1、分子生物學(xué),MOLECULAR BIOLOGY,About myself,王嘉福 博士（生物化學(xué)與分子生物學(xué)） 教授 博導(dǎo) 貴州省省管專家 國(guó)務(wù)院特殊津貼專家,Elective course for Veterinary medicine students Intended for sophomores and juniors of College of Animal Science, GZU Prerequisite: General biology, Biochemistry,Lecture 1 of Molecular Biology: Course Introduction (1/09

2、/2010):,Molecular Biology 分子生物學(xué),Text book: 基礎(chǔ)分子生物學(xué)教程，2th，趙亞華主編，科學(xué)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: Obj

3、ectives, Course Mechanics （2）應(yīng)用知識(shí)的能力: 培養(yǎng)學(xué)生活躍的思維和豐富的聯(lián)想力, 能靈活地使用所學(xué)知識(shí)去回答或解決相關(guān)的理論問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題; （3）語(yǔ)言能力: 重點(diǎn)提高學(xué)生使用英文理解分子生物學(xué)的能力； （4）學(xué)習(xí)效率: 培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方法, 提高學(xué)生使用課堂時(shí)間的效率，避免課堂教學(xué)流于形式，使學(xué)生愿意來(lái)聽課，聽課有收獲。,為達(dá)到以上目標(biāo)所采用的教學(xué)方法： （1）多媒體教學(xué): 圖片多，刺激學(xué)生活躍的思維。 （2）課件制作: 每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)topic的課件制作, 鍛煉主動(dòng)學(xué)習(xí)和理解能力。 （3）小組學(xué)習(xí) (8-10人): 學(xué)習(xí)氣氛, teamwork, 相互幫

4、助和啟發(fā),品格塑造. （4）課堂提問(wèn): 提問(wèn)主要是鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，而非死記知 （5）測(cè)試: 簽到, 期末考試. （6）課外輔導(dǎo): 教學(xué)網(wǎng)站, 輔導(dǎo),課件制作: 小組成員間Topic不重復(fù), 所有同學(xué)間不準(zhǔn)照抄 1. 共10分: 4+3+3 2. 基本分 (4): 知識(shí)體系的完整性和系統(tǒng)性 3. 內(nèi)容補(bǔ)充，創(chuàng)新，準(zhǔn)確性 3分 4. 圖形(原創(chuàng)性)和多媒體創(chuàng)新(動(dòng)畫等) 3分,正確對(duì)待和駕馭考試（About exams),As the instructor 考試不是教學(xué)目的，而是提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生總結(jié)和掌握所學(xué)內(nèi)容 考試題目要具有啟發(fā)性和總結(jié)性而非刁難學(xué)生,As a student 考試

5、不是學(xué)習(xí)目的，而是幫助你更好掌握和使用所學(xué)內(nèi)容的一個(gè)手段 要學(xué)習(xí)利用考試的機(jī)會(huì)來(lái)使自己對(duì)所學(xué)的內(nèi)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 of b

6、iochemical 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 compl

7、exes of DNA, RNA and protein The processes of replication, transcription and translation and their regulations Manipulation of macromolecules, technologies central to modern biosciences,Biosphere (the sum of all Earths ecosystems) Ecosystem (biological community+environment) Biological community (po

8、pulations of different 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 (, chem

9、ical building blocks of all matter),The hierarchy of living world: Biological organizations at various levels,The relationship of Molecular Biology with other biological subjects,Life Sciences,Medical Sciences,Biology,Agri. Sciences,Macro (outdoor),Micro (indoor),Ecology, Behavior Evolution Systemat

10、ics,Molecular Biology,Biochem,Microbiol,Cell Biology,Mol Genetics,Dev Biol,Immunol,Mol Neurobiol,Others,Crop sciences Animal husbandry Veterinary,Pathology, clinic medicine Preventive medicine etc,Focus of other disciplines: General biology: Anatomy, metabolism & systematics of living organisms (pla

11、nts, animals, microbes). Microbiology/Virology: properties of microbes/viruses. Biochemistry: chemical nature and metabolism of biomolecules (macro- or small). Biophysics: Physical properties of biomolecules Molecular Genetics: transfer of genetic information between generations (genotype and phenot

12、ype). Cell biology: Structure & function of cells and organelles. Molecular 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、分子生物學(xué), 教材 3、magazines,Course statements,作為本課程的主講

13、老師： 要求自己： 相信所有的學(xué)生都能學(xué)好這門課，為此要備好和上好每一堂課，愿付出我的努力和智慧。 我要求我所有的學(xué)生： 1、無(wú)論以前其它課程學(xué)得如何，都要相信自己能把這門課程學(xué)好；不要與別人比考試成績(jī)，乃要問(wèn)自己： -是否有效利用了上課時(shí)間：聽懂了多少，掌握了多少 -通過(guò)自學(xué)或與同學(xué)討論，掌握所學(xué)內(nèi)容了嗎？扎實(shí)嗎？ -學(xué)習(xí)有進(jìn)步嗎？有就該為自己高興 2、盡量預(yù)習(xí)好每堂課 3、來(lái)上并上好每一堂課，有事無(wú)法來(lái)上課必須請(qǐng)假 我要求所有在學(xué)習(xí)中遇到挫折的學(xué)生： 不可自暴自棄，我愿與你一起努力，以突破你的局限,I am very happy to be your course instructor L

14、ets work together to make this course a great experience in your life I am looking forward to having a wonderful semester with all of you Hope that you all enjoy the course, I am sure I will,第一章 緒 論,一、分子生物學(xué)的含義 1、廣義：分子生物學(xué)是從分子水平闡明生命現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)。 研究?jī)?nèi)容：包括蛋白質(zhì)、核酸等的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和功能；酶的作用機(jī)理和動(dòng)力學(xué)，膜蛋白結(jié)構(gòu)和功能、跨膜運(yùn)輸?shù)取?但難以與生物化學(xué)區(qū)

15、分,2、狹義：常用；即從分子水平研究基因結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科，包括：基因或核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)節(jié)控制等過(guò)程及其相關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究等。,二、分子生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史,分子生物學(xué)從遺傳學(xué)和生物化學(xué)發(fā)展而來(lái)。 十九世紀(jì)中期，自Gregor Mendel 最早做的遺傳實(shí)驗(yàn)開始。早期的基因研究不算分子生物學(xué)，因?yàn)闆](méi)有認(rèn)識(shí)到基因的分子屬性，主要針對(duì)親代生物體到子代的傳播特性，因此叫它傳播遺傳學(xué)。 到1944年基因的化學(xué)成分被發(fā)現(xiàn)，才可能從分子的角度研究基因，至此分子生物學(xué)誕生。,A brief history of genetics.,1871年，Miescher從白細(xì)胞中分離出了DNA，

16、1944年，Avery發(fā)現(xiàn)致病力強(qiáng)的光滑型（S）肺炎鏈球菌能使致病力弱的粗糙型（R）肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型。 1958年，Meselson 和Stahl證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制。 1977年，Sanger和Gilbert分別采用酶法和化學(xué)法進(jìn)行了DNA測(cè)序，1980年Nobel獎(jiǎng)。 1995年以鳥槍法測(cè)定 了第一個(gè)基因組序列，為流血桿菌基因組,表1.1列出了分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑。盡管它是一個(gè)非常年輕的學(xué)科，但是有豐富的歷史，并且以驚人的速度發(fā)展。分子生物學(xué)的發(fā)展速度和其強(qiáng)有力的技術(shù)使很多學(xué)者認(rèn)為它是一場(chǎng)革命。今后幾十年藥物、醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展很大程度上依賴于分子生物學(xué)家對(duì)基因的操縱，這場(chǎng)革命

17、將涉及到每個(gè)人的生活。所以我們正在從事一項(xiàng)尖端的有重要意義的研究。哈佛大學(xué)的F.H.Westheimer教授說(shuō)到：“后四十年的知識(shí)革命可能發(fā)生在生物學(xué)領(lǐng)域，今天如果有人對(duì)分子生物學(xué)一無(wú)所知，簡(jiǎn)直令人無(wú)法想象?！焙軕c幸，學(xué)完這門課你就能略知一二。,1871年，Miescher從白細(xì)胞中分離出了DNA. 1928年Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌的無(wú)毒菌株與有毒菌株之間的轉(zhuǎn)化。 1944年，Avery發(fā)現(xiàn)致病力強(qiáng)的光滑型（S）肺炎鏈球菌能使致病力弱的粗糙型（R）肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型。 1949年Chargaff從不同來(lái)源的DNA中測(cè)出四種核苷酸堿基（A，T，G，C），并發(fā)現(xiàn)（A+T）不等于（G+C）

18、，但A和T的量總是相等，G和C的量總是相等. 1953年Watson和Crick于Nature上發(fā)表了DNA的雙螺旋模型，奠定了分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。二人與Wilkins共獲1962年的Nobel獎(jiǎng)。 1954年，Crick提出了遺傳信息傳遞的規(guī)律即中心法則：DNA是合成RNA的模板，RNA又是合成蛋白質(zhì)的模板： 轉(zhuǎn)錄 翻譯 DNA RNA 蛋白質(zhì) 復(fù)制 中心法則對(duì)分子生物學(xué)的發(fā)展起到了極其重要的指導(dǎo)作用。 1958年，Meselson 和Stahl證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制。 1963年，Nirenberg和Marrhai證實(shí)了20種氨基酸的遺傳密碼。,1970年，Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶，對(duì)中心法則作了有益的補(bǔ)充。 1972年，Berg開創(chuàng)了體外DNA重組技術(shù)。 1977年，Sanger和Gilbert分別采用酶法和化學(xué)法進(jìn)行了DNA測(cè)序，獲1980年Nobel獎(jiǎng)。 分子生物學(xué)從此開始到現(xiàn)在只有50多年的歷史，卻使生物學(xué)發(fā)生了巨大的變化。 1986年Mullis， PCR， 1992年Nobel獎(jiǎng)。 ,Figure The transforming principle is DNA.,DNA is