分子生物学概论基因基因组和基因组学

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1、MolecularBiology温州医科大学检验与生命科学学院1绪论分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学研究内容分子生物学与医学的关系分子生物学∙第一章2一、分子生物学定义从分子水平研究生物分子的结构与功能从而阐明生命现象本质和生命过程规律的一门交叉科学；主要研究遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。3分子生物学的发展大致可分为三个阶段：准备和酝酿阶段现代分子生物学的建立和发展阶段初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段二、分子生物学发展简史41.准备和酝酿阶段19世纪后期---20世纪50年代初。该阶段产

2、生了两点对生命本质的认识上的重大突破：确定了蛋白质是生命活动的主要物质基础19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第1次提出酶(enzyme)的名称，酶是生物催化剂。20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。5对蛋白质一级结构和空间结构的认识1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子——胰岛素A链和B链的氨基全序列分析。1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的

3、α-螺旋结构模型。6●1865年，孟德尔发表了他的《植物杂交实验》一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象-分离定律和自由组合定律。“遗传因子”●1900年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传学基础。●1910年，Morgan的染色体—基因遗传理论，Gene存在于染色体上。进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为现代遗传学的奠基石。确定了生物遗传的物质基础是DNA7●1944年，美国微生物学家Avery证明肺炎球菌转化因子就是DNA分子，提出DNA是遗传信息的载体。8从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为

4、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。2.现代分子生物学的建立和发展阶段9（1）遗传信息传递中心法则的建立1953年Watson和Crick提出DNA复制的模型；逐渐完善了对DNA复制机理的认识1954年Crick提出遗传信息传递的规律——中心法则；1970年Crick提出了完整的中心法则。实线箭头的转移普遍地存在于所有生物细胞中。虚线箭头是特殊情况下的遗传信息转移。朊病毒？10中心法则合理地说明了在细胞的生命活动中两类大分子的联系和分工：核酸的功能是储存和转移遗传信息，指导和控制蛋白质的合成。蛋白质的主要功能是进行新

5、陈代谢活动和作为细胞结构的组成成分。112对蛋白质结构和功能的进一步认识1956-1958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。1958年Ingram证明正常的血红蛋白与镰刀状红细胞贫血病人的血红蛋白之间，肽链上仅有一个氨基酸残基的差别，使人们对蛋白质的一级结构影响功能有了深刻的印象。对蛋白质研究的方法手段也有很大改进。1969年Weber应用SDS-PAGE测定蛋白质分子量；1973年氨基酸自动测序仪问世。中国科学家在1973年通过1.8AX－线衍射，分析测定了牛胰岛素的空间结构。

6、123.认识生命本质并改造生命的发展阶段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。其间的重大成就包括：13(1)重组DNA技术的建立和发展1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等发现的限制性核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具；第一个实现DNA重组的人－Berg1972年斯坦福大学的PaulBerg小组首次完成了体外重组实验：用E.coRⅠ切割SV40DNA和λ噬菌体DNA，经过连接组成重组的DNA分子。(1980年诺贝尔化学奖)PaulBergSV40l噬菌体141973年，美国

7、斯坦福大学的Cohen组将E.coli的tetr质粒psclol和neorsrRb-3质粒体外限制酶切割，连接成一个新的质粒，转化E.coli，在含有四环素和新霉素的平板上筛选出了tetrner，实现了细菌遗传性状的转移。这是基因工程史上的第一个克隆化并取得成功的例子，由此宣告了基因工程的诞生，这一年被定为基因工程诞生的元年。第一个取得基因工程成功的人－CohenCohen15(2)基因组研究的发展目前分子生物学已经从研究单个基因发展到研究生物基因组的结构与功能。1977年Sanger测定了ΦX174-DNA全部5375个核苷酸的序列；1978年Fier

8、s等测出SV-40DNA全部5224bp序列；80年代λ噬菌体DNA全部48,5