概述分子生物学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

分子生物学分子生物学（Molecular BiologyMolecular Biology）河南科技大学农学院河南科技大学农学院 施江施江 Agriculture College,Henan University of Science Technology，Shi Jiang 第1页分子生物学分子生物学分子结构生物学分子结构生物学分子发育生物学分子发育生物学分子神经生物学分子神经生物学分子育种学分子育种学分子肿瘤学分子肿瘤学分子细胞生物学分子细胞生物学分子免疫学分子免疫学分子病毒学分子病毒学分子生理学分子生理学分子考古学分子考古学分子遗传学分子遗传学分子数量遗传学分子数量遗传学分子生态学分子生态学分子进化学分子进化学.分子生物学延伸分子生物学延伸分子生物学分子生物学已经渗透到生物学几乎全部领域已经渗透到生物学几乎全部领域分子生物学分子生物学已经成为生命科学领域带头学科已经成为生命科学领域带头学科第2页分子生物学：分子生物学：第第1 1章章 绪论绪论第第2 2章章 细胞内生物分子相互作用概述细胞内生物分子相互作用概述第第3 3章章 核酸结构与功效核酸结构与功效第第4 4章章 基因与基因组结构与功效基因与基因组结构与功效第第5 5章章 DNA DNA复制复制第第6 6章章 DNA DNA损伤、修复和基因突变损伤、修复和基因突变第第7 7章章 DNA DNA重组与转座重组与转座第第8 8章章 RNA RNA转录合成转录合成第第9 9章章 RNA RNA转录后剪接与加工转录后剪接与加工第第1010章章 遗传密码遗传密码第第1111章章 蛋白质生物合成蛋白质生物合成翻译翻译第第1212章章 原核生物基因表示调控原核生物基因表示调控第第1313章章 真核生物基因表示调控真核生物基因表示调控第第1414章章 病毒分子生物学介绍病毒分子生物学介绍第第1515章章 分子生物学技术介绍分子生物学技术介绍第3页一本教材：一本教材：赵亚华赵亚华 编著编著.基础分子生物学基础分子生物学教程教程(第二版第二版).).科学出版社科学出版社,第4页四本参考书：四本参考书：1 1、朱朱玉玉贤贤，李李毅毅，郑郑晓晓峰峰 编著编著.当当代代分分子子生生物物学学（第三版）（第三版）.高等教育出版社，高等教育出版社，第5页2 2、郑用琏、郑用琏 主编主编.基础分子生物学基础分子生物学.高等教育出版社，高等教育出版社，第6页3 3、杨歧生、杨歧生 编著编著.分子生物学分子生物学.浙江大学出版社，浙江大学出版社，第7页4 4、本杰明、本杰明 编著编著.基因基因.科学出版社，科学出版社，第8页三本习题集：三本习题集：1 1、王金发，刘兵，王宏斌、王金发，刘兵，王宏斌.分子生物学与基因工分子生物学与基因工程习题集（第二版）程习题集（第二版）.科学出版社，科学出版社，第9页2 2、郜金荣，叶林柏、郜金荣，叶林柏.分子生物学习题及解答分子生物学习题及解答.武汉大学出版社，武汉大学出版社，第10页3 3、郜金荣、郜金荣 主编主编.分子生物学练习分子生物学练习.武汉大学出版社，武汉大学出版社，第11页两本试验教材：两本试验教材：1 1、魏群、魏群 主编主编.分子生物学试验指分子生物学试验指导导(第第2 2版版).).高等教育出版社，高等教育出版社，第12页2 2、郝福英，朱玉贤，朱圣庚，、郝福英，朱玉贤，朱圣庚，等等 编著编著.分子生物学试验技术分子生物学试验技术.北京大学出版社，北京大学出版社，第13页两本分子生物学试两本分子生物学试验参考书目：验参考书目：1 1、Sambrook J.Sambrook J.等等.(.(黄培堂黄培堂译译).).分子克隆试验指南（分子克隆试验指南（第三版）第三版）.科学出版社，科学出版社，第14页2 2、Ausubel F.Ausubel F.等等.（马（马学军学军 等译）等译）.精编分子生物学试精编分子生物学试验指南（第四版）验指南（第四版）.科学出版社，科学出版社，第15页第1章 绪论(Introduction)1.1 分子生物学概念 1.2 分子生物学研究内容 1.3 分子生物学与生物化学之间关系 1.4 分子生物学发展历程 1.5 二十一世纪分子生物学发展趋势 Welcome to Molecular Biology第16页1.1 1.1 分子生物学概念分子生物学概念广义分子生物学：广义分子生物学：从分子水平说明生命现象和生物从分子水平说明生命现象和生物学规律科学。学规律科学。狭义分子生物学狭义分子生物学(核酸分子生物学或基因分子生物核酸分子生物学或基因分子生物学学)：是研究核酸、蛋白质等生物大分子结构与功：是研究核酸、蛋白质等生物大分子结构与功效，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与效，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用关系及其基因表示调控机理学蛋白质之间相互作用关系及其基因表示调控机理学科。科。第17页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.in Molecular Biology（英）（英）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 in Molecular Biology(Version 2)（美）（美）第18页分子生物学三大理论基石（基础）：分子生物学三大理论基石（基础）：1 1、一基因一酶学说；一基因一酶学说；2 2、DNADNA双螺旋结构模型；双螺旋结构模型；3 3、操纵子模型。操纵子模型。第19页1.2 1.2 分子生物学研究内容分子生物学研究内容1.2.11.2.1 基因与基因组结构与功效基因与基因组结构与功效 第20页1.2.21.2.2 DNADNA复制、转录和翻译复制、转录和翻译第21页1.2.3 1.2.3 基因表示调控研究基因表示调控研究(express(express control)control)基因表示实质是遗传信息转录和翻译。基因表示实质是遗传信息转录和翻译。在个体生长发育过程中生物遗传信息表示按在个体生长发育过程中生物遗传信息表示按一定时序发生改变（一定时序发生改变（时序调控时序调控），并伴随内外环），并伴随内外环境条件改变而不停加以修正（境条件改变而不停加以修正（环境调控环境调控）。）。第22页1.2.4 DNA1.2.4 DNA重组技术重组技术 （也称基因工程、基因（也称基因工程、基因操作、分子生物学技术或克操作、分子生物学技术或克隆）是指把生物有机体隆）是指把生物有机体DNADNA分离提取出来，在体外进行分离提取出来，在体外进行酶切和连接，组成重组酶切和连接，组成重组DNADNA分子，然后转化到受体细胞，分子，然后转化到受体细胞，使外源基因在受体细胞增殖使外源基因在受体细胞增殖表示。表示。第23页1.2.5 1.2.5 结构分子生物学结构分子生物学 一个生物大分子在发挥生物功效时必须具备两个一个生物大分子在发挥生物功效时必须具备两个前提：前提：首先，首先，它拥有特定空间结构（三维结构）；它拥有特定空间结构（三维结构）；其次，其次，在它发挥生物学功效过程中必定存在着结构和在它发挥生物学功效过程中必定存在着结构和构象改变。构象改变。结构分子生物学就是硕士物大分子特定空间结构结构分子生物学就是硕士物大分子特定空间结构及结构运动改变与其生物学功效关系科学。及结构运动改变与其生物学功效关系科学。结构分子生物学研究内容主要包含：结构分子生物学研究内容主要包含：1 1、生物大分子结构测定；生物大分子结构测定；2 2、生物大分子结构运动改变规律探索；生物大分子结构运动改变规律探索；3 3、生物大分子结构与功效相互关系建立。生物大分子结构与功效相互关系建立。第24页分子生物学研究内容分子生物学研究内容:（1 1）基因表示调控基因表示调控核酸生物学；核酸生物学；（2 2）生物大分子结构功效生物大分子结构功效结构分子生物学；结构分子生物学；（3 3）DNADNA重组技术重组技术基因工程。基因工程。第25页1.3 1.3 分子生物学与生物化学之间关系分子生物学与生物化学之间关系分子生物学发展三大支撑学科：分子生物学发展三大支撑学科：分子生物学发展三大支撑学科：分子生物学发展三大支撑学科：1 1、细胞学：研究细胞结构与功效。、细胞学：研究细胞结构与功效。细胞化学组成，细胞化学组成，细胞器结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中定位及细胞器结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中定位及功效。功效。2 2、遗传学：研究基因遗传与变异。、遗传学：研究基因遗传与变异。基因结构，基因基因结构，基因复制，基因表示，基因重组，基因突变。复制，基因表示，基因重组，基因突变。3 3、生物化学：研究活性物质代谢规律。、生物化学：研究活性物质代谢规律。第26页 生物化学与分子生物学关系最为亲密。生物化学与分子生物学关系最为亲密。二者在我国教委和科委颁布同一个二级学科中，二者在我国教委和科委颁布同一个二级学科中，称为称为“生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学”。但二者还是有区分：但二者还是有区分：生物化学是从化学角度硕士命现象科学，它着生物化学是从化学角度硕士命现象科学，它着重硕士物体内各种生物分子结构、转变与新陈代谢。重硕士物体内各种生物分子结构、转变与新陈代谢。生物化学中心内容是代谢，包含糖、脂类、氨生物化学中心内容是代谢，包含糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功效联络。基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功效联络。第27页 分子生物学则着重说明生命本质分子生物学则着重说明生命本质-主要硕士主要硕士物大分子核酸与蛋白质结构与功效、以及它们之间物大分子核酸与蛋白质结构与功效、以及它们之间相互作用，其中心内容是生命信息传递和调控。相互作用，其中心内容是生命信息传递和调控。国际生物化学学会和中国生物化学学会国际生物化学学会和中国生物化学学会现均已更名为现均已更名为国际生物化学与分子生物学学会国际生物化学与分子生物学学会和和中国生物化学与分子生物学学会中国生物化学与分子生物学学会。第28页定义：定义：分子生物学：从分子水平了解生命活动。分子生物学：从分子水平了解生命活动。生物化学：从化学组成角度来了解生物大分子生物化学：从化学组成角度来了解生物大分子 和生物代谢。和生物代谢。研究基本内容：研究基本内容：你中有我、我中有你。你中有我、我中有你。研究方向：研究方向：分子生物学分子生物学是硕士物大分子是硕士物大分子结构与功效结构与功效。生物化学生物化学是硕士物体内各种是硕士物体内各种生物分子代谢转生物分子代谢转 化化。研究方法：研究方法：生物化学是分子生物学基础；分子生物学生物化学是分子生物学基础；分子生物学生生 物化学。物化学。第29页分子生物学研究方法逻辑：分子生物学研究方法逻辑：1 1、效率理论：最低能量标准；效率理论：最低能量标准；2 2、模型分析；模型分析；3 3、强烈推理。强烈推理。第30页1.4 1.4 分子生物学发展历程分子生物学发展历程 分子生物学发展大致可分为三个阶段：分子生物学发展大致可分为三个阶段：1.4.1 1.4.1 人类对人类对DNADNA和遗传信息认识阶段和遗传信息认识阶段(1944-1966(1944-1966）1.1.确定了生物遗传物质基础是确定了生物遗传物质基础是DNADNA（19441944年，年，Oswald AveryOswald Avery；19521952年年A.D.HersheyA.D.Hershey和和M.ChaseM.Chase，19691969年）年）。2.2.确定了蛋白质是生命主要基础物质（确定了蛋白质是生命主要基础物质（SumnerSumner在在19361936年证实酶是蛋白质，年证实酶是蛋白质，19461946年；年；19411941年，年，BeadleBeadle和和Tatum“Tatum“一个基因一个酶一个基因一个酶”假说，假说，19581958年）。年）。第31页 3.3.DNA DNA双螺旋模型提出（双螺旋模型提出（19531953年，年，WatsonWatson和和CrickCrick，19621962年）。年）。4.4.遗传信息传递中心法则建立（遗传信息传递中心法则建立（19541954年，年，CrickCrick）。）。5.5.基因表示调控操纵子模型提出（基因表示调控操纵子模型提出（19611961年，年，JacobJacob和和MonodMonod，19651965年）。年）。6.6.三联体遗传密码破译（三联体遗传密码破译（19661966年，年，NirenbergNirenberg、KhoranaKhorana等人破译了全部遗传密码，等人破译了全部遗传密码，19681968年）。年）。第32页1.4.2 1.4.2 重组重组DNADNA技术建立和发展阶段（技术建立和发展阶段（1967-19781967-1978）1.1.DNA DNA连接酶被发觉（连接酶被发觉（19671967年年,Gellert）。）。2.2.限制性内切酶被发觉（限制性内切酶被发觉（19701970年，年，Smith和和Nathans等，等，1978年年）。）。3.3.逆转录酶被发觉（逆转录酶被发觉（19701970年，年，TeminTemin和和Baltimore，19751975年）。年）。4.4.1972 1972年，年，BergBerg等人发展了重组等人发展了重组DNADNA技术，完成了技术，完成了第一个细菌基因克隆，开创了基因工程新纪元，标志着第一个细菌基因克隆，开创了基因工程新纪元，标志着人类认识生命本质并能主动改造生命新时期开始，人类认识生命本质并能主动改造生命新时期开始，19801980年。年。第33页 5.5.1975 1975年，年，KohlerKohler和和MilsteinMilstein巧妙地创建了巧妙地创建了淋巴细胞杂交瘤技术，取得了宝贵单克隆抗体；淋巴细胞杂交瘤技术，取得了宝贵单克隆抗体；19841984年。年。6.6.1975-1977 1975-1977年，年，SangerSanger和和GilbertGilbert创造了创造了DNADNA序列测定技术；序列测定技术；19771977年第一个全长年第一个全长53875387个核苷酸个核苷酸X174X174基因组序列由基因组序列由SangerSanger测定完成；测定完成；19801980年，年，19581958年。年。第34页1.4.3 重组DNA技术应用和分子生物学迅猛发展阶段（1979-现在）1.重组DNA技术发展（1981年取得转基因小鼠、转基因果蝇；1983年取得第一例转基因植物烟草；1989年DuPont企业取得转肿瘤基因小鼠；1994年第一批基因工程西红柿在美国上市）。2.基因组研究发展（1990年开启了人类基因组计划，4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经过努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。第35页 3.3.PCR PCR技术建立（技术建立（19831983年，年，MullisMullis，PCRPCR被喻为被喻为加速分子生物学发展进程一项加速分子生物学发展进程一项“简单而晚熟简单而晚熟”技术，技术，19931993年）。年）。4.4.单克隆抗体及基因工程抗体发展和应用（生单克隆抗体及基因工程抗体发展和应用（生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激素、物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激素、胰岛素等，疾病诊疗、治疗和研究）。胰岛素等，疾病诊疗、治疗和研究）。5.5.基因表示调控机理（反义基因表示调控机理（反义RNARNA技术、技术、RNAiRNAi干扰、干扰、基因芯片）。基因芯片）。6.6.细胞信号转导机理研究成为新前沿领域（细胞信号转导机理研究成为新前沿领域（G G蛋蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。7.7.基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新前沿领域。前沿领域。第36页1.5 二十一世纪分子生物学发展趋势1.5.1 功能基因组学（Functional Genomics）功能基因组学：研究新发现基因功能科学。功能基因组学任务，是对成千上万基因表达进行分析和比较，从基因组整体水平上阐述基因活动规律。第37页1.5.2 1.5.2 蛋白质组学（蛋白质组学（ProteomicsProteomics）蛋白质组蛋白质组(proteome)(proteome)：蛋白质组指是一个基因组所蛋白质组指是一个基因组所表示全部蛋白质。表示全部蛋白质。蛋白质组学蛋白质组学(proteomics)(proteomics)：研究整个基因组所编码研究整个基因组所编码蛋白质及其动态改变规律科学。蛋白质及其动态改变规律科学。功效蛋白质组：指在特定时间、特定环境和试验条件功效蛋白质组：指在特定时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表示蛋白质。下基因组活跃表示蛋白质。功效蛋白质组学：研究定位在细胞内与某种功效相关功效蛋白质组学：研究定位在细胞内与某种功效相关或在某种条件下一群蛋白质科学。或在某种条件下一群蛋白质科学。蛋白质组研究已发展成后基因组时代带头学科。蛋白质组研究已发展成后基因组时代带头学科。第38页1.5.3 1.5.3 生物信息学（生物信息学（BioinformaticsBioinformatics）伴随人类基因组计划（伴随人类基因组计划（Human Genome Project,Human Genome Project,简称简称HGPHGP）产生数据爆炸，一门新兴学科）产生数据爆炸，一门新兴学科-生物信生物信息学应运而生。息学应运而生。生物信息学：利用计算机和网络系统搜集、整生物信息学：利用计算机和网络系统搜集、整理、分析大量生物学数据科学。理、分析大量生物学数据科学。生物信息学由生物信息学由数据库数据库、计算机网络计算机网络和和应用软件应用软件三大部分组成。三大部分组成。第39页 回顾生命科学发展历史，无数科学伟人历历在回顾生命科学发展历史，无数科学伟人历历在目：列文目：列文虎克、巴斯德、弗莱明、达尔文、孟德虎克、巴斯德、弗莱明、达尔文、孟德尔、沃森、克里克、摩尔根尔、沃森、克里克、摩尔根 他们开创性工作为生命科学发展做出了巨大贡他们开创性工作为生命科学发展做出了巨大贡献。而我们每一个有志于生命科学研究人主动参加，献。而我们每一个有志于生命科学研究人主动参加，必定为二十一世纪生命科学突破性发展添砖加瓦！必定为二十一世纪生命科学突破性发展添砖加瓦！Welcome to Molecular Biology第40页作业：作业：1 1、写出分子生物学广义与狭义定义。、写出分子生物学广义与狭义定义。2 2、当代分子生物学研究主要内容有哪几方面？、当代分子生物学研究主要内容有哪几方面？3 3、写出、写出5 5个分子生物学发展主要大事纪（年代、个分子生物学发展主要大事纪（年代、创造者、简明内容）。创造者、简明内容）。第41页此讲结束！此讲结束！怎样学好分子生物学？怎样学好分子生物学？怎样学好分子生物学？怎样学好分子生物学？1 1、基本概念、基本理论，基本试验，重在了解，在、基本概念、基本理论，基本试验，重在了解，在了解基础上记忆，拒绝死记硬背。了解基础上记忆，拒绝死记硬背。2 2、平时多练习，培养分析问题和应用能力，暂时抱、平时多练习，培养分析问题和应用能力，暂时抱佛脚没有用。佛脚没有用。第42页