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1、分子生物学,MOLECULAR BIOLOGY,About myself,王嘉福博士（生物化学与分子生物学）教授博导贵州省省管专家国务院特殊津贴专家,Elective course for Veterinary medicine studentsIntended for sophomores and juniors of College of Animal Science,GZUPrerequisite:General biology,Biochemistry,Lecture 1 of Molecular Biology:Course Introduction(1/09/2010):,Mole
2、cular Biology分子生物学,Text book:基础分子生物学教程，2th，赵亚华主编，科学出版社，2006年P.C.Turner et al.,Instant Notes in Molecular Biology,Bios Scientific Publishers Limited,2000 or 2001,Molecular Biology For GZU Undergraduate Students(40 class hours)Autumn semester,2012,Introduction to the Course:Objectives,Course Mechanics
3、&Assessment,Objectives of the Course:（1）基本知识:使学生们主动地学习并掌握分子生物学的基础知识;（2）应用知识的能力:培养学生活跃的思维和丰富的联想力,能灵活地使用所学知识去回答或解决相关的理论问题和实际问题;（3）语言能力:重点提高学生使用英文理解分子生物学的能力；（4）学习效率:培养良好的学习方法,提高学生使用课堂时间的效率，避免课堂教学流于形式，使学生愿意来听课，听课有收获。,为达到以上目标所采用的教学方法：（1）多媒体教学:图片多，刺激学生活跃的思维。（2）课件制作:每个学生独立完成一个topic的课件制作,锻炼主动学习和理解能力。（3）小组学习
4、(8-10人):学习气氛,teamwork,相互帮助和启发,品格塑造.（4）课堂提问:提问主要是鼓励学生积极思考，而非死记知（5）测试:签到,期末考试.（6）课外辅导:教学网站,辅导,课件制作:小组成员间Topic不重复,所有同学间不准照抄 1.共10分:4+3+3 2.基本分(4):知识体系的完整性和系统性 3.内容补充，创新，准确性 3分 4.图形(原创性)和多媒体创新(动画等)3分,正确对待和驾驭考试（About exams),As the instructor 考试不是教学目的，而是提高学生学习热情，帮助学生总结和掌握所学内容 考试题目要具有启发性和总结性而非刁难学生,As a stu
5、dent 考试不是学习目的，而是帮助你更好掌握和使用所学内容的一个手段 要学习利用考试的机会来使自己对所学的内容有更好的把握 Enjoy your exams,but not suffer,What is Molecular Biology?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
6、 of biochemical processes.-Turner et al.Molecular biology is the study of genes and their activities at the molecular level,including transcription,translation,DNA replication,recombination and translocation.-Robert Weaver,The Core of Molecular Biology:The macromolecules and macromolecular complexes
7、 of DNA,RNA and proteinThe processes of replication,transcription and translation and their regulationsManipulation of macromolecules,technologies central to modern biosciences,Biosphere(the sum of all Earths ecosystems)Ecosystem(biological community+environment)Biological community(populations of d
8、ifferent species in same area)Population(localized group of organisms of same species)Organisms(Units of life)Organ systems Organs Tissue Cells(1-100 m,Units of organisms)Organelles(ribosomes ca.20 nm)Macromolecule complex Molecules(nm,atoms bonded chemically)Atoms(,chemical building blocks of all m
9、atter),The hierarchy of living world:Biological organizations at various levels,The relationship of Molecular Biology with other biological subjects,Life Sciences,MedicalSciences,Biology,Agri.Sciences,Macro(outdoor),Micro(indoor),Ecology,BehaviorEvolutionSystematics,MolecularBiology,Biochem,Microbio
10、l,CellBiology,MolGenetics,Dev Biol,Immunol,MolNeurobiol,Others,Crop sciencesAnimal husbandryVeterinary,Pathology,clinic medicinePreventive medicineetc,Focus of other disciplines:General biology:Anatomy,metabolism&systematics of living organisms(plants,animals,microbes).Microbiology/Virology:properti
11、es of microbes/viruses.Biochemistry:chemical nature and metabolism of biomolecules(macro-or small).Biophysics:Physical properties of biomoleculesMolecular Genetics:transfer of genetic information between generations(genotype and phenotype).Cell biology:Structure&function of cells and organelles.Mole
12、cular biology:Molecular nature of macromolecules and gene replication&expression inside cells and manipulation in vitro.,REFERENCE,Books：1、Benjamin Lewin.2010.Gene X，高等教育出版社2、分子生物学,教材3、magazines,Course statements,作为本课程的主讲老师：要求自己：相信所有的学生都能学好这门课，为此要备好和上好每一堂课，愿付出我的努力和智慧。我要求我所有的学生：1、无论以前其它课程学得如何，都要相信自己能
13、把这门课程学好；不要与别人比考试成绩，乃要问自己：-是否有效利用了上课时间：听懂了多少，掌握了多少-通过自学或与同学讨论，掌握所学内容了吗？扎实吗？-学习有进步吗？有就该为自己高兴2、尽量预习好每堂课3、来上并上好每一堂课，有事无法来上课必须请假我要求所有在学习中遇到挫折的学生：不可自暴自弃，我愿与你一起努力，以突破你的局限,I am very happy to be your course instructor Lets work together to make this course a great experience in your lifeI am looking forward
14、to having a wonderful semester with all of you Hope that you all enjoy the course,I am sure I will,第一章 绪 论,一、分子生物学的含义 1、广义：分子生物学是从分子水平阐明生命现象和规律的科学。研究内容：包括蛋白质、核酸等的结构、运动和功能；酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构和功能、跨膜运输等。但难以与生物化学区分,2、狭义：常用；即从分子水平研究基因结构和功能的学科，包括：基因或核酸的复制、转录、表达和调节控制等过程及其相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究等。,二、分子生物学的发展简史,分子生物学
15、从遗传学和生物化学发展而来。十九世纪中期，自Gregor Mendel 最早做的遗传实验开始。早期的基因研究不算分子生物学，因为没有认识到基因的分子属性，主要针对亲代生物体到子代的传播特性，因此叫它传播遗传学。到1944年基因的化学成分被发现，才可能从分子的角度研究基因，至此分子生物学诞生。,A brief history of genetics.,1871年，Miescher从白细胞中分离出了DNA，1944年，Avery发现致病力强的光滑型（S）肺炎链球菌能使致病力弱的粗糙型（R）肺炎链球菌转化为S型。1958年，Meselson 和Stahl证明DNA的复制是半保留复制。1977年，Sa
16、nger和Gilbert分别采用酶法和化学法进行了DNA测序，1980年Nobel奖。1995年以鸟枪法测定 了第一个基因组序列，为流血杆菌基因组,表1.1列出了分子生物学发展的里程碑。尽管它是一个非常年轻的学科，但是有丰富的历史，并且以惊人的速度发展。分子生物学的发展速度和其强有力的技术使很多学者认为它是一场革命。今后几十年药物、医学和农业的发展很大程度上依赖于分子生物学家对基因的操纵，这场革命将涉及到每个人的生活。所以我们正在从事一项尖端的有重要意义的研究。哈佛大学的教授说到：“后四十年的知识革命可能发生在生物学领域，今天如果有人对分子生物学一无所知，简直令人无法想象。”很庆幸，学完这门课
17、你就能略知一二。,1871年，Miescher从白细胞中分离出了DNA.1928年Griffith发现肺炎链球菌的无毒菌株与有毒菌株之间的转化。1944年，Avery发现致病力强的光滑型（S）肺炎链球菌能使致病力弱的粗糙型（R）肺炎链球菌转化为S型。1949年Chargaff从不同来源的DNA中测出四种核苷酸碱基（A，T，G，C），并发现（A+T）不等于（G+C），但A和T的量总是相等，G和C的量总是相等.1953年Watson和Crick于Nature上发表了DNA的双螺旋模型，奠定了分子生物学的基础。二人与Wilkins共获1962年的Nobel奖。1954年，Crick提出了遗传信息传递
18、的规律即中心法则：DNA是合成RNA的模板，RNA又是合成蛋白质的模板：转录 翻译 DNA RNA 蛋白质 复制中心法则对分子生物学的发展起到了极其重要的指导作用。1958年，Meselson 和Stahl证明DNA的复制是半保留复制。1963年，Nirenberg和Marrhai证实了20种氨基酸的遗传密码。,1970年，Temin和Baltimore发现反转录酶，对中心法则作了有益的补充。1972年，Berg开创了体外DNA重组技术。1977年，Sanger和Gilbert分别采用酶法和化学法进行了DNA测序，获1980年Nobel奖。分子生物学从此开始到现在只有50多年的历史，却使生物学
19、发生了巨大的变化。1986年Mullis，PCR，1992年Nobel奖。,Figure The transforming principle is DNA.,DNA is the genetic material,Figure The genetic material of phage T2 is DNA.,Figure Eukaryotic cells can acquire a new phenotype as the result of transfection by added DNA.,三、分子生物学与其它学科的关系,1、生物化学：分子生物学是从生物化学发展出来的一门学科，与生化关
20、系密切，国际生物化学协会已改为国际生物化学与分子生物学协会，国内也作了相应的调整。目前，分子生物学的研究以DNA重组技术为主，但蛋白质和酶的研究在分子生物学研究中的重要地位。如基因的表达，必涉及基因表达产物，即蛋白质和酶。,2、微生物学：分子生物学与微生物学的关系密切。早期分子生物学研究均是原核生物，如大肠杆菌，现对大肠杆菌的DNA、RNA及其复制、转录、翻译和调控过程已经了解得很清楚，各种质粒、限制性核酸内切酶多从大肠杆菌中分离出来，研究基因表达也常先用大肠杆菌作为受体菌，因此，有人将目前的分子生物学称之为“大肠杆菌的分子生物学”。,3、遗传学：分子生物学的发展，丰富了遗传学的内容，产生了分子遗传学,4、其它：分子生物学的发展，渗透到许多学科之中，产生了分子免疫学，分子药理学，分子病理学，分子病毒学等学科。在发育生物学、细胞生物学，生理学等的研究也与分子生物学密切结合起来，使这些学科蓬勃发展。,5、展望,
