现代分子生物学与环境科学优秀课件
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分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分 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开生物世界的奥 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。
一. 分子生物学的定义
与 蛋 白 质
DNA
一. 分子生物学的定义
DNA的半保留复制
DNA的半保留
三. 分子生物学的研究内容
2. 蛋白质的分子生物学 ❖ 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要
大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质 的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研 究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近 年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面 取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏 突破性的进展。
二. 分子生物学的发展历程
2.现代分子生物学的建立和发展阶段 这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年
Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现 代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本 理论建立和发展的黄金时代。在此期间的主要进展 包括： ❖ 遗传信息传递中心法则的建立 ❖ 对蛋白质结构与功能的进一步认识
现代分子生物学与环境科学
现代分子生物学与环境科学
❖ 第一部分 ❖ 第二部分 ❖ 第三部分
绪论 现代分子生物学 现代分子生物学在环境科学中的 应用
第一部分 绪论
一. 分子生物学的定义 二. 分子生物学的发展历程 三. 分子生物学的研究内容 四. 分子生物学展望
一. 分子生物学的定义
一. 分子生物学的定义
四. 分子生物学展望
例如：在地球上千姿万态的生物携带庞大的生命信息，迄今 人类所了解的只是极少的一部分，还未认识核酸、蛋白质组 成生命的许多基本规律；又如即使到2005年我们已经获得人 类基因组DNA3x109bp的全序列，确定了人的5-10万个基因 的一级结构，但是要彻底搞清楚这些基因产物的功能、调控、 基因间的相互关系和协调，要理解80%以上不为蛋白质编码 的序列的作用等等，都还要经历漫长的研究道路。可以说分 子生物学的发展前景光辉灿烂，道路还会艰难曲折。
三. 分子生物学的研究内容
1. 核酸的分子生物学
❖ 核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较 完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内 容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的 结构、遗传信息的复百度文库、转录与翻译，核酸存储的 信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的 发展和应用等。遗传信息传递的中心法则 （centraldogma）是其理论体系的核心。
四. 分子生物学展望
从分子生物学的发展过程，可以看到在近半个世纪 中它是生命科学范围发展最为迅速的一个前沿领域， 推动着整个生命科学的发展。至今分子生物学仍在 迅速发展中，新成果、新技术不断涌现，这也从另 一方面说明分子生物学发展还处在初级阶段。分子 生物学已建立的基本规律给人们认识生命的本质指 出了光明的前景，但分子生物学的历史还短，积累 的资料还不够。
二. 分子生物学的发展历程
二. 分子生物学的发展历程 分子生物学的发展大致可分为三个阶段。 1.准备和酝酿阶段
19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物 学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点 对生命本质的认识上的重大突破： ❖ 确定了蛋白质是生命的主要基础物质 ❖ 确定了生物遗传的物质基础是DNA
三. 分子生物学的研究内容
3. 细胞信号转导的分子生物学 ❖ 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信
息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分 裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境 所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下， 细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化， 例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及 蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分 化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。
三. 分子生物学的研究内容
3. 细胞信号转导的分子生物学 ❖ 信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，
明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的 所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的 网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术 方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是 当前分子生物学发展最迅速的领域之一。
二. 分子生物学的发展历程
分子生物学的发展历程中的重大事件
1910年，德国科学家Kossel因首先分离出腺嘌呤、 胸腺嘧啶和组氨酸而获得诺贝尔生理与医学奖。
1953年，美国科学家Watson和英国科学家Crick提 出了DNA的反向平行双螺旋结构，并于1962年获得 诺贝尔奖。这一发现标志着现代分子生物学的诞生。 Crick还于1954年提出了遗传信息传递规律(即中心 法则)。1958年，Meselson和Stahl做了关于DNA半保 留复制的实验。
二. 分子生物学的发展历程
1977 年，Sanger设计出双脱氧末端终止法DNA 测序并因此荣获1980年诺贝尔化学奖。这一发明为 现代分子生物学的发展提供了有力的研究手段。
1989年，美国科学家Altman和Cech因1981年发 现某些RNA具有酶的功能(称为核酶)而获得诺贝尔 化学奖。
1993 年 ， 美 国 科 学 家 Mullis 由 于 在 1985 年 发 明 PCR (polymerase chain reaction)技术而获得诺贝 尔化学奖，该技术目前已成为应用最广泛的一种生 物技术。
二. 分子生物学的发展历程
Watson和Crick提出的 DNA反向平行双螺旋结构
二. 分子生物学的发展历程
3.初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 70年代后，以基因工程技术的出现作为新的里程
碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命 的新时期开始。其间的重大成就包括： ❖ 1.重组DNA技术的建立和发展 ❖ 2.基因组研究的发展 ❖ 3.单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展 ❖ 5.细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域
一. 分子生物学的定义
与 蛋 白 质
DNA
一. 分子生物学的定义
DNA的半保留复制
DNA的半保留
三. 分子生物学的研究内容
2. 蛋白质的分子生物学 ❖ 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要
大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质 的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研 究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近 年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面 取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏 突破性的进展。
二. 分子生物学的发展历程
2.现代分子生物学的建立和发展阶段 这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年
Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现 代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本 理论建立和发展的黄金时代。在此期间的主要进展 包括： ❖ 遗传信息传递中心法则的建立 ❖ 对蛋白质结构与功能的进一步认识
现代分子生物学与环境科学
现代分子生物学与环境科学
❖ 第一部分 ❖ 第二部分 ❖ 第三部分
绪论 现代分子生物学 现代分子生物学在环境科学中的 应用
第一部分 绪论
一. 分子生物学的定义 二. 分子生物学的发展历程 三. 分子生物学的研究内容 四. 分子生物学展望
一. 分子生物学的定义
一. 分子生物学的定义
四. 分子生物学展望
例如：在地球上千姿万态的生物携带庞大的生命信息，迄今 人类所了解的只是极少的一部分，还未认识核酸、蛋白质组 成生命的许多基本规律；又如即使到2005年我们已经获得人 类基因组DNA3x109bp的全序列，确定了人的5-10万个基因 的一级结构，但是要彻底搞清楚这些基因产物的功能、调控、 基因间的相互关系和协调，要理解80%以上不为蛋白质编码 的序列的作用等等，都还要经历漫长的研究道路。可以说分 子生物学的发展前景光辉灿烂，道路还会艰难曲折。
三. 分子生物学的研究内容
1. 核酸的分子生物学
❖ 核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较 完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内 容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的 结构、遗传信息的复百度文库、转录与翻译，核酸存储的 信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的 发展和应用等。遗传信息传递的中心法则 （centraldogma）是其理论体系的核心。
四. 分子生物学展望
从分子生物学的发展过程，可以看到在近半个世纪 中它是生命科学范围发展最为迅速的一个前沿领域， 推动着整个生命科学的发展。至今分子生物学仍在 迅速发展中，新成果、新技术不断涌现，这也从另 一方面说明分子生物学发展还处在初级阶段。分子 生物学已建立的基本规律给人们认识生命的本质指 出了光明的前景，但分子生物学的历史还短，积累 的资料还不够。
二. 分子生物学的发展历程
二. 分子生物学的发展历程 分子生物学的发展大致可分为三个阶段。 1.准备和酝酿阶段
19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物 学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点 对生命本质的认识上的重大突破： ❖ 确定了蛋白质是生命的主要基础物质 ❖ 确定了生物遗传的物质基础是DNA
三. 分子生物学的研究内容
3. 细胞信号转导的分子生物学 ❖ 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信
息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分 裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境 所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下， 细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化， 例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及 蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分 化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。
三. 分子生物学的研究内容
3. 细胞信号转导的分子生物学 ❖ 信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，
明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的 所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的 网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术 方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是 当前分子生物学发展最迅速的领域之一。
二. 分子生物学的发展历程
分子生物学的发展历程中的重大事件
1910年，德国科学家Kossel因首先分离出腺嘌呤、 胸腺嘧啶和组氨酸而获得诺贝尔生理与医学奖。
1953年，美国科学家Watson和英国科学家Crick提 出了DNA的反向平行双螺旋结构，并于1962年获得 诺贝尔奖。这一发现标志着现代分子生物学的诞生。 Crick还于1954年提出了遗传信息传递规律(即中心 法则)。1958年，Meselson和Stahl做了关于DNA半保 留复制的实验。
二. 分子生物学的发展历程
1977 年，Sanger设计出双脱氧末端终止法DNA 测序并因此荣获1980年诺贝尔化学奖。这一发明为 现代分子生物学的发展提供了有力的研究手段。
1989年，美国科学家Altman和Cech因1981年发 现某些RNA具有酶的功能(称为核酶)而获得诺贝尔 化学奖。
1993 年 ， 美 国 科 学 家 Mullis 由 于 在 1985 年 发 明 PCR (polymerase chain reaction)技术而获得诺贝 尔化学奖，该技术目前已成为应用最广泛的一种生 物技术。
二. 分子生物学的发展历程
Watson和Crick提出的 DNA反向平行双螺旋结构
二. 分子生物学的发展历程
3.初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 70年代后，以基因工程技术的出现作为新的里程
碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命 的新时期开始。其间的重大成就包括： ❖ 1.重组DNA技术的建立和发展 ❖ 2.基因组研究的发展 ❖ 3.单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展 ❖ 5.细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域