分子生物学发展简史---准备和酝酿阶段---现代分子生物学的建立和发展.pptx

药学分子生物学 Pharmaceutical Molecular Biology 生化教研室生化教研室 肖建英肖建英绪绪 论论一、分子生物学与药学分子生物学一、分子生物学与药学分子生物学二、分子生物学发展的回顾二、分子生物学发展的回顾三、分子生物学和现代医药科学三、分子生物学和现代医药科学绪绪 论论 医学和生命科学的永恒主题医学和生命科学的永恒主题生命是什么生命是什么?绪绪 论论1.分子生物学分子生物学(Molecular Biology)的概念：的概念：u 从分子水平研究生命现象的科学，是现从分子水平研究生命现象的科学，是现代生命科学的代生命科学的“共同语言共同语言”。一、分子生物学与药学分子生物学一、分子生物学与药学分子生物学u 核心内容核心内容是通过生物的物质基础是通过生物的物质基础核酸、核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及其相蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础，互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础，从而探讨生命的奥秘。从而探讨生命的奥秘。绪绪 论论2 2、分子生物学的产生与发展：、分子生物学的产生与发展：生物化学生物化学遗传学遗传学细胞生物学细胞生物学生物物理学生物物理学微生物学微生物学有机化学有机化学物理化学物理化学相互渗透相互渗透相互促进相互促进分子生物学分子生物学20世纪中叶世纪中叶生物学引入生物大分子生物学引入生物大分子 进入细胞水平进入细胞水平生物学生物学绪绪 论论u 分子生物学的研究和发展轨迹分子生物学的研究和发展轨迹l分子生物学不断地与其他学科进行深入的横分子生物学不断地与其他学科进行深入的横l向联系和交叉融合向联系和交叉融合 分子、细胞、整体水平的研究得到和谐统一分子、细胞、整体水平的研究得到和谐统一表型和基因型的关系得到客观准确解释表型和基因型的关系得到客观准确解释分子生物学打破了学科的界线分子生物学打破了学科的界线分子生物学把各学科联系在一起分子生物学把各学科联系在一起绪绪 论论u 分子生物学与其他学科的结合分子生物学与其他学科的结合生理学生理学微生物学微生物学免疫学免疫学病理学病理学药理学药理学分子分子生物学生物学临床医学临床医学绪绪 论论u 分子生物学广泛渗透到医学各广泛渗透到医学各 领域，领域，成为现代医学重要的基础成为现代医学重要的基础 分子细胞学分子细胞学 分子药理学分子药理学 分子免疫学分子免疫学 分子病理学分子病理学分子病毒学分子病毒学 分子神经学分子神经学 分子细菌学分子细菌学 分子遗传学分子遗传学 分子诊断学（基因诊断学）分子诊断学（基因诊断学）分子治疗学（基因治疗学）分子治疗学（基因治疗学）诞生了许多分支学科诞生了许多分支学科绪绪 论论u 分子生物学的学科地位：分子生物学的学科地位：是当前生命科学中发展最快的前沿是当前生命科学中发展最快的前沿领领 域，即生命科学的领先学科。域，即生命科学的领先学科。是与其它学科广泛交叉与渗透的重是与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域要前沿领域现代生命科学的内涵现代生命科学的内涵和外延在不断扩大。和外延在不断扩大。分子生物学大大促进了医药学的发展分子生物学大大促进了医药学的发展 ！绪绪 论论3 3、分子生物学的研究对象、分子生物学的研究对象:生物大分子的结构生物大分子的结构 大分子结构与功能的关系大分子结构与功能的关系 生物大分子在遗传信息和细胞信息传递生物大分子在遗传信息和细胞信息传递中的作用中的作用绪绪 论论一、一、核酸（基因）的分子生物学：核酸（基因）的分子生物学：核酸的结构与功能、基因组、基因信息的传递核酸的结构与功能、基因组、基因信息的传递 及调控、基因操作、基因诊断与基因治疗等。及调控、基因操作、基因诊断与基因治疗等。二、二、蛋白质的分子生物学：（蛋白质的分子生物学：（包括酶与生物催化剂）包括酶与生物催化剂）蛋白质的结构与功能，生物大分子间的相互作用蛋白质的结构与功能，生物大分子间的相互作用三、三、细胞信号转导的分子生物学：细胞信号转导的分子生物学：研究细胞间通讯和细胞内信号转导的分子机制研究细胞间通讯和细胞内信号转导的分子机制四、四、癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期、肽类生长因子、细胞周期 及其调控的分子机理等。及其调控的分子机理等。五、五、分子生物学技术：分子生物学技术：主要包括分子杂交技术、链反应技术、基因工主要包括分子杂交技术、链反应技术、基因工 程与蛋白质工程等。程与蛋白质工程等。u 研究的具体内容：研究的具体内容：绪绪 论论 结构分子生物学研究结构分子生物学研究 基因组研究基因组研究 基因表达的调控研究基因表达的调控研究 细胞信号转导研究细胞信号转导研究u 目前分子生物学研究的前沿：目前分子生物学研究的前沿：绪绪 论论4、药学分子生物学、药学分子生物学 (Pharmaceutical Molecular Biology)分子生物学的新理论和新技术分子生物学的新理论和新技术药学研究领域药学研究领域药学分子生物学药学分子生物学渗入渗入诞生诞生生命科学生命科学药学药学化学化学药学药学化学化学绪绪 论论二、分子生物学发展的回顾二、分子生物学发展的回顾l18681868年年 Fridrich MiescherFridrich Miescher从脓细胞中从脓细胞中提取提取“核酸核酸”l19031903年年 染色体是染色体是遗传单位遗传单位l19101910年年 基因位于染色体上基因位于染色体上l19131913年年 染色体包含线性排列的基因染色体包含线性排列的基因l19271927年年 突变是基因内的物理变化突变是基因内的物理变化l19311931年年 交换引起基因重组交换引起基因重组l19441944年年 AveryAvery等人证实等人证实DNADNA是遗传物质是遗传物质l19451945年年 基因编码蛋白质基因编码蛋白质l19511951年年 首次首次蛋白质测序蛋白质测序l19531953年年 WatsonWatson和和CrickCrick发现发现DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构绪绪 论论1954年年 Crick提出提出分子生物学的中心法则分子生物学的中心法则1958年年 DNA半保留复制半保留复制1961年年 Nirenberg发现发现遗传密码遗传密码1967年年 发现发现DNA连接酶连接酶1973年年 建立了建立了DNA重组技术重组技术1975年年 Temin和和Baltimore发发现现逆转录酶逆转录酶1981年年 Gilbert和和Sanger建建立立DNA 测序方法测序方法1985年年 Mullis发明发明PCR 技术技术1990年年 美国启动美国启动人类基因组计划人类基因组计划(HGP)1994年年 中国人类基因组计划启动中国人类基因组计划启动1997年年 第一只克隆羊第一只克隆羊多莉诞生多莉诞生2001年年 美、英等国完成美、英等国完成人类基因组计划基本人类基因组计划基本 框架框架2003年人类基因组序列图绘制成功年人类基因组序列图绘制成功绪绪 论论1、诞生的准备和酝酿阶段准备和酝酿阶段 19世纪后期20世纪50年代初。在这一阶段产生了两点对生命本质认识上的重大突破：(1)确定了蛋白质是生命的主要物质确定了蛋白质是生命的主要物质基础基础u 分子生物学发展的三个阶段：分子生物学发展的三个阶段：19世纪末Buchner第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立氨基酸序列分析法。1950年Pauling和Corey提出了-螺旋结构模型。绪绪 论论(2)确定了生物遗传的物质基础是确定了生物遗传的物质基础是DNA 1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein）20世纪20-30年代已确认自然界有DNA和RNA两类核酸 1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了DNA是遗传物质。1949-52年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构；1948-1953年提出了DNA硷基组成A=T、G=C的Chargaff规则，绪绪 论论2、现代分子生物学的建立和发展阶段、现代分子生物学的建立和发展阶段 从20世纪50年代初70年代初。1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型是现代分子生物学诞生的里程碑。开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。u DNA双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出了硷基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，绪绪 论论u 此期间的主要进展包括：(1)遗传信息传递中心法则的建立遗传信息传递中心法则的建立(2)对蛋白质结构与功能的进一步认识对蛋白质结构与功能的进一步认识 1956-58年Anfinsen和White根据对酶蛋白的变性和复性实验，提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的。1969年Weber开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量；1973年氨基酸序列自动测定仪问世。1965年中国科学家人工合成了牛胰岛素。绪绪 论论3、初步认识生命本质并开始改造生命的、初步认识生命本质并开始改造生命的 深入发展阶段深入发展阶段 70年代后，以基因工程技术的出现作为新的 里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。u 其间的重大成就包括：(1)、重组、重组DNA技术的建立和发展技术的建立和发展(2)、基因组研究的发展、基因组研究的发展1990年HGP实施(3)、单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展、单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展(4)、基因表达调控机理、基因表达调控机理(5)、细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域、细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域绪绪 论论三、分子生物学和现代医药科学三、分子生物学和现代医药科学（一）分子生物学在发病机制和药学研究中的作用（一）分子生物学在发病机制和药学研究中的作用1、遗传性高脂血症可诱发冠状动脉粥样硬化、遗传性高脂血症可诱发冠状动脉粥样硬化2、对某些病毒致病作用的研究：乙肝与肝癌、对某些病毒致病作用的研究：乙肝与肝癌3、认识了某些遗传疾病的发病机制、认识了某些遗传疾病的发病机制绪绪 论论（二）分子生物学在疾病诊断中的作用（二）分子生物学在疾病诊断中的作用 如基因芯片的应用。如基因芯片的应用。（三）分子生物学在疾病治疗中的作用（三）分子生物学在疾病治疗中的作用（四）分子生物学在医药工业中的作用（四）分子生物学在医药工业中的作用1、DNA重组技术与新药研究：常见的重组药物重组技术与新药研究：常见的重组药物促红细胞生成素促红细胞生成素剌激白细胞生成剌激白细胞生成生长因子生长因子(bFGF,EGF)刺激细胞生长与分化刺激细胞生长与分化生长素生长素治疗侏儒症治疗侏儒症胰岛素胰岛素治疗糖尿病治疗糖尿病干扰素干扰素(1b,2a,2b,)抗病毒感染及某些肿瘤抗病毒感染及某些肿瘤白细胞介素白细胞介素激活、剌激各类白细胞激活、剌激各类白细胞超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶抗组织损伤抗组织损伤绪绪 论论2、药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物、药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物（1）药物基因组学药物基因组学是主要以阐明药物代是主要以阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性与药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的与药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的一门科学，是一门新兴的研究领域。一门科学，是一门新兴的研究领域。u 研究的分子基础是基因多态性，研究的分子基础是基因多态性，因此因此可指导药物设计、开发新药及合理用药。可指导药物设计、开发新药及合理用药。（2）药物蛋白质组学药物蛋白质组学是基因、蛋白质、是基因、蛋白质、疾病三者相连的桥梁科学。其研究内容疾病三者相连的桥梁科学。其研究内容比药物基因组学更复杂。比药物基因组学更复杂。绪绪 论论复习思考题：复习思考题：1、何谓分子生物学？何谓药学分子生物学？、何谓分子生物学？何谓药学分子生物学？2、分子生物学研究的主要内容是什么？、分子生物学研究的主要内容是什么？分子生物学研究在医药领域有何应用？分子生物学研究在医药领域有何应用？3、了解分子生物学发展的重大事件。、了解分子生物学发展的重大事件。