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1、1,分子生物学导论Introduction of Molecular Biology周四 第3、4小节,2,本次内容,1 个人简介2 课程安排3 考试安排 4 绪论5 第一章 DNA是遗传物质,3,1 个人简介,姓名：梁荣奇籍贯：山东莒县学历：博士职称：副教授专业：作物遗传育种方向：转基因小麦,4,Email:办公室：农学楼339 电话：6273 1064,5,本次内容,1 个人简介2 课程安排3 考试安排 4 绪论5 第一章 DNA是遗传物质,6,教 学 日 历,7,本次内容,1 个人简介2 课程安排3 考试安排 4 绪论5 第一章 DNA是遗传物质,8,结业成绩100分 平时成绩（10%）
2、期末考试（90%）,9,平时成绩1、从DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译3个方面，叙述真核生物和原核生物的异同。（30分）2、查找1篇植物分子生物学、植物分子遗传学或植物基因工程方面的英文研究论文（2010年1月以后发表），并根据文章内容，用中文回答：1）为什么做?做什么?怎么做?结果如何?2）新颖之处(创新点)；2）如果你对该研究感兴趣，想开展后续研究，做什么内容？（20分）3、课堂作业2-3次。（30分）4、不定期考勤。（20分）,10,期末考试题型1、名词解释（10题，20分）2、是非题（10题，20分）3、单项选择（10题，20分）4、简答题（7选5，40分）,11,考试人数121，最
3、高98分，最低55分，平均79.8分。80分以上占到50%。,2008-2009学年春季学期,12,考试人数89（缺考1人），最高98分（3人），最低60分，平均83.91分。80分以上占到76.4%。6065分2人。,2009-2010秋季学期,13,14,本次内容,1 个人简介2 课程安排3 考试安排 4 绪论5 第一章 DNA是遗传物质,15,4.1 什么是分子生物学,广义：Molecular Biology 蛋白质及核酸等生物大分子的形态、结构与功能的研究都属于分子生物学的范畴，也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。,16,狭义：Biology of Nucleic Acid 分子
4、生物学偏重于核酸的研究，主要研究基因和DNA的结构，DNA的复制、转录，RNA的翻译，基因表达调控的过程，其中也涉及到与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能。,17,4.2 分子生物学起源、简史,序幕1869年 Miescher首次提取鲑鱼精子DNA1910年 Kossel首次获得单核苷酸(腺嘌呤、胸线嘧啶)奠基时期Mendel、Morgan大发展时期1944年 Griffith和Avery 肺炎球菌转化实验1952年 Hershey和Chase 证实DNA是遗传物质1953年 Watson和Crick DNA双螺旋模型1965年 Watson和Monod 操纵子学说,18,DNA到底是什么样
5、的呢,Avery在1944年的报告中这样写道：当溶液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯度。这一物质具有很强的生物学活性，初步实验证实它很可能就是DNA。,？,19,分子生物学时代,对DNA分子的物理化学研究导致了现代生物学翻天覆地的革命,二、分子生物学发展简史 历年诺贝尔生理医学和化学奖,20,The Nobel Prize in Chemistry 1946,for his discovery that enzymes can be crysta
6、llized,for their preparation of enzymes and virus proteins in a pure form,James Batcheller Sumner萨姆纳,John Howard Northrop诺思罗普,Wendell Meredith Stanley斯坦利,Cornell University,Rockefeller Institute USA,Rockefeller Institute USA,1904-1971,1887-1955,21,The Nobel Prize in Chemistry 1958,“for his work on t
7、he structure of proteins,especially that of insulin（胰岛素）,Frederick Sanger,Cambridge University,1918-,Beadle&Tatum,One gene-one enzyme,细菌的基因重组和遗传物质结构方面的发现,化学过程的遗传调节的研究,J.Lederberg(33y),22,James Watson(34y)Francis Crick(46y)Maurice Wilkins(46y),DNA Double Helix model 1953,The Nobel Prize in Physiology
8、 or Medicine 1962,23,Watson,Crick,Wilkins,Franklin,24,M.H.F.Wilkins&Rosalind Franklin,Xray photograph of DNA with high quality(核糖与磷酸连接成的扭曲绳子，每一节上都有配对的碱基),1951.Kings Lab.London University UK,25,26,Rosalind E.Franklin1920-1958,2000年，伦敦大学国王学院决定把新建的一座生物系大楼命名为“弗兰克林威尔金斯”大楼，以纪念她在生物学领域的巨大贡献；2002年，英国皇家学会设立3万
9、英镑的“弗兰克林奖章”，以奖励像她那样在科研领域做出重要贡献的科学家。,27,Francois Jacob(44y)Jacques Monod(55y)(French),Lac.Operon Theory,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965,Concept of mRNA,28,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968,R.Holley H.G.Khorana M.Nirenberg,29,Phage groupPhage infection cycleDNA as genetic m
10、aterial,M.Delbruck1906-1981,A.Hershey1908-1997,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969,Luria1912-1991,30,Reverse transcription（引发癌症的内因）,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1975,31,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1978,for the discovery of restriction enzymes and their applicati
11、on to problems of molecular genetics,32,The Nobel Prize in Chemistry 1980,for their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids,MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge,Great Britain,33,The Nobel Prize in Chemistry 1980,for his fundamental studies of the bioche
12、mistry of nucleic acids,with particular regard to recombinant-DNA“（DNA重组）,Paul Berg,Stanford University,1926-,34,Barbara McClintock(81y),DNA transposable element,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1983,35,Barbra McClintock,1902年6月16日出生于美国康涅狄格州；1944年，成为美国全国科学院院士；第二年开始担任美国遗传学会主席；1948年第一次公开介绍了一个
13、术语：转座子。1965年，Jacob,Monod,因提出操纵子，获得了诺贝尔奖1976年，科学家惊讶于她超越时代的科学发现。1983年，第一位独立获得诺贝尔奖的女科学家。1992年9月2日，在冷泉港去世，终年90岁。她一生未婚，只对玉米情有独钟。,36,for their discovery of catalytic properties of RNA Ribozyme,The Nobel Prize in Chemistry 1989,37,The Nobel Prize in Chemistry 1993,发明了重新编组DNA的“寡聚核苷酸定点突变”法,for his invention
14、of the polymerase chain reaction(PCR)method,38,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1993,因发现断裂基因而共同获得诺贝尔生理学或医学奖,罗伯茨(RichardJ.Roberts),夏普(PhillipA Sharp,39,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1997,因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，而获得诺贝尔医学及生理学奖。,普鲁西纳(StanleyB.Prusiner,40,德裔美籍科学家布洛贝尔荣获
15、 1999年度诺贝尔生理医学奖,蛋白质带有控制其在细胞中移动和固定的信号,Nature,1999,401(6754):6253,41,2002年，美国科学家约翰芬恩、日本科学家田中耕一、库尔特维特里希因发明了对生物大分子进行确认和结构分析、质谱分析的方法，而共同获得诺贝尔化学奖。2004年，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(Irwin Rose)，因三人因突破性地发现人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程，而共同获得诺贝尔化学奖。2005年，澳大利亚巴里马歇尔、罗宾沃伦1983年发现了慢性胃炎及消化性溃疡的致病菌幽门螺旋菌。,42,2006年,美国科学家安
16、德鲁法尔和克雷格梅洛因为他们发现了干扰（RNAi）机制而被授予诺贝尔生理学或医学奖。,43,美国科学家独享2006年诺贝尔化学奖,真核转录的分子基础 科恩伯格的贡献是他制作了详细的检晶仪图片，形容了真核细胞转录的整个运传情况。我们在他的图片中可以看到新的RNA反转录脢是如何演变的，和数个在转录过程中必需的其它分子的作用。这些图片是如此的详细，人们可以分清楚不同的原子，使人们可以理解转录机制和转录是如何被管理的。他的父亲亚瑟-考恩伯格也是因为在基因方面的研究获得1959年的诺贝尔生理学或医学奖。老科恩伯格阐述了基因信息是如何从母亲身上传给她的女儿的，而获得诺贝尔医学奖的。,科恩伯格59岁，现就职
17、于斯坦福大学医学院。,44,美英科学家因干细胞研究获2007诺贝尔医学奖,两名美国科学家卡佩奇、史密斯以及与英国科学家埃文斯分享殊荣。,45,美国Woods Hole海洋生物学实验室的Osamu Shimomura（下村修）、哥伦比亚大学的Martin Chalfie和加州大学圣地亚哥分校的Roger Y.Tsien（钱永健，钱学森的堂侄）,3位美科学家因发现并发展了绿色荧光蛋白（GFP）而获得2008诺贝尔化学奖,46,德国科学家哈拉尔德楚尔豪森（Harald zur Hausen）因发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌获此殊荣，两名法国科学家弗朗索瓦丝巴尔西诺西（Franoise Barr-Si
18、noussi）和吕克蒙塔尼（Luc Montagnier）因发现人类免疫缺陷病毒获此殊荣。,2008年度诺贝尔生理学或医学奖,47,三位科学家都采用了射线蛋白质晶体学的技术，标识出了构成核糖体的成千上万个原子。这些科学家们不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面上揭示了核糖体功能的机理。“认识核糖体内在工作的机理，对于科学理解生命非常重要。”用三维模型来显示不同的抗生素如何抑制核糖体功能，“这些模型已被用于研发新的抗生素，直接帮助减轻人类的病痛，拯救生命”。,核糖体的结构和功能,48,我国生物化学和分子生物学的进展,我国生物科学家吴宪20世纪20年代与汪猷、张昌颖等人一道完成了蛋白质变
19、性理论、血液生化检测和免疫化学等一系列有重大影响的研究。,49,20世纪中下叶，我国科学家相继实现了人工全合成有生物学活性的结晶牛胰岛素，采用有机合成与酶促相结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成。,50,邹承鲁1923年出生于山东青岛,生物化学家。1958年，他参加发起人工合成胰岛素工作，并负责胰岛素A和B链的拆合。这项工作的完成确定了胰岛素全合成路线，为人工合成胰岛素做出了重要贡献。2006年11月23日5时20分在北大医院因病逝世，享年83岁。,51,诺贝尔奖分布（截止2008）,诺贝尔奖获得最多的国家是美国。美国人口占世界人口总数的比例不到5%,美国获得诺贝尔科学奖的人数却
20、占全球获得该奖人数的70%以上。美国共有278位诺贝尔奖获得者，其中文学奖获得者11位，和平奖19位，经济学奖34位，化学奖54位，物理学奖75位，生理学或医学奖85位。2008年日本科学家又在物理、化学研究领域有4人得了诺贝尔奖，至今有16位日本科学家得了诺贝尔奖，其中13人获得自然科学奖，物理学7名，化学5名，医学1名，而且多数为日本国内科学家。英国剑桥大学的分子生物实验室，在50年前不仅完成了DNA结构模型，它还造就了12个诺贝尔奖，25位诺贝尔奖获得者，成为世界科学史上少有的著名研究机构。,52,附：诺贝尔奖世界大学列表的原址及三个以上诺贝尔奖的大学(以获奖时所在单位为准）,美国大学诺
21、贝尔奖排名,53,从基因概念发展到现代基因组定义所历经的不同阶段,遗传学发展简史,54,遗传信息传递的中心法则,55,4.3 分子生物学的基本原理,1.构成生物体有机大分子的单体在不同生物中都是相同的；2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循着各自特定的规则；3.某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。,56,分子生物学研究的三大主要领域,基因分子生物学,结构生物学,生物技术理论与应用,57,4.4 分子生物学的方法学,1、研究物理和化学性质的方法（下页表）2、分子生物学的遗传方法 将遗传分析应用于分子领域：推测特定基因和这些基因引起的代谢之间的关系；利用突变体生物，发展模型或方案
22、，来解释基因或其产物在代谢过程中的作用及其与细胞功能的关系。通过定点突变、人工合成核苷酸序列，可以直接检测特定核苷酸序列对蛋白质结构、功能的作用。（反向遗传学）,58,部分分子生物学实验方法回顾,59,4.5 分子生物学研究概况,1、核酸的生物合成2、核外DNA的研究3、RNA与蛋白质合成的关系4、核酸的新陈代谢5、重要核酸工具酶的发现,60,6、核酸分子中核苷酸序列的测定 7、核酸高级结构的测定 8、基因表达与调控的机理 9、真核生物与原核生物核酸的差异10、修饰核苷酸和具有重要功能的 小分子活性核苷酸的发现,61,11、不同核苷酸，核酸与蛋白质之间的 相互作用12、细胞核内和其他小分子RN
23、A的结构 和特殊功能13、核酸的人工合成14、综合利用上述成果,62,4.6 分子生物学展望,人类基因组计划：30亿个碱基对序列的测定功能？基因组测序：截至08年2月，已有726个物种的全基因序列被测定，另有2755个物种的基因组序列测定正在进行中对遗传学的影响对生物分类和进化研究的影响对发育生物学的影响,63,4.7 分子生物学与其他学科的关系,生物化学普通遗传学分子遗传学植物基因工程,64,4.8 参考书目录,1、现代分子生物学 朱玉贤、李毅 高等教育出版社2、基因 本杰明炉因 赵寿元 科学出版社 3、分子遗传学（阎隆飞等）、基础分子生物学 等 电子版4、基因中文版5、gene,65,本次内容,1 个人简介2 课程安排3 考试安排 4 绪论5 第一章 DNA是遗传物质,66,5.1、DNA是最普遍的遗传物质,5.1.1 DNA是遗传物质,67,1944年 Griffith和Avery 肺炎球菌转化实验,转化过程的核心是DNA 证明了使 肺炎球菌的遗传特性 发生改变的遗传因子 是DNA,不是蛋白质,68,1952 年，Hershey和Chase用放射性标记T2噬菌体，感染细菌(32P 标记DNA，35S标记蛋白质),该试验直接表明父代噬菌体的DNA进入到细菌中，变成了子代噬菌体的一部分，恰好符合是遗传物质的遗传特性。,69,DNA,RNA,70,谢谢大家，下周再见。,
