分子生物学 第一章

I consider molecular biology to be the study of genes and their activities at the molecular level, including transcription,
translation, DNA replication,
Let’s work together to make this course a great experience in your life. I am looking forward to have a wonderful semester with all of you. Hope that you all enjoy the course.
Welcome to My Molecular Biology
Lecture
当你进入实验室时，要像脱去外衣那 样放下你的想象力，因为实验操作不能有 一丁儿点的想象，否则，你对事物的观察 就会受到影响，而当你翻开书本的时候， 你又必须尽可能展开想象的“翅膀”，否 则，你就不可能走在别人的前面。
——朱玉贤
1. 动态： （1） 人类基因组计划（Human Genome Project) 2000年6月26日
美国、英国、日本、法国、德国和中国
90%序列的工作框架图（Work Frame)
2003年4月14日，美国联邦国家人类
基因组研究项目负责人弗朗西斯· 柯林斯
博士在华盛顿宣布，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，人类基因组 计划所有目标全部实现 。
2001年，美国 Hartwell，英国Hunt和Nurse
2002年化学奖
美国教授约翰· 芬恩
日本化学工程师田中耕一 瑞士教授库尔特· 维特里希
他们在生物化学领域
的研究成果使人类在治
疗癌症、疯牛病、老年
痴呆症等顽症方面取得 突破
2002年生理学或医学奖 美国生物学家罗伯 特· 霍维茨 英国的悉尼· 布雷内 英国的约翰· 苏尔斯顿 在基因学研究方面作出
正确解释：
死S菌体+活R型菌体，产生荚膜多糖
二、 Chargaff规律及DNA双螺旋 模型
1、Chargaff规律 2、DNA双螺旋模型 1953年 Waston（美） Crick （英）
NATURE April 25,1953
MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid (D.N.A). This structure has novel feature which are of considerable biological interest.
二、分子生物学的历史回顾
分子生物学与分子遗传学的发展，从40年代起，在理论和技术
方面奠定了雄厚的基础。
（一）理论上的三大发现 1. 40年代，Avery发现了生物遗传物质的化学本质是DNA 2. 50年代，Walson-crick提出了DNA结构的双螺旋模型， 搞清楚了生物遗传的分子机制 3. 60年代，确定了遗传信息的传递方式：
DNA→RNA→Protein
（二）技术上的三大突破 1、限制性核酸内切酶与连接酶的发现，使得DNA 分子的体外切割与连接成为可能
2、克隆的载体及大肠杆菌转化体系的建立，使得
重组DNA得以复制和表达 3、琼脂糖凝胶电泳及Southern转移杂交技术的发 明，推动了基因工程技术的发展
三、分子生物学的概念
六、分子生物学的目标及任务
目标：了解生命本质，揭示生命运动的规律
任务：
1.分离克隆基因（clone） 2.确定基因的结构（ structure ） 3. 基因的功能研究（ function ） 4.基因表达调控研究（ express control ）
第二节 分子生物学的发展简史
一、DNA的发现 1928年、Griffith

人类基因组中存在“热点”和大片“荒
漠”
人类基因组序列中所谓的“荒漠”就是包
含极少或根本不包含基因的部分，基因组上大
约1／4的区域是长长的、没有基因的片段。基
因密度在第17、第19和第22号染色体上最高，
在X染色体、第4、第18号和Y染色体上相对贫 瘠。

35.3%的基因组包含重复的序列
这意味着所有这些重复序列，即原来被认
1 . 分子克隆实验指南 2. 精编分子生物学实验指南 3. PCR技术实验指南 4. 分子生物学实验基础 5. 细胞工学实验方案
6. 最新分子生物学实验技术
7. 分子生物学实验技术
8. 分子生物学基础技术
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
绪论 与分子生物学有关的细胞生物学 DNA的结构与复制 RNA的合成 遗传密码 RNA的翻译—蛋白质的生物合成 原核生物基因的表达调控 真核生物基因的表达调控 分子生物学基本实验
DNA double helix model
In the double helix,the two DNA strands are organized in an antiparallel arrangement. 2. One strand is oriented 5’→3’and the other is oriented 3’→5’. 3. The two strands run in opposite polarity . 4. The bases of the two strands are complementary base pairing.
基因数量少得惊人
一些研究人员曾经预测人类约有14万个基
因，但塞莱拉公司将人类基因总数定在2.6383
万到3.9114万个之间。如果最终确定出的基因
数在这个范围内，比如3万个左右，那么，人类
只比果蝇多大约1.3万个基因。塞莱拉公司的科
学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95%， 并已经确定了所有基因的2／3，平均测序精度 为99.96%。
A羊 从雌性成年绵羊 乳腺组织抽取细胞
B羊 从B羊取出卵子用电击 法将细胞核除去
殖入载有A绵羊 遗传信息的细胞核
卵子 C绵羊
遗传特性上完全 与A相同的小绵羊 “多莉”
多莉与邦尼
2．获奖
1959年, Kornberg（美国） 1962年, Waston（美国）、Crick和Wilkins （英国） 1953年, Waston（美国）、Crick（英国） 1965年, Jacob（法国）、Monod
1969年，Nirenberg（美国）
1993年，Roberts和Sharp（美国）
1993年，Mullis（美国）
1994年，Gilman和Rod bell（美国）
1995年，Lewis（美国）、Nusslein-
Volhard（德国）和Wieschaus (美国）
1996年，澳大利亚人Peter C、瑞士人Rolf M
1.
三、遗传信息传递的中心法则
1954年Crick提出了遗传信息传递的规律
复制
DNA
RNA
蛋白质
1. REPLICATION
(DNA SYNTHESIS)
2. TRANSCRIPTION
(RNA SYNTHESIS)
3. NSLATION (PROTEIN SYNTHESIS)
四、分子生物学研究的国内外 动态
列中，人与人之间的变异仅为万分之一。
英美国科学家在2006年5 月18日出版的Nature上报告, 人类最后一个染色体——1号
染色体的基因测序完成。
这标志着历时16年的人类 基因组计划宣告完成。
3141个基因，其基因缺陷涉及 350多种疾病，如癌症、帕金森病 和阿尔茨海默病等。
（2）转基因动植物 （3）克隆动物（无性繁殖） （4）花卉基因工程 （5）生产基因工程药物
为的“垃圾DNA”应该被进一步研究。事实上，
第19号染色体57%是重复的。除了重复片段，
科学家还鉴定了210万个人与人之间不同的基因
序列，这些序列被称为“单核苷酸多态性”，
它们通常是无害的。
地球上人与人之间99.99%的基因密码是相同的
研究发现，来自不同人种的人比来自同一 人种的人在基因上更为相似。在整个基因组序
光滑型（S型）：产生荚膜多糖
粗糙型（R型）：不能产生荚膜多糖
首先用实验证明基因就是DNA是Avery
进一步的实验也证明了这一点
1）死S型菌体+活R型菌体→活S型菌体→死亡 2）DNA是转化源
正确解释
S型肺炎链球菌的DNA产生荚膜多糖
正确解释：
活R型菌体不能产生荚腊多糖
正确解释：
死S型菌体不能产生荚膜多糖
杰出贡献
2003年度化学奖
recombination and translocation.
现代分子生物学--- 朱玉贤、李毅
分子生物学是研究核酸、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。
分子生物学实验参考书目
Molecular Biology of The Gene
J.D.沃森 T.A. 贝克 S.P.贝尔 A.甘恩 M.莱文 R.M.洛斯克 编著
杨焕明 等译（第五版）
科学出版社 2005.9
基因Ⅷ（GENES Ⅷ）
[美]本杰明·卢因编著
余龙 江松敏
赵寿元主译
科学出版社
Molecular Biology--- Robert Weaver
第一章 绪论
第一节 分子生物学的概念
一、分子生物学产生的过程
1.过程 动植物的形态、解剖和分类 →细胞学、遗传学、微生物 学、生理学、生物化学 →生物大分子（蛋白质、核酸）→
分子生物学。
2.时间 17世纪末→1838年，Schleiden、 Schwan →1858年 Virchow→20世纪中叶
分子生物学 （Molecular Biology）
分子生物学常用参考书目
1、≪现代分子生物学≫朱玉贤、李毅，高等教育出版社，1998 2、 ≪现代分子生物学≫ （第二版）朱玉贤、李毅，高等教育出版 社，2004 3、 ≪分子生物学≫ （第二版），阎龙飞、张玉麟，中国农业大学 出版社，1997 4、 ≪分子生物学≫ （现代生物学精要速览中文版、影印版） （P.C.特纳 A.G.迈克伦南），科学出版社，2002 5、 ≪高级分子生物学要义≫ ，R.M.特怀曼，科学出版社，2001 6、 ≪ Advanced Molecular Biology ≫,R.M.Twyman,世界图书出版 公司，2001 7、 ≪分子生物学≫影印版，第二版，中科院研究生教学丛书， Robert F.Weaver，科学出版社，2003
99.99%高精度的序列图
六国科学家公布人类基因组细节研究成果
2001年2月11日人类基因组计划、美国塞莱
拉遗传信息公司、美国《科学》杂志和英国
《自然》杂志联合宣布，继科学家去年绘制成
功人类基因组工作框架图之后，他们又绘制出
了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，
对人类基因的面貌有了新的发现。

1、从广义上讲 核酸、蛋白质
2、从狭义上讲 基因、DNA
四、分子生物学的基本原理
1. 构成生物体的有机大分子的单体在不同生物体
内都是相同的；
2. 生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的
规律；
3. 某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质决定了
生物的属性。
五、分子生物学在生命科学 中的位置
1. 与微生物学的关系： “E. coli的分子 生物学” 2.与遗传学的关系：分子遗传学 （Molecular genetics） 3. 与细胞生物学的研究：分子细胞生物学 （Molecular cell biology） 4. 与发育生物学的关系：发育分子生物学 （Development molecular biology）
美国人Robert F 、英国人Harold W
美国人Richard E
1997年，美国人Stanley B
美国人Paul D、英国人John 丹麦人Jens Ｃ 1998年, 美国人Robert F 和Terid M 1999年, 美国人Blobel G Ｅ
2000年，瑞典人Avrid C
美国人 Paul G和Eeric R