 mRNA,它携带了DNA的全部编码信息。 RNA的分离是研究基因功能的重要基础之一,在分子生 物学中占有重要的地位。提取的mRNA可用于Northern验。
Agarose (琼脂糖):
(1) a much less resolving
4 kb 3 kb
power than
2 kb
polyacrylamide,
1 kb
(2) but can separate DNA
《分子生物学导论》笔记_学习笔记

《分子生物学导论》笔记第一章:分子生物学概述1.1分子生物学的定义与发展1.2分子生物学的研究对象1.3分子生物学与其他学科的关系1.4分子生物学的重要性第二章:DNA的结构与功能2.1DNA的双螺旋结构2.2DNA的复制机制2.3DNA的修复与重组2.4DNA的功能与基因表达第三章:RNA的类型与作用3.1信使RNA(mRNA)3.2转运RNA(tRNA)3.3核糖体RNA(rRNA)3.4小RNA及其功能第四章:蛋白质的合成与功能4.1转录与翻译过程4.2蛋白质的结构层次4.3蛋白质的折叠与修饰4.4蛋白质的功能与作用机制第五章:基因调控机制5.1基因表达调控的基本概念5.2转录因子与增强子5.3表观遗传学与基因表达5.4RNA干扰与基因沉默第六章:分子生物学的应用6.1分子生物学在医学中的应用6.2分子生物学在农业中的应用6.3分子生物学在生物技术中的应用6.4未来发展与挑战第1章:分子生物学概述分子生物学的定义与发展分子生物学是研究生命现象的分子基础的科学,主要关注生物大分子的结构、功能及其相互作用。
其核心内容包括DNA、RNA和蛋白质的相互关系。
分子生物学的起源可以追溯到20世纪初,随着显微镜技术的发展,科学家们对细胞组成的认识逐渐深入。
1940年代,随着DNA的双螺旋结构被发现,分子生物学开始正式形成。
关键概念包括:DNA(脱氧核糖核酸):遗传信息的载体,结构为双螺旋。
RNA(核糖核酸):在基因表达中起到中介作用,主要类型有信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。
蛋白质:由氨基酸构成,承担细胞内外的多种功能。
重要发展里程碑:1953年,沃森和克里克提出DNA双螺旋结构。
1961年,霍普金斯等人发现RNA的转译机制。
1970年代,基因工程技术的引入,推动了分子生物学的应用。
考点:分子生物学定义的准确描述DNA、RNA和蛋白质的基本功能和相互关系重要历史事件及其影响分子生物学的研究对象分子生物学的研究对象主要包括核酸(DNA和RNA)、蛋白质、酶及其相互作用。
大学二年级生物学课教案分子生物学导论

大学二年级生物学课教案分子生物学导论大学二年级生物学课教案:分子生物学导论引言:分子生物学作为生物学领域的重要分支,研究生物体内基本单位——分子的结构、功能和相互作用。
通过对细胞的分子机制的解析,我们将深入了解生命的本质和机理。
本教案将通过引导学生学习分子生物学的基本概念、实验方法和应用,帮助他们建立对分子生物学的系统性认识。
一、教学目标:1. 了解分子生物学的定义、基本原理和研究对象。
2. 掌握常见的分子生物学实验技术,并能运用于实践。
3. 理解分子生物学在遗传学、生物工程和药物研发等领域的应用。
4. 培养学生的科学思维和实验操作能力。
二、教学重点:1. 分子生物学的基本概念和原理。
2. 常用的分子生物学实验技术。
三、教学内容:一、分子生物学概述A. 分子生物学的定义和发展历程B. 生物分子的结构、功能和相互作用C. 分子生物学在生物学研究中的地位和作用二、DNA与RNA的结构和功能A. DNA分子的结构和双螺旋模型B. RNA分子的结构和功能特点C. DNA复制、转录和翻译过程简介三、基因调控与表达A. 基因的表达和调控B. 转录因子的作用和调控网络C. 基因调控与细胞分化发育的关系四、分子遗传学A. DNA突变和遗传变异B. 基因突变与疾病的关系C. 分子遗传学在种质改良和人类遗传病诊断中的应用五、DNA技术与基因工程A. DNA技术的原理和方法B. 基因工程与转基因技术C. 基因治疗和CRISPR-Cas9技术的应用前景六、分子药理学A. 药物与分子靶点的相互作用B. 药物的制备和筛选方法C. 分子药理学在新药研发中的应用四、教学方法:1. 理论授课:通过讲解、示范和案例分析,深入浅出地介绍分子生物学的基本概念和原理。
2. 实验操作:开展基本的分子生物学实验,如DNA提取、聚合酶链式反应(PCR)等,帮助学生掌握实验技术。
五、教学评价:1. 学生作业和报告:要求学生根据课堂知识编写实验报告和学术论文,以评估他们对分子生物学的理解和应用能力。
英汉对照分子生物学导论Chapter2

No change !
4 / 50
It must be stable / 它必须是稳定的
Age: 15
Agenge !
No change !
5 / 50
3. It must have some capacity for change 3.它必须具有容忍变化的能力
Complementary base pairs
21 / 50
Antiparallel DNA strands 反向平行的DNA链
22 / 50
The DNA double Helix / DNA双螺旋
2 nanometers
Base stacking
1 turn = 10 bases = 3.4 nanometers
10 / 50
1) Nitrogenous base / 含氮碱基
11 / 50
2) Sugar / 糖
No oxygen here !
12 / 50
Ribonucleotides and deoxyribonucleotides 核糖核苷酸 与 脱氧核糖核苷酸
13 / 50
3) Triphosphate / 三磷酸
NH2 65 1N
7 N
8
O
O
O
2 N 4 N9 3
5’ O-―P―O―P―O―P―O―CH2
O
O-
O-
O- HC
4’
CH 1’
CH 3’
CH 2’
OH OH
Adenosine-5’-triphosphate 腺嘌呤核苷-5’-三磷酸
14 / 50
2.2.2 General Structure of Nucleic Acids 2.2.2 核酸的一般结构
分子生物学导论(ppt)

1909年,丹麦遗传学家 W. Johannsen首先使用 “基因”一词。
二十世纪初,美国遗传学家Morgan提
出了基因学说。他指出: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,或者简单地称为基因。
Morgan及其助手发现了连锁遗传
规律,并且第一次将代表某一性 状的基因,同某一特定的染色体
遗传信息的载体。
1953年Watson和Crick提出DNA右手 双螺旋模型,于1962年和Wilkins共享 诺贝尔生理医学奖。
同年,Sanger首次阐明了胰岛素的一级 结构,开创了蛋白质序列分析的先河, 他于1958年获诺贝尔化学奖。
1954年Crick提出遗传信息传递的
中心法则。 1958年,Meselson和Stahl提出了 DNA的半保留复制。
1982年Prusiner提出“感染性蛋白质颗
粒”的存在;次年将这种蛋白颗粒命名
为朊病毒蛋白(prion protein, PrP)。
1997年,Prusiner因为发现朊病毒而获
得诺贝尔生理医学奖。
1984年,德国人Kohler、美国人
Milstein和丹麦科学家Jern由于发
展了单克隆抗体技术而分享了诺贝
1995年6月,德国正式开始HGP。
任务与进展
遗传图谱(genetic map): 定义
又称连锁图谱(linkage map)或遗传连锁 图谱(genetic linkage map),是指人类 基因组内基因以及专一的多态性DNA标记 (marker)相对位置的图谱,其研究经历了 从经典的遗传图谱到现代遗传图谱的过程。
从生物物理学角度的定义 生命有三要素:物质、能量、信息 在生物体的整个运动过程中,贯 穿了物质、能量、信息三者的变化、 协调和统一。
英汉对照分子生物学导论课件Sample

Vocabulary of Day 3 (4/4)
anti-parallel base-stacking major groove minor groove
nanometer denature
denaturation absorbance
absorb adsorb
反向平行的 碱基堆积 (DNA)大沟 (DNA)小沟 纳米 变性(动词) 变性(名词) 吸收(名词) 吸收(动词) 吸附
1) Nitrogenous base / 含氮碱基
2) Sugar / 糖
No oxygen here !
Ribonucleotides and deoxyribonucleotides 核糖核苷酸 与 脱氧核糖核苷酸
3) Triphosphate / 三磷酸
NH2 65 1N
7 N
8
O
O
2.4 DNA in the Cell
2.4 细胞中的DNA
2.5 RNA (Ribonucleic Acid)
2.5 RNA(核糖核酸)
2.6 Experiments
2.6 实验研究
Vocabulary of Day 3 (1/4)
nucleic acid genetic material
inherit nucleotide nitrogenous base triphosphate
1.1
Tm
1.0 65 70 75 80 85 90 95
Temperature
Light absorbance by DNA
DNA对光的吸收
dsDNA
ssDNA
2.1 Properties of a Genetic Material
英汉对照分子生物学导论Chapter 1

41 / 45
Allosteric regulation / 别构调节
42 / 45
Now showing
Allosteric Regulation of Enzymes
File: biophoto7
Life
Allosteric Regulation of Enzymes (2’)
43 / 45
10 / 45
N-terminus and C-terminus / N-末端和 末端 末端和C-末端 末端和
11 / 45
1.2 Protein Conformations / 1.2 蛋白质的构象
1.2.1 Describing Protein Structure 1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding 1.2.1 描述蛋白质 的结构 1.2.2 蛋白质折叠的 化学和物理基础
Parallel and antiparallel β sheets
16 / 45
Tertiary structure / 三级结构
αhelix βsheet Turn
17 / 45
Quaternary structure / 四级结构
One subunitபைடு நூலகம்
18 / 45
1.2.2 Chemical and Physical Basis for Protein Folding
4 / 45
Structures of hydrophobic amino acids
5 / 45
Structures of the hydrophilic amino acids
6 / 45
中国农业大学分子生物学导论实验技术习题

《分子生物学常用实验技术》课堂练习题参考答案学号:姓名:一、填空题。
1.在用SDS分离DNA时,要注意SDS浓度,0.1%和1%的SDS作用是不同的,前者,后者。
2.SDS是一种提取DNA时常用的阴离子去污剂,它可以溶解膜蛋白和脂肪,使细胞膜和核膜破裂,使核小体和核糖体解聚,释放出。
它还可以使蛋白质变性沉淀,也能抑制。
3.在分离DNA时,需要带手套操作,是因为。
4.用酚-氯仿抽提DNA时,通常在氯仿或酚-氯仿中加入少许异戊醇,这是因为有机溶剂异戊醇可以。
另外,异戊醇有助于分相,使离心后的上层含DNA的水相、中间的变性蛋白质相和下层有机溶剂相维持稳定。
5.在分离DNA时,要用金属离子螯合剂,如EDTA和柠檬酸等,其目的是:。
6.在DNA分离过程中,造成DNA分子断裂的因素很多,主要有:、和。
7.在分离DNA时,常用酸变性、碱变性、热变性和来去除蛋白质。
8.用乙醇沉淀DNA的原理是:。
9.用乙醇沉淀DNA时,通常在DNA溶液中加入单价阳离子,如氯化钠和乙酸钠,其目的是。
10.通常可在3种温度下保存DNA:4~5℃、-20℃和-70℃,其中以℃为好。
11.浓缩DNA的方法通常有:包埋吸水法、蒸发法、膜过滤法和。
12.碱裂解法和清亮裂解法是分离质粒的两种常用方法,二者的原理不同,前者是根据,后者是根据。
13.在技术中,DNA限制性酶切片段经凝胶电泳分离后,被转移到硝酸纤维素薄膜上,然后与放射性标记的DNA14.SSC是氯化钠和柠檬酸钠组成的试剂,其中前者作用是:,后者的作用是:。
15.在southern杂交中,DNA转移的速度取决于、和。
16.在重蒸酚中加入1%的8-羟基喹啉及少量β-巯基乙醇,不仅可以防止酚氧化,还可以抑制活性以及。
17.RNA分子经凝胶电泳后按大小不同分开,然后被转移到一张硝酸纤维素膜(尼龙膜)上,同一放射性DNA探针杂交的技术称__。
18.根据Northern杂交结果可以说明__。
《分子生物学》word版

第一章绪论1.分子生物学(Molecular Biology)是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学,是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
狭义的概念偏重于核酸(基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制过程。
也涉及与这些过程相关的蛋白质与酶的结构与功能的研究2.功能基因组学(Functional Genomics or post—Genomics)基因的识别与鉴定基因功能信息的提取与证实基因表达谱的绘制 (microarray)蛋白质水平上基因互作的探测3.蛋白质组学(Proteome)1994年由Wilkins等提出蛋白质组的概念:一个基因组所表达的全部蛋白质。
基因组----固定蛋白质组----动态4.生物信息学(Bioinformatics) 生物大分子的结构与功能信息通过计算机语言到分辨,提取,分析,比较,预测生物信息。
第三章核酸的结构与功能1.DNA 的一级结构:DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式(3´-5´磷酸二酯键)和排列顺序叫做DNA 的一级结构,简称为碱基序列。
一级结构的走向的规定为5´→3´。
不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列顺序,因此携带有不同的遗传信息。
Chargaff首先注意到DNA碱基组成的某些规律性,在1950年总结出DNA碱基组成的规律:·腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等,即 A=T。
·鸟嘌呤和胞腺嘧啶的摩尔数也相等,即G=C。
·含氨基的碱基总数等于含酮基碱基总数,即A+C=G+T。
·嘌呤的总数等于嘧啶的总数,即A+G=C+T。
2.DNA的双螺旋模型特点:a. 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。
b. 磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧,作为可变成分的碱基位于内侧,链间碱基按A—T,G—C配对(碱基配对原则,Chargaff定律)c.右手反平行双螺旋,d.主链位于螺旋外侧,碱基位于内侧两条链e.间存在碱基互补f.螺旋的螺距为3.4nm,直径为2nm,g.螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力3.DNA的双螺旋结构稳定因素:·氢键·碱基堆集力·正负电荷的作用发夹(hairpin):当同一个核酸分子中一段碱基序列附近紧接着一段它的互补序列时,核酸连有可能自身回折配对产生一个反平行的双螺旋结构4.凸环(bulge loop):当互补序列在分子中距离较远时,形成双链区域时产生较大的单链环,如果两个可能的互补序列中的一个包含一段不配对的多余序列时产生凸环。
第1章 分子生物学导论

4 系统生物学
各种组学与生物信息学相互渗透催生系统生物学 系统生物学是研究生命系统复杂性的科学: 结构复杂性、功能复杂性、相互作用复杂性 系统生物学的研究思路和方法:
自上而下:分子行为→组学分析→网络与信息流→生物机制 自下而上:功能产物→组分变化→相互作用网络→生物机制
系统生物学是利用由各种组学获得的数据,在一 个比传统生物学更高层次上分析活生物体的一门 学科。系统生物学将使生命科学由描述式的科学 转变为定量和预测的科学。 系统生物学将在基因组序列的基础上,完成由生 命密码到生命过程的研究。
在农业领域,欧美相继启动了猪、牛、羊、
鸡等主要畜禽的基因组计划,其研究重点是 重要经济性状基因的定位与分析。植物方面, 在完成模式植物拟南芥和水稻基因组全序列 测定的基础上,启动了玉米、大麦、小麦、 油菜、棉花、大豆、番茄等一大批农作物基 因组学的研究。在基因组测序的基础上,把 基因序列与基因功能对应与结合起来,将使 功能基因组学研究全面展开。
(3) 分子生物学的建立和发展
学科基础:1953年Watson and Crick提出双螺旋
结构模型。1956年Kornberg 首先发现DNA聚合酶。 1958年Meselson 及Stahl 证明DNA半保留式复制。 1968年Okazaki 提出DNA不连续复制模型。1972 年证实DNA复制开始需要RNA作为引物。由此,从 理论上解决了遗传信息的贮存、复制与传递的机理。
Jacob Monod:Molecular biology was based on the idea that principal characters of life may be explained with their structures of macromolecules.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
生物大分子结构功能研究(又称结构 分子生物学)
(一)概念:
是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 关系的科学。
(二)结构分子生物学的研究方向:
结构测定; 结构运动变化规律; 结构与功能关系的建立。
(三)结构分子生物学的研究手段
物理和化学手段:X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、中子衍射和各种频谱学方法; 化学合成;
绪论
分子生物学发展的基础
(一)创世说和进化论 三个与生命现象相关的基本问题 生命是怎样起源的? 为什么“有其父必有其子”? 动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的?
生命的起源
创世说(creationist)
圣经 旧约全书
自然起源
奥巴林假说(Oparin hyperthesis)
地球起源早期,空气中包含甲烷、水蒸气、氨和一些 氢气
从物理学角度的定义:“生命”=“负 熵”
热力学第二定律指出,任何自发过程 总是朝着使体系越来越混乱、越来越无 序的方向,即朝着熵增加的方向变化。
生命的演化过程总是朝着熵减少的方 向进行,一旦负熵的增加趋近于零,生 命将趋向终结,走向死亡。
从生物物理学角度的定义 生命有三要素:物质、能量、信息
在生物体的整个运动过程中,贯 穿了物质、能量、信息三者的变化、 协调和统一。
1998国家科技部在上海成立了中国 南方基因中心,由陈竺院士挂帅;
1998年~1999年成立了中国科学院北 京人类基因组中心和北方人类基因 组中心,由中科院遗传所的杨焕明 教授,强伯勤院士等人牵头;
1995年6月,德国正式开始HGP。
任务与进展
遗传图谱(genetic map): 定义
又称连锁图谱(linkage map)或遗传连锁 图谱(genetic linkage map),是指人类 基因组内基因以及专一的多态性DNA标记 (marker)相对位置的图谱,其研究经历了 从经典的遗传图谱到现代遗传图谱的过程。
1986年美国能源部宣布实施这一草案;
1987年美国能源部(DOE)和 国家健康研究院(NIH)为HGP 下拔了经费1.66亿美元,开始筹 建HGP实验室;
1988美国成立了“国家人 类基因组研究中心”由诺 贝尔奖获得者Watson J出 任第一任主任。
世界的行动
1987年,意大利的国家研究委 员会(NRC)组织了15个(后 来发展到30个)实验室,开始 HGP的研究; 1989年2月,英国的HGP开始启 动;
variable number tandem repeat, VNTR) 及微卫星/简短串联重复 (microsatellite / simple tandem repeat, STR)。个数在6000个以上。 其中STR具高度多态性,有的可形成 几十种等位片段,是目前在基因定 位的研究中应用最多的标记系统。
(二)DNA重组技术的建立
关键技术:限制性内切酶、 DNA连接酶及其他工具酶的发 现和应用。
(三)DNA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;
可用于定向改造某些生物基因组结构 可用于基础研究
基因表达调控研究
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(时序调节), 并随着内外环境的变化而不断加以修正 (环境调控)的。基因表达调控研究的主 要方面有:
Provide energy for chemical reactions
什么是生命?生命如何定义?
从生物学角度的定义 从物理学角度的定义 从生物物理学角度的定义 “生命”的完整的、系统的定义
从生物学角度
“生命”被定义为: 由核酸和蛋白质等 物质组成的多分子体系,它具有不断自 我更新、繁殖后代以及对外界产生反应 的能力。
1984年,德国人Kohler、美国人 Milstein和丹麦科学家Jern由于发 展了单克隆抗体技术而分享了诺贝 尔生理医学奖。
1986年,Mullis发明了PCR技 术。1993年Mullis与第一个设 计定点突变的Smith共享了诺贝 尔化学奖。
1988年Waston出任“人类基 因组计划”首席科学家,举世瞩 目的人类基因组测序工作开始启 动。
1990年6月,法国的国家HGP开始启 动;
同月,欧共体通过了“欧洲HGP研 究计划”,主要资助23个实验室;
1990年10月1日 美国国会正式批准 美国的“HGP”启动,计划在15年内 投入至少30亿美元进行人类全基因 组的分析;
1994年初,在吴旻、强伯勤、陈竺 院士和杨焕明教授的倡导下,中国 的HGP开始启动;
1961年,法国科学家Jacob和Monod 提出了调节基因表达的操纵元(operon) 模型,1965年获得诺贝尔生理医学奖。 他们还首次提出了信使核糖酸(mRNA) 的存在及作用。
同年,Nirenberg等人应用合成的 mRNA分子[poly(U)]破译出第一批遗 传密码。
1966年,美国科学家Nirenberg等人破 译了全部的DNA遗传密码,1969年与 Holley和Khorana分享了诺贝尔生理医 学奖。
1910年,德国科学家Kossel首先分离得 到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。
经典遗传学的建立和发展
1865年,奥地利科学家孟德尔 (Gregor Mendel)发表了《植物杂交 试验》一书,提出了遗传学的两条基本 规律:统一律和分离律。他认为: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。
1993年,美国科学家Roberts和 Sharp由于在不连续基因方面的 工作而获得诺贝尔生理医学奖。
1996年,酵母基因组DNA的全 部序列测定工作完成。 2000年6月26日,人类基因组 工作框架图绘制完成
第三节 分子生物学的研究内容
DNA重组技术(基因工程)
(一)DNA重组技术的含义: 指在体外将核酸分子插入病毒、质 粒或其他载体分子,构成遗传物质 的新组合,并将之导入到原先没有 这类分子的寄主细胞内,从而使接 受者产生新的遗传性状的技术。
1909年,丹麦遗传学家 W. Johannsen首先使用 “基因”一词。
二十世纪初,美国遗传学家Morgan提 出了基因学说。他指出: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,或者简单地称为基因。
Morgan及其助手发现了连锁遗传 规律,并且第一次将代表某一性 状的基因,同某一特定的染色体 联系起来。
(二)达尔文学说
1859年达尔文发表了著名的《物种起源》
一书,提出了进化论学说。其进化论思想 的精髓可概括为“物竞天择,适者生存” 几个字。他认为世界上的一切生物都是可 变的,物种的变异是由于大自然的环境和 生物群体的生存竞争造成的。
(三)细胞学说的建立
十七世纪末十八世纪初,荷兰的 Leeuwenhoek制作了世界上第一台显微 镜,并观察了诸多生物样本。 大约与其同时代的Hooke第一个提出“细 胞”一词。
分子生物学手段
人类基因组计划简介
Human Genome Project,HGP
问题的提出
70年代对人类基因组的研究已具有 一定的雏形;
1986年著名遗传学家Mckusick V 提出从整个基因组的层次研究遗传 学的科学称“基因组学”;
同年,诺贝尔奖获得者Dulbecco R在 Science杂志上发表了题为“癌症研究 的转折点——人类基因组的全序列分 析”,得到了世界范围的响应;
1975~1977年,美国人Sanger和 Gilbert发明了快速DNA序列测定技术, 并于1977年完成了噬菌体ΦX174基因 组(5386bp)的序列测定。1980年 Sanger和Gilbert与Berg分享了诺贝尔 化学奖。
1982年Prusiner提出“感染性蛋白质颗 粒”的存在;次年将这种蛋白颗粒命名 为朊病毒蛋白(prion protein, PrP)。 1997年,Prusiner因为发现朊病毒而获 得诺贝尔生理医学奖。
其他说法
生理学的定义:生命体是具有进食、代谢、排泄、呼 吸、运动、生长、生殖和反应性功能的系统; 新陈代谢的定义:生命系统具有界面,与外界经常交 换物质、但不改变自其身性质; 生物化学的定义:生命系统包含着储藏遗传信息的核 酸和调节代谢的酶蛋白; 遗传学的定义:生命系统是通过基因复制、突变和自 然选择而进化的系统; 热力学的定义:生命系统是一个开放系统,它通过能 量流动和物质循环而不断增加内部秩序。
大气紊乱导致强烈的雷电 简单有机物产生并被收集在早期的海洋之中
Earth was very different then!
Essentially no atmospheric O2
Highly corrosive, destroys molecules
Highly energetic
Lightning, volcanic activity, UV radiation high
1967年发现了可将DNA连接起来的 DNA连接酶。
1970年Smith、Qilcox及Kelley分离到 第一种可以在DNA特定位点将DNA分子 切开的限制性核酸内切酶。同年,美国 的Temin和Baltimore发现RNA肿瘤病 毒中存在逆转录酶,他们于1975年共享 诺贝尔生理学奖。
1972年,Berg、Boyer等人第一次成 功地完成了DNA重组实验。 1974年,首次实现了异源真核生物的基 因在大肠杆菌中的表达。
(一)信号转导(singnal transduction) 信号转导: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、 细胞形状或其他细胞功能方面的应答过程。
(二)转录因子研究 转录因子:是指一群能与基因5’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 间与空间表达的蛋白质分子。