1、會計學1現代分子生物學課件現代分子生物學課件第第六六章章 分子生物學研究法分子生物學研究法 （下）（下） 基因功能研究技術基因功能研究技術第七第七章章 基因表達與調控基因表達與調控 （上）上） 原核基因表達調控模式原核基因表達調控模式第八講第八講 基因表達與調控基因表達與調控（下）下） 真核基因表達調控的一般規(guī)律真核基因表達調控的一般規(guī)律第十一講第十一講 基因組與比較基因組學基因組與比較基因組學第2頁/共51頁第3頁/共51頁 二十一世紀是現代生物科學的世紀二十一世紀是現代生物科學的世紀 統(tǒng)計美國統(tǒng)計美國“科學引文索引（科學引文索引（SCISCI）”收錄的收錄的45004500余種學術刊物，發(fā)

2、現有余種學術刊物，發(fā)現有23502350種種左右為生物科學相關雜志！統(tǒng)計全世界引左右為生物科學相關雜志！統(tǒng)計全世界引用指數（用指數（Impact factorImpact factor）在）在1010以上的超以上的超一流學術刊物，也發(fā)現一流學術刊物，也發(fā)現80%80%左右是生物科左右是生物科學相關刊物。學相關刊物。第4頁/共51頁第5頁/共51頁分析分析98年年SCI收錄的收錄的4500種期刊的種期刊的影響因子發(fā)現影響因子發(fā)現: Cell （細胞）（細胞） 44.0Nature （自然）（自然） 28.4Science （科學）（科學） 24.1第6頁/共51頁第7頁/共51頁第8頁/共51頁

3、生物大分子的結構功能研究生物大分子的結構功能研究 是研究生物大分子特定的空間結構及結構是研究生物大分子特定的空間結構及結構的運動變化與其生物學功能關系的科學。的運動變化與其生物學功能關系的科學。 研究三維結構及其運動規(guī)律的手段主要是研究三維結構及其運動規(guī)律的手段主要是X射線衍射的晶體學（又稱蛋白質晶體學），其次射線衍射的晶體學（又稱蛋白質晶體學），其次是用二維核磁共振和多維核磁研究液相結構，也是用二維核磁共振和多維核磁研究液相結構，也有人用電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各有人用電鏡三維重組、電子衍射、中子衍射和各種頻譜學方法研究生物高分子的空間結構。種頻譜學方法研究生物高分子的空間結構。

4、第9頁/共51頁基因表達調控研究基因表達調控研究 因為蛋白質分子參與并控制了細胞的一因為蛋白質分子參與并控制了細胞的一切代謝活動，而決定蛋白質結構和合成時序切代謝活動，而決定蛋白質結構和合成時序的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分的信息都由核酸（主要是脫氧核糖核酸）分子編碼，表現為特定的核苷酸序列，所以基子編碼，表現為特定的核苷酸序列，所以基因表達實質上就是遺傳信息的轉錄和翻譯。因表達實質上就是遺傳信息的轉錄和翻譯。 第10頁/共51頁RNA剪輯3個方面。第11頁/共51頁第12頁/共51頁DNA重組技術 是20世紀70年代初興起的技術科學，目的是將不同DNA片段（如某個基因或基因的一部分）

5、按照人們的設計定向連接起來，在特定的受體細胞中與載體同時復制并得到表達，產生影響受體細胞的新的遺傳性狀。 第13頁/共51頁 DNA重組技術是核酸化學、蛋白質化學、酶工程及微生物學、遺傳學、細胞學長期深入研究的結晶，而限制性內切酶DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現與應用則是這一技術得以建立的關鍵。第14頁/共51頁J acob Monod測定了肌紅蛋白及血紅蛋白的高級結構測定了肌紅蛋白及血紅蛋白的高級結構年年份份 研究內容研究內容獲獎情況獲獎情況1910分離出腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸分離出腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸諾貝爾生理醫(yī)學諾貝爾生理醫(yī)學獎獎1959美國美國研究并重建了將基因內的遺傳信息通研究并

6、重建了將基因內的遺傳信息通過過RNA中間體翻譯成蛋白質。中間體翻譯成蛋白質。DNA分子在細菌細胞和試管內的復制分子在細菌細胞和試管內的復制諾貝爾生理醫(yī)學諾貝爾生理醫(yī)學獎獎1962WatsonCrick美國美國英國英國DNA雙螺旋模型雙螺旋模型諾貝爾生理醫(yī)學諾貝爾生理醫(yī)學獎獎用用X射線衍射證實了射線衍射證實了DNA雙螺旋模型雙螺旋模型 1962Kendrew Peruts諾貝爾化學獎諾貝爾化學獎1965基因表達調控的操縱子系統(tǒng)基因表達調控的操縱子系統(tǒng)諾貝爾生理醫(yī)學諾貝爾生理醫(yī)學獎獎1969NirenbergHollyKhorana美國美國破譯破譯DNA遺傳密碼遺傳密碼闡明了酵母丙氨酸闡明了酵母丙

7、氨酸t(yī)RNA的核苷酸序列的核苷酸序列人工合成了核酸分子和酵母基因人工合成了核酸分子和酵母基因諾貝爾生理醫(yī)學諾貝爾生理醫(yī)學獎獎科學家科學家國籍國籍KosselWilkins美國美國德國德國UchoaKornberg法國法國英國英國第二節(jié)第二節(jié) 分子生物學簡史分子生物學簡史第15頁/共51頁研究內容研究內容獲獎情況獲獎情況發(fā)現逆轉錄酶發(fā)現逆轉錄酶建立建立DNA測序方法測序方法KohlerMilsteinJerne德德國國美美國國丹丹麥麥建立和發(fā)展了單克隆抗體技術建立和發(fā)展了單克隆抗體技術發(fā)現可移動因子發(fā)現可移動因子美美國國發(fā)現核酶發(fā)現核酶發(fā)現正常細胞帶有原癌基因發(fā)現正常細胞帶有原癌基因G蛋白在細胞

8、內信息傳導中的作用蛋白在細胞內信息傳導中的作用美美國國德德國國美美國國發(fā)現了控制果蠅體節(jié)發(fā)育的基因發(fā)現了控制果蠅體節(jié)發(fā)育的基因年份年份科學家科學家國籍國籍1975198019841988199319941995Temin BaltimoreSanger GilbertMeclintockAltman CechBishop VarmusGilman RodbellLewisNusslein-VolhardWieschaus美國美國美國美國美國美國美國美國諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾化學獎諾貝

9、爾化學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎第16頁/共51頁T-淋巴細胞的免疫機制美朊病毒作為早老性癡呆癥等疾病的病原并能直接在寄主細胞中繁殖傳播美NO作為信號分子的作用機制美蛋白質在細胞間的轉運機制，明確了信號肽及信號識別復合物在蛋白質跨膜轉運過程中的的主導作用德美美細胞內信號轉導、帕金森綜合治療、神經傳導及記憶系統(tǒng)發(fā)育等美英對細胞周期調控因子的研究年份年份科學家科學家國籍國籍研究內容研究內容獲獎情況獲獎情況199619971998199920002001DohertyZinkernagelPrusinerFurchgottIgn

10、arro MuradBlobelCarlssonGreengardKandelHartwellH u n t 、Nurse澳瑞士 諾貝爾生理醫(yī)學獎 諾貝爾生理醫(yī)學獎 諾貝爾生理醫(yī)學獎 諾貝爾生理醫(yī)學獎 諾貝爾生理醫(yī)學獎 諾貝爾生理醫(yī)學獎第17頁/共51頁研究內容研究內容獲獎情況獲獎情況揭示真核細胞轉錄機制揭示真核細胞轉錄機制RNA干擾基本機制干擾基本機制年份年份科學家科學家國籍國籍20062006Kornberg Fire Mello美國美國美國美國諾貝爾化學獎諾貝爾化學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎諾貝爾生理醫(yī)學獎第18頁/共51頁 孟德爾的遺傳學規(guī)律最先使人們對孟德爾的遺傳學規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產

11、生了理性認識，而性狀遺傳產生了理性認識，而MorganMorgan的的基因學說則進一步將基因學說則進一步將“性狀性狀”與與“基因基因”相耦聯，成為分子遺傳學的奠基石。相耦聯，成為分子遺傳學的奠基石。 WatsonWatson和和CrickCrick所提出的脫氧所提出的脫氧核糖酸雙螺旋模型，為充分揭示遺傳信核糖酸雙螺旋模型，為充分揭示遺傳信息的傳遞規(guī)律鋪平了道路。息的傳遞規(guī)律鋪平了道路。 第19頁/共51頁 19101910年，德國科學家年，德國科學家KosselKossel第一個分第一個分離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。離了腺嘌呤，胸腺嘧啶和組氨酸。19591959年，美國科學家年，美國科學家U

12、choaUchoa第一次合成第一次合成了核糖核酸，實現了將基因內的遺傳信息了核糖核酸，實現了將基因內的遺傳信息通過通過RNARNA翻譯成蛋白質的過程。同年，翻譯成蛋白質的過程。同年，KornbergKornberg實現了試管內細菌細胞中實現了試管內細菌細胞中DNADNA的的復制。復制。第20頁/共51頁 1962年，Watson（美）和Crick（英）因為在1953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫(yī)學獎，后者通過X射線衍射證實了Watson-Crick模型。第21頁/共51頁 1965年，法國科學家Jacob和Monod提出并證實了操縱子（operon）作為

13、調節(jié)細菌細胞代謝的分子機制。此外，他們還推測存在一種與DNA序列相互補、能將它所編碼的遺傳信息帶到蛋白質合成場所并翻譯產生蛋白質的mRNA（信使核糖核）。第22頁/共51頁 1972年，Paul Berg（美）第一次進行了DNA重組。 1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次進行了DNA序列分析。第23頁/共51頁 1988年，McClintock由于在50年代提出并發(fā)現了可移動遺傳因子（jumping gene或稱mobile element）而獲得Nobel獎。第24頁/共51頁 1993年，美國科學家Roberts 和Sharp因發(fā)現斷裂基因（ introns）而獲得Nobe

14、l獎；Mullis由于發(fā)明PCR儀而與加拿大學者Smith（第一個設計基因定點突變）共享Nobel化學獎第25頁/共51頁此外，此外，Griffith（1928）及）及Avery（1944）等人關于致病力強的光滑型（）等人關于致病力強的光滑型（S型型）肺炎鏈球菌）肺炎鏈球菌DNA導致致病力弱的粗糙導致致病力弱的粗糙型（型（R型）細菌發(fā)生遺傳轉化的實驗型）細菌發(fā)生遺傳轉化的實驗;Hershey和和Chase（1952）關于）關于DNA是遺傳物質的實驗是遺傳物質的實驗;第26頁/共51頁Crick于于1954年所提出的遺傳信息傳年所提出的遺傳信息傳遞規(guī)律（即中心法則）；遞規(guī)律（即中心法則）；Mes

15、elson和和Stahl（1958）關于）關于DNA半保留復制的實驗半保留復制的實驗;Yanofsky和和Brener（1961）年關于）年關于遺傳密碼三聯子的設想都為分子生物遺傳密碼三聯子的設想都為分子生物學的發(fā)展做出了重大貢獻。學的發(fā)展做出了重大貢獻。第27頁/共51頁第28頁/共51頁 中國生物科學家吳憲20世紀20年代與汪猷、張昌穎等人一道完成了蛋白質變性理論、血液生化檢測和免疫化學等一系列有重大影響的研究。第29頁/共51頁 20世紀中下葉，我國科學家相繼世紀中下葉，我國科學家相繼實現了人工全合成有生物學活性的結實現了人工全合成有生物學活性的結晶牛胰島素，解出了三方二鋅豬胰島晶牛胰島素，解出了三方二鋅豬胰島素的晶體結構，采用有機合成與酶促素的晶體結構，采用有機合成與酶促相結合的方法完成了酵母丙氨酸轉移相結合的方法完成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸的人工全合成。核糖核酸的人工全合成。第30頁/共51頁第31頁/共51頁第32頁/共51頁第33頁/共51頁第34頁/共51頁第35頁/共51頁第36頁/共51頁第37頁/共51頁第38頁/共51頁第39頁/共51頁第40頁/共51頁第41頁/共51頁第42頁/共51頁第43頁/共51頁