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分子生物学课件 绪论

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第一章 绪论3分子生物学课件

第一章 绪论3分子生物学课件

1.3 分子生物学与生物化学之间的关系
分子生物学发展的三大支撑学科： 1、细胞学：研究细胞的结构与功能。细胞的化学组
成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中
的定位及功能。 2、遗传学：研究基因的遗传与变异。基因结构，基 因复制，基因表达，基因重组，基因突变。 3、生物化学：研究活性物质代谢规律。
第一个细菌基因的克隆，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的新时期开始，
1980年。
5. 1975年，Kohler和Milstein巧妙地创立了
淋巴细胞杂交瘤技术，获得了珍贵的单克隆抗体；
1984年。
6. 1975-1977年，Sanger和Gilbert发明了 DNA序列测定技术；1977年第一个全长5387个核苷 酸的Φ X174基因组序列由Sanger测定完成；1980年， 1958年。
划，2003年4月14日美、英、日、法、德和中国科学家经
过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图）。
3. PCR技术的建立（1983年，Mullis，PCR被喻 为加速分子生物学发展进程的一项“简单而晚熟”的 技术，1993年）。 4. 单克隆抗体及基因工程抗体的发展和应用 （生物制品生产，如酶、细胞因子、干扰素、生长激 素、胰岛素等，疾病的诊断、治疗和研究）。 5. 基因表达调控机理（反义RNA技术、RNAi干扰、 基因芯片）。 6. 细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域（G 蛋白、细胞凋亡、细胞癌变、细胞分化）。 7. 基因组学、蛋白质组学、生物信息学成为新 的前沿领域。
分子结构生物学 分子发育生物学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子遗传学 分子数量遗传学
分子神经生物学
分子育种学 分子肿瘤学

分子生物学课件 1.绪论

分子生物学课件 1.绪论
分子生物学 Molecular Biology
主讲：徐庆华 东北农业大学 成栋学院
Welcome Each of you to Molecular Biology Class
先修课程： • 生物化学（Biochemistry） • 细胞生物学（Cell Biology） • 遗传学（Genetics）
分子生物学是从分子水平研究生命 本质的一门新兴的学科，是研究核酸、 蛋白质等生物大分子的结构与功能， 并从分子水平阐述蛋白质与核酸、蛋 白与蛋白之间相互作用的关系及其基 因表达调控机理的学科。
分子生物学是当前生命科 学中发展最快并正与其他 学科广泛交叉、渗透的重 要前沿领域。
分子生物学(molecular biology) 研究核酸和蛋白质等生物大分子的结 构及其在遗传信息和细胞信息传递中功能 的一门新兴学科。
1.3.4 研究方法
In study method
●分子生物学是以化学和物理的方法研究大
分子结构，采用生物化学与遗传学相结合
的方法探索其功能并解决大分子结构与功
能及其代谢调节的关系。
◆生物化学主要采用生物化学与化学以及生 理学的方法，探索生命的化学过程，解决 分子转化与能量转换的问题。
1.4 分子生物学简史
• Anti-parallel
• Complementary
• Double-helix
Just for this discovery ,in 1962, Francis Crick won the Nobel Prize jointly with James Watson and Maurice Wilkins,and it makes a new branch subject——Molecular Biology. Just for this discovery, Life science entered a new era . It’s a new milestone in the history of life science.

分子生物学--绪论 ppt课件

分子生物学--绪论 ppt课件

• 第二个实验室是加州理工学院的大化学家 莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)实验室。在此 之前，鲍林已发现了蛋白质的α螺旋结构。
• 第三个则是个非正式的研究小组，沃森到 剑桥大学做博士后时，虽然其真实意图是 要研究DNA分子结构，挂着的课题项目却 是研究烟草花叶病毒。比他年长12岁的克 里克当时正在做博士论文，论文题目是 “多肽和蛋白质：X射线研究”。
• 在同一期Nature上，还发表了弗兰克林和威尔金 斯的两篇论文，以实验报告和数据分析支持了沃 森、克里克的论文。
威尔金斯(Maurice Wilkins 1916~2004) 英国物理 学家，剑桥大学
弗兰克林（Rosalind Franklin 1920~1958）英国 物理学家，剑桥大学 分辨出了DNA的两种构型，并成功地拍摄了它 的X射线衍射照片。
分子生物学
主要内容
• 分子生物学的开端 • 生物大分子 • DNA的复制和修复 • 转录 • 翻译 • 分子生物学的研究方法
第一章 分子生物学的开端
内容提要 • 分子生物学开端的标志事件 • 证明DNA就是遗传物质的主要历史事件 • 分子生物学的学科特征
问题1：
科学史上哪些事件和分子生物学的诞生 关系密切？
• 1951年，23岁的生物学博士沃森来到卡文迪什实 验室做博后。到剑桥之前，曾经做过用同位素标 记追踪噬菌体DNA的实验，坚信DNA就是遗传物 质。
关于卡文迪什实验室
• 素以世界物理学家的圣地“麦加”和培养人才的 “苗圃”著称的英国剑桥大学卡文迪什实验室， 由于面向世界广揽优秀的科学人才，在放射性、 原子物理、核物理、分子生物学、射电天文学和 凝聚态物理等方面，取得了大量举世关注的重大 成就。
• 第一个学说是“序列假说”，它认为一段核酸的 特殊性完全由它的碱基序列所决定，碱基序列编 码一个特定蛋白质的氨基酸序列，蛋白质的氨基 酸序列决定了蛋白质的三维结构。

分子生物学绪论-PPT精选文档30页

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具体过程：
RNA聚合酶（RNA polymerase）以DNA中 的一条链为模板合成互补的一条RNA单链， 将DNA中所蕴含的遗传信息以mRNA的形 式带到蛋白质工厂——核糖体中，在核糖 体中作为多肽链合成的直接模板指导蛋白 质的合成。
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因为核糖体本身就含有RNA（rRNA）， Crick最初认为是这种存在于核糖体上的 RNA指导蛋白质的合成。按照这种学说， 每个核糖体只能合成由该核糖体上的rRNA 编码的蛋白质。
1984年Altman发现RNaseP的核酸组分 M1RNA具有催化活性，而该酶的蛋白质部 分C5蛋白并无酶活性；这一发现改变了生物 催化剂的传统概念，具有催化活性的RNA 被称为核酶（ribozyme）。
1989年美国科学家Sidney Altman和Thomas R.Cech因为各自独立地发现某些RNA也具有 生物催化功能而分享了Nobel化学奖。
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2019年美国科学家Leland H. Hartwell和英国 科学家Timothy Hunt以及Paul Nurse因为在 细胞周期调控研究中做出的突出贡献而分 享了Nobel生理医学奖。
2019年英国科学家Sydney Brenner、John E.Sulston、美国科学家H.Robert Horvitz因为 在细胞程序性死亡（PCD）和器官发育方 面的贡献而分获了Nobel生理医学奖。
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二、基因与蛋白质的关系
1902年，Archibald Garrod在研究“尿黑酸症”
时发现这种疾病符合孟德尔隐性遗传规律，
因此推测这种疾病很可能是由一个基因变异
失效而引起的。病人的主要症状是尿液中黑
色素的积累，Garrod据此认为该病是由某条

分子生物学绪论 PPT课件

分子生物学绪论 PPT课件
➢ 小 的 核 酸 片 段 (<50bp) 常 被 称 为 寡 核 苷 酸 (oligonucleotide) 。 自 然 界 中 的 DNA 和 RNA 的 长度可以高达几十万个碱基。
DNA双螺旋结构的多样性
二、分子生物学早期理论形成期
1953，DNA双螺旋模型建立－－－－ 1970年，James Watson 第二版 《Molecular biology of the gene》标志 分子生物学开始有DNA
RNA
蛋白`1 质
逆转录 1970年H.Temin
1961-1969 Nirenberg 破译遗传密码
遗 传 密 码 表
三、20世纪70年代以来分子生物学飞速发展
1、逆转录酶 2、限制性内切酶、连接酶 3、断裂基因 4、DNA测序 5、核酶 6、PCR发明 7、增强子等调控序列 8、转基因动物 9、基因治疗 10、人类基因组计划
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串珠状染色质
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遗传信息的传递
遗传物质是DNA，遗传单位是基因，遗传信息贮存 于DNA中,通过半保留和半不连续复制传递到子代细 胞中。分子生物学核心是研究遗传信息及其传递
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(1) DNA结构
DNA的基本结构单位——单脱氧核糖核苷酸
磷酸
脱氧核糖
碱基
脱氧核糖核苷
脱氧核糖核苷酸
51
碱基种类
c. 人类“种属”之间没有本质的区别； d. 存在 “热点”和大片 “荒漠”； e. 男性的基因突变率是女性的两倍； f. 约有200个基因来自细菌基因； g. 基因重排更复杂
沿DNA双轨的“淘金”热浪势不可挡，因 为这是最好的致富道路之一。
Gene = Money
知识和理论的致富 ▪ 人类基因组的DNA序列－－破译全部基

分子生物学01绪论ppt课件

分子生物学01绪论ppt课件
The PCR Revolution
PCR has greatly facilitated and revolutionized molecular diagnostics. Its most powerful feature - large amount of copies of the target sequence generated by its exponential amplification, which allows the identification of a known mutation within a single day.
One of the most important biological discovery in the 20th century
Discovery of DNA Structure
Rosalind E. Franklin 1920–1958
The structure of DNA was determined using X-ray diffraction techniques. Much of the original X-ray diffraction data was generated by Rosalind E. Franklin.
2
General Introduction
History of Molecular Biology Contents of Molecular Biology Prospects of Molecular Biology
3
1. General Introduction
If you get the gene, you will get the protein.
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分子生物学课件(共51张PPT)(2024)

四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
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蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
抗体：参与免疫应答。
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功能蛋白
激素：调节生物体的生理活动。
蛋白质的分类还可以根据其溶解度、形状等进行划分。 例如，根据溶解度可分为清蛋白、球蛋白等；根据形状 可分为纤维状蛋白和球状蛋白等。
RNA的基本组成单位是核糖核苷酸， 由磷酸、核糖和碱基组成。
磷酸二酯键
核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接 形成RNA链。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌呤（A）、 鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶 （U）。
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RNA的种类与结构
mRNA
信使RNA，负责携带遗 传信息并指导蛋白质合
成。
翻译水平调控
通过控制翻译的起始、延伸和 终止来调控基因表达。
蛋白质水平调控
通过控制蛋白质的活性、稳定 性和相互作用来调控基因表达
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
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蛋白质的结构与功能
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蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
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tRNA
转运RNA，负责携带氨 基酸并识别mRNA上的
遗传密码。
rRNA
其他RNA
核糖体RNA，是核糖体 的组成部分，参与蛋白
质合成。
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如miRNA、snRNA等， 在基因表达调控等方面

分子生物学(全套课件396P)pptx


DNA修复机制包括直接修复、 切除修复、重组修复和SOS修 复等，用于维护DNA分子的完 整性和稳定性。
PART 03
RNA结构与功能
REPORTING
RNA种类及特点
mRNA（信使RNA）
携带遗传信息，指导蛋白质合成。
rRNA（核糖体RNA）
与蛋白质结合形成核糖体，是蛋白质合成的 场所。
tRNA（转运RNA）
分子生物学(全套课件 396P)pptx
REPORTING
• 分子生物学绪论 • DNA结构与功能 • RNA结构与功能 • 蛋白质合成与功能 • 基因表达调控机制 • DNA损伤修复与重组技术
目录
PART 01
分子生物学绪论
REPORTING
分子生物学定义与发展
分子生物学的定义
在分子水平上研究生物大分子的结 构和功能，究生物大分子的结构和功能方面有很多交 叉，但分子生物学更侧重于在分子水平上揭示生命现象的本质。
与细胞生物学的关系
分子生物学与细胞生物学在研究细胞的结构和功能方面密切相关，但 分子生物学更侧重于研究细胞内的分子机制和信号传导。
与医学的关系
分子生物学在医学领域有着广泛的应用，如基因诊断、基因治疗和药 物研发等，为医学的发展提供了重要的理论和技术支持。
THANKS
感谢观看
REPORTING
识别并携带氨基酸，参与蛋白质合成。
其他非编码RNA
如microRNA、siRNA等，参与基因表达调 控。
RNA转录后加工与修饰
01
02
03
04
5'端加帽
在mRNA的5'端加上甲基鸟嘌 呤帽子结构，保护mRNA不被
降解。
3'端加尾
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1868年：瑞士青年科学家F Miescher在脓细胞中分离出细 胞核，从中提取出一种含P很高的酸性物质——核素 （nuclein），即DNA。 鲑鱼精子头部：分离出DNA和蛋白质 1889年： R Altmann最先提出“核酸”这一名词
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第七章
外源基因表达技术
原核表达系统、真核表达系统和生物反应器 第八章 DNA和蛋白质的相互作用研究 凝胶滞后实验；干扰实验（甲基化，尿嘧啶）； DNAase I 足 迹分析；Southwestern 杂交 第九章 蛋白质和蛋白质的相互作用研究 蛋白质配体结合结构域筛选；细菌双杂合系统；酵母双杂交 系统。 第十章 DNA突变技术，基因芯片技术，生物信息学技术介绍。 主要参考书：
1976年：AM Maxam & W Gilbert建立了DNA的 化学测定技术。 1981年：T Cech发现RNA有催化功能——核 酶。 R.D.Palmiter和R.L.Brinster获得转基因小 鼠。 A.C.Spradling和GM.Rubin获得转基因苍 蝇。 1982年：美、英批准使用第一例基因工程胰岛 素。 Sanger等完成噬菌体48502bp全序列测定。 1983年：R Simons & T Mizuno发现反义RNA。 获得第一例转基因植物（烟草）。
DNA重组技术发展、完善。转基因动、植物 诞生并商品化。 “克隆羊” 5. 21世纪初，人类基因组计划完成。 (模式生物基因组,蛋白质组,代谢组…)
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（二）分子生物学的研究历史
3.50年代末至60年代，相继提出了“中心法则”和操纵 子学说,成功地破译了遗传密码，充分认识了遗传信
ÓÉ Foxit Readei ±à¼°æȨËùÓÐ(C) Foxit Èí¼þ¹«Ë¾,2005-2006 ½öÊʺÏÆÀ¹ÀʹÓá£
（一）重组DNA技术发展史上的重大事件
4. 70年代－－20世纪末
二、分子生物学的主要研究内容
1.核酸的分子生物学 2.蛋白质的分子生物学 3.细胞信号转导的分子生物学
1.核酸的分子生物学
研究核酸的结构及其功能。
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研究内容包括核酸/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。遗传信息传递的中心 法则（central dogma）是其理论 体系的核心。
1990年10月：美国政府决定出资30亿美元，用15年时间 完成人类基因组DNA序列测定。 J.D.Watson出任首席科学家。 参加的国家：美国、英国、法国、德国、日本和中国。 全部序列提前完成。 模式生物基因组计划：酵母，线虫，果蝇，猪, 鸡，家 蚕； 拟兰芥，水稻，玉米 等。 目前，已经进入了后基因组时代，在整体水平上研 究基因组的功能，并产生了功能基因组学,蛋白质组学, 代谢组学。 1994年：第一批基因工程西红柿在美国上市。 （92年，中国转基因烟草（TMV,CMV)商品 化生产，8600hm) 1997年：英国爱丁堡罗斯林研究所克隆羊诞生。
2.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。 尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要 长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生 物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的 结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是 对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。
3.细胞信号转导的分子生物学
JD Watson
1953 Cambridge
解出 DNA 结构的二人组
F Crick
1956年： A Kornberg发现了DNA聚合酶， 可以在体外复制DNA。 1958年：Crick提出了“中心法则”。 遗传信息可以从： DNA RNA 蛋白质
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三、分子生物学研究简史
（一）重组DNA技术发展史上的重大事件
1.40年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分子载 体是DNA而不是蛋白质，解决了遗传的物质基础问 题； 2.50年代揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留 复制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题；
四、内容安排及要求
分子生物学已渗透到现代生物学的各 个学科分支，其实验技术已被广泛应用于 生命科学各个学科的基础研究。 本课程重点讲键、操作要领。介绍新技术，新方法及发 展动态。 为从事科研工作实践，设计实验方案 和研究工作奠定基础。
课程内容 第一章 分子克隆的工具酶和载体 常用工具酶介绍；载体及其发展。 第二章 目的基因的获得 主要介绍各种基因克隆的方法技术 第三章 PCR 技术及其应用 第四章 基因表达调控的研究 基因的结构分析；启动子分离；启动子活性分析；顺式作用 元件确定；基因重组及转化技术；内外源基因的相互作用； 基因沉默的预防和利用；RNAi技术。 第五章 分子杂交技术 Southern杂交； Northern杂交； Western杂交； 原位杂交 （in-situ hybridization）； FISH (Fluorescent in situ hy目的基因的筛选； 噬菌体表面展示技术。
1．梁国栋 主编 《最新分子生物学实验技术》 科学出版社，北京，2001 2.J. Sambrook，D.W. Russell, Molecular cloning:a laboratory manual (3rd edtion), Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2001. 3.Lewin B., Genes VIII, Oxford University Press Inc., Oxford, 2004.
35S标记蛋白
感染E coli
35S-coat
1953年： Watson-Crick 提出 DNA双螺旋结构模型。是20 世纪自然科学最大的突破之 一，揭开了分子生物学的序 幕，为分子遗传学的研究奠 定了基础。
Darnell et al (1990) Molecular Cell Biology (2e) p.11
1944年： Avery等完成了著名的肺炎球菌转化实验，证明 使肺炎球菌遗传性状改变的转化因子是——DNA。
Griffith（1928）
Griffith called this phenomenon transformation, a change in genotype and phenotype due to the assimilation of a foreign substance (now known to be DNA) by a cell.
分子生物学研究技术
柴 团 耀 中国科学院研究生院
tychai@
助教 : 丛林
Conglin@ Tel:88256343
绪论
一、分子生物学的基本含义
分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的 一门边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子 的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用 为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在 与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。分 子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所 未有的机会，也为人类利 用和改造生物创造了 极为广阔的前景。
1961年：F Jacob & J Monod假设mRNA的功能, NM Nirenberg等破译了第一个遗传密码。 1965年： RW Holley等首先测定了酵母丙氨酸tRNA 的核苷酸序列。 1966年：NM Nirenberg等破译了全部遗传密码。 1970年： HM Temin等发现了逆转录酶。 70年代：诞生了DNA重组技术 ，是分子生物学的第 二次革命，导致新的生物技术产业的兴起。 1975年： Sanger建立了DNA酶法测定DNA序列技 术。
1952年：A Hershey & M Chase用32P标记噬菌体 的DNA，35S标记蛋白，然后感染大肠杆菌， 在细胞外。证明DNA是噬菌体的遗传物质。
结果发现只有DNA分子进入细胞内，蛋白仍留
A Hershey & M Chase
A Hershey & M Chase实验
32P标记噬菌体
DNA
1950年后：Chargaff和Markham等用纸层析和分 光光度计方法分析了DNA的碱基组成，发现了 碱基组成规律：A=T，G=C。为Watson-Crick 建立DNA双螺旋结构模型提供了重要依据。
ÓÉ Foxit Readei ±à¼°æȨËùÓÐ(C) Foxit Èí¼þ¹«Ë¾,2005-2006 ½öÊʺÏÆÀ¹ÀʹÓá£
研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。 构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功 能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。 在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变 为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、 蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化 等，从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适 应内外环境的需要。 信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明 确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有 分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控 制系统。