1、朱玉贤现代分子生物学，高等教育出版社 卢向阳 分子生物学，中国农业大学出版社 孙乃恩分子遗传学，南京大学出版社阎隆飞分子生物学，中国农业大学出版社 李振刚分子遗传学，科学出版社沈羽非真核基因表达调控，北京高等教育出版社Lewin,B,Genes X,Genes,Oxford University Press Turner P.C.et al.Molecular Biology.科学出版社Weaver R.Molecular Biology.科学出版社,参 考 书 目,参 考 书 目,参 考 书 目,参 考 书 目,分子生物学实验参考书目,1.分子克隆实验指南精编分子生物学实验指南PCR技术实验
2、指南分子生物学实验基础细胞生物学实验方案现代分子生物学实验技术分子生物学实验技术分子生物学基础技术,分子生物学主要参考杂志,教学内容及学时安排：,1.绪论（2）2.染色体与DNA（6）3.生物信息的传递（上）从DNA到RNA（6）4.生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质（6）5.分子生物学研究方法（8）6.基因的表达与调控（上）原核（6）7.基因的表达与调控（下）真核（6）8.疾病与人类健康（自学）9.基因与发育（自学）10.基因组与比较基因组学（自学）11.课程讨论及复习（2）,纪律与要求,课前预习认真听课做好笔记课后复习资料阅读积极讨论参与实验,回顾所学知识点分子生物学定义分子生物学发展
3、简史分子生物学研究内容分子生物学展望,第一篇 绪论,How Molecular Biology Came about?1、创世说与进化论达尔文、1859年物种起源，确立了进化论的概念,一、回顾所学知识点,七天创世说,In the beginning,God created the heaven and the earth.And the earth was waste and without form;and it was dark on the face of the deep.And God said,Let there be light:and there was light.and G
4、od made a division between the light and the dark,And there was evening and there was morning,And God said,Let there be a solid arch stretching over the waters,parting the waters from the waters.And God gave the arch the name of Heaven.,七天创世说,And God said,Let the waters underthe heaven come together
5、 in one place,and let the dry land be seen:and it was so.And God gave the dry land the name of Earth;and the waters together in their place were named Seas，And God said,Let grass come up on the earth,and plants producing seed,and fruit-trees giving fruit,in which is their seed,after their sort:and i
6、t was so.And God said,Let the waters be full of living things,and let birds be in flight over the earth under the arch of heaven.And God said,Let us make man in our image,like us:and let him have rule over the fish of the sea and over the birds of the air and over the cattle and over all the earth a
7、nd over every living thing which goes flat on the earth.,七天创世说,第一天：起初神创造天地，地是空虚混沌，这是头一日。第二日：神造出空气，将空气以下的水和空气以上的水分开，是第二日。第三天：神将天下的水聚在一处为海，使旱地露出来为地。地上生了青草，树木和结种子的菜蔬。第四天：神造了两个大光，大的管昼，小的管夜。又造众星。管理昼夜，分别明暗。第五天：神造出大鱼和水中所滋生各样有生命的动物，又造出各样飞鸟在 天空，各种牲畜，昆虫，野兽在地上。第六天：神照着自己的样式造人，让他们管理海里的鱼，空中的鸟，地上 的牲畜和地上所爬的一切昆虫。第七天
8、：神造物的工已经完毕，就在第七日歇了他一切的工，安息了。这 一天称为圣日。,一切生物都是可变的；物种的变异是由于自然环境和生物群体的生存 竞争造成的；新物种的出现是在自然选择压力之下的结果，体现“物竞天择，适者生存”；1859年，达尔文发表物种起源。,进化论（19世纪中叶）,How Molecular Biology Came About?,Robert Hooke(1635-1703)discovered organisms are made up of cells,Matthias Schleiden(1804-1881)and Theodor Schwann(1810-1882)furt
9、her expanded the study of cells in 1830s,Robert Hooke,Theodor Schwann,Matthias Schleiden,Anton Van Leeuwenhoek,细胞学说及其发展Microscopic biology began in 1665 by Leeuwenhoek,Antonie Philips van Leeuwenhoek,Antonie Philips van Leeuwenhoek(October 24,1632 August 26,1723)was a Dutch tradesman and scientist f
10、rom Delft,Netherlands.He is commonly known as the Father of Microbiology,and considered to be the first microbiologist.He is best known for his work on the improvement of the microscope and for his contributions towards the establishment ofmicrobiology.Using his handcrafted microscopes,he wasthe fir
11、st to observe and describe single-celled organisms,which he originally referred to as animalcules,and which are now referred to as microorganisms.He was also the first to record microscopic observations of muscle fibers,bacteria,spermatozoa（精子）,and blood flow in capillaries(small blood vessels).Van
12、Leeuwenhoek did not author any books,although he did write many letters.,Robert Hooke,，显，,全世界的每一个学生，都知道虎克与他的弹性定律 他是第一个发现表面张力的人，他也制造了第一部 微镜，第一个具有弹簧的手表，第一台真空抽气机第一只水银温度计，第一架天平，第一架半杯式风速计 科学史上称他是发明大王，但是很少人知道他是一个严重残缺的人，天生的心肌梗塞，长期的胃痛、头昏、失眠、神经衰弱、鼻窦炎、气喘 他被称为最丑的科学家：大嘴、厚唇、高额、大下巴，还有 一双凸出的大牛眼。从没有一个女孩子喜欢过他。这样的一个人
13、，没有去演钟楼 怪人，反而成了开创科学，帮助许多人的著名人物。,Matthias Jakob Schleiden,Matthias Jakob Schleiden(5 April 1804 23 June 1881)was a German botanist and co-founder of thecell theory,along with Theodor Schwann and Rudolf Virchow.Born in Hamburg,Schleiden was educated at Heidelberg,then practiced law in Hamburg,but soon
14、 developed his love for the botany into a full-time pursuit.Schleiden preferred to study plant structure under the microscope.While a professor of botany at the University of Jena,he wrote Contributions to Phytogenesis(1838),in which he stated that the different parts of the plant organism are compo
15、sed of cells.Thus,Schleiden and Schwann became the first to formulate what was then an informal belief as a principle of biology equal in importance to the atomic theory of chemistry.He also recognized the importance of the cell nucleus,discovered in 1831 by the Scottish botanist Robert Brown,and se
16、nsed its connection with cell division.,Theodor Schwann,Theodor Schwann(7 December 1810 11 January 1882)was a German physiologist.His many contributions to biology include the development of cell theory,the discovery of Schwann cells in the peripheral nervous system（周围神经系统）,the discovery and study o
17、f pepsin（胃蛋白酶）,the discovery of the organic nature of yeast,and the invention of the term metabolism.,细胞学说的主要内容有：,细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而 来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；所有细胞在结构和组成上基本相似；新细胞是由已存在的细胞分裂而来；生物的疾病是因为其细胞机能失常。,Life begins with Cell,A cell is a smallest structural unit of an organism that is capable of ind
18、ependent functioningAll cells have some common features,3、经典的生物化学和遗传学,进化论,细胞学说,现代生物学,遗传学,生物化学,以研究动植物遗传变 化规律为目标,以分离纯化，鉴定细 胞内含物质为目标,19世纪中叶，发现蛋白质19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种 基本氨基酸被相继发现（1935年，苏氨酸）著名生物化学家Fisher还论证了连接相邻氨基 酸的“肽键”的形成,3.1 经典的生物化学,Nucleic Acid Chemistry,Protein Chemistry,生物化学的发展,1936 Sumner:酶是蛋白质19
19、53 Sanger:胰岛素的一级结构Enzymatic nature of crystalline ProteinWhat genes are&How do they act?Biochemistry,Genetics,遗传因子假说1859 Darwin:1865 Mendel:Genetics1910,1916 Morgan:gene are on,chromosomes,1944 Avery,1952 Hershey and Chase:identifiedMolecular GeneticsDNA as the material genes are made of DNAGene str
20、uctureGene duplication Gene expression Gene recombinationGene mutation,4、遗传学的发展,Gregor Mendel(1822-1884),The theories of heredity attributed toGregor Mendel,based on his work with pea plants,are well known to students of biology.But his work was so brilliant and unprecedented at the time it appeared
21、 that it took thirty-four years for the rest of the scientific community to catch up to it.The short monograph,Experiments with Plant Hybrids,in which Mendel described how traits were inherited,has become one of the most enduring and influential publications in the history of science.,Thomas Hunt Mo
22、rgan,Thomas Hunt Morgan(September,1866 December,1945)was an American evolutionary biologist,geneticist and embryologist and scienceauthor who won the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1933 for discoveries relating the role the chromosome plays in heredity.Morgan received his PhD from Johns Ho
23、pkins University in zoology in 1890 and researched embryology during his tenure at Bryn Mawr.Following the rediscovery of Mendelian inheritance in 1900,Morgans research moved to the study of mutation inthe fruit fly Drosophila melanogaster.In his famous Fly Room at Columbia University,Morgan demonst
24、rated that genes are carried on chromosomes and are the mechanical bases of heredity.These discoveries formed the basis of the modern science of genetics.,5.分子生物学DNA的发现,Miescher1868年瑞士F.Miescher发现了核素(nuclein)，但是在此 后的半个多世纪中并未引起重视。1902年美国Saton通过观察减数分裂时的染色体，推测 基因位于染色体上。1910年Morgan确定基因位于染色体上。20世纪20-30年代
25、已确认自然界有DNA和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。,由于当时对核苷酸和碱基的定量分析不够精确，得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果，因而曾长 期认为DNA结构只是“四核苷酸”单位的重复，不具 有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息 的侯选分子更多的是考虑蛋白质。1928年英国Griffith利用肺炎双球菌进行试验否定蛋 白质是遗传信息的载体。40年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两 方面的认识都有了长足的进步。,Griffith利用肺炎双球菌进行试验否定 蛋白质是遗传信息的载体,二、分子生物学的基本含义,分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一 门学科
26、。分子水平指的是：携带遗传信息的核酸；在遗传信 息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作 用的蛋白质等生物大分子。,三、分子生物学的主要研究内容,分子生物学主要包含以下三部分研究内容：1.核酸的分子生物学核酸分子生物学研究核酸的结构及其功 能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。50年代 以来,该领域迅速发展，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。,核酸的分子生物学研究内容包括：核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、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
27、术的 发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（central dogma）是其理论体系的核心。,旨在阐明各种生物基因组DNA中碱基对的序列信息，破 译相关的遗传信息。为勾画整 个生命蓝图、充分利用基因资 源打下基础。,基因组学(genomics),RNA组学(RNomics),生命科学领域正在经历着由基因组学 到蛋白质组学和到即将到来的RNA组学的 巨大变化。,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
28、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。,蛋白质组学是独立于基因组学而发展起来的 一门新兴的前沿学科，它在特定的时间和特定的 空间研究一个完整的生物体（或细胞）所表达的 全体蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻 译后的修饰，蛋白质与蛋白质相互作用等，从而 在蛋白质水平上获得对于有关生物体生理、病理 等过程的全面认识。,蛋白质组学(proteomics),在生物体的整体水平上（如全基因组、全细 胞或完整的生物体）测定出（包括预测）全部蛋 白质分子、蛋白质蛋白质、蛋白质核酸、蛋 白质多糖、蛋白质蛋白质核酸多糖、蛋 白质与其他生物分子复合体的精细三维结构，以
29、获得一幅完整的、能够在细胞中定位以及在各种 生物学代谢途径、生理途径、信号传导途径中全 部蛋白质在原子水平的三维结构全息图。,3.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。细胞分裂与分化及其它各种功能的完成，均依 赖于环境所赋予的各种信号。在外源信号的刺激下，细胞将信号转变为一系列 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互作的变化等，从而 使其发生改变以适应内外环境的需要。,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
30、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。,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。,Majoreventsinthehistoryof MolecularBiology1800-187
31、0,1865Gregor Mendel discover the basic rules of heredity of garden pea.An individual organism has two alternative heredity units for a given trait(dominant trait v.s.recessive trait),1869 Johann Friedrich Miescher discovered DNA and named it nuclein.,Mendel:The Father of Genetics,Johann Miescher,Maj
32、or events in the history of Molecular Biology1880-1900,1881 Edward Zacharias showed chromosomes are composed of nuclein.1899 Richard Altmann renamed nuclein to nucleic acid.By 1900,chemical structures of all 20 amino acids had been identified,Majoreventsinthehistoryof MolecularBiology1900-1911,1902-
33、Emil Hermann Fischer wins Nobel prize:showed amino acids are linked and form proteins Postulated:protein properties are defined by amino acid composition and arrangement,which we nowadays know as fact,1911 Thomas Hunt Morgan discovers genes on chromosomes are the discrete units of heredity,1911 Pheobus Aaron Theodore Lerene discovers RNA,Emil Fischer,Thomas Morgan,Majoreventsinthehistoryof Molecul
