分子生物学讲座(1)

分子生物学讲稿陈耕夫副教授绪论一、分子生物学分子生物学是从分子水平来研究生命现象的科学。

其核心内容是通过生物的物质基础――核酸、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现象的分子基础，从而探索生命的奥秘。

分子生物学是现代生命科学的“共同语言”。

二、分子生物学的任务1. 核酸的分子生物学是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。

研究内容包括基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。

2. 蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构与功能。

3. 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。

三、分子生物学与现代医药科学的关系在发病机制方面的研究应用、在疾病诊断中的应用、在疾病治疗中的应用、在个体识别中的应用、在医药工业领域的应用，等等。

第一章核酸的分子结构、性质和功能一、核酸是遗传物质（一）核酸的种类和分布分布：DNA：主要分布在细胞核（或类核区）、线粒体、叶绿体RNA主要分布在细胞质中（二）核酸是遗传物质DNA是遗传物质的证据：肺炎双球菌的转化试验、噬菌体感染实验等。

RNA是遗传物质的证据：烟草花叶病毒M和HR品系的重建试验二、DNA的结构与功能（一）DNA的一级结构与种属的差异DNA一级结构指的是脱氧核苷酸在DNA链中的组成和排列顺序。

DNA一级结构的不同是物种间差异的更本原因。

除了少数RNA病毒外，DNA几乎是所有生物遗传信息的携带者。

核酸一级结构的书写方式。

（二）DNA的二级结构具有多样性1. 双螺旋结构是DNA二级结构的主要类型DNA双螺旋结构主要有A、B、Z等三种类型，染色体在大多数时候以B型DNA形式存在。

B型DNA二级结构特点：两条脱氧核酸链构成右手双螺旋结构，链的走向相反；磷酸脱氧核糖链在螺旋的外侧，碱基在螺旋的内侧；脱氧核糖平面与碱基平面相互垂直；碱基配对规律：A=T、G C；稳定力横向是氢键；纵向是碱基堆积力。

分子生物学课程教学讲义朱玉贤第一讲序论二、现代分子生物学中的主要里程碑分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。

当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的，科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然的一部分，而以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代社会中最具活力的科学。

从1847年Schleiden和Schwann提出\细胞学说\，证明动、植物都是由细胞组成的到今天，虽然不过短短一百多年时间，我们对生物大分子--细胞的化学组成却有了深刻的认识。

孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而Morgan的基因学说则进一步将\性状\与\基因\相耦联，成为分子遗传学的奠基石。

Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。

在蛋白质化学方面，继Sumner在1936年证实酶是蛋白质之后，Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次阐明胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河。

而Kendrew和Perutz利用X 射线衍射技术解析了肌红蛋白（myoglobin）及血红蛋白（hemoglobin）的三维结构，论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用，成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。

1910年，德国科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。

1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸，实现了将基因内的遗传信息通过RNA翻译成蛋白质的过程。

同年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。

1962年，Watson（美）和Crick（英）因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。

《分子生物学》讲稿课程简介课程编号：总学时数：80 周学时:6开课学期：第7学期学分：5本课程是生物科学专业一门重要的专业基础课，主要内容是通过对分子生物学的基本概念、基本理论和基本技能进行系统的阐述，注重学科体系的建立和发展过程，以DNA的结构及功能为主线，以基因表达及调控为视点，加大利用科学实验理解分子生物学概念和理论的内容，把基础知识和前沿技术有机地结合在一起。

考试方式：闭卷考试预修课程：生物化学、细胞生物学教材：现代分子生物学（第三版），朱玉贤等(注：为专科学习时采用的教材)Gene VIII （Benjamin Lewin主编）(注：为接本时的补充教材)教学参考书：1 ．Molecular Biology of the Cell (4th Edition by B Alberts)2．Molecular Cell Biology (4th Edition by H Lodish)3．Molecular Biology (2nd Edition by R Weaver)4．分子生物学(Instant Notes in Molecular Biology, 2nd Edition by P Turner）5．Advanced Molecular Biology (by R Twyman)6. 分子细胞生物学（第二版），韩贻仁，山东大学出版社7. Genomes 2, T. A.布朗著，袁建刚等译，科学出版社学时分配表理论课65学时章次内容学时一绪论 3二 DNA是遗传物质 3三 DNA的结构 3四 DNA复制和分子杂交 6五基因突变和修复8六遗传重组 8七基因组及基因作图8八基因转录和RNA加工 9九蛋白质合成 6十基因表达调控 9《分子生物学》理论课程内容课程要求: 按照知识点进行介绍;不拘泥于形式;互相学习，可以随时打断，随时质疑;要求能够在掌握一些知识的情况下熟悉分子生物学的基本原理和技术;要能够提出问题和建议;能自己进行实验设计和结果分析1 绪论［基本要求］通过本部分的学习，学生应对分子生物学的主要研究内容有一个全面系统地了解，对分子生物学的主要研究对象（基因、基因组、染色体）有一个全面的了解。

分子生物学（全套课件557P）简介分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科。

它涉及到核酸、蛋白质和其他生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。

本文档是一套全面的分子生物学课件，共有557页。

本课件旨在帮助读者系统地了解分子生物学的各个方面，包括基本的分子生物学原理、实验技术、研究方法以及应用等。

目录1.第一章：分子生物学概述2.第二章：DNA结构与功能3.第三章：RNA结构与功能4.第四章：蛋白质结构与功能5.第五章：基因表达调控6.第六章：基因突变与遗传变异7.第七章：分子生物学实验技术8.第八章：分子生物学研究方法9.第九章：分子生物学的应用领域第一章：分子生物学概述1.1 什么是分子生物学分子生物学是研究生物体内分子的结构、功能以及相互作用的学科。

它涉及到DNA、RNA、蛋白质等生物分子的研究，以及它们在细胞和生物体中的功能。

1.2 分子生物学的历史与发展分子生物学起源于20世纪50年代，当时发现DNA是物质遗传信息的携带者后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，从而奠定了现代分子生物学的基础。

1.3 分子生物学的重要性分子生物学的研究对于了解生命的本质和机理至关重要。

它不仅有助于解释遗传现象，还可以揭示细胞的结构、功能和调控机制，甚至为疾病的诊断和治疗提供理论基础。

2.1 DNA的组成与结构DNA是由基因序列组成的生物分子，它由核苷酸组成。

本节将介绍DNA的基本结构、双螺旋结构和碱基对的配对方式。

2.2 DNA复制与遗传信息传递DNA复制是细胞分裂过程中最重要的事件之一，它确保了遗传信息的传递和稳定性。

本节将介绍DNA复制的过程和机制。

2.3 DNA修复与突变DNA在生物体内容易受到各种外界因素的损伤，因此细胞拥有多种修复机制来修复DNA损伤。

本节将介绍DNA修复的方式和维护基因组稳定性的重要性。

3.1 RNA的种类与功能RNA是DNA转录的产物，它在细胞内发挥着多种功能，包括mRNA的编码信息传递、tRNA的氨基酸运载和rRNA的构建核糖体等。

第1章绪论1. 1 分子生物学的含义分子生物学是研究核酸，蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征以及重要性、规律性和相互关系的科学；是人类从分子水平上真正揭开生物世界奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础科学。

当人们认识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物自身所携带的遗传物质所决定的，科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然界的一部分，而以生物大分子为研究对象的分子生物学就迅速地成为现代生物学领域里最具活力的科学。

从广义上讲，蛋白质、核酸等生物大分子结构和功能研究都属于分子生物学的范畴。

例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白的结构、功能和跨膜运输等都属于分子生物学的研究内容。

不过目前人们通常采用狭义的概念，将分子生物学的范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究基因的复制、表达和调节控制的过程。

当然，其中也涉及到与这些过程有关的蛋白质和酶结构和功能的研究。

1.2 分子生物学发展简史早在1871年Miescher就从脓细胞中分离出了脱氧核糖核酸（DNA），但当时并不认为它是生物体的遗传物质。

直到1944年，Avery等人才通过肺炎链球菌的转化实验证实了DNA是生物体的遗传及变异的物质。

在1949年查盖夫（Chargaff）测定出了DNA的碱基组成，并确定了DNA 的碱基配对规律，与此同时威尔金斯（Wilkins）及弗兰金（Frankin，1950—1952）用X—射线衍射技术测定了DNA纤维结构，指出DNA是一种螺旋结构。

在此基础上Watson和Crick于1953年提出了DNA的双螺旋结构模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。

为此他们和Wilkins于1962年共同获得了诺贝尔生理医学奖。

DNA双螺旋结构模型理论奠定了分子生物学发展的基础。

DNA双螺旋模型已经预示出了DNA的复制规则。

科恩伯格（Kornberg）在1956年首先在大肠杆菌的无细胞提取液中实现了DNA的合成，并从大肠杆菌中分离出了DNA聚合酶Ⅰ，并证明DNA的合成需要一个模板DNA。