分子生物学1-绪论2013.ppt

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1、分子生物学MolecularBiology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？一、分子生物学开端的标志事件1953年,J.沃森（JamesWatson）和F.克里克（FrancisCrick）提出的DNA分子双螺旋结构模型。1953年4月25日，英国著名的科学期刊《Nature》杂志发表了沃森（25岁）和克里克（37岁）的一篇1000

2、多字的文章《脱氧核糖核酸的结构》，宣告了DNA分子双螺旋结构模型的诞生。在随后发表的论文中，沃森和克里克详细地说明了DNA双螺旋模型对遗传学研究的重大意义：1.它能够说明遗传物质的自我复制。这个“半保留复制”的设想后来被马修·麦赛尔逊(MatthewMeselson)和富兰克林·斯塔勒(FranklinW.Stahl)用同位素追踪实验证实。2.它能够说明遗传物质是如何携带遗传信息的。3.它能够说明基因是如何突变的。基因突变是由于碱基序列发生了变化，这样的变化可以通过复制而得到保留。JamesD.Watson(1928~)美国遗传学家Fr

3、ancisCrick(1919~2004)英国物理学家英国剑桥大学卡文迪什实验室1950年，34岁的克里克考入剑桥大学物理系攻读研究生学位，想在著名的卡文迪什实验室研究基本粒子。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。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。一百多年

4、来，全世界先后有530位科学家荣获诺贝尔科学奖，而英国剑桥大学的卡文迪什实验室和与卡文迪什实验室关系密切的就有30位科学家获诺贝尔科学奖，卡文迪什实验室也被人们誉为诺贝尔科学奖的摇篮。关于卡文迪什实验室当时主要有三个实验室几乎同时在研究DNA分子模型。第一个实验室是伦敦国王学院的威尔金斯、弗兰克林实验室，他们用X射线衍射法研究DNA的晶体结构。当X射线照射到生物大分子的晶体时，晶格中的原子或分子会使射线发生偏转，根据得到的衍射图像，可以推测分子大致的结构和形状。第二个实验室是加州理工学院的大化学家莱纳斯·鲍林(LinusPauling)

5、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(MauriceWilkins1916~2004)英国物理学家，剑桥大学弗兰克林（RosalindFranklin1920~1958）英国物理学家，剑桥大学分辨出了

6、DNA的两种构型，并成功地拍摄了它的X射线衍射照片。Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型部分基于MauriceWilkins’实验室的RosalindFranklin的X-射线衍射分析的结果。1962年，克里克、沃森和威尔金斯分享了诺贝尔医学和生理学奖克里克1958年，克里克提出了两个学说，奠定了分子遗传学的理论基础。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。第二个学说是“中心法则”，遗传信息只能从核酸传递给核酸

7、，或核酸传递给蛋白质，而不能从蛋白质传递给蛋白质，或从蛋白质传回核酸。沃森和克里克之所以超越了其他看似更具实力的竞争者，在于他们具有清醒的宏观洞察力、非凡的科学想像力和严密的逻辑思维能力，选择了正确的研究路线，广泛借鉴他人的研究成果并加以综合性的科学思考。1962年诺贝尔化学奖获奖项目：X射线分析大分子蛋白质的结构获奖人：J.C肯德鲁和M.F.佩鲁兹1962年诺贝尔生理医学奖和化学奖都出自卡文迪什实验室J．肯德鲁（J.C.kendrew）（1917-1992），英国生物化学与分子生物学家，长期研究蛋白质的结构，专心致力于肌红蛋白分子的X

8、射线结构分析，1957年获得该分子的三维结构模型，1960年完成肌红蛋白分子结构的完全分析。还采用X射线衍射技术结合计算机技术描述了肌球蛋白螺旋结构中氨基酸单位的排列。肯德鲁与奥地利生化学家M．F．佩鲁兹（