2020-3-3。普通生物学（动物&植物）&微生物学：第一章 绪论不同生物类型的特点。生物化学：从化学组成角度来理解生物大分子和生物代谢。什么是“分子生物学”？。遗传学：研究遗传变异规律与其他学科的研究内容有什么不同？。细胞生物学：从细胞水平理解生命活动一一、分子生物学的概念广义的分子生物学研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能·分子生物学即从分子水平阐明生命现象和生物学规律。从分子水平理解生命活动，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤修复）、基狭义的分子生物学：因的表达（转录、翻译）与调控。偏重于核酸（基因）的分子生物学基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能8基因概念的演变与发展What is Molecular Biology?1、早期及经典的基因概念（遗传的认识）Molecular biology seeks to explaln the relationships。融合遗传理论between the structure and function of biological molecules·获得性遗传（拉马克）and how these relationships contributeto theoperation·泛生论假说（达尔文）andcontrolofbiochemical processes.--Turner et al。种质论（魏斯曼）·遗传因子假说（孟德尔）Molecular biology ls the study of genes and their activities·基因（gene）概念约翰逊Johannsen（1909丹麦）at the molecular level,includingtranscriptlon,translation,DNA·基因论（基因在染色体上线性排列）摩尔根replication,recombinationandtranslocation....Robert Weaver
2020-3-3 1 第一章 绪论 什么是“分子生物学”？ 与其他学科的研究内容有什么不同？ 2 l 普通生物学（动物&植物）& 微生物学： 不同生物类型的特点 l 生物化学：从化学组成角度来理解生物大分子和生物代 谢。 l 遗传学：研究遗传变异规律 l 细胞生物学：从细胞水平理解生命活动 广义的分子生物学 研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能， 即从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 狭义的分子生物学： 偏重于核酸（基因）的分子生物学 基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程 也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能 一、分子生物学的概念 l 分子生物学 从分子水平理解生命活动，主要指遗传信 息的传递（复制）、保持（损伤修复）、基 因的表达（转录、翻译）与调控。 Molecular biology seeks to explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes. -Turner et al. What is Molecular Biology? Molecular biology is the study of genes and their activities at the molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation. - Robert Weaver 基因概念的演变与发展 1、早期及经典的基因概念（遗传的认识） l 融合遗传理论 l 获得性遗传（拉马克） l 泛生论假说（达尔文） l 种质论（魏斯曼） l 遗传因子假说（孟德尔） l 基因（gene）概念 约翰逊Johannsen（1909丹麦） l 基因论（基因在染色体上线性排列 ） 摩尔根
2020-3-31112.基因概念的发展DNA的发现一个基因一个酶”Beadle&Tatum1941·1928年英国科学家Griffith（R和S型菌）·基因的化学本质就是DNA分子Avery1944·顺反子理论S.Benzer1955。1944年美国微生物学家Avery（转化）·操纵子理论Jacob,Monod1961.。1952年美国科学家Hershey、Chase基因功能的表现是多个基因相互作用的结果（同位素标记噬菌体）现代基因概念：基因是一段含有特定遗传信息的核者酸（DNA)序列，实验过程——结果—结论？PneumnfetCoccustype山8mouse diLweHershey-Chase Experimentssmo oth badermouseirHeat-kile·1952年1944年，美smoothbacteriaEcol2国微生物学家mouselwLiNerough baderiAvery证明基因一Mixtureof就是DNA分子，Heat-kiled..smoothhactemouse:c提出DNA是遗rough bacteria美Phege传信息的载体。Dead mouse has lve smoothactera2+BonoExtrad山留菌培养基中否有“标记的秘器O量正的造标想一想提菌体含有”（#学代装#（（蓝白惠无标记）的蒸自#。蛋白质和核酸哪个更重要？不春入期流你肉智A记手代限惠体中含有30%以上的验时控手花的膜的庆下杂新心不是至白实常菌体D人侵单军首的实验流M1-2
2020-3-3 2 2.基因概念的发展 l “一个基因一个酶” Beadle & Tatum 1941 l 基因的化学本质就是DNA分子 Avery 1944 l 顺反子理论 S. Benzer 1955 l 操纵子理论Jacob, Monod 1961. 基因功能的表现是多个基因相互作用的结果 l 现代基因概念： 基因是一段含有特定遗传信息的核苷酸（DNA)序列。 DNA的发现 l 1928年英国科学家Griffith（R和S型菌） l 1944年美国微生物学家Avery（转化） l 1952年美国科学家Hershey 、Chase （同位素标记噬菌体） 实验过程——结果——结论？ 9 Hershey-Chase Experiments l 1952年 ● 1944年，美 国微生物学家 Avery证明基因 就是DNA分子， 提出 DNA是遗 传信息的载体。 l 蛋白质和核酸哪个更重要？ 想一想
2020-3-3，分子生物学的发展阶段1.孕育阶段：寻找（遗传物质）19世纪后期到20世纪50年代初两点重大突破（19世纪-1953年以前）》确定了蛋白质是生命活动的主要基础物质；@1869年，Misescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离含磷很高的酸性化合物，称为生物核素（nuclein）》确定了生物遗传的物质基础是DNA。@1910年，Morgan：Gene存在于染色体上（基因论）@1910年，Kossel分离腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。@1944年，Avery证实DNA携带遗传信息。道82.创立阶段：证实（DNA功能和中心法则）1910年（20世纪50、60、70年代）。1953年，Watson和CrickDNA双螺旋。蛋白质、细胞及细胞核化学的·1958年，Meselson和StahlDNA半保留复制。研究（首先分高到A、T和组氨。1960年，发现mRNA，DNApol酸）。1961年，Jacob和Monod操纵子学说。1961年，Nirenberg破译第一个遗传密码。1970年，Temin和Baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以RNA为模板合成DNA的反转录醒A.Kossel（德）山1959年1958年+JoshuaLederberg（美）细菌遗传重组的发现者Beadle&Tatum (美）“一个基因一个酶”Severo Ochoa（奥乔亚，美籍西班ArthurKornberg(美)牙音实现了DNA分子在试管内（细发现细菌的多核苷酸磷酸化酵，成Joshua菌无细胞提取液）的复制Lederberg功地合成了RNAEdwardGeorge Wells Beadle47年后，2006年罗杰.科恩伯格基因（DNA）→RNA→蛋白质Lawrie获得诺贝尔化学奖Tatum3
2020-3-3 3 13 19世纪后期到20世纪50年代初两点重大突破 Ø 确定了蛋白质是生命活动的主要基础物质； Ø 确定了生物遗传的物质基础是DNA。 14 二、 分子生物学的发展阶段 1. 孕育阶段：寻找（遗传物质） （19世纪-1953年以前） 1869年，Misescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离含磷很高 的酸性化合物，称为生物核素（nuclein） 1910年，Morgan ：Gene 存在于染色体上（基因论） 1910年，Kossel分离腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。 1944年，Avery证实DNA携带遗传信息。 1910年 蛋白质、细胞及细胞核化学的 研究（首先分离到A、T和组氨 酸） A.Kossel （德） 16 2.创立阶段：证实（DNA功能和中心法则） （20世纪50、60、70年代） l 1953年，Watson 和Crick DNA双螺旋。 l 1958年，Meselson 和Stahl DNA半保留复制。 l 1960年，发现mRNA，DNApol l 1961年，Jacob和Monod操纵子学说 l 1961年，Nirenberg破译第一个遗传密码 l 1970年，Temin和Baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发 现以RNA为模板合成DNA的反转录酶 Joshua Lederberg（美） 细菌遗传重组的发现者 Beadle & Tatum（美） “一个基因一个酶” Edward George Wells Beadle Lawrie Tatum Joshua Lederberg 1958年 Severo Ochoa (奥乔亚，美籍西班 牙裔) Arthur Kornberg （美） 发现细菌的多核苷酸磷酸化酶，成 功地合成了RNA 基因（DNA）→RNA→蛋白质 实现了DNA分子在试管内（细 菌无细胞提取液）的复制 47年后，2006年罗杰.科恩伯格 获得诺贝尔化学奖 1959年
2020-3-31962年生理医学奖化学奖1962福Watson（美）&Crick（英）Wilkins（新西兰）Kendrew&Perutz（英国）MaxF.Perutz(佩各茨）通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了DNA双螺旋JohnC.Kendrew（肖德鲁）结构模型（DoubleHelixModel）测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级结构（三级）成Crick于1954年提出了中心法则为研究生物大分子结构的先驱.1968年密码子破译的功臣中1965年解读了邀传密码及其在蛋白质合成方面的机能Jacob&Monod（法国）：操纵子学说·提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制雅各布莫诺·首次提出mRNA分子的存在重利料拉纳尼伦伯格Frangois JacobJacques Homod法国Robertw.HolleyHar GobindKhoranaMarshall W.Hirenberg法国美国美国美国巴黎巴斯德研究所巴黎巴斯德研究所国立卫生研究院1920年康奈尔大学感斯康星大学1910年-1976年美3.发展阶段：应用、拓展1975年（20世纪70年代以后）。发现限制性内切酶，阿尔伯(Arber)、史密斯(Smith)和内森斯(Nathans)，获1978年诺贝尔生理学和医学奖。。测序：DNA分子的核苷酸序列（Sanger）重组DNA技术伯格(Berg)分享1980年Nobel生理医学奖。巴尔茶库特明杜尔贝科David Baltisore●发现核酶1989年Altman、Cech共享Nobel化学奖，Bovard Baztin TeaisRenato Dulbecco美国克隆羊的诞生1996美国美国马产诺塞技术联究所最新康星大学：人类基因组计划：人类基因组测序1990-20031938年-伦教帝国痘证研究基全实验室1934年1994年发现了逆转录酵（以RNA为模板，逆转研究癌症病毒，研究它们如何录生成DNARNA肿瘤病毒)使细胞产生化学变化导致离变4
2020-3-3 4 1962 年生理医学奖 Watson（美） ＆ Crick（英） Wilkins（新西兰） 通过对DNA分子的X射线衍射研究证实 了DNA双螺旋 结构模型（Double Helix Model） Crick于1954年提出了中心法则 1962 化学奖 Kendrew＆ Perutz（英国） John C. Kendrew （肯德鲁 ） Max F. Perutz(佩鲁茨) 测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级结构（三级）成 为研究生物大分子结构的先驱 1965年 Jacob ＆ Monod （法 国）：操纵子学说 •提出并证实了操纵子作 为调节细菌细胞代谢的 分子机制 •首次提出mRNA分子的存 在 1968年 密码子破译的功臣 1975年 发现了逆转录酶（以RNA为模板，逆转 录生成DNA RNA肿瘤病毒） 研究癌症病毒，研究它们如何 使细胞产生化学变化导致癌变 24 3.发展阶段： 应用、拓展 （20世纪70年代以后） l 发现限制性内切酶，阿尔伯(Arber)、史密斯(Smith)和内森 斯(Nathans)，获1978年诺贝尔生理学和医学奖。 l 测序：DNA分子的核苷酸序列（Sanger ） 重组DNA技术 伯格(Berg) 分享1980年Nobel 生理医学奖。 l 发现核酶 1989年Altman、 Cech共享Nobel化学奖。 l 克隆羊的诞生 1996 l 人类基因组计划：人类基因组测序 1990-2003
2020-3-31980年化学奖Sanger（英）Gilbert，Berg（英）1989正常细胞同样带有原癌基因Bishop&Varmus（美）1993Roberts &Sharp(美）断基因（splttinggene）Mullis (美)PCR仪的发明者Smith基因定点突变1994Gilman&Rodbell发现G蛋白在细胞信号传导中的作用1995Lewis（美），NussleinVolhard（德），Wieschaus（美）FrederickWalterGilbertPaul BergSangerDNA重组，在细菌中20世纪40～70年代先后独立鉴定了控制果蝇（Drosophila）化学测序法的法核苷酸测序的设计者，表达胰岛素体节发育基因另外测定了牛膜岛素的化设计者DNA重组技术的元老1997美国科学家普鲁西纳发现了一种全新的蛋白致病因子一蛋白，并学结构而获1958年的在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献，获得诺贝尔医学及生理学奖。Nobel化学奖业蓝荣获1983年诺贝尔生理学或医学奖1984年发现了能自发转移的遗传基因Kohler（德）Milstein（美）Jerne（丹麦）麦克林托克Barbara HeClintock美国冷泉港实验室可移动的遗传因子(jumping gene or1902年—1992年Georgesmobile element)CesarMilsteinNiels K. JerneJ.F.Kohler发展了单克隆抗体（MonoclonalAntibodiesMcAb)50年代初发现技术，完善了极微量蛋自质的检测技术83年获奖81989年。1999，蛋白质内控制蛋白质在细胞内传输和定位的信号Altman&Cech（美）美国科学家甘特·布洛贝尔。。2004，泛素调节的蛋白质降解以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科和美国科学家伊尔温-罗斯·2006，RNA干扰机制美国科学家安德鲁法尔和克雷格梅洛。2006化学奖，记录真核转录的过程美国斯坦福大学的科学家罗杰-考恩伯格研究真核生物体内的细胞如何利用基因内ThomasR.CechSidneyAitman存储的信息生产蛋白质。核酶即核糖核酸质酶（Ribozyme）的发现者（即某些。2008，绿色荧光蛋白（GFP）化学奖授予美国科学家下村修、RNA具有酶的功能）美国科学家马丁·查尔菲，美国华裔化学家钱永健5
2020-3-3 5 Frederick Sanger Walter Gilbert Paul Berg 1980 年化学奖 Sanger （英） Gilbert 、 Berg（英） 酶法核苷酸测序的设计者， 另外测定了牛胰岛素的化 学结构而获 1958 年的 Nobel 化学奖 化学测序法的 设计者 DNA重组，在细菌中 表达胰岛素 DNA重组技术的元老 1989 Bishop＆Varmus（美） 正常细胞同样带有原癌基因 1993 Roberts ＆ Sharp（美） 断裂基因（splitting gene） Mullis（美） PCR仪的发明者 Smith 基因定点突变 1994 Gilman ＆ Rodbell 发现G蛋白在细胞信号传导中的作用 1995 Lewis（美）、Nusslein－Volhard（德）、Wieschaus（美） 20世纪40～70年代先后独立鉴定了控制果蝇（ Drosophila ） 体节发育基因 1997 美国科学家普鲁西纳发现了一种全新的蛋白致病因子—朊蛋白，并 在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献，获得诺贝尔医学及生理学奖。 可移动的遗传因子 （jumping gene or mobile element） 50年代初发现 83年获奖 1984 年 Kohler（德） Milstein（美） Jerne（丹麦） Georges J.F.Kohler Cesar Milstein Niels K. Jerne 发展了单克隆抗体(Monoclonal Antibodies McAb) 技术，完善了极微量蛋白质的检测技术 1989年 Altman ＆ Cech（美） 核酶即核糖核酸质酶（Ribozyme）的发现者（即某些 RNA具有酶的功能） Sidney Altman Thomas R. Cech l 1999，蛋白质内控制蛋白质在细胞内传输和定位的信号 美国科学家甘特·布洛贝尔。 l 2004，泛素调节的蛋白质降解 以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科和美国科 学家伊尔温-罗斯 l 2006，RNA干扰机制 美国科学家安德鲁法尔和克雷格梅洛。 2006 化学奖，记录真核转录的过程 美国斯坦福大学的科学 家罗杰-考恩伯格研究真核生物体内的细胞如何利用基因内 存储的信息生产蛋白质。 l 2008，绿色荧光蛋白(GFP) 化学奖授予美国科学家下村修、 美国科学家马丁·查尔菲，美国华裔化学家钱永健